JPS6186709A - 光拡散器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、面照明装置として用いて最適な光拡散器に関
する。

従来の技術 従来、面照明装置としては、大型なものは看板や各種表
示装置等として、また小型のものは各種機器類や液晶時
計の表示装置等として広く使用されている。これらの面
照明装置のうち大型の看板や表示装置は、線光源である
螢光燈や点光源である白熱灯を光拡散板の背面に多数配
設して照光させるものが一般的であった。しかしながら
、このような面照明装置において均一な明るさの面照明
を得るためには、光拡散板と光源との距離をかなり大き
くしたり、多数の光源を互いに密接して配設したりする
必要がある。このため、面照明装置が大型になったり、
光源の数が増加して高価格になるのみならず、消費電力
量が多くなってしまうという欠点があった。

このような欠点を是正するために、一枚の導光板を用い
てその一側縁より光を導き、これによって面照明を得よ
うとする提案が既になされ、一部で実用化されている。

ところが、光源からの光は実際には放射状に拡がってい
るので、このような導光板を用いた場合、光源の近傍で
は導光板から出射される光量が多く、光源から離れた位
置では導光板から出射される光量は少ない。このため、
均一な面照明を得るのが難しいという問題があった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の光拡散器が有
する上述のような欠点を是正した光拡散器を提供するこ
とを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明に係る光拡散器は、複数の光学繊維の一端面及び
他端面によってそれぞれ構成された光入射面と光出射面
とを有する光伝送体を備え、この光伝送体が上記光出射
面に対して所定角度傾斜した状態で互いに平行に延びる
複数の光学繊維から成ると共に、上記光学繊維のそれぞ
れの上記他端面が同一平面上に存在する状態にこれらの
他端面をこれらの光学繊維の中心軸に対して傾斜させる
ことによって上記光出射面が構成されている光拡散器に
おいて、上記先入射面に集光レンズを設けると共に、上
記光出射面に光拡散板を設けている。

実施例 以下本発明に係る光拡散器の実施例を図面に基づいて説
明する。

まず本発明の第１実施例につき説明する。

第１図に示すように、本発明の第１実施例による光拡散
器においては、ケース１に固定されている光伝送体２の
光入射面２ａに透光性の物質から成る平凸円柱レンズ３
が設けられていて、またその光出射面２ｂには乳白色の
透光性物質から成る光拡散板４が設けられている。この
光伝送体２は、第２図に示すように、互いに平行に並べ
られた例えばプラスチック類で所定径を有する多数の光
学繊維（光ファイア＜−）５から成る光学繊維シート６
（第３図参照）が多数積層された構造となっていて、全
体としてはくさび状の外形を有している。

このくさび状の外形を有する光伝送体２の上面は、光学
繊維５の中心軸（繊維軸）に対して所定角度傾斜してい
る一方の端面５ａから成り、また長方形状の側面は光学
繊維５の上記中心軸に対して上記端面５ａより大きい角
度傾斜している他方の端面５ｂから成っている。そして
上記端面５ｂから成る上記側面が光入射面２ａを構成し
、また上記端面５ａから成る上記上面が上記光出射面２
ｂを構成している。なお上記端面５ａ、５ｂは共に鏡面
仕上げされている。

本実施例による光拡散器においては、上記光入射面２ａ
に入射した光を光学繊維５を通じて上記光出射面２ｂに
伝送し得るようになっている。なお上記端面５ａ、５ｂ
は互いに垂直であり、従って上記光入射面２ａ及び光出
射面２ｂも互いに垂直である。

次に上述のように構成された第１図に示す光拡散器の動
作につき説明する。

第１図に示すように、例えば螢光燈のような長尺（紙面
と垂直な方向に延びている）の光源７から平凸円柱レン
ズ３を介して光入射面２ａに入射した入射光８は、外部
に光が洩れることなくその内部で全反射を繰り返しなが
ら光学繊維５内を全体として矢印Ａ方向に進行し、次い
で光出射面２ｂから出射された後、光拡散板４により拡
散される。

上述の第１実施例によれば次のような利点がある。すな
わち、互いに積層された複数の光学繊維シート６で光伝
送体２を構成しているので、光入射面２ａに入射した光
は各光学繊維５内を伝播した後、光出射面２ｂから出射
される。このため、光伝送体２の光出射面２ｂにおける
明るさは場所によらずほぼ均一となるゆしかも光伝送体
２の光出射面２ｂに乳白色の透光性物質から成る光拡散
板４を設けているので、光出射面２ｂから出射する光は
この光拡散板４により拡散され、このため光出射面２ｂ
における各光学繊維シート６間の境界線を消去すること
ができる。−従って、光出射面２ｂにおける明るさが従
来に比べて極めて均一な面照明を得ることができる。

また光伝送体２の光入射面２ａに平凸円柱レンズ３を設
けているので、光源７からの光がこの平凸円柱レンズ３
によって効果的に集光され、このため各光学繊維シート
６に入射する光の光量が多くなる。従って、光源７から
の光の使用効率を高くすることができる。

さらに光伝送体２の光入射面２ａ及び光出射面２ｂはそ
れぞれ互いに同一平面上にある光学繊維５の端面５ａ、
５ｂで構成され、また光出射面２ｂは光入射面２ａより
も面積がｔ、ｏ　／　Ｌ１倍（第２図参照）だけ大きい
ので、少ない光源で大きな面積の面照明を得ることがで
きる。

次に本発明の第２実施例につき説明する。

第４図に示すように、本発明の第２実施例による光拡散
器は、上述の第１実施例における光拡散板４の代わりに
透明なアクリル樹脂から成る光拡散板ｌＯを光出射面２
ｂに設けている。この光拡散板１０は押出し成形で作製
されたもので、その−面には光学繊維５の中心軸に垂直
でかつ光出射面２ｂに平行な方向（紙面に垂直な方向）
に延びかつ正三角形の断面形状を有する突出部１０ａが
互いに平行でかつ等間隔に多数設けられている。

この第２実施例によれば、光出射面２ｂに光拡散板１０
を設けているので、第１実施例における光伝送体２及び
平凸円柱レンズ３による既述と同様な利点に加えて、次
のような利点がある。すなわち、光出射面２ｂからの出
射光は、出射時においては光学繊維５の中心軸方向に偏
っているが、光拡散板１０に入射した後、この光拡散板
１０に設けられている突出部１０ａによりこの光出射面
２ｂと垂直な方向に拡散される。すなわち、第５図に示
すように、光伝送体２内を伝播して光出射面２ｂから種
々の角度方向に出射した光が光拡散板１０に入射すると
、各突出部１０ａによるプリズム効果及び反射効果によ
ってそれぞれ光線Ｂ、Ｃを生ずる。その結果、光出射面
２ｂから出射される光をこの光出射面２ｂと垂直な方向
に効果的に拡散させることができるので、光拡散器の光
出射面２ｂにおける明るさをさらに均一とすることがで
きる。

以下本発明を実施例につき説明したが、本発明は上述の
第１及び第２実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく種種の変形が可能である。例えば
、上述の２つの実施例においては光学繊維５の端面５ａ
を鏡面仕上げし、従って光出射面２ｂを鏡面としたが、
必要に応じて上記鏡面５ａをすりガラス状に加工してこ
の光出射面２ｂを粗面化してもよい。このようにすれば
光出射面２ｂから出射される光をより良く拡散させるこ
とができるので、光出射面２ｂにおける各光学繊維シー
ト６間の境界線をより効果的に消去することができ、従
って明るさがより均一な面照明を得ることができる。さ
らに第１実施例で用いた光拡散板４と第２実施例で用い
た光拡散板ｌＯとを併用することも可能である。また光
伝送体２は光学繊維５で構成されているので、光入射面
２ａから光出射面２ｂまでの距離が長（ても光の伝播中
の光量の低下が少なく、このため均一な面照明を得るこ
とができるが、各光学繊維シート６の間に鏡面を有する
物質を介在させたり、光学繊維シート６の表面に例えば
真空蒸着法により金属膜を形成して鏡面化することによ
り、明るさがさらに均一な面照明を得ることができる。

また上述の２つの実施例における光入射面２ａと光出射
面２ｂとの間の角度、光入射面２ａと光学繊維５の中心
軸との間の角度及び光出射面２ｂと光学繊維５の中心軸
との間の角度は必要に応じて選択可能であるが、光の伝
送効率等の点からそれぞれ７０°〜１１０　”、３５°
〜８７°及び３°〜３５°の範囲内の角度とするのが好
ましい。さらにＬ＋　、ＬｏＯ値も必要に応じて選択可
能であが、１＜Ｌｏ／Ｌ＋　≦２０であるのが好ましく
、５≦Ｌｏ／Ｌ＋　≦１５であるのが好ましい。

また光学繊維５の材質は上述の２つの実施例で用いたプ
ラスチックに限定されるもではなく、ガラス等の他の種
類の材質を用いてもよい。さらに光拡散板４，１０の材
質は、透光性であれば種々の材質を用いることができ、
例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）　、ガラス
等を用いることができる。なお光学繊維１の断面形状は
円形であってもまた三角形、四角形等の多角形であって
もよい。また光学繊維シート６は、多数の光学繊維５が
互いに平行に並べられたものを二層以上積層したもので
あってもよい。さらに、光伝送体３は、光学繊維シート
２を互いに積層することによって構成するのではなく、
互いに平行に延びる複数の光学繊維１で直接構成したも
のであってもよい。

また光拡散板１０に設けた突出部１０ａの断面形状及び
間隔も必要に応じて変更可能であるが、各突出部１０ａ
の断面形状はプリズム形であるのが好ましい。

また上述の２つの実施例においては、集光レンズとして
平凸円柱レンズ３を用いたが、これに限定されるもので
はなく、必要に応じて他の種類のレンズを用いてもよい
。

長生斑 第２実施例において、光学繊維５として、コアがＰＭＭ
Ａ　（屈折率１．４９）　、クラッドがフッ素系の樹脂
（屈折率１．４０）から成るプラスチックファイバーを
用い、これをシート化することにより光学繊維シート６
を形成した。光学繊維５の線径としては、１０００μｍ
、５００μｍ、２５０μｍの３種類を用いた。光伝送体
２は、光学繊維５への影響がないエポキシ系の接着材を
用いてこれらの光学繊維シート６を積層することにより
形成した。さらに光出射面２ｂは、光学繊維シート６を
所定枚数積層した後に光学繊維５の中心軸に対して斜め
に研磨することによって平面化した後、その表面を粗面
化した。また各光学繊維シート６の表面には真空薄着法
により＾ｌ膜を形成した。また光拡散板１０として、Ｐ
ＭＭＡから成る透明シートの一面に断面形状が一辺０．
７鶴の正三角形である突出部ｔＯａがＱ、７ｎ＋のピッ
チで互いに平行に形成されているものを押し出し成形で
作製して用いた。

この例では、明るさの均一性が極めて良好な面照明が得
られた。

発明の効果 本発明に係る光拡散器によれば、光伝送体の光入射面に
集光レンズを設けると共に、光出射面に光拡散板を設け
ているので、明るさの均一性が従来に比べて良好な面照
明を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光拡散器の第１実施例を示す断面
図、第２図は第１図に示す光拡散器における光伝送体の
斜視図、第３図は光学繊維シートの一部分を示す斜視図
、第４図は本発明に係る光拡散器の第２実施例を示す第
１図と同様な断面図、第５図は第４図の光拡散板に設け
た突出部の近傍の拡大断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ２−・−・−・−−−−−・−・−・−光伝送体２ａ−
・・−一一−−−−−−−−−−−−光入射面２ｂ・−
−−−−−−−一−−・−−−−一−−光出射面３−・
−・−−−−−−−−−−−・−平凸円柱レンズ４．１
０・−・・−−−−−−一−−−−−光拡散板５−・・
−−−−−−−−−−−−−ｍ−光学繊維５ａ、５ｂ−
・−・・・・・一端面 ６−・−・−・−・−・・・−−一一一光学繊維シート
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光学繊維の一端面及び他端面によってそれぞ
   れ構成された光入射面と光出射面とを有する光伝送体を
   備え、この光伝送体が上記光出射面に対して所定角度傾
   斜した状態で互いに平行に延びる複数の光学繊維から成
   ると共に、上記光学繊維のそれぞれの上記他端面が同一
   平面上に存在する状態にこれらの他端面をこれらの光学
   繊維の中心軸に対して傾斜させることによって上記光出
   射面が構成されている光拡散器において、上記光入射面
   に集光レンズを設けると共に、上記光出射面に光拡散板
   を設けたことを特徴とする光拡散器。 ２、上記光伝送体が互いに平行な複数の光学繊維から成
   る複数の光学繊維シートを互いに積層することによって
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の光拡散器。 ３、上記光拡散板が乳白色の透光性物質から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項のいずれか
   一項に記載の光拡散器。 ４、上記光拡散板が、互いに平行でかつ等間隔に配置さ
   れた突出部がその一面に設けられた透明板から成ると共
   に、上記突出部の延びる方向が上記光学繊維の中心軸に
   垂直でかつ上記光出射面に平行であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項及び第２項のいずれか一項に記載
   の光拡散器。 ５、上記光出射面が粗面であることを特徴とする特許請
   求の範囲１項〜第４項のいずれか一項に記載の光拡散器
   。 ６、上記複数の光学繊維シートの間に光反射膜が設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第５
   項のいずれか一項に記載の光拡散器。 ７、上記集光レンズが平凸円柱レンズであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に
   記載の光拡散器。