WO2014083839A1 - 導光部材 - Google Patents

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WO2014083839A1
WO2014083839A1 PCT/JP2013/006941 JP2013006941W WO2014083839A1 WO 2014083839 A1 WO2014083839 A1 WO 2014083839A1 JP 2013006941 W JP2013006941 W JP 2013006941W WO 2014083839 A1 WO2014083839 A1 WO 2014083839A1
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WO
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light
guide member
light guide
wide portion
reflected
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Application number
PCT/JP2013/006941
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English (en)
French (fr)
Inventor
小泉　秀樹
大野　達司
田中　敏裕
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
    • H04N1/028—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up
    • H04N1/02815—Means for illuminating the original, not specific to a particular type of pick-up head
    • H04N1/02885—Means for compensating spatially uneven illumination, e.g. an aperture arrangement
    • H04N1/0289—Light diffusing elements, e.g. plates or filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light 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 of the fibre type
    • G02B6/001—Light 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 of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light 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
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means 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
    • G02B6/002—Means 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

Definitions

  • the present invention generally relates to a light guide member, and more particularly to a light guide member that emits light incident from a longitudinal end surface from a surface along the length direction.
  • Japanese Patent Publication No. 2005-198106 (hereinafter referred to as “Document 1”) describes an illuminating device including a rod-shaped light guide member.
  • This illumination device includes a light emitting diode as a light source.
  • This light emitting diode is provided at a position facing the end face in the length direction of the light guide member.
  • the light emitted from the light emitting diode is introduced into the light guide member from the end surface in the length direction of the light guide member.
  • the light thus introduced into the light guide member is reflected by the scattering dots formed on the bottom surface of the light guide member, and then emitted from the top surface of the light guide member.
  • the light emitted from the light source is introduced from the end face in the length direction.
  • the light source is the length of the light guide member as viewed from the length direction of the light guide member. It is preferable to be arranged at a position overlapping with the end face in the vertical direction. This is because substantially all of the light emitted from the light source can be introduced into the light guide member, and the loss of light quantity can be reduced.
  • the light source when the light source is large or a plurality of light sources are provided, the light source may protrude from the end surface of the light guide member when viewed from the length direction of the light guide member. Further, if the size of the cross section orthogonal to the length direction of the light guide member is increased according to the size of the light source, it is possible to prevent the protrusion. However, if it does in this way, there exists a possibility that a light guide member may enlarge.
  • an object of the present invention is to provide a small light guide member that can reduce a loss of light amount when a large light source or a plurality of light sources are used.
  • the light guide member of the present invention is a rod-shaped light guide member, and includes a wide portion and a narrow portion.
  • the wide portion extends in the length direction of the light guide member.
  • the narrow portion extends in the length direction of the light guide member.
  • the narrow portion protrudes from the wide portion in a direction orthogonal to the width direction in a cross section of the light guide member orthogonal to the length direction.
  • the narrow portion is narrower than the wide portion.
  • the wide portion has a step surface connecting the side surface of the wide portion and the side surface of the narrow portion so that a step is formed between the side surface of the wide portion and the side surface of the narrow portion. Yes.
  • the end surface in the length direction of the wide portion is a light incident surface on which light emitted from a light source is incident.
  • the end face in the length direction of the wide portion functions as a light incident surface on which light emitted from the light source enters.
  • the front end surface of the narrow portion protruding from the wide portion is a reflective surface that reflects light incident from the light incident surface. That is, the front end surface of the narrow portion protruding from the wide portion functions as a reflection surface that reflects light incident from the light incident surface.
  • a surface of the wide portion opposite to the narrow portion is a light exit surface that emits light reflected by the reflective surface. That is, the surface of the wide portion opposite to the narrow portion functions as a light exit surface that emits light reflected by the reflective surface.
  • the narrow portion protrudes from an intermediate portion in the width direction of the wide portion, and the wide portion has the step surface on both sides in the width direction.
  • the light guide member is formed symmetrically about a center line passing through the center in the width direction and perpendicular to the width direction in a cross section orthogonal to the length direction.
  • an attachment portion that can be attached to another member is formed at a corner portion formed by the step surface and the side surface of the wide portion.
  • the light incident surface on which the light emitted from the light source is incident can be constituted by the end face in the length direction of the wide portion wider than the narrow portion. For this reason, when a light source disposed at a position opposite to the light incident surface is large or a plurality of light sources are disposed at positions opposite to the light incident surface, light emitted from the light source is incident from the light incident surface. It becomes easy and the loss of light quantity can be suppressed.
  • the light guide member can be reduced in size by forming the stepped surface by making the width of the narrow portion narrower than that of the wide portion.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing symbols used for deriving equations 1 to 3 in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a light guide member having a cross-sectional shape that satisfies Formulas 1 to 3, 6, and 7 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a light guide member having a cross-sectional shape that satisfies the expressions 1 to 3 of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a light guide member having a cross-sectional shape that satisfies the expressions 1 to 5 of the first embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of an example of 2nd embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of the other example of 2nd embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of the further another example of 2nd embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of the further another example of 2nd embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of 3rd embodiment. It is sectional drawing of the light guide member of 4th embodiment.
  • the light guide member 1 of the present embodiment has a linear bar shape and is used by being incorporated in a lighting device or the like.
  • FIG. 2 shows an illumination device 2 in which the light guide member 1 is incorporated.
  • the light guide member 1 is arranged such that the light exit surface 33 is opposite to the light guide member 1 shown in FIG. 1 and FIGS.
  • the illuminating device 2 is an edge light type illuminating device that emits light incident from an end surface in the length direction of the light guide member 1 from a surface along the length direction of the light guide member 1.
  • the illumination device 2 includes a light source 20 and a control board 21 on which the light source 20 is mounted in addition to the light guide member 1 of the present embodiment.
  • the length direction of the light guide member 1 is parallel to the optical axis direction of the light emitted from the light source 20.
  • the light source 20 is provided on both sides of the light guide member 1 in the length direction.
  • Each light source 20, 20 is arranged at a position facing the end face in the length direction of the light guide member 1.
  • Each light source 20 and 20 is comprised by the light emitting diode, for example.
  • each light source 20, 20 emits light
  • this light is introduced into the light guide member 1 from the corresponding end face in the length direction of the light guide member 1 (detailed light incident surface 32 described later). Subsequently, this light travels generally toward the end surface on the opposite side in the length direction of the light guide member 1.
  • This light is diffused and reflected by one surface along the length direction of the light guide member 1 (that is, a reflection surface 41 described later) in the process of progressing, and then the other surface along the length direction of the light guide member 1 ( That is, the light is emitted from a light exit surface 33) which will be described later.
  • the illuminating device 2 may be provided with the light source 20 only on one side in the length direction of the light guide member 1.
  • a plurality of light sources 20 may be provided on both sides or one side in the length direction of the light guide member 1.
  • the light guide member 1 is made of synthetic resin.
  • a transparent resin such as an acrylic resin or a polycarbonate resin is used.
  • the light guide member 1 may be formed of a material other than synthetic resin.
  • the cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the light guide member 1 is substantially uniform in the length direction of the light guide member 1.
  • substantially uniform includes, in addition to being completely the same, for example, those in which the shapes of the reflecting surface 41, the light exit surface 33, and the like are minutely changed in order to suppress light unevenness.
  • FIG. 1 shows a cross section orthogonal to the length direction of the light guide member 1. As shown in FIG. 1, the light guide member 1 includes a wide portion 3 and a narrow portion 4.
  • the wide portion 3 shown in FIG. 1 has a rectangular cross section that is wider than the narrow portion 4 and has a larger cross-sectional area.
  • the narrow portion 4 protrudes from the central portion in the width direction of the wide portion 3.
  • the narrow portion 4 is integral with the wide portion 3.
  • the protruding direction of the narrow portion 4 is parallel to the thickness direction of the light guide member 1.
  • the thickness direction is a direction in which the reflection surface 41 and the light exit surface 33 are opposed to each other.
  • the thickness direction is a direction orthogonal to the width direction in a cross section orthogonal to the length direction of the light guide member 1.
  • the wide part 3 includes side surfaces 300 and 301 on both sides. That is, the wide portion 3 includes a side surface 300 on one side in the width direction and a side surface 301 on the opposite side.
  • the wide portion 3 includes stepped surfaces 310 and 311 on both sides. That is, the wide portion 3 includes a step surface 310 on the side surface 300 side in the width direction and a step surface 311 on the side surface 301 side in the width direction.
  • the narrow portion 4 has side surfaces 400 and 401 on both sides. That is, the narrow portion 4 includes a side surface 400 on the side surface 300 side in the width direction and a side surface 401 on the side surface 301 side in the width direction.
  • the side surface 300 of the wide portion 3 and the side surface 400 of the narrow portion 4 are connected by the step surface 310 so that a step is formed between the side surface 300 of the wide portion 3 and the side surface 400 of the narrow portion 4 ( It is connected). Further, the side surface 301 of the wide portion 3 and the side surface 401 of the narrow portion 4 are connected by the step surface 311 so that a step is formed between the side surface 301 of the wide portion 3 and the side surface 401 of the narrow portion 4. Yes (connected).
  • the end faces located at both ends in the length direction of the light guide member 1 are constituted by the end face in the length direction of the wide portion 3 and the end face in the length direction of the narrow portion 4 which is flush with this surface. .
  • the light guide member 1 shown in FIG. 1 is formed in a line-symmetric shape around a center line 8 in a cross section orthogonal to the length direction.
  • the center line 8 passes through the center in the width direction and is orthogonal to the width direction.
  • the light guide member 1 may be formed asymmetrically as shown in FIG. 3 and FIG. Further, the light guide member 1 shown in FIG. 1 has step surfaces 310 and 311 formed on both sides of the wide portion 3, but the step surface 311 is formed only on one side of the wide portion 3 as shown in FIG. 4. May be.
  • the light guide member 1 includes a light incident surface 32, a light exit surface 33, and a reflective surface 41.
  • the light incident surface 32 is configured by an end surface in the length direction of the wide portion 3.
  • the light incident surface 32 is orthogonal to the length direction of the light guide member 1.
  • the light source 20 is provided at a location overlapping the wide portion 3 when viewed from the length direction of the light guide member 1 as shown in FIG. 5, for example, and is disposed on the inner side of the outer edge of the wide portion 3. Note that the light source 20 may be provided at a location overlapping with both the wide portion 3 and the narrow portion 4 when viewed from the length direction of the light guide member 1.
  • both end surfaces in the length direction of the wide portion 3 are used as the light incident surfaces 32 and 32. It is done. Although not shown, when the light source 20 is provided only on one side of the light guide member 1, only one end surface in the length direction of the wide portion 3 is used as the light incident surface 32.
  • the front end surface (protruding end surface) of the narrow portion 4 protruding from the wide portion 3 is orthogonal to the thickness direction of the light guide member 1.
  • a reflection surface 41 (light diffusion surface) is configured by the tip surface of the narrow portion 4. The reflection surface 41 extends in the length direction of the light guide member 1.
  • the reflective surface 41 is formed, for example, by providing a reflective substance, providing fine irregularities, or providing a reflective portion on the tip surface of the narrow portion 4.
  • the reflective material is provided, for example, by printing or vapor deposition.
  • the reflective portion is provided by, for example, two-color molding.
  • a light exit surface 33 is constituted by the surface of the wide portion 3 opposite to the narrow portion 4.
  • the light exit surface 33 extends in the length direction of the light guide member 1.
  • the light exit surface 33 is orthogonal to the thickness direction of the light guide member 1.
  • the light that is incident from the light incident surface 32 and then reflected by the reflecting surface 41 reaches the light emitting surface 33 and is emitted from the entire light emitting surface 33 as band-shaped light.
  • the width of the narrow portion 4 increases toward the wide portion 3 in the thickness direction.
  • the side surfaces 400 and 401 on both sides of the narrow portion 4 are arranged on the wide portion 3 side in the thickness direction so that the side surfaces 400 and 401 on both sides are combined to form a curved surface having a substantially parabolic cross section. As it goes, it is curved so as to be located outside in the width direction. Thereby, the light that has been reflected by the reflection surface 41 and reaches the side surfaces 400 and 401 on both sides of the narrow portion 4 is substantially totally reflected toward the light exit surface 33 side.
  • the shape of the cross section orthogonal to the length direction of the light guide member 1 is a shape that satisfies the following formulas 1 to 3 in order to suppress a decrease in the amount of light emitted from the light exit surface 33. preferable.
  • the length from the reflecting surface 41 to the wide portion 3 is H 1 .
  • the length from the reflection surface 41 to the light exit surface 33 is set to H 2.
  • An inclination angle with respect to the thickness direction at each point of the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 is defined as ⁇ i .
  • the center of the reflecting surface 41 in the width direction is the coordinate origin O. Further, in this case, the width position coordinates x i in the width direction of each point of the side surface 400, 401 of the narrow portion 4 (provided, -B 1/2 ⁇ x i ⁇ -A / 2, A / 2 ⁇ x i ⁇ B 1/2) and then, the position coordinates in the thickness direction y i (where, and with 0 ⁇ y i ⁇ H 1) . Similarly, when the center of the reflecting surface 41 in the width direction is the coordinate origin O, the position coordinates in the width direction of each point of the reflecting surface 41 are represented by p j (where ⁇ A / 2 ⁇ p j ⁇ A / 2). It is said.
  • the incident angle with respect to the point (x i , y i ) of the side surfaces 400 and 401 of the narrow width portion 4 of the light reflected at the point where the position coordinate p j of the reflecting surface 41 is given is ⁇ ij .
  • ⁇ ij An incident angle with respect to 33 is denoted by ⁇ ij .
  • the total reflection angle of the light guide member 1 is ⁇ .
  • the refractive index of the light guide member 1 is n.
  • ⁇ sin ⁇ 1 (1 / n) (however, this equation is in air).
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is a shape satisfying the expression 1
  • the light that has been reflected at each point on the reflection surface 41 and reaches the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 is totally transmitted on the side surfaces 400 and 401. reflect. Thereby, it is possible to suppress the light reflected at each point of the reflection surface 41 from leaking from the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is a shape satisfying the expression 2
  • the light is reflected at each point on the reflecting surface 41 and then reflected at each point on the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4.
  • the light that reaches the surface 33 is not reflected by the light exit surface 33, but is emitted from the light exit surface 33.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 satisfies the expression 3
  • the light that has directly reflected the light exit surface 33 after being reflected at each point on the reflection surface 41 is not reflected on the light exit surface 33 and is not reflected on the light exit surface.
  • the light is emitted from 33.
  • the shapes satisfying the calculation formulas of the above formulas 1 to 3 are classified into the following shape patterns according to the light beam behavior in the light guide member 1.
  • the shape satisfies the following formulas 4 and 5 in addition to the formula 1.
  • Equation 4 and Equation 5 are defined as follows.
  • the coordinate origin O is the center of the reflecting surface 41 in the width direction.
  • the light is reflected at the points (x i , y i ) of the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4, and then reaches the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • the incident angle with respect to the side surfaces 300 and 301 is ⁇ ijl .
  • the incident angle of the light reflected by (x l , y l ) and subsequently reaching the light exit surface 33 with respect to the light exit surface 33 is ⁇ ijkl .
  • ⁇ ijl tan ⁇ 1 ⁇ (y ′ l ⁇ y i ) / (x ′ l ⁇ x i )
  • ⁇ ijkl ⁇ / 2 ⁇ ijl .
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is a shape satisfying Expression 4, the light guide member 1 is reflected at each point on the reflecting surface 41 and then reflected at each point on each of the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4.
  • the light reaching the three side surfaces 300 and 301 is totally reflected by the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is a shape satisfying the expression 5, it is as follows. That is, after being reflected at each point on the reflecting surface 41, it is reflected at each point on each of the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4, and then reflected on each of the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 and reflected on the light exit surface 33. The arrived light is not reflected by the light exit surface 33 and is emitted from the light exit surface 33.
  • the light guide member 1 is the second shape pattern and the third shape pattern, it is preferable that the light guide member 1 has a shape satisfying the following expressions 6 and 7.
  • Equation 6 and Equation 7 are defined as follows. As shown in FIG. 9, it is reflected at the point where the position coordinates p j of the reflecting surface 41 and the incident angle to the light side 300 and 301 leading to the side surface 300 and 301 of the wide portion 3 as the epsilon jl. After being reflected at the point where the position coordinate p j of the reflecting surface 41 becomes, it is reflected at the point (x ′ i , y ′ i ) of the side surface 300, 301 of the wide portion 3, and then the light exiting light reaching the light exiting surface 33.
  • the incident angle with respect to the surface 33 is ⁇ jkl .
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 satisfies the formula 6, the light reaching the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 after being reflected at each point of the reflection surface 41 is totally reflected at the side surfaces 300 and 301. To do. Thereby, it is possible to prevent light reflected at each point of the reflection surface 41 from leaking from the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is a shape satisfying Expression 7, after being reflected at each point of the reflection surface 41, it is reflected at each side surface 300, 301 of the wide portion 3, and then the light exit surface 33 is reflected. The arrived light is not reflected by the light exit surface 33 and is emitted from the light exit surface 33.
  • FIG. 10 shows the light guide member 1 having a cross-sectional shape satisfying the formulas 1 to 3, 6, and 7.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is left-right symmetric, and the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 are curves specified by the function of the following Expression 8. Is set to
  • y (x) 1.06x 4 -4.23x 3 + 7.1x 2 -3.9x + 0.64 (Equation 8) That is, in FIG. 10, the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 are curves obtained by continuously plotting xy coordinate points obtained for each variable x value in Equation 8.
  • x and y are the position coordinates on the side surfaces 400 and 401 when the center in the width direction of the reflecting surface 41 is the coordinate origin O.
  • the width (A) of the reflecting surface 41, the length (H 1 ) from the reflecting surface 41 to the wide portion 3, the length (H 2 -H 1 ) from the narrow portion 4 to the light emitting surface 33, and the wide portion 3 The widths (B 2 + B 3 ) are 1, 2.6, 11, and 11, respectively. That is, the width (A) of the reflecting surface 41, the length (H 1 ) from the reflecting surface 41 to the wide portion 3, the length (H 2 ⁇ H 1 ) from the narrow portion 4 to the light exit surface 33, and the wide portion 3.
  • the ratio of the width (B 2 + B 3 ) is 1: 2.6: 11: 11.
  • FIG. 11 shows the light guide member 1 having a cross-sectional shape satisfying the expressions 1 to 3.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is set to be bilaterally symmetric, and the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 are set to be curves specified by the function of Expression 8.
  • the width (B 2 + B 3 ) of 3 is 1, 2.6, 5, 12.
  • the ratio of the width (B 2 + B 3 ) is 1: 2.6: 5: 12. From the light ray analysis result shown in FIG. 11, it can be seen that the light reflected by the reflecting surface 41 is emitted from the light exit surface 33 without hitting the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • FIG. 12 shows the light guide member 1 having a cross-sectional shape satisfying the expressions 1 to 5.
  • the cross-sectional shape of the light guide member 1 is set to be bilaterally symmetric, and the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4 are set to be curves specified by the function of Expression 9. Has been.
  • x and y are the position coordinates on the side surfaces 400 and 401 when the center in the width direction of the reflecting surface 41 is the coordinate origin O.
  • 0.3 ⁇ x ⁇ 1.1 and the light guide member material refractive index n: 1.49 (air refractive index 1).
  • the width (A) of the reflecting surface 41, the length (H 1 ) from the reflecting surface 41 to the wide portion 3, the length (H 2 -H 1 ) from the narrow portion 4 to the light emitting surface 33, and the wide portion 3 The widths (B 2 + B 3 ) are 0.6, 3.8, 3 , and 4.5, respectively. From the result of the ray analysis shown in FIG. 12, the light reflected by the reflecting surface 41 does not directly reach the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3, but is reflected by the side surfaces of the narrow portion 4 and then on the side surface 301 of the wide portion 3. I understand that
  • the light guide member 1 of the present embodiment described above is rod-shaped and includes a wide portion 3 provided along the length direction and a narrow portion 4 provided along the length direction. .
  • the narrow portion 4 protrudes from the wide portion 3 in a direction orthogonal to the width direction in a cross section orthogonal to the length direction, and is narrower than the wide portion 3.
  • the wide portion 3 has step surfaces 310 and 311 that connect the side surfaces 300 and 301 and the side surface of the narrow portion 4.
  • An end face in the length direction of the wide portion 3 is a light incident surface 32 on which light emitted from the light source 20 is incident.
  • the projecting end surface of the narrow portion 4 projecting from the wide portion 3 is a reflecting surface that reflects light incident from the light incident surface 32.
  • the surface of the wide portion 3 opposite to the narrow portion 4 is a light output surface 33 that emits light reflected by the reflective surface 41.
  • the light incident surface 32 on which the light emitted from the light source 20 is incident can be configured by the end surface in the length direction of the wide portion 3 wider than the narrow portion 4.
  • the light guide member 1 can be reduced in size by making the width of the narrow portion 4 where the light source 20 is not disposed facing the narrower portion narrower than that of the wide portion 3.
  • the light guide member 1 has a narrow portion 4 protruding from an intermediate portion in the width direction of the wide portion 3, and the wide portion 3 has stepped surfaces 310 on both sides in the width direction. 311 is preferable. If it does in this way, the light diffused and reflected by the reflecting surface 41 of the narrow portion 4 will not easily reach the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3, and light will not easily leak from the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • the light guide member 1 is formed symmetrically about a center line 8 that passes through the center in the width direction and is orthogonal to the width direction in a cross section orthogonal to the length direction. Is preferred. If it does in this way, the light diffused and reflected by the reflecting surface 41 of the narrow portion 4 will reach the light exit surface 33 of the wide portion 3 in a well-balanced manner, and light will be emitted from a wide range of the light exit surface 33 of the wide portion 3. It becomes possible. Further, the light guide member 1 can be further reduced in size.
  • the light guide member 1 of the present embodiment can be attached to other members at the corner 6 (corner) formed by the step surfaces 310 and 311 of the light guide member 1 of the first embodiment and the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3.
  • the attachment part 5 (refer FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15A, FIG. 15B) is formed.
  • examples of the light guide member 1 on which the attachment portion 5 is formed include those having the cross-sectional shape shown in FIG. 13 and those having the cross-sectional shape shown in FIG.
  • claw portions 50 that can be fitted to other members are formed at the corner portions 6 and 6 on both sides of the wide portion 3. Each claw portion 50 protrudes from the corner 6 of the wide portion 3 in the same direction as the protruding direction of the narrow portion 4.
  • a claw portion 51 that can be fitted to another member is formed at the corner 6 on one side in the width direction of the wide portion 3 as the attachment portion 5.
  • the claw portion 51 protrudes outward in the width direction from the corner portion 6 of the wide portion 3.
  • examples of the light guide member 1 on which the attachment portion 5 is formed include those having the cross-sectional shape shown in FIG. 15A and those having the cross-sectional shape shown in FIG. 15B.
  • the light guide member 1 shown in FIG. 15A and FIG. 15B has attachment portions 5 formed at the corners 6 of the light guide member 1 shown in FIG.
  • a claw portion 53 protruding from the step surfaces 310 and 311 of the wide portion 3 is formed as the attachment portion 5.
  • a flange portion 52 protruding from the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 is formed as the attachment portion 5.
  • the flange portion 52 is not formed in a region where the light reflected by the reflecting surface 41 reaches the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 directly. Further, the flange portion 52 is not formed in a region reaching the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 after the light reflected by the reflecting surface 41 is reflected by the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4.
  • the flange portion 52 is a region other than the region where the light reflected by the reflecting surface 41 (including the light reflected by the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4) reaches the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3 ( That is, it is formed in the region indicated by the dimension line 9 in FIG.
  • the light guide member 1 having the cross-sectional shape shown in FIGS. 13, 14, 15 ⁇ / b> A, and 15 ⁇ / b> B has a corner portion 6 formed by the step surfaces 310 and 311 of the light guide member 1 and the side surfaces 400 and 401 of the wide portion 3.
  • a mounting portion 5 is formed on the top.
  • the light guide member 1 can be attached to another member by fitting the attachment portion 5 to the other member. Therefore, the light guide member 1 can be easily fixed when used by being incorporated in a lighting device or the like. Further, it is difficult for the light reflected by the reflecting surface 41 to reach the corner 6 where the mounting portion 5 is formed. For this reason, the light reflected by the reflecting surface 41 is difficult to leak from the corner 6.
  • the attachment portion 5 can be formed while suppressing the loss of light amount. This can also be understood from the light ray analysis results shown in FIGS. 15A and 15B that the light reflected by the reflecting surface 41 does not reach the mounting portion 5 and is emitted from the light emitting surface 33. it can.
  • one corner 6 of the light guide member 1 may be formed in a chamfered shape as shown in FIG. 14, for example.
  • the corner 6 on the opposite side of the claw 51 of the light guide member 1 shown in FIG. 14 is formed in an arc shape in cross section. That is, the corner portion 6 on the opposite side of the claw portion 51 is a chamfered portion 60 having an arcuate cross section.
  • the corners 6 on both sides of the light guide member 1 shown in FIG. 10 are formed in a circular arc shape as shown in FIG. 15C. That is, the corners 6 on both sides of the light guide member 1 are chamfered portions 61 having a circular arc cross section. Each chamfer 61 is formed over the entire step surface 310, 311. Further, each chamfered portion 61 has a region other than the region where the light reflected by the reflective surface 41 (including the light reflected by the side surfaces 400 and 401 of the narrow portion 4) reaches the side surfaces 300 and 301 of the wide portion 3. It is formed in a region (that is, a region indicated by the dimension line 9 in FIG. 10).
  • the attachment portion 5 of the light guide member 1 is formed at the corner portion 7 formed by the light exit surface 33 and the side surfaces 400 and 401 of the wide portion 3.
  • the light guide member 1 according to the present embodiment has the mounting portions 5 formed at the corners 7 on both sides of the light guide member 1 shown in FIG.
  • each claw portion 54 protruding from the side surface of the wide portion 3 is formed as each attachment portion 5.
  • Each claw portion 54 is bent in the protruding direction of the narrow portion 4 at the tip side. From the light ray analysis result shown in FIG. 16, it can be seen that the light reflected by the reflecting surface 41 is emitted from the light emitting surface 33 without reaching the claw portion 54.

Abstract

　導光部材は幅広部と幅狭部とを備える。幅狭部は、幅広部から突出している。幅広部の側面と幅狭部の側面との間に段差が形成されるように、幅広部の側面と幅狭部の側面とが段差面で接続されている。幅広部の前記長さ方向の端面を光源から出射された光が入射する入光面としている。

Description

導光部材
　本発明は、一般に導光部材、より詳細には、棒状で長さ方向の端面から入射した光を長さ方向に沿う面から出射する導光部材に関する。
　日本国特許公開番号２００５－１９８１０６（以下、「文献１」という）には、棒状の導光部材を備えた照明装置が記載されている。この照明装置は、光源として、発光ダイオードを備えている。この発光ダイオードは、導光部材の長さ方向の端面に対向する位置に設けられている。この照明装置にあっては、発光ダイオードから発せられた光が導光部材の長さ方向の端面から導光部材に導入される。そして、このように導光部材に導入された光は、導光部材の底面に形成された散乱ドットで反射され、この後、導光部材の上面から出射される。
　文献１に記載された導光部材のように、光源から発せられた光が長さ方向の端面から導入されるものは、光源が、導光部材の長さ方向から見て導光部材の長さ方向の端面と重複する位置に配置されることが好ましい。光源から発せられた光の略全部を導光部材に導入することができ、光量のロス（損失）を軽減することができるからである。
　ところが、光源が大型である場合や、複数設けられる場合には、光源が導光部材の長さ方向から見て導光部材の端面より食み出す可能性がある。また、導光部材の長さ方向と直交する断面のサイズを光源のサイズに応じて大きくすれば、前記食み出しを防止することは可能である。しかし、このようにすると、導光部材が大型化する恐れがある。
　そこで、本発明の目的は、大型の光源や複数の光源を用いたときの光量のロスを軽減することができ、しかも小型の導光部材を提供することにある。
　本発明の導光部材は、棒状の導光部材であって、幅広部と幅狭部を備えている。前記幅広部は、前記導光部材の長さ方向に延びている。前記幅狭部は、導光部材の長さ方向に延びている。前記幅狭部は前記長さ方向と直交する前記導光部材の断面において前記幅広部から幅方向と直交する方向に突出している。前記幅狭部は前記幅広部よりも幅が狭い。前記幅広部は、前記幅広部の側面と前記幅狭部の側面との間に段差が形成されるように前記幅広部の側面と前記幅狭部の側面とを接続する段差面を有している。前記幅広部の前記長さ方向の端面を、光源から出射された光が入射する入光面とする。すなわち、前記幅広部の前記長さ方向の端面は、光源から出射された光が入射する入光面として機能する。前記幅広部から突出した前記幅狭部の先端面を、前記入光面から入射した光を反射する反射面とする。すなわち、前記幅広部から突出した前記幅狭部の先端面は、前記入光面から入射した光を反射する反射面として機能する。前記幅広部の前記幅狭部と反対側の面を、前記反射面で反射した光を出射する出光面とする。すなわち、前記幅広部の前記幅狭部と反対側の面は、前記反射面で反射した光を出射する出光面として機能する。
　前記導光部材において、前記幅狭部が前記幅広部の前記幅方向の中間部から突出し、前記幅広部が前記幅方向の両側に前記段差面を有することが好ましい。
　前記導光部材は、前記長さ方向と直交する断面において前記幅方向の中心を通り且つ前記幅方向と直交する中心線を中心にして線対称に形成されることが好ましい。
　前記導光部材において、前記段差面と前記幅広部の側面とでなす隅部に、他部材に取り付け可能な取付部が形成されることが好ましい。
　本発明にあっては、光源から出射された光を入射させる入光面を、幅狭部よりも幅の広い幅広部の長さ方向の端面で構成することができる。このため、入光面の対向位置に配置される光源が大型であったり、入光面の対向位置に複数の光源が配置される場合に、光源から発せられた光が入光面から入射しやすくなり、光量のロスを抑えることができる。また、幅狭部の幅を幅広部よりも狭くして段差面を形成したことにより、導光部材の小型化を図ることができる。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の第一実施形態の一例の導光部材の断面図である。 第一実施形態の導光部材を組み込んだ照明装置の説明図である。 第一実施形態の他例の導光部材の断面図である。 第一実施形態のさらに他例の導光部材の断面図である。 第一実施形態の導光部材の長手方向から見た導光部材と光源の位置関係を示す説明図である。 第一実施形態において式１～３の導出に用いた記号を示す説明図である。 第一実施形態の導光部材の第一の断面形状パターンを示す図である。 第一実施形態の導光部材の第二の断面形状パターンを示す図である。 第一実施形態の導光部材の第三の断面形状パターンを示す図である。 第一実施形態の式４及び式５の導出に用いた記号を示す説明図である。 第一実施形態の式６及び式７の導出に用いた用語を示す説明図である。 第一実施形態の式１～３、６、７を満たす断面形状を有する導光部材の断面図である。 第一実施形態の式１～３を満たす断面形状を有する導光部材の断面図である。 第一実施形態の式１～５を満たす断面形状を有する導光部材の断面図である。 第二実施形態の一例の導光部材の断面図である。 第二実施形態の他例の導光部材の断面図である。 第二実施形態のさらに他例の導光部材の断面図である。 第二実施形態のさらに他例の導光部材の断面図である。 第三実施形態の導光部材の断面図である。 第四実施形態の導光部材の断面図である。
　以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。
　（第一実施形態）
　本実施形態の導光部材１は直線棒状であって照明装置等に組み込まれて用いられる。図２には、導光部材１が組み込まれた照明装置２が示されている。なお、図２では、導光部材１が、図１、図３～１２に示された導光部材１とは、出光面３３が逆向きとなるように配置されている。
　照明装置２は、導光部材１の長さ方向の端面から入射した光を導光部材１の長さ方向に沿う面から出射させるエッジライト型の照明装置である。照明装置２は、本実施形態の導光部材１に加えて、光源２０及びこれを実装する制御基板２１を備えている。ここで、導光部材１の長さ方向とは、光源２０から発せられる光の光軸方向と平行である。
　図２に示される照明装置２にあっては、光源２０が導光部材１の長さ方向の両側に設けられている。各光源２０、２０は、導光部材１の長さ方向の端面に対向する位置に配置されている。各光源２０、２０は、例えば発光ダイオードで構成される。
　各光源２０、２０が発光すると、この光は導光部材１の対応する長さ方向の端面（詳しくは後述する入光面３２）から導光部材１に導入される。続いて、この光は、概ね導光部材１の長さ方向の反対側の端面に向かって進行する。この光は前記進行の過程において導光部材１の長さ方向に沿う一面（すなわち、後述する反射面４１）で拡散反射し、この後、導光部材１の長さ方向に沿う他の一面（すなわち、後述する出光面３３）から出射される。なお、照明装置２は導光部材１の長さ方向における片側にのみ光源２０が設けられてもよい。また、光源２０は、導光部材１の長さ方向における両側又は片側に複数設けられてもよい。
　導光部材１は合成樹脂製である。導光部材１の材料としては、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明な樹脂が用いられる。なお、導光部材１は、合成樹脂以外の材料で形成されてもよい。
　導光部材１の長さ方向に直交する断面形状は、導光部材１の長さ方向において略一様である。なお、ここで言う略一様とは、完全に同一であることに加えて、例えば光むらを抑制するために反射面４１や出光面３３等の形状を微細に変化させるものも含まれる。
　図１には導光部材１の長さ方向に直交する断面が示されている。図１に示されるように、導光部材１は幅広部３と幅狭部４で構成されている。
　図１に示される幅広部３は、幅狭部４よりも幅が広く且つ断面積が大きい断面矩形状である。幅狭部４は幅広部３の幅方向の中央部から突出している。幅狭部４は幅広部３と一体である。
幅狭部４の突出方向は、導光部材１の厚み方向と平行である。前記厚み方向とは反射面４１と出光面３３の対向方向である。また、前記厚み方向とは、導光部材１の長さ方向と直交する断面において幅方向と直交する方向である。
　幅広部３は、両側に側面３００、３０１を備えている。すなわち、幅広部３は、幅方向における片側に側面３００を備え、反対側に側面３０１を備えている。幅広部３は両側に段差面３１０、３１１を備えている。すなわち、幅広部３は、幅方向における側面３００側に段差面３１０を備え、幅方向における側面３０１側に段差面３１１を備えている。
　幅狭部４は両側に側面４００、４０１を備えている。すなわち、幅狭部４は、幅方向における側面３００側に側面４００を備え、幅方向における側面３０１側に側面４０１を備えている。
　幅広部３の側面３００と幅狭部４の側面４００の間に段差が形成されるように、幅広部３の側面３００と幅狭部４の側面４００とが段差面３１０によって接続されている（繋がっている）。また、幅広部３の側面３０１と幅狭部４の側面４０１の間に段差が形成されるように、幅広部３の側面３０１と幅狭部４の側面４０１とが段差面３１１によって接続されている（繋がっている）。
　導光部材１の長さ方向の両端に位置する端面は、幅広部３の長さ方向の端面と、この面と面一となる幅狭部４の長さ方向の端面とで構成されている。図１に示される導光部材１は、長さ方向と直交する断面において、中心線８を中心に線対称形状に形成されている。ここで、中心線８は、導光部材１の長さ方向と直交する断面において、幅方向の中心を通り且つ幅方向と直交している。
　なお、導光部材１は図３や図４に示されるように非対称に形成されてもよい。また、図１に示される導光部材１は、幅広部３の両側に段差面３１０、３１１が形成されているが、図４に示されるように幅広部３の片側にのみ段差面３１１が形成されてもよい。
　導光部材１は、図２に示されるように、入光面３２、出光面３３、及び反射面４１を備えている。入光面３２は、幅広部３の長さ方向の端面で構成されている。入光面３２は導光部材１の長さ方向と直交している。導光部材１が照明装置２に組み込まれるとき、入光面３２は光源２０と対向して配置される。また、入光面３２より光源２０から出射された光が導入される。
　光源２０は、例えば図５に示されるように導光部材１の長さ方向から見て幅広部３と重複する箇所に設けられ、幅広部３の外縁よりも内側に配置される。なお、光源２０は、導光部材１の長さ方向から見て、幅広部３及び幅狭部４の両者と重複する箇所に設けられてもよい。
　図２に示される照明装置２のように導光部材１の長さ方向の両側に光源２０、２０が設けられる場合、幅広部３の長さ方向の両端面が入光面３２、３２として用いられる。また、図示は省略するが、導光部材１の片側にのみ光源２０が設けられる場合、幅広部３の長さ方向の一端面のみが入光面３２として用いられる。
　図１に示されるように、幅広部３から突出した幅狭部４の先端面（突出端面）は、導光部材１の厚み方向と直交している。幅狭部４の前記先端面によって、反射面４１（光拡散面）が構成されている。反射面４１は、導光部材１の長さ方向に亘っている。
　反射面４１は、例えば幅狭部４の前記先端面に、反射性を有する物質を設けたり、微細な凹凸を設けたり、反射部分を設けたりすることによって形成される。前記反射性を有する物質は、例えば印刷や蒸着によって設けられる。また、前記反射部分は例えば二色成形によって設けられる。
　幅広部３の幅狭部４と反対側の面は、反射面４１に対向している。この幅広部３の幅狭部４と反対側の面によって、出光面３３が構成されている。
　出光面３３は、導光部材１の長さ方向に亘っている。出光面３３は、導光部材１の厚み方向に対して直交している。入光面３２から入射した後に反射面４１で反射した光は、出光面３３に至り、この出光面３３の全体から帯状の光として出射される。
　図１に示されるように、幅狭部４の幅は、厚み方向において幅広部３側に行く程大きくなっている。幅狭部４の両側の側面４００、４０１は、両側の側面４００、４０１を合わせて（側面４００と側面４０１とで）断面略放物線状の曲面を成すように、厚み方向において幅広部３側に行く程幅方向の外側に位置するように湾曲している。これにより、反射面４１で反射した後に幅狭部４の両側の側面４００、４０１に至った光は、概ね出光面３３側に向かって全反射するようになっている。
　ところで、導光部材１の長さ方向と直交する断面の形状は、出光面３３から出射される光の量が減少することを抑制するため、以下の式１～３を満たす形状であることが好ましい。
　λ＜φij≦π／２・・・（式１）
　０≦ψij＜λ・・・（式２）
　０≦ξjk＜λ・・・（式３）
　ここで、式１～３における記号は、以下のように定義されている。図６に示されるように、反射面４１の幅をＡとし、幅狭部４の幅広部３側の端部の幅をＢ1としている。出光面３３において反射面４１の幅方向の中心より図６中左側に位置する部分の幅をＢ2としている。出光面３３において反射面４１の幅方向の中心より図６中右側に位置する部分の幅をＢ3としている。反射面４１から幅広部３までの長さをＨ1としている。反射面４１から出光面３３までの長さをＨ2としている。幅狭部４の側面４００、４０１の各点における厚み方向に対する傾斜角をθiとしている。
　また、反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏとしている。また、この場合において、幅狭部４の側面４００、４０１の各点の幅方向における位置座標をｘi（但し、－Ｂ1／２≦ｘi＜－Ａ／２、Ａ／２＜ｘi≦Ｂ1／２）とし、厚み方向における位置座標をｙi（但し、０＜ｙi≦Ｈ1）としている。また、同じく反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏにした場合において、反射面４１の各点の幅方向における位置座標をｐj（但し、－Ａ／２≦ｐj≦Ａ／２）としている。
　さらに、反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した光の幅狭部４の側面４００、４０１の点（ｘi,ｙi）に対する入射角をφijとしている。反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した後、幅狭部４の側面４００、４０１の点（ｘi,ｙi）で反射し、この後、出光面３３に至る光の出光面３３に対する入射角をψijとしている。
　また、同じく反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏにした場合に、出光面３３において反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した光が直接至る点の幅方向における位置座標をｑk（但し、－Ｂ2≦ｑk≦Ｂ3）としている。反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した後、出光面３３に直接至る光の出光面３３に対する入射角をξjkとしている。
　また、導光部材１の全反射角をλとしている。導光部材１の屈折率をｎとしている。ここで、λ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）（ただし、この式は空気中を条件としている）である。また、θi＝－ｔａｎ-1[ｙi／（ｘi＋ｐj）]＋φij、ψij＝π／２－φij－θi、θi＝１／２［π／２－ψij－ｔａｎ-1[ｙi／（ｘi＋ｐj）]］、ξjk＝ｔａｎ-1[（ｑk－ｐj）／Ｈ2]である。
　導光部材１の断面形状が式１を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射して幅狭部４の各側面４００、４０１に至った光は、当該側面４００、４０１において全反射する。これにより反射面４１の各点で反射した光が幅狭部４の各側面４００、４０１から漏れ出すことを抑制することができる。
　また、導光部材１の断面形状が式２を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射した後、幅狭部４の側面４００、４０１の各点で反射し、この後、出光面３３に至った光は、出光面３３において反射せず、出光面３３から出射する。
　また、導光部材１の断面形状が式３を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射した後、出光面３３に直接至った光は、出光面３３において反射せず、出光面３３から出射する。
　さらに前記式１～式３の計算式を満たす形状は、導光部材１内の光線挙動によって以下の形状パターンに区分される。
　図７Ａに示される第一の形状パターンは、ｔａｎ-1｛（Ａ／２＋Ｂ1／２）／Ｈ1｝≦λ、（Ａ／２＋Ｂ1／２）／Ｈ1＜（Ａ／２＋Ｂ2／２）／Ｈ2の条件を満たす場合である。図７Ｂに示される第二の形状パターンは、ｔａｎ-1｛（Ａ／２＋Ｂ1／２）／Ｈ1｝≦λ、（Ａ／２＋Ｂ1／２）／Ｈ1≧（Ａ／２＋Ｂ3／２）／Ｈ2の条件を満たす場合である。図７Ｃに示される第三の形状パターンは、ｔａｎ-1｛（Ａ／２＋Ｂ1／２）／Ｈ1｝＞λ、ｔａｎ-1｛（Ａ／２＋Ｂ3／２）／Ｈ2｝≦λの条件を満たす場合である。
　導光部材１が第一～第三の形状パターンであるとき、式１に加えて以下の式４及び式５を満たす形状であることが好ましい。
　λ＜ζijl≦π／２・・・（式４）
　０≦ηijkl＜λ・・・（式５）
　ここで、式４及び式５における記号は、以下のように定義されている。図８に示されるように、反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏとしている。この場合において、幅広部３の各側面３００、３０１の各点の幅方向における位置座標をｘ′l｛但し、Ｂ1／２≦ｘ′l≦Ｂ3｝、厚み方向における位置座標をｙ′l｛但し、Ｈ1≦ｙ′l≦Ｈ2｝としている。
　また、反射面４１の点ｐjで反射した後、幅狭部４の側面４００、４０１の点（ｘi,ｙi）で反射し、この後、幅広部３の側面３００、３０１に至る光の側面３００、３０１に対する入射角をζijlとしている。反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した後、幅狭部４の側面４００、４０１の点（ｘi,ｙi）で反射し、この後幅広部３の側面３００、３０１の点（ｘl,ｙl）で反射し、この後出光面３３に至る光の出光面３３に対する入射角をηijklとしている。ここで、ζijl＝ｔａｎ-1｛（ｙ′l－ｙi）／（ｘ′l－ｘi）、ηijkl＝π／２－ζijlである。
　導光部材１の断面形状が式４を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射した後、幅狭部４の各側面４００、４０１の各点で反射し、この後、幅広部３の各側面３００、３０１に至った光は、幅広部３の各側面３００、３０１において全反射する。これにより反射面４１の各点で反射した後、幅狭部４の各側面４００、４０１の各点で反射した光が幅広部３の各側面３００、３０１から漏れ出すことを抑制することができる。
　また、導光部材１の断面形状が式５を満たす形状であると、以下のようになる。すなわち、反射面４１の各点で反射した後、幅狭部４の各側面４００、４０１の各点で反射し、この後、幅広部３の各側面３００、３０１で反射して出光面３３に至った光は、出光面３３において反射せず、出光面３３から出射する。
　また、導光部材１が第二の形状パターン及び第三の形状パターンであるとき、以下の式６、式７を満たす形状であることが好ましい。
　λ＜εjl≦π／２・・・（式６）
　０≦ωjkl＜λ・・・（式７）
　ここで、式６及び式７における記号は、以下のように定義されている。図９に示されるように、反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射し、幅広部３の側面３００、３０１に至る光の側面３００、３０１に対する入射角をεjlとしている。反射面４１の位置座標ｐjとなる点で反射した後、幅広部３の側面３００、３０１の点（ｘ′i、ｙ′i）で反射し、この後、出光面３３に至る光の出光面３３に対する入射角をωjklとしている。ここで、εjl＝ｔａｎ-1[ｙ′l／（ｘ′l－ｐj）]、ωjkl＝π／２－εjlである。
　導光部材１の断面形状が式６を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射した後、幅広部３の各側面３００、３０１に至った光は、側面３００、３０１において全反射する。これにより、反射面４１の各点で反射した光が幅広部３の各側面３００、３０１から漏れ出すことを抑制することができる。
　また、導光部材１の断面形状が式７を満たす形状であると、反射面４１の各点で反射した後、幅広部３の各側面３００、３０１で反射し、この後、出光面３３に至った光は、出光面３３において反射せず、出光面３３から出射する。
　図１０には式１～３、６、７を満たす断面形状を有する導光部材１が示されている。この導光部材１の形状の設計にあっては、導光部材１の断面形状を左右対称とし、幅狭部４の側面４００、４０１が以下の式８の関数によって特定される曲線となるように設定されている。
　ｙ（ｘ）＝１．０６ｘ4－４．２３ｘ3＋７．１ｘ2－３．９ｘ＋０．６４・・・（式８）
　すなわち、図１０では幅狭部４の側面４００、４０１を式８において変数ｘ値毎に得られるｘｙ座標点を連続的にプロットした曲線にしている。ここで、ｘ、ｙは反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏにしたときの側面４００、４０１における位置座標である。また、０．５≦ｘ≦１．７、導光部材材質屈折率ｎ：１．４９（空気屈折率＝１）である。また、反射面４１の幅（Ａ）、反射面４１から幅広部３までの長さ（Ｈ1）、幅狭部４から出光面３３までの長さ（Ｈ2－Ｈ1）、幅広部３の幅（Ｂ2＋Ｂ3）は、夫々１、２．６、１１、１１である。すなわち、反射面４１の幅（Ａ）、反射面４１から幅広部３までの長さ（Ｈ1）、幅狭部４から出光面３３までの長さ（Ｈ2－Ｈ1）、幅広部３の幅（Ｂ2＋Ｂ3）の比は、１：２．６：１１：１１である。
　図１０に示される光線解析結果より、反射面４１で反射した光のうち、直接出光面３３に至った光、及び幅広部３の側面３００で反射した後に出光面３３に至った光が全て出射されていることがわかる。
　図１１には式１～３を満たす断面形状を有する導光部材１が示されている。この導光部材１の形状の設計にあっては、導光部材１の断面形状を左右対称とし、幅狭部４の側面４００、４０１が式８の関数によって特定される曲線となるように設定されている。ここで、反射面４１の幅（Ａ）、反射面４１から幅広部３までの長さ（Ｈ1）、幅狭部４から出光面３３までの長さ（Ｈ2－Ｈ1）、幅広部３の幅（Ｂ2＋Ｂ3）は、１、２．６、５、１２である。すなわち、反射面４１の幅（Ａ）、反射面４１から幅広部３までの長さ（Ｈ1）、幅狭部４から出光面３３までの長さ（Ｈ2－Ｈ1）、幅広部３の幅（Ｂ2＋Ｂ3）の比は、１：２．６：５：１２である。図１１に示される光線解析結果より、反射面４１で反射した光が幅広部３の側面３００、３０１に当たることなく出光面３３から出射されていることがわかる。
　図１２には、式１～５を満たす断面形状を有する導光部材１が示されている。この導光部材１の形状の設計にあっては、導光部材１の断面形状を左右対称とし、幅狭部４の側面４００、４０１が式９の関数によって特定される曲線となるように設定されている。
　ｙ（ｘ）＝－３．２３ｘ4＋１３．９ｘ3－１２．２ｘ2＋５．０６ｘ－０．７７・・・（式９）
　ここで、ｘ、ｙは反射面４１の幅方向の中心を座標原点Ｏにしたときの側面４００、４０１における位置座標である。また、０．３≦ｘ≦１．１、導光部材材質屈折率ｎ：１．４９（空気屈折率＝１）である。また、反射面４１の幅（Ａ）、反射面４１から幅広部３までの長さ（Ｈ1）、幅狭部４から出光面３３までの長さ（Ｈ2－Ｈ1）、幅広部３の幅（Ｂ2＋Ｂ3）は、夫々０．６、３．８、３、４．５である。図１２に示される光線解析結果より、反射面４１で反射した光は幅広部３の側面３００、３０１には直接至らず、幅狭部４の側面で反射した後、幅広部３の側面３０１に至ることがわかる。
　以上説明した本実施形態の導光部材１は棒状であって、長さ方向に沿って設けられた幅広部３と、同じく長さ方向に沿って設けられた幅狭部４とを備えている。幅狭部４は幅広部３から長さ方向と直交する断面において幅方向と直交する方向に突出し、幅広部３よりも幅が狭い。幅広部３はその側面３００、３０１と幅狭部４の側面とを接続する段差面３１０、３１１を有している。幅広部３の長さ方向の端面を光源２０から出射された光が入射する入光面３２としている。幅広部３から突出した幅狭部４の突出端面を入光面３２から入射した光を反射する反射面としている。幅広部３の幅狭部４と反対側の面を反射面４１で反射した光を出射する出光面３３としている。このようにすることで、光源２０から出射された光を入射させる入光面３２を、幅狭部４よりも幅の広い幅広部３の長さ方向の端面で構成することができる。このため、入光面３２の対向位置に配置される光源２０が大型である場合や、入光面３２の対向位置に複数の光源２０が配置される場合には、光源２０から発せられた光は入光面３２から入射しやすくなり、光量のロスを抑えることができる。また、光源２０が対向して配置されない幅狭部４の幅を、幅広部３よりも狭くしたことで、導光部材１の小型化を図ることができる。
　また、導光部材１は、図１や図３等に示されるように、幅狭部４が幅広部３の幅方向の中間部から突出し、幅広部３が幅方向の両側に段差面３１０、３１１を有することが好ましい。このようにすると、幅狭部４の反射面４１で拡散して反射した光が幅広部３の側面３００、３０１に至り難くなり、幅広部３の側面３００、３０１から光が漏れ出し難くなる。
　また、導光部材１は、図１に示されるように、長さ方向と直交する断面において幅方向の中心を通り且つ幅方向と直交する中心線８を中心にして線対称に形成されることが好ましい。このようにすると、幅狭部４の反射面４１で拡散して反射した光を、幅広部３の出光面３３にバランス良く至らせ、幅広部３の出光面３３の広い範囲から光を出射することが可能となる。また、導光部材１の更なる小型化も可能になる。
　（第二実施形態）
　次に第二実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第一実施形態と共通の機能を有する構成要素については、第一実施形態と同じ名称及び同じ符号を用いて説明し、第一実施形態で説明した事項と重複する事項については説明を省略する。
　本実施形態の導光部材１は、第一実施形態の導光部材１の段差面３１０、３１１と幅広部３の側面３００、３０１とでなす隅部６（隅）に、他部材に取り付け可能な取付部５（図１３、図１４、図１５Ａ、図１５Ｂ参照）が形成されている。
　ここで、取付部５が形成された導光部材１としては、図１３に示される断面形状を有するものと、図１４に示される断面形状を有するものとが挙げられる。
　図１３に示される導光部材１は、取付部５として、幅広部３の両側の隅部６、６に、他部材に嵌合可能な爪部５０が形成されている。各爪部５０は幅広部３の隅部６から幅狭部４の突出方向と同一方向に突出している。
　図１４に示される導光部材１は、取付部５として、幅広部３の幅方向の片側の隅部６に他部材に嵌合可能な爪部５１が形成されている。爪部５１は幅広部３の隅部６から幅方向外側に向けて突出している。
　さらに、取付部５が形成された導光部材１としては、図１５Ａに示される断面形状を有するもの、及び図１５Ｂに示される断面形状を有するものが挙げられる。
　図１５Ａ及び図１５Ｂに示される導光部材１は、図１０に示された導光部材１の隅部６に取付部５が形成されたものである。図１５Ａに示された導光部材１には、取付部５として、幅広部３の段差面３１０、３１１から突出した爪部５３が形成されている。
　図１５Ｂに示された導光部材１には、取付部５として、幅広部３の側面３００、３０１から突出したフランジ部５２が形成されている。フランジ部５２は、反射面４１で反射した光が、直接幅広部３の側面３００、３０１に至る領域には形成されてない。また、フランジ部５２は、反射面４１で反射した光が幅狭部４の側面４００、４０１で反射した後に幅広部３の側面３００、３０１に至る領域には形成されていない。つまり、フランジ部５２は、幅広部３の側面３００、３０１において、反射面４１で反射した光（幅狭部４の側面４００、４０１で反射した後の光も含む）が至る領域以外の領域（すなわち、図１０において寸法線９で示された領域）に形成されている。
　図１３、図１４、図１５Ａ、及び図１５Ｂに示される断面形状を有する導光部材１は、導光部材１の段差面３１０、３１１と幅広部３の側面４００、４０１とでなす隅部６に取付部５が形成されている。このため、取付部５を他部材に嵌合して導光部材１を他部材に取り付けることができる。従って、導光部材１を照明装置等に組み込んで用いるときに容易に固定することができる。また、取付部５が形成された隅部６には反射面４１で反射した光が到達し難い。このため、反射面４１で反射した光は隅部６から漏れ出し難い。従って、光量のロスが生じることを抑制しながら、取付部５を形成することができる。また、このことは、図１５Ａ及び図１５Ｂに示される光線解析結果より、反射面４１で反射した光が取付部５に到達せず、出光面３３から出射されていることからも理解することができる。
　また、導光部材１の一方の隅部６は、例えば図１４に示されるように面取り状に形成されてもよい。図１４に示される導光部材１の爪部５１と反対側の隅部６は、断面円弧状に形成されている。すなわち、爪部５１の反対側の隅部６を断面円弧状の面取部６０としている。
　（第三実施形態）
　次に第三実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第一実施形態と共通の機能を有する構成要素については、第一実施形態と同じ名称及び同じ符号を用いて説明し、第一実施形態で説明した事項と重複する事項については説明を省略する。
　本実施形態では、図１０に示される導光部材１の両側の隅部６（すなわち、両側の段差面３１０、３１１）が、図１５Ｃに示されるように、断面円弧状に形成されている。すなわち、導光部材１の両側の隅部６を、断面円弧状の面取部６１としている。各面取部６１は、段差面３１０、３１１の全体に亘って形成されている。また、各面取部６１は、幅広部３の側面３００、３０１において、反射面４１で反射した光（幅狭部４の側面４００、４０１で反射した後の光も含む）が至る領域以外の領域（すなわち、図１０において寸法線９で示された領域）に形成されている。図１５Ｃに示された光線解析結果より、反射面４１で反射した光が面取部６１に到達せずに出光面３３から出射されていることがわかる。また、このように導光部材１の隅部６を面取り状にすることで、導光部材１をさらに小型化することが可能になる。
　（第四実施形態）
　次に第四実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第二実施形態と共通の機能を有する構成要素については、第二実施形態と同じ名称及び同じ符号を用いて説明し、第二実施形態で説明した事項と重複する事項については説明を省略する。
　本実施形態では、図１６に示されるように、導光部材１の取付部５が出光面３３と幅広部３の側面４００、４０１とでなす隅部７に形成されている。具体的には、本実施形態の導光部材１は、図１１に示される導光部材１の両側の隅部７に、取付部５が形成されたものである。
　図１６に示される導光部材１には、各取付部５として、幅広部３の側面から突出した爪部５４が形成されている。各爪部５４は、先端側が幅狭部４の突出方向に屈曲している。図１６に示される光線解析結果より、反射面４１で反射した光が爪部５４に至ることなく出光面３３から出射されていることがわかる。
　以上、本発明を幾つかの好ましい実施形態によって記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (4)

  1. 　棒状の導光部材であって、
    　前記導光部材の長さ方向に延びる幅広部と、
    　前記長さ方向に延び、前記幅広部から前記長さ方向と直交する断面において前記導光部材の幅方向と直交する方向に突出し、前記幅広部よりも幅が狭い幅狭部とを備え、
    　前記幅広部は、前記幅広部の側面と前記幅狭部の側面との間に段差が形成されるように前記幅広部の側面と前記幅狭部の側面とを接続する段差面を有し、
    　前記幅広部の前記長さ方向の端面を、光源から出射された光が入射する入光面とし、前記幅広部から突出した前記幅狭部の先端面を、前記入光面から入射した光を反射する反射面とし、前記幅広部の前記幅狭部と反対側の面を、前記反射面で反射した光を出射する出光面としたことを特徴とする導光部材。
  2. 　前記幅狭部が前記幅広部の前記幅方向の中間部から突出し、前記幅広部が前記幅方向の両側に前記段差面を有することを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
  3. 　前記長さ方向と直交する前記導光部材の断面において、前記幅方向の中心を通り且つ前記幅方向と直交する中心線を中心にして線対称に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
  4. 　前記段差面と前記幅広部の側面とでなす隅部に、他部材に取り付け可能な取付部が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導光部材。
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