JPWO2008069237A1 - 照光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 少ない光源を使用して複数の照光部を照光でき、しかもそれぞれの照光部を異なる色相で照光できるようにした照光装置を提供する。【解決手段】 主幹導光路11と主幹導光路21とで、異なる光源から発せられた異なる色相の光を導く。主幹導光路11から分岐された分岐導光路11b,11cが照光部31b,31cに接続され、主幹導光路21から分岐された導光路21b,21cが照光部31b,31cに接続されている。分岐導光路11b,11cの断面積A1,A2が相違し、分岐導光路21b,21cの断面積A3,A4が相違して、照光部31bと照光部31cに与えられる光の光量比が相違する。よって、照光部31bと照光部31cを異なる色相で照光できる。【選択図】図7

Description

本発明は、各種電子機器の操作部などを照光する照光装置に係り、特に複数の照光部を異なる色相で照光することが可能な照光装置に関する。
また、本発明は、特に導光路から離れて位置する照光部を間接的に照光できる照光装置に関する。
オーディオ機器や携帯用電子機器などの各種電子装置には、LEDなどの光源から発せられた光を操作面に導く導光部材が設けられており、操作面に設けられた操作釦や、操作面に刻印された固定文字や数字の表示部が、前記光で照光されるのが一般的である。
従来、この種の照光装置は、電子機器の操作面の裏側にアクリル板などの照光部材を取り付け、この照光部材で光源からの光を導く構造がとられていた。しかし、この構造では操作面の裏側に照光部材を配置するスペースが必要であり、電子機器の薄型化を実現するのが困難である。
以下の特許文献1には、比較的薄い構造の光導波部材が開示されている。この光導波部材は、光を伝播するコア層がクラッド層に囲まれて形成されており、このコア層が複数に分岐されて複数の照光部のそれぞれに接続されている。そして、1つの光源から発せられた光が、前記コア層内に導かれ、コア層内で光が分岐されて、複数の照光部に与えられる。しかし、この光導波部材では、1つの光源から発せられる光で複数の照光部を照光しているため、複数の照光部で発せられる光の色相は同じである。つまり、それぞれの照光部を異なる色相で照光することはできない。
次に、特許文献2に記載の照光用導光体では、アクリル樹脂で形成された2つの導光路部のうちの一方の導光路部に対し、一方の光源から赤色の光が与えられ、他方の導光路部に対して、他方の光源から黄色の光が与えられる。それぞれの導光路部で導かれた光は混合色照光部で混合されて、橙色の光が発せられるようになっている。しかし、この照光用導光体で発せられる光は、光源の発光色である赤色と黄色、および1種類の混合色である橙色のみである。
特開平6−347785号公報 実開平5−53017号公報 また、特許文献1などに記載された従来の照光装置では、複数の照光部を少ない数の光源で照光するために、コア層を複数に分岐し、分岐された枝状のコア層の端末のそれぞれを照光部に個別に接続する構造としていた。このように、コア層の端末を照光部に個別に接続するものでは、照光部の数に応じて枝状に分岐したコア層を形成することが必要になり、コア層のパターンが複雑になるのみならず、多くの分岐路を光が通過する際に光がコア層から漏れ出してエネルギーが減衰されて損失し、そのために、必要以上に出力の大きい光源を用いたり、あるいは光源の数を増やすことが必要になる。
また、前記照光装置では、1つの照光部が1つのコア層の端末に接続されるものであるため、所定の経路を辿る導光路を形成する1つの経路のコア層によって、複数の照光部を同時に照光することができない。また、1つの経路のコア層によって、複数の照光部を異なる光量で照光することも困難である。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、異なる光源からの光を合成して使用し、複数の照光部を互いに相違する色相で照光することができる照光装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、薄型の構成とすることが可能な照光装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、導光路の形成を容易にして照光部を照光できるようにし、また1つの経路を辿る導光路で複数の照光部を同時に照光することもできる照光装置を提供することを目的としている。
第1の本発明は、互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
異なる光源から発せられて異なる導光路で導かれた色相の相違する複数の光が、前記照光部のうちの第1の照光部と第2の照光部の双方に与えられて、前記第1の照光部と前記第2の照光部とが、前記導光路で導かれた光の色相を合成した色相で照光されるものであり、
同じ色相の光を導く導光路から前記第1の照光部に与えられる光量と前記第2の照光部に与えられる光量とを互いに異ならせることで、前記第1の照光部での光の色相と前記第2の照光部での光の色相とを互いに相違させていることを特徴とするものである。
例えば、本発明は、前記照光部に、異なる色相の光を導く複数の導光路が接続されており、同じ色相の光を導く導光路のうちの、前記第1の照光部に接続されている部分と、前記第2の照光部に接続されている部分とで、その断面積が相違しているものである。
または、本発明は、前記照光部とそれぞれの前記導光路が離れて、前記導光路からの洩れ光が前記照光部に与えられるものであり、同じ色相の光を導く導光路から前記第1の照光部に与えられる光量と、前記導光路から前記第2の照光部に与えられる光量とが相違しているものである。
例えば、前記導光路が前記照光部の近傍で屈曲して、導光路の屈曲部からの洩れ光が前記照光部に与えられるものであり、同じ色相の光を導く導光路のうちの、前記第1の照光部に対向する屈曲部と、前記第2の照光部に対向する屈曲部とで、その曲率が相違しているものである。
上記第1の本発明の照光装置では、複数の光源から発せられる異なる色相の光を、照光部で合成することで、光源の光の色相と異なる色相で照光部を照光することができる。また、同じ光源から導かれる光の光量を、照光部ごとに相違させて合成することにより、同じ光源から光を与えながらも場所によって異なる色相の照光を行うことができる。そのため、限られた数の光源を使用して、照光部ごとに色相が異なる多種類の色で照光できる。
第2の本発明は、互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
異なる光源から発せられた異なる色相の光を導く複数の導光路が、同じ照光部に接続されて、前記照光部が、それぞれの前記導光路で導かれた光の色相を合成した色相で照光されるものであり、前記照光部と前記導光路との接続部分での前記導光路の断面積が、異なる色相の光を導く導光路ごとに相違していることを特徴とするものである。
第3の本発明は、互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
異なる光源から発せられた異なる色相の光を導く複数の導光路に、前記照光部の近傍で屈曲する屈曲部が設けられ、それぞれの導光路で導かれた異なる色相の光が、前記屈曲部から洩れて前記照光部に与えられるものであり、
前記屈曲部の曲率が、異なる色相の光を導く導光路ごとに相違していることを特徴とするものである。
第2の本発明と第3の本発明とでは、1つの照光部に与えられる光の光量を、導光路ごとに相違させている。そのため、前記照光部を、光源から発せられる光の複数の色相の中間色以外の色相で照光させることができる。また、導光路ごとに照光部に与える光の量を変化させることで、照光部で発光する光の色相を微妙に変化させることも可能である。
また、本発明は、異なる色相の光を導く導光路が、互いに直交して形成されていることが好ましい。
異なる色相の光を導く導光路を直交させると、それぞれの色相の色が合成される頻度を低くでき、しかも複数の導光路を同じ面内に形成できるため、照光装置を薄型化することが容易になる。
本発明は、光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光が与えられて照光される照光部と、を有し、前記照光部は前記クラッド層を挟んで前記導光路から離れた位置にあり、前記導光路から前記クラッド層内に洩れ出た光で、前記照光部を照光可能とされていることを特徴とするものである。
上記照光装置では、導光路を照光部に直接に接続することなく、照光部を照光できるため、導光路の形成が容易である。しかも1つの経路を辿る導光路で、複数の照光部を同時に照光することも可能である。
例えば、本発明は、前記導光路には、前記照光部に対向する洩れ屈曲部が形成され、前記洩れ屈曲部から洩れ出た光が前記照光部に与えられるものである。
このように、導光路に屈曲部を設けるだけで、導光路から離れて位置する照光部を照光できる。また、洩れ屈曲部の曲率を変えることで、照光部に与えられる光量を調整できる。
あるいは、本発明は、前記導光路内には、この導光路内を導かれた光を前記照光部に向けて反射する反射部が設けられているものであってもよい。
例えば、本発明では、前記導光路は複数設けられ、それぞれの導光路に異なる色相の光が導かれており、複数の導光路からの洩れ光が前記照光部に与えられて合成されるものとすることが可能である。
また、本発明は、互いに異なる色相の光を導く2つの前記導光路が交叉し、前記導光路の交叉部の側方に前記照光部が設けられており、前記交叉部から洩れ出る2つの色相の光が前記照光部で合成されるものであってもよい。
上記構成では、導光路の交叉部から洩れる光を有効に利用できる。
また、本発明は、前記導光路の外側に、洩れ出た光を前記照光部に向ける反射面が設けられているものであってもよいし、前記導光路の外側に、洩れ出た光の一部が前記照光部に至るのを阻止する遮蔽部が設けられているものであってもよい。
上記反射面を設けることで、導光路から洩れ出た光を有効に利用して照光部を照光できる。また、遮蔽部により照光部に与えられる光量を調整することができる。
さらに、本発明は、所定の経路を辿る1つの導光路に複数の照光部が対向しており、前記導光路から複数の照光部に対して、互いに異なる光量の洩れ光が与えられるものとして構成できる。
例えば、導光路に形成される洩れ屈曲部の曲率を変えたり、導光路に設けられる反射面の反射率を異ならせることで、複数の照光部に異なる光量の光を与えることができる。複数の照光部に副数種の色相の光を与え、その光量を相違させることで、複数の照光部を異なる色相で照光させることも可能である。
本発明では、異なる光源で複数の照光部を照光する際に、照光部ごとに色相を変化させることができ、最小の光源の数で、多彩な色相の表示が可能になる。また、複数の光源のそれぞれの光の色相の中間色以外の多様な色相での照光ができる。さらに、照光装置を薄型化しやすくなる。
本発明では、導光路と照光部を離す構造により照光部を照光できるため、導光路の形成が容易である。照光部を導光路から離れた位置に配置できるため、導光路を配線しにくい場所にも照光部を設けることができる。また、ひとつの経路を辿る導光路で複数の照光部を同時に照光することも可能である。よって、導光路を多数の枝状に分岐する必要がなく、分岐部での光の損失を低減できる。さらに、異なる色相の光を合成することも可能である。
図1は本発明の実施の形態の照光装置1の全体構造を示す平面図である。図2は、図1の照光装置1をII−II線で切断した断面拡大図、図3は、図1の照光装置1をIII−III線で切断した断面拡大図、図4は、図1の照光装置1をIV−IV線で切断した断面拡大図である。
図2ないし図4に示すように、照光装置1は、基板2を有している。この基板2は、実質的に撓まない合成樹脂基板または容易に撓むことのできるフィルム状の合成樹脂基板、あるいは金属製の基板などである。基板2の表面に下部クラッド層3が設けられ、この下部クラッド層3の上にコア層4が設けられている。そして、前記コア層4が上部クラッド層5で覆われている。
コア層4の絶対屈折率は、下部クラッド層3および上部クラッド層5の絶対屈折率よりも高い。また、下部クラッド層3および上部クラッド層5の絶対屈折率は、空気の絶対屈折率よりも高い。コア層4はポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂や、高屈折率のエポキシ系樹脂、その他のフェノール系樹脂やアクリル系樹脂などの透光性樹脂で形成されている。コア層4を形成するこれら透光性樹脂の光透過度は95%以上であり、実質的に透明樹脂である。下部クラッド層3および上部クラッド層5は、フェノール系樹脂やアクリル系樹脂あるいはフッ素を含有したエポキシ系樹脂などで形成される。
下部クラッド層3とコア層4および上部クラッド層5が積層された積層体は薄型であり、図2に示す下部クラッド層3の厚みt1とコア層4の厚みt2および上部クラッド層5の厚みt3の合計は300μm以下である。例えば厚みt1と厚みt3の合計が50μmで、厚みt2が50μmであり、積層体の厚みの合計が約100μm程度である。
図1に示すように、前記コア層4をパターニングすることで複数に分岐する導光路が形成されている。
図2に示すように導光路を構成するコア層4の幅寸法Wは80μmであるが、この幅寸法Wは任意であり、100μm以下が好ましく、さらに好ましくは50μm以下である。
例えば、基板2の表面に溶融した合成樹脂層をスピンコート法などの手法で塗工することで下部クラッド層3が形成される。下部クラッド層3が硬化した後、その上に溶融した透光性樹脂をスピンコート法などで形成し硬化した後に、露光現像工程で透光性樹脂を一部残して、図1に示すパターンの導光路を形成する。さらに、その上を溶融した合成樹脂層で覆い、硬化させて上部クラッド層5を形成する。
または、下部クラッド層3を合成樹脂フィルムで形成し、その上に導光路の形状にパターン化された透光性樹脂材料のフィルムを転写し、その上に合成樹脂フィルムを重ねて上部クラッド層5を形成してもよい。
図1に示すように、コア層4によって形成される導光路は、X1側の端部においてY1−Y2方向に向けて直線状に延びる右側主幹導光路11と、X2側の端部においてY1−Y2方向に向けて直線状に延びる左側主幹導光路12を有している。右側主幹導光路11と左側主幹導光路12との間には、中央主幹導光路20が設けられている。中央主幹導光路20は、Y1側の端部に分岐部23を有して、右側分岐主幹導光路21と左側分岐主幹導光路22とに分岐されている。
図1に示すように、右側主幹導光路11のY1側の端部には、発光ダイオードのベアチップ25Rが対向し、中央主幹導光路20のY1側の端部には、発光ダイオードのベアチップ25Gが対向し、左側主幹導光路12のY1側の端部には発光ダイオードのベアチップ25Bが対向している。それぞれのベアチップ25R,25G,25Bは、PN接合などの半導体素子であり、パッケージされていない状態で照光装置1に実装される。
図3は、ベアチップ25Gが実装されている状態を示す断面図である。基板2には、その表面から窪む凹部2aが形成され、ベアチップ25Bが凹部2a内に収納されて接着剤などで固定されている。そして、ベアチップ25Bに設けられた電極層と、基板2の表面に形成された導電パターン2b,2cとが、ワイヤボンディング26a,26bによって個別に接続されている。そして、ベアチップ25Gが、中央主幹導光路20を形成するコア層4で覆われている。図3に示すように、ベアチップ25Bの上面25B1は、下部クラッド層3とコア層4との境界面よりもさらに基板2から離れた位置にある。よって、ベアチップ25Bから発せられる光は、少ない損失で中央主幹導光路20を構成するコア層4内に導かれる。
なお、図3において、ベアチップ25Bが透明なカバー樹脂で覆われ、このカバー樹脂がコア層4と接してしてもよい。
またはパッケージされた発光ダイオードを光源として使用し、これを凹部2a内に配置してもよい。
あるいはパッケージされた発光ダイオードからの光をコア層4の端面から入射させてもよい。
図1に示すベアチップ25R,25Bが基板2に実装される構造は、図3に示す前記ベアチップ25Gの実装構造と同じである。
ベアチップ25Rは、赤色の光を発するものであり、発光波長は625〜740nmの範囲内のいずれかである。ベアチップ25Gは緑色の光を発するものであり、発光波長は500〜565nmの範囲内のいずれかである。ベアチップ25Bは青色の光を発するものであり、発光波長は450〜485nmの範囲内のいずれかである。右側主幹導光路11内には赤色の光が伝播し、左側主幹導光路12内には青色の光が伝播する。中央主幹導光路20および、これから分岐された右側分岐主幹導光路21と左側分岐主幹導光路22には緑色の光が伝播する。
右側主幹導光路11と右側分岐主幹導光路21との間に、4つの照光部31a,31b,31c,31dが、Y1−Y2方向へ間隔を空けて配置されている。右側分岐主幹導光路21と左側分岐主幹導光路22との間には、4つの照光部32a,32b,32c,32dが、Y1−Y2方向へ間隔を空けて配置されている。左側分岐主幹導光路22と左側主幹導光路12との間にも、4つの照光部33a,33b,33c,33dが、Y1−Y2方向へ間隔を開けて配置されている。
図4は、前記照光部31aが設けられた部分を示す断面図であるが、この照光部31aには、円形状の光散乱部材6が設けられている。この光散乱部材6は、透明の樹脂の内部にフィラーが混入されて、内部で光を乱反射できるものである。フィラーは、白色の無機酸化物の粉末や金属の粉末などである。前記光散乱部材6は、各導光路11,12,21,22を構成しているコア層4と同じ高さ位置に形成されている。図4に示す照光部31a以外の全ての照光部31b〜31d,32a〜32d,33a〜33dにも、同様に光散乱部材6が設けられている。
図1に示すように、右側主幹導光路11には、X2方向へ向けて分岐する分岐導光路11a,11b,11c,11dが形成されており、前記分岐導光路11a,11b,11c,11dは、それぞれ照光部31a,31b,31c,31dに接続されている。右側分岐主幹導光路21には、X1方向に向けて分離する分岐導光路21a,21b,21cが形成されており、前記分岐導光路21a,21b,21cが、それぞれ照光部31a,31b,31cに接続されている。図4の断面図には、照光部31aに、分岐導光路11aを構成するコア層4と分岐導光路21aを構成するコア層4とが接合されている構造が示されている。
照光部31b,31cには、ベアチップ25Rから発せられる赤色の光と、ベアチップ25Gから発せられる緑色の光とが与えられて、照光部31b,31cは、赤色の光と緑色の光とが合成された中間色で照光される。なお、照光部31dには、ベアチップ25Rから発せられる赤色の光のみが与えられ、照光部31dは赤色に照光される。
図1に示すように、左側主幹導光路12からは横断導光路52が分岐され、この横断導光路52の端末部52aが照光部31aに接続されている。照光部31aには、ベアチップ25Rから発せられた赤色の光と、ベアチップ25Gから発せられた緑色の光が与えられ、さらにベアチップ25Bから発せられた青色の光が与えられる。よって、照光部31aは、赤、緑、青の光が合成されて白色系の光で照光される。
図1に示すように、左側主幹導光路12には、X1方向へ向けて分岐する分岐導光路12a,12b,12c,12dが形成されており、前記分岐導光路12a,12b,12c,12dは、それぞれ照光部33a,31b,31c,31dに接続されている。左側分岐主幹導光路22には、X2方向に向けて分岐する分岐導光路22a,22b,22cが形成されており、前記分岐導光路22a,22b,22cが、それぞれ照光部33a,33b,33cに接続されている。
照光部33a,33cには、ベアチップ25Bから発せられる青色の光と、ベアチップ25Gから発せられる緑色の光とが与えられ、照光部33a,33cは、青色の光と緑色の光とが合成された中間色で照光される。なお、照光部33dには、ベアチップ25Bから発せられる青色の光のみが与えられ、照光部33dは青色に照光される。
右側主幹導光路11からは横断導光路51が分岐され、この横断導光路51の端末部51aが照光部33bに接続されている。照光部33bには、ベアチップ25Gから発せられた緑色の光と、ベアチップ25Bから発せられた青色の光が与えられ、さらにベアチップ25Rから発せられた赤色の光が与えられる。よって、照光部33bでは、赤、緑、青の光が合成されて白色系の光で照光される。
中央に位置する照光部32aには、左側分岐主幹導光路22から分岐された分岐導光路22dが接続され、照光部32cには、左側分岐主幹導光路22から分岐された分岐導光路22eが接続されている。また、中央で且つY方向の中間に位置している照光部32bには、右側分岐主幹導光路21から分岐された分岐導光路21dが接続されている。このように、中央の3個の照光部32a,32b,32cには、ベアチップ25Gから発せられた緑色の光が与えられ、照光部32a,32b,32cが緑色に照光される。
中央のY2側の端に設けられた照光部32dには、右側主幹導光路11の端末部11eと左側主幹導光路12の端末部12eとが接続されている。また、右側分岐主幹導光路21の端末部21eと左側分岐主幹導光路22の端末部22fとが、前記照光部32dに接続されている。よって、照光部32dには、ベアチップ25Rから発せられる赤色の光と、ベアチップ25Gから発せられる緑色の光と、ベアチップ25Bから発せられる青色の光とが与えられる。よって、照光部32dは、赤色と緑色および青色の合成色である白色系に照光される。
図7は、図1に示す照光部31bおよび照光部31cと、各導光路との接続状態を拡大して示している。なお、図7では、照光部31bと照光部31cとの中間において右側主幹導光路11から分岐されている横断導光路51を省略して作図している。
図7に示すように、導光路は部分的にその幅寸法が相違しており、右側主幹導光路11から分岐された分岐導光路11bの断面積A1と、同じく右側主幹導光路11から分岐された分岐導光路11cの断面積A2とが互いに相違している。また、右側分岐主幹導光路21から分岐された分岐導光路21bの断面積A3と、同じく右側分岐主幹導光路21から分岐された分岐導光路21cの断面積A4も互いに相違している。
すなわち、ベアチップ25Rから発せられた光は、右側主幹導光路11内に導かれて照光部31bと照光部31cとに与えられるが、照光部31bに与えられる赤色の光量と、照光部31cに与えられる赤色の光量とが相違している。また、ベアチップ25Gから発せられる緑色の光は、右側分岐主幹導光路21内に導かれて照光部31bと照光部31cに与えられるが、照光部31bに与えられる緑色の光量と照光部31cに与えられる緑色の光量とが相違している。
また、断面積A1とA3との比と、断面積A2とA4との比が互いに相違し、照光部31bに与えられる赤色の光量と緑色の光量との合成比と、照光部31cに与えられる赤色の光量と緑色の光量との合成比が互いに相違している。よって、照光部31bと照光部31cは、共に赤色と緑色との中間色で照光されるが、前記光量の合成比が相違するため、照光部31bの照光と照光部31cの照光とで色相(色合い)が相違する。図7の例では、照光部31bが黄緑系の色で照光され、照光部31cが橙系の色で照光される。
このように、右側主幹導光路11には、ベアチップ25Rから1つの色相の光が与えられ、右側分岐主幹導光路21には、ベアチップ25Gから1つの色相の光が与えられているのにも拘わらず、複数の照光部31b,31cをそれぞれ異なる複数種の色相で照光することができる。さらに、照光部31bに赤色の光を導く分岐導光路11bの断面積A1と、同じ照光部31bに緑色の光を導く分岐導光路21bの断面積A3とが互いに相違し、同じ照光部31bに与えられる赤色の光量と緑色の光量とが相違している。これは照光部31cに対しても同じである。そのため、それぞれの照光部31b,31cを、赤色と緑色との中間色である黄色以外の黄緑系や橙系の色で照光することが可能になる。
図1においてX2側に配列している照光部33a,33cに接続されている分岐導光路22aの断面積と分岐導光路22cの断面積とが互いに相違し、照光部33a,33cに接続されている分岐導光路12aの断面積と分岐導光路12cの断面積とが互いに相違している。よって、照光部33a,33cに与えられる緑色の光の光量が互いに相違し、照光部33a,33cに与えられる青色の光の光量も互い相違している。また、同じ照光部に与えられる緑色の光量と青色の光量との比が、照光部33a,33cごとに相違している。よって、照光部33a,33cは互いに異なる色相で照光される。
同様に、照光部31aでは、これに接続されている分岐導光路11aの断面積と、分岐導光路21aの断面積、および横断導光路52の端末部52aの断面積が相違している。これにより、照光部31aに与えられる赤色の光と緑色の光および青色の光の光量が調整され、照光部31aで照光される白色系の光の色相が調整されている。これは、照光部33bにおいても同じである。また、照光部31aと照光部33bとで、赤、緑、青の光の合成比を互いに相違させることで、照光部31aと照光部33bとを、同じ白色系でしかも色相を微妙に変えて照光させることができる。
次に、中央のY2側に位置する照光部32dには、ベアチップ25Rから発せられる赤色の光と、ベアチップ25Gから発せられる緑色の光と、ベアチップ25Bから発せられる青色の光が全て与えられる。よって、照光部32dは白色系の色で発光させられる。ただし、右側主幹導光路11の端末部11eの断面積、左側主幹導光路12の端末部12eの断面積、さらには右側分岐主幹導光路21と左側分岐主幹導光路22の端末部21e,22fの断面積をそれぞれ異ならせ、それぞれの断面積を任意に選択することにより、照光部32dを赤みがかった色温度の高い白色系や、青みがかった色温度の低い白色系など、色相を自由に選んで照光することが可能になる。
また、照光部31a、照光部33bおよび照光部32dの白色系の色相を同じに設定してもよいし、赤、緑、青の光量比を互いに相違させて、色相および色温度を互いに相違させてもよい。
図7では、導光路内を進行する光を破線で模式的に示している。導光路を形成しているコア層4の絶対屈折率は下部クラッド層3および上部クラッド層5の絶対屈折率よりも高い。したがって、直線状に延びる右側主幹導光路11内、および同じく直線状に延びる右側分岐主幹導光路21内を進行する光は、コア層4とクラッド層3,5との境界面に対して臨界角以上の入射角度で入射し、前記境界面で全反射されながら進行していく。
図1および図7に示す分岐導光路11a,11b,11c,11d、分岐導光路12a,12b,12c,12d、分岐導光路21a,21b,21c,21d、分岐導光路22a,22b,22c,22d,22eは、屈曲部の曲率が小さく(曲率半径が大きく)形成されている。同様に、端末部11e,12e,21e,22fの屈曲部、および端末部51a,52aの屈曲部の曲率も小さく形成されている。すなわち、直線状の導光路内を進行した光が、それぞれの屈曲部の境界部に対して臨界角以下の角度で入射しないようにまたは入射する確率を少なくできるように、前記曲率が決められている。よってそれぞれの屈曲部においてコア層4からクラッド層3,5に光が洩れにくくしている。
図1に示すように、照光装置1には右側主幹導光路11よりもY2側に離れた位置に間接照光部41が設けられており、左側主幹導光路12よりもY2側に離れた位置に間接照光部42が設けられている。また、中央部のY1側には、中央主幹導光路20の分岐部23からY2側に離れた位置に間接照光部43が設けられている。間接照光部41,42,43は、図4に示した照光部31aなどと同様に光散乱部材6を配置することで形成されている。
右側主幹導光路11のY2側の端部には洩れ屈曲部11gが形成されており、この洩れ屈曲部11gが上部クラッド層5を挟んで間接照光部41に対向している。同様に、左側主幹導光路12のY2側の端部には洩れ屈曲部12gが形成されており、この洩れ屈曲部12gが、上部クラッド層5を挟んで間接照光部42に対向している。
図8は、洩れ屈曲部12gと間接照光部42との対向部を拡大して示している。洩れ屈曲部12gにおいて間接照光部42に対向している側のコア層4と上部クラッド層5との境界面12g1は、その曲率半径r1が、前記分岐導光路11aなどの屈曲部での曲率半径よりも十分に小さくなっている。そのため、左側主幹導光路12内の境界面で全反射されて進行してきた青色の光の一部が、前記境界面12g1に対して臨界角未満の角度で入射する。この光成分は境界面12g1を透過し、上部クラッド層5内を通過して間接照光部42に与えられ、間接照光部42が青色に照光される。右側主幹導光路11に設けられた洩れ屈曲部11gの曲率半径も、前記洩れ屈曲部12gと同様に十分に小さく設定している。よって、右側主幹導光路11内を進行する赤色の光の一部が洩れ屈曲部11gから洩れ、上部クラッド層5内を通過して間接照光部41に与えられ、間接照光部41が赤色の光で照光される。
前記間接照光部41は、右側主幹導光路11から離して配置でき、間接照光部42は、左側主幹導光路12から離して配置されているため、右側主幹導光路11と左側主幹導光路12に、それぞれの照光部41,42に向けて分岐する分岐導光路を設ける必要がなく、導光路の配線を簡単にできる。
また導光路の分岐数を少なくでき、光の損失を防止できる。
また、右側主幹導光路11と左側主幹導光路12内を導かれる光の一部で間接照光部41と42を照光させ、残りの光を照光部32dに与えることができる。
つまり、右側主幹導光路11と左側主幹導光路12のそれぞれの経路で、分岐部を設けることなく、複数の照光部を照光できる。
図9は、中央主幹導光路20の分岐部23と間接照光部43とを拡大して示している。分岐部23では、右側分岐主幹導光路21に向けて屈曲する洩れ屈曲部21gと、左側分岐主幹導光路22に向けて屈曲する洩れ屈曲部22gが形成されている。洩れ屈曲部21gの間接照光部43に対向する境界面21g1の曲率半径r2と、洩れ屈曲部22gの間接照光部43に対向する境界面22g1の曲率半径は、前記分岐導光路11aなどの屈曲部での曲率半径よりも十分に小さくなっている。
よって、ベアチップ25Gから発せられて中央主幹導光路20内に導かれた光の一部が、前記境界面21g1と境界面22g1に対して、臨界角未満の角度で入射し、一部の光が境界面21g1と境界面22g1とを通過し、上部クラッド層5内を通過して間接照光部43に与えられる。そのため、間接照光部43は赤色に照光される。
このように、導光路の一部を大きな曲率(小さな曲率半径)で屈曲させ、その屈曲部に間接照光部を離して配置することで、導光路内を通過する光のうちの一部の光を利用して間接照光部を照らすことができる。すなわち、導光路を分岐させる分岐部を形成し、さらにその分岐導光路を照光部に直接に接続するという複雑な構造とすることなく、導光路内の光の一部で照光部を照らすことが可能になる。また、洩れ屈曲部から洩れて間接照光部に与える光の光量と、洩れ屈曲部から洩れることなく導光路内を進行する光の光量との比は、洩れ屈曲部の曲率を変えて調整することができる。
また、洩れ屈曲部から洩れた光を間接照光部に与えることで、混色させることも可能である。例えば、図10に示すように、2つの導光路15と導光路16にそれぞれ曲率の大きい洩れ屈曲部15a,16aを形成し、洩れ屈曲部15aと洩れ屈曲部16aの中間で両洩れ屈曲部15a,16aから離れた位置に間接照光部45を形成する。
光源から導光路15に導かれる光の色相と、光源から導光路16に導かれる光の色相とを相違させると、洩れ屈曲部15aから洩れた光と、洩れ屈曲部16aから洩れた光とが、間接照光部45で合成されて、間接照光部45が、導光路15内に導かれる光の色相、および導光路16内に導かれる光の色相とは相違した光で照光される。
ここで、洩れ屈曲部15aと洩れ屈曲部16aの曲率を互いに相違させることで、導光路15から間接照光部45に与えられる光量と、導光路16から間接照光部45に与えられる光量とを相違させることができる。前記曲率を選択して前記光量を変化させることで、間接照光部45を種々の色相の光で照光させることができる。あるいは、洩れ屈曲部15aと洩れ屈曲部16aの曲率を一致させ、あるいは異ならせて、さらに洩れ屈曲部15aと洩れ屈曲部16aの断面積を変えることによっても、間接照光部45を照光させる光の色相を変化させることができる。
また、導光路15と導光路16に、それぞれ複数の洩れ屈曲部を形成して、導光路15の洩れ屈曲部と導光路16の洩れ屈曲部の双方に対向する複数の間接照光部を形成する。そして、対向する間接照光部ごとに、導光路15と導光路16の双方において、洩れ屈曲部の曲率を変え、または対向する間接照光部ごとに洩れ屈曲部の断面積を変える。これにより、導光路15と導光路16が対向する複数の間接照光部を、互いに異なる色相で照光させることができる。
図11では、3つの導光路17,18,19がそれぞれ洩れ屈曲部17a,18a,19aを有しており、洩れ屈曲部17a,18a,19aの中間に、それぞれの洩れ屈曲部から離れて間接照光部46が設けられている。導光路17と導光路18と導光路19内には、それぞれ色相の異なる光が導かれており、それぞれの光が洩れ屈曲部17a,18a,19aから洩れ、上部クラッド層5内を通過して間接照光部46に与えられる。導光路17に赤色の光、導光路18に緑色の光、導光路19に青色の光が導かれると、間接照光部46は白色系の光で照光される。
前記洩れ屈曲部17a,18a,19aの曲率を選択して設定し、または断面積を選択して設定することにより、間接照光部46を白色系で且つ異なる色相の光で照光させることが可能になる。あるいは、図11に示すように、洩れ屈曲部18aおよび洩れ屈曲部19aと間接照光部46との間に、光を透過させない遮蔽層47a,47aを設けることで、洩れ屈曲部18aから間接照光部46に与えられる光量と、洩れ屈曲部19aから間接照光部46に与えられる光量を設定し、これにより照光部46で照光される光の色相を調整してもよい。
図12に示す例では、屈曲部を設けずに2つの洩れ光を混色できるようにしている。図12では、直線状に延びる導光路55と同じく直線状に延びる導光路56との間に、間隔を空けて間接照光部47が設けられている。導光路55には反射面55aが設けられ、導光路55内を導かれた光が反射面55aで反射され、上部クラッド層5内を通過して間接照光部47に与えられる。同様に、導光路56に反射面56aが設けられ、導光路56内を導かれた光が反射面56aで反射され、上部クラッド層5内を通過して間接照光部47に与えられる。
導光路55と導光路56内には互いに異なる色相の光が導かれ、2つの色相の光が間接照光部47で合成され、間接照光部47は、導光路55内に導かれる光の色相と、導光路56内に導かれる光の色相とは相違する色相の光で照光される。ここで、図7に示したのと同様に、同じ導光路55と56とで複数の間接照光部を照光する場合に、それぞれの間接照光部ごとに反射面55a,56aと間接照光部との距離を変え、またはそれぞれの間接照光部ごとに反射面55a,56aの反射率を相違させることができる。このように構成すると、複数の間接照光部を、それぞれ異なる色相の光で照光することができる。
さらに、他の実施の形態として、図1に示す照光部31dのように、導光路が直接接続されている照光部の近傍に、導光路の洩れ屈曲部や図12に示す反射面を配置し、洩れ屈曲部または反射面で洩れた光を前記照光部に与え、導光路から前記照光部に直接に与えられる光と、照光部に間接的に与えられる洩れ光とを、前記照光部で合成させて色相を設定してもよい。
図1に示すように、この照光装置1には、複数の主幹導光路11,12,20とこれらから分岐される分岐導光路が形成されており、さらに横断導光路51,52が形成されている。これら全ての導光路は、基板2の表面から同じ高さ位置に形成されている。
そのため、横断導光路51は、右側分岐主幹導光路21および左側分岐主幹導光路22と直角に交わっている。また、横断導光路52も左側分岐主幹導光路22および右側分岐主幹導光路21と直角に交わっている。
図13は、横断導光路51と右側分岐主幹導光路21との交差部分を拡大して示している。横断導光路51を構成しているコア層4と右側分岐主幹導光路21を構成しているコア層4は、同じ高さ位置に形成されており、よって、横断導光路51内をX2方向へ進行する光と、右側分岐主幹導光路21をY2方向へ進行する光は、交叉点で互いに交じり合っている。しかし、横断導光路51内を進行する光は、この横断導光路51と上部クラッド層5との境界面で全反射を繰り返しながら進行するため、横断導光路51内を進行する赤色の光に、右側分岐主幹導光路21内を進行する緑色の光が色として合成されることはない。これは、右側分岐主幹導光路21をY2方向へ進行する光においても同じである。
すなわち、2つの導光路を互いに直交する関係で交叉させると、異なる色の光であっても、互いに独立させて進行させることが可能である。したがって、異なる色の光が進行する導光路を、異なる高さに形成する必要はなく、図1に示すような複雑な経路の導光路を薄い領域内に形成することが可能である。
ただし、直交する2つの導光路の交叉点の部分から、上部クラッド層5内に光の一部が洩れるのを避けることはできない。そこで、図14には、横断導光路52と左側分岐主幹導光路22での交叉点からの洩れ光を間接照光に使用する例を拡大して示している。
横断導光路52内では、光が上部クラッド層5との境界面で全反射されながらX1方向へ進行するが、その光の一部は、交叉点内での境界面の角部に当たり、上部クラッド層5内に洩れ出る。同様に、左側分岐主幹導光路22内をY2方向へ進行する光も、交叉点内の境界面の角部に当たって上部クラッド層5内に洩れ出る。
図14に示すように、横断導光路52内を進行して交叉点から洩れ出た光を、上部クラッド層5内に埋設した全反射面53a,53bで反射させ、左側分岐主幹導光路22内を進行して交叉点から洩れ出た光を、上部クラッド層5内に埋設した全反射面54a,54bで反射させて、それぞれ反射させた光を間接照光部48に与えて、間接照光部48を照光させる。
この場合に、一方の色相の光を反射する全反射面53a,53bと、他方の色相の光を反射する全反射面54a,54bとで、反射光量を変えておくことにより、横断導光路52から間接照光部48に与えられる青色の光量と、左側分岐主幹導光路22から間接照光部48に与えられる緑色の光量との比を調整して、間接照光部48で照光される光の色相を調整することが可能である。また、図14に示す間接照光部48が複数箇所に設けられている場合に、それぞれの間接照光部48において、青色の光量と緑色の光量との合成比を変化させ、複数の間接照光部をそれぞれ異なる色相で照光することもできる。
以下本発明の変形例を説明する。
図5と図6は、照光部31aや間接照光部の他の構造を示している。図5に示す例では、照光部31aにおいて、コア層4の内部に斜め45度の向きの全反射面61を形成し、その上方に光散乱部材62が配置されている。この構成では、それぞれの導光路内を進行した光が、全反射面61で効率よく反射され、光散乱部材62に合成される。図6では、照光部31a内に、コア層4よりも絶対屈折率の低い光学部材63が設けられ、この光学部材63の表面にフレネルレンズ63aが形成されている。なお、光学部材63は透明であっても、内部にフィラーが混入されて光散乱効果を発揮するものであってもよい。
また、図15(A)(B)に示すように、赤、緑、青の光をそれぞれ導く導光路71,72,73を、異なる高さに形成して、互いに交叉しないようにし、照光部においてそれぞれの導光路71,72,73内を通過した光を合成する光散乱部材74を設けてもよい。この場合、図15(B)に示すように、各導光路71,72,73に全反射面71a,72a,73aを形成し、それぞれの光を光散乱部材75に向けて反射させてもよい。
本発明の実施の形態の照光装置を示す平面図、 図1に示す照光装置をII−II線で切断した断面拡大図、 図1に示す照光装置をIII−III線で切断した断面拡大図、 図1に示す照光装置をIV−IV線で切断した断面拡大図、 照光部の他の構造を示す断面拡大図、 照光部の他の構造を示す断面拡大図、 複数の照光部と分岐導光路との接続部を示す拡大平面図、 間接照光部と洩れ屈曲部とを示す拡大平面図、 間接照光部と洩れ屈曲部とを示す拡大平面図、 洩れ屈曲部から洩れた光を合成する照光部の説明図、 洩れ屈曲部から洩れた光を合成する照光部の説明図、 2つの導光路から洩れた光を合成する照光部の説明図、 導光路の交叉点を示す拡大平面図、 導光路の交叉点と間接照光部とを示す拡大平面図、 (A)(B)は、三層構造の導光路を示す断面図、
符号の説明
1 照光装置
2 基板
3 下部クラッド層
4 コア層
5 上部クラッド層
11 右側主幹導光路
11a,11b,11c,11d 分岐導光路
12 左側主幹導光路
12a,12b,12c,12d 分岐導光路
17,18,19 導光路
17a,18a,19a 洩れ屈曲部
20 中央主幹導光路
21 右側分岐主幹導光路
21a,21b,21c,21d 分岐導光路
22 左側分岐主幹導光路
22a,22b,22c,22d,22e 分岐導光路
31a,31b,31c,31d 照光部
32a,32b,32c,32d 照光部
33a,33b,33c,33d 照光部
11g,12g,21g,22g 洩れ屈曲部
41,42,43,45,46 間欠照光部

Claims (15)

  1. 互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
    異なる光源から発せられて異なる導光路で導かれた色相の相違する複数の光が、前記照光部のうちの第1の照光部と第2の照光部の双方に与えられて、前記第1の照光部と前記第2の照光部とが、前記導光路で導かれた光の色相を合成した色相で照光されるものであり、
    同じ色相の光を導く導光路から前記第1の照光部に与えられる光量と前記第2の照光部に与えられる光量とを互いに異ならせることで、前記第1の照光部での光の色相と前記第2の照光部での光の色相とを互いに相違させていることを特徴とする照光装置。
  2. 前記照光部に、異なる色相の光を導く複数の導光路が接続されており、同じ色相の光を導く導光路のうちの、前記第1の照光部に接続されている部分と、前記第2の照光部に接続されている部分とで、その断面積が相違している請求項1記載の照光装置。
  3. 前記照光部とそれぞれの前記導光路が離れて、前記導光路からの洩れ光が前記照光部に与えられるものであり、同じ色相の光を導く導光路から前記第1の照光部に与えられる光量と、前記導光路から前記第2の照光部に与えられる光量とが相違している請求項1記載の照光装置。
  4. 前記導光路が前記照光部の近傍で屈曲して、導光路の屈曲部からの洩れ光が前記照光部に与えられるものであり、同じ色相の光を導く導光路のうちの、前記第1の照光部に対向する屈曲部と、前記第2の照光部に対向する屈曲部とで、その曲率が相違している請求項3記載の照光装置。
  5. 互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
    異なる光源から発せられた異なる色相の光を導く複数の導光路が、同じ照光部に接続されて、前記照光部が、それぞれの前記導光路で導かれた光の色相を合成した色相で照光されるものであり、
    前記照光部と前記導光路との接続部分での前記導光路の断面積が、異なる色相の光を導く導光路ごとに相違していることを特徴とする照光装置。
  6. 互いに相違する色相の光を発する複数の光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光によって照光される複数の照光部と、を有し、
    異なる光源から発せられた異なる色相の光を導く複数の導光路に、前記照光部の近傍で屈曲する屈曲部が設けられ、それぞれの導光路で導かれた異なる色相の光が、前記屈曲部から洩れて前記照光部に与えられるものであり、
    前記屈曲部の曲率が、異なる色相の光を導く導光路ごとに相違していることを特徴とする照光装置。
  7. 異なる色相の光を導く導光路が、互いに直交して形成されている請求項1に記載の照光装置。
  8. 光源と、前記光源からの光が入射する透光性材料で形成された導光路と、前記導光路の周囲に位置して前記導光路よりも絶対屈折率の低いクラッド層と、前記導光路で導かれた光が与えられて照光される照光部と、を有し、
    前記照光部は前記クラッド層を挟んで前記導光路から離れた位置にあり、前記導光路から前記クラッド層内に洩れ出た光で、前記照光部を照光可能とされていることを特徴とする照光装置。
  9. 前記導光路には、前記照光部に対向する洩れ屈曲部が形成され、前記洩れ屈曲部から洩れ出た光が前記照光部に与えられる請求項8記載の照光装置。
  10. 前記導光路内には、この導光路内を導かれた光を前記照光部に向けて反射する反射部が設けられている請求項8記載の照光装置。
  11. 前記導光路は複数設けられ、それぞれの導光路に異なる色相の光が導かれており、複数の導光路からの洩れ光が前記照光部に与えられて合成される請求項8に記載の照光装置。
  12. 互いに異なる色相の光を導く2つの前記導光路が交叉し、前記導光路の交叉部の側方に前記照光部が設けられており、前記交叉部から洩れ出る2つの色相の光が前記照光部で合成される請求項8記載の照光装置。
  13. 前記導光路の外側に、洩れ出た光を前記照光部に向ける反射面が設けられている請求項8に記載の照光装置。
  14. 前記導光路の外側に、洩れ出た光の一部が前記照光部に至るのを阻止する遮蔽部が設けられている請求項8に記載の照光装置。
  15. 所定の経路を辿る1つの導光路に複数の照光部が対向しており、前記導光路から複数の照光部に対して、互いに異なる光量の洩れ光が与えられる請求項8に記載の照光装置。
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