JP2022188752A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は光源及び導光板を含む光源装置を提供する。
【解決手段】光源は複数の光束を提供する。導光板は複数の光束を誘導するものであり、かつ、複数の微構造を含む。導光板は入光面及び第１表面を有する。入光面は第１表面に接続される。光源は入光面の一側に設置される。複数の微構造が第１表面に設置される。複数の微構造中の各微構造が光源に向けられた受光面を有する。複数の微構造中の各微構造θ’＝ａｒｃｔａｎ（（△ｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａ）／△ｙ）の条件を満たす。本発明の光源装置は比較的に正確なパターンを生成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は光学装置に関し、特に光源装置に関する。

現在の発光ライトパネル製品は依然としてアクリル材料を採用し、射出またはプレス方法を用いて、アクリル板の背面に微構造を形成したものである。そして、アクリル板の一側に配置された光源を用いて、光がアクリル板の中に伝達され、微構造に当たった時に全反射されて、正面（鑑賞面）から出光する。この導光板の原理を利用して、微構造をパターンに配置し、ライトパネルが非点灯時に透明になり、点灯後に浮き上がった画面を生成するようにする。微構造の受光角度と光源に面する方向、距離に基づいて、一層工夫することにより、遠近感、キラキラ感、動画等の特殊効果まで実現できる。

ライトパネルを用いて動態効果を実現するには、微構造の受光面を正面から光源に合わせて、かつ、異なる光源をそれぞれ一組の微構造に対応させて異なるパターンを生成する。しかし、使用上は観賞者に直視されない微構造が依然として設計上に非対応の光源の光を観賞者まで反射することがあり、観賞者に誤ったまたは歪んだパターンが見えることが分かった。

本発明は、観賞者に比較的に正確なパターンを見せることができる光源装置を提供する。

本発明の一実施例は、光源及び導光板を含む光源装置を提供する。光源は複数の光束を提供する。導光板は複数の光束を誘導するものであり、かつ、複数の微構造を含む。導光板は入光面及び第１表面を有する。入光面は第１表面に接続される。光源は入光面の一側に設置される。複数の微構造は第１表面に設置される。各微構造は光源に向けられた受光面を有する。各微構造はθ’＝ａｒｃｔａｎ（（△ｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａ）／△ｙ）の条件を満たし、θ’は受光面の法線ベクトルの延長線と第１方向との間の夾角であり、△ｘは受光面と光源が入光面における投影点が第２方向に沿った距離であり、△ｙは受光面と投影点が第１方向に沿った距離であり、ｘは受光面と観賞者が第２方向に沿った距離であり、ａは補正係数であり、第１方向は入光面に垂直な方向であり、第２方向は第１表面に平行で、かつ第１方向に垂直な方向である。

以上により、本発明の一実施例において、光源装置の微構造がθ’＝ａｒｃｔａｎ（（Δｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａ）／△ｙ）の条件を満たす場合、光源装置は比較的に正確なパターンを生成できる。

本発明の一実施例に基づく光源装置の立体概略図。 本発明の一実施例の光源装置の第１表面に微構造が設置された概略図。 図２Ａの正面図。 図２Ｂの微構造が垂直線Ｌ’に沿った断面概略図。

図１は本発明の一実施例に基づく光源装置の立体概略図である。図１を参照すると、本発明の実施例の光源装置１０は光源モジュール２１０、２２０及び導光板１００を含む。光源モジュール２１０、２２０はそれぞれ導光板１００の入光面ＳＩ１、ＳＩ２の一側に設置されている。図１では２つの光源モジュール２１０、２２０が示さている。しかし、本発明はこれに限定されず、光源装置１０の光源モジュールの数は設計ニーズによって決める。

詳しく言う、本実施において、光源モジュール２１０、２２０は複数の光源ＬＥのライトバーを含み、光源ＬＥが複数の光束を提供し、光源ＬＥが例えば発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）素子または他種の発光素子であってもよい。

図２Ａは本発明の一実施例の光源装置の第１表面に微構造が設置された概略図であり、図２Ａにおいて第２表面Ｓ２が示されていない。図２Ｂは図２Ａの正面図である。図２Ｃは図２Ｂの微構造が垂直線Ｌ’に沿った断面概略図である。図１、図２Ａないし図２Ｃを同時に参照すると、本実施において、導光板１００は光束を誘導するものであり、かつ、導光板１００はパターンを表示する複数の微構造１０２を有する。導光板１００は入光面ＳＩ１、ＳＩ２、第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を有する。入光面ＳＩ１、ＳＩ２は第１表面Ｓ１及第２表面Ｓ２に接続される。複数の微構造１０２は第１表面Ｓ１に設置されている。また、光源ＬＥが発した光束Ｂは微構造１０２の反射によって、導光板１００の第２表面Ｓ２から出光し、観賞者ＥＹがそれを受ける。

本実施において、異なる光源ＬＥはそれぞれ一組の複数の微構造に対応する。図２Ａと図２Ｂの光源ＬＥ１及びその対応する一つの微構造１０２を例にすると、微構造１０２は光源ＬＥ１に向けられた受光面１０２Ｓを有する。なお、微構造１０２の受光面１０２Ｓは光源ＬＥ１に向けられているが、受光面１０２Ｓを正面から仮想光源ＬＥ１’に向けるように設計することが好ましい。詳しく言う、各微構造１０２はθ’＝ａｒｃｔａｎ（（△ｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａ）／△ｙ）の条件を満たし、θ’は受光面１０２Ｓの法線ベクトルの延長線Ｌ’と第１方向Ｄ１との間の夾角であり、Δｘは受光面１０２Ｓと光源ＬＥ１が入光面ＳＩ２における投影点Ｐ１が第２方向Ｄ２に沿った距離であり、Δｙは受光面１０２Ｓと投影点Ｐ１が第１方向Ｄ１に沿った距離であり、ｘは受光面１０２Ｓと観賞者ＥＹが第２方向Ｄ２に沿った距離であり、ａは補正係数であり、第１方向Ｄ１は入光面ＳＩ２に垂直な方向であり、第２方向Ｄ２は第１表面Ｓ１に平行であり、かつ第１方向Ｄ１に垂直な方向である。

その他、図２Ｂにおいて夾角θとθ’の間の差を示しているが、夾角θは微構造１０２が正面から光源ＬＥ１に向けられた設計の場合、微構造１０２の受光面１０２Ｓの法線ベクトルの延長線Ｌと第１方向Ｄ１との間の夾角である。

本実施において、補正係数ａは複数の変数の関数である。複数の変数は微構造１０２の形状、導光板１００と観賞者ＥＹが第３方向Ｄ３に沿った距離、及び導光板１００の屈折率を含み、第３方向Ｄ３は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に垂直であり、かつ、微構造１０２の形状は微構造１０２が光束を反射した後の出光角度を影響し得るすべての要素を含み、例えば、図２Ｃの受光角αを含む。

本実施において、光源装置１０はさらにｓ＝－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａの条件を満たし、△ｘ’＝△ｘ＋ｓであい、△ｘ’は受光面１０２Ｓと入光面ＳＩ２に位置する仮想位置Ｐ１’が第２方向Ｄ２に沿った距離であり、かつ、仮想位置Ｐ１’は受光面１０２Ｓの法線ベクトルの延長線Ｌ’と入光面ＳＩ２の延長表面の交差点であり、ｓは投影点Ｐ１と仮想位置Ｐ１’が第２方向Ｄ２に沿った距離である。

本実施において、微構造１０２はプリズム構造であってもよい。かつ、図２Ｃが示すように、微構造１０２の受光面１０２Ｓと第１表面Ｓ１との間に受光角αを有し、かつ、受光角αの角度が０より大きく、かつ９０度より小さい。

前記の表１ないし表４は本発明の実施例に基づく光源装置１０中の微構造１０２が導光板１００の第１表面Ｓ１上に設置される各位置の夾角θ’の好ましい設計値を示している。表１ないし表４の各関連パラメータは以下の通りである。導光板１００の屈折率は１．４９であり、微構造１０２の受光角αは５２度であり、導光板１００と観賞者ＥＹが第３方向Ｄ３に沿った距離は５００ミリメートルであり、補正係数ａは４６．６７であり、光源ＬＥ１と観賞者ＥＹが第２方向Ｄ２に沿った距離は７０ミリメートルであり、及び、第２方向において観賞者ＥＹが光源ＬＥ１の第２方向Ｄ２の正方向の位置にある。表１ないし表４において、横軸は微構造１０２と観賞者ＥＹが第２方向Ｄ２に沿った距離であり（即ち、図２Ａの距離ｘ）、横軸の単位はミリメートル（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）であり、かつ、マイナス値は微構造１０２が観賞者ＥＹの第２方向Ｄ２の反対側に位置することを意味する。縦軸はΔｙであり、かつ、マイナス値は微構造１０２が入光面ＳＩ２よりも第１方向Ｄ１寄りの位置にあることを意味する。

以上を纏めると、本発明の一実施例において、光源装置の導光板の第１表面において複数の微構造が設置されている。微構造がθ’＝ａｒｃｔａｎ（（Δｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／Δｙ））＊ａ）／Δｙ）の条件を満たす場合、異なる位置の微構造の発光視角が補正されるため、光源装置が発するパターンの観賞有効範囲が拡大される。また、異なる光源が異なる時間順で点灯される場合、これらの異なる光源が提供するパターンの間の干渉問題が提言され、光源装置の動態効果をさらに改善できる。また、異なる光源が異なる色の光束を提供するように設計し、光源装置のフルカラー効果を達成することができる。

１０ 光源装置
１００ 導光板
１０２ 微構造
１０２Ｓ 受光面
２１０、２２０ 光源モジュール
Ｂ 光束
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｄ３ 第３方向
ＥＹ 観賞者
Ｌ、Ｌ’ 延長線
ＬＥ１ 光源
ＬＥ１’ 仮想光源
Ｐ１ 投影点
Ｐ１’ 仮想位置
ｓ、Δｘ、Δｘ’、Δｙ 距離
Ｓ１ 第１表面
Ｓ２ 第２表面
ＳＩ１、ＳＩ２ 入光面
ｘ 距離
α 受光角
θ、θ’ 夾角

Claims (5)

1. 光源装置であって、
   前記光源装置は光源と導光板を含み、
   前記光源は複数の光束を提供し、
   前記導光板は前記複数の光束を誘導するものであり、かつ、複数の微構造を有し、
   前記導光板は入光面及び第１表面を有し、前記入光面は前記第１表面に接続され、
   前記光源は前記入光面の一側に設置され、
   前記複数の微構造は前記第１表面に設置され、前記複数の微構造中の各微構造が前記光源に向けられた受光面を有し、
   前記複数の微構造中の各微構造が以下の条件を満たし、
   θ’＝ａｒｃｔａｎ（（△ｘ－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／△ｙ））＊ａ）／△ｙ）、
   θ’は前記受光面の法線ベクトルの延長線と第１方向との間の夾角であり、△ｘは前記受光面と前記光源が前記入光面における投影点が第２方向に沿った距離であり、△ｙは前記受光面と前記投影点が前記第１方向に沿った距離であり、ｘは前記受光面と観賞者が前記第２方向に沿った距離であり、ａは補正係数であり、前記第１方向は前記入光面に垂直な方向であり、前記第２方向は前記第１表面に平行で、かつ前記第１方向に垂直な方向であることを特徴とする、光源装置。
2. 前記複数の微構造がプリズム微構造であることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記受光面と前記第１表面との間に受光角を有し、
   前記受光角の角度が０度より大きく、かつ９０度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
4. 前記補正係数ａは複数の変数の関数であり、
   前記複数の変数は、前記複数の微構造の形状、前記導光板と前記観賞者とが第３方向に沿った距離、及び前記導光板の屈折率を含み、
   前記第３方向は前記第１方向及び前記第２方向に垂直であることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
5. 前記光源装置はさらに、
   ｓ＝－ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｘ／Δｙ））＊ａの条件を満たし、
   Δｘ’＝Δｘ＋ｓであり、Δｘ’は前記受光面と前記入光面に位置する仮想位置が前記第２方向に沿った距離であり、ｓは前記光源が前記入光面における前記投影点と前記仮想位置が前記第２方向に沿った距離であり、かつ、前記仮想位置は前記受光面の前記法線ベクトルの前記延長線と前記入光面の延長表面の交差点であることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。

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