JP2013026186A - 導光板および導光板を備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非自発光型ポインティングデバイスの位置を夜間でも判りやすくするために、ポインティングデバイスに発光機能を付加する。
【解決手段】光源６と導光板を備えた照明装置における導光板に対して、目的とする部分をより明るく発光させるために、発光領域内に複数の貫通孔８や凹部１６を形成することで光の進路を制御し、輝度の異なるふたつの発光領域を形成する。このように形成された輝度の異なるふたつの発光領域のうち、輝度が大きい発光領域をポインティングデバイスの外周部分に配置することで、ポインティングデバイスの位置を夜間でも判りやすくすることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、非自発光型のポインティングデバイスにおいて、このポインティングデバイス外周領域を発光させるために用いられる導光板、およびこの導光板を用いた照明装置に関する。

近年、スマートフォン、携帯電話、ノートPC、ゲーム機、デジタルカメラ、キーボードなどの電子機器に使用されるポインティングデバイスとして、オプティカル・フィンガー・ナビゲーションが知られている（例えば特許文献１を参照）。オプティカル・フィンガー・ナビゲーションはレーザー光源１とイメージセンサー2を装置に内蔵しており、装置上面の検出部において指先の2次元方向の動きを検出してポインタやカーソルを制御することができる。オプティカル・フィンガー・ナビゲーションは光学方式であるため装置構成部品に可動部品がないことから信頼性が高いという利点がある。

特開２００６−２６８８５２ 特許第３７７６６５８号 特開２００８−８４８４８

しかしながら、上記従来の技術においては、次のような不具合があった。

特許文献１に開示されたオプティカル・フィンガー・ナビゲーションは内部に位置検出用途の光源は配置されているが、照明用の発光素子を配置していなかった。そのため照度の低い夜間などではポインティングデバイス位置が認識できず、カーソルの制御動作に不具合を生じる場合があった。

一方、照明用途として外部光源を用いて光を導く導光技術に関しては、例えば液晶パネル用バックライトに用いる導光板などが知られている。（例えば特許文献２および３）しかしながら液晶パネル全面が発光エリアであるため、ナビゲーション用光源と波長干渉してノイズ発生の原因となって適用することが困難であった。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ポインティングデバイス位置の夜間視認性を改善するために有用な発光機能をポインティングデバイスの外周領域に付加することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供される導光板7は、光源6から出射される光を光入射部から入光して離間した発光領域に導くための導光板7において、前記発光領域における第１発光領域10の内側に、前記第１発光領域10とは輝度の異なる第２発光領域11を有し、前記第２発光領域11内に複数の貫通孔8を有することを特徴としている。
光入射部からの入射光3は、第２発光領域11に配置される貫通孔8側面の界面によって効率よく反射され、所望の第１発光領域方向（主に光入射方向に対して直角方向）に制御することができる。一方、貫通孔8が配置されていない部分においては、入射光3は貫通孔8に遮られることなく導光板終端部に達することができる。
第２発光領域11に複数の貫通孔8を適宜配置することで、第２発光領域11の外側に位置する第１発光領域10を十分な輝度になるよう制御することができる。
さらに前記第１発光領域10は、前記第２発光領域11に対して輝度が高いことを特徴としている。

さらに前記導光板7は表裏面を有する透明部材から構成されており、また導光板7の端部側面は導光板平面と端部側面とのなす角度が９０°未満となるように面取りされており、前記第１発光領域内に複数の凹部16を有している。
入射した直進光と貫通孔8での反射光は、導光板端部の面取り箇所において導光板平面と鉛直方向に進行方向が変化することで所望の第１発光領域10の輝度を効率よく向上させることができる。
導光板7の最も光入射部に近い領域では、第１発光領域10に配置された複数の凹部16によって第１発光領域10の輝度を上げることが出来る。

また、前記第２発光領域11内の複数の貫通孔8のうちの一部貫通孔は、前記第１発光領域10と前記第２発光領域11の両方にまたがって形成されている。
このように形成することで、光入射部からの入射光3は、第１発光領域10および第２発光領域11の両方にまたがって形成される貫通孔側面の界面によって効率よく反射され、所望の第１発光領域方向（主に光入射方向に対して直角方向）に制御することができる。

前記導光板7と、導光板の光入射部に対向するように配置された光源6を備えている照明装置において、貫通孔8および凹部16の大きさ、個数、間隔、配置角度、配置位置を適宜調整することで、前記第１発光領域10の任意の点において、最も高い輝度Ｌmaxを有する点と、最も低い輝度Ｌminを有する点の比Ｌmin／Ｌmaxが０．５以上となる均一性を満たすことができる。

本発明によれば、非自発光型のポインティングデバイスなどにおいて、光源6と本発明の導光板7を用いてポインティングデバイスの外周領域に発光機能を付加して、夜間視認性を大幅に改善することが実現できる。また第１発光領域10をデバイス外周領域に導光を集中させることが可能となるため、同一輝度の光源1を用いた場合の外周領域における輝度が液晶パネル用バックライト導光板4と比較して著しく高くすることが出来るという特長がある。

オプティカルフィンガーナビゲーション断面図 液晶パネル用バックライト導光板例 導光板と光源を具備した照明装置例 導光板第１発光領域と第２発光領域を示す一例 実施例１の導光板構造図 第１発光領域の輝度測定位置 実施例２の導光板構造図

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。

図３に導光板7と点状光源である光源6とを具備して構成されている本実施形態の一例である照明装置を示す。図４に本発明導光板7における第１発光領域10および第２発光領域11を示す。第１発光領域10はおよそ２mm以下の発光幅であり、第２発光領域11の周囲領域に位置している。図４は第１発光領域10が正方形の例であるが第１発光領域10の形状は特に限定されるものではない。

導光板7は、第２発光領域11において複数の貫通孔8を有しており、板厚が1mm以下の略平板状の透明部材によって構成される。透明部材の具体的な材質としては、透明度に優れるポリカーボネイト、あるいはＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ポリエチレンテレフタレート、アクリルニトリルスチレン、ポリスチレンが好適に用いられるが特に限定されるものではない。
導光板7の作成手法は特に機械的加工手法に限定されず、射出成型手法やナノインプリントリソグラフィーなど樹脂を所望の形状に成型する手法を用いることも可能である。

点状の光源6は特に限定されるものではないが例えば一例としてＬＥＤベアチップが樹脂封止されている白色ＬＥＤ光源が用いられる。略平板状である導光板7の光入射部に効率よく光を入射するためにＬＥＤベアチップ高さが１mm以下のサイドビュータイプのＬＥＤが好適に用いられる。

本発明導光板7と光源6を組み合わせることで、第２発光領域11を取り囲むように配置される第１発光領域10を効率よく発光することが出来る照明装置が実現できる。
効率よく光を導光板7に入射するために、光源6は可能な限り導光板7の光入射部に対して近づけて配置する。
光入射部での反射を防ぐことを目的として、光源6と光入射部の間に透明樹脂を流し込み接着しても良いし、光源6と光入射部を透明樹脂で覆うなどの手段をとっても良い。
以下に本発明による導光板7、及び導光板を用いた照明装置の実施例について具体的に説明する。

図５に本発明による導光板7と光源6を備えた照明装置の実施例１を示す。光源6は導光板7の光入射部に対向するように配置され、導光板7内に光を出射することが出来る。

実施例１において、導光板7は０．３mm厚の透明ポリカーボネイト樹脂を用いて、機械的加工手法（フライス旋盤加工およびボール盤加工など）を行うことで貫通孔8を配置した。

導光板7の上面から見た大きさは光入射部から導光板終端部までの長さが９．９mm、導光板幅が７．４mmであり、第１発光領域10に相当する導光板端部は導光板平面と導光板端部側面のなす角度が４５°となるように面取りがされている。第１発光領域10は導光板外周より１mmの領域である。

貫通孔8の形状は直径０．３mmの円形穴を形成して０．２５mm離間した位置までボール盤設定位置を移動させることで作成した。貫通孔8は光入射方向とその長辺がなす角度がほぼ４５°の角度となるように配置した。
また第１発光領域10の光入射側前部において、導光板裏面に深さ０．０５mmであるV字溝（本発明の「凹部」であり、溝内部の角度９０°）を光入射方向とは直角になるように配置した。ふたつのV字溝は後部第１発光領域10に十分直進光が到達するように０．６mmの距離だけ離間させた。

光源1としては、日亜化学製ＬＥＤ（型番ＮＡＳＷ００８ＢＴ）を用いた。ＬＥＤの形状は外径幅２．８mm、奥行き１．２mm、素子高さ０．８mmである。駆動電圧が５Ｖ、電流値Ｉｆが５mＡの時に発光輝度は２５０mｃｄ／m²であった。

第１発光領域10の輝度測定には、ＴＯＰＣＯＮ社製輝度計ＢＭ−９を用いた。輝度計と測定物との距離は３５０mm、測定スポットサイズは０．９５mm（測定角０．２°）である。
測定した導光板7の第１発光領域10について、図６に示すように光入射部から最も近い点を測定点１として反時計回りに合計８点測定した。

実施例１の導光板7において第１発光領域10内の測定点８点の平均輝度は３６８mｃｄ／m²、最大輝度Ｌmaxは４４７mｃｄ／m²、最低輝度Ｌminは２９２mｃｄ／m²であった。第２発光領域11の平均輝度は１０mｃｄ／m²、Ｌmin／Ｌmaxは０．６５であった。

第１発光領域10の輝度均一性に関しては、無作為に抽出した判定員によって目視評価を実施した。最も高い輝度Ｌmaxと、最も低い輝度Ｌminとの輝度の比Ｌmin／Ｌmaxが０．５以上であれば目視評価ではほぼ均一と判定された。

図７に本発明導光板の実施例２を示す。導光板7の原材料、作成手法、光源6の設置方法は実施例１と同様である。導光板7の上面から見た大きさは光入射部から導光板終端部までの長さが９．９mm、導光板幅が７．４mmであり、第１発光領域10に相当する導光板端部は導光板平面と導光板端部側面のなす角度が４５°となるように面取りがされている。第１発光領域10は導光板外周より１mmの領域である。

貫通孔8の形状は直径０．３mmの円形穴を形成してそれぞれ０．３mm、０．４mm、０．８mm、０．９mm離間した位置までボール盤設定位置を移動させることで作成した。貫通孔8は光入射方向とその長辺がなす角度がほぼ４５°の角度となるように配置した。また、これらの貫通孔8のうちの一部貫通孔は、前記第１発光領域10と前記第２発光領域11の両方にまたがるように形成した。
また第１発光領域10の光入射側前部において、導光板裏面に直径０．３mm、深さ０．１５mmである複数の円錐形凹部16と、深さ０．０５mmであるV字溝（本発明の「凹部」であり、溝内部の角度９０°）を配置した。
実施例２の導光板においては、本発明の導光板7をフィンガーナビゲーションモジュールに実装するために必要な開口部を第２発光領域11内に設けた。開口部の大きさ、形状は実施例２に限定されるものではなく、貫通孔8の形状や配置を調整することで第１発光領域10の輝度均一性が実現できる。

実施例２の導光板において第１発光領域10内の測定点８点の平均輝度は６３２mｃｄ／m²、最大輝度Ｌmaxは７８３mｃｄ／m²、最低輝度Ｌminは５０３mｃｄ／m²であった。第２発光領域11の平均輝度は５mｃｄ／m²、Ｌmin／Ｌmaxは０．６４であった。

実施例１および実施例２に示したように、本発明の導光板7を用いた照明装置においてポインティングデバイス外周部に位置する第１発光領域10をほぼ均等に発光させることが出来た。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各部の具体的な構成は設計変更が可能である。例えば第１発光領域10は方形に限定されず、多角形や円形など様々な形状に対応することができる。

１ レーザー光源
２ イメージセンサー
３ 入射光
４ 液晶パネル用バックライト導光板
５ 発光領域
６ 光源
７ 導光板
８ 貫通孔
１０ 第１発光領域
１１ 第2発光領域
１６ 裏面に配置された凹部
１７ 導光板端部の面取り部
１８ 第1発光領域内の輝度測定位置
１９ 導光板の開口部

Claims (6)

1. 光源から出射される光を光入射部から入光して離間した発光領域に導くための導光板において、前記発光領域における第１発光領域の内側に、前記第１発光領域とは輝度の異なる第２発光領域を有し、前記第２発光領域内に複数の貫通孔を有することを特徴とする導光板。
2. 前記第１発光領域は、前記第２発光領域に対して輝度が高いことを特徴とする請求項１に記載の導光板
3. 前記導光板は導光板の端部側面が面取りされている表裏面を有する透明部材から構成されており、前記第１発光領域内に複数の凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
4. 前記第2発光領域内の複数の貫通孔のうちの一部貫通孔は、前記第１発光領域と前記第２発光領域の両方にまたがって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の導光板。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の導光板と、前記導光板の光入射部に対向するように配置された光源を備えていることを特徴とする照明装置。
6. 前記照明装置における導光板の前記第１発光領域の任意の点において、最も高い輝度Ｌmaxを有する点と、最も低い輝度Ｌminを有する点との輝度の比Ｌmin／Ｌmaxが０．５以上であることを特徴とする照明装置。

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