JP2015064997A - Light guide plate, plane light emitting device and vehicle lighting appliance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光板、面発光装置及び車両用灯具に関し、特に導光板の出射面から出射する光の光軸がその出射面の法線に対して傾斜させることができる技術に関する。 The present invention relates to a light guide plate, a surface light emitting device, and a vehicular lamp, and more particularly to a technique that allows an optical axis of light emitted from an exit surface of a light guide plate to be inclined with respect to a normal line of the exit surface.
特許文献1には、楔形の導光体が開示されている。この導光体の入射面が出射面に対して直交し、反射面が出射面に対して傾斜した状態で出射面に対向し、その反射面が波形状に形成されている。入射面に入射した光が導光体の先端まで進行する際に、その光が反射面によって出射面に向けて反射され、臨界角未満の入射角で出射面に入射する光がその出射面から導光体の外部に出射する。出射面から出射した光の光軸(その出射面から出射した光の主たる出射方向)は出射面に対して垂直である。
この導光体を各種の装置の照明灯等に利用する場合、その装置のデザインの都合上、導光体の出射面をその装置の表面に沿わせなければならないことがある。そのような場合において、導光体の出射面から出射した光の光軸が出射面に対して垂直であるから、その出射光はその装置の表面に対して垂直な方向に進行する。ところが、出射光の方向を出射面の法線方向以外にする必要があると、その導光体を使用することができない。 When this light guide is used for an illumination lamp or the like of various devices, the light exit surface of the light guide may have to be along the surface of the device for the convenience of the design of the device. In such a case, since the optical axis of the light emitted from the exit surface of the light guide is perpendicular to the exit surface, the emitted light travels in a direction perpendicular to the surface of the device. However, if the direction of the emitted light needs to be other than the normal direction of the emission surface, the light guide cannot be used.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、導光板の出射面から出射する光の光軸をその出射面の法線に対して傾斜させることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to incline the optical axis of light emitted from the exit surface of the light guide plate with respect to the normal line of the exit surface.
以上の課題を解決するための本発明に係る導光体は、透明材料からなる板状の本体部と、前記本体部の側端面に形成され、光が入射する入射面と、前記入射面に対して交差し、前記本体部の互いに対向する二面のうち一方の面に形成された反射面と、前記本体部の互いに対向する二面のうち他方の面に形成され、光が出射する出射面と、を備え、前記反射面が前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに直交する方向に分割されて、前記反射面が複数の小反射面からなり、前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに見て、前記小反射面の法線が前記出射面の法線に対して傾斜する。 The light guide according to the present invention for solving the above-described problems is a plate-shaped main body made of a transparent material, an incident surface on which light is incident, formed on a side end surface of the main body, and the incident surface. An exit that is formed on the other surface of the two opposing surfaces of the main body and the reflecting surface formed on one of the two opposing surfaces of the main body. And the reflection surface is divided in a direction orthogonal to the direction from the incident surface toward the side end of the body portion on the opposite side, and the reflection surface includes a plurality of small reflection surfaces, and the incident surface The normal line of the small reflection surface is inclined with respect to the normal line of the emission surface when viewed from the surface toward the side edge of the body portion on the opposite side.
好ましくは、前記導光体が、前記小反射面に形成された凹凸面を更に備える。
好ましくは、前記凹凸面が、前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに交差する方向に前記小反射面に沿って延びた断面三角形状の複数のローレット溝が前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに配列されたものである。
好ましくは、前記反射面と前記出射面が前記入射面の反対側の前記本体部の側端において鋭角を成すように傾斜する。
本発明に係る面発光装置は、前記導光体と、前記入射面に向けて光を発する光源部と、を備える。
本発明に係る車両用灯具は、前記面発光装置を備える。
Preferably, the light guide further includes an uneven surface formed on the small reflective surface.
Preferably, a plurality of knurled grooves having a triangular cross section extending along the small reflective surface in a direction intersecting the concave and convex surface in a direction from the incident surface toward the side end of the main body portion on the opposite side thereof. They are arranged in a direction from the surface toward the side end of the main body on the opposite side.
Preferably, the reflecting surface and the emitting surface are inclined so as to form an acute angle at a side end of the main body portion opposite to the incident surface.
The surface light-emitting device according to the present invention includes the light guide and a light source unit that emits light toward the incident surface.
The vehicular lamp according to the present invention includes the surface light-emitting device.
本発明によれば、小反射面の法線が出射面の法線に対して傾斜するため、出射面から出射した光の光軸が出射面に対して垂直ではなく、出射面から出射した光の光軸が出射面の法線に対して傾斜する。 According to the present invention, since the normal line of the small reflection surface is inclined with respect to the normal line of the emission surface, the optical axis of the light emitted from the emission surface is not perpendicular to the emission surface, and the light emitted from the emission surface Is inclined with respect to the normal of the exit surface.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing. However, the embodiments described below are given various technically preferable limitations for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
図1は車両用信号灯1の斜視図である。この車両用信号灯1はポジショニングランプ、ターンシグナルランプ、ハザードランプ、サイドマーカーランプ、テールランプ、ストップランプ、テール・ストップランプ、ハイマウントストップランプ、バックランプ、昼間走行灯(DRL)その他の信号灯である。
FIG. 1 is a perspective view of a
この車両用信号灯1は複数の面発光装置10を備える。これら面発光装置10が車両の外面に沿って配列され、これら面発光装置10の出射面が車両の外面に沿って設けられている。
The
図2は面発光装置10の正面図である。図3は面発光装置10の底面図である。図4は面発光装置10の背面図である。図5は、面発光装置10の後面の小さな凹凸を図示せずにその後面を平滑にして示した模式的な背面図である。
FIG. 2 is a front view of the surface
面発光装置10は、半導体発光素子20、コリメート光学素子30及び導光板40を備える。ここで、半導体発光素子20及びコリメート光学素子30からなる組体が、導光板40の入射面41に向けて光を発する光源部である。
The surface
半導体発光素子20は、発光ダイオード、有機発光ダイオード(有機エレクトロルミネッセンス素子)、無機エレクトロルミネッセンス素子その他の半導体発光素子である。
The semiconductor
コリメート光学素子30は、半導体発光素子20によって発せられた光を取り込んで、その光を平行光にして、その平行光を導光板40に向けて出射するものである。
コリメート光学素子30は、透明な樹脂(例えば、PMMA、PC等)又は透明なガラスからなるとともに、平面状の前面31と平面状の後面32がほぼ平行な板状に形作られている。コリメート光学素子30の上端面33と下端面34が平面であるとともに、互いに平行に設けられている。前面31、後面32、上端面33及び下端面34は全反射面となる。コリメート光学素子30の一方の側端面36は上端面33及び下端面34に対して交差し、好ましくは直交する。この側端面36は出射面と全反射面を兼ねる。以下、この側端面36を出射面36という。
The collimating
The collimating
コリメート光学素子30の中央部に収容孔37が形成され、その収容孔37がコリメート光学素子30の前面31から後面32に貫通する。収容孔37の内周面のうち上端面33と下端面34側の面37a,37bが平面であるとともに、上端面33及び下端面34に対して平行である。収容孔37の内周面のうちコリメート光学素子30の側端面35側には入射面37cが形成されており、その入射面37cが凹状の円柱面に形成されている。収容孔37の内周面のうちコリメート光学素子30の出射面36側には全反射面37dが形成されており、その全反射面37dが収容孔37の中心に向けて凸状の二等辺三角柱面状に形成されている。
A
半導体発光素子20が収容孔37内に収容されている。この半導体発光素子20は入射面37cによって形作られる円柱面の中心に配置されているとともに、入射面37cに向けられるように配置されている。半導体発光素子20によって発せられた光は入射面37cからコリメート光学素子30の内部に取り込まれる。
The semiconductor
コリメート光学素子30の一方の側端面35には、コリメート面35a,35b,35c,35dが形成されている。コリメート面35aは側端面35のうち収容孔37の上下方向の範囲よりも上側に形成されており、コリメート面35bは側端面35のうち収容孔37の上下方向の範囲よりも下側に形成されている。コリメート面35c,35dは側端面35のうち収容孔37の上下方向の範囲内に形成されており、コリメート面35cが半導体発光素子20の光軸よりも上側であり、コリメート面35dが半導体発光素子20の光軸よりも下側である。
コリメート面35a,35bは上下対称に設けられている。コリメート面35a,35bはコリメート光学素子30の外部から見て凸状の放物面状に形成されており、その放物面の軸が半導体発光素子20を通って左右に延び、その軸が上端面33及び下端面34に対して平行である。そのため、半導体発光素子20によって発せられて入射面37cによって取り込まれた光がコリメート面35a,35bによって他方の出射面36に向けて反射され、その反射光が上端面33及び下端面34に対して平行な光軸を有した平行光となる。
The
コリメート面35c,35dは上下対称に設けられている。コリメート面35c,35dはコリメート光学素子30の外部から見て凸状の放物面状に形成されている。コリメート面35cの放物面の軸が半導体発光素子20を通って図2において右上に延びる。そのため、半導体発光素子20によって発せられて入射面37cによって取り込まれた光がコリメート面35cによって上端面33に向けて反射され、その反射光が平行光となる。また、コリメート面35dの放物面の軸が半導体発光素子20を通って図2において右下に延びる。半導体発光素子20によって発せられて入射面37cによって取り込まれた光がコリメート面35dによって下端面34に向けて反射され、その反射光が平行光となる。
The
コリメート面35cによって反射された平行光が上端面33、出射面36、全反射面37dの順にこれらによって反射される。また、コリメート面35dによって反射された平行光が下端面34、出射面36、全反射面37dの順にこれらによって反射される。なお、出射面36によって平行光が反射するのは、コリメート光学素子30よりも低折率な層(例えば、空気層、粘着剤層、接着剤層等)がその出射面36と導光板40の入射面41との間に存在するためである。
The parallel light reflected by the
コリメート面35a,35bによって反射された平行光及び全反射面37dによって反射された平行光は出射面36から出射する。ここで、コリメート面35aによって反射された平行光は出射面36のうち収容孔37の上下方向の範囲よりも上側の領域から出射し、コリメート面35bによって反射された平行光は出射面36のうち収容孔37の上下方向の範囲よりも下側の領域から出射し、全反射面37dによって反射された平行光は出射面36のうち収容孔37の上下方向の範囲に相当する領域から出射する。
The parallel light reflected by the collimating surfaces 35 a and 35 b and the parallel light reflected by the
導光板40について詳細に説明する。
導光板40は、コリメート光学素子30によって出射された平行光を取り込んで、取り込んだ光を前方に向けて出射することによって導光板40の前方に所望の配光を形成するものである。導光板40は、板状の本体部40aを備えるとともに、この本体部40aの表面に形成された入射面(側端面)41、反射面(後面)42、上端面46、下端面47及び出射面(前面)48等を備える。
The
The
本体部40aは、透明な樹脂(例えば、PMMA、PC等)又は透明なガラスからなる。
本体部40aの形状を大づかみに捉えた際の本体部40aの骨格的形状について説明する。本体部40aをその前又は後ろから見て、本体部40aが左右方向に長い帯板状に形作られ、本体部40aをその上又は下から見て、本体部40aが楔形(三角形)の断面形状を有した板状に形作られており、本体部40aの後面42が前面48に対して傾斜した状態で前面48に対向する。具体的には、本体部40aの後面42が前面48に対して平行な状態から上下方向の軸の回りに回転するよう傾斜し、後面42と前面48との間の厚さが本体部40aの一方の入射面41ら反対側の側端49に向かって漸減し、その側端49において後面42と出射面48が鋭角を成す。本体部40aの一方の側端面41が光を取り込む入射面であり、本体部40aの前面48が光を出射する出射面であるので、以下では、本体部40aの側端面41を入射面41といい、本体部40aの前面48を出射面48という。また、本体部40aの後面42は本体部40a内に取り込まれた光を反射させるものであるので、本体部40aの後面42を反射面42という。なお、本体部40aの骨格的形状が、出射面48と反射面42が平行な帯状平板であってもよい。
The
The skeletal shape of the
本体部40aの形状を詳しく観察して把握される本体部40aの形状について説明する。
本体部40aの上端面46と下端面47が平面であるとともに、互いに平行に設けられている。上端面46及び下端面47は全反射面となる。
本体部40aの入射面41が平面であり、この入射面41が上端面46、下端面47及び出射面48に対して直交する。
入射面41がコリメート光学素子30の側端面(出射面)36から離れて対向し、入射面41とコリメート光学素子30の出射面36との間にはコリメート光学素子30よりも低折率な層(例えば、空気層、粘着剤層、接着剤層等)が形成されている。
A description will be given of the shape of the
The
The
The
コリメート光学素子30の出射面36から出射した光が入射面41から本体部40aの内部に取り込まれる。本体部40aの内部に取り込まれた光は入射面41から反対側の側端49へ進行し、その光の光軸は入射面41から反対側の側端49に向かって延びる。以下では、その光軸の延びる方向を横方向という。
Light emitted from the
図4及び図5に示すように、本体部40aの反射面42が上下に分割されている。つまり、その反射面42が複数の帯状の小反射面(帯状領域)42a,42b,42c,42dに区分けされて、その反射面42がこれら小反射面42a,42b,42c,42dからなる。これら小反射面42a,42b,42c,42dは、左右方向が上下方向よりも長く、横長に設けられている。
As shown in FIG.4 and FIG.5, the
図6は、図2に示すVI−VIに沿った断面を矢印方向に向かって見て示した断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line VI-VI shown in FIG.
図6に示すように、横方向に向かって見て、つまり本体部40aの入射面41から側端49に向かう向き又はその逆向きに見て、小反射面42aの法線43aと出射面48の法線48nが平行ではなく、小反射面42aの法線43aが出射面48の法線48nに対して傾斜する。具体的には、横方向に向かって見て、小反射面42aの法線43aが出射面48の法線48nから横方向の軸の回りに回転するよう傾斜する。図6に示す例では、小反射面42aの法線43aが出射面48の法線48nから横方向の軸の回りに下へ回転するよう傾斜する。それに対して、小反射面42aの法線43aが出射面48の法線48nから横方向の軸の回りに上へ回転するよう傾斜してもよい。
As shown in FIG. 6, when viewed in the lateral direction, that is, in the direction from the
小反射面42aの法線43aと同様に小反射面42b,42c,42dの法線43b,43c,43dも出射面48の法線48nに対して傾斜する。
Similarly to the
小反射面42aには凹凸面(複数のレンズカット)44aが形成されている。上又は下から見た凹凸面44aの段面形状は鋸歯状波であり、上下方向に延びる断面三角形状の複数のローレット溝が小反射面42aに沿って横方向に配列されることによって凹凸面44aが形成される。
The
小反射面42aと同様に小反射面42b,42c,42dにも、凹凸面44b,44c,44dがそれぞれ形成されている。
Similar to the
図1に示すように、以上のように構成された複数の面発光装置10を組み合わせてこれらを配列する場合、本体部40aの側端49側の部位の裏側に隣りの面発光装置10の半導体発光素子20及びコリメート光学素子30が配置され、その半導体発光素子20及びコリメート光学素子30が隠れる。また、図2及び図3に示すように、本体部40aのうち入射面41側の部位45が本体部40aの出射面48よりも一段低い段状に設けられている。そして、図1に示すように、本体部40aの側端49側の部位の裏側に隣りの面発光装置10の本体部40aの入射面41側の部位45が配置され、隣り合う本体部40a,40aの出射面48,48同士が面一になっている。
As shown in FIG. 1, when a plurality of surface
入射面41から本体部40aの内部に取り込まれた光が入射面41から反対側の側端49へ進行する。その光が小反射面42a,42b,42c,42dに入射すると、その光が小反射面42a,42b,42c,42dによって反射される。その反射光が出射面48に入射し、出射面48への入射角が臨界角以上となる光は出射面48によって反射される。こうして、本体部40aの内部の光は、小反射面42a,42b,42c,42d及び出射面48によって反射されながら、入射面41から反対側の側端49へ進行する。
一方、出射面48への入射角が臨界角未満となる光は出射面48によって反射されずに、出射面48から前方へ出射する。
The light taken into the
On the other hand, light whose incident angle to the
本体部40aが楔形の断面形状を有した板状であり、本体部40aの反射面42が出射面48に対して傾斜するため、出射面48における輝度分布が均一化し、出射面48のうち入射面41から遠い領域の輝度が低下することを防止することができる。
The
横方向に向かって見て、小反射面42a,42b,42c,42dの法線43a,43b,43c,43dが出射面48の法線48nに対して傾斜するため、出射面48から出射した光の光軸(出射面48から出射した光の主たる出射方向、つまり出射面48から出射した光線群の出射方向の平均)は出射面48に対して垂直ではない。つまり、横方向に向かって見て、小反射面42a,42b,42c,42dの法線43a,43b,43c,43dと出射面48の法線48nとの成す角度を設計変更すれば、出射面48から出射した光の光軸を調整することができる。例えば、小反射面42a,42b,42c,42dの法線43a,43b,43c,43dが出射面48の法線48nに対して下に傾斜すれば、出射面48から出射した光の光軸が出射面48の法線48nに対して下に傾斜する。小反射面42a,42b,42c,42dの法線43a,43b,43c,43dが出射面48の法線48nに対して上に傾斜すれば、出射面48から出射した光の光軸が出射面48の法線48nに対して上に傾斜する。
Since the
よって、車両のデザインの都合上、出射面48の向きが制限される場合でも、出射面48から出射した光の光軸の向きを調整することができる。例えば、小反射面42a,42b,42c,42dの法線43a,43b,43c,43dと出射面48の法線48nとの成す角度を設計変更することによって、この面発光装置10の用いた車両用信号灯1を法規に適合させることができる。
Therefore, the direction of the optical axis of the light emitted from the
一方、小反射面42a,42b,42c,42dに凹凸面44a,44b,44c,44dがそれぞれ形成されているので、所望の配光を得ることができる。つまり、出射面48から出射した光が出射面48に正対する仮想スクリーンに照射されることによってその仮想スクリーンに形成される光度分布は、凹凸面44a,44b,44c,44dの形状やローレット溝の大きさ等によって調整されたものとなる。
On the other hand, since the
上記実施形態では、面発光装置10を車両用信号灯1に利用したが、車両用照明灯(例えば、室内灯、荷室灯)又は一般照明灯(例えば、スポットライト、読書灯、医療用照明灯)などに利用してもよい。
In the above embodiment, the surface
光源部として、半導体発光素子20及びコリメート光学素子30からなる組体の例を挙げたが、他の光源部を用いてもよい。例えば、本体部40aの入射面41に対向する位置においてその入射面41に沿って設けられた蛍光管を光源部として用いてもよいし、本体部40aの入射面41に対向する位置においてその入射面41に沿って配列された複数の半導体発光素子(発光ダイオード、有機発光ダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子)を光源部として用いてもよい。
Although the example of the assembly which consists of the semiconductor
10 面発光装置
20 半導体発光素子
30 コリメート光学素子
40 導光体
40a 本体部
41 入射面
42 反射面
42a,42b,42c,42d 小反射面
43a,43b,43c,43d 法線
44a,44b,44c,44d 凹凸面
48 出射面
48n 法線
49 側端
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記本体部の側端面に形成され、光が入射する入射面と、
前記入射面に対して交差し、前記本体部の互いに対向する二面のうち一方の面に形成された反射面と、
前記本体部の互いに対向する二面のうち他方の面に形成され、光が出射する出射面と、を備え、
前記反射面が前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに直交する方向に分割されて、前記反射面が複数の小反射面からなり、
前記入射面からその反対側の前記本体部の側端に向かう向きに見て、前記小反射面の法線が前記出射面の法線に対して傾斜する、
ことを特徴とする導光板。 A plate-like body made of a transparent material;
Formed on the side end surface of the main body, and an incident surface on which light is incident;
A reflecting surface formed on one of the two surfaces of the main body portion that intersect each other and that face each other;
Formed on the other surface of the two opposing surfaces of the main body part, and an emission surface from which light is emitted, and
The reflective surface is divided in a direction perpendicular to the direction from the incident surface toward the side end of the body portion on the opposite side, and the reflective surface is composed of a plurality of small reflective surfaces,
The normal of the small reflection surface is inclined with respect to the normal of the exit surface when viewed from the entrance surface toward the side edge of the main body portion on the opposite side.
A light guide plate characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の導光板。 Further comprising an uneven surface formed on the small reflective surface,
The light guide plate according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の導光板。 A plurality of knurled grooves having a triangular cross-section extending along the small reflective surface in a direction intersecting the concave-convex surface in a direction from the incident surface toward the side end of the body portion on the opposite side from the incident surface. It is arranged in a direction toward the side end of the opposite main body part,
The light guide plate according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の導光板。 The reflecting surface and the emitting surface are inclined so as to form an acute angle at a side end of the main body portion opposite to the incident surface,
The light guide plate according to claim 3.
前記入射面に向けて光を発する光源部と、を備える、
ことを特徴とする面発光装置。 The light guide plate according to any one of claims 1 to 4,
A light source unit that emits light toward the incident surface,
A surface light-emitting device.
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