JP2003279990A - 点状発光体を光源に用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】液晶表示パネルや可搬式パソコンのキーボード
などの被照明体の表面を点状発光体からの光束を用いて
照光する省電力照明装置を得る。 【解決手段】直線状や円弧或いは湾曲した光透過性の良
い円柱状集光器４を被照明面に対応させて被照明面に対
し平行や直立して配設したり、当該、円柱状集光器４に
点状発光体３ａ，３ｂを接触或いは近接して配置するこ
とで点状発光体３ａ，３ｂからの光束を面状に変換して
透過型或いは反射型液晶パネル２や被照明体を輝かせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】最近発光ダイオード（ＬＥＤ）の
効率が急速に向上して白色ＬＥＤでも１０キャンデラ以
上の輝度のものが開発されたり、発光効率も白熱電球を
上回り照明ランプとして用いられる趨勢になってきた。
発光ダイオードから得られる光は、輝度は良いが光が直
進する性質を持っているためとかりンク状の輝度むらが
でたり、グレアがあったり、目をいためるなどから照明
装置に適さないものとの考え方もあった。一方、このＬ
ＥＤ発光体は、元来、点発光や円形に近い光束特性を示
すことから、面状の照明装置に用いる時には、光むらや
光束の広がりが特定な範囲に限定されるなど、至近距離
での照明装置として不向きとの指摘もあり、野外照明灯
や手術用の照明灯などの限定された分野で実用化された
り、さらに特殊な懐中電灯としても実用されている。ま
た、一般的に多くの携帯機器では液晶のバックライトと
としてすでに発光ダイオードを光源に用いているが、当
該装置に用いられている発光ダイオードの数が４から６
個と多いため消費電力が多く電池の損耗が激しい。ま
た、ゲーム機器などでは光源の消費電力が多く、電池の
寿命が短いことなどの関係から装置内に光源を設けるこ
とが少なく、表示パネルとして反射形液晶パネルが多用
されている。それがゆえ、薄暗い室内では画面がよく見
えず、子供たちが目を痛めるなど、その傷害が除々に社
会的な問題になりつつある。すでに発明者は、円柱状レ
ンズを用いて、発光ダイオードの光を直立パネルやスク
リーン面上に線状や狭い面状に輝かせる事で対象面上に
できる光像の輝度を向上させることに成功し、この手法
が装飾関係や情報処理装置装置などで有用なものである
ことを確認して、照光装置（特許出願番号特願２０００
−４０３８８４）や渦電流検出装置（特許出願番号特願
２００１−３７１４２０）を出願している。この発明で
は、前述した可搬式ゲーム機、可搬式コンピュータや携
帯電話、その類似装置の液晶パネルの照明を始めとし
て、比較的近い距離での光束と任意角度の設定が要求さ
れる照明面に対して、点状発光体からの光束を面状に変
換し、例えば、可搬式コンピュータのキーボード面の照
明や手元灯、宝石などの陳列棚や自転車のランプなどの
産業分野で用いることのできる点状発光体を光源に用い
た照明装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】 発光ダイオードを光源として懐中電灯
に用いたり、パソコンの周辺機器用の規格、ＵＳＢ（ユ
ニバーサルシリアルバス）の電源を用いて発光ダイオー
ドを点灯させ、キーボード表面を照明したりなど、発光
ダイオードの輝度が増加するに伴って種々な新製品がす
でに出現している。例えば、可搬式コンピュータのキー
ボードの照明用には、サンサプライから販売されている
商品名、パソコンライトやフライトライトと呼ばれＫｅ
ｎｓｉｇｔｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ製
（七陽商会が本邦で販売している）がある。前記、パソ
コンライトでは３個の発光ダイオードを直線上に並べ透
明な円弧状カバーを介して直接キーボドに光束が導かれ
るように構成され、キーボード面をほぼカバーした照光
面が得られている。しかしながら、この照明装置の消費
電流は約７０ｍＡもあり、ＵＳＢ規格での電流容量５０
０ｍＡに対してかなり大きな消費電流を占め、他のＵＳ
Ｂデバイスを同時に駆動すると支障を来たすこともあ
る。また、後者フライトライトは、フレキシブルな金属
カバーで覆われた供給線、フレキスブルワイヤと呼んで
いる，の先端に発光ダイオードを１個設置している。そ
して、発光ダイオードの先端に透明なレンズ状樹脂を装
着すると共に、光束が被照明体、例えば、キーボードな
どの被照明体に対して最適な光束が得られるように、フ
レキシブルワイヤの柔軟性を利用して照光位置や角度を
調整している。しかし、このような調整手段によっても
被照明体上に得られる照光面は、円、あるいわ楕円状に
なり被照光面上で最適な照光状態が得られづらい。一
方、可搬式ゲーム機では反射形液晶パネルを表示パネル
として用いることが多い。このような反射形液晶パネル
では、外来光が十分に存在する明所でしか表示パネルが
機能しないばかりでなく外来光によって色調が変わる弊
害もある。また、ゲーム機などでは、発光ダイオードの
光束は直進性が強く、液晶表面の画像に対して最適な照
射角が得られづらいと考えられたことから、後述するよ
うな白熱電球を用いた照明装置が多用されている。図１
１４は可搬式ゲーム機に用いられている照明装置の従来
技術を説明するための平面図を模式的に図示したもので
ある。図１４に於いて１１２は、ゲーム機の表示パネル
を示し、このゲーム機の本体１００にはゲーム機を操作
するためのスイッチ１０１などが配置されている。した
がって、暗所でゲーム機を用いるときには、補助照明が
必要になる。図１４に図示した従来例では、このような
目的に用いられている補助照明装置１１０がプラスチッ
クケースで一体に構成されている。当該、補助照明装置
１１０では、ゲーム機の本体１００に設置されている操
作スイッチ１０１などを避けるように脱着可能に帽着さ
れる。また、ゲーム機の本体１００と補助照明装置１１
０との間に構成されている隙間にハロゲン系白色豆電球
１０２が点線で図示したように取り付けられている。し
たがって、白色豆電球からの光束は、プラスチックケー
ス内面に全体に放射され、ゲーム機の本体１００に構成
されているパネル面１１２に到達する光量は、ランプか
ら照射される光束の総量に比べ非常に少ない。そしてさ
らに、この種電球は、非常に多くの発熱が伴うので、本
体１００や補助照明装置１１０のプラスチックケースに
電球を直接接触させてはいけない。さらに、パネル面を
よく照らすためには、パネル面に対して電球を上方に設
置したりしなければいけないために電球を設置する部位
の空間を多く必要とする。つまり、補助照明装置の１１
０全体の厚みが厚くなるなどの問題点もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 この発明では、点状
発光体、例えば、発光ダイオードを用いて液晶パネルの
光源や被照明体に対して連続した面状の輝きを作り、液
晶面や被照明体面を照明することにより暗所や薄明かり
下でも液晶パネルを充分満足できる状態で機能させた
り、操作面などを明るく照らすための小形、軽量、高照
度な照明装置を得ること。被照明体、つまり、パネル面
の形状や大きさに適合した照明手段を簡単な構造で構成
し、かつ、無効光量を極力少なくすることを課題とし
て、その解決を計るものである。またさらに、極力発光
体の数を減らし、電池を駆動エネルギーとしたときに
も、長寿命な発光動作を持続した照明装置を得ることも
課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】アクリル、ポリカーボネ
イト、アクリルスチロールなどの一連の合成樹脂やガラ
スなどの光透過性の良い少なくても１本以上からなる円
柱状の集光器の稜線の中心や中心に対して段差を持たせ
たりして配置した、少なくても１個以上の点状発光体
を、前記、円柱状集光器に接触あるいはわずか空隙を持
たせて配置することで、前記集光器や点状発光体を内蔵
した照光器部分から照出される光束をゲーム機や携帯電
話とその類似装置に配設されている反射形や透過形液晶
パネルに導くことで、当該、パネル面を輝かせると共
に、液晶で作られた画像を暗所や薄明かり下で目視可能
ならしめるように構成する。

【０００５】光透過性の良い集光器の面に平行し、か
つ、接触あるいはわずか空隙を持たせて点状発光体を配
置し、前記、円柱状集光器下端が透過形液晶面より僅か
下方に位置するか、或いは反射形液晶面に対しては、僅
か上方に位置するように配置することで、点状集光器か
らの光束を円柱状集光器の屈折作用により照光対象面上
で面状に輝かせることもある。

【０００６】 透明で少なくても１本以上の円柱状で直
線的な集光器に接触、或いは僅か空隙を持たせて少なく
ても１個以上の点発光体を配置して、さらに、反射面を
内面に持つ照光器部中のケース中に配置することで点発
光体からの光束を被照明体に導き被照明体を高照度に輝
やかせることもある。

【０００７】 光透過性の良い円柱状集光器を被照明面
に対して垂直に配置したり水平に配置したり、当該円柱
状集光器の角度や位置を随時変え、あるいは固設するな
どして被照光面の輝度を均一にしたり照光面の大きさを
設定することもある。

【０００８】 照明器部中には前記点状発光体や集光器
の他、電源や発光体の駆動回路を組み込んだり発光体を
取り付けるプリント基板面に光反射機能を付与すること
もある。

【０００９】 集光器は透明で円弧あるいは湾曲円柱状
とし、非平面に沿って湾曲した被照明面に対しても輝度
を均一化することもある。

【００１０】被照明面に対して垂直や水平に配置した円
柱状集光器のいずれか、或いは同時に両方の円柱状集光
器を移動可能に構成して随時被照明面上の照明面積を可
変できるように構成することもある。

【００１１】

【実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発明につ
いて詳述する。

【００１２】

【作用】 この発明の基本となる構成は、図１中に示し
た点状発光体３と、反射形液晶パネル２とその被照明面
との間に配置した円柱状集光器４とによる。点状発光体
としての代表的な高輝度発光ダイオードは、微少な発光
体チップにポリエチレンなどの透明樹脂をモールドし、
この樹脂の先端がレンズと呼ばれる部分を構成した、所
謂、砲弾形、弓形などと呼ばれるものや、発光チップか
ら放射する光を集光するために発光素子の背面に放物面
反射鏡を取り付け、透明樹脂で一体にモールドしたもの
などがある。また、現在市販されている白色発光ダイオ
ードの多くは、青色発光ダイオードを基体としてその発
光体にＹＡＧ；Ｃｅ（イットリウム、アルミニウム、ガ
ーネット；セシュウム）などの蛍光体を付加し、その蛍
光体が発する発光スペクトルが補色関係になるようにし
て、発光ダイオードから疑似的な白色の光束を放射させ
ている。そして、この白色発光ダイオードからの発光ス
ペクトルは、青色近傍での強度が高く液晶画面に不足勝
ちなスペクトルを補間し、液晶画面の色彩度を改善でき
ることも明らかになった。さらに、発光ダイオードから
放射される光の指向性角度は、１５度とか３０度とか６
０度など種々なものがある。そして、前記、いずれの指
向性角度のものでも発光される光は、それぞれの角度に
応じて距離に対して逆円錐状の広がりをみせ、発光点か
ら被照光対象面までの距離が長くなると、照光対象面上
の照度が低下する。そして、光束と照光対象面のなす角
度が直角のときには、照光対象面上に作られた輝きは、
円形となるが、前記光束と照射対象面との角度が直角以
外では、当該、輝きは楕円状になり、このような状態で
も照光対象面までの距離に反比例して輝度も低下する。
加うるに、発光ダイオードが持つ固有なリンク状の輝度
むらは、照影面で円形に輝く時も楕円に輝くときにも、
特殊な円形レンズを付加しなければ、ほぼ同様な輝度の
むらを作り、照射角度を変えただけではこのむらは消え
ることがない。照明装置が対象とするゲーム機などの液
晶パネル、つまり、照明対象面は、丸方や楕円形のもの
はほとんど無く、四角形やその類似形で構成されている
のが多い。如何なるパネルの形状にしろ、点発光源から
の光束によって作られる光束は、パネルの形状に対応さ
せた形状であることが好ましい。すなわち、照明対象面
が四角形であれば、これに対応した四角形に近い光束で
光を被照明物に照射すれば効率の良い照明装置が構成さ
れているものと言える。また、携帯電話器や携帯形ゲー
ム機やその類似装置に用いられている液晶パネルでは、
手に持つためと操作上の関係や厚みを低減するなどのこ
とから、パネル面に対して垂直方向から光束を導くこと
が難しく、パネル面に対して光束を斜め方向や側面から
導くことが望ましい。また、液晶パネルの背面に対して
直角方向から、つまり、背面下方や液晶パネル面の正面
に対して直角方向からの照射手段を用いた照光器部をゲ
ーム機に組み込むことは、ゲーム機そのものの厚みが厚
くなりあまり好ましい状態とは言い難い。そして、携帯
形ゲーム機やその類似装置での最も理想的なパネル面の
照射状態は、透過形液晶面に対しては、光束をパネル面
より下方側面、反射形液晶に対しては、やや側上方向か
らパネルに光が当るように構成することである。所が、
述上の配置で直進性の強い単独光源から直接照明する照
光方法では、照明面つまりパネル面と光束がほぼ平行状
態になる。この照影像を図示すると図１０に示すものと
なり、この図１０に示す状態では、光束が紙面とほぼ平
行して被照射面に照射されることとなる。このようなと
き、発光ダイオード３からのリンク状の光のむらは、そ
のまま残存し、図１０に示すようにパネル面上に強い光
の部分Ｐ１とＰ２が対、Ｐ３とＰ４が対として輝き、こ
の強い部分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、Ｐ４以外の輝きの像は、
遙かに弱い輝度面Ｐ０となる。さらに、パネル面より上
方や下方の空中に放射された光束は、パネル面を輝かす
ことなく無効な光束となる。パネル面に平行して光束を
当てる照明方法では、上述した光量むらがそのまま残存
し、液晶面を良好に輝かせることができないばかりでな
く、液晶の画像に対してあまり良くない照光となる。そ
して、述上したような照光上の問題点は、この発明によ
る円柱状レンズと光散乱板を発光ダイオードと被照明面
間に設置することや、鏡面を内面に構成したケース中に
点状光源と円柱状集光器を配置するなどして解消するこ
とができた。図７，図８、図９では、前述のように、こ
の発明で重要な役割を持つ円柱状集光器４の種々な形状
と点状発光体３との配置関係を模式的に図示したもので
ある。この図に示したものの他、本願の主旨を逸脱しな
い範囲で各種形状円柱状集光器、例えば、円弧の一部を
欠切した円柱形状を集光器としたり、円柱状集光器が図
示したような直線状であることは無論のこと、集光器４
が円弧状や湾曲状に構成されている液晶パネルなどの側
面に相対するように被照射面の側面にそって円弧状にし
たり湾曲させたりして表示装置内に配置することもでき
る。図７に例示した各種の円柱形状は、上記形状を包含
することは無論のこと、この発明の主旨と理解を助ける
ため、円柱状を始め、鼓形、円錐形、楕円形集光器の１
端面が円形、他の端面が楕円形のものに止め、その代表
的な形状を例示したものである。図７，８，９中図
（イ）は、いずれもパネル側から見通した平面図、図
（ロ）は、いずれも図（イ）に対応した側面図を対比さ
せて、それぞれ図示したものである。図７では各種円柱
状レンズの形状を、それぞれ図示したものであるが、こ
の発明では図７に示す配列にこだわることなく、パネル
面の光束が均一になるように、集光器５４ａ、５４ｂ、
５４ｃ、５４ｄのすべてを集光器の集合体として射出成
形し、１個のパネル面に対応して配置したり、場合によ
っては、１枚のパネル面に対して、ただ単に、集光器５
４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄのいずれかの内ただ１
個、例えば、集光器５４ａを１枚のパネルに対応させ配
置しても良い。

【００１３】図９は、円柱状集光器４と点状光源３、円
柱状集光器４が配置されている仮想平面９０とパネル２
ａと前記仮想平面９０とパネル面２ａとの角度θと照影
像Ｐ１、Ｐ２との関係を説明するための模式図である。
図９で図（Ｘ）と図（Ｙ）との差異は、図（Ｘ）では円
柱状集光器４が仮想平面９０の面に平行して設置されて
いるのに対して図（Ｙ）では集光器４が仮想平面９０上
で直立して配置されている点にある。そして、同図
（Ｘ）での光束Ｐ１光のパネル面２ａに対しての上下方
向の広がりは、円柱集光器４と発光ダイオード３の光の
指向性幅によって決定されるが、発光ダイオードの径よ
り僅かに大きな直径の円柱状集光器に発光ダイオードを
接触して配置すると、上下方向に放射される光束は、指
向性角の大小にほとんど関係なく大半の光束が集光器内
部に導かれ、この光束は、集光器の屈折作用により指向
性を持った光としてパネル方向に放出される。そして、
幅方向では発光ダイオードの指向性と共に屈折効果によ
り光束の幅を広げながらパネル方向に放出される。さら
に、円状の光むらＰ２も非常に低減される。前記した関
係を加味し、照光面に対する集光器３の設置状態の差異
を図示すれば、図１１に示すように同一角度θでのパネ
ル面の照光状態は、図（Ｘ）と図（Ｙ）に示した差異と
なる。試作例では、発光ダイオード３に日亜化学製直形
３ｍｍのＮＳＰＮ３１０形、指向性角６０度の白色発光
ダイオードを用い、円柱状集光器４に直径８ｍｍ、長さ
２０ｍｍの透明集光器４を用い、当該、集光器に発光ダ
イオード３を接触して、かつ、集光器４が被照光面と同
一面に平行に設置されているとき、図（Ｘ）の状態での
仮想平面９０とパネル面２ａとのなす角度θが零、つま
り、同一平面上の被照明面の光束は、集光器４の底面、
仮想平面９０と接触した画面方向の水平面に対し、２０
ｍｍの集光器４の集光器の長さに対応した面内では均一
に放出されると供に、さらに集光器の両端から左右４０
度の角度でパネル面を均一に輝かせることができた。そ
して、この光の幅は、集光器４の長さを変えることによ
りパネル面２ａ面上での幅が与えられ、集光器の直径を
変化させることにより面方向の長さが変化できた。ま
た、図（Ｙ）中に示す角度θが９０度に近づくにつれ輝
線の幅が狭まることが確認できた。さらに、パネル面２
ａを基準とした上方の光束は、円柱状集光器の曲率に対
応した屈折現象によりパネル面２ａに集中することにな
るが、円柱状集光器４の径や長さと、発光ダイオード３
の指向性角を適宜選定することで、元来空中に放出する
はずの光束も画面上に効率よく導くことができた。パネ
ル面２ａと仮想平面９０が図（Ｘ）と（Ｙ）で同一の角
度に設定したとき、図中図（Ｙ）に示す集光器３による
光束Ｐ１’の幅は、図（Ｘ）に示す光束Ｐ１の幅より狭
く、光束の長さは、集光器の長さにほぼ相対したものと
なる。上記した関係は、直線状集光器だけでなく円弧状
や湾曲した集光器にもあてはめることもできた。

【００１４】

【実施例１】 図１中図（イ）は部分破断面を有する平
面図、図（ロ）は、当該平面図に対応した側断面図をそ
れぞれ模式的に示した説明図である。以下に述べる図面
では同一機能や動作態様が図１と同一のものに対して
は、それぞれ同一番号や補足記号を付加して関連ずける
ように付番している。図１において１は、ゲーム器の本
体を図示したもので、当該、本体１には反射形液晶パネ
ル２が組み込まれている。図１中７は、照光器部を示
し、当該、照光器部７は、ゲーム機器に脱着可能に図示
していない周知な爪立てなどの手法を用いて勘合部１４
により本体１に結合する。照光器部７の内部には、すで
に詳述した点状発光体３ａ、３ｂと、後に詳述するが、
当該点状発光体３ａ、３ｂを装着するプリント基板５と
点状発光体３ａ、３ｂを駆動する回路６ａ、６ｂや、円
柱状集光器４を図示したように設置している。さらに、
当該、照光器部中には、点状発光体３ａ、３ｂを電力を
供給するための電源、ここでは必要に応じて電池１２
と、点状発光体３ａ、３ｂの電力を開閉するするための
スイッチ１３が図示していない電気的な導体を介して、
点状発光体３ａ、３ｂを点灯できるように電気的に接続
されている。そして、当該照光器部７の一部を構成する
ケースには、ゲーム機器１に点状発光体３ａ、３ｂから
の光束が導かれるように光学的な開口面８を有し、点状
発光体３ａ、３ｂによって作られた光束がゲーム機１の
液晶パネル面２に導かれるように図示したように開口さ
れている。そして、この開口面８の高さは、円柱状集光
器４の半径より僅か大きく、その幅は円柱状集光器４と
ほぼ等い寸法で構成されている。このように構成したこ
の発明の第１の実施例では、照光器部７がゲーム機１に
取り付けられ、電源スイッチ１３が接状態になると点状
発光体３ａ、３ｂが点灯し、当該、点状発光体３ａ、３
ｂからの光束は、円柱状集光器で屈折されると共に開口
面８を通過して、光束の大半が反射形液晶パネル２の面
に導かれ照明面Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ作る。そして、こ
の光束は、パネル面での光むらが少なく十分な照度が得
られると共に反射液晶像を暗所や薄明かりの下でも明彩
度良く目視することができるばかりでなく明所でも色純
度が変化することなく色彩画像がよく目視できた。

【００１５】

【実施例２】 図２はこの発明の第２の実施例を模式的
に示したものである。図２中図（イ）は、部分破断面を
有する平面図、図（ロ）は、当該平面図に対応した側断
面図をそれぞれ模式的に示した説明図である。図２にお
いて１は図１と同様にゲーム器の本体を図示したもの
で、当該、本体１には反射形液晶パネル２が組み込まれ
ている。図２中７は、照光器部を示し、当該、照光器部
７はゲーム機器に脱着可能に帽着するように図示してい
ない周知な爪立てなどの手法を用いて勘合部１４ａ、ｂ
によって結合する。当該、照光器部７の内部には、すで
に詳述した点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃと、後に詳述す
るが、当該、点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃを取り付ける
プリント基板５と当該プリント基板上にはさらに点状発
光体３ａ、３ｂ、３ｃを駆動する回路６ａ、６ｂ、６ｃ
と共に、円柱状集光体４を図示したように設置してい
る。さらに、照光器部７中には点状発光体３ａ、３ｂ、
３ｃに電力を供給するための電源、ここでは必要に応じ
て電池１２と、点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃの電力を開
閉するするためのスイッチ１３が図示していない電気的
な導体を介して、点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃが点灯で
きるように電気的に接続されている。そして、当該、照
光器部７の一部を構成するケースは、ゲーム機器１に点
状発光体３ａ、３ｂ、３ｃからの光束が導びけるよう
に、ゲーム機１の液晶パネル面２に相対して開口部が作
られている。さらに、この開口部の面の高さは円柱状集
光器４の半径より僅か大きく、その幅はほぼ円柱状集光
器４と等しくした。また、前記、集光器４の底面は液晶
パネル面２とほぼ面位置に設置されている。このように
構成したこの発明の第２の実施例では、照光器部７がゲ
ーム機１に取り付けられ、電源スイッチ１３が接状態に
なると点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃが点灯し、当該、点
状発光体３ａ、３ｂ、３ｃからの光束は、円柱状集光器
で屈折されると共に開口面８を通過して、光束の大半が
反射形液晶パネル２の面に導かれ照明像Ｐを図示したよ
うに作る。さらに、第２の実施例ではケース内面２２に
相当する部分に光り反射機能を与えたり、発光ダイオー
ド自身にも反射筒２３を装着して被照明面に光束を集中
するようにした。このようにして導かれた光束は、パネ
ル面での光むらが少なく十分な照度が得られると共に反
射形液晶パネル面の画像を暗所や薄明かりの下で明彩度
良く目視可能ならしめることができた。

【００１６】

【実施例３】 図３は、本発明に依る照明装置の第３の
実施例を側面図、図（イ）は２点鎖線を分割線とした側
断面図、図（ロ）は平面図を、それぞれ２点鎖線を境界
とした部分破断図として図示したものである。図３は、
この発明による照光装置を携帯電話装置とその類似装置
に適合させる態様を図示したもので、この種装置では正
面パネルに多くの機能スイッチ４３などが配置されてい
るため、実施例１，２のように照明装置を着脱可能に構
成するわけにいかぬ。図３において１は、携帯電話やそ
の類似装置、例えば、データ収集装置の本体を図示した
もので、当該本体１には反射形液晶あるいは透過形液晶
パネル２や図示していないプリント基板や携帯電話とし
て必要とされる各種回路や電源スイッチなどが組み込ま
れている。前記した機能部品の他、本体１の内部には、
すでに詳述した集光器４や点状発光体３ａ、３ｂ、が必
要に応じて適宜な数配設され、携帯電話などの制御信号
により随時点灯できるたり発光色を用途に応じて変えら
れるように構成されている。そして、当該、集光器４に
点状発光体３ａ、３ｂが接触あるいはわずか空隙を保ち
図示したように配置される。さらに、パネル面全面に透
明なカバー３８と、当該、カバー３８と液晶パネル２間
に作られた空間４０の側面に光束が導けるように集光器
４を設置する。また、集光器４が設置される面を除き空
間４０を構成するためのスペーサ４１の画面に相対する
３方の内側面を鏡面で構成したりする。この発明の第３
の実施例、図３では点状発光体を２個配置した状態を図
示したが、携帯対電話などのように被照明面の一辺が１
８から２５ｍｍの非常に狭い画面では、点状発光体３ａ
をただ単に一個配置しただけで十分な光量が得られる。
しかしながら、携帯電話やその類似装置ではスピーカ４
５などを設置しなければならなかったりするため、被照
明面の中心側面部分に点状発光体３ａを配置できないこ
ともある。述上のように点状発光体の設置が制約される
ときには、１本の集光器４に対してその長さの範囲内の
任意な位置に点状発光体を２個或いは４個設置してもパ
ネル面の光量むらは、ほとんど生じない。しかしなが
ら、点状発光体を増加するとパネル面に到達する光量
は、過度なものとなり、消費電流も点状発光体の数量に
対応して増加する。このような時には点状発光体に流す
電流を表示面の輝度が満足する範囲で、定格電流より少
なく設定して消費電力の低減を計る。なお、すでに述べ
た実施例１や２では、照明はカラー液晶を対応にするた
め、白色の点状発光体を中心としてその態様を述べてき
た。しかし、携帯電話やその類似装置に用いられる表示
パネルではモノトーンのものも多く、白色点灯ばかりで
なく、その発光色は、赤、黄色、緑、青など発光ダイオ
ードの単色はもとより点状発光体の発光色をそれぞれ変
え、美観や好みに応じた混色を作ったり、さらに、点状
発光体が発光し得るいかなる発光色としてもよい。

【００１７】

【実施例４】 図４は、本発明に依る照明装置の第４の
実施例を図したものであり図（イ）は、平面図、図
（ロ）は側断面図、図（ハ）は集光器部分の模式的な詳
細平面図をそれぞれ図示したものである。図４に示した
この発明に依る第４の実施例は、陳列棚や自転車などの
ように比較的長い距離で照光面積が大きな被照光面に対
して照度の均一性を必要とするものを対象とした照明装
置に適合するものである。図４で７は、プラスチックや
金属などの周知な方法によって作られたケースの内部に
後述する部品などを収納した照光器部を示し、当該、照
光器部７は、照射口３８を除き全面が箱状に構成され、
当該、照光器部７中にはすでに詳述した点状発光体３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、後に詳述するが、当該点状発光
体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを装着するプリント基板５と
点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを駆動する回路や、
円柱状集光体４を収納している。図中３３は、電池ケー
スを兼ねた台座を示し、当該台座３３中には点状発光体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに電力を供給するための電源、
ここでは必要に応じて電池３２と、点状発光体３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄの電力を開閉するためのスイッチ１３が
図示していない電気的な導体を介して、点状発光体３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが点灯できるように電気的に接続
されている。そして、脚９の一端が台座３３に固着され
他の一端は、脚３０と滑合自在に結合される。また、脚
３０の他の一端はケースに固着されると共に可椀部３１
を中心として前倒可能に構成され、かつ、設定した任意
な位置で折れ曲げ状態が保持できるように構成されてい
る。なお、前記ケースや脚９，３０や台座３３は、すで
に周知なプラスチック成型加工によったり金属加工技術
を用いて加工しても良くいずれの方法によっても容易に
構成できる。

【００１８】図４の（ハ）に示した詳細図は、図（イ）
の平面図中に示した点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
と被照明面に対して直角に配置した集光器４ａ、４ｂの
関係を詳細に図示したものであり、点状発光体３ａ、３
ｂ、からの光束は、集光器４ａ、４ｂと散乱板３８’を
通過して被照光面２にむけ放出されるが、被照明面の面
積が縦長の時には集光器４ａ、４ｂの長さを被照明面に
適合するように設定する。図（イ）中には図示していな
いが、ケースの内壁面を鏡面に仕上げ、集光器４ａ、４
ｂを前記壁面に接触あるいは至近な部位に設置すること
で被照明面の照度の均一化を計ることもある。しかしな
がら、述上のような処理を施しても被照光面の照度が均
一化できないときには散乱板３８’を集光器４と被照光
面２の間に配置することもある。なお、図（ハ）中では
散乱板３８’を面状に図示したが、当該散乱板３８’を
筒状に構成し当該筒の中空部に集光器４ａ、４ｂを挿入
し散乱板と集光器を一体化することもできる。さらに、
述上の処理を持ってしてもなお照度むらが生じるような
大きな画面に対しては、図示したように集光器を取り付
けない点状発光体３ｃ、４ｄを配設して、点状発光体の
光束を被照光面に直接導くことにより被照光面上の輝度
を均一化することができる。

【００１９】

【実施例５】 図５は、本発明に依る照明装置の第５の
実施例を示したもので図（イ）は平面図、図（ロ）は側
断面図をそれぞれ図示したものである。図５に示したこ
の発明に依る第５の実施例は、可搬式コンピュータのキ
ーボード面を被照光面とした照明装置に適合するもので
ある。図５において１は可搬式コンピュータの本体を図
示したもので、当該、本体１には透過形液晶パネル２が
組み込まれているばかりでなくキーボード２’も組み込
まれている。第５の実施例では可搬式コンピュータのキ
ーボード２’などを被照明面とするものである。図５中
７は、プラスチックや金属などの周知な方法によって作
られたケース中に後述する各種部品を収納した照光器部
を示したものである。照光部７の一部分を構成するケー
ス中には、すでに詳述した実施例のように、点状発光体
３ａ、３ｂと、後に詳述するが、当該点状発光体３ａ、
３ｂを装着するプリント基板５と点状発光体３ａ、３ｂ
を駆動する回路や円柱状集光体４ａ、４ｂを収納してい
る。また、このケースは、開口面８を除き全面が箱状に
構成されている。前記、円柱状集光器４ａ，４ｂは、キ
ーボード面に対してほぼ垂直近い角度で設置され、か
つ、点状発光体３ａ、３ｂによって作られた光束が、図
示したように可搬式コンピュターのキーボード面２’に
導かれるようにケースの一部が開口されている。脚３０
の一端がケースに固着され、他の一端は、クリップ５０
と滑合自在に結合されると共に、可椀部５１を中心とし
て前倒可能に構成され、かつ、設定した任意な位置で折
れ曲げ状態が保持できるように構成され、前倒位置を調
整することにより被照光面に最適な光量が到達するよう
に設定する。さらに、図示したように照光器部７は、ク
リップ５０の鰐口が可搬式コンピュータのパネル２の上
端を銜えることにより固定されたり、図示していない棚
などの端部に固定される。なお、前記ケースや脚や台座
は、すでに周知なプラスチック成型加工によったり金属
加工技術を用いて加工しても良く、その他の周知ないず
れの加工方法によっても容易に構成することができる。

【００２０】点状発光体３ａ、３ｂへの電力の供給は、
ＵＳＢケーブル５２とＵＳＢプラグ５４によって行われ
る。そして、点状発光体３ａ、３ｂへの電力の供給は、
電池からの供給、ＵＳＢ電源からの供給、ＡＣアダプタ
ーからの供給と少なくとも３系列の供給手法が選別でき
るように構成されている。図５中で５３は、プラスチッ
クや金属などの周知な方法を用いて加工された電源ボッ
クスを示し、当該、電源ボックス５３は、箱状に構成さ
れると共に電源ボックス５３中には、点状発光体を駆動
するための電源が組み込まれている。今仮に、ＵＳＢプ
ラグ５４が図中矢印で示した電源ボックス５３に配設さ
れているＵＳＢソケット５５に差し込まれ、かつ、ＡＣ
アダプタープラグ５７がＡＣアダプタソケット５６に差
し込まれていないときには、点状発光体３ａ、３ｂへの
電力の供給は、電池ボックス５３に組み込まれている電
池１２により供給される。そして、ＡＣアダプタプラグ
５７が矢印で示したＡＣアダプタプラグ５６に差し込ま
れると周知な接点の閉機構により電池回路が切断され、
ＡＣアダプタ５８から点状発光体３ａ、３ｂへＵＳＢケ
ーブル５２を介して電力が供給される。また、携帯式コ
ンピュータやその類似装置のようにＵＳＢソケットやフ
ァイヤワイヤー対応のソケットが組み込まれている装置
では、ＵＳＢやファイヤワイヤーなどのプラグ５４を本
体１の図示していないＵＳＢソケットに直接接続するこ
とで点状発光体３ａ、３ｂへ電力が供給される。述上の
ように構成したこの発明の第５の実施例に於いて、電源
ボックス５３からの電源を用いるときには、電源スイッ
チ１３が接状態になると、点状発光体３ａ、３ｂが点灯
し、当該、点状発光体３ａ、３ｂからの光束は、円柱状
集光器で屈折されると共に開口面８を通過して、光束の
大半が被照光面、つまり、キーボード２’に導かれ照明
像Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ作る。そして、この光束は、パ
ネル面での光むらが少なく十分な照度が得られると共に
暗所や薄明かりの下でもキーボードの操作が良好に行え
た。

【００２１】

【実施例６】 図６は、本発明に依る照明装置の第６の
実施例を図示したもので、図（イ）は、照明装置部を断
面で示した平面図、図（ロ）は、照明装置部を断面で示
した側断面図をそれぞれ図示したものである。図６に示
したこの発明に依る第６の実施例では、照明面の形状に
あまり注意を払うことも無く、装置本体と脚６が一体で
構成され、装置本体の外面から光束を照射するものであ
る。図６中の７は、照明器部を示し、すでに述べた実施
例と同様にケースを始めとしてケース内には各種部品が
収納されている。ケースは、プラスチックや金属などの
周知な方法によって作られたものであるが、当該ケース
は、すでに述べた実施例と同様に開口面３８を除き全面
が箱状に構成されている。ケース中の各種要素は、これ
まですでに述べてきた実施例と同一に付番してあるの
で、その子細については省略するが、ただ、円柱状集光
体４は、被照光面に対して平行に設置されていることが
前記、第５の実施例と異なる点になる。そして、図中３
３は、電池ケースを示し、電池ケース３３中には電力を
供給するための電源と供給電力を開閉するためのスイッ
チ１３が組み込まれ、この電源から供給線６０を介して
ケース中の点状発光体３と電気的に接続され点状発光体
３が点灯できるように構成されている。そして、脚９の
一端が本体１に固着され、当該、脚９の他の一端は、脚
３０と滑合自在に結合される。また、脚３０の他の一端
は、照明器部７のケースに固着されると共に可椀部３１
を中心として前倒可能に構成され、かつ、設定した任意
な位置で折れ曲げ状態が保持できるように構成されてい
る。

【００２２】述上のように構成したこの発明の第６の実
施例に於いて、電池ケース３３に組み込まれている電源
スイッチ１３が接状態になると、点状発光体３が点灯
し、当該、点状発光体３からの光束の幅は、円柱状集光
器４の長さによって与えられ、上下方向の光束は、円柱
状集光器の内部に導かれた後、大半の光束は屈折される
と共に開口面３８を通過して、被照光面２に導かれる。
この光束は、図６中に点で示した部位の被照光面を輝か
せる。そして、点状発光体３がただ一灯のみであって
も、その輝きは、中心部分がやや強くなるものの暗所や
薄明かりの下でも充分被照光体を目視することができ
た。

【００２３】

【電源回路】 図１２、１３は、点状発光体を駆動する
ための電源回路と電源回路が組み込まれたプリント基板
を図示したものである。図１２に於いて図（イ）は、プ
リント基板の帳線面５’を示しこの帳線面５’上にドロ
ッパー用チップ抵抗器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを面実装
している。また図（ロ）は、部品面５’’を図示し、こ
の面５’’に点状発光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが装着
されている。図ではリード形点状発光体に適合する態様
を図示しているので、当該、点状発光体のリード線に対
応する部分をスルーホール９２とし裏面（ロ）で示す面
を帳線面５’’としている。しかし、面実装用点状発光
体を用いるときには、スルーホール９２を設けず、図
（イ）の面のみで帳線面と部品面を構成することもあ
る。そして、この部品面５’’の銅箔面に鈴メッキやア
ルミメッキなどの処理を施したり、アルミテープを粘着
したりして光鏡面を構成すれば、発光ダイオードの背面
から漏れる光束が有効に利用できる。図１３において１
３はすでに実施例で述べてきた点状発光体の電源スイッ
チを示し、当該電源スイッチ１３は、図示したように電
気的に電源１２、この図では電池１２やドロッパー抵抗
器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｎを介して点状発光体３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｎに接続している。そして、このスイッチ
の開閉操作によって点状発光体への電力を開状態や断状
態にする。すでに周知な一般的な手法であるドロッパー
抵抗法を発光ダイオードの駆動回路に用いるときには、
発光ダイオードの数に関係なくドロッパー抵抗器を１個
とし、このドロッパー抵抗器の抵抗値は、発光ダイオー
ドの種類や個数に適合した値のものを用いる。しかしな
がら、従来から多用されている上記した共通ドロッパー
抵抗方式では、発光ダイオードの特性差にもとづき輝度
のばらつきが大きくなる。また、赤色、黄色が２．４Ｖ
前後、青、緑、白が３．５Ｖ前後と発光ダイオードの発
光色の違いによりその最適駆動電圧が異なり、それぞれ
発光色に適合したの最適電圧値に対応した抵抗値の抵抗
器をそれぞれ用いなければならない。しかしながら、こ
の発明では高輝度発光ダイオードの最適発光状態での抵
抗値は、発光色に関係なくそれぞれが非常に近い値を示
すことを見いだしたことで、前記、図１３に示した駆動
回路が導かれた。さらに、図に示すドロッパー抵抗器６
ａから６ｎまでの値は、発光ダイオードの発光色に関係
なく、同一抵抗値で良好な駆動状態が得られることも明
らかになった。すなわち、この発明では、電源電圧が
４．５Ｖのとき、赤、黄、青、白、緑などの各種発光色
の発光ダイオードに対して、分割ドロッパー抵抗器の値
をそれぞれ４２オーム同一値に設定すれば、各色の発光
ダイオードに対して最適発光状態が得られた。また、電
源回路に昇圧用ＩＣを用いてアルカリ電池の出力電圧
１．５Ｖを４．５Ｖに昇圧すれば、前記した同一回路常
数で全ての発光色の発光ダイオードが点灯できるため電
源回路が小形化され装置全体の小形化も達成できた。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によって得ら
れる照明装置は、平面のみならず被照明面の形状が円弧
で有ったり湾曲しているなど種々な面に対応させて点状
発光体の光束を高輝度に面状の広がりを持たせることが
できるので、液晶パネルのバックライトとして有益な効
果を持った照明装置が提供できる。また、液晶画面に対
応して、点状発光体に希土類付加形白色光発光ダイオー
ドを用いるときには、色補間された明彩度の良い液晶画
像が得られる効果もある照明装置である。さらに、発光
ダイオードが持つ光のむらを吸収できるばかりでなく、
点状発光体を円柱状集光器に近接配置することにより空
気層による無効空間が低減され、無効光束を有効光束に
変えることでレンズの絞り込み効果以上の輝度を持った
面状の照明状態が作り出せ、同一画面サイズに対する同
一照度での消費電力は、従来の方式に比べ１／２に低減
でき、電池の損耗や省電力な照光装置が簡易に構成でき
る。また、液晶パネルはもとより、被照明面が湾曲画面
であったりしても、当該、画面に沿って湾曲させたり円
弧などの非直線円柱状レンズから光束を湾曲状に均一に
射光することができるので、液晶パネルを柱の円弧面に
沿って装着した非直線状面にも輝度むらのない綺麗な照
明面が構成できる。加うるに、円柱状レンズをスライド
して照光画面サイズを変えたり、被照光面に直立状や平
行状に円柱状集光器を配置したりして被照光面にむらの
ない照明光が照射できる効果を有する照光装置である。
可搬式携帯電話のようにモノトーンで表示画面を輝かせ
るものでは、用途に適合して表示画面の色彩を変えたり
しても輝度差の少ない照明光が得られるなど種々な効果
を有する点状発光体を光源に用いた照明装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の模式的な説明図 （イ）部分破断面を有する平面図。 （ロ）平面図に対応した側断面図。

【図２】 第２の実施例の模式的な説明図。 （イ）部分破断面を有する平面図。 （ロ）当該平面図に対応した側断面図の模式図。

【図３】 実施例３の模式的な説明図。 （イ）側面図。 （ロ）平面図。

【図４】 実施例４の模式的な説明図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。 （ハ）部分詳細図。

【図５】 実施例５の模式的な説明図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。

【図６】 実施例６の説明図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。

【図７】 円柱状集光器の形状図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。

【図８】 円柱状集光器と点状発光体の配置図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。

【図９】 円柱状集光器の点状発光体の配置図。 （イ）平面図。 （ロ）側面図。

【図１０】発光ダイオードの光束輝度図。

【図１１】機能説明図。 （イ）円柱状集光器の平行設置図。 （ロ）円柱状集光器の直立設置図。

【図１２】プリント基板の実装図。 （イ）帳線面 （ロ）部品面

【図１３】回路図。

【図１４】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１、１００ 本体。 ２、２ａ、１１２ パネル面。 ２’ キーボード ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｎ 点状発光体。 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４
ｄ 円柱状集光器。 ５、５’、５’’ プリント基板。 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ 駆動回路。 ７、照明部 ８、３８ 開口面。 ９ 脚。 １２、３２ 電源、電池。 １３ スイッチ ７ａ、７ｂ、１４ 取り付け爪。 ２２ 反射面。 ２３ 反射鏡筒。 ３０ 脚 ３３、５３ 電池ボックス。 ３８ 透明なカバー。 ４０ 空間。 ４１ スペーサ。 ４２ バックライト用光導路。 ４３ 機能スイッチ。 ５０ クリップ ５１ 可椀部。 ５２ 電源供給ケーブル。 ５３ 電源ボックス。 ５４ ＵＳＢプラグ。 ５５ ＵＳＢソケット。 ５６ 電源ソケット。 ５７ 電源プラグ。 ９０ 仮想平面。 １０１ キー １０２ 豆電球。 １１０ 補助照明装置。 Ｐ、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 輝き。 ＵＳＢ バス規格名。 θ 角度の記号。 ｍｍ 長さの単位。 ＬＥＤ 発光ダイオード。 ＹＡＧ 蛍光体。 Ｃｅ原子の名称。 ＩＣ 集積回路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性の良い少なくても１本以上の円柱
   状集光器を有し、当該円柱状集光器に少なくても１個以
   上の点状発光体を接触あるいはわずか空隙を持たせて配
   置した照光器部を構成し、前記、点状発光体の光束を円
   柱状集光器４の屈折作用により液晶パネル面に導くよう
   に構成すると共に、点状発光体からの光束を液晶パネル
   面に対応した面状に照出して、当該、液晶パネル面に構
   成された情報を暗所でも目視可能ならしめるように構成
   したことを特徴とした点状発光体を光源に用いた照明装
   置。
2. 【請求項２】光透過性の良い少なくても１本以上の円柱
   状の集光器を有し、当該、円柱状集光器の稜線にそって
   少なくても１個以上の点状発光体を円柱状集光器に接触
   あるいはわずか空隙を持たせて配置した照光器部を構成
   し、前記、円柱状集光器の下端は、被照明面と同一面上
   或いは僅か上方に位置するように配置して点状集光器か
   らの光束を円柱状集光器の屈折作用により被照明面上で
   面状に輝かせるように構成したことを特徴とした点状発
   光体を光源に用いた照明装置。
3. 【請求項３】光透過性の良い少なくても１本以上の円柱
   状で直線的な集光器を有し、当該、円柱状集光器に接
   触、或いは僅か空隙を持たせて配置した少なくても１個
   以上の点発光体を反射面を内面に持つ照光器部内に配置
   し、点状発光体からの光束を被照明体に導き、被照明体
   を高輝度に輝かせるように構成したことを特徴とした点
   状発光体を光源に用いた照明装置。
4. 【請求項４】光透過性の良い円柱状集光器を被照明面に
   対して垂直に配置したり水平に配置したり、当該円柱状
   集光器の角度や位置を変えるなどして被照明面の輝度を
   均一化したり被照明面積を設定するように構成したこと
   を特徴とした点状発光体を光源に用いた照明装置。
5. 【請求項５】照光器部内には前記点状発光体や集光器の
   他、電源部や発光体の駆動回路を組み込むと共にプリン
   ト基板に光学的な反射機能を付与していることを特徴と
   した請求項２あるいは４記載の点状発光体を光源に用い
   た照明装置。
6. 【請求項６】光透過性の良い少なくても１本以上の円弧
   あるいは湾曲した円柱状の集光器を有し、当該円柱状集
   光器の側面にそって少なくても１個以上の点状発光体を
   円柱状集光器に接触あるいはわずか空隙を持たせて配置
   することで被照明面の輝度を均一化することを特徴とし
   た請求項１、２あるいは３記載の点状発光体を光源に用
   いた照明装置。
7. 【請求項７】被照明面に対して垂直や水平に配置した円
   柱状集光器を移動可能に構成して随時被照明面上の照明
   面積を可変できるように構成したことを特徴とした請求
   項４記載の点状発光体を光源に用いた照明装置。