JP2010232100A

JP2010232100A - 光源装置

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Publication number: JP2010232100A
Application number: JP2009080345A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Yoshida; 太吉田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】光源部１４が導光板１２に対して導光板１２の厚み方向に位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくくする。
【解決手段】複数の光源部１４において、幅方向Ｘに隣り合う光源部１４を導光板１２の厚み方向Ｙにずらす。これにより、光量分布が導光板１２の厚み方向Ｙに分散され、光量のピークが小さくなる。このため、光源部１４が導光板１２に対して導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。
【選択図】図４

Description

本発明は、光を発する光源装置に関する。

光源装置としては、特許文献１に開示される面型照明体が公知である。特許文献１の構成では、バックライト１３の光源として、複数のＬＥＤ１２を直列に接続したダイオード回路４１で構成し、このＬＥＤ１２として所定の光度領域及び色度座標領域にあるものを選別使用する。

この構成によれば、複数の発光ダイオードを少なくとも所定の光度領域内及び色度座標領域内に存在するものから選択して使用するようにしているので、ＬＥＤ個々の光学的特性上の差を小さく設定することが可能となり、輝度ムラや色ムラの改善できる。

特開２００７−１２８８２２号公報（図４）

上記の特許文献１では、ＬＥＤ個々の光学的特性に基づく光量ムラを抑制できるものの、光源部たるＬＥＤが、一列状に配置されているため、ＬＥＤが導光板に対して導光板の厚み方向に位置がずれると、導光板の光出射面において光量ムラが発生する。

本発明は、上記事実を考慮し、光源部が導光板に対して導光板の厚み方向に位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい光源装置を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る光源装置は、光が内部へ入射される入射端面と、該入射端面への入射方向と交差する方向に光が外部へ出射される出射面とを有し、該入射端面から入射した光を内部で反射させて該出射面から出射させる導光板と、前記導光板の厚み方向と直交する幅方向に沿って複数配置され、一の光源部に対して他の光源部が前記厚み方向にずれて配置され、前記導光板の入射端面に光を入射させる光源部と、を備える。

この構成によれば、光源部からの光は、導光板の入射端面に入射する。導光板の入射端面に入射した光は、導光板の内部で反射して、導光板の出射面から出射される。

ここで、請求項１の構成では、導光板の幅方向に沿って複数配置された光源部は、一の光源部に対して他の光源部が厚み方向にずれて配置されているので、複数の光源部が幅方向に沿って一列状に配置された構成に比べて、光量分布が導光板の厚み方向に分散され、光量のピークが小さくなる。このため、光源部が導光板に対して導光板の厚み方向に位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。

本発明の請求項２に係る光源装置は、請求項１の構成において、前記光源部は、前記幅方向の単位長さあたりに同数配置されている。
この構成によれば、導光板の幅方向に沿って複数配置された光源部は、幅方向の単位長さあたりに同数配置されているため、導光板の幅方向において光量分布が均一化され、光量ムラが抑制される。

本発明の請求項３に係る光源装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記複数の光源部は、前記幅方向に隣り合う光源部が前記導光板の厚み方向にずれている。

この構成によれば、複数の光源部は、幅方向に隣り合う光源部が導光板の厚み方向にずれているので、光量分布が導光板の厚み方向に分散され、光量のピークが小さくなる。このため、光源部が導光板に対して導光板の厚み方向に位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。

本発明の請求項４に係る光源装置は、請求項１〜３のいずれか１項の構成において前記複数の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置されている。

この構成によれば、複数の光源部は、幅方向に同じピッチで配置されているので、導光板の幅方向において光量分布が均一化され、光量ムラが抑制される。

本発明の請求項５に係る光源装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記複数の光源部は、前記幅方向に延びる直線に沿って光源部が複数配置された列を複数備え、その各列が厚み方向にずれている。

この構成によれば、幅方向に延びる直線に沿って光源部が複数配置された列を複数備え、その各列が厚み方向にずれているので、規則性が無くランダムに光源部が配置された構成に比べて、光量分布を均一化できる。

本発明の請求項６に係る光源装置は、請求項５の構成において、各列の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置され、列ごとの前記ピッチが同じである。

この構成によれば、各列の光源部は、幅方向に同じピッチで配置され、列ごとの前記ピッチが同じであるので、各列の光源部が幅方向に異なるピッチで配置された構成に比べて、光量分布を均一化できる。

本発明の請求項７に係る光源装置は、請求項５の構成において、各列の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置され、列ごとの前記ピッチが異なる。

この構成によれば、各列の光源部は、幅方向に同じピッチで配置され、列ごとの前記ピッチが異なるので、各列の光源部が幅方向に異なるピッチで配置された構成に比べて、光量分布を均一化できる。

本発明は、上記構成としたので、光源部が導光板に対して導光板の厚み方向に位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。

図１は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す概略側面図である。図２は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す概略平面図である。図３は、本実施形態に係る光源部を異方性拡散板に接触させた構成を示す概略図である。図４（Ａ）は、本実施形態に係る光源部の配置を模式的に示した光源装置の概略平面図である。図４（Ｂ）は、光源部の配置を模式的に示し、基板を出射側から見た概略図である。図５は、本実施形態に係る光源部を導光板の厚み方向に配置した場合の光量分布を模式的に示す概略図である。図６は、本実施形態に係る光源部を導光板の幅方向に配置した場合の光量分布を模式的に示す概略図である。図７は、本実施形態に係る光源部の配置を変形した変形例を模式的に示した概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
（本実施形態に係る光源装置の構成）
まず、本実施形態に係る光源装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す概略側面図である。図２は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す概略平面図である。なお、図２は、上方から見た光源装置を模式的に示すものであり、図中の光源部１４の個数は、実際のものと異なる。

本実施形態に係る光源装置１０は、入射端面１２Ａから入射した光を内部で反射させて出射面１２Ｂから出射させる導光板１２と、導光板１２の入射端面１２Ａに光を入射させる光源部１４と、を備えている。

導光板１２は、板状に形成されており、例えば、アクリル板で構成されている。
また、導光板１２は、表面と、該表面と対向する裏面と、該表面及び該裏面を繋ぐ４つの端面とを有する６面体で構成されている。

導光板１２の４つの端面のうち、対向する２つの端面が、導光板１２内部へ光が入射される入射端面１２Ａとされ、残り２つの端面が、入射端面１２Ａから内部へ入射された光を導光板１２内部で反射させる反射面１２Ｃとなっている。光源部１４は、２つの入射端面１２Ａにそれぞれ配置されている（図４参照）。

なお、導光板１２の４つの端面のうち、１つの端面が、導光板１２内部へ光が入射される入射端面１２Ａとされ、残り３つの端面が、入射端面１２Ａから内部へ入射された光を導光板１２内部で反射させる反射面１２Ｃとされる構成であってもよい。

また、導光板１２の表面は、入射端面１２Ａの入射方向Ａ（図１における矢印Ａ方向）と交差する出射方向Ｂ（図１における矢印Ｂ方向）に光が外部へ出射される出射面１２Ｂとなっており、導光板１２の裏面は、入射端面１２Ａから内部へ入射された光を導光板１２内部で反射させる反射面１２Ｄとなっている。

導光板１２の入射端面１２Ａには、光源部１４からの光を導光板１２の厚み方向Ｙ（図１における矢印Ｙ方向）及び厚み方向Ｙに直交する幅方向Ｘ（図２における矢印Ｘ方向）に拡散させる異方性拡散板１６が密着されている。幅方向Ｘは、具体的には、入射端面１２Ａの長手方向である。

ここでいう導光板１２と異方性拡散板１６との密着は、光学的コンタクトを意味する。光学的コンタクトとは、導光板１２と異方性拡散板１６との間に空気層が介在しないこと、すなわち、屈折率が導光板１２および異方性拡散板１６に近い接着剤や液体を介在させることを意味する。このように、導光板１２と異方性拡散板１６とが密着されることにより、導光板１２へ入射する光が入射端面１２Ａで反射することによる入射効率の低減を抑制できる。

なお、導光板１２と異方性拡散板１６とは、密着されていなくてもよく、その間に空気層が介在していても良い。

本実施形態では、異方性拡散板１６は、幅方向Ｘへの拡散角度θ２が厚み方向Ｙへの拡散角度θ１よりも大きくされている。

具体的には、例えば、ＬＥＤ１４Ｘの拡散角度θ０が２０°である場合に、θ１は３０°θ２は８０°とされる。

なお、拡散角度とは、異方性拡散板１６に平行光を入射したときの拡散角度を前提とし、平行光を入射したときにおいて、拡散光の中心輝度の半値となる位置を全角で表したものをいう。

異方性拡散板１６としては、例えば、Luminit社製のレンズ拡散板（型番：LSD 60x10PC(楕円拡散60°x10°)）を用いることができる。

このレンズ拡散板では、その表面に形成されたサーフェス・レリーフホログラムパターンによりマイクロレンズ同様屈折作用で光を拡散させる。このサーフェス・レリーフホログラムパターンの形状により、幅方向Ｘへの拡散角度θ２が該厚み方向Ｙへの拡散角度θ１よりも大きい楕円拡散が可能となる。

また、本実施形態では、反射面１２Ｄ、出射面１２Ｂ及び反射面１２Ｃは、導光板１２よりも屈折率の低い層（例えば、空気層）に接触している。これにより、入射端面１２Ａから導光板１２内部に入射された光は、反射面１２Ｄ、出射面１２Ｂ及び反射面１２Ｃに対する入射角度が、所定の臨界角以上である場合に全反射を生じ、導光板１２内部に閉じ込められる。

導光板１２の反射面１２Ｄの表面には、入射端面１２Ａから入射した光を出射面１２Ｂへ拡散させる拡散インクのドットパターン２２が形成されている。これにより、入射端面１２Ａから入射した光は、導光板１２の反射面１２Ｄで拡散し、出射面１２Ｂに対する入射角度が臨界角未満となった一部の光が、出射面１２Ｂから取り出される。

導光板１２の出射面１２Ｂとは反対側の反射面１２Ｄ側には、入射端面１２Ａから入射した光のうち反射面１２Ｄから漏出した光を出射面１２Ｂに向けて反射させる反射板の一例としての反射シート２０が設けられている。反射シート２０は、導光板１２から光源部１４まで延長されており、異方性拡散板１６及び光源部１４の位置決めに用いることが可能となっている。

また、導光板１２の出射面１２Ｂには、出射面１２Ｂから外部へ出射した光を拡散する拡散板２４が設けられている。

一方、光源部１４は、光を発する光源の一例としてのＬＥＤ１４Ｘと、そのＬＥＤ１４Ｘからの光を異方性拡散板１６の面内に集光する光学部材の一例としての集光レンズ１４Ｙと、を備えている。なお、光源部１４としては、ＬＥＤと光学部材が一体となったいわゆる砲弾型ＬＥＤが好ましく用いられる。

なお、光源としては、ＬＥＤに限られず、例えば、電球などの他の点状光源であってもよい。集光する光学部材は、集光レンズ１４Ｙ等のレンズに限られず、例えば、ミラー等の反射板で構成されていてもよい。

ＬＥＤ１４Ｘは、異方性拡散板１６の入射面に沿って基板１５に複数取り付けられており、ＬＥＤ１４Ｘ毎に集光レンズ１４Ｙが配置されている。

基板１５は、反射シート２０表面に配置されており、基板１５に配置されたＬＥＤ１４Ｘの位置を、反射シート２０を基準に調整することができる。

集光レンズ１４Ｙは、異方性拡散板１６から離間しており、集光レンズ１４Ｙと異方性拡散板１６との間には空間が形成されている。

なお、光源部１４は、図３に示すように、異方性拡散板１６に接触する構成であってもよい。図３に示す構成では、基板１５には、光源部１４を異方性拡散板１６に付勢する付勢部材の一例としての押しばね１８が設けられている。押しばね１８は、ＬＥＤ１４Ｘが配置された基板１５の表面とは反対側にある基板１５の裏面に配置されており、基板１５を押圧することにより、集光レンズ１４Ｙを異方性拡散板１６に接触している。

ここでいう集光レンズ１４Ｙと異方性拡散板１６との接触は、光学的コンタクトを意味しない。従って、集光レンズ１４Ｙと異方性拡散板１６との間に空気層が介在している。なお、集光レンズ１４Ｙと異方性拡散板１６とが密着していても良い（光学的コンタクトとなっていてもよい）。

さらに、図３に示す構成では、基板１５は、ＬＥＤ１４Ｘが異方性拡散板１６側へ移動するように変形可能とされていてもよい。これにより、ＬＥＤ１４Ｘや集光レンズ１４Ｙの取り付け位置のばらつき等により、集光レンズ１４Ｙと異方性拡散板１６との間の距離がＬＥＤ１４Ｘごとに異なる場合でも、集光レンズ１４Ｙを良好に異方性拡散板１６に接触させられる。

なお、付勢部材としては、押しばね１８に限られず、例えば、板ばね、引っ張りばね等の他のばね部材、ゴム等の弾性体を用いても良い。

ここで、光源部１４の配置について説明する。
図４（Ａ）は、光源部１４の配置を模式的に示した光源装置１０の概略平面図である。図４（Ｂ）は、光源部１４の配置を模式的に示し、基板１５を出射側から見た概略図である。
本実施形態では、複数の光源部１４は、図４（Ａ）に示すように、導光板１２の厚み方向Ｙと直交する幅方向Ｘに沿って配置されている。また、複数の光源部１４は、図４（Ｂ）に示すように、幅方向Ｘに同じピッチで配置されており、幅方向Ｘの単位長さあたりに同数配置されている。
なお、ここでいう幅方向Ｘの単位長さとは、幅方向Ｘに任意の長さで連続的に区切った場合の１区切り分の長さである。また、ここでいう同数とは、複数であっても単数であってもよい。
また、光源部１４が幅方向Ｘの単位長さあたりに同数配置されていれば、幅方向Ｘにおける各光源部１４のピッチは異なっていても良い。さらに、光源部１４が幅方向Ｘの単位長さあたりに異数配置される構成であってもよい。

また、一の光源部１４に対して他の光源部１４が厚み方向Ｙにずれて配置されている。具体的には、幅方向Ｘに隣り合う光源部１４が導光板１２の厚み方向Ｙにずれている。この構成では、光源部１４の厚み方向Ｙへのズレ量には、規則性がなく、不規則にずれている。
なお、複数の光源部１４のうち、少なくとも、一の光源部１４に対して他の光源部１４が厚み方向Ｙにずれて配置されていればよく、幅方向Ｘに隣り合う光源部１４が導光板１２の厚み方向Ｙにずれている必要はない。

ところで、本実施形態に係る光源装置１０は、放射線検出器に用いることができる。放射線検出器は、Ｘ線撮影装置等に使用されるものであり、放射線の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力するものである。

放射線検出器に光源装置１０を用いる構成としては、例えば、特開平９−９１５３号公報（対応米国特許第５５６３４２１号）に開示されるように、光導電層に残留電荷が発生した場合に、光導電層の外側から光源装置１０により光を照射することで、残留電荷を励起させて取り除く構成が考えられる。

また、特開２００４−１４６７６９（対応米国特許第６９９５３７５号、および第７０３４３１２号）に開示されるように、光源装置１０からの光照射によって分割電極を備えた放射線検出器に発生する電界を安定化することにより、感度変動をなくす構成が考えられる。

（本実施形態の作用）
次に、上記の実施形態について作用を説明する。
光源部１４からの光は、異方性拡散板１６により、導光板１２の出射面１２Ｂに沿った幅方向Ｘ及びその幅方向Ｘに直交する厚み方向Ｙに拡散して、導光板１２の入射端面１２Ａに入射する。

導光板１２の入射端面１２Ａに入射した光は、導光板１２の反射面１２Ｃ及び反射面１２Ｄにより導光板１２の内部で反射して、導光板１２の出射面１２Ｂから入射方向Ａと交差する出射方向Ｂへ出射される。

ここで、本実施形態では、導光板１２の幅方向Ｘに沿って配置された複数の光源部１４は、幅方向Ｘに同じピッチで配置されており、幅方向Ｘの単位長さあたりに同数配置されているため、導光板１２の幅方向Ｘにおいて光量分布が均一化され、光量ムラが抑制される。

さらに、複数の光源部１４は、幅方向Ｘに隣り合う光源部１４が導光板１２の厚み方向Ｙにずれているので、図５に示すように、幅方向Ｘの一端側から見た場合において、光量分布が導光板１２の厚み方向Ｙに分散され、光量のピークが小さくなる。このため、光源部１４が導光板１２に対して導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。

一方、複数の光源部１４が幅方向Ｘに沿って一列状に配置された構成では、幅方向Ｘの一端側から見た場合において、光量が導光板１２の厚み方向Ｙの一部に集中し、光量のピークが大きくなる。このため、光源部１４が導光板１２に対して導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれした場合では光量ムラが発生しやすい。

なお、図５は、複数の光源部１４としての光源部１４Ａ及び光源部１４Ｂが、導光板１２の厚み方向Ｙにずれて配置された構成を示している。この図５では、光源部１４Ａの光量分布をＡで示し、光源部１４Ｂの光量分布をＢで示し、その光量分布ＡとＢとを合成したものが光量分布ＡＢで示されている。
また、光源部１４Ａ及び光源部１４Ｂが導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれした場合における光源部１４Ａ、光源部１４Ｂ及びその合成した光量分布ＡＢが、２点鎖線によって示されている。さらに、光源部１４Ａ及び光源部１４Ｂが導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれしたことによって、本来照射されるべき領域から外れてしまう光量が、斜線部分ａｂで示されている。

図６は、複数の光源部１４としての光源部１４Ｃ及び光源部１４Ｄが、導光板１２の幅方向Ｘに沿って配置された構成を示している。この図６では、光源部１４Ｃの光量分布をＣで示し、光源部１４Ｄの光量分布をＤで示し、その光量分布ＣとＤとを合成したものが光量分布ＣＤで示されている。

また、光源部１４Ｃ及び光源部１４Ｄが導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれした場合における光源部１４Ｃ、光源部１４Ｄ及びその合成した光量分布ＣＤが、２点鎖線によって示されている。さらに、光源部１４Ｃ及び光源部１４Ｄが導光板１２の厚み方向Ｙに位置ずれしたことによって、本来照射されるべき領域から外れてしまう光量が、斜線部分ｃｄで示されている。
図５の斜線部分ａｂよりも図６の斜線部分ｃｄの方が大きく、図６に示す構成のほうが光源部１４が位置ずれした場合における光量変動の影響が大きいことがわかる。

なお、光源部１４の配置は、上記に示すものに限られず、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように配置しても良い。
図７（Ａ）に示す例では、複数の光源部１４は、幅方向Ｘに延びる直線に沿って光源部１４が複数配置された列２６を複数備えている。この構成では、列２６Ａ及び列２６Ｂの２列で構成されている。この列２６Ａに対して列２６Ｂが厚み方向Ｙにずれている。

また、各列２６Ａ、２６Ｂの光源部１４は、それぞれ幅方向Ｘに同じピッチで配置されている。また、列２６Ａと、列２６Ｂの光源部１４のピッチが同じとされている。
さらに、列２６Ａに対して列２６Ｂは、幅方向Ｘに１／２ピッチ分ずれており、列２６Ａ及び列２６Ｂを含めた複数の光源部１４は、幅方向Ｘに隣り合う光源部１４が、幅方向Ｘに同じピッチで配置されている。

このように配置することにより、規則性が無くランダムに光源部１４が配置された構成に比べて、光量分布を均一化できる。これにより、光源部１４が導光板１２に対して位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。
なお、光源部１４が複数配置された列の列数は、３列以上であってもよい。この場合、列数をＮとした場合、各列が幅方向Ｘに１／Ｎピッチ分ずれて配置されることが望ましい。

また、図７（Ｂ）に示す例では、複数の光源部１４は、幅方向Ｘに延びる直線に沿って光源部１４が複数配置された列２７を複数備えている。この構成では、列２７Ａ及び列２７Ｂの２列で構成されている。この列２７Ａに対して列２７Ｂが厚み方向Ｙにずれている。
また、各列２７Ａ、２７Ｂの光源部１４は、それぞれ、幅方向Ｘに同じピッチで配置されている。また、列２７Ａと、列２７Ｂの光源部１４のピッチが異なっている。

このように配置することにより、規則性が無くランダムに光源部１４が配置された構成に比べて、光量分布を均一化できる。これにより、光源部１４が導光板１２に対して位置ずれした場合でも光量ムラが発生しにくい。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。

１０光源装置
１２導光板
１４光源部

Claims

光が内部へ入射される入射端面と、該入射端面への入射方向と交差する方向に光が外部へ出射される出射面とを有し、該入射端面から入射した光を内部で反射させて該出射面から出射させる導光板と、
前記導光板の厚み方向と直交する幅方向に沿って複数配置され、一の光源部に対して他の光源部が前記厚み方向にずれて配置され、前記導光板の入射端面に光を入射させる光源部と、
を備える光源装置。
前記光源部は、前記幅方向の単位長さあたりに同数配置されている請求項１に記載の光源装置。
前記複数の光源部は、前記幅方向に隣り合う光源部が前記導光板の厚み方向にずれている請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
前記複数の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
前記複数の光源部は、前記幅方向に延びる直線に沿って光源部が複数配置された列を複数備え、その各列が厚み方向にずれている請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
各列の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置され、
列ごとの前記ピッチが同じである請求項５に記載の光源装置。
各列の光源部は、前記幅方向に同じピッチで配置され、
列ごとの前記ピッチが異なる請求項５に記載の光源装置。