WO2012133375A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2012133375A1
WO2012133375A1 PCT/JP2012/057872 JP2012057872W WO2012133375A1 WO 2012133375 A1 WO2012133375 A1 WO 2012133375A1 JP 2012057872 W JP2012057872 W JP 2012057872W WO 2012133375 A1 WO2012133375 A1 WO 2012133375A1
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WO
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light
substrate
prism
illumination
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/057872
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤 新平
武本 恭介
智治 高雄
稔瑞 富塚
貞二郎 小里
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60QARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/60Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects
    • B60Q3/62Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects using light guides
    • B60Q3/64Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects using light guides for a single lighting device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60QARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/70Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by the purpose
    • B60Q3/74Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by the purpose for overall compartment lighting; for overall compartment lighting in combination with specific lighting, e.g. room lamps with reading lamps
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/002Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces
    • G02B6/0021Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces for housing at least a part of the light source, e.g. by forming holes or recesses

Definitions

  • the present invention relates to an illuminating device that can be used for a vehicle interior lamp or the like.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-070807 filed in Japan on March 28, 2011, and Japanese Patent Application No. 2011-212269 filed in Japan on September 28, 2011, and its contents Is incorporated herein by reference.
  • a lighting device used for a vehicle interior light or the like a room lamp that illuminates a wide range (for example, the entire interior of the vehicle) and a map lamp that selectively illuminates a narrow range (for example, a driver or a passenger in a passenger seat)
  • a map lamp for example, a light source (LED or the like) inclined toward the driver seat and the passenger seat can be used (see, for example, Patent Document 1).
  • the illuminating device having this structure has a problem that the entire thickness dimension becomes large because a large space is required for the light source in an inclined state.
  • an illuminating device there is one that adopts a structure in which illumination light is directed in an inclined direction by changing a light path of light passing through a light guide plate by a prism lens (see, for example, Patent Document 2). Since the illumination device having this structure employs a prism lens that changes the optical path, there is an advantage that the degree of freedom in designing the posture and arrangement of the light source is high.
  • the illuminating device it is necessary to install the light guide plate and the prism lens in an inclined manner in order to obtain a sufficient inclination angle of the illumination light. For this reason, since a plurality of light guide plates are required or a structure for fixing the light guide plate and the prism lens is required, it is difficult to reduce the thickness and size.
  • the illumination device requires separate switches for turning on and off the light source and adjusting the amount of light, so that the structure is complicated and it is difficult to reduce the thickness and size.
  • This invention is made
  • the present invention includes a substrate, a first illumination unit that emits first illumination light, and a second illumination unit that emits second illumination light in a range narrower than the first illumination unit, and the first illumination unit includes , A sheet-like light guide along one surface of the substrate, and a first light source for introducing the light into the light guide and propagating it in the surface direction to obtain the first illumination light,
  • the illumination unit changes the optical path of the second light source mounted on one surface of the substrate and the light from the second light source as the second illumination light in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the substrate.
  • the optical path changing unit includes a condensing element that narrows the light emission range, and a light refracting element that refracts the light and directs the light in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the substrate.
  • the light condensing element and the photorefractive element provide an illuminating device having a posture along the substrate. It is preferable that an opening that can accommodate the second light source is formed in the light guide. It is preferable that at least a part of the inner surface of the peripheral edge of the opening is a reflective surface that reflects light from the second light source. It is preferable that at least a part of the inner surface of the peripheral edge portion of the opening is a light shielding surface that blocks light from the first light source propagating through the light guide.
  • the substrate preferably includes a detection sensor for detecting proximity or contact of the detection target.
  • the condensing element preferably transmits light from the second light source and directs it toward the photorefractive element. It is preferable that the illuminating device of this invention is further provided with the cover part which covers the said board
  • the cover portion may be integrated with the photorefractive element.
  • the cover portion may be integrated with the light collecting element.
  • the condensing element may be positioned with respect to the second light source by a positioning member fixed to the substrate.
  • the illuminating device of the present invention may have a multi-layer structure including a plurality of the photorefractive elements.
  • the plurality of photorefractive elements each include a prism portion that is a polyhedral irregularity having an optical path conversion surface that converts an optical path of light from the second light source and directs the light path to a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the substrate.
  • the prism portion is preferably formed on at least the second light source side surface of the photorefractive element.
  • the plurality of light refracting elements include a first light refracting element on which light from the second light source is incident, and a second light on which light having passed through the first light refracting element is incident
  • a light refraction element, and the first and second light refraction elements have an optical path conversion surface for converting an optical path of light from the second light source and directing the light path in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the substrate.
  • the second photorefractive element having a prism portion which is a polyhedral unevenness, and an inclination angle ⁇ 1 of the light passing through the first photorefractive element with respect to a direction perpendicular to the substrate and the second photorefractive element with respect to a direction perpendicular to the substrate
  • the inclination angle phi 2 of the optical path changing surface is shown in the following equation (1) and (2) It is preferred to have the engagement.
  • the prism portion is a convex portion having the optical path conversion surface and a back surface adjacent thereto, and the back surface of the first photorefractive element is against one surface of the substrate. It is preferable that the inclination angle ⁇ 3 of the back surface of the second photorefractive element with respect to one surface of the substrate is vertical or substantially vertical, and has a relationship represented by the following formula (3).
  • the difference ⁇ 2 ⁇ 1 between the tilt angle ⁇ 2 of the optical path conversion surface of the second photorefractive element and the tilt angle ⁇ 1 of the light passing through the first photorefractive element is it is preferably equal to the inclination angle phi 1 of the optical path changing surface of the first optical refractive element.
  • the prism portion is a convex portion having the optical path conversion surface and a back surface adjacent thereto, and a partial region or a whole region of the back surface of the first photorefractive element is a surface. It is preferable that the surface is roughened to have a roughness of 0.5 ⁇ m or more.
  • the photorefractive element includes a prism portion that is a polyhedral convex portion, and the prism portion converts an optical path of light from the second light source in a direction perpendicular to the substrate.
  • An optical path conversion surface that can be directed in an inclined direction and a light absorption surface that is on the opposite side of the optical path conversion surface and has light absorption properties can be configured as prism surfaces.
  • An inclination angle ⁇ 3 of light incident on the photorefractive element with respect to a direction perpendicular to the substrate and an inclination angle ⁇ 5 of the light absorption surface with respect to one surface of the substrate are expressed by the following equation (4). It is preferable to have a relationship.
  • the photorefractive element includes a prism portion that is a polyhedral convex portion, and the prism portion converts an optical path of light from the second light source in a direction perpendicular to the substrate.
  • a first optical path conversion surface that can be directed in an inclined direction
  • An intermediate surface formed between the optical path conversion surface and the optical path conversion surface may be provided as prism surfaces, and the intermediate surface may be a light absorption surface having light absorption.
  • An inclination angle phi 6 of the first optical path changing surface against one surface of the substrate, the height h1 of the prism portion, and the width w1 of the intermediate surface has a relationship shown in the following equation (5) It is preferable.
  • the light absorption surface is preferably provided with light absorption by forming a light absorption layer containing black ink on the prism surface.
  • the substrate preferably includes a detection sensor for detecting proximity or contact of the detection target.
  • the optical path changing unit since the optical path changing unit has the condensing element and the photorefractive element, the light whose output range is sufficiently narrowed by the condensing element can be incident on the photorefractive element. For this reason, the 2nd illumination light inclined by sufficient angle is obtained. As a result, it is not necessary to place the condensing element and the photorefractive element in an inclined manner, so that the apparatus can be reduced in thickness and size.
  • the apparatus since the condensing element and the photorefractive element are in a posture along the substrate, the apparatus can have a flat plate structure.
  • both the first illuminating unit and the second illuminating unit are provided on one substrate and the light guide is provided along the substrate, a plurality of substrates are required, or the light guide is inclined.
  • the apparatus configuration is simple, and from this point, it is suitable for thinning and miniaturization. Since the lighting device of the present invention can be manufactured by a simple procedure of providing a light guide, a light source, etc. on one side of a substrate on which electronic components are mounted in advance, manufacturing is easy and cost reduction is possible. There is also an advantage of being.
  • the second light source of the second illumination unit is provided on the substrate, even when a high-power light source is used, heat generated by the light source is dispersed throughout the substrate, preventing local temperature rise and ensuring stable operation. it can.
  • the angle of the prism surface with respect to incident light can be reduced in the photorefractive elements of each layer. For this reason, it is possible to reduce the reflected light in the unintended direction (the direction outside the design) in the prism portion, and to obtain the emitted light in the target direction.
  • the apparatus can be reduced in thickness and size without impairing the function as a map lamp (spot lamp) that selectively illuminates a narrow range.
  • FIG. 8 is an overall cross-sectional view of the illuminating device of FIG. 1 and shows a cross section taken along line A1-A1 of FIG.
  • FIG. 8 is an overall cross-sectional view of the illuminating device of FIG. 1 and shows a cross section A2-A2 of FIG. 7.
  • FIG. 43 is an overall cross-sectional view of the illuminating device of FIG.
  • FIG. 43 is an overall cross-sectional view of the illuminating device of FIG. 37, and is a view showing a cross section A2-A2 of FIG. It is a top view of the illuminating device of FIG. It is sectional drawing which decomposes
  • FIG. 50 is a diagram showing a relationship between an inclination angle of emitted light and its intensity ratio when the photorefractive element shown in FIGS. 48 and 49 is used. It is a figure which shows the simulation result in the case of using the photorefractive element shown in FIG. It is a figure which shows the simulation result in the case of using the photorefractive element shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the illumination device 10 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the X direction in FIG. 7 (A1-A1 cross section).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the second illumination unit 3 of the illumination device 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the condensing element 21 and the photorefractive element 22 of the illumination device 10.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the condensing element 21 and the photorefractive element 22.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the illumination device 10 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the X direction in FIG. 7 (A1-A1 cross section).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the second illumination unit 3 of the illumination device 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the condensing element 21
  • FIG. 5 is an overall cross-sectional view of the lighting device 10 and is a view showing a cross section A1-A1 of FIG.
  • FIG. 6 is an overall cross-sectional view of the illumination device 10, and is a view showing a cross section A2-A2 of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the illumination device 10.
  • FIG. 8 is an exploded cross-sectional view of the second illumination unit 3 of the illumination device 10, and is a cross-sectional view along the X direction of FIG.
  • FIG. 9 is an exploded cross-sectional view of the first illumination unit 2 of the illumination device 10, and is a cross-sectional view along the Y direction of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the first lighting unit 2 of the lighting device 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an example of the substrate 1 that can be used in the lighting device 10.
  • FIG. 12 is a plan view of an example of the light guide 12 that can be used in the lighting device 10.
  • FIG. 13 is a plan view of another example of the light guide 12 that can be used in the lighting device 10.
  • the illuminating device 10 emits the second illumination light in a narrower range than the substrate 1, the first illumination unit 2 that emits the first illumination light, and the first illumination unit 2.
  • frame part 5 to which the cover part 4 is attached are provided.
  • the illuminating device 10 can be installed, for example, on the ceiling of a vehicle and used as an interior lamp. As shown in FIGS. 5 and 6, the lighting device 10 can be installed in the vehicle by fixing the frame portion 5 to the interior material 6 of the vehicle, for example.
  • the first illumination unit 2 includes a sheet-like light guide 12 installed along one surface 1 a (lower surface or surface) (reference surface) of the substrate 1, and a light guide. And a first light source 11 for introducing light into the body 12.
  • the 1st illumination part 2 can be used as a room lamp which illuminates a wide range (for example, the whole vehicle interior).
  • the first light source 11 is composed of one or a plurality of light sources 11 a mounted on one surface 1 a of the substrate 1.
  • the first light source 11 includes a plurality of light sources 11 a, and these light sources 11 a are arranged along one end edge portion 12 a of the light guide 12.
  • the one end edge portion 12a provided with the light source 11a in this example is one of the four side portions of the light guide 12 having a substantially rectangular shape in plan view, and more specifically, one end of the light guide 12 having a substantially rectangular shape. Long side.
  • the light source 11a can be installed in a partial range including the central portion in the length direction of the one end edge portion 12a. The number and positions of the light sources 11a are determined so that the brightness of the first illumination light introduced into the light guide 12 and surface-emitted does not vary.
  • the light source 11 a is installed with the light emitting surface 11 b facing the end surface 12 b of the one end edge portion 12 a of the light guide 12.
  • a light emitting diode hereinafter referred to as LED
  • the light emitting element used as the light source 11a is not limited to the LED but may be a cold cathode tube.
  • the light guide 12 is made of a transparent light transmissive resin, and for example, urethane resin, acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • urethane resin acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • urethane resin acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • incident light is scattered on the upper surface 12 c (one surface or back surface) which is the surface of the light guide 12 on the substrate 1 side, and the lower surface 12 d (the other surface or surface) of the light guide 12 is scattered.
  • the light extraction portion 16 can be formed in a part or all of the upper surface 12c.
  • the light in the light guide 12 is extracted to the lower surface 12d side as surface light emission (first illumination light).
  • the light extraction part 16 can emit light over the substantially entire area of the light guide 12 by being formed uniformly over the entire area of the upper surface 12c.
  • the 1st illumination part 2 functions as a planar light-emitting device.
  • the light extraction unit 16 can be a plurality of microdot-like ink layers (hereinafter simply referred to as microdots) formed by printing, for example.
  • the planar view shape of the minute dots may be arbitrary, such as a circle, an ellipse, or a polygon (such as a rectangle).
  • the minute dots can be formed by a printing method such as a screen printing method, a gravure printing method, or a pad printing method.
  • the ink constituting the fine dots for example, white ink using titanium oxide as a pigment is suitable. Since titanium oxide functions as a white pigment, the ink exhibits a white color. When the titanium oxide content of the ink is 5 to 50% by mass or more, preferably 10 to 40% by mass or more, high luminance can be obtained. Examples of titanium oxide include rutile type and anatase type, and rutile type titanium oxide is particularly preferable. In order to emit white light, it is necessary to uniformly scatter the entire visible light. Here, considering the relationship between the wavelength to be scattered and the particle size of titanium oxide, the particle size of titanium oxide is preferably 10 nm to 0.5 ⁇ m.
  • the light extraction portion is not limited to the ink layer, and may be a notch formed on the surface of the light guide, or a rough surface portion formed by sandblasting or the like.
  • an electronic component 17 (such as a semiconductor element) for turning on and off the light sources 11 and 13 and adjusting the amount of light. 17a to 17c) are implemented.
  • the electronic component 17 a publicly known one can be used.
  • the substrate 1 is preferably provided with a touch pad 30 (detection sensor).
  • the touch pad 30 includes an input sensor 31 and a resist layer 32 (covering resin layer) formed on one surface thereof.
  • the input sensor 31 is a sensor that detects the proximity or contact of a detection target such as a human finger.
  • the input sensor 31 is a capacitance type input sensor, and has a configuration in which the wiring layer 34 is provided on one surface of the base material 33. Since the capacitance type input sensor 31 has a simple structure including a single substrate 33 and a wiring layer 34, it can be thinned.
  • the base material 33 is a plate material made of a resin such as PET.
  • the base material 33 may be a flexible substrate made of PEN (polyethylene naphthalate), polyimide, or the like, or a rigid substrate made of glass epoxy resin or the like.
  • the wiring layer 34 has, for example, a plurality of electrodes 34a.
  • an object to be detected such as a human finger approaches, an electrostatic capacity is formed between the object to be detected and the electrode 34a, and this capacitance is determined by an opposing area or a separation distance between the object to be detected and the electrode 34a. It depends on. For this reason, the detected object and the electrode 34a form a variable capacitance section.
  • a change in the capacitance of the variable capacitance unit is detected by a detection means (not shown), and an input operation by the detection target, its position, and the like are grasped by a control unit (not shown) based on the detected value.
  • the wiring layer 34 can be formed, for example, by heating a silver paste containing silver particles after screen printing on the substrate 33.
  • the wiring layer 34 may be formed by etching a copper foil laminated on the base material 33.
  • the resist layer 32 secures electrical insulation between the wiring layers 34 and prevents oxidation, and the base material 33 and the wiring layer 34 are formed on one surface (surface on the light guide 12 side) side of the input sensor 31. It is formed to cover.
  • a general-purpose solder resist can be used as the resist layer 32.
  • a mask 18 having a light shielding property can be provided on the lower surface side of the range including the first light source 11 and the one end edge 12 a of the light guide 12.
  • the mask 18 in the illustrated example is formed from the first light source 11 to the one end edge 12 a of the light guide 12.
  • the mask 18 is preferably made of a white material.
  • the second illuminator 3 includes a second light source 13 mounted on one surface 1a of the substrate 1 and light from the second light source 13 perpendicular to the substrate 1. And an optical path changing unit 14 serving as second illumination light in a direction inclined with respect to the direction V1.
  • the 2nd illumination part 3 can be used as a map lamp (spot lamp) which selectively illuminates a narrow range (for example, a driver
  • the second light source 13 is mounted on one surface 1 a of the substrate 1.
  • two second light sources 13 are provided on the substrate 1 apart from each other.
  • a light emitting diode (henceforth LED) (light emitting element) can be used.
  • the light emitting element used as the second light source 13 may be a cold cathode tube.
  • the number of the second light sources 13 is not limited to the illustrated example, and may be 1 or 3 or more.
  • the light guide 12 is formed with an opening 15 that can accommodate the second light source 13.
  • the shape of the opening 15 in plan view is not particularly limited, and may be a circle as shown in this figure, or may be another shape such as an ellipse or a rectangle.
  • the opening 15 is not limited to the closed shape (see FIG. 12) surrounding the second light source 13, but may be an open shape reaching the edge 12e of the light guide 12 as shown in FIG.
  • the opening 15 in this example is formed so as to gradually increase in diameter from the upper surface 12c toward the lower surface 12d. That is, the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a of the opening 15 is inclined so as to gradually move away from the second light source 13 from the upper surface 12c toward the lower surface 12d. In the opening 15, the light reflected by the inner surface 15 b of the peripheral edge 15 a travels downward, so that the amount of second illumination light increases.
  • At least a part of the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a can be a reflecting surface that reflects light from the second light source 13.
  • the entire inner surface 15b is preferably a reflective surface.
  • the reflective surface of the inner surface 15b is preferably one that can efficiently reflect light from the second light source 13.
  • the inner surface 15b can be made a reflective surface by using a paint (for example, mirror ink) containing metal powder.
  • a metal thin film may be formed on the inner surface 15b by a known method.
  • At least a part of the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a can also function as a light shielding surface that blocks light from the first light source 11. Thereby, it is possible to prevent light from the first light source 11 propagating through the light guide 12 from leaking from the inner surface 15b, and it is possible to prevent the light use efficiency from the first light source 11 from being lowered.
  • the reflection surface that reflects the light from the second light source 13 also functions as a light shielding surface that blocks the light from the first light source 11.
  • a reflecting surface is formed on the inner surface 15b, the light from the first light source 11 is also reflected in the light guide 12, and the utilization efficiency thereof can be increased.
  • the optical path changing unit 14 includes a condensing element 21 that narrows the light emission range from the second light source 13 and a light refracting unit 22A that refracts the light from the second light source 13.
  • the condensing element 21 may be designed according to the spread angle of the light from the second light source 13 and the inclination angle of the light required for the light emitted from the condensing element 21.
  • a part of a curved surface such as an object surface, a cylindrical surface, or an elliptical cylindrical surface may be a main shape, or a shape obtained by combining a plurality of these curved surfaces.
  • the condensing element 21 in the illustrated example is a Fresnel lens in which a plurality of convex lenses are concentrically combined, and includes a central portion 21a and a first outer peripheral portion 21b formed on the outer peripheral side of the central portion 21a. And a second outer peripheral portion 21c formed on the outer peripheral side of the first outer peripheral portion 21b, and a third outer peripheral portion 21d formed on the outer peripheral side of the second outer peripheral portion 21c.
  • the central portion 21a and the outer peripheral portions 21b to 21d are lenses having a curved surface on the lower surface 21e side.
  • the outermost peripheral part of the second outer peripheral part 21c is thinner than the innermost peripheral part of the third outer peripheral part 21d
  • the outermost peripheral part of the first outer peripheral part 21b is thinner than the innermost peripheral part of the second outer peripheral part 21c
  • the outermost periphery is thinner than the innermost periphery of the first outer periphery 21b. Due to this structure, the condensing element 21 of this example is thinner than a normal convex lens.
  • the upper surface 21f of the condensing element 21 is a flat surface along one surface 1a of the substrate 1 and is substantially parallel to the surface 1a (see FIG. 2). For this reason, the condensing element 21 is in a posture along the substrate 1.
  • the condensing element 21 can collimate the light from the second light source 13.
  • the emitted light L ⁇ b> 1 from the second light source 13 becomes light L ⁇ b> 2 that is parallel light by the condensing element 21.
  • the condensing element 21 is not necessarily parallelized as long as the light emission range from the second light source 13 can be sufficiently narrowed.
  • the optical path changing unit 14 has a structure in which a light refracting unit 22A is provided on the lower surface side of the condensing element 21 (the side opposite to the second light source 13 side).
  • the light refraction part 22 ⁇ / b> A has one light refraction element 22.
  • the photorefractive element 22 refracts light from the second light source 13 and directs it in a direction inclined with respect to the direction V ⁇ b> 1 perpendicular to the substrate 1.
  • the second illumination light LA tilted to the left with respect to the direction V1 is obtained by the photorefractive element 22, and the second illumination unit 3 (on the right) In 3B), the second refracting light LB tilted to the right with respect to the direction V1 is obtained by the photorefractive element 22.
  • the angles (inclination angle ⁇ shown in FIG. 1) of the second illumination lights LA and LB with respect to the direction V1 perpendicular to the substrate 1 are, for example, 1 ° or more and 45 ° or less.
  • the inclination angle of the second illumination light is, for example, an angle with respect to the direction V1 of the light traveling direction at the light flux center of the second illumination light.
  • the second illumination lights LA and LB are inclined in the left-right direction.
  • the inclination direction of the second illumination light is not limited to this, and the second illumination light is in a direction other than the illustrated direction.
  • the photorefractive element 22 can also be installed so that the illumination light is inclined.
  • the second illumination light may be inclined in a direction (front side or back side with respect to the paper surface) perpendicular to the paper surface in FIG.
  • the photorefractive element 22 includes one or more prism portions 23 that refract light.
  • a plurality of prism portions 23 are formed continuously on the upper surface 22 a of the photorefractive element 22.
  • One surface (inner peripheral surface 23a) (first prism surface) (see FIG. 4) of the prism portion 23 is inclined with respect to the direction V1.
  • the inclination direction of the inner peripheral surface 23a is determined according to the required inclination direction of the second illumination light LA.
  • the inner peripheral surface 23a of the prism portion 23 of the second illumination unit 3 (3A) located on the left in FIG. 1 is inclined so as to descend to the right as shown in FIGS. Yes.
  • the outer peripheral surface 23b (back surface or second prism surface) of the prism portion 23 can be a surface along the direction V1.
  • the lower surface 22b of the photorefractive element 22 is a flat surface along one surface 1a of the substrate 1 and is substantially parallel to the surface 1a (see FIG. 2). For this reason, the photorefractive element 22 is in a posture along the substrate 1.
  • the condensing element 21 and the light refracting element 22 are fitted into the mounting opening 4 a formed in the lower plate portion 4 b of the cover 4, and the mounting opening 4 a It can fix to the peripheral part.
  • the lower surface 22 b of the photorefractive element 22 is flush with the lower surface 4 e (the surface opposite to the second light source 13 side) of the lower plate portion 4 b of the cover portion 4.
  • the lower surface 22b may be on the back side of the lower surface 4e of the lower plate portion 4b (above the lower surface 4e in FIGS. 2 and 3).
  • the condensing element 21 and the photorefractive element 22 are installed in the attachment opening 4 a of the cover part 4, and thus do not protrude from the cover part 4. For this reason, the condensing element 21 and the photorefractive element 22 are not easily damaged by an external force.
  • the positional relationship between the condensing element 21 and the light refracting element 22 is not limited to the illustrated example, and the condensing element 21 may be installed on the lower surface side of the light refracting element 22.
  • the cover portion 4 covers and protects the substrate 1, the first illumination portion 2, and the second light source 13, and includes a flat plate-like lower plate portion 4 b and its peripheral edge And a side plate portion 4c formed on the surface.
  • the cover portion 4 can be attached to the frame portion 5 by locking a locking claw portion 4d formed outward on the side plate portion 4c in the locking hole 5a of the frame portion 5.
  • the cover portion 4 is preferably made of a transparent material that can transmit light, and is made of, for example, resin or glass.
  • the illumination light obtained by the 1st illumination part 2 and the 2nd illumination part 3 of the illuminating device 10 is demonstrated.
  • the first illumination unit 2 the light emitted from the first light source 11 (light source 11 a) enters the light guide 12 from the end surface 12 b of the one end edge 12 a, The light propagates through the light guide 12 mainly toward the other end 12f (see FIGS. 6 and 7) while being reflected by the upper surface 12c, the lower surface 12d, and the like.
  • a part of the light propagating in the light guide 12 is scattered by the light extraction unit 16 and extracted to the lower surface 12d side.
  • the 1st illumination light which is planar light emission is obtained.
  • the first illumination light illuminates a wide range (for example, the entire interior of the vehicle) where the illumination device 10 is installed. For this reason, the 1st illumination part 2 can be used as a room lamp.
  • the light L1 emitted from the second light source 13 is diffused light that spreads in the emission direction.
  • the incident range is narrowed by entering the element 21.
  • the light L2 transmitted through the condensing element 21 is parallel light.
  • the light L2 is directed to the photorefractive element 22, is incident on the inner peripheral surface 23a that is the inclined surface of the prism portion 23, is transmitted through the photorefractive element 22, and is converted into light L3 from the lower surface 22b. Exit.
  • the light L3 is directed in a direction inclined with respect to the direction V1.
  • the second illumination light selectively illuminates a narrow range (for example, the hand of a driver or a passenger in the passenger seat) compared to the first illumination light.
  • the 2nd illumination part 3 can be used as a map lamp (spot lamp).
  • the optical path changing unit 14 of the second illuminating unit 3 includes the condensing element 21 and the light refracting element 22, so that light whose emission range is sufficiently narrowed by the condensing element 21 is supplied to the light refracting element 22. It can be made incident. For this reason, the 2nd illumination light inclined by sufficient angle is obtained. As a result, it is not necessary to place the condensing element 21 and the photorefractive element 22 in an inclined manner, so that the apparatus can be reduced in thickness and size. Moreover, since the condensing element 21 and the photorefractive element 22 can be set in a posture along the substrate 1, the apparatus can have a flat plate structure.
  • both the first lighting unit 2 and the second lighting unit 3 are provided on one substrate 1 and the light guide 12 is also provided along the substrate 1, a plurality of substrates is required. Compared with the case where an inclined arrangement of a light guide or the like is required, the apparatus configuration is simple, and from this point, it is suitable for thinning and miniaturization.
  • the illumination device 10 can be manufactured by a simple procedure of providing the light guide 12, the light sources 11, 13 and the like on the one surface 1a side of the substrate 1 on which the electronic component 17 is mounted in advance. There is also an advantage that the cost can be reduced.
  • the second illumination unit 3 is provided on the substrate 1, even when a high-power second light source 13 is used, the heat generated by the light source 13 is dispersed throughout the substrate 1 to prevent a local temperature rise and stable. Can be secured.
  • both the first illuminating unit 2 and the second illuminating unit 3 are provided on one substrate 1, even when a high output light source 11 or 13 is used, the heat generated by the light sources 11 and 13 is generated on the substrate 1. It can be dispersed throughout to prevent local temperature rise and ensure stable operation.
  • the condensing element 21 and the photorefractive element 22 may be inclined with respect to the substrate 1 in a direction corresponding to the second illumination light as long as the thinning and downsizing of the illumination device 10 can be achieved. .
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a part of a lighting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the attachment opening 4a is not formed in the cover part 4, and the optical path changing part 14 is provided on the lower surface 4e side of the lower plate part 4b of the cover part 4.
  • the condensing element 21 is attached to the lower surface 4e of the lower plate portion 4b, and the photorefractive element 22 is provided on the lower surface side.
  • it can be set as the same as the illuminating device 10 of 1st Embodiment shown in FIG.
  • This lighting device has a simple structure because the cover portion 4 does not have the attachment port portion 4a, and does not require an operation of fitting the optical path changing portion 14 into the attachment port portion 4a, and is easy to manufacture.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a part of a lighting apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical path changing portion 14 is provided not on the lower surface 4e side of the lower plate portion 4b of the cover portion 4 but on the upper surface 4f (surface on the second light source 13 side) side. It is different from the illumination device of the embodiment. Other configurations can be the same as those in the second embodiment. Similar to the second embodiment, this lighting device has an advantage that the optical path changing unit 14 is not exposed to the outside and is not easily damaged by an external force, in addition to being easily manufactured.
  • FIG. 16 is sectional drawing which shows a part of illuminating device which is the 4th Embodiment of this invention.
  • the condensing element 21 is integrated with the cover part 4.
  • the peripheral part of the condensing element 21 is integrally formed with the peripheral part of the attachment port part 4a (the inner surface of the attachment port part 4a).
  • the upper surface 21 f of the light collecting element 21 can be flush with the upper surface 4 f of the lower plate portion 4 b of the cover portion 4.
  • the condensing element 21 and the cover part 4 can be produced by integral molding.
  • the lower surface side of the condensing element 21 is an attachment recess 4g formed in the lower surface 4e of the lower plate portion 4b, and the photorefractive element 22 is provided in the attachment recess 4g.
  • the cover part 4 is fixed to the substrate 1 via a positioning member 25, whereby the condensing element 21 is positioned with respect to the second light source 13.
  • the positioning member 25 determines the distance of the condensing element 21 with respect to the second light source 13 (distance in the direction V1 perpendicular to the substrate 1), and may be, for example, an annular member made of resin. By appropriately selecting the height dimension of the positioning member 25, the distance of the light collecting element 21 from the second light source 13 can be arbitrarily set. Other configurations can be the same as those of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the distance from the second light source 13 of the condensing element 21 (focal length f is 5.0 mm) and the illuminance of the second illumination light.
  • the center position is a position that is the light flux center of the second illumination light at the measurement location.
  • the 280 mm diameter position is a circumferential position having a diameter of 280 mm centered on the center position. The average value of illuminance at this circumferential position was calculated.
  • the 400 mm diameter position is a circumferential position with a diameter of 400 mm centered on the center position. The average value of illuminance at this circumferential position was calculated.
  • the second illumination light with high illuminance can be obtained only at the center position, whereas the second light source 13 It can be seen that the second illumination light having high illuminance can be obtained in a wide range including the peripheral position when the distance from is 4.0 mm. For this reason, when the distance between the condensing element 21 and the second light source 13 is smaller than the focal length of the condensing element 21 (for example, about 70% ⁇ 10% of the focal distance), the illuminance is relatively wide. It is thought that 2nd illumination light with high is obtained.
  • FIG. 17 is sectional drawing which shows a part of illuminating device which is the 5th Embodiment of this invention.
  • the condensing element 21 is separate from the cover part 4, and the photorefractive element 22 is integrated with the cover part 4.
  • the peripheral edge of the photorefractive element 22 is formed integrally with the peripheral edge of the attachment opening 4a (the inner surface of the attachment opening 4a).
  • the lower surface 22 b of the photorefractive element 22 can be flush with the lower surface 4 e of the lower plate portion 4 b of the cover portion 4.
  • the photorefractive element 22 and the cover part 4 can be produced by integral molding.
  • the upper surface side of the photorefractive element 22 is an attachment recess 4h formed in the upper surface 4f of the lower plate portion 4b, and the light condensing element 21 is provided in the attachment recess 4h.
  • Other configurations can be the same as those of the fourth embodiment shown in FIG.
  • FIG. 18 is sectional drawing which shows a part of illuminating device which is the 6th Embodiment of this invention.
  • the illumination device of this embodiment is the same as the illumination device 10 of the first embodiment shown in FIG. Different.
  • the peripheral edge portion 15a functions like a diaphragm, and the light emission range from the second light source 13 can be reduced to improve the light condensing performance.
  • the diameter of the opening 15 gradually increases from the upper surface 12c toward the lower surface 12d, so that light easily diffuses but the amount of light increases.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a part of a lighting device according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in this figure, the opening 15 may have a constant inner diameter. This structure can be adopted when achieving both light quantity and light condensing performance.
  • FIG. 20 is an exploded cross-sectional view showing a part of the lighting apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the condensing element 21 is formed integrally with the second cover part 26 provided on the lower surface 4 e side of the cover part 4.
  • the photorefractive element 22 is formed integrally with a third cover portion 27 provided on the lower surface 26 a side of the second cover portion 26. Since the cover parts 26 and 27 are provided on the lower surface side of the cover part 4, they cover the substrate 1, the first illumination part 2 and the second light source 13, and function as a cover for protecting them.
  • the cover parts 26 and 27 can be formed, for example with a transparent resin material.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the illumination device 110
  • FIG. 23 is a schematic view showing a light refraction part 122 of the illumination device 110.
  • the illumination device 110 includes a substrate 1, a first illumination unit 2 that emits first illumination light, and a second illumination unit 3 that emits second illumination light in a range narrower than the first illumination unit.
  • the cover part 4 is provided.
  • the first illumination unit 2 includes a sheet-like light guide 12 along one surface 1 a of the substrate 1 and a first light source 11 that introduces light into the light guide 12.
  • a light extraction portion 16 that scatters incident light and extracts (emits) it to the lower surface 12 d side of the light guide body 12 can be formed.
  • the 2nd illumination part 3 has the 2nd light source 13 mounted in the one surface 1a of the board
  • the optical path changing unit 114 includes a condensing element 21 that narrows an emission range of light from the second light source 13 and a light refracting unit 122 that refracts the light.
  • the light L ⁇ b> 11 emitted from the first light source 11 enters the light guide 12 and propagates in the light guide 12 in the surface direction. A part of the light L11 propagating in the light guide 12 is scattered by the light extraction unit 16 and extracted to the lower surface 12d side. Since the light extraction part 16 is formed over the wide range of the upper surface 12c of the light guide 12, the 1st illumination light L12 which is planar light emission is obtained.
  • the 1st illumination light L12 illuminates the wide range (for example, the whole vehicle interior) where the illuminating device 110 is installed.
  • the light L ⁇ b> 21 emitted from the second light source 13 is incident on the condensing element 21, the emission range is narrowed, refracted by the light refraction unit 122, and with respect to the direction V ⁇ b> 1 perpendicular to the substrate 1. It is emitted as the inclined second illumination light L22.
  • the second illumination light L22 selectively illuminates a narrow range (for example, the hand of a driver or a passenger on the passenger seat) compared to the first illumination light.
  • FIG. 23 schematically shows the structure of the light refracting portion 122, and the light refracting portion 122 includes two light refracting elements 24 installed to have a two-layer structure.
  • the one closer to the second light source 13 is referred to as a first light refraction element 24A
  • the one closer to the lower surface side of the first light refraction element 24A is referred to as a second light refraction element 24B.
  • the first photorefractive element 24A has one or a plurality of prism portions 23 (23A) on one surface 24a (upper surface in FIG. 23) (surface on the second light source 13 side).
  • a plurality of prism portions 23 (23A) are formed on the surface 24a of the photorefractive element 24A so as to be continuous from side to side.
  • the other surface 24b (the lower surface in FIG. 23) of the photorefractive element 24A is a flat surface along the substrate 1, and is substantially parallel to the one surface 1a of the substrate 1 (see FIG. 22). For this reason, the photorefractive element 24 ⁇ / b> A has a posture along the substrate 1.
  • the prism part 23 is a polyhedral irregularity (concave and / or convex structure) having a plurality of optical path conversion surfaces for converting the direction of light.
  • the prism portion 23 has a prism surface 23a (first surface or first prism surface) (optical path conversion surface) and a back surface 23b (optical path conversion surface) adjacent thereto (second surface or second prism surface). It is a convex part of an inverted V-shaped cross section.
  • the prism portion 23 may be a polyhedral recess having a prism surface 23a and a back surface 23b.
  • the height of the prism part 23 can be 0.01 mm or more (preferably 0.1 mm or more), for example.
  • the depth of the prism part 23 can be 1 mm or less, for example.
  • the prism portion 23 may be, for example, a ridge extending from the front side of the paper toward the back side.
  • the planar view shape of the protrusion may be linear, may have one or a plurality of bent portions, or may be curved.
  • the cross-sectional shape of the prism portion is not limited to the illustrated example, and may be a polygon such as a trapezoid or a pentagon.
  • the prism portion is a polyhedron having three optical path conversion surfaces
  • the prism portion is a polyhedron having four optical path conversion surfaces.
  • the prism surface and the back surface do not have to be adjacent to each other.
  • the method for forming the prism portion is not particularly limited, and laser processing or the like can be employed.
  • the prism portion can also be formed by transferring a mold having an uneven portion.
  • the prism surface 23a is preferably formed smoothly.
  • the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra: JIS B0601-2001) of the prism surface 23a can be, for example, less than 0.5 ⁇ m Ra (preferably 0.2 ⁇ m Ra or less). Incident light quantity can be increased by forming the prism surface 23a smoothly.
  • the prism surface 23a may be a curved surface, but is preferably a flat surface.
  • the back surface 23b may be smooth (for example, less than 0.5 ⁇ m Ra) or roughened as described later.
  • Prism surface 23a of the prism portion 23A (23a1) is inclined at an angle phi 1 to the plane 1a of the substrate 1 (see FIG. 22).
  • the inclination angle and direction of the prism surface 23a are determined according to the required inclination angle and direction of the second illumination light L22.
  • the prism surface 23a in the illustrated example is inclined so as to gradually descend toward the left.
  • Angle of inclination with respect to the surface 1a of the substrate 1 of the back 23b (23b1) of the prism portion 23A is preferably larger than the inclination angle phi 1 of the prism surface 23a.
  • the back surface 23 b is perpendicular (or substantially perpendicular) to the surface 1 a of the substrate 1.
  • the back surface 23b may not be perpendicular (or substantially perpendicular) to the surface 1a of the substrate 1, and may be inclined with respect to the perpendicular (or substantially perpendicular) direction, for example. Since the first photorefractive element 24A is directed toward the second light source 13 (see FIG. 22) on the prism portion 23 side (the upper surface side in FIG. 23), the light emitted from the second light source 13 and passed through the condensing element 21 L21A enters from the prism portion 23 side, and exits from the other surface 24b as outgoing light L21B. The inclination angle of the outgoing light L21B (optical axis conversion angle) and theta 1 with respect to the direction perpendicular V1 to the substrate 1.
  • the second photorefractive element 24B has one or a plurality of prism portions 23 (23B) on one surface 24a (upper surface in FIG. 23).
  • a plurality of prism portions 23 (23B) are formed on the surface 24a of the photorefractive element 24B so as to be continuous from side to side.
  • the other surface 24b (lower surface in FIG. 23) of the photorefractive element 24B is a flat surface along the substrate 1, and is substantially parallel to the surface 1a (see FIG. 22) of the substrate 1.
  • the photorefractive element 24 ⁇ / b> B has a posture along the substrate 1.
  • the other surface 24b is a flat surface, but the prism portion 23 can also be formed.
  • Prism surface 23a of the prism portion 23B (23a2) is inclined at an angle phi 2 to the plane 1a of the substrate 1.
  • the inclination angle and direction of the prism surface 23a are determined according to the required inclination angle and direction of the second illumination light L22.
  • the prism surface 23a (23a2) of the prism portion 23B is preferably set so that the inclination angle with respect to the incident light L21B is substantially equal to the inclination angle with respect to the prism surface 23a (23a1) of the photorefractive element 24A with respect to the light L21A. That is, the light L21B is preferably incident on the prism surface 23a at substantially the same angle as the light L21A.
  • - [theta] 1 is equal to the inclination angle phi 1 of the prism surface 23a of the first optical refractive element 24A (23a1) (or equivalent substantially) it is preferable.
  • Back 23b of the prism portion 23B is inclined at an angle phi 3 to the plane 1a of the substrate 1. Inclination angle phi 3 is preferably larger than the inclination angle phi 2 of the prism surface 23a.
  • the back surface 23b (23b2) of the prism portion 23B is preferably substantially parallel to the light L21B (inclination angle ⁇ 1 ). Thereby, the inclination angle of the back surface 23b2 with respect to the light L21B can be made substantially equal to the inclination angle of the back surface 23b1 with respect to the light L21A.
  • the inclination angle of the prism surface 23a2 and the back surface 23b2 with respect to the light L21B substantially equal to the inclination angles of the prism surface 23a1 and the back surface 23b1 with respect to the light L21A, respectively.
  • the inclination angle of the prism surface 23a (23a2) with respect to the incident light ( ⁇ 2 ⁇ 1 ) can be set small. For this reason, the reflected light of the direction which is not intended in the prism part 23 can be decreased, and the emitted light L22 of the target direction can be obtained.
  • ⁇ 2 is an inclination angle (optical axis conversion angle) of the emitted light L22 with respect to the direction V1 perpendicular to the substrate 1.
  • the second photorefractive element 24B may be in contact with the first photorefractive element 24A, but is preferably installed at a distance from the first photorefractive element 24A in the vertical direction (V1 direction).
  • the positions of the two photorefractive elements 24 (24A, 24B) do not have to completely coincide with each other in a plan view, and at least a part of the two refractive elements 24 only needs to have a two-layer structure.
  • the number of the light refraction elements 24 in the light refraction unit 122 is not limited to the illustrated example, and may be three or more. When the number of the photorefractive elements 24 is three or more, these photorefractive elements 24 are arranged so as to form a multilayer structure of three or more layers.
  • the photorefractive element 24 has different optical characteristics depending on whether the prism portion 23 (inclination angle ⁇ of the prism surface 23a) is on the incident side or the emission side.
  • FIG. 24 shows the behavior of light when light is incident on the photorefractive element 24 from the prism portion 23 side (one surface 24a), and
  • FIG. 25 shows the surface opposite to the prism portion 23 (the other surface). The behavior of light when light is incident from 24b) is shown.
  • FIG. 24 shows the behavior of light when light is incident on the prism portion 23 side (one surface 24a)
  • FIG. 25 shows the surface opposite to the prism portion 23 (the other surface). The behavior of light when light is incident from 24b) is shown.
  • FIG. 26 shows the inclination angle of the prism surface 23a of the prism portion 23 ( ⁇ in FIGS. 24 and 25; “prism angle” in FIG. 25 in FIG. 25.
  • FIG. 26 is a diagram showing a relationship with “optical axis conversion angle”).
  • indicates the optical axis conversion angle ( ⁇ ) when light is incident from the prism portion 23 side (see FIG. 24), and ⁇ indicates the case where light is incident from the side opposite to the prism portion 23 (see FIG. 25).
  • the photorefractive element 24 was made of acrylic (refractive index 1.49).
  • the optical axis conversion angle ( ⁇ ) is smaller when light is incident from the prism portion 23 side (see FIG. 24).
  • the light incident on the photorefractive element 24 is slightly inclined, it is considered that the fluctuation range of the actual inclination angle of the emitted light is also increased under the condition where the optical axis conversion angle ( ⁇ ) is large. .
  • FIG. 28A shows the emitted light L22 when light is incident from the prism portion 23 side
  • FIG. 28B shows the emitted light L22 when light is incident from the side opposite to the prism portion 23.
  • FIG. Show. Further, from the relationship of the total reflection conditions, the optical axis conversion angle ( ⁇ ) can be increased by making light incident from the prism portion 23 side. Therefore, as shown in FIG. 23, the photorefractive element 24 is preferably arranged with the prism portion 23 side facing the light source so that light is incident from the prism portion 23 side.
  • the configuration in which light is incident from the prism portion 23 side is considered to be more versatile.
  • the light is incident from the opposite surface side to the prism portion 23.
  • the configuration in which light is incident from the side opposite to the prism portion 23 has an advantage that reflection in the unintended direction in the prism portion 23 is relatively difficult to occur.
  • the outgoing light L ′ in a direction different from the design direction is caused by unintentional reflection of light on the prism surface 23a and the back surface 23b of the prism portion 23. May occur.
  • the amount of reflected light LR1 on the prism surface 23a increases as the prism angle ( ⁇ ) increases according to the Fresnel equation.
  • the reflected light LR1 enters the prism portion 23 from the back surface 23b.
  • the light (reflected light LR2) reflected by the light incident from the prism surface 23a hitting the back surface 23b increases as the prism angle ( ⁇ ) increases.
  • the outgoing light L ′ in the direction outside the design is considered to be caused by the reflected lights LR1 and LR2.
  • FIG. 29 and FIG. 30 show simulation results for the ratio of the emitted light L in the design direction and the emitted light L ′ in the direction outside the design to the total amount of light that has passed through the prism portion. From the results shown in FIGS. 30 and 31 and Table 1, it can be seen that the greater the inclination angle (prism angle ( ⁇ )) of the prism surface 23a, the greater the proportion of outgoing light in the direction outside the design.
  • the prism portion 23 In the configuration in which light is incident from the prism portion 23 side (see FIG. 24), the prism portion 23 ( Unintentional reflection is likely to occur on the prism surface 23a and the back surface 23b). For this reason, when it is required to increase the inclination angle ( ⁇ ) of the emitted light, it is not easy to suppress the light in the direction outside the design.
  • the light refracting unit 122 including the two layers of the light refracting element 24 shown in FIG. 23 has a configuration that can solve this problem.
  • the light refracting section 122 having a two-layer structure can increase the inclination angle ( ⁇ ) of the emitted light and obtain the emitted light in the target direction.
  • inclination angle
  • the prism angle ( ⁇ 1 ) of the first photorefractive element 24A is 10 to 50 °
  • the prism angle ( ⁇ 2 ) of the second photorefractive element 24B is the inclination angle (optical axis conversion angle) of the outgoing light L.
  • the angle was set to 35 °.
  • FIG. 33 and Table 2 show the results in the case where the inclination angle (optical axis conversion angle) of the outgoing light L is set to 35 ° using the single-layer photorefractive element 24.
  • the light refracting portion 122 has a multilayer structure composed of a plurality of light refracting elements 24, the outgoing light having a large inclination angle is generated without increasing the ratio of light in the direction outside the design. It turns out that it is obtained.
  • the prism angle ( ⁇ 1 ) of the first photorefractive element 24A is the output in the direction outside the design.
  • the effect on the incidence rate of light is large.
  • the prism angle ( ⁇ 1 ) exceeds 10 ° and is preferably in the range of less than 50 °, particularly 20 to 40 °.
  • the reflected light from the prism portion 23B can cause outgoing light in a direction outside the design, so the inclination angle ( ⁇ 2 ⁇ ) of the prism surface 23a (23a2) with respect to the incident light.
  • the prism angle ( ⁇ 1 ) of the first photorefractive element 24A shown in Table 2 is 27 °
  • the inclination angle ( ⁇ 2 ⁇ ) of the prism surface 23a (23a2) of the second photorefractive element 24B with respect to the incident light. 1 ) was also 27 °, and under this condition, the ratio of the outgoing light L ′ in the direction outside the design was particularly small.
  • FIG. 34 (a) and 34 (b) are photographs showing the second illumination light irradiated to the irradiated object when the emitted light in the direction outside the design is generated.
  • FIG. 34A in this example, in addition to the first irradiation unit R1 at the designed position, there is a second irradiation unit R2 at a position outside the design.
  • the first irradiation part R1 is a part irradiated with the emitted light L (see FIG. 24, etc.) in the design direction
  • the second irradiation part R2 is caused by the reflected light LR1, LR2, etc. shown in FIG. This is the portion irradiated with the emitted light L ′ in the direction outside the design.
  • R3 shown in FIG. 34A is a chromatic aberration portion generated at the edge of the first irradiation part R1.
  • FIG. 34B is an enlarged view of the chromatic aberration portion R3.
  • the problem of the emitted light in the direction outside the design shown in FIGS. 34 (a) and 34 (b) can be solved as follows. Outgoing light in a direction outside the design is considered to be caused by reflected light LR1, LR2 and the like shown in FIG. Since both the reflected light LR1 and LR2 pass through the back surface 23b of the prism portion 23, if the back surface 23b of the prism portion 23 is roughened, the reflected light LR1 and LR2 that are emitted light in directions outside the design can be suppressed. it can.
  • the roughening can be performed by forming minute uneven portions (concave portions and / or convex portions) in a partial region or the entire region of the back surface 23b. It is preferable that a certain degree of light transmittance is ensured in the roughened region.
  • the roughened region may be referred to as a roughened portion.
  • the surface roughness (arithmetic average roughness Ra: JIS B0601-2001) of the back surface 23b is preferably 0.5 ⁇ m or more (for example, 0.5 to 10 ⁇ m). By setting the surface roughness within this range, it is possible to scatter reflected light and reduce the amount of outgoing light in a direction outside the design.
  • the roughening may be performed by sandblasting or laser processing, or may be formed by a textured process, that is, a method of transferring a minute uneven part formed on a mold for molding the photorefractive element 24.
  • grooved part can also be formed by forming the convex part which consists of inks using mat printing, screen printing, gravure printing, pad printing, etc.
  • the back surface 23b When the back surface 23b is roughened, the light incident from the prism surface 23a and reflected by the back surface 23b is scattered by the concavo-convex portion, so that the light L ′ in the direction outside the design is also scattered, and the specific direction outside the design. Since the light emitted to the light source will be reduced, it will not be noticeable.
  • the light L (light in the design direction) that enters the prism surface 23a and passes through the photorefractive element 24 as it is is not affected by the roughening.
  • both the prism surface 23a and the back surface 23b can be roughened. In this case, the surface roughness of the back surface 23b can be made larger than that of the prism surface 23a.
  • FIG. 36 shows the test results for the roughening process
  • FIG. 36 (a) shows the second illumination light irradiated on the irradiated object when the back surface 23b is not roughened. It is a photograph. The first irradiation part R1 with the light in the design direction and the second irradiation part R2 with the light in the direction outside the design can be confirmed.
  • FIG. 36 (b) and FIG. 36 (c) show the case where the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness Ra: JIS B0601-2001) of the back surface 23b is about 0.5 ⁇ m and about 1.0 ⁇ m, respectively. It is a photograph which shows the 2nd illumination light irradiated to the body.
  • Ra arithmetic mean roughness Ra: JIS B0601-2001
  • the prism portion 23 is a convex portion having an inverted V-shaped cross section
  • the prism surface 23a first prism surface
  • the back surface 23b second prism surface
  • the prism surface 23 a forms one side surface of the prism portion 23
  • the back surface 23 b forms the other side surface of the prism portion 23.
  • the prism portion has, for example, a shape having a prism surface 23a, a back surface 23b, and one or more intermediate surfaces (intermediate prism surfaces) formed therebetween, for example, the width gradually decreases in the protruding direction (upward). It may be a trapezoidal cross section.
  • first prism surface and the second prism surface form one side and the other side of the prism portion, respectively, they are located on the opposite sides. Even when this shape is adopted, it is preferable that the inclination angles of the prism surface 23a and the back surface 23b satisfy the relationships represented by the above-described equations (1) to (3). In addition, the above-described roughening can be applied to the back surface 23b of the prism portion having this shape.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing the main part of the illumination device 110, and is a view showing a cross section (A1-A1 cross section) along the X direction of FIG.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view showing the second illumination unit 3.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view showing the condensing element 21 and the light refraction part 122.
  • 40 is an overall cross-sectional view of the illumination device 110, and is a view showing a cross section A1-A1 of FIG. 41 is an overall cross-sectional view of the illumination device 110, and is a view showing a cross section A2-A2 of FIG.
  • FIG. 42 is a plan view of the illumination device 110.
  • 43 is an exploded cross-sectional view of the second illumination unit 3, and is a cross-sectional view along the X direction of FIG.
  • FIG. 44 is an exploded cross-sectional view of the first illumination unit 2, and is a cross-sectional view along the Y direction of FIG.
  • FIG. 45 is a cross-sectional view of the first illumination unit 2.
  • FIG. 46 is a cross-sectional view of an example of the substrate 1 that can be used in the lighting device 110.
  • FIG. 47 is a plan view of an example of the light guide 12 that can be used in the illumination device 110.
  • the illumination device 110 emits the second illumination light in a range narrower than the substrate 1, the first illumination unit 2 that emits the first illumination light, and the first illumination unit 2.
  • a second lighting unit 3 that emits light, cover portions 4A and 4B that cover them, and a frame portion 5 to which the cover portion 4A is attached are provided.
  • the illuminating device 110 can be used, for example, as a room light by being installed on the ceiling of a vehicle.
  • the lighting device 110 can be installed in the vehicle by fixing the frame portion 5 to the interior material 6 of the vehicle, for example.
  • the first illumination unit 2 includes a sheet-like light guide 12 installed along one surface 1 a (lower surface or surface) of the substrate 1 and light to the light guide 12.
  • the 1st light source 11 which introduces.
  • the 1st illumination part 2 can be used as a room lamp which illuminates a wide range (for example, the whole vehicle interior).
  • the first light source 11 is composed of one or a plurality of light sources 11 a mounted on one surface 1 a of the substrate 1.
  • the first light source 11 includes a plurality of light sources 11 a, and these light sources 11 a are arranged along one end edge portion 12 a of the light guide 12.
  • the one end edge portion 12a provided with the light source 11a in this example is one of the four side portions of the light guide 12 having a substantially rectangular shape in plan view, and more specifically, one end of the light guide 12 having a substantially rectangular shape. Long side.
  • the light source 11a can be installed in a partial range including the central portion in the length direction of the one end edge portion 12a. The number and positions of the light sources 11a are determined so that the brightness of the first illumination light introduced into the light guide 12 and surface-emitted does not vary.
  • the light source 11 a is installed with the light emitting surface 11 b facing the end surface 12 b of the one end edge portion 12 a of the light guide 12.
  • a light emitting diode hereinafter referred to as LED
  • the light emitting element used as the light source 11a is not limited to the LED but may be a cold cathode tube.
  • the light guide 12 is made of a transparent light transmissive resin, and for example, urethane resin, acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • urethane resin acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • urethane resin acrylic resin, polycarbonate resin, silicone resin, polystyrene resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate (PMMA) elastomer, urethane acrylate, or the like is used. it can.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the lower surface 12d (the other surface or surface) of the light guide body 12 is scattered on the upper surface 12c (one surface or the back surface) which is the surface of the light guide body 12 on the substrate 1 side. It is possible to form a light extraction portion 16 that is extracted (emitted) to the side.
  • the light extraction portion 16 can be formed in a part or all of the upper surface 12c.
  • the light in the light guide 12 is extracted to the lower surface 12d side as surface light emission (first illumination light).
  • the light extraction part 16 can emit light over the substantially entire area of the light guide 12 by being formed uniformly over the entire area of the upper surface 12c.
  • the 1st illumination part 2 functions as a planar light-emitting device.
  • the light extraction unit 16 can be a plurality of microdot-like ink layers (hereinafter simply referred to as microdots) formed by printing, for example.
  • the planar view shape of the minute dots may be arbitrary, such as a circle, an ellipse, or a polygon (such as a rectangle).
  • the minute dots can be formed by a printing method such as a screen printing method, a gravure printing method, or a pad printing method.
  • the ink constituting the fine dots for example, white ink using titanium oxide as a pigment is suitable. Since titanium oxide functions as a white pigment, the ink exhibits a white color. When the titanium oxide content of the ink is 5 to 50% by mass or more, preferably 10 to 40% by mass or more, high luminance can be obtained. Examples of titanium oxide include rutile type and anatase type, and rutile type titanium oxide is particularly preferable. In order to emit white light, it is necessary to uniformly scatter the entire visible light. Here, considering the relationship between the wavelength to be scattered and the particle size of titanium oxide, the particle size of titanium oxide is preferably 10 nm to 0.5 ⁇ m.
  • the light extraction portion is not limited to the ink layer, and may be a notch formed on the surface of the light guide, or a rough surface portion formed by sandblasting or the like.
  • an electronic component 17 (such as a semiconductor element) for turning on and off the light sources 11 and 13 and adjusting the amount of light. 17a to 17c) are implemented.
  • the electronic component 17 a publicly known one can be used.
  • the substrate 1 is preferably provided with a touch pad 30 (detection sensor).
  • the touch pad 30 includes an input sensor 31 and a resist layer 32 (covering resin layer) formed on one surface thereof.
  • the input sensor 31 is a sensor that detects the proximity or contact of a detection target such as a human finger.
  • the input sensor 31 is a capacitance type input sensor, and has a configuration in which the wiring layer 34 is provided on one surface of the base material 33. Since the capacitance type input sensor 31 has a simple structure including a single substrate 33 and a wiring layer 34, it can be thinned.
  • the base material 33 is a plate material made of a resin such as PET.
  • the base material 33 may be a flexible substrate made of PEN (polyethylene naphthalate), polyimide, or the like, or a rigid substrate made of glass epoxy resin or the like.
  • the wiring layer 34 has, for example, a plurality of electrodes 34a.
  • an object to be detected such as a human finger approaches, an electrostatic capacity is formed between the object to be detected and the electrode 34a, and this capacitance is determined by an opposing area or a separation distance between the object to be detected and the electrode 34a. It depends on. For this reason, the detected object and the electrode 34a form a variable capacitance section.
  • a change in the capacitance of the variable capacitance unit is detected by a detection means (not shown), and an input operation by the detection target, its position, and the like are grasped by a control unit (not shown) based on the detected value.
  • the wiring layer 34 can be formed, for example, by heating a silver paste containing silver particles after screen printing on the substrate 33.
  • the wiring layer 34 may be formed by etching a copper foil laminated on the base material 33.
  • the resist layer 32 secures electrical insulation between the wiring layers 34 and prevents oxidation, and the base material 33 and the wiring layer 34 are formed on one surface (surface on the light guide 12 side) side of the input sensor 31. It is formed to cover.
  • a general-purpose solder resist can be used as the resist layer 32.
  • a mask 18 having a light shielding property can be provided on the lower surface side of the range including the first light source 11 and the one end edge 12 a of the light guide 12.
  • the mask 18 in the illustrated example is formed from the first light source 11 to the one end edge 12 a of the light guide 12.
  • the mask 18 is preferably made of a white material.
  • the second illuminator 3 includes a second light source 13 mounted on one surface 1a of the substrate 1 and light from the second light source 13 perpendicular to the substrate 1. And an optical path changing unit 114 serving as second illumination light in a direction inclined with respect to the direction V1.
  • the 2nd illumination part 3 can be used as a map lamp (spot lamp) which selectively illuminates a narrow range (for example, a driver
  • the second light source 13 is mounted on one surface 1 a of the substrate 1.
  • two second light sources 13 are provided on the substrate 1 apart from each other.
  • a light emitting diode (henceforth LED) (light emitting element) can be used.
  • the light emitting element used as the second light source 13 may be a cold cathode tube.
  • the number of the second light sources 13 is not limited to the illustrated example, and may be 1 or 3 or more.
  • the light guide 12 is formed with an opening 15 that can accommodate the second light source 13.
  • the shape of the opening 15 in plan view is not particularly limited, and may be a circle as shown in this figure, or may be another shape such as an ellipse or a rectangle.
  • the opening 15 is not limited to a closed shape (see FIG. 47) surrounding the second light source 13, but may be an open shape reaching the edge of the light guide 12.
  • the opening 15 in this example is formed so as to gradually increase in diameter from the upper surface 12c toward the lower surface 12d. That is, the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a of the opening 15 is inclined so as to gradually move away from the second light source 13 from the upper surface 12c toward the lower surface 12d. In the opening 15, the light reflected by the inner surface 15 b of the peripheral edge 15 a travels downward, so that the amount of second illumination light increases.
  • At least a part of the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a can be a reflecting surface that reflects light from the second light source 13.
  • the entire inner surface 15b is preferably a reflective surface.
  • the reflective surface of the inner surface 15b is preferably one that can efficiently reflect light from the second light source 13.
  • the inner surface 15b can be made a reflective surface by using a paint (for example, mirror ink) containing metal powder.
  • a metal thin film may be formed on the inner surface 15b by a known method.
  • At least a part of the inner surface 15b of the peripheral edge portion 15a can also function as a light shielding surface that blocks light from the first light source 11. Thereby, it is possible to prevent light from the first light source 11 propagating through the light guide 12 from leaking from the inner surface 15b, and it is possible to prevent the light use efficiency from the first light source 11 from being lowered.
  • the reflection surface that reflects the light from the second light source 13 also functions as a light shielding surface that blocks the light from the first light source 11.
  • a reflecting surface is formed on the inner surface 15b, the light from the first light source 11 is also reflected in the light guide 12, and the utilization efficiency thereof can be increased.
  • the optical path changing unit 114 includes a condensing element 21 that narrows an emission range of light from the second light source 13, and a light refracting unit 122 that refracts light from the second light source 13.
  • the condensing element 21 may be designed according to the spread angle of the light from the second light source 13 and the inclination angle of the light required for the emitted light, but it may be a spherical surface, an elliptical spherical surface, a parabolic surface, a cylindrical surface, A part of a curved surface such as an elliptic cylindrical surface may be a main shape, or a shape obtained by combining a plurality of these curved surfaces may be used.
  • the condensing element 21 in the illustrated example is a Fresnel lens in which a plurality of convex lenses are concentrically combined. And a second outer peripheral portion 21c formed on the outer peripheral side of the first outer peripheral portion 21b, and a third outer peripheral portion 21d formed on the outer peripheral side of the second outer peripheral portion 21c.
  • the central portion 21a and the outer peripheral portions 21b to 21d are lenses having a curved surface on the lower surface 21e side.
  • the outermost peripheral part of the second outer peripheral part 21c is thinner than the innermost peripheral part of the third outer peripheral part 21d
  • the outermost peripheral part of the first outer peripheral part 21b is thinner than the innermost peripheral part of the second outer peripheral part 21c
  • the outermost periphery is thinner than the innermost periphery of the first outer periphery 21b. Due to this structure, the condensing element 21 of this example is thinner than a normal convex lens.
  • the upper surface 21f of the condensing element 21 is a flat surface along one surface 1a of the substrate 1 and is substantially parallel to the surface 1a (see FIG. 38). For this reason, the condensing element 21 is in a posture along the substrate 1.
  • the condensing element 21 can collimate the light from the second light source 13.
  • the emitted light L ⁇ b> 1 from the second light source 13 becomes light L ⁇ b> 2 that is parallel light by the condensing element 21.
  • the condensing element 21 is not necessarily parallelized as long as the light emission range from the second light source 13 can be sufficiently narrowed.
  • the optical path changing unit 114 is provided with a light refracting unit 122 on the lower surface side (the side opposite to the second light source 13 side) of the light condensing element 21.
  • the light refracting unit 122 includes two light refracting elements 24 (24A and 24B) installed to have a two-layer structure.
  • the photorefractive elements 24A and 24B each have one or a plurality of prism portions 23.
  • the light refracting unit 122 can refract the light from the second light source 13 and direct it in a direction inclined with respect to the direction V ⁇ b> 1 perpendicular to the substrate 1.
  • the second illumination light LA inclined to the left with respect to the direction V1 is obtained by the light refracting section 122, and the second illumination section 3 (on the right) In 3B), the second refracting light LB tilted to the right with respect to the direction V1 is obtained by the light refraction unit 122.
  • the angles (inclination angle ⁇ shown in FIG. 37) of the second illumination lights LA and LB with respect to the direction V1 perpendicular to the substrate 1 are, for example, 1 ° or more and 45 ° or less.
  • the inclination angle of the second illumination light is, for example, an angle with respect to the direction V1 of the light traveling direction at the light flux center of the second illumination light.
  • the second illumination lights LA and LB are inclined in the left-right direction.
  • the inclination direction of the second illumination light is not limited to this, and the second illumination light is in a direction other than the illustrated direction.
  • the light refraction part 122 can also be installed so that the illumination light is inclined.
  • the second illumination light may be inclined in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 37 (front side or back side with respect to the paper surface).
  • FIG. 38, FIG. 39, FIG. 42, and FIG. Can be fixed to.
  • the photorefractive elements 24A and 24B can be fitted into the attachment opening 4Ba formed in the second cover part 4B and fixed to the peripheral edge of the attachment opening 4Ba.
  • the lower surface 24Bb of the photorefractive element 24B is flush with the lower surface 4e (the surface opposite to the second light source 13 side) of the second cover portion 4B.
  • the lower surface 24Bb may be located behind the lower surface 4e (above the lower surface 4e in FIGS. 38 and 39). Since the condensing element 21 and the light refraction part 122 are installed in the attachment openings 4Aa and 4Ba of the cover parts 4A and 4B, they do not protrude from the cover part 4B. For this reason, the condensing element 21 and the light refraction part 122 are not easily damaged by an external force.
  • the positional relationship between the condensing element 21 and the light refracting unit 122 is not limited to the illustrated example, and the condensing element 21 may be installed on the lower surface side of the light refracting unit 122.
  • the cover parts 4A and 4B cover the substrate 1, the first illumination part 2, and the second light source 13, and protect them.
  • the first cover 4A includes a flat plate-like lower plate portion 4b and a side plate portion 4c formed on the periphery thereof.
  • the 1st cover part A4 can be attached to the frame part 5 by making the latching claw part 4d formed outward toward the side plate part 4c latch in the latching hole 5a of the frame part 5.
  • the second cover 4B is formed in a flat plate shape and is provided on the lower surface side of the lower plate portion 4b of the first cover 4A.
  • the cover portions 4A and 4B are preferably made of a transparent material that can transmit light, and are made of, for example, resin or glass.
  • the illumination light obtained by the 1st illumination part 2 and the 2nd illumination part 3 of the illuminating device 110 is demonstrated.
  • the light propagates through the light guide 12 mainly toward the other end 12f (see FIGS. 41 and 42) while being reflected by the upper surface 12c, the lower surface 12d, and the like.
  • a part of the light propagating in the light guide 12 is scattered by the light extraction unit 16 and extracted to the lower surface 12d side. Since the light extraction part 16 is formed over the wide range of the upper surface 12c of the light guide 12, the 1st illumination light which is planar light emission is obtained.
  • the first illumination light illuminates a wide range (for example, the entire interior of the vehicle) where the illumination device 110 is installed. For this reason, the 1st illumination part 2 can be used as a room lamp.
  • the light L1 emitted from the second light source 13 is diffused light that spreads in the emission direction. Incident and outgoing range is narrowed.
  • the light L2 transmitted through the condensing element 21 is parallel light.
  • the light L2 travels toward the light refraction unit 122, passes through the first light refraction element 24A, and then the second light refraction element 24B, and is emitted from the lower surface 24Bb as light L3.
  • the light L3 is directed in a direction inclined with respect to the direction V1 by refraction at the photorefractive elements 24A and 24B.
  • the second illumination light selectively illuminates a narrow range (for example, the hand of a driver or a passenger in the passenger seat) compared to the first illumination light. For this reason, the 2nd illumination part 3 can be used as a map lamp (spot lamp).
  • the optical path changing unit 114 of the second illuminating unit 3 includes the light refracting unit 122 including the two layers of the light refracting elements 24.
  • the angles (for example, “ ⁇ 1 ” and “ ⁇ 2 ⁇ 1 ” in FIG. 23) can be reduced. For this reason, the ratio of the reflected light in the unintended direction (the direction outside the design) in the prism portion 23 can be reduced, and the emitted light in the target direction can be obtained. Since the inclination angle of light can be increased without increasing the proportion of light in the direction outside the design, it is not necessary to incline the condensing element 21 and the photorefractive element 24. Therefore, the apparatus can be reduced in thickness and size without impairing the function as a map lamp (spot lamp) that selectively illuminates a narrow range.
  • a map lamp spot lamp
  • the number of the light refraction elements 24 in the light refraction unit 122 is not limited to the illustrated example, and may be three or more. When the number of the photorefractive elements 24 is three or more, these photorefractive elements 24 are arranged so as to form a multilayer structure of three or more layers.
  • the device 110 since the condensing element 21 and the photorefractive element 24 can be set along the substrate 1, the device can have a flat plate structure. Since both the first illuminating unit 2 and the second illuminating unit 3 are provided on one substrate 1 and the light guide 12 is also provided along the substrate 1, a plurality of substrates may be required, or the light guide Compared to the case where an inclined arrangement such as the above is required, the apparatus configuration is simple, and this is also suitable for thinning and miniaturization.
  • the illuminating device 110 can be manufactured by a simple procedure of providing the light guide 12, the light sources 11, 13 and the like on the one surface 1a side of the substrate 1 on which the electronic component 17 is mounted in advance. There is also an advantage that the cost can be reduced.
  • the second illumination unit 3 is provided on the substrate 1, even when a high-power second light source 13 is used, the heat generated by the light source 13 is dispersed throughout the substrate 1 to prevent a local temperature rise and stable. Can be secured.
  • both the first illuminating unit 2 and the second illuminating unit 3 are provided on one substrate 1, even when a high output light source 11 or 13 is used, the heat generated by the light sources 11 and 13 is generated on the substrate 1. It can be dispersed throughout to prevent local temperature rise and ensure stable operation.
  • the condensing element 21 and the photorefractive element 24 may be inclined in a direction corresponding to the second illumination light with respect to the substrate 1 as long as the illumination device 110 can be made thin and small. .
  • FIG. 48 shows another example of the photorefractive element, and the photorefractive element 222 can be used in place of the photorefractive element 22 or the photorefractive element 24 in each of the above-described embodiments.
  • the photorefractive element 222 has one or a plurality of prism portions 223 on one surface 222a (upper surface in FIG. 48).
  • the prism portion 223 is a convex portion having an inverted V-shaped cross section having a first prism surface 223a and a second prism surface 223b (optical path conversion surface) (back surface) adjacent thereto.
  • the first prism surface 223a is a light absorbing surface whose light absorbability is increased by forming a light absorbing layer, or a light scattering surface whose light scattering property is increased by roughening.
  • various resin materials can be used, and a material exhibiting a dark color (black or the like) that easily absorbs light is suitable.
  • the light absorption layer may contain a pigment having a high light absorption property (carbon black or the like).
  • the light absorbing layer is preferably one containing black ink, for example.
  • the light absorbing layer containing black ink can be formed by printing (mat printing, screen printing, gravure printing, pad printing, etc.). In the printing process, it is preferable to use a mask (not shown) to prevent ink from adhering to the second prism surface 223b.
  • the light absorption layer has a higher refractive index than the photorefractive element 222. As a result, the light introduction efficiency from the photorefractive element 222 side to the light absorption layer can be increased, and the light absorption amount can be increased.
  • the light absorption layer In forming the light absorption layer, if the first prism surface 223a is roughened in advance, a flowable material (black ink or the like) is easily held on the first prism surface 223a. It becomes easy.
  • the roughening is, for example, the formation of a minute uneven portion described later.
  • the concavo-convex portion may be in a line shape or may be an island shape independent of each other.
  • the light absorption layer can be formed in a part or all of the first prism surface 223a.
  • the color which a light absorption layer exhibits is not limited to a dark color.
  • a method of forming minute uneven portions (concave portions and / or convex portions) in a partial region or the entire region of the first prism surface 223a can be employed.
  • the concavo-convex portion may be in a line shape or may be an island shape independent of each other.
  • the roughening may be performed by sand blasting or laser processing, or may be textured, that is, a method of transferring a minute uneven portion formed on a mold for molding the photorefractive element 222.
  • grooved part can also be formed by forming the convex part which consists of inks using mat printing, screen printing, gravure printing, pad printing, etc.
  • the first prism surface 223 a is a surface that is inclined with respect to the surface 1 a of the substrate 1. In the illustrated example, it is an inclined surface that descends toward the left. Since the inclination angle ⁇ 5 of the first prism surface 223a (inclination angle with respect to the surface 1a of the substrate 1) is smaller than 90 °, the first prism surface 223a has a light absorption surface as compared with the case where it is a surface perpendicular to the surface 1a of the substrate 1. Easy to process.
  • the first prism surface 223a which is a light absorption surface has a characteristic capable of absorbing, for example, 90% or more, desirably 95% or more, of the light irradiated on this surface.
  • the first prism surface 223a is located on the opposite side with respect to the second prism surface 223b (optical path conversion surface).
  • the first prism surface 223a is one side surface of the prism portion 223 and the second prism surface 223b is the other side surface of the prism portion 223, they are located on the opposite side.
  • the second prism surface 223b is inclined in the opposite direction to the first prism surface 223a.
  • the first prism surface 223a is an inclined surface that descends as it goes to the left
  • the second prism surface 223b is an inclined surface that descends as it goes to the right. Since the inclination angle ⁇ 4 of the second prism surface 223b (inclination angle with respect to the surface 1a of the substrate 1) is smaller than 90 °, the amount of light incident on the photorefractive element 222 can be secured.
  • Inclination angle phi 4 of the second prism surface 223b is preferably larger than the (inclination angle with respect to the surface 1a of the substrate 1) inclination angle phi 5 of the first prism surface 223a.
  • the light L221A emitted from the second light source 13 and passing through the condensing element 21 is incident on the photorefractive element 222 from the surface 222a on the prism 223 side, propagates in the photorefractive element 222 as light L221B, and the other as the emitted light L221C.
  • the light exits from the surface 222b. Since the first prism surface 223a is a light absorbing surface, light hardly enters from the first prism surface 223a.
  • the photorefractive element 222 since the light absorptivity of the first prism surface 223a is enhanced, the reflected light on the first prism surface 223a (see the light LR1 in FIG. 27) is reduced. Further, when the light L221A includes tilted light (light L221A1 in FIG. 48), a part of the light L221B (light L221B1) has a large tilt angle, but the light L221B1 enters the first prism surface 223a from the inside. Even if it hits, the light is absorbed by the first prism surface 223a. Therefore, it is possible to reduce light in a direction outside the design (for example, diagonally downward to the right in FIG. 48).
  • the amount of light L221B that strikes the first prism surface 223a can be reduced.
  • the inclination if the angle phi 5 is in a range satisfying the equation (6), even if the light L221B (light L221B1) the reflected light is reflected by the first prism surface 223a LR3 (see FIG. 48) occurs, the reflection Since the light LR3 travels in a direction close to the design direction (left diagonally downward in FIG. 48), the amount of light in a direction outside the design (for example, diagonally downward right in FIG. 48) does not increase.
  • the prism portion may be a polyhedron having three or more prism surfaces.
  • a first prism surface that is an inclined surface that descends as it goes to the left
  • a second prism surface that is an inclined surface that descends as it goes to the right
  • one or two or more formed therebetween A shape having an intermediate prism surface, for example, a trapezoidal cross section whose width gradually decreases in the protruding direction (upward) may be used.
  • the first prism surface and the second prism surface form one side and the other side surface of the prism portion, respectively, they are located on the opposite sides.
  • the first prism surface may be a light absorption surface and the second prism surface may be an optical path conversion surface.
  • the prism portion has an optical path conversion surface and a light absorption surface on the opposite side of the optical path conversion surface can be adopted.
  • FIG. 49 shows a light refracting element 232 which is still another example of a light refracting element.
  • the light refracting element 232 has one or a plurality of prism portions 233 on one surface 232a (the upper surface in FIG. 49).
  • the prism 233 includes a first prism surface 233a (first optical path conversion surface), a second prism surface 232b (second optical path conversion surface) (back surface) formed on the opposite side of the first prism surface 233a, and these Is a convex section having a trapezoidal cross section having an intermediate surface 233c (intermediate prism surface) formed therebetween.
  • the first prism surface 233a is not a light absorbing surface but a surface capable of changing an optical path.
  • the intermediate surface 233c is formed as a light absorption surface by forming a light absorption layer in a part or all of the region or roughening the surface.
  • the intermediate surface 233c may be inclined, but is preferably parallel to the surface 232b (the lower surface in FIG. 49) of the photorefractive element 232. Since the intermediate surface 233c is the front end surface in the protruding direction of the prism 233, compared to the first prism surface 233a and the second prism surface 233b, which are side surfaces, the processing of making the light absorption surface by forming a light absorption layer or the like is easy. It is.
  • the second prism surface 233b is a surface capable of changing an optical path, and may be perpendicular (or substantially perpendicular) to the surface 1a of the substrate 1.
  • the second prism surface 233b may be inclined similarly to the second prism surface 223b (see FIG. 48) of the photorefractive element 222.
  • the first prism surface 233a and the second prism surface 223b are located opposite to each other. For example, in FIG. 49, since the first prism surface 233a is one side surface of the prism portion 233 and the second prism surface 233b is the other side surface of the prism portion 233, they are located opposite to each other.
  • First prism surface 233a inclination angle ⁇ 6 (inclination angle with respect to surface 1a of substrate 1), height h1 of prism portion 233 (the vertical dimension in FIG. 49), and width w1 of intermediate surface 233c (left and right in FIG. 49) It is preferable that there is a relationship represented by the following formula (5).
  • the inclination angle phi 6 of the first prism surface 233a is set to satisfy equation (7), can reduce the amount of light L231B striking the second prism surface 233b enters the first prism surface 233a.
  • the light L231A that has passed through the condensing element 21 enters the light refracting element 232 from the surface 232a on the prism portion 233 side, propagates in the light refracting element 232 as light L231B, and the other light as the emitted light L231C.
  • the light exits from the surface 232b. Since the intermediate surface 233c is a light absorbing surface, the light L231A hardly enters from the intermediate surface 233c.
  • an intermediate surface 233c which is a light absorption surface, is formed between the first prism surface 233a and the second prism surface 233b. Therefore, the light L231B incident from the first prism surface 233a The light propagates through a position away from the prism surface 233b toward the other surface 232b. Since the light L231B does not hit the second prism surface 233b, the reflected light on the second prism surface 233b can be reduced. Therefore, it is possible to reduce light in a direction outside the design (for example, diagonally downward to the right in FIG. 49).
  • the prism portion has first and second optical path conversion surfaces and an intermediate surface (light absorption surface) formed therebetween can be employed.
  • the prism portions 223 and 233 may be, for example, protrusions extending from the front side of the paper toward the back side.
  • the prism portion 233 may be a polyhedron including one or two or more prism surfaces in addition to the prism surfaces 233a, 233b and the intermediate surface 233c.
  • FIG. 50 is an explanatory diagram of a model used for the simulation.
  • light from the light source 13 is incident on the light refracting elements 22, 222, 232 (or the light refracting part 122) from the prism part side through the light condensing element 21, and an inclination angle (optical axis conversion angle) of 40 °. It is assumed that the output light of The ratio of the emitted light L in the design direction and the emitted light L ′ in the direction outside the design to the total light quantity that passed through the prism portion was obtained.
  • FIG. 51 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the emitted light and its intensity ratio when the photorefractive element 22 is a single layer (single layer) (see FIG. 1 and the like). As shown in this figure, it has been confirmed that the use of the photorefractive element 22 makes it possible to obtain outgoing light having an intended inclination angle (outgoing light L in the design direction). As shown in FIG. 27, it is considered that the outgoing light L ′ in the direction outside the design is caused by unintended reflection of light on the back surface 23b or the like.
  • FIG. 52 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of emitted light and its intensity ratio when using a light refracting section 122 (see FIG. 23 and the like) composed of two layers of light refracting elements 24.
  • FIG. 52 also shows the case where the photorefractive element 22 is a single layer (see FIG. 51).
  • FIGS. 53 and 54 show the simulation results of the behavior of light when using the one-layer photorefractive element 22 and when using the two-layer photorefractive element 24, respectively.
  • the outgoing light L ′ in the direction outside the design can be reduced as compared with the case where the single-layer photorefractive element 22 is used.
  • the outgoing light L ′ in the direction outside the design can be reduced as compared with the case where the single-layer photorefractive element 22 is used.
  • FIG. 55 shows the inclination angle of emitted light and its intensity ratio when the photorefractive element 222 shown in FIG. 48 is used (structure 1) and when the photorefractive element 232 shown in FIG. 49 is used (structure 2). It is a figure which shows the relationship.
  • the simulation result about the behavior of light in the case of adopting the structure 1 is shown in FIG.
  • FIG. 57 shows a simulation result about the behavior of light when the structure 2 is adopted.
  • the photorefractive elements 222 and 232 are used, the emitted light L ′ in the direction outside the design can be further reduced.

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Abstract

 基板と、第1照明光を発する第1照明部と、第1照明部よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部と、を備えた照明装置。第1照明部は、基板1の一方の面に沿うシート状の導光体と、導光体に光を導入し面方向に伝搬させて前記第1照明光を得る第1光源とを有する。第2照明部は、基板の一方の面に実装された第2光源と、第2光源からの光を傾斜方向に向けて前記第2照明光とする光路変更部を有する。光路変更部は、光の出射範囲を狭める集光素子と、光を屈折させて傾斜方向に向ける光屈折素子とを有する。集光素子と光屈折素子は、基板に沿う姿勢とされている。

Description

照明装置
 本発明は、車両の室内灯などに使用できる照明装置に関する。
 本願は、2011年03月28日に日本に出願された特願2011-070807号、および2011年09月28日に日本に出願された特願2011-212269に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 車両の室内灯などに用いられる照明装置としては、広い範囲(例えば車内全体)を照明するルームランプと、狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明するマップランプとを備えたものがある。前記マップランプには、例えば運転席および助手席の方向に向けて傾斜させた光源(LED等)を用いることができる(例えば、特許文献1参照)。しかし、この構造の照明装置では、傾斜状態の光源に大きなスペースが必要となるため全体の厚さ寸法が大きくなるという問題がある。
 照明装置としては、導光板を経た光の光路をプリズムレンズによって変更することによって照明光を傾斜方向に向ける構造を採用したものがある(例えば、特許文献2参照)。
この構造の照明装置では、光路を変更するプリズムレンズを採用するため、光源の姿勢や配置についての設計の自由度が高いという利点がある。
特開2008-094317号公報 特開2010-149762号公報
 しかしながら、前記照明装置では、十分な照明光の傾斜角度を得るためには、導光板およびプリズムレンズを傾斜させて設置する必要がある。このため、導光板が複数必要となったり、導光板およびプリズムレンズの固定構造が必要となることから、薄型化および小型化は難しかった。
 また、光源と導光板との十分な結合効率を得るためには、光源を実装する基板を導光板に合わせて設置する必要があるため、前記基板の形状や配置が装置の厚さ増大の要因となることがあった。また、前記照明装置では、光源の点灯、消灯、光量調整などのためのスイッチが別途必要となるため、構造が複雑化し、薄型化および小型化を図るのが難しくなっていた。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄型化および小型化が可能な照明装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
 本発明は、基板と、第1照明光を発する第1照明部と、前記第1照明部よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部と、を備え、前記第1照明部が、前記基板の一方の面に沿うシート状の導光体と、前記導光体に光を導入し面方向に伝搬させて前記第1照明光を得る第1光源とを有し、前記第2照明部が、前記基板の一方の面に実装された第2光源と、前記第2光源からの光を前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けて前記第2照明光とする光路変更部とを有し、前記光路変更部は、前記光の出射範囲を狭める集光素子と、前記光を屈折させて前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光屈折素子とを有し、前記集光素子と光屈折素子は、前記基板に沿う姿勢とされている照明装置を提供する。
 前記導光体には、前記第2光源を収容可能な開口部が形成されていることが好ましい。
 前記開口部の周縁部の内面の少なくとも一部は、前記第2光源からの光を反射する反射面とされていることが好ましい。
 前記開口部の周縁部の内面の少なくとも一部は、前記導光体の内部を伝搬する前記第1光源からの光を遮る遮光面とされていることが好ましい。
 前記基板は、被検出体の近接または接触を検出する検知センサを備えていることが好ましい。
 前記集光素子は、前記第2光源からの光を透過させて前記光屈折素子に向けることが好ましい。
 本発明の照明装置は、前記基板、第1照明部、および第2光源を覆うカバー部をさらに備えていることが好ましい。
 前記カバー部は、前記光屈折素子と一体となっている構造とすることができる。
 前記カバー部は、前記集光素子と一体となっている構造とすることができる。
 前記集光素子は、前記基板に固定された位置決め部材 によって前記第2光源に対して位置決めされている構造とすることができる。
 本発明の照明装置は、前記光屈折素子が複数あって、多層構造をなす構成としてよい。
 前記複数の光屈折素子は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光路変換面を有する多面形の凹凸であるプリズム部を有し、前記プリズム部は、少なくとも前記光屈折素子の前記第2光源側の面に形成されていることが好ましい。
 本発明の照明装置は、前記複数の光屈折素子は、前記第2光源からの光が入射する第1の光屈折素子と、前記第1の光屈折素子を通過した光が入射する第2の光屈折素子とを備え、前記第1および第2の光屈折素子は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光路変換面を有する多面形の凹凸であるプリズム部を有し、前記基板に垂直な方向に対する前記第1の光屈折素子の通過光の傾斜角度θと、前記基板に垂直な方向に対する前記第2の光屈折素子の通過光の傾斜角度θと、前記基板の一方の面に対する前記第1の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φと、前記基板の一方の面に対する前記第2の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φとが、次の式(1)および式(2)に示す関係を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 本発明の照明装置は、前記プリズム部が、前記光路変換面と、これに隣接する背面とを有する凸部であり、前記第1の光屈折素子の背面が前記基板の一方の面に対して垂直または略垂直であり、前記基板の一方の面に対する前記第2の光屈折素子の背面の傾斜角度φが、次の式(3)に示す関係を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 本発明の照明装置は、前記第2の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φと前記第1の光屈折素子の通過光の傾斜角度θとの差φ-θは、前記第1の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φに等しいことが好ましい。
 本発明の照明装置は、前記プリズム部が、前記光路変換面と、これに隣接する背面とを有する凸部であり、前記第1の光屈折素子の背面の一部領域または全部領域が、表面粗さ0.5μm以上となるように粗面化されていることが好ましい。
 本発明の照明装置は、前記光屈折素子が、多面形の凸部であるプリズム部を備え、前記プリズム部が、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けることが可能な光路変換面と、前記光路変換面の対面側にあって光吸収性を有する光吸収面とを、それぞれプリズム面として有する構成とすることができる。
 前記光屈折素子に入射した光の、前記基板に垂直な方向に対する傾斜角度θと、前記基板の一方の面に対する前記光吸収面の傾斜角度φとは、次の式(4)に示す関係を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 本発明の照明装置は、前記光屈折素子が、多面形の凸部であるプリズム部を備え、前記プリズム部が、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けることが可能な第1の光路変換面と、前記第1の光路変換面の対面側にある第2の光路変換面と、前記第1の光路変換面と前記第2の光路変換面との間に形成された中間面とを、それぞれプリズム面として有し、前記中間面が、光吸収性を有する光吸収面とされている構成とすることができる。
 前記基板の一方の面に対する前記第1の光路変換面の傾斜角度φと、前記プリズム部の高さh1と、前記中間面の幅w1とは、次の式(5)に示す関係を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 前記光吸収面は、黒色インクを含む光吸収層を前記プリズム面に形成することにより光吸収性が付与されていることが好ましい。
 前記基板は、被検出体の近接または接触を検出する検知センサを備えていることが好ましい。
 本発明によれば、光路変更部が集光素子と光屈折素子とを有するので、集光素子で十分に出射範囲を狭くした光を光屈折素子に入射させることができる。このため、十分な角度で傾斜した第2照明光が得られる。これによって、集光素子と光屈折素子とを傾斜配置する必要がなくなることから、装置の薄型化および小型化を図ることができる。
 また、集光素子および光屈折素子が基板に沿う姿勢とされるため、装置を平板状の構造とすることができる。
 また、第1照明部および第2照明部の両方が1つの基板に設けられ、かつ導光体も基板に沿って設けられるため、複数の基板が必要となる場合や、導光体等の傾斜配置が必要となる場合に比べ、装置構成が簡単であり、この点からも薄型化および小型化に適している。
 本発明の照明装置は、予め電子部品を実装した基板の一方の面側に、導光体、光源等を設けるという簡単な手順により作製できるため、製造が容易であり、低コスト化が可能であるという利点もある。
 また、第2照明部の第2光源は基板に設けられるため、高出力光源を用いる場合でも、光源が発した熱を基板全体に分散させ、局部的な温度上昇を防ぎ、安定した動作を確保できる。
 本発明によれば、複数の光屈折素子からなる多層構造を採用することによって、各層の光屈折素子で、入射光に対するプリズム面の角度を小さくできる。このため、プリズム部における意図しない方向(設計外の方向)の反射光を少なくし、目的とする方向の出射光を得ることができる。
 設計外方向の光を増加させずに光の傾斜角度を大きくできるため、集光素子と光屈折素子を傾斜配置する必要がなくなる。従って、狭い範囲を選択的に照明するというマップランプ(スポットランプ)としての機能を損なわずに、装置の薄型化および小型化を図ることができる。
本発明の照明装置の第1の実施形態の主要部を示す断面図である。 図1の照明装置の第2照明部を示す断面図である。 図1の照明装置の集光素子と光屈折素子を示す断面図である。 図1の照明装置の集光素子と光屈折素子を示す拡大断面図である。 図1の照明装置の全体断面図であり、図7のA1-A1断面を示す図である。 図1の照明装置の全体断面図であり、図7のA2-A2断面を示す図である。 図1の照明装置の平面図である。 図1の照明装置の第2照明部を分解して示す断面図であり、図7のX方向に沿う断面図である。 図1の照明装置の第1照明部を分解して示す断面図であり、図7のY方向に沿う断面図である。 図1の照明装置の第1照明部の断面図である。 図1の照明装置に使用できる基板の一例の断面図である。 図1の照明装置に使用できる導光体の一例の平面図である。 図1の照明装置に使用できる導光体の他の例の平面図である。 本発明の照明装置の第2の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第3の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第4の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第5の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第6の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第7の実施形態を示す断面図である。 本発明の照明装置の第8の実施形態を分解して示す断面図である。 試験結果を示すグラフである。 本発明の照明装置の第9の実施形態の主要部を模式的に示す断面図である。 図1の照明装置の光屈折部を示す模式図である。 光屈折素子に、プリズム部側から光を入射させた場合の光の挙動を示す模式図である。 光屈折素子に、プリズム部とは反対面側から光を入射させた場合の光の挙動を示す模式図である。 プリズム部のプリズム面の傾斜角度(プリズム角)と、出射光の傾斜角度(光軸変換角度)との関係を示す図である。 プリズム部側から光を入射させる場合に、プリズム部における意図しない光の反射によって生じる光を示す模式図である。 (a)はプリズム部側から光を入射させた場合の出射光を示す図であり、(b)はプリズム部とは反対面側から光を入射させた場合の出射光を示す図である。 シミュレーションに用いた光源および光屈折素子を示す模式図である。 シミュレーション結果を示す図である。 設計方向の出射光と、設計外の方向の出射光の量(全光量に対する割合)についてのシミュレーション結果を示すグラフである。 光屈折部を2層構造とした場合のシミュレーション結果を示す図である。 光屈折部を1層構造とした場合のシミュレーション結果を示す図である。 被照射体に照射された第2照明光を示す写真であり、(a)は全体図、(b)は拡大図である。 光屈折素子における光の挙動を示す模式図である。 被照射体に照射された第2照明光を示す写真であり、(a)はプリズム部の背面に粗面化を行わない場合、(b)および(c)はプリズム部の背面に粗面化を行った場合を示す。 本発明の照明装置の第9の実施形態の主要部を示す断面図である。 図37の照明装置の第2照明部を示す断面図である。 図37の照明装置の集光素子と光屈折素子を示す断面図である。 図37の照明装置の全体断面図であり、図42のA1-A1断面を示す図である。 図37の照明装置の全体断面図であり、図42のA2-A2断面を示す図である。 図37の照明装置の平面図である。 図37の照明装置の第2照明部を分解して示す断面図であり、図42のX方向に沿う断面図である。 図37の照明装置の第1照明部を分解して示す断面図であり、図42のY方向に沿う断面図である。 図37の照明装置の第1照明部の断面図である。 図37の照明装置に使用できる基板の一例の断面図である。 図37の照明装置に使用できる導光体の一例の平面図である。 光屈折素子の他の例を示す模式図である。 光屈折素子のさらに他の例を示す模式図である。 シミュレーションに用いた光源および光屈折素子を示す模式図である。 光屈折素子が1層である場合における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。 2層の光屈折素子からなる光屈折部を使用する場合における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。 光屈折部を1層構造とした場合のシミュレーション結果を示す図である。 光屈折部を2層構造とした場合のシミュレーション結果を示す図である。 図48および図49に示す光屈折素子を使用する場合における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。 図48に示す光屈折素子を使用する場合のシミュレーション結果を示す図である。 図49に示す光屈折素子を使用する場合のシミュレーション結果を示す図である。
 以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
 図1は、本発明の第1の実施形態である照明装置10の主要部を示す断面図であり、図7のX方向に沿う断面(A1-A1断面)を示す図である。図2は、照明装置10の第2照明部3を示す断面図である。図3は、照明装置10の集光素子21と光屈折素子22を示す断面図である。図4は、集光素子21と光屈折素子22を示す拡大断面図である。図5は、照明装置10の全体断面図であり、図7のA1-A1断面を示す図である。図6は、照明装置10の全体断面図であり、図7のA2-A2断面を示す図である。図7は、照明装置10の平面図である。図8は、照明装置10の第2照明部3を分解して示す断面図であり、図7のX方向に沿う断面図である。図9は、照明装置10の第1照明部2を分解して示す断面図であり、図7のY方向に沿う断面図である。図10は、照明装置10の第1照明部2の断面図である。図11は、照明装置10に使用できる基板1の一例の断面図である。図12は、照明装置10に使用できる導光体12の一例の平面図である。図13は、照明装置10に使用できる導光体12の他の例の平面図である。
 図1、図5~図7に示すように、照明装置10は、基板1と、第1照明光を発する第1照明部2と、第1照明部2よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部3と、これらを覆うカバー部4と、カバー部4が取り付けられるフレーム部5とを備えている。
 照明装置10は、例えば車両の天井部に設置して、室内灯として使用できる。図5および図6に示すように、照明装置10は、例えばフレーム部5を車両の内装材6に固定することで車両内に設置できる。
 図6および図7に示すように、第1照明部2は、基板1の一方の面1a(下面または表面)(基準面)に沿って設置されたシート状の導光体12と、導光体12に光を導入する第1光源11とを備えている。第1照明部2は、広い範囲(例えば車内全体)を照明するルームランプとして使用できる。
 第1光源11は、基板1の一方の面1aに実装された1または複数の光源11aからなる。この例では、図7に示すように、第1光源11は複数の光源11aからなり、これら光源11aは、導光体12の一端縁部12aに沿って並べられている。
 この例の光源11aが設けられた一端縁部12aは、平面視略矩形の導光体12の4つの辺部のうち1つであり、詳細には、略長方形の導光体12の一方の長辺である。
 光源11aは、一端縁部12aの長さ方向の中央部を含む一部範囲に設置することができる。光源11aの設置数および位置は、導光体12内に導入して面発光させた第1照明光の明るさに不均一が生じることがないように定められる。
 図9および図10に示すように、光源11aは、発光面11bを導光体12の一端縁部12aの端面12bに対面させて設置される。
 光源11aとしては、発光ダイオード(以下、LEDという)(発光素子)を使用できる。なお、光源11aとして使用される発光素子は、LEDに限らず、冷陰極管などでもよい。
 導光体12は、透明な光透過性樹脂からなり、例えばウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のエラストマー、ウレタンアクリレート等を用いることができる。
 図10に示すように、導光体12の厚さT1は、光源11aの高さH1と同じ、またはこれより大きく設定すると、光源11aからの光の導入効率を高め、第1照明光の輝度および照度を高めることができる。
 図10に示すように、導光体12の基板1側の面である上面12c(一方の面または裏面)には、入射光を散乱させて導光体12の下面12d(他方の面または表面)側に取り出す(出射させる)光取出部16を形成することができる。光取出部16は、上面12cの一部または全部の領域に形成することができる。光取出部16が広い範囲に形成されることによって、導光体12内の光は、面的な発光(第1照明光)として下面12d側に取り出される。
 光取出部16は、上面12cのほぼ全域にわたって均一に形成することによって、導光体12のほぼ全域を面的に発光させることができる。第1照明部2は、面状発光装置として機能する。
 光取出部16は、例えば印刷により形成された複数の微小ドット状のインク層(以下、単に微小ドットという)とすることができる。微小ドットの平面視形状は円形、楕円形、多角形(矩形等)など任意としてよい。微小ドットはスクリーン印刷法、グラビア印刷法、パッド印刷法などの印刷法により形成することができる。
 微小ドットを構成するインクとしては、例えば顔料として酸化チタンを用いた白色インクが好適である。酸化チタンは白色顔料として機能するため、前記インクは白色を呈する。インクの酸化チタン含有率は、5~50質量%以上、好ましくは10~40質量%以上とすると高輝度が得られる。
 酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型等があり、特に、ルチル型の酸化チタンが好ましい。
 白色光を発光させるためには可視光全域を満遍なく散乱させる必要がある。ここで、散乱させる波長と、酸化チタンの粒径の関係を考慮すると、酸化チタンの粒径は10nm~0.5μmが望ましい。
 なお、光取出部はインク層に限らず、導光体表面に形成された切り欠きでもよいし、サンドブラスト等によって形成した粗面部などであってもよい。
 図5および図6に示すように、基板1の他方の面1b(上面または裏面)には、例えば光源11、13の点灯、消灯、光量調整などを行うための半導体素子などの電子部品17(17a~17c)が実装されている。電子部品17としては、公知のものを使用できる。
 図11に示すように、基板1としては、タッチパッド30(検知センサ)を備えたものが好適である。タッチパッド30は、入力センサ31と、その一方の面に形成されたレジスト層32(被覆樹脂層)とを備えている。
 入力センサ31は、人間の手指等の被検出体の近接または接触を検出するセンサである。ここでは、入力センサ31は静電容量式の入力センサであって、基材33の一方の面に配線層34が設けられた構成である。静電容量式の入力センサ31は、1枚の基材33と配線層34からなる単純な構造であるため、薄型化が可能である。
 基材33は、例えばPETなどの樹脂で形成された板材である。基材33は、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド等からなるフレキシブル基板や、ガラスエポキシ樹脂等からなるリジッド基板であってもよい。
 配線層34は、例えば複数の電極34aを有する。人間の手指等の被検出体が近づくと、被検出体と電極34aとの間には静電容量が形成され、この静電容量は被検出体と電極34aとの間の対向面積や離間距離によって変化する。このため、被検出体と電極34aは可変容量部を形成する。
 可変容量部の静電容量の変化は検出手段(図示略)で検出され、その検出値に基づいて制御部(図示略)で被検出体による入力操作、その位置等が把握される。
 配線層34は、例えば、銀粒子を含む銀ペーストを基材33上にスクリーン印刷した後に加熱することで形成することができる。配線層34は、基材33に積層した銅箔をエッチングすることにより形成してもよい。
 レジスト層32は、配線層34間の電気絶縁性を確保するとともに酸化を防止するもので、入力センサ31の一方の面(導光体12側の面)側に、基材33および配線層34を覆って形成される。レジスト層32としては、例えば汎用のソルダレジストを使用できる。
 図6、図9および図10に示すように、第1光源11および導光体12の一端縁部12aを含む範囲の下面側には、遮光性を有するマスク18を設けることができる。図示例のマスク18は、第1光源11から導光体12の一端縁部12aにかけて形成されている。マスク18には、白色材料を使用するのが好ましい。
 マスク18を設けることによって、第1光源11からの光が外部に漏れるのを防ぎ、前記光の導光体12への導入効率を高めることができる。また、第1光源11およびその近傍における輝度が局所的に高くなるのを防ぐことができる。
 図1~図5および図7に示すように、第2照明部3は、基板1の一方の面1aに実装された第2光源13と、第2光源13からの光を基板1に垂直な方向V1に対し傾斜した方向に向けて第2照明光とする光路変更部14とを有する。
 第2照明部3は、狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明するマップランプ(スポットランプ)として使用できる。
 図1、図2、図5および図7に示すように、第2光源13は、基板1の一方の面1aに実装されている。この例では、2つの第2光源13が互いに離間して基板1に設けられている。
 第2光源13としては、発光ダイオード(以下、LEDという)(発光素子)を使用できる。なお、第2光源13として使用される発光素子は冷陰極管などでもよい。第2光源13の数は図示例に限らず、1であってもよいし、3以上であってもよい。
 導光体12には、第2光源13を収容可能な開口部15が形成されている。
 図12に示すように、開口部15の平面視形状は特に限定されず、この図に示すように円形としてもよいし、他の形状、例えば楕円形、矩形等としてもよい。なお、開口部15は、第2光源13を囲む閉鎖形状(図12参照)に限らず、図13に示すように、導光体12の縁部12eに達する開放形状であってもよい。
 図2に示すように、この例の開口部15は、上面12cから下面12dに向けて徐々に拡径するように形成されている。すなわち、開口部15の周縁部15aの内面15bは、上面12cから下面12dに向けて徐々に第2光源13から離れるように傾斜している。
 この開口部15では、周縁部15aの内面15bで反射した光は下方に向かうため、第2照明光の光量が大きくなる。
 周縁部15aの内面15bの少なくとも一部は、第2光源13からの光を反射する反射面とすることができる。内面15bは、全面が反射面であることが好ましい。
 内面15bの反射面は、第2光源13からの光を効率よく反射できるものが好ましく、例えば金属粉末を含有する塗料(例えばミラーインク)を用いて内面15bを反射面とすることができる。内面15bを反射面とするには、公知の方法により内面15bに金属薄膜を形成してもよい。
 内面15bを反射面とすることによって、第2光源13からの光を効率よく光路変更部14に向け、光の利用効率を高めることができる。
 周縁部15aの内面15bの少なくとも一部は、第1光源11からの光を遮る遮光面としても機能させることができる。これによって、導光体12内部を伝搬する第1光源11からの光が内面15bから漏れるのを防止でき、第1光源11からの光の利用効率が低下するのを防ぐことができる。
 前記第2光源13からの光を反射する反射面は、第1光源11からの光を遮る遮光面としても機能する。また、内面15bに反射面を形成すると、第1光源11からの光も導光体12内で反射させ、その利用効率を高めることができる。
 図2~図4に示すように、光路変更部14は、第2光源13からの光の出射範囲を狭める集光素子21と、第2光源13からの光を屈折させる光屈折部22Aとを有する。
 集光素子21は、第2光源13からの光の広がり角と、集光素子21から出射する光に要求される光の傾斜角度などに応じて設計すればよいが、球面、楕円球面、放物面、円柱面、楕円円柱面等の曲面の一部を主形状とする形状としてもよいし、あるいはこれらの曲面を複数組み合わせた形状としてもよい。
 図3に示すように、図示例の集光素子21は、複数の凸レンズを同心円状に組み合わせたフレネルレンズであり、中央部21aと、中央部21aの外周側に形成された第1外周部21bと、第1外周部21bの外周側に形成された第2外周部21cと、第2外周部21cの外周側に形成された第3外周部21dとを有する。中央部21aおよび外周部21b~21dは、下面21e側が曲面となるレンズである。
 第2外周部21cの最外周部は第3外周部21dの最内周部より薄く、第1外周部21bの最外周部は第2外周部21cの最内周部より薄く、中央部21aの最外周部は第1外周部21bの最内周部より薄くされている。この構造のため、この例の集光素子21は、通常の凸レンズに比べて薄型となっている。
 集光素子21の上面21fは、基板1の一方の面1aに沿う平坦面であり、面1aにほぼ平行である(図2参照)。このため、集光素子21は基板1に沿う姿勢とされている。
 集光素子21は、第2光源13からの光を平行化することができることが好ましい。図3および図4に示す例では、第2光源13からの出射光L1は、集光素子21によって平行光である光L2となっている。なお、集光素子21は、第2光源13からの光の出射範囲を十分に狭めることができるものであれば、平行化は必須ではない。
 図2~図4に示すように、光路変更部14は、集光素子21の下面側(第2光源13側とは反対側)に光屈折部22Aが設けられた構造となっている。光屈折部22Aは、1つの光屈折素子22を有する。
 光屈折素子22は、第2光源13からの光を屈折させて、基板1に垂直な方向V1に対し傾斜した方向に向けるものである。
 図1における左に位置する第2照明部3(3A)では、光屈折素子22によって、方向V1に対し左に傾斜した第2照明光LAが得られ、右に位置する第2照明部3(3B)では、光屈折素子22によって、方向V1に対し右に傾斜した第2照明光LBが得られる。
 基板1に垂直な方向V1に対する第2照明光LA、LBの角度(図1に示す傾斜角度θ)は、例えば1°以上、45°以下である。
 第2照明光の傾斜角度は、例えば第2照明光の光束中心における光の進行方向の方向V1に対する角度である。
 図1等では、第2照明光LA、LBが左右方向に傾斜していることが示されているが、第2照明光の傾斜方向はこれに限らず、図示した方向以外の方向に第2照明光が傾斜するように光屈折素子22を設置することもできる。例えば第2照明光は図1における紙面に垂直な方向(紙面に対し手前側または奥側)に傾斜してもよい。
 図3および図4に示すように、光屈折素子22は、光を屈折させる1または複数のプリズム部23を有する。図示例では、光屈折素子22の上面22aに、複数のプリズム部23が連なって形成されている。プリズム部23の一方の面(内周面23a)(第1プリズム面)(図4参照)は方向V1に対し傾斜している。
 内周面23aの傾斜方向は、必要となる第2照明光LAの傾斜方向に応じて定められる。例えば、図1における左に位置する第2照明部3(3A)のプリズム部23の内周面23aは、図2~図4に示すように、右方に向けて下降するように傾斜している。プリズム部23の外周面23b(背面または第2プリズム面)は方向V1に沿う面とすることができる。
 光屈折素子22の下面22bは、基板1の一方の面1aに沿う平坦面であり、面1aにほぼ平行である(図2参照)。このため、光屈折素子22は基板1に沿う姿勢とされている。
 図2、図3、図7および図8に示すように、集光素子21および光屈折素子22は、カバー部4の下板部4bに形成された取付口部4aに嵌め込み、取付口部4aの周縁部に固定することができる。
 この例では、光屈折素子22の下面22bは、カバー部4の下板部4bの下面4e(第2光源13側とは反対の面)に面一となっている。光屈折素子22は、下面22bが下板部4bの下面4eよりも奥側(図2、図3において下面4eよりも上方)にあってもよい。
 集光素子21および光屈折素子22は、カバー部4の取付口部4a内に設置されているため、カバー部4から突出していない。このため、外力による集光素子21および光屈折素子22の破損が起こりにくい。
 なお、集光素子21と光屈折素子22の位置関係は図示例に限定されず、光屈折素子22の下面側に集光素子21を設置してもよい。
 図5および図6に示すように、カバー部4は、基板1、第1照明部2および第2光源13を覆い、これらを保護するものであり、平板状の下板部4bと、その周縁に形成された側板部4cとを備えている。カバー部4は、側板部4cに外方に向けて形成された係止爪部4dをフレーム部5の係止穴5aに係止させることでフレーム部5に取り付けることができる。
 カバー部4は、光が透過可能な透明材料からなることが好ましく、例えば樹脂やガラスなどからなる。
 次に、照明装置10の第1照明部2および第2照明部3で得られる照明光について説明する。
 図6、図7および図10に示すように、第1照明部2では、第1光源11(光源11a)から出射した光は、一端縁部12aの端面12bから導光体12に入射し、上面12c、下面12d等に反射しつつ、主に他端部12f(図6および図7参照)に向けて導光体12内を伝搬する。
 導光体12内を伝搬する光の一部は、光取出部16で散乱して下面12d側に取り出される。光取出部16は導光体12の上面12cの広い範囲にわたって形成されているため、面的な発光である第1照明光が得られる。
 第1照明光は、照明装置10が設置されている空間の広い範囲(例えば車内全体)を照明する。このため、第1照明部2はルームランプとして使用することができる。
 図1~図5に示すように、第2照明部3では、第2光源13から出射した光L1(図3および図4参照)は、出射方向に向けて広がる拡散光であるが、集光素子21に入射して出射範囲が狭められる。図示例では、集光素子21を透過した光L2は平行光となっている。
 図3および図4に示すように、光L2は光屈折素子22に向かい、プリズム部23の傾斜面である内周面23aに入射し、光屈折素子22を透過して下面22bから光L3として出射する。光屈折素子22での屈折によって、光L3は方向V1に対して傾斜する方向に向けられる。
 第2照明光は、第1照明光に比べて狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明する。このため、第2照明部3はマップランプ(スポットランプ)として使用できる。
 照明装置10では、第2照明部3の光路変更部14が、集光素子21と光屈折素子22とを有するので、集光素子21で十分に出射範囲を狭くした光を光屈折素子22に入射させることができる。このため、十分な角度で傾斜した第2照明光が得られる。これによって、集光素子21と光屈折素子22とを傾斜配置する必要がなくなることから、装置の薄型化および小型化を図ることができる。
 また、集光素子21および光屈折素子22が基板1に沿う姿勢とされることができるため、装置を平板状の構造とすることができる。
 照明装置10は、第1照明部2および第2照明部3の両方が1つの基板1に設けられ、かつ導光体12も基板1に沿って設けられるため、複数の基板が必要となる場合や、導光体等の傾斜配置が必要となる場合に比べ、装置構成が簡単であり、この点からも薄型化および小型化に適している。
 照明装置10は、予め電子部品17を実装した基板1の一方の面1a側に、導光体12、光源11、13等を設けるという簡単な手順により作製できるため、製造が容易であり、低コスト化が可能であるという利点もある。
 また、第2照明部3が基板1に設けられるため、高出力の第2光源13を用いる場合でも、光源13が発した熱を基板1全体に分散させ、局部的な温度上昇を防ぎ、安定した動作を確保できる。
 特に、第1照明部2および第2照明部3の両方が1つの基板1に設けられるため、光源11、13として高出力のものを用いる場合でも、光源11、13が発した熱を基板1全体に分散させ、局部的な温度上昇を防ぎ、安定した動作を確保できる。
 なお、集光素子21および光屈折素子22は、照明装置10の薄型化および小型化を達成できる範囲であれば、基板1に対し、第2照明光に応じた方向に傾斜していてもよい。
 図14は、本発明の第2の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。
 以下の各実施形態の説明においては、第1実施形態と共通の構成について同一符号を付してその説明を省略することがある。
 この実施形態では、カバー部4に取付口部4aが形成されておらず、光路変更部14は、カバー部4の下板部4bの下面4e側に設けられている。詳しくは、下板部4bの下面4eに集光素子21が取り付けられ、その下面側に光屈折素子22が設けられている。そのほかの構成については、図2等に示す第1の実施形態の照明装置10と同じとすることができる。
 この照明装置は、カバー部4に取付口部4aがないため構造が簡単であり、しかも光路変更部14を取付口部4aに嵌め込む作業が必要なく、製造が容易である。
 図15は、本発明の第3の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。
 この実施形態では、光路変更部14がカバー部4の下板部4bの下面4e側ではなく上面4f(第2光源13側の面)側に設けられている点で、図14に示す第2の実施形態の照明装置と異なる。そのほかの構成については、第2の実施形態と同じとすることができる。
 この照明装置では、第2実施形態と同様に、製造が容易であることに加え、光路変更部14が外部に露出していないため外力による破損が起こりにくいという利点がある。
 図16は、本発明の第4の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。
 この実施形態では、集光素子21はカバー部4と一体となっている。具体的には、集光素子21の周縁部が取付口部4aの周縁部(取付口部4aの内面)と一体に形成されている。集光素子21の上面21fはカバー部4の下板部4bの上面4fと面一とすることができる。集光素子21とカバー部4は一体成形によって作製できる。
 集光素子21の下面側は、下板部4bの下面4eに形成された取付凹部4gとなっており、光屈折素子22は取付凹部4g内に設けられている。
 カバー部4は、位置決め部材25を介して基板1に固定されており、これによって集光素子21は第2光源13に対して位置決めされている。
 位置決め部材25は、第2光源13に対する集光素子21の距離(基板1に垂直な方向V1の距離)を定めるものであって、例えば樹脂からなる環状部材であってよい。位置決め部材25の高さ寸法を適宜選択することによって、第2光源13からの集光素子21の距離を任意に設定することができる。
 そのほかの構成については、図2等に示す第1の実施形態と同じとすることができる。
 図21は、集光素子21(焦点距離fは5.0mm)の第2光源13からの距離と、第2照明光の照度との関係を示すグラフである。
 この図において、中心位置とは測定箇所での第2照明光の光束中心となる位置である。
直径280mm位置とは、前記中心位置を中心とする直径280mmの円周位置である。
この円周位置における照度の平均値を算出した。直径400mm位置とは、前記中心位置を中心とする直径400mmの円周位置である。この円周位置における照度の平均値を算出した。
 この図に示すように、第2光源13からの距離を5.5~6.0mmとした場合には、中心位置のみで照度が高い第2照明光が得られるのに対し、第2光源13からの距離を4.0mmとした場合には、周辺位置も含む広い範囲で照度が高い第2照明光が得られることがわかる。
 このことから、集光素子21と第2光源13との距離を、集光素子21の焦点距離よりも小さくすると(例えば焦点距離の70%±10%程度とすると)、比較的広い範囲で照度が高い第2照明光が得られると考えられる。
 図17は、本発明の第5の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。
 この実施形態では、集光素子21はカバー部4と別体であり、光屈折素子22がカバー部4と一体となっている。具体的には、光屈折素子22の周縁部が取付口部4aの周縁部(取付口部4aの内面)と一体に形成されている。光屈折素子22の下面22bはカバー部4の下板部4bの下面4eと面一とすることができる。光屈折素子22とカバー部4は一体成形によって作製できる。
 光屈折素子22の上面側は、下板部4bの上面4fに形成された取付凹部4hとなっており、集光素子21は取付凹部4h内に設けられている。
 そのほかの構成については、図16に示す第4の実施形態と同じとすることができる。
 図18は、本発明の第6の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。
 この実施形態の照明装置は、開口部15は、上面12cから下面12dに向けて徐々に縮径するように形成されている点で、図2等に示す第1の実施形態の照明装置10と異なる。
 この実施形態では、周縁部15aは絞り的に機能し、第2光源13からの光の出射範囲を小さくし、集光性を高めることができる。
 これに対し、図2等に示す第1の実施形態では、開口部15は上面12cから下面12dに向けて徐々に拡径するため、光が拡散しやすいが光量は大きくなる。
 図19は、本発明の第7の実施形態である照明装置の一部を示す断面図である。この図に示すように、開口部15は一定の内径とすることもできる。光量と集光性の両立を図る場合には、この構造を採用することができる。
 図20は、本発明の第8の実施形態である照明装置の一部を示す分解断面図である。
 この実施形態の照明装置は、集光素子21は、カバー部4の下面4e側に設けられる第2カバー部26と一体に形成されている。光屈折素子22は、第2カバー部26の下面26a側に設けられる第3カバー部27と一体に形成されている。
 カバー部26、27はカバー部4の下面側に設けられるため、基板1、第1照明部2および第2光源13を覆い、これらを保護するカバーとして機能する。
 カバー部26、27は、例えば透明な樹脂材料で形成することができる。
 以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。以下の説明において、既出の構成については同一符号を付してその説明を簡略化または省略することがある。
 まず、図22および図23を参照して、本発明の第9の実施形態である照明装置110の概要を説明する。図22は、照明装置110の主要部を模式的に示す断面図であり、図23は、照明装置110の光屈折部122を示す模式図である。
 図22に示すように、照明装置110は、基板1と、第1照明光を発する第1照明部2と、第1照明部よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部3と、カバー部4とを備えている。
 第1照明部2は、基板1の一方の面1aに沿うシート状の導光体12と、導光体12に光を導入する第1光源11とを備えている。
 導光体12の上面12cには、入射光を散乱させて導光体12の下面12d側に取り出す(出射させる)光取出部16を形成することができる。
 第2照明部3は、基板1の一方の面1aに実装された第2光源13と、第2光源13からの光L21を傾斜した第2照明光L22とする光路変更部114とを有する。
 光路変更部114は、第2光源13からの光の出射範囲を狭める集光素子21と、前記光を屈折させる光屈折部122とを有する。
 第1照明部2では、第1光源11から出射した光L11は、導光体12に入射し、導光体12内を面方向に伝搬する。導光体12内を伝搬する光L11の一部は、光取出部16で散乱して下面12d側に取り出される。光取出部16が導光体12の上面12cの広い範囲にわたって形成されているため、面的な発光である第1照明光L12が得られる。
 第1照明光L12は、照明装置110が設置されている空間の広い範囲(例えば車内全体)を照明する。
 第2照明部3では、第2光源13から出射した光L21は、集光素子21に入射して出射範囲が狭められ、光屈折部122により屈折し、基板1に垂直な方向V1に対して傾斜した第2照明光L22として出射される。
 第2照明光L22は、第1照明光に比べて狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明する。
 以下、光屈折部122の構成について説明する。
 図23は、光屈折部122の構造を模式的に示すもので、光屈折部122は2層構造となるよう設置された2つの光屈折素子24からなる。これらのうち第2光源13に近い方を第1の光屈折素子24Aといい、第1の光屈折素子24Aの下面側にある方を第2の光屈折素子24Bという。
 第1の光屈折素子24Aは、一方の面24a(図23では上面)(第2光源13側の面)に、1または複数のプリズム部23(23A)を有する。図23に示す例では、光屈折素子24Aの面24aには、複数のプリズム部23(23A)が左右に連なって形成されている。
 光屈折素子24Aの他方の面24b(図23では下面)は、基板1に沿う平坦面であり、基板1の一方の面1a(図22参照)にほぼ平行である。このため、光屈折素子24Aは基板1に沿う姿勢とされている。
 プリズム部23は、光の方向を変換する複数の光路変換面を有する多面形の凹凸(凹状および/または凸状の構造)である。図示例ではプリズム部23はプリズム面23a(第1面、または第1プリズム面)(光路変換面)と、これに隣接する背面23b(光路変換面)(第2面、または第2プリズム面)とを有する断面逆V字形の凸部である。なお、プリズム部23は、プリズム面23aおよび背面23bを有する多面形の凹部であってもよい。
 プリズム部23の高さは、例えば0.01mm以上(好ましくは0.1mm以上)とすることができる。プリズム部23の深さは例えば1mm以下とすることができる。
 プリズム部23は、例えば紙面手前から奥側に向けて延在する突条であってよい。突条の平面視形状は直線状でもよいし、1または複数の屈曲部を有していてもよいし、曲線状であってもよい。
 プリズム部の断面形状は図示例に限らず、台形、五角形等の多角形であってもよい。断面が台形の場合にはプリズム部は3つの光路変換面を有する多面形となり、断面が五角形の場合にはプリズム部は4つの光路変換面を有する多面形となる。なお、プリズム面と背面は隣り合っていなくてもよい。
 プリズム部の形成方法は、特に限定されないが、レーザー加工などを採用できる。また、樹脂成形により光屈折素子24を作製するにあたり、凹凸部分を有する型の転写によってプリズム部を形成することもできる。
 プリズム面23aは、平滑に形成されていることが好ましい。プリズム面23aの表面粗さ(算術平均粗さRa:JIS B0601-2001)は、例えば0.5μmRa未満(好ましくは0.2μmRa以下)とすることができる。プリズム面23aを平滑に形成することによって、入射光量を多くできる。プリズム面23aは曲面でもよいが、平坦面であることが好ましい。なお、背面23bは、平滑(例えば0.5μmRa未満)としてもよいし、後述するように粗面化してもよい。
 プリズム部23Aのプリズム面23a(23a1)は基板1の面1a(図22参照)に対し角度φで傾斜している。プリズム面23aの傾斜角度や方向は、必要となる第2照明光L22の傾斜角度および方向に応じて定められる。図示例のプリズム面23aは左方に向かって徐々に下降するように傾斜している。
 プリズム部23Aの背面23b(23b1)の基板1の面1aに対する傾斜角度はプリズム面23aの傾斜角度φに比べて大きくするのが好ましい。図示例の背面23bは基板1の面1aに対し垂直(または略垂直)となっている。なお、背面23bは基板1の面1aに対し垂直(または略垂直)でなくてもよく、例えば当該垂直(または略垂直)方向に対し傾斜していてもよい。
 第1の光屈折素子24Aは、プリズム部23側(図23では上面側)が第2光源13(図22参照)に向けられるため、第2光源13から出射して集光素子21を経た光L21Aはプリズム部23側から入射し、出射光L21Bとして他方の面24bから出射する。基板1に垂直な方向V1に対する出射光L21Bの傾斜角度(光軸変換角度)をθとする。
 第2の光屈折素子24Bは、一方の面24a(図23では上面)に、1または複数のプリズム部23(23B)を有する。図23に示す例では、光屈折素子24Bの面24aには、複数のプリズム部23(23B)が左右に連なって形成されている。
 光屈折素子24Bの他方の面24b(図23では下面)は、基板1に沿う平坦面であり、基板1の面1a(図22参照)にほぼ平行である。このため、光屈折素子24Bは基板1に沿う姿勢とされている。なお、図示例では他方の面24bは平坦面であるが、プリズム部23を形成することもできる。
 プリズム部23Bのプリズム面23a(23a2)は基板1の面1aに対し角度φで傾斜している。プリズム面23aの傾斜角度や方向は、必要となる第2照明光L22の傾斜角度や方向に応じて定められる。
 プリズム部23Bのプリズム面23a(23a2)は、入射する光L21Bに対する傾斜角度が、光L21Aに対する光屈折素子24Aのプリズム面23a(23a1)に対する傾斜角度にほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。すなわち、光L21Bは、光L21Aとほぼ同じ角度でプリズム面23aに入射することが好ましい。
 具体的には、第2の光屈折素子24Bのプリズム面23a(23a2)の傾斜角度φと第1の光屈折素子24Aの通過光(出射光L21B)の傾斜角度θとの差φ-θが、第1の光屈折素子24Aのプリズム面23a(23a1)の傾斜角度φに等しい(または略等しい)ことが好適である。
 プリズム部23Bの背面23b(23b2)は、基板1の面1aに対し角度φで傾斜している。傾斜角度φはプリズム面23aの傾斜角度φに比べて大きくするのが好ましい。プリズム部23Bの背面23b(23b2)は、光L21B(傾斜角度θ)とほぼ平行とするのが好ましい。これによって、光L21Bに対する背面23b2の傾斜角度を、光L21Aに対する背面23b1の傾斜角度にほぼ等しくできる。
 光L21Bに対するプリズム面23a2と背面23b2の傾斜角度を、それぞれ光L21Aに対するプリズム面23a1と背面23b1の傾斜角度にほぼ等しくすることによって、入射光に対するプリズム面23a(23a2)の傾斜角度(例えば図23におけるφ-θ)を小さく設定することができる。このため、プリズム部23における意図しない方向の反射光を少なくし、目的とする方向の出射光L22を得ることができる。
 図23におけるθは、基板1に垂直な方向V1に対する出射光L22の傾斜角度(光軸変換角度)である。
 光屈折素子24A、24Bのプリズム面23a1、23a2および背面23b2の傾斜角度φ、φ、φと、光L21B、L22の傾斜角度θ、θとの間には次の式(1)~(3)に示す関係があることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 第2の光屈折素子24Bは、第1の光屈折素子24Aに接していてもよいが、第1の光屈折素子24Aから上下方向(V1方向)に距離をおいて設置するのが好ましい。
 2つの光屈折素子24(24A、24B)は、平面視したときの位置が完全に一致する必要はなく、少なくとも一部が2層構造となっていればよい。
 また、光屈折部122における光屈折素子24の数は図示例に限定されず、3以上であってもよい。光屈折素子24の数が3以上である場合には、これら光屈折素子24は3層以上の多層構造をなすように配置される。
 以下、光屈折部122の構造について詳細な検討を加える。
 図24に示すように、光屈折素子24は、プリズム部23(プリズム面23aの傾斜角度φ)が入射側と出射側のいずれにあるかで光学特性が異なる。図24は、光屈折素子24に、プリズム部23側(一方の面24a)から光を入射させた場合の光の挙動を示し、図25は、プリズム部23とは反対面側(他方の面24b)から光を入射させた場合の光の挙動を示す。
 図24に示すように、基板1に垂直な方向の光Lを、プリズム部23側(一方の面24a)から光屈折素子24に入射させた場合には、光Lは、プリズム面23aと他方の面24bで屈折して出射する。
 図25に示すように、基板1に垂直な方向の光Lを、プリズム部23とは反対面側(他方の面24b)から光屈折素子24に入射させた場合には、光Lは、プリズム面23aで屈折して出射する。
 図26は、プリズム部23のプリズム面23aの傾斜角度(図24および図25におけるφ。図26では「プリズム角」)と、基板1に垂直な方向V1に対する出射光の傾斜角度(図24および図25におけるθ。図26では「光軸変換角度」)との関係を示す図である。◆はプリズム部23側から光を入射させた場合(図24参照)の光軸変換角度(θ)を示し、□はプリズム部23とは反対面側から光を入射させた場合(図25参照)の光軸変換角度(θ)を示す。光屈折素子24はアクリル製(屈折率1.49)とした。
 図26より、プリズム角(φ)が約40°以下の範囲において、光軸変換角度(θ)は、プリズム部23側から光を入射させた場合(図24参照)の方が小さくなっていることがわかる。
 実際には、光屈折素子24に入射する光は多少なりとも傾斜しているため、光軸変換角度(θ)が大きい条件では、それだけ実際の出射光の傾斜角度の変動幅も大きくなると考えられる。
 このため、光屈折素子24に入射する光に平行光成分が少ない場合には、プリズム部23側から光を入射させる方が、光の拡散(図28参照)を抑えることができるため好ましい。図28(a)はプリズム部23側から光を入射させた場合の出射光L22を示し、図28(b)はプリズム部23とは反対面側から光を入射させた場合の出射光L22を示す。また、全反射条件の関係から、プリズム部23側から光を入射させる方が光軸変換角度(θ)を大きくできる。
 従って、図23に示すように、光屈折素子24は、プリズム部23側から光が入射されるように、プリズム部23側を光源に向けて配置することが好ましい。
 なお、上記理由より、プリズム部23側から光を入射させる構成の方が汎用性が高いと考えられるが、出射光の拡散が問題にならない場合は、プリズム部23とは反対面側から光を入射させる構成(図25参照)を採用することもできる。プリズム部23とは反対面側から光を入射させる構成は、プリズム部23における意図しない方向への反射が比較的起こりにくいという利点がある。
 図27に示すように、プリズム部23側から光Lを入射させる場合には、プリズム部23のプリズム面23aおよび背面23bにおける意図しない光の反射によって、設計方向とは異なる方向の出射光L’が生じることがある。
 例えば、プリズム面23aにおける反射光LR1の光量は、フレネルの式によれば、プリズム角(φ)が大きいほど多くなる。反射光LR1は背面23bからプリズム部23に入射する。
 また、プリズム面23aから入射した光が背面23bに当たって反射する光(反射光LR2)もプリズム角(φ)が大きいほど多くなる。設計外の方向の出射光L’は、反射光LR1、LR2を原因として生じると考えられる。
 図29に示すように、光源13からの光をプリズム部23側から光屈折素子24に入射させた場合における光の挙動についてのシミュレーション結果を図30に示す。
 図29および図30において「L」は、光軸変換されて目的とする方向に出射した光(設計方向の出射光)であり、「L’」は、プリズム部23における意図しない反射によって設計外の方向に出射した光である。
 また、設計方向の出射光Lと、設計外の方向の出射光L’について、プリズム部を通過した全光量に対する割合についてのシミュレーション結果を図31および表1に示す。
 図30、図31および表1に示す結果より、プリズム面23aの傾斜角度(プリズム角(φ))が大きいほど、設計外の方向の出射光の割合が多くなっていることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 プリズム部23側から光を入射させる構成では(図24参照)、出射光の傾斜角度(θ)を大きくするためにプリズム面23aの角度(プリズム角(φ))を大きくすると、プリズム部23(プリズム面23aおよび背面23b)での意図しない反射が起こりやすくなる。
 このため、出射光の傾斜角度(θ)を大きくすることが要求される場合に、設計外方向の光を抑制するのは容易ではない。
 図23に示す2層の光屈折素子24からなる光屈折部122は、この問題を解決することができる構成である。以下、2層構造(多層構造)の光屈折部122によって、出射光の傾斜角度(θ)を大きくし、かつ目的とする方向の出射光を得ることができることを説明する。
 図23に示す2層の光屈折素子24を有する光屈折部122を用いて、出射光の傾斜角度(光軸変換角度)を35°とする場合のシミュレーションを行った。
 第1の光屈折素子24Aのプリズム角(φ)は10~50°とし、第2の光屈折素子24Bのプリズム角(φ)は、出射光Lの傾斜角度(光軸変換角度)が35°となるように設定した。結果を図32および表2に示す。比較のため、1層の光屈折素子24を使用して出射光Lの傾斜角度(光軸変換角度)を35°とする場合の結果を図33および表2に示す。
 図32および表2に示すように、2層構造の光屈折素子24(24A、24B)を使用した場合(特に第1の光屈折素子24Aのプリズム角(φ)が20~40°である場合)には、設計方向の出射光L(傾斜角度35°の光)の割合を多くし、設計外の方向の出射光L’の割合を少なくできた。これに対し、図33および表2に示すように、1層の光屈折素子24からなる光屈折部122を使用した場合には、設計外の方向の出射光L’の割合が多くなった。
 これらの結果より、図23に示すように、光屈折部122を複数の光屈折素子24からなる多層構造とすると、設計外方向の光の割合を増加させずに、傾斜角度が大きい出射光が得られることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 設計外の方向の出射光は、光屈折素子24のプリズム部23での反射を原因として生じると考えられるため、第1の光屈折素子24Aのプリズム角(φ)は設計外の方向の出射光の発生割合に対する影響が大きい。プリズム角(φ)は10°を越え、50°未満の範囲が好ましく、特に20~40°が好適であるといえる。
 また、第2の光屈折素子24Bについても、プリズム部23Bでの反射光が設計外の方向の出射光の原因となり得るため、入射光に対するプリズム面23a(23a2)の傾斜角度(φ-θ)は10°を越え、50°未満の範囲が好ましく、特に20~40°が好適である。
 表2に示す第1の光屈折素子24Aのプリズム角(φ)が27°の場合は、入射光に対する第2の光屈折素子24Bのプリズム面23a(23a2)の傾斜角度(φ-θ)も同じく27°となり、この条件で、設計外の方向の出射光L’ の割合は特に少なくなった。
 図34(a)および図34(b)は、設計外の方向の出射光が生じた場合に、被照射体に照射された第2照明光を示す写真である。図34(a)に示すように、この例では、設計通りの位置の第1の照射部R1の他に、設計外の位置に第2の照射部R2がある。
 第1の照射部R1は、設計方向の出射光L(図24等を参照)が照射された部分であり、第2の照射部R2は、図27に示す反射光LR1、LR2などを原因として生じた設計外の方向の出射光L’が照射された部分である。
 図34(a)に示すR3は、第1の照射部R1の縁部に生じた色収差部分である。図34(b)は色収差部分R3を拡大した図である。
 図34(a)および図34(b)に示す設計外の方向の出射光の問題は、次のようにして解決を図ることができる。
 設計外の方向の出射光は、図27に示す反射光LR1、LR2などを原因として生じると考えられる。反射光LR1、LR2はいずれもプリズム部23の背面23bを経由するため、プリズム部23の背面23bを粗面化すれば、設計外の方向の出射光となる反射光LR1、LR2を抑えることができる。
 図35に示すように、粗面化は、背面23bの一部領域または全部領域に、微小な凹凸部(凹部および/または凸部)を形成することにより行うことができる。粗面化された領域には、ある程度の光透過性が確保されることが好ましい。粗面化された領域を粗面化部ということがある。
 背面23bの表面粗さ(算術平均粗さRa:JIS B0601-2001)は、0.5μm以上(例えば0.5~10μm)とするのが好ましい。表面粗さをこの範囲とすることによって、反射光を散乱させ、設計外の方向の出射光の量を低減できる。
 粗面化は、サンドブラスト加工やレーザ加工により行ってもよいし、シボ加工、すなわち光屈折素子24を成型する金型に形成した微小な凹凸部を転写する方法により形成することもできる。
 また、マット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、パッド印刷などを用いて、インクからなる凸部を形成することで前記凹凸部を形成することもできる。
 背面23bを粗面化した場合には、プリズム面23aから入射して背面23bで反射する光は凹凸部により散乱されるため、設計外の方向の光L’も散乱し、設計外の特定方向に出射される光は低減することになるので目立たなくなる。一方、プリズム面23aから入射してそのまま光屈折素子24を通過する光L(設計方向の光)は粗面化の影響を受けない。
 また、プリズム面23aと背面23bの両方を粗面化することもできる。この場合には、プリズム面23aに比べて背面23bの表面粗さをより大きくすることができる。プリズム面23aと背面23bの両方を粗面化することによって、設計外方向の光L’を目立たなくでき、また設計方向の光Lの色収差が目立ちにくくなる。
 図36は、粗面化加工についての試験結果を示すもので、図36(a)は、背面23bの粗面化を行わなかった場合に、被照射体に照射された第2照明光を示す写真である。設計方向の光による第1の照射部R1と、設計外の方向の光による第2の照射部R2とが確認できる。
 図36(b)および図36(c)は、背面23bの表面粗さRa(算術平均粗さRa:JIS B0601-2001)をそれぞれ約0.5μm、約1.0μmとした場合に、被照射体に照射された第2照明光を示す写真である。粗面化を行わなかった場合(図36(a))に比べ、全体にコントラストが低くなるとともに、第2の照射部R2が暗くなったことがわかる。
 図36より、背面23bを粗面化することによって、設計外の方向の光を目立ちにくくすることができることがわかる。
 プリズム部23(23A、23B)は断面逆V字形の凸部であるから、プリズム面23a(第1プリズム面)と背面23b(第2プリズム面)とは互いに対面側に位置している。例えば、図23のプリズム部23では、プリズム面23aはプリズム部23の一方の側面をなし、背面23bはプリズム部23の他方の側面をなす。
 プリズム部は、例えば、プリズム面23aと、背面23bと、その間に形成された1または2以上の中間面(中間プリズム面)とを有する形状、例えば突出方向(上方)に徐々に幅が狭くなる断面台形状としてもよい。
 この場合も、第1プリズム面と第2プリズム面は、それぞれプリズム部の一方および他方の側面をなすため、互いに対面側に位置することになる。
 この形状を採用する場合でも、プリズム面23aと背面23bの傾斜角度は、前述の式(1)~(3)に示す関係を満たすことが好ましい。また、この形状のプリズム部についても、背面23bに前述の粗面化を施すことができる。
 以下、好適な実施の形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。
 図37は、照明装置110の主要部を示す断面図であり、図42のX方向に沿う断面(A1-A1断面)を示す図である。図38は、第2照明部3を示す断面図である。図39は、集光素子21と光屈折部122を示す断面図である。図40は、照明装置110の全体断面図であり、図42のA1-A1断面を示す図である。図41は、照明装置110の全体断面図であり、図42のA2-A2断面を示す図である。図42は、照明装置110の平面図である。図43は、第2照明部3を分解して示す断面図であり、図42のX方向に沿う断面図である。図44は、第1照明部2を分解して示す断面図であり、図42のY方向に沿う断面図である。図45は、第1照明部2の断面図である。図46は、照明装置110に使用できる基板1の一例の断面図である。図47は、照明装置110に使用できる導光体12の一例の平面図である。
 図37、図40~図42に示すように、照明装置110は、基板1と、第1照明光を発する第1照明部2と、第1照明部2よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部3と、これらを覆うカバー部4A、4Bと、カバー部4Aが取り付けられるフレーム部5とを備えている。
 照明装置110は、例えば車両の天井部に設置して、室内灯として使用できる。図40および図41に示すように、照明装置110は、例えばフレーム部5を車両の内装材6に固定することで車両内に設置できる。
 図41および図42に示すように、第1照明部2は、基板1の一方の面1a(下面または表面)に沿って設置されたシート状の導光体12と、導光体12に光を導入する第1光源11とを備えている。第1照明部2は、広い範囲(例えば車内全体)を照明するルームランプとして使用できる。
 第1光源11は、基板1の一方の面1aに実装された1または複数の光源11aからなる。この例では、図42に示すように、第1光源11は複数の光源11aからなり、これら光源11aは、導光体12の一端縁部12aに沿って並べられている。
 この例の光源11aが設けられた一端縁部12aは、平面視略矩形の導光体12の4つの辺部のうち1つであり、詳細には、略長方形の導光体12の一方の長辺である。
 光源11aは、一端縁部12aの長さ方向の中央部を含む一部範囲に設置することができる。光源11aの設置数および位置は、導光体12内に導入して面発光させた第1照明光の明るさに不均一が生じることがないように定められる。
 図44および図45に示すように、光源11aは、発光面11bを導光体12の一端縁部12aの端面12bに対面させて設置される。
 光源11aとしては、発光ダイオード(以下、LEDという)(発光素子)を使用できる。なお、光源11aとして使用される発光素子は、LEDに限らず、冷陰極管などでもよい。
 導光体12は、透明な光透過性樹脂からなり、例えばウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のエラストマー、ウレタンアクリレート等を用いることができる。
 図45に示すように、導光体12の厚さT1は、光源11aの高さH1と同じ、またはこれより大きく設定すると、光源11aからの光の導入効率を高め、第1照明光の輝度および照度を高めることができる。
 図45に示すように、導光体12の基板1側の面である上面12c(一方の面または裏面)には、入射光を散乱させて導光体12の下面12d(他方の面または表面)側に取り出す(出射させる)光取出部16を形成することができる。光取出部16は、上面12cの一部または全部の領域に形成することができる。光取出部16が広い範囲に形成されることによって、導光体12内の光は、面的な発光(第1照明光)として下面12d側に取り出される。
 光取出部16は、上面12cのほぼ全域にわたって均一に形成することによって、導光体12のほぼ全域を面的に発光させることができる。第1照明部2は、面状発光装置として機能する。
 光取出部16は、例えば印刷により形成された複数の微小ドット状のインク層(以下、単に微小ドットという)とすることができる。微小ドットの平面視形状は円形、楕円形、多角形(矩形等)など任意としてよい。微小ドットはスクリーン印刷法、グラビア印刷法、パッド印刷法などの印刷法により形成することができる。
 微小ドットを構成するインクとしては、例えば顔料として酸化チタンを用いた白色インクが好適である。酸化チタンは白色顔料として機能するため、前記インクは白色を呈する。インクの酸化チタン含有率は、5~50質量%以上、好ましくは10~40質量%以上とすると高輝度が得られる。
 酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型等があり、特に、ルチル型の酸化チタンが好ましい。
 白色光を発光させるためには可視光全域を満遍なく散乱させる必要がある。ここで、散乱させる波長と、酸化チタンの粒径の関係を考慮すると、酸化チタンの粒径は10nm~0.5μmが望ましい。
 なお、光取出部はインク層に限らず、導光体表面に形成された切り欠きでもよいし、サンドブラスト等によって形成した粗面部などであってもよい。
 図40および図41に示すように、基板1の他方の面1b(上面または裏面)には、例えば光源11、13の点灯、消灯、光量調整などを行うための半導体素子などの電子部品17(17a~17c)が実装されている。電子部品17としては、公知のものを使用できる。
 図46に示すように、基板1としては、タッチパッド30(検知センサ)を備えたものが好適である。タッチパッド30は、入力センサ31と、その一方の面に形成されたレジスト層32(被覆樹脂層)とを備えている。
 入力センサ31は、人間の手指等の被検出体の近接または接触を検出するセンサである。ここでは、入力センサ31は静電容量式の入力センサであって、基材33の一方の面に配線層34が設けられた構成である。静電容量式の入力センサ31は、1枚の基材33と配線層34からなる単純な構造であるため、薄型化が可能である。
 基材33は、例えばPETなどの樹脂で形成された板材である。基材33は、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド等からなるフレキシブル基板や、ガラスエポキシ樹脂等からなるリジッド基板であってもよい。
 配線層34は、例えば複数の電極34aを有する。人間の手指等の被検出体が近づくと、被検出体と電極34aとの間には静電容量が形成され、この静電容量は被検出体と電極34aとの間の対向面積や離間距離によって変化する。このため、被検出体と電極34aは可変容量部を形成する。
 可変容量部の静電容量の変化は検出手段(図示略)で検出され、その検出値に基づいて制御部(図示略)で被検出体による入力操作、その位置等が把握される。
 配線層34は、例えば、銀粒子を含む銀ペーストを基材33上にスクリーン印刷した後に加熱することで形成することができる。配線層34は、基材33に積層した銅箔をエッチングすることにより形成してもよい。
 レジスト層32は、配線層34間の電気絶縁性を確保するとともに酸化を防止するもので、入力センサ31の一方の面(導光体12側の面)側に、基材33および配線層34を覆って形成される。レジスト層32としては、例えば汎用のソルダレジストを使用できる。
 図41、図44および図45に示すように、第1光源11および導光体12の一端縁部12aを含む範囲の下面側には、遮光性を有するマスク18を設けることができる。図示例のマスク18は、第1光源11から導光体12の一端縁部12aにかけて形成されている。
マスク18には、白色材料を使用するのが好ましい。
 マスク18を設けることによって、第1光源11からの光が外部に漏れるのを防ぎ、前記光の導光体12への導入効率を高めることができる。また、第1光源11およびその近傍における輝度が局所的に高くなるのを防ぐことができる。
 図37~図40および図43に示すように、第2照明部3は、基板1の一方の面1aに実装された第2光源13と、第2光源13からの光を基板1に垂直な方向V1に対し傾斜した方向に向けて第2照明光とする光路変更部114とを有する。
 第2照明部3は、狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明するマップランプ(スポットランプ)として使用できる。
 図37、図38、図40および図43に示すように、第2光源13は、基板1の一方の面1aに実装されている。この例では、2つの第2光源13が互いに離間して基板1に設けられている。
 第2光源13としては、発光ダイオード(以下、LEDという)(発光素子)を使用できる。なお、第2光源13として使用される発光素子は冷陰極管などでもよい。第2光源13の数は図示例に限らず、1であってもよいし、3以上であってもよい。
 導光体12には、第2光源13を収容可能な開口部15が形成されている。
 図47に示すように、開口部15の平面視形状は特に限定されず、この図に示すように円形としてもよいし、他の形状、例えば楕円形、矩形等としてもよい。なお、開口部15は、第2光源13を囲む閉鎖形状(図47参照)に限らず、導光体12の縁部に達する開放形状であってもよい。
 図38に示すように、この例の開口部15は、上面12cから下面12dに向けて徐々に拡径するように形成されている。すなわち、開口部15の周縁部15aの内面15bは、上面12cから下面12dに向けて徐々に第2光源13から離れるように傾斜している。
 この開口部15では、周縁部15aの内面15bで反射した光は下方に向かうため、第2照明光の光量が大きくなる。
 周縁部15aの内面15bの少なくとも一部は、第2光源13からの光を反射する反射面とすることができる。内面15bは、全面が反射面であることが好ましい。
 内面15bの反射面は、第2光源13からの光を効率よく反射できるものが好ましく、例えば金属粉末を含有する塗料(例えばミラーインク)を用いて内面15bを反射面とすることができる。内面15bを反射面とするには、公知の方法により内面15bに金属薄膜を形成してもよい。
 内面15bを反射面とすることによって、第2光源13からの光を効率よく光路変更部114に向け、光の利用効率を高めることができる。
 周縁部15aの内面15bの少なくとも一部は、第1光源11からの光を遮る遮光面としても機能させることができる。これによって、導光体12内部を伝搬する第1光源11からの光が内面15bから漏れるのを防止でき、第1光源11からの光の利用効率が低下するのを防ぐことができる。
 前記第2光源13からの光を反射する反射面は、第1光源11からの光を遮る遮光面としても機能する。また、内面15bに反射面を形成すると、第1光源11からの光も導光体12内で反射させ、その利用効率を高めることができる。
 図38および図39に示すように、光路変更部114は、第2光源13からの光の出射範囲を狭める集光素子21と、第2光源13からの光を屈折させる光屈折部122とを有する。
 集光素子21は、第2光源13からの光の広がり角と、出射光に要求される光の傾斜角度などに応じて設計すればよいが、球面、楕円球面、放物面、円柱面、楕円円柱面等の曲面の一部を主形状とする形状としてもよいし、あるいはこれらの曲面を複数組み合わせた形状としてもよい。
 図39に示すように、図示例の集光素子21は、複数の凸レンズを同心円状に組み合わせたフレネルレンズであり、中央部21aと、中央部21aの外周側に形成された第1外周部21bと、第1外周部21bの外周側に形成された第2外周部21cと、第2外周部21cの外周側に形成された第3外周部21dとを有する。中央部21aおよび外周部21b~21dは、下面21e側が曲面となるレンズである。
 第2外周部21cの最外周部は第3外周部21dの最内周部より薄く、第1外周部21bの最外周部は第2外周部21cの最内周部より薄く、中央部21aの最外周部は第1外周部21bの最内周部より薄くされている。この構造のため、この例の集光素子21は、通常の凸レンズに比べて薄型となっている。
 集光素子21の上面21fは、基板1の一方の面1aに沿う平坦面であり、面1aにほぼ平行である(図38参照)。このため、集光素子21は基板1に沿う姿勢とされている。
 集光素子21は、第2光源13からの光を平行化することができることが好ましい。図39に示す例では、第2光源13からの出射光L1は、集光素子21によって平行光である光L2となっている。なお、集光素子21は、第2光源13からの光の出射範囲を十分に狭めることができるものであれば、平行化は必須ではない。
 図38および図39に示すように、光路変更部114は、集光素子21の下面側(第2光源13側とは反対側)に光屈折部122が設けられている。光屈折部122の詳しい構成については、図23等を参照して既に説明した構成を採用できる。以下、光屈折部122の構造については説明を簡略化する。
 光屈折部122は2層構造となるよう設置された2つの光屈折素子24(24A、24B)からなる。光屈折素子24A、24Bは、それぞれ1または複数のプリズム部23を有する。
 光屈折部122は、第2光源13からの光を屈折させ、基板1に垂直な方向V1に対し傾斜した方向に向けることができる。
 図37における左に位置する第2照明部3(3A)では、光屈折部122によって、方向V1に対し左に傾斜した第2照明光LAが得られ、右に位置する第2照明部3(3B)では、光屈折部122によって、方向V1に対し右に傾斜した第2照明光LBが得られる。
 基板1に垂直な方向V1に対する第2照明光LA、LBの角度(図37に示す傾斜角度θ)は、例えば1°以上、45°以下である。
 第2照明光の傾斜角度は、例えば第2照明光の光束中心における光の進行方向の方向V1に対する角度である。
 図37等では、第2照明光LA、LBが左右方向に傾斜していることが示されているが、第2照明光の傾斜方向はこれに限らず、図示した方向以外の方向に第2照明光が傾斜するように光屈折部122を設置することもできる。例えば第2照明光は図37における紙面に垂直な方向(紙面に対し手前側または奥側)に傾斜してもよい。
 図38、図39、図42および図43に示すように、集光素子21は、第1カバー部4Aの下板部4bに形成された取付口部4Aaに嵌め込み、取付口部4Aaの周縁部に固定することができる。
 光屈折素子24A、24Bは、第2カバー部4Bに形成された取付口部4Baに嵌め込み、取付口部4Baの周縁部に固定することができる。
 この例では、光屈折素子24Bの下面24Bbは、第2カバー部4Bの下面4e(第2光源13側とは反対の面)に面一となっている。なお、光屈折素子24Bは、下面24Bbが下面4eよりも奥側(図38、図39において下面4eよりも上方)にあってもよい。
 集光素子21および光屈折部122は、カバー部4A、4Bの取付口部4Aa、4Ba内に設置されているため、カバー部4Bから突出していない。このため、外力による集光素子21および光屈折部122の破損が起こりにくい。
 なお、集光素子21と光屈折部122の位置関係は図示例に限定されず、光屈折部122の下面側に集光素子21を設置してもよい。
 図40および図41に示すように、カバー部4A、4Bは、基板1、第1照明部2および第2光源13を覆い、これらを保護するものである。
 第1カバー4Aは、平板状の下板部4bと、その周縁に形成された側板部4cとを備えている。第1カバー部A4は、側板部4cに外方に向けて形成された係止爪部4dをフレーム部5の係止穴5aに係止させることでフレーム部5に取り付けることができる。
 第2カバー4Bは、平板状に形成され、第1カバー4Aの下板部4bの下面側に設けられる。
 カバー部4A、4Bは、光が透過可能な透明材料からなることが好ましく、例えば樹脂やガラスなどからなる。
 次に、照明装置110の第1照明部2および第2照明部3で得られる照明光について説明する。
 図41、図42および図45に示すように、第1照明部2では、第1光源11(光源11a)から出射した光は、一端縁部12aの端面12bから導光体12に入射し、上面12c、下面12d等に反射しつつ、主に他端部12f(図41および図42参照)に向けて導光体12内を伝搬する。
 導光体12内を伝搬する光の一部は、光取出部16で散乱して下面12d側に取り出される。光取出部16は導光体12の上面12cの広い範囲にわたって形成されているため、面的な発光である第1照明光が得られる。
 第1照明光は、照明装置110が設置されている空間の広い範囲(例えば車内全体)を照明する。このため、第1照明部2はルームランプとして使用することができる。
 図37~図40に示すように、第2照明部3では、第2光源13から出射した光L1(図39参照)は、出射方向に向けて広がる拡散光であるが、集光素子21に入射して出射範囲が狭められる。図示例では、集光素子21を透過した光L2は平行光となっている。
 図39に示すように、光L2は光屈折部122に向かい、第1の光屈折素子24A、次いで第2の光屈折素子24Bを通過して下面24Bbから光L3として出射する。光屈折素子24A、24Bでの屈折によって、光L3は方向V1に対して傾斜する方向に向けられる。
 第2照明光は、第1照明光に比べて狭い範囲(例えば運転者や助手席の同乗者の手元)を選択的に照明する。このため、第2照明部3はマップランプ(スポットランプ)として使用できる。
 照明装置110では、第2照明部3の光路変更部114が、2層の光屈折素子24からなる光屈折部122を備えているので、各層の光屈折素子24で、入射光に対するプリズム面の角度(例えば図23における「φ」および「φ-θ」)を小さくできる。このため、プリズム部23における意図しない方向(設計外の方向)の反射光の割合を少なくし、目的とする方向の出射光を得ることができる。
 設計外方向の光の割合を増加させずに、光の傾斜角度を大きくできるため、集光素子21と光屈折素子24を傾斜配置する必要がなくなる。従って、狭い範囲を選択的に照明するというマップランプ(スポットランプ)としての機能を損なわずに、装置の薄型化および小型化を図ることができる。
 なお、光屈折部122における光屈折素子24の数は図示例に限定されず、3以上であってもよい。光屈折素子24の数が3以上である場合には、これら光屈折素子24は3層以上の多層構造をなすように配置される。
 照明装置110では、集光素子21および光屈折素子24が基板1に沿う姿勢とされることができるため、装置を平板状の構造とすることができる。
 第1照明部2および第2照明部3の両方が1つの基板1に設けられ、かつ導光体12も基板1に沿って設けられるため、複数の基板が必要となる場合や、導光体等の傾斜配置が必要となる場合に比べ、装置構成が簡単であり、この点からも薄型化および小型化に適している。
 照明装置110は、予め電子部品17を実装した基板1の一方の面1a側に、導光体12、光源11、13等を設けるという簡単な手順により作製できるため、製造が容易であり、低コスト化が可能であるという利点もある。
 また、第2照明部3が基板1に設けられるため、高出力の第2光源13を用いる場合でも、光源13が発した熱を基板1全体に分散させ、局部的な温度上昇を防ぎ、安定した動作を確保できる。
 特に、第1照明部2および第2照明部3の両方が1つの基板1に設けられるため、光源11、13として高出力のものを用いる場合でも、光源11、13が発した熱を基板1全体に分散させ、局部的な温度上昇を防ぎ、安定した動作を確保できる。
 なお、集光素子21および光屈折素子24は、照明装置110の薄型化および小型化を達成できる範囲であれば、基板1に対し、第2照明光に応じた方向に傾斜していてもよい。
 図48は、光屈折素子の他の例を示すもので、この光屈折素子222は、上述の各実施形態における光屈折素子22または光屈折素子24に代えて使用できる。
 光屈折素子222は、一方の面222a(図48では上面)に、1または複数のプリズム部223を有する。
 プリズム部223は、第1プリズム面223aと、これに隣接する第2プリズム面223b(光路変換面)(背面)とを有する断面逆V字形の凸部である。
 第1プリズム面223aは、光吸収層の形成によって光の吸収性が高められた光吸収面、または粗面化によって光の散乱性が高められた光散乱面とされている。
 光吸収層には、各種樹脂材料等を使用でき、光を吸収しやすい暗色(黒色等)を呈する材料が好適である。光吸収層には、光吸収性の高い顔料(カーボンブラック等)を含有させてもよい。
 光吸収層は、例えば黒色インクを含有させたものが好適である。黒色インクを含む光吸収層は、印刷加工(マット印刷、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、パッド印刷等)によって形成することができる。印刷加工の際には、マスク(図示略)を使用して第2プリズム面223bにインクが付着しないようにすることが好ましい。
 光吸収層は、光屈折素子222よりも屈折率が高いことが望ましい。これによって、光屈折素子222側から光吸収層への光の導入効率を高め、光吸収量を増大させることができる。
 光吸収層の形成にあたっては、予め第1プリズム面223aを粗面化しておくと、流動可能な材料(黒色インク等)が第1プリズム面223aに保持されやすくなるため、光吸収層の形成が容易になる。粗面化とは、例えば後述の微小な凹凸部の形成である。凹凸部は、ライン状であってもよいし、互いに独立した島状であってもよい。
 光吸収層は、第1プリズム面223aの一部または全部領域に形成することができる。
 なお、光吸収層が呈する色は暗色に限定されない。
 粗面化には、第1プリズム面223aの一部領域または全部領域に、微小な凹凸部(凹部および/または凸部)を形成する方法を採用できる。凹凸部は、ライン状であってもよいし、互いに独立した島状であってもよい。
 粗面化は、サンドブラスト加工やレーザ加工により行ってもよいし、シボ加工、すなわち光屈折素子222を成型する金型に形成した微小な凹凸部を転写する方法も可能である。
 また、マット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、パッド印刷などを用いて、インクからなる凸部を形成することで前記凹凸部を形成することもできる。
 粗面化によって、第1プリズム面223aでは光の散乱が起こりやすくなるため、第1プリズム面223aは光吸収面として機能する。
 第1プリズム面223aは、基板1の面1aに対して傾斜する面である。図示例では、左方に行くほど下降する傾斜面である。第1プリズム面223aの傾斜角度φ(基板1の面1aに対する傾斜角度)は、90°より小さいため、基板1の面1aに対して垂直な面である場合に比べ、光吸収面とする加工が容易である。
 光吸収面である第1プリズム面223aは、この面に照射された光のうち、例えば90%以上、望ましくは95%以上を吸収できる特性を有することが好ましい。
 プリズム部223は断面逆V字形の凸部であるから、第1プリズム面223aは、第2プリズム面223b(光路変換面)に対して、対面側に位置している。例えば、図48では、第1プリズム面223aはプリズム部223の一方の側面であり、第2プリズム面223bはプリズム部223の他方の側面であるため、これらは互いに対面側に位置している。
 第2プリズム面223bは、第1プリズム面223aとは反対方向に傾斜している。図48では、第1プリズム面223aが左方に行くほど下降する傾斜面であるのに対し、第2プリズム面223bは右方に行くほど下降する傾斜面である。
 第2プリズム面223bの傾斜角度φ(基板1の面1aに対する傾斜角度)は、90°より小さいため、光屈折素子222への入射光量を確保できる。
 第2プリズム面223bの傾斜角度φは、第1プリズム面223aの傾斜角度φ(基板1の面1aに対する傾斜角度)に比べて大きいことが好ましい。
 第2光源13から出射して集光素子21を経た光L221Aは、プリズム223側の面222aから光屈折素子222に入射し、光L221Bとして光屈折素子222内を伝搬し、出射光L221Cとして他方の面222bから出射する。
 第1プリズム面223aは光吸収面とされているため、光は第1プリズム面223aからはほとんど入射しない。
 第2プリズム面223bから光屈折素子222に入射した光L221Bの傾斜角度(光軸変換角度)(基板1に垂直な方向V1に対する傾斜角度)をθとし、出射光221Cの傾斜角度基板(方向V1に対する傾斜角度)をθとすると、これら光L221B、L221Cの傾斜角度θ、θと、第2プリズム面223bおよび第1プリズム面223aの傾斜角度φ、φとの間には、次の式(4)、(6)、(7)に示す関係があることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 光屈折素子222では、第1プリズム面223aの光吸収性が高められているため、第1プリズム面223aでの反射光(図27の光LR1を参照)は少なくなる。
 また、光L221Aが、傾斜光(図48の光L221A1)を含む場合には、光L221Bの一部(光L221B1)は傾斜角度が大きくなるが、この光L221B1が第1プリズム面223aに内部から当たっても、その光は第1プリズム面223aで吸収される。
 従って、設計外の方向(例えば図48における右斜め下方)の光を低減できる。
 第1プリズム面223a(光吸収面)の傾斜角度φを、式(6)を満たすように設定すれば、第1プリズム面223aに当たる光L221Bの量を低減できる。
 また、傾斜角度φが式(6)を満たす範囲にあれば、光L221B(光L221B1)が第1プリズム面223aで反射して反射光LR3(図48参照)が生じた場合でも、この反射光LR3は設計方向(図48では左斜め下方)に近い方向に進行するため、設計外の方向(例えば図48における右斜め下方)の光量が増大することはない。
 プリズム部は、プリズム面が3以上ある多面形であってもよい。例えば、図48において、左方に行くほど下降する傾斜面である第1プリズム面と、右方に行くほど下降する傾斜面である第2プリズム面と、その間に形成された1または2以上の中間プリズム面とを有する形状、例えば突出方向(上方)に徐々に幅が狭くなる断面台形状としてもよい。
 この場合も、第1プリズム面と第2プリズム面は、それぞれプリズム部の一方および他方の側面をなすため、互いに対面側に位置する。この形状を採用する場合でも、第1プリズム面を光吸収面とし、第2プリズム面を光路変換面としてよい。
 本発明では、プリズム部が、光路変換面と、前記光路変換面の対面側にある光吸収面とを有する構成を採用できる。
 図49は、光屈折素子のさらに他の例である光屈折素子232を示すもので、光屈折素子232は、一方の面232a(図49では上面)に、1または複数のプリズム部233を有する。
 プリズム233は、第1プリズム面233a(第1の光路変換面)と、第1プリズム面233aの対面側に形成された第2プリズム面232b(第2の光路変換面)(背面)と、これらの間に形成された中間面233c(中間プリズム面)とを有する断面台形の凸部である。
 第1プリズム面233aは、光屈折素子222の第1プリズム面223a(図48参照)とは異なり、光吸収面ではなく、光路変換が可能な面である。
 中間面233cは、光屈折素子222の第1プリズム面223a(図48参照)と同様に、一部または全部領域に光吸収層を形成したり粗面化することによって、光吸収面とされている。
 中間面233cは、傾斜していてもよいが、光屈折素子232の面232b(図49では下面)に平行とすることが望ましい。
 中間面233cは、プリズム233の突出方向の先端面であるため、側面である第1プリズム面233aおよび第2プリズム面233bに比べて、光吸収層の形成等により光吸収面とする加工が容易である。
 第2プリズム面233bは、光路変換可能な面であって、基板1の面1aに対し垂直(または略垂直)としてよい。第2プリズム面233bは、光屈折素子222の第2プリズム面223b(図48参照)と同様に傾斜していてもよい。
 第1プリズム面233aと第2プリズム面223bとは互いに対面側に位置している。例えば、図49では、第1プリズム面233aはプリズム部233の一方の側面であり、第2プリズム面233bはプリズム部233の他方の側面であるため、これらは互いに対面側に位置している。
 第1プリズム面233a傾斜角度φ(基板1の面1aに対する傾斜角度)と、プリズム部233の高さh1(図49の上下方向の寸法)と、中間面233cの幅w1(図49の左右方向の寸法)との間には、次の式(5)に示す関係があることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 第1プリズム面233aの傾斜角度φを、式(7)を満たすように設定すれば、第1プリズム面233aから入射して第2プリズム面233bに当たる光L231Bの量を低減できる。
 光屈折素子232では、集光素子21を経た光L231Aは、プリズム部233側の面232aから光屈折素子232に入射し、光L231Bとして光屈折素子232内を伝搬し、出射光L231Cとして他方の面232bから出射する。
 中間面233cは光吸収面とされているため、光L231Aは、中間面233cからはほとんど入射しない。
 光屈折素子232では、第1プリズム面233aと第2プリズム面233bとの間に光吸収面である中間面233cが形成されているため、第1プリズム面233aから入射した光L231Bは、第2プリズム面233bから離れた位置を伝搬して他方の面232bに向かう。
 光L231Bが第2プリズム面233bに当たらないため、第2プリズム面233bでの反射光を少なくできる。
 従って、設計外の方向(例えば図49における右斜め下方)の光を低減できる。
 本発明では、プリズム部が、第1および第2の光路変換面と、これらの間に形成された中間面(光吸収面)とを有する構成を採用できる。
 プリズム部223、233は、例えば紙面手前から奥側に向けて延在する突条であってよい。
 プリズム部233は、プリズム面233a、233bおよび中間面233c以外に、1または2以上のプリズム面を含む多面体であってよい。
 次に、光の挙動についてのシミュレーション結果を説明する。
 図50は、シミュレーションに用いたモデルの説明図である。本シミュレーションでは、光源13からの光を、集光素子21を経てプリズム部側から光屈折素子22、222、232(または光屈折部122)に入射させ、傾斜角度(光軸変換角度)40°の出射光を得ることを想定した。
 設計方向の出射光Lと、設計外の方向の出射光L’について、プリズム部を通過した全光量に対する割合を求めた。
 図51は、光屈折素子22が1層(単層)である場合(図1等を参照)における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。
 この図に示すように、光屈折素子22の使用によって、目的とする傾斜角度の出射光(設計方向の出射光L)が得られることが確認された。
 図27に示すように、設計外の方向の出射光L’は、背面23b等における意図しない光の反射によって生じたと考えられる。
 図52は、2層の光屈折素子24からなる光屈折部122(図23等を参照)を使用する場合における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。図52には、光屈折素子22が1層である場合(図51を参照)を併せて表示する。
 1層の光屈折素子22を使用する場合、および2層の光屈折素子24を使用する場合の光の挙動についてのシミュレーション結果をそれぞれ図53および図54に示す。
 これらの図に示すように、2層の光屈折素子24を使用する場合には、1層の光屈折素子22を使用する場合に比べ、設計外の方向の出射光L’を少なくできたことが確認された。
 図55は、図48に示す光屈折素子222を用いた場合(構造1)、および図49に示す光屈折素子232を用いた場合(構造2)における、出射光の傾斜角度とその強度比率との関係を示す図である。
 構造1を採用する場合の光の挙動についてのシミュレーション結果を図56に示す。構造2を採用する場合の光の挙動についてのシミュレーション結果を図57に示す。
 これらの図に示すように、光屈折素子222、232を使用する場合には、設計外の方向の出射光L’をさらに少なくできた。
 これらのシミュレーション結果をまとめて表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表3より、いずれの場合も、設計方向の光を高い割合で含む出射光を得ることができたことがわかる。
 なかでも、光屈折素子を2層構造にする場合、および構造1、2を採用する場合には、設計外の方向の出射光を少なくできた。特に、構造1、2を採用する場合には、設計外の方向の出射光を少なくできた。
1 基板
1a 基板の一方の面
2 第1照明部
3 第2照明部
4 カバー部
10、110 照明装置
11 第1光源
12 導光体
13 第2光源
14、114 光路変更部
15 開口部
15a 周縁部
15b 内面
21 集光素子
22 222 光屈折素子
23、223、233 プリズム部
23a プリズム面(光路変換面)
23b 背面
24、24A、24B 光屈折素子
25 位置決め部材
30 タッチパッド(検知センサ)
22A、122 光屈折部
223a、232a 第1プリズム面
223b、232b 第2プリズム面
V1 基板に垂直な方向

Claims (22)

  1.  基板と、第1照明光を発する第1照明部と、前記第1照明部よりも狭い範囲に第2照明光を発する第2照明部と、を備え、
     前記第1照明部が、前記基板の一方の面に沿うシート状の導光体と、前記導光体に光を導入し面方向に伝搬させて前記第1照明光を得る第1光源とを有し、
     前記第2照明部が、前記基板の一方の面に実装された第2光源と、前記第2光源からの光を前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けて前記第2照明光とする光路変更部とを有し、
     前記光路変更部は、前記光の出射範囲を狭める集光素子と、前記光を屈折させて前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光屈折素子とを有し、
     前記集光素子と光屈折素子は、前記基板に沿う姿勢とされていることを特徴とする照明装置。
  2.  前記導光体に、前記第2光源を収容可能な開口部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の照明装置。
  3.  前記開口部の周縁部の内面の少なくとも一部は、前記第2光源からの光を反射する反射面とされていることを特徴とする請求項2記載の照明装置。
  4.  前記開口部の周縁部の内面の少なくとも一部は、前記導光体の内部を伝搬する前記第1光源からの光を遮る遮光面とされていることを特徴とする請求項2または3記載の照明装置。
  5.  前記基板は、被検出体の近接または接触を検出する検知センサを備えていることを特徴とする請求項1~4のうちいずれか1項記載の照明装置。
  6.  前記集光素子は、前記第2光源からの光を透過させて前記光屈折素子に向けることを特徴とする請求項1~5のうちいずれか1項記載の照明装置。
  7.  前記基板、第1照明部、および第2光源を覆うカバー部をさらに備えていることを特徴とする請求項1~6のうちいずれか1項記載の照明装置。
  8.  前記カバー部は、前記光屈折素子と一体となっていることを特徴とする請求項7記載の照明装置。
  9.  前記カバー部は、前記集光素子と一体となっていることを特徴とする請求項7または8記載の照明装置。
  10.  前記集光素子は、前記基板に固定された位置決め部材 によって前記第2光源に対して位置決めされていることを特徴とする請求項1~9のうちいずれか1項記載の照明装置。
  11.  前記光屈折素子は複数あって、多層構造をなすことを特徴とする請求項1~10のうちいずれか1項に記載の照明装置。
  12.  前記複数の光屈折素子は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光路変換面を有する多面形の凹凸であるプリズム部を有し、
     前記プリズム部は、少なくとも前記光屈折素子の前記第2光源側の面に形成されていることを特徴とする請求項11記載の照明装置。
  13.  前記複数の光屈折素子は、前記第2光源からの光が入射する第1の光屈折素子と、前記第1の光屈折素子を通過した光が入射する第2の光屈折素子とを備え、
     前記第1および第2の光屈折素子は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向ける光路変換面を有する多面形の凹凸であるプリズム部を有し、
     前記基板に垂直な方向に対する前記第1の光屈折素子の通過光の傾斜角度θと、前記基板に垂直な方向に対する前記第2の光屈折素子の通過光の傾斜角度θと、前記基板の一方の面に対する前記第1の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φと、前記基板の一方の面に対する前記第2の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φとが、次の式(1)および式(2)に示す関係を有することを特徴とする請求項11記載の照明装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  14.  前記プリズム部が、前記光路変換面と、これに隣接する背面とを有する凸部であり、
     前記第1の光屈折素子の背面が前記基板の一方の面に対して垂直または略垂直であり、前記基板の一方の面に対する前記第2の光屈折素子の背面の傾斜角度φが、次の式(3)に示す関係を有することを特徴とする請求項13記載の照明装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  15.  前記第2の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φと前記第1の光屈折素子の通過光の傾斜角度θとの差φ-θは、前記第1の光屈折素子の光路変換面の傾斜角度φに等しいことを特徴とする請求項13記載の照明装置。
  16.  前記プリズム部が、前記光路変換面と、これに隣接する背面とを有する凸部であり、
     前記第1の光屈折素子の背面の一部領域または全部領域が、表面粗さ0.5μm以上となるように粗面化されていることを特徴とする請求項12~15のうちいずれか1項記載の照明装置。
  17.  前記光屈折素子は、多面形の凸部であるプリズム部を備え、
     前記プリズム部は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けることが可能な光路変換面と、前記光路変換面の対面側にあって光吸収性を有する光吸収面とを、それぞれプリズム面として有することを特徴とする請求項1~11のうちいずれか1項記載の照明装置。
  18.  前記光屈折素子に入射した光の、前記基板に垂直な方向に対する傾斜角度θと、前記基板の一方の面に対する前記光吸収面の傾斜角度φとが、次の式(4)に示す関係を有することを特徴とする請求項17記載の照明装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  19.  前記光屈折素子は、多面形の凸部であるプリズム部を備え、
     前記プリズム部は、前記第2光源からの光の光路を変換して前記基板に垂直な方向に対し傾斜した方向に向けることが可能な第1の光路変換面と、
     前記第1の光路変換面の対面側にある第2の光路変換面と、
     前記第1の光路変換面と前記第2の光路変換面との間に形成された中間面とを、それぞれプリズム面として有し、
     前記中間面は、光吸収性を有する光吸収面とされていることを特徴とする請求項1~11のうちいずれか1項記載の照明装置。
  20.  前記基板の一方の面に対する前記第1の光路変換面の傾斜角度φと、前記プリズム部の高さh1と、前記中間面の幅w1とが、次の式(5)に示す関係を有することを特徴とする請求項19記載の照明装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  21.  前記光吸収面は、黒色インクを含む光吸収層を前記プリズム面に形成することにより光吸収性が付与されていることを特徴とする請求項17~20のうちいずれか1項記載の照明装置。
  22.  前記基板は、被検出体の近接または接触を検出する検知センサを備えていることを特徴とする請求項1~21のうちいずれか1項記載の照明装置。
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