JP2005024746A - バックライト用反射鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1焦点を略同一位置で共有し、前記第1焦点を含む略直線上の前記第1焦点を挟んだ両側に夫々の第2焦点が位置するように配置された2つの楕円反射面5、7を有する楕円面反射鏡4,6で2連楕円面反射鏡8を構成し、第1焦点近傍に光源を配置することによって光源から放射された光束は夫々の楕円反射面で反射されてそれぞれの第2焦点に集って光源の像を結び、1つの光源によってあたかも3つの光源があるかのような光学系を形成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト用反射鏡に関するもので、詳しくは、直下型のバックライトに使用する反射鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示パネルあるいは印刷パネル等の自発光しない表示体に表示された情報を伝達するために、表示体に光を照射して表示体で反射された反射光あるいは表示体を透過した透過光を媒体として情報が伝達される。前者の照射方法は、表示体に対して視認者と同一の方向から照射するものでフロントライトと呼ばれ、後者は、表示体を挟んで視認者の反対側から照射するものでバックライトと呼ばれている。さらに、バックライトには、光源から放射された光を直接表示体に照射する直下型バックライトと、表示体の端部方向から一旦導光板に導入し、導光板内で光路を表示体方向に向けるサイドライト型バックライトがある。バックライトの照射によってより鮮明な表示を得るためには、表示体に多くの光量が照射できる直下型が適している。直下型バックライトには、図7に示すように、冷陰極蛍光灯106の延長方向に直交する面で切断したときの断面形状が放物線である放物反射面109の放物線の焦点位置に冷陰極蛍光灯106が配置されており、冷陰極蛍光灯106から放射された光の一部は直接拡散板105に入射し、光の多くは冷陰極蛍光灯106の周辺に設けられた放物反射面109で反射されて略平行光となって拡散板105にほぼ垂直に入射し、拡散板105の上面に配設される液晶表示パネルの表示面を高輝度で均一に照射するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−196326号公報(第7−9頁、第12図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の直下型バックライトは、放物反射面109の焦点位置に光源の冷陰極蛍光灯106を配置した構成になっている。従って、大面積の拡散板105を照射するためには冷陰極蛍光灯106と拡散板105との距離を長くして冷陰極蛍光灯106から放射された光が拡散板105の広範囲に到達するように図る必要があるが、それによって、バックライトユニットとしての厚みが厚くなると共に、光源から照射面までの光路が長くなるため照射面となる拡散板105に到達する光量が少なくなり、拡散板105の上面に配設される液晶表示パネルの表示面の輝度が低下することになる。そこで、放物反射面109を備えた冷陰極蛍光灯106を多数設けることによって上述した問題を解決することが考えられるが、この場合は、光源となる冷陰極蛍光灯106の使用数が多くなり、それに伴って点灯装置の数量も増え、さらに消費電力が増大するなどの要因によって重量の増加、製造コストおよびランニングコストの増加を齎すといった問題点がある。
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、数少ない光源で広範囲を照射でき、軽量薄型で廉価で低ランニングコストのバックライトを可能にするバックライト用反射鏡を実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第1焦点を略同一位置で共有し、前記第1焦点を含む略直線上の前記第1焦点を挟んだ両側に夫々の第2焦点が位置するように配置された2個の楕円を想定し、前記2個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記2個の楕円の外周で形成された連続する2個の楕円曲線を反射面とする2連楕円面反射鏡であることを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記第1焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記2連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の請求項3に記載された発明は、長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第1焦点を略同一位置で共有し、前記第1焦点を含む略直線上の前記第1焦点を挟んだ両側に夫々の第2焦点が位置し、前記第2焦点の一方を略同一位置で共有して前記第1焦点とは反対方向の略直線上に他の第1焦点が位置するように配置された3個の楕円を想定し、前記3個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記3個の楕円の外周で形成された連続する3個の楕円曲線を反射面とする3連楕円面反射鏡であることを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項3において、前記2ヵ所の第1焦点近傍の夫々の位置に光源を配置することによって、前記2ヵ所の光源から放射されて前記3連楕円面反射鏡の夫々の第2焦点を有する各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集まって結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1において、前記2連楕円面反射鏡を連接して4連楕円面反射鏡としたことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項5において、前記2連楕円面反射鏡の夫々において、前記第1焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記2連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図6を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0012】
第1図は第1実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第2図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【0013】
図1において、1は光源、2および3は擬似光源、4は光源1近傍を第1焦点とし擬似光源2近傍を第2焦点とする楕円反射面5を有する楕円面反射鏡、6は光源1近傍を第1焦点とし擬似光源3近傍を第2焦点とする楕円反射面7を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡4および6は一体化されて2連楕円面反射鏡8を形成している。さらに、光源1、擬似光源2および3を結ぶ楕円の長軸9近傍で開口された2連楕円面反射鏡8の開口部上方に被照射体10が配置されている。
【0014】
このような構成のバックライトユニット20において、光源1から楕円の長軸9に対して被照射体10方向に放射された光束は直接被照射体10の照射面11に至り、照射範囲12を照射する。一方、光源1から楕円面反射鏡4の楕円反射面5方向に向かって放射された光束は、楕円反射面5で反射されて第2焦点近傍の擬似光源2に向かい、擬似光源2に集ってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲13を照射する。同様に、光源1から楕円面反射鏡6の楕円反射面7方向に向かって放射された光束は、楕円反射面7で反射されて第2焦点近傍の擬似光源3に向かい、擬似光源3に集ってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲14を照射する。
【0015】
このようにして光源1から放射されされた光束によって照射された照射面11において、光源1からの直接光で照射された照射範囲12と、楕円面反射鏡4および6で反射された間接光で照射された照射範囲13および14とに重畳する部分が形成され、照射範囲の連続性が確保されている。
【0016】
また、第1焦点近傍に配置された光源1から放射されて楕円反射面5および7で反射された光束は第2焦点近傍の擬似光源2および3に集り、そこで光源1の像が結ばれる。これは、擬似光源2および3の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第2焦点近傍を擬似光源2および3とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、1個の光源で3固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【0017】
図2は、楕円反射面5および7を有する楕円面反射鏡4および6が一体化された2連楕円面反射鏡8と、光源1と、照射面11を有する被照射体10との位置関係を示している。楕円反射面5および7の夫々の第1焦点が共有された位置に光源1が配置され、光源1から放射された直接光と楕円反射面5および7で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体10が配置されている。
【0018】
第3図は第2実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第4図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【0019】
図3において、31は第1光源、32は第2光源、33および34は擬似光源、35は第1光源31近傍を第1焦点とし擬似光源33近傍を第2焦点とする楕円反射面36を有する楕円面反射鏡、37は第1光源31近傍を第1焦点とし擬似光源34近傍を第2焦点とする楕円反射面38を有する楕円面反射鏡、39は第2光源32近傍を第1焦点とし擬似光源34近傍を第2焦点とする楕円反射面40を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡35、37および39は一体化されて3連楕円面反射鏡46を形成している。さらに、第1光源31、第2光源32、擬似光源33および34を結ぶ楕円の長軸47近傍で開口された3連楕円面反射鏡46の開口部上方に被照射体10が配置されている。
【0020】
このような構成のバックライトユニット50は、上述した第1実施例のバックライトユニットに楕円反射面を有する楕円面反射鏡および光源を各1個付加し、より広範囲に亘って光束を照射できるようにしたものであり、第1光源31から楕円の長軸47に対して被照射体10方向に放射された光束は直接被照射体10の照射面11に至り、照射範囲41を照射する。一方、第1光源31から楕円面反射鏡35の楕円反射面36方向に向かって放射された光束は、楕円反射面36で反射されて第2焦点近傍の擬似光源33に向かい、擬似光源33に集まってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲43を照射する。同様に、第1光源31から楕円面反射鏡37の楕円反射面38方向に向かって放射された光束は、楕円反射面38で反射されて第2焦点近傍の擬似光源34に向かい、擬似光源3に集ってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲44を照射する。さらに、第2光源32から楕円の長軸47に対して被照射体10方向に放射された光束は直接被照射体10の照射面11に至り、照射範囲42を照射する。一方、第2光源32から楕円面反射鏡39の楕円反射面40方向に向かって放射された光束は、楕円反射面40で反射されて第2焦点近傍の擬似光源34に向かい、擬似光源34に集ってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲45を照射する。
【0021】
このようにして第1光源31および第2光源32から放射された光束によって照射された照射面11において、第1光源31からの直接光で照射された照射範囲41と、第1光源31から放射されて楕円面反射鏡35および37で反射された間接光で照射された照射範囲43および44と、第2光源32からの直接光で照射された照射範囲42と、第2光源32から放射されて楕円面反射鏡39で反射された間接光で照射された照射範囲45とで照射範囲が連続して形成されている。
【0022】
そしてこの場合も第1実施例と同様に、擬似光源33および34の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第2焦点近傍を擬似光源33および34とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、この場合、2個の光源で4固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【0023】
図4は、楕円反射面36、38および40を有する楕円面反射鏡35、37および39が一体化された3連楕円面反射鏡46と、第1光源31と、第2光源32と照射面11を有する被照射体10との位置関係を示している。楕円反射面36および38の夫々の第1焦点が共有された位置に第1光源31が配置され、楕円反射面38および40の第2焦点が共有された楕円反射面40の第1焦点の位置に第2光源32が配置され、第1光源31から放射された直接光と、第1光源31から放射されて楕円反射面36および38で反射された間接光と、第2光源32から放射された直接光と、第2光源32から放射されて楕円反射面40で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体10が配置されている。
【0024】
第5図は第3実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第6図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【0025】
図5において、51は光源、52および53は擬似光源、54は光源51近傍を第1焦点とし擬似光源52近傍を第2焦点とする楕円反射面55を有する楕円面反射鏡、56は光源51近傍を第1焦点とし擬似光源53近傍を第2焦点とする楕円反射面57を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡54および56は一体化されて2連楕円面反射鏡61を形成し、さらに、2組の2連楕円面反射鏡61を接合部62で接続して一体化することによって4連楕円反射面63を形成している。さらに、光源51、擬似光源52および53を結ぶ楕円の長軸64近傍で開口された4連楕円反射面63の開口部上方に被照射体10が配置されている。
【0026】
このような構成のバックライトユニット80は上述した第2実施例のバックライトユニットに楕円反射面を有する楕円面反射鏡を1個付加してさらに広範囲に亘って照射ができるようにしたものであり、光源51から楕円の長軸64に対して被照射体10方向に放射された光束は直接被照射体10の照射面11に至り、照射範囲58を照射する。一方、光源51から楕円面反射鏡54の楕円反射面55方向に向かって放射された光束は、楕円反射面55で反射されて第2焦点近傍の擬似光源52に向かい、擬似光源52に集ってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲59を照射する。同様に、光源51から楕円反射鏡56の楕円反射面57方向に向かって放射された光束は、楕円反射面57で反射されて第2焦点近傍の擬似光源53に向かい、擬似光源53に集まってさらに被照射体10方向へ向かい、照射面11に至って照射範囲59を照射する。
【0027】
このようにして2個の光源51から放射された光束によって照射された照射面11において、2個の光源51からの直接光で照射された2ヵ所の照射範囲58と、2固の楕円面反射鏡55および2個の楕円面反射鏡64で反射された間接光で照射された2ヵ所の照射範囲59および2ヵ所の照射範囲60とで照射範囲が連続して形成されている。
【0028】
また、第1実施例および第2実施例と同様に、擬似光源52および53の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第2焦点近傍を擬似光源52および53とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、この場合、2個の光源で6固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【0029】
図6は、楕円反射面55および57を有する楕円面反射鏡54および56が一体化された2連楕円面反射鏡61をさらに接続部62で接続して一体化された4連楕円面反射鏡63と、2個の光源51と、照射面11を有する被照射体10との位置関係を示している。楕円反射面55および57の夫々の第1焦点が共有された位置に光源51が配置され、光源51から放射された直接光と楕円反射面55および57で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体10が配置されている。
【0030】
なお、照射範囲の拡張に対しては、上述した第1実施例から第3実施例の構成の組み合わせによって対応することができる。
【0031】
【発明の効果】
上述したように、本発明は楕円反射面を有する楕円面反射鏡を組み合わせて一体化したもので、この楕円反射面の一方の焦点に光源を配置することによって、光源から放射されて楕円面反射鏡の楕円反射面に向かった光束が楕円反射面で反射されて楕円反射面の他方の焦点に集められ、さらに照射面に向かう。そして、光源から直接照射面に向かった光束と照射面で統合される。この場合、光束が集った焦点には光源の像が結ばれるため、あたかもそこに光源が存在するかのような光学系を形成する。その結果、本発明の第1実施例では2連楕円面反射鏡によって1固の光源で3個の光源が存在するかのような光学系が形成され、3個の光源を配置したとほぼ同様な照射効果を照射面上に齎すものである。また、第2実施例では3連楕円面反射鏡によって2個の光源で4固の光源の光学系が、第3実施例では4連楕円面反射鏡によって2個の光源で6個の光源の光学系が夫々形成され、第2実施例あるいは第3実施例においては夫々4個あるいは6個の光源を配置したとほぼ同様な照射効果を照射面上に齎すものである。
【0032】
このような構成のバックライト用反射鏡を使用したバックライトユニットにおいて、照射範囲の拡張に対しては、上述した第1実施例から第3実施例の構成の組み合わせによって対応することができる。また、従来のバックライトユニットに比べて光源から放射される光束を有効に且つ広範囲に拡散することができるため、同一面積を照射するに際しては光源の数量および点灯装置が削減でき、そのために軽量薄型化が図られ、製造コストも低減できる。また、消費電力の削減によるランニングコストの低減が図られ、さらに、省エネルギーによって社会貢献に寄与することができる、などの優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の概略構成を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例の概略構成を示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図5】本発明の第3実施例の概略構成を示す断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図7】従来の直下型バックライトユニットの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 光源
2 第2焦点
3 第2焦点
4 楕円面反射鏡
5 楕円反射面
6 楕円面反射鏡
7 楕円反射面
8 2連楕円面反射鏡
9 長軸
10 被照射体
11 照射面
12 照射範囲
13 照射範囲
14 照射範囲
20 バックライトユニット
Claims (6)
- 長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第1焦点を略同一位置で共有し、前記第1焦点を含む略直線上の前記第1焦点を挟んだ両側に夫々の第2焦点が位置するように配置された2個の楕円を想定し、前記2個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記2個の楕円の外周で形成された連続する2個の楕円曲線を反射面とする2連楕円面反射鏡であることを特徴とするバックライト用反射鏡。
- 前記第1焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記2連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項1に記載のバックライト用反射鏡。
- 長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第1焦点を略同一位置で共有し、前記第1焦点を含む略直線上の前記第1焦点を挟んだ両側に夫々の第2焦点が位置し、前記第2焦点の一方を略同一位置で共有して前記第1焦点とは反対方向の略直線上に他の第1焦点が位置するように配置された3個の楕円を想定し、前記3個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記3個の楕円の外周で形成された連続する3個の楕円曲線を反射面とする3連楕円面反射鏡であることを特徴とするバックライト用反射鏡。
- 前記2ヵ所の第1焦点近傍の夫々の位置に光源を配置することによって、前記2ヵ所の光源から放射されて前記3連楕円面反射鏡の夫々の第2焦点を有する各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集まって結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項3に記載のバックライト用反射鏡。
- 前記2連楕円面反射鏡を連接して4連楕円面反射鏡としたことを特徴とする請求項1に記載のバックライト用反射鏡。
- 前記2連楕円面反射鏡の夫々において、前記第1焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記2連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第2焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項5に記載のバックライト用反射鏡。
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