JP5363884B2 - Light emitting device and optical element - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置および光学素子に関する。   The present invention relates to a light emitting device and an optical element.

LED(Light Emitting Diode)を光源に用いた照明装置としては、以下のものが提案されている。すなわち、一端面が入射端面とされるとともに前面が階段状面に形成され、入射端面から入射した光を導いて前面の複数の段差面から出射する導光板の後側に反射板を設け、導光板の入射端面に対向させて発光素子を配置している。そして、導光板の入射端面から少なくとも入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の前側に光の一部を吸収する拡散手段を設けている。さらに、この照明装置は、導光板の前側に、端部領域以外の部分に対向させて、導光板の複数の段差面から出射した光を段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材を配置している(特許文献1参照)。   The following has been proposed as an illumination device using an LED (Light Emitting Diode) as a light source. That is, one end surface is an incident end surface and the front surface is formed in a stepped surface, and a reflector is provided behind the light guide plate that guides light incident from the incident end surface and exits from a plurality of step surfaces on the front surface. A light emitting element is arranged to face the incident end face of the optical plate. And the diffusion means which absorbs a part of light is provided in the front side of the edge part area | region of the range more than the height of an incident end surface from the incident end surface of a light-guide plate. Further, the illumination device has an optical member that refracts light emitted from a plurality of step surfaces of the light guide plate in a direction in which an angle with respect to the step surface is reduced, facing a portion other than the end region on the front side of the light guide plate. (Refer to Patent Document 1).

この照明装置は、導光板にその入射端面から入射した光が入射端面側の端部付近から出射する際、拡散手段によってその光を拡散し、中央側へ進行するようにしている。そして、この照明装置は、導光板の入射端面側の端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとし、この出射エリアの全域から均一な強度分布の光を出射させるようにしている。   In this illuminating device, when the light incident on the light guide plate from the incident end face is emitted from the vicinity of the end on the incident end face side, the light is diffused by the diffusing means and proceeds to the center side. And this illuminating device makes the area | region corresponding to parts other than the edge part area | region of the incident end surface side of a light-guide plate the light emission area, and it is made to radiate | emit the light of uniform intensity distribution from the whole area of this emission area. .

特開2004−119143号公報JP 2004-119143 A

しかしながら、特許文献1に記載されている照明装置は、拡散手段が設けられた部分以外を光の出射エリアとしているため、照明エリアに比べ導光板がかなり長くなる。この結果、照明装置が大型化しがちとなる。   However, since the illumination device described in Patent Document 1 uses a light emission area other than the portion where the diffusing means is provided, the light guide plate is considerably longer than the illumination area. As a result, the lighting device tends to be enlarged.

そこで、本発明の目的は、導光部からの光の出射を均一にしつつ小型化が可能な発光装置および光学素子を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emitting device and an optical element that can be miniaturized while uniformly emitting light from a light guide.

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、棒状の導光部と、導光部に光を入射する光源と、導光部の長尺方向端部から入射された光を出射面から出射し、導光部の長尺方向端部側には、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面から出射させる光散乱導光部が設けられ、導光部および光散乱導光部の出射面は、平面、または導光部の短尺方向の両端から中央に向かって凹む凹面であることとする。
また、本発明の発光装置は、棒状の導光部と、導光部に光を入射する光源と、導光部の長尺方向端部から入射された光を出射面から出射し、導光部の長尺方向端部側には、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面から出射させる光散乱導光部が設けられ、導光部および光散乱導光部の出射面は、導光部の短尺方向の両端から中央部に向かって膨らむ凸面であることとする。
In order to achieve the above object, a light-emitting device of the present invention includes a rod-shaped light guide unit, a light source that makes light incident on the light guide unit, and light that is incident from the end in the longitudinal direction of the light guide unit. Light that exits and contains light scattering particles that scatter the emitted light and guide most of the incident light to the same direction side as the incident direction. light scattering guide to emit from the emission surface of many provided et al is the exit surface of light guide portion and the light scattering guide has a concave recessed planar or from short opposite end of the light guide, toward the center Suppose that
In addition, the light emitting device of the present invention emits light incident from the longitudinal end portion of the light guide portion from the light exit surface, and guides the light from the rod-shaped light guide portion, the light source that makes light incident on the light guide portion, and the light guide. The long side end portion of the unit contains light scattering particles that multiple-scatter the emitted light and guide most of the incident light to the same direction side as the incident direction. The light-scattering light-guiding unit that is emitted from the light-guiding unit is provided, and the light-guiding unit and the light-scattering light-guiding unit have emission surfaces that are convex surfaces that bulge from both ends of the light-guiding unit toward the center.

ここで、長尺方向端部側から入射した光を出射面に向くように方向転換させる方向転換部をさらに備え、光源は、導光部の中心軸から方向転換部に近づく側または方向転換部から離れる側にシフトさせることにより、導光部に入射してきた光を導光部の出射面または方向転換部に向くように構成することが好ましい。
また、導光体の長尺方向端部側に、光源から出射した光を導光部側に反射する放物面の反射面を有する鏡面部材を備えることが好ましい。
Here, the light source further includes a direction changing unit that changes the direction of light incident from the end in the long direction so as to face the output surface, and the light source is a side or direction changing unit that approaches the direction changing unit from the central axis of the light guide unit. It is preferable that the light incident on the light guide portion is directed toward the light exit surface or the direction changing portion of the light guide portion by shifting to the side away from the light guide portion.
Moreover, it is preferable to provide the mirror surface member which has the reflective surface of the paraboloid which reflects the light radiate | emitted from the light source to the light guide part side in the elongate direction edge part side of a light guide.

上記目的を達成するため、本発明の光学素子は、棒状の導光部と、導光部の長尺方向端部から入射された光を方向転換させる方向転換部とを有し、方向転換部と対向するように配置された出射面から方向転換部によって方向転換された光を出射し、出射面のうち、導光部の長尺方向端部側には、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面から出射させる光散乱導光部が導光部の一部として設けられ、導光部および光散乱導光部の出射面は、平面、または導光部の短尺方向の両端から中央に向かって凹む凹面であることとする。
また、本発明の発光装置は、棒状の導光部と、導光部の長尺方向端部から入射された光を方向転換させる方向転換部とを有し、方向転換部と対向するように配置された出射面から方向転換部によって方向転換された光を出射し、出射面のうち、導光部の長尺方向端部側には、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面から出射させる光散乱導光部が導光部の一部として設けられ、導光部および光散乱導光部の出射面は、導光部の短尺方向の両端から中央部に向かって膨らむ凸面であることとする。
In order to achieve the above object, an optical element of the present invention has a rod-shaped light guide part and a direction changing part that changes the direction of light incident from the longitudinal end of the light guide part. The light whose direction is changed by the direction changing unit is emitted from the emission surface arranged so as to be opposed to the light source, and the emitted light is subjected to multiple scattering on the longitudinal direction end portion side of the light guide unit in the emission surface, and containing light scattering particles leading to many has entered the light in the same direction as the incident direction, the light scattering guide to emit from the emission surface more light that has been incident Re et provided as a part of the light guide portion The light exit surface of the light guide and the light scattering light guide is a flat surface or a concave surface that is recessed from both ends in the short direction of the light guide toward the center.
In addition, the light emitting device of the present invention has a rod-shaped light guide unit and a direction changing unit that changes the direction of light incident from the longitudinal end of the light guide unit, and faces the direction changing unit. The light redirected by the direction changer is emitted from the arranged exit surface, and the emitted light is subjected to multiple scattering and incident on the end of the light guide in the longitudinal direction of the exit surface. A light scattering light guide that contains light scattering particles that guide most of the incident light in the same direction as the incident direction and that emits most of the incident light from the exit surface is provided as part of the light guide. The exit surface of the scattering light guide is a convex surface that bulges from both ends in the short direction of the light guide toward the center.

ここで、導光部のうち、光散乱導光部以外の部分は、透明体とされる、または透明体に光散乱粒子が光散乱導光部よりも低い含有率で含まれていることとすることができる。   Here, a part other than the light-scattering light-guiding unit in the light-guiding unit is a transparent body, or the transparent body includes light-scattering particles at a lower content than the light-scattering light-guiding unit. can do.

また、導光部の長尺方向の両端面には、長尺方向端部から膨らむように凸レンズ形状の入射レンズが配置され、光散乱導光部は、入射レンズが配置される部分以外の端面から導光部の長尺方向に延びるように設けられていることが好ましい。   Moreover, the convex lens-shaped incident lens is arrange | positioned at the both ends surface of the elongate direction of a light guide part so that it may swell from an elongate direction edge part, and an end surface other than the part by which an incident lens is arrange | positioned It is preferable that it is provided so that it may extend in the elongate direction of a light guide part.

また、光散乱導光部は、導光部の両端にそれぞれ設けられ、方向転換部は、断面三角形状のプリズムとされ、各プリズムの頂点を結ぶ線に対する反射面の角度であって一方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をAとし、他方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をBとしたとき、一方の長尺方向端部領域においては、A<Bとなり、他方の長尺方向端部領域においては、A>Bとなり、導光部の長尺方向中央領域においては、A=Bとなっていることが好ましい。   The light scattering light guides are provided at both ends of the light guide, respectively, and the direction changing part is a prism having a triangular cross section, which is an angle of the reflection surface with respect to a line connecting the apexes of the prisms, and has one length. When the angle of the reflecting surface that reflects the light incident from the end in the lengthwise direction is A, and the angle of the reflecting surface that reflects the light incident from the other end in the lengthwise direction is B, the one long direction It is preferable that A <B in the end region, A> B in the other end region in the longitudinal direction, and A = B in the central region in the longitudinal direction of the light guide unit.

また、光散乱導光部に含有される光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、各光散乱導光部の中心軸方向の長さをα/2としたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、5<α/(2×τ)<50の範囲内とされることが好ましい。   In addition, the light scattering particles contained in the light scattering light guide are turbidity, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient, τ, and the length in the central axis direction of each light scattering light guide is α / 2. In this case, it is preferable that the average scattering number value indicating the average scattering number is in the range of 5 <α / (2 × τ) <50.

また、導光部のうち、光散乱導光部以外の部分にも、光散乱粒子を含み、光散乱導光部以外の部分に含有される光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、導光部の軸方向の長さをLとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、0<L/τ<60の範囲内とされ、かつ光散乱導光部の平均散乱回数値が光散乱導光部以外の導光部の値より大きくされることが好ましい。   In addition, the light guide part other than the light scattering light guide part also includes light scattering particles, and the light scattering particles contained in the part other than the light scattering light guide part have a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient. When the turbidity is τ and the length of the light guide in the axial direction is L, the average number of scattering times indicating the average number of scattering is within the range of 0 <L / τ <60, and the light scattering guide It is preferable that the average number of scattering times of the light part is larger than the value of the light guide part other than the light scattering light guide part.

また、光散乱導光部の散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度の値を、光散乱導光部以外の導光部の値より大きくしたことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the value of turbidity, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient of the light scattering light guide, is made larger than the value of the light guide other than the light scattering light guide.

また、光散乱導光部の軸方向の合計の長さをαとし、導光部の軸方向の長さをLとしたとき、L/15<α<L/2の範囲内とされることが好ましい。   Further, when the total length of the light scattering light guide in the axial direction is α and the length of the light guide in the axial direction is L, L / 15 <α <L / 2. Is preferred.

また、導光部の短尺方向中央部における出射面と直交する方向の光散乱導光部の厚みtは、出射面と直交する方向の導光部の厚みをTとしたとき、T/20<t<T/2の範囲内とされることが好ましい。   The thickness t of the light-scattering light guide in the direction perpendicular to the exit surface at the center in the short direction of the light guide is T / 20 <, where T is the thickness of the light guide in the direction perpendicular to the exit surface. It is preferable that t <T / 2.

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、上述のいずれかの光学素子と、その光学素子の両端または一端に配置される光源と、を有する。   In order to achieve the above object, a light-emitting device of the present invention includes any one of the optical elements described above and light sources disposed at both ends or one end of the optical element.

ここで、光源をLEDとし、このLEDを光学素子の長尺方向端部の中央より出射面とは反対となる面に近づく位置に配置したことが好ましい。   Here, it is preferable that the light source is an LED, and the LED is disposed at a position closer to the surface opposite to the exit surface from the center of the longitudinal end of the optical element.

本発明では、導光部からの光の出射を均一にしつつ小型化が可能な発光装置および光学素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device and an optical element that can be miniaturized while uniformly emitting light from the light guide.

本発明の第1の実施の形態に係る光学素子である導光体の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the light guide which is an optical element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す導光体の右側面図である。It is a right view of the light guide shown in FIG. 図1および図2に示す導光体を構成する光散乱導光部中の光散乱粒子となるシリコーン粒子の散乱原理を示す図で、単一真球粒子による散乱光強度の角度分布(Α、Θ)を示すグラフである。It is a figure which shows the scattering principle of the silicone particle used as the light-scattering particle | grains in the light-scattering light guide part which comprises the light guide shown in FIG.1 and FIG.2, and is an angle distribution (Α, It is a graph which shows (Θ). 本発明の実施の形態に係る導光体の長尺方向端部から約半分の長さに存在するプリズム部の側面形状を示す概要図であり、また、LEDを点灯させたときの本発明の実施の形態に係る発光装置の光の入出射の状況を示す概要図でもある。It is a schematic diagram which shows the side surface shape of the prism part which exists in about half length from the elongate direction edge part of the light guide which concerns on embodiment of this invention, and also when LED is turned on, It is also a schematic diagram which shows the light incident / exit situation of the light emitting device according to the embodiment. 第1の実施の形態の発光装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the light-emitting device of 1st Embodiment. 図5に示す発光装置の導光体の中央部からの距離を横軸にとり、出射面からの光の照度を縦軸にとり、発光装置の明るさ(光量)の分布をシミュレーション結果として示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the distribution of brightness (light quantity) of the light emitting device as a simulation result with the horizontal axis representing the distance from the center of the light guide of the light emitting device shown in FIG. 5 and the vertical axis representing the illuminance of light from the exit surface. is there. 光散乱導光部の部分を他の導光体の部分と同様に透明体とした以外は図5に示す発光装置と同じ構成の比較例の発光装置について、明るさの分布を図6と同様に示す図である。The brightness distribution of the light emitting device of the comparative example having the same configuration as the light emitting device shown in FIG. 5 is the same as that of FIG. 6 except that the light scattering light guide portion is made transparent like the other light guide portions. FIG. 本発明の実施の形態に係る発光装置を発光させたときの出射面の輝度チャートを示す図で、黒色に近づくほど輝度が低く、白色に近づくほど輝度が高くなる図である。It is a figure which shows the brightness | luminance chart of the output surface when light-emitting device which concerns on embodiment of this invention is light-emitted, Comprising: It is a figure where a brightness | luminance becomes low, so that it approaches white and a brightness | luminance becomes high. 図7に示す比較例の発光装置を発光させたときの出射面の輝度チャートを示す図で、黒色に近づくほど輝度が低く、白色に近づくほど輝度が高くなる図である。It is a figure which shows the brightness | luminance chart of the output surface when making the light-emitting device of the comparative example shown in FIG. 7 light-emit, and is a figure where a brightness | luminance becomes low, so that it approaches white and a brightness | luminance becomes high. 本発明の第2の実施の形態に係る発光装置について、明るさの分布を図6と同様に示す図である。It is a figure which shows distribution of brightness similarly to FIG. 6 about the light-emitting device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る発光装置の断面を図5と同様に示す概略図で、その長尺方向両端部と長尺方向中央部における、プリズム部の拡大図も併せて示した図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention, similar to FIG. 5, and also shows an enlarged view of a prism portion at both ends in the longitudinal direction and a central portion in the longitudinal direction. FIG. 本発明の第1の実施の形態の照明装置と本発明の第3の実施の形態の照明装置の光の出射方向を示す図である。It is a figure which shows the emission direction of the light of the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention, and the illuminating device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光装置の第1変形例の発光装置の図2に相当する側面図である。It is a side view equivalent to FIG. 2 of the light-emitting device of the 1st modification of the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光装置の第2変形例の発光装置の図2に相当する側面図である。It is a side view equivalent to FIG. 2 of the light-emitting device of the 2nd modification of the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 左側の図は、本発明の実施の形態に係る導光体の構成を示す側面図であり、第1の実施の形態に係る導光体における図2に相当する図で、右側の図は、左側の図に示す導光体の端部の構成を示す正面図であり、第1の実施の形態に係る導光体における図1の一部に相当する図である。The figure on the left side is a side view showing the configuration of the light guide according to the embodiment of the present invention, the figure corresponding to FIG. 2 in the light guide according to the first embodiment, the figure on the right side is It is a front view which shows the structure of the edge part of the light guide shown to the left figure, and is a figure equivalent to a part of FIG. 1 in the light guide which concerns on 1st Embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る光学素子および発光装置の構成、ならびにそれらの作用について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the configuration of the optical element and the light emitting device according to the embodiment of the present invention and the operation thereof will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態の光学素子の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光学素子である導光体1の構成を示す正面図、図2は、その側面図である。
(Configuration of Optical Element of First Embodiment)
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a light guide 1 which is an optical element according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view thereof.

図1および図2に示すように、導光体1は、外形が長尺の四角柱に近い棒状の導光部が主たる構成要素となっている。導光体1は、導光部の長尺方向両端に設けられ導光体1の一部となる2つの入射レンズ3,3と、導光部の下面に形成され導光体1の一部となるプリズム部4と、導光部の上面の長尺方向両端に配置され導光体1の一部となる2箇所の光散乱導光部5,5と、導光部の上面に形成され導光体1の一部となり導光体1の長尺方向端部から入射された光を出射する出射面6を有している。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the light guide 1 is mainly composed of a rod-shaped light guide unit whose outer shape is close to a long rectangular column. The light guide 1 is provided at both ends in the longitudinal direction of the light guide unit, and is formed on the lower surface of the light guide unit. Are formed on the upper surface of the light guide unit, the two light-scattering light guide units 5 and 5 that are disposed at both ends in the longitudinal direction of the upper surface of the light guide unit and are part of the light guide 1. It has a light exit surface 6 that becomes part of the light guide 1 and emits light incident from the end in the longitudinal direction of the light guide 1.

導光体1のうち、光散乱導光部5以外の部分は、透明のポリメチルメタクリレート(以下、「PMMA」と略記する。)からなる樹脂成形体であり、略四角柱形状をなしている。入射レンズ3もPMMAからなり、断面が双曲線形状となる凸レンズである。なお、導光体1と入射レンズ3とは、一体成形されている。   A portion of the light guide 1 other than the light scattering light guide 5 is a resin molded body made of transparent polymethylmethacrylate (hereinafter abbreviated as “PMMA”), and has a substantially quadrangular prism shape. . The incident lens 3 is also a convex lens made of PMMA and having a hyperbolic cross section. The light guide 1 and the incident lens 3 are integrally formed.

図2に示すように、導光体1の長尺方向端面は、平坦な平坦面7とされ、その中央に長尺方向端部から膨らんでいる凸レンズである入射レンズ3が配置されている。そして、光散乱導光部5は、入射レンズ3が配置される部分以外の平坦面7から導光体1の長尺方向に延びるように設けられている。図1および図2では、方向転換部となるプリズム部4の詳細な形態の図示は省略すると共に、プリズム部4の詳細な形状についての説明は後述する。   As shown in FIG. 2, the end surface in the longitudinal direction of the light guide 1 is a flat flat surface 7, and the incident lens 3, which is a convex lens bulging from the end in the longitudinal direction, is disposed at the center. And the light-scattering light guide part 5 is provided so that it may extend in the elongate direction of the light guide 1 from the flat surfaces 7 other than the part by which the incident lens 3 is arrange | positioned. In FIG. 1 and FIG. 2, illustration of the detailed form of the prism part 4 used as a direction change part is abbreviate | omitted, and description about the detailed shape of the prism part 4 is mentioned later.

光散乱導光部5は、光散乱粒子として粒子径が2μmから9μmの球状かつ透光性のシリコーン粒子(図示省略)が含有されているPMMA樹脂成形体である。2つの光散乱導光部5の長さは同一寸法α/2(単位はcm)であり、2つの光散乱導光部5のそれぞれの長さ寸法α/2の和αは、導光体1の長尺方向の寸法L(単位はcm)の1/10である。また、2つの光散乱導光部5は、短尺方向の寸法W1が、導光体1の短尺方向の寸法W2とそれぞれ同一の寸法である。導光体1の短尺方向中央部における出射面6と直交する方向の光散乱導光部の厚み寸法t(単位はcm)は、出射面6と直交する方向の導光体1の厚みをT(単位はcm)としたとき、t=T/5とされている。図2に示すように、光散乱導光部5の上面は、短尺方向の両端部から中央部に向かって膨らんでいる。この膨らみの形状は、円柱の側面の一部の形状である。すなわち、表面は球面の一部とされている。なお、導光体1のうち、光散乱導光部5以外の部分と光散乱導光部5は2材成形によって一体化されている。   The light scattering light guide 5 is a PMMA resin molded body containing spherical and translucent silicone particles (not shown) having a particle diameter of 2 μm to 9 μm as light scattering particles. The lengths of the two light scattering light guides 5 are the same dimension α / 2 (unit is cm), and the sum α of the length dimensions α / 2 of the two light scattering light guides 5 is the light guide. 1/10 of the dimension L in the longitudinal direction (unit: cm). The two light-scattering light guides 5 have the same dimension W1 in the short direction as the dimension W2 in the short direction of the light guide 1. The thickness dimension t (unit: cm) of the light-scattering light guide in the direction perpendicular to the exit surface 6 at the center in the short direction of the light guide 1 is the thickness T of the light guide 1 in the direction perpendicular to the exit surface 6. When the unit is cm, t = T / 5. As shown in FIG. 2, the upper surface of the light scattering light guide 5 swells from both ends in the short direction toward the center. The shape of this bulge is the shape of a part of the side surface of the cylinder. That is, the surface is a part of a spherical surface. In the light guide 1, the part other than the light scattering light guide 5 and the light scattering light guide 5 are integrated by two-material molding.

ここで、光散乱導光部5に含有される光散乱粒子は、光散乱導光部5の散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτ(単位はcm)としたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、上述の光散乱導光部5のそれぞれの長さα/2に対して、5<α/(2×τ)<50の範囲内とされる。また、光散乱導光部5の軸方向の合計の長さαは、全体の出射光の均一性などを考慮すると、上述の導光体1の軸方向の長さをLに対して、L/30<α<L/4の範囲内とされる。さらに、上述の光散乱導光部5の厚みtは、入射光を効率よく出射面6に導くことを考慮すると、上述の導光体1の厚みTに対して、T/20<t<T/2の範囲内とされる。   Here, the light scattering particles contained in the light scattering light guide 5 have an average number of scattering times when turbidity, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient of the light scattering light guide 5, is τ (unit: cm). The average number of times of scattering representing the above is within a range of 5 <α / (2 × τ) <50 with respect to each length α / 2 of the light scattering light guide 5 described above. The total length α in the axial direction of the light-scattering light guide 5 is determined by taking the length of the light guide 1 in the axial direction from L to L in consideration of the uniformity of the entire emitted light. / 30 <α <L / 4. Furthermore, the thickness t of the light scattering light guide 5 described above is T / 20 <t <T with respect to the thickness T of the light guide 1 in consideration of efficiently guiding incident light to the exit surface 6. Within the range of / 2.

以下、光散乱導光部5のシリコーン粒子について説明する。このシリコーン粒子は、体積的に一様な散乱能が与えられた導光体であり、散乱微粒子としての球形粒子を多数含んでいる。光散乱導光部5の内部に光が入射すると、その光は散乱微粒子によって散乱することになる。   Hereinafter, the silicone particles of the light scattering light guide 5 will be described. This silicone particle is a light guide provided with a volumetric uniform scattering ability, and includes a large number of spherical particles as scattering fine particles. When light enters the light scattering light guide 5, the light is scattered by the scattering fine particles.

ここで、シリコーン粒子の理論的な基礎を与えるMie散乱理論について説明する。Mie散乱理論は、一様な屈折率を有する媒体(マトリックス)中に該媒体と異なる屈折率を有する球形粒子(散乱微粒子)が存在するケースについてマックスウェルの電磁方程式の解を求めたものである。光散乱粒子に相当する散乱微粒子によって散乱した散乱光の角度に依存した強度分布I(Α、Θ)は下記(1)式で表される。Αは、散乱微粒子の光学的大きさを示すサイズパラメータであり、マトリックス中での光の波長λで規格化された球形粒子(散乱微粒子)の半径rに相当する量である。角度Θは散乱角で、入射光の進行方向と同一方向をΘ=180°にとる。   Here, the Mie scattering theory that gives the theoretical basis of the silicone particles will be described. Mie scattering theory is the solution of Maxwell's electromagnetic equation for the case where spherical particles (scattering fine particles) having a refractive index different from that of the medium exist in a medium (matrix) having a uniform refractive index. . The intensity distribution I (Α, Θ) depending on the angle of the scattered light scattered by the scattering fine particles corresponding to the light scattering particles is expressed by the following equation (1). Α is a size parameter indicating the optical size of the scattering fine particles, and is an amount corresponding to the radius r of the spherical particles (scattering fine particles) normalized by the wavelength λ of light in the matrix. The angle Θ is a scattering angle, and the same direction as the traveling direction of incident light is Θ = 180 °.

また、(1)式中のi、iは(4)式で表される。そして、(2)〜(4)式中の下添字ν付のaおよびbは(5)式で表される。上添字1および下添字νを付したP(cosΘ)は、Legendreの多項式、下添字ν付のa、bは1次、2次のRecatti−Bessel関数Ψ、ζ(ただし、「*」は下添字νを意味する。)とその導関数とからなる。mはマトリックスを基準にした散乱微粒子の相対屈折率で、m=nscatter/nmatrixである。 Further, i 1 and i 2 in the formula (1) are represented by the formula (4). And a and b with subscript ν in the expressions (2) to (4) are expressed by the expression (5). P (cos Θ) with superscript 1 and subscript ν is Legendre's polynomial, a and b with subscript ν are first-order and second-order Recati-Bessel functions Ψ * , ζ * (where “*” Means the subscript ν) and its derivative. m is the relative refractive index of the scattering fine particles based on the matrix, and m = nscatter / nmattrix.

Figure 0005363884
Figure 0005363884

図3は、上記(1)〜(5)式に基づいて、単一真球粒子による強度分布I(Α、Θ)を示すグラフである。この図3では、原点Gの位置に散乱微粒子としての真球粒子があり、下方から入射光が入射した場合の散乱光強度の角度分布I(Α、Θ)を示している。そして、原点Gから各曲線S1〜S3までの距離が、それぞれの散乱角方向の散乱光強度である。曲線S1はΑが1.7であるときの散乱光強度、曲線S2はΑが11.5であるときの散乱光強度、曲線S3はΑが69.2であるときの散乱光強度を示している。なお、図3においては、散乱光強度を対数目盛で示している。このため、図3では僅かな強度差として見える部分が、実際には非常に大きな差となる。   FIG. 3 is a graph showing the intensity distribution I (Α, Θ) by a single true spherical particle based on the above equations (1) to (5). FIG. 3 shows an angular distribution I (Α, Θ) of scattered light intensity when there is a true spherical particle as a scattering fine particle at the position of the origin G and incident light is incident from below. And the distance from the origin G to each curve S1-S3 is the scattered light intensity | strength of each scattering angle direction. Curve S1 shows the scattered light intensity when Α is 1.7, curve S2 shows the scattered light intensity when Α is 11.5, and curve S3 shows the scattered light intensity when Α is 69.2. Yes. In FIG. 3, the scattered light intensity is shown on a logarithmic scale. For this reason, the portion that appears as a slight difference in intensity in FIG. 3 is actually a very large difference.

この図3に示すように、サイズパラメータΑが大きくなればなるほど(ある波長λで考えた場合は真球粒子の粒径が大きくなればなるほど)、上方(照射方向の前方)に対して指向性高く光が散乱されていることがわかる。また、実際のところ、散乱光強度の角度分布I(Α、Θ)は、入射光波長λを固定すれば、散乱子の半径rと、媒体および散乱微粒子の相対屈折率mとをパラメータとして制御することができる。なお、光散乱導光部5は、前方散乱が大きいものである。   As shown in FIG. 3, the larger the size parameter Α (the larger the particle size of the true spherical particle when considered at a certain wavelength λ), the higher the directivity with respect to the upper side (front of the irradiation direction). It can be seen that light is highly scattered. Actually, the angle distribution I (Α, Θ) of the scattered light intensity is controlled by using the radius r of the scatterer and the relative refractive index m of the medium and the scattered fine particles as parameters if the incident light wavelength λ is fixed. can do. The light scattering light guide 5 has a large forward scattering.

このような、単一真球粒子がN個含まれる光散乱導光体に光を入射させると、光は真球粒子により散乱される。散乱光は光散乱導光体中を進み、他の真球粒子により再度散乱される。ある程度以上の体積濃度で粒子を添加した場合には、このような散乱が逐次的に複数回行われた後、光が光散乱導光体から出射する。このような散乱光がさらに散乱されるような現象を多重散乱現象と呼ぶ。このような多重散乱においては、透明ポリマーでの光線追跡法による解析は容易ではない。しかし、モンテカルロ法により光の挙動を追跡し、その特性を解析することはできる。それによると、入射光が無偏光の場合、散乱角の累積分布関数F(Θ)は下記の(6)式で表される。   When light is incident on such a light scattering light guide containing N single spherical particles, the light is scattered by the spherical particles. Scattered light travels through the light scattering light guide and is again scattered by other spherical particles. When particles are added at a volume concentration of a certain level or more, such scattering is sequentially performed a plurality of times, and then light is emitted from the light scattering light guide. A phenomenon in which such scattered light is further scattered is called a multiple scattering phenomenon. In such multiple scattering, analysis by a ray tracing method with a transparent polymer is not easy. However, the behavior of light can be traced by the Monte Carlo method and its characteristics can be analyzed. According to this, when the incident light is non-polarized light, the cumulative distribution function F (Θ) of the scattering angle is expressed by the following equation (6).

Figure 0005363884
Figure 0005363884

ここで(6)式中のI(Θ)は、(1)式で表されるサイズパラメータΑの真球粒子の散乱強度である。強度Ioの光が光散乱導光体に入射し、距離yを透過した後、光の強度が散乱によりIに減衰したとすると、これらの関係は下記の(7)式で表される。   Here, I (Θ) in the equation (6) is the scattering intensity of the true spherical particle having the size parameter 表 represented by the equation (1). Assuming that light having an intensity Io is incident on the light-scattering light guide and transmitted through the distance y, the intensity of the light is attenuated to I due to scattering, and these relationships are expressed by the following equation (7).

Figure 0005363884
Figure 0005363884

この(7)式中のτは濁度と呼ばれ、媒体の散乱係数に相当するものであり、下記の(8)式のように粒子数Nに比例する。なお、(8)式中、σsは散乱断面積である。   Τ in the equation (7) is called turbidity and corresponds to the scattering coefficient of the medium, and is proportional to the number N of particles as in the following equation (8). In the equation (8), σs is a scattering cross section.

Figure 0005363884
Figure 0005363884

(7)式から長さLの光散乱導光体を散乱せずに透過する確率Pt(L)は下記の(9)式で表される。   From the equation (7), the probability Pt (L) of transmitting the light scattering light guide having a length L without scattering is expressed by the following equation (9).

Figure 0005363884
Figure 0005363884

反対に光路長Lまでに散乱される確率Ps(L)は下記の(10)式で表される。

Figure 0005363884
On the other hand, the probability Ps (L) scattered up to the optical path length L is expressed by the following equation (10).
Figure 0005363884

これらの式からわかるように、濁度τを変えることにより、光散乱導光体内での多重散乱の度合いを制御することができる。   As can be seen from these equations, the degree of multiple scattering in the light scattering light guide can be controlled by changing the turbidity τ.

以上の関係式により、散乱微粒子のサイズパラメータΑと濁度τとの少なくとも1つをパラメータとして、光散乱導光体内での多重散乱を制御可能であり、出射面6における出射光強度と散乱角も適正に設定可能である。   By the above relational expression, it is possible to control multiple scattering in the light scattering light guide using at least one of the size parameter Α and turbidity τ of the scattering fine particles as a parameter, and the outgoing light intensity and scattering angle on the outgoing surface 6 can be controlled. Can also be set appropriately.

図4は、導光体1の長尺方向端部から約半分の長さに存在するプリズム部4の側面形状を示す概要図である。導光体1の上面となる出射面6と対向する面、すなわち導光体1の下面に、断面三角形状の凸部10が等間隔に多数個同じ形状で形成されている。また、隣接する凸部10によって鋸歯状の凹部11が形成されている。この鋸歯の頂点は、凹部10の最も突出した部分である。凸部10および凹部11によってプリズム部4が構成されている。なお、凸部10および凹部11は、導光体1および入射レンズ3の金型による一体成形の際に同時に形成される。また、プリズム部4の表面(図4における下面)には、反射膜が着けられ、導光部を進行してきてプリズム部4に突き当たる光を反射させる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a side shape of the prism portion 4 existing about half the length from the longitudinal end portion of the light guide 1. A plurality of convex portions 10 having a triangular cross section are formed in the same shape on the surface facing the emission surface 6 that is the upper surface of the light guide 1, that is, the lower surface of the light guide 1 at equal intervals. Further, a sawtooth-shaped concave portion 11 is formed by the adjacent convex portions 10. The apex of the sawtooth is the most protruding portion of the recess 10. The convex portion 10 and the concave portion 11 constitute the prism portion 4. The convex portion 10 and the concave portion 11 are formed at the same time when the light guide 1 and the incident lens 3 are integrally formed by a mold. Further, a reflection film is attached to the surface of the prism portion 4 (the lower surface in FIG. 4), and reflects the light that travels through the light guide portion and strikes the prism portion 4.

(第1の実施の形態の発光装置の構成)
図5は、導光体1を用いた第1の実施の形態の発光装置20の縦断面図である。導光体1の両端には、光源としてのLED21および反射部材となる鏡面部材22が各1個固定配置されている。LED21は、チップ型のものである。LED21は、入射レンズ3の光軸M1よりもプリズム部4に近い側(図5の下側)に配置されている。すなわち、LED21は、光軸M1に対して下側にシフトされている。このシフトの結果、LED21の配置位置は、光軸M1とプリズム部4との中間位置とされている。ここで、入射レンズ3の光軸M1とは、プリズム部4と平行となり、出射面6とも平行となり、かつ入射レンズ3の中心を通る線である。
(Configuration of Light Emitting Device of First Embodiment)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the light emitting device 20 of the first embodiment using the light guide 1. At both ends of the light guide 1, an LED 21 as a light source and a mirror member 22 as a reflecting member are fixedly arranged. The LED 21 is of a chip type. The LED 21 is disposed closer to the prism portion 4 than the optical axis M1 of the incident lens 3 (lower side in FIG. 5). That is, the LED 21 is shifted downward with respect to the optical axis M1. As a result of this shift, the arrangement position of the LED 21 is an intermediate position between the optical axis M1 and the prism portion 4. Here, the optical axis M <b> 1 of the incident lens 3 is a line that is parallel to the prism portion 4, is also parallel to the exit surface 6, and passes through the center of the incident lens 3.

各鏡面部材22は、図5における縦断面が放物線状の曲線を描くカップ状の形状をしている。この放物線は、光軸M1を含むどの断面で切った場合も同一となる。また、放物線の焦点位置は、光軸M1上となるように設定されている。カップ状の鏡面部材22の内側面にはLED21の光を反射できるように鏡面加工が施されている。また、カップ状の鏡面部材22の開口端部は、導光体1の端部を覆い、LED21の光が鏡面部材22と導光体1の間から漏れないように目張りがされている。このため、導光体1の両端に置かれたLED21の光の殆どは、導光体1へ入射することとなる。   Each mirror member 22 has a cup-like shape in which the longitudinal section in FIG. 5 draws a parabolic curve. This parabola is the same when cut by any cross section including the optical axis M1. The focal position of the parabola is set to be on the optical axis M1. The inner surface of the cup-shaped mirror member 22 is mirror-finished so that the light from the LED 21 can be reflected. Further, the opening end portion of the cup-shaped mirror surface member 22 covers the end portion of the light guide 1, and the LED 21 is glazed so that the light from the LED 21 does not leak between the mirror surface member 22 and the light guide body 1. For this reason, most of the light from the LEDs 21 placed at both ends of the light guide 1 is incident on the light guide 1.

(LED21を点灯させたときの発光装置20の光の入出射の状況)
図4は、 LED21を点灯させたときの発光装置20の光の入出射の状況を示す概要図でもある。図4には、LED21から直接入射レンズ3へと入射される光の光路(破線で示す)と、LED21からの光が鏡面部材22に反射して入射レンズ3へと入射される光の光路(実線で示す)を示している。
(Status of light incident / exit of the light emitting device 20 when the LED 21 is turned on)
FIG. 4 is also a schematic diagram showing the light incident / exit status of the light emitting device 20 when the LED 21 is turned on. In FIG. 4, an optical path of light that is directly incident on the incident lens 3 from the LED 21 (shown by a broken line) and an optical path of light that is incident on the incident lens 3 after the light from the LED 21 is reflected by the mirror member 22. (Shown by a solid line).

LED21は、入射レンズ3の焦点位置でありかつ鏡面部材22の放物線の焦点位置である両焦点位置Fからわずかに下方(=光軸M1に対して垂直方向下方)に、LED21の中心がくるように配置される。LED21の中心位置は、両焦点位置Fから垂直方向下方ではなく、斜め下方など光軸M1の下方位置となる他の下方位置となるようにしても良い。なお、図4では分かり易くするため両焦点位置Fからかなり離れた下方にLED21の中心がくるように示している。LED21から発せられる光は、電球などに比べると出射範囲がかなり限定された光であるが、その一部は角度を持った発散光となる。しかし、このような角度を持った光も入射レンズ3に入射した後は凸レンズ作用により平行光に近づいている。そして、LED21から入射レンズ3に入射する光は、一旦図4における導光体1の出射面6(上側面となる)に照射される。そして、その光は入射角が臨界角以上となるものが多くなり、出射面6で全反射してプリズム部4側に向かう。プリズム部4に向かった光は、プリズム部4にて方向転換される。そして、プリズム部4における方向転換は、出射面6に対して略垂直となるものであり、プリズム部4からの光は、出射面6を通過して出射される。ここで、LED21から発せられる光で入射レンズ3に直接入射してきた光のうちの一部は、出射面6の長さ方向両端部の光散乱導光部5に入るが、入射してきた光の一部は、散乱しながら通過して出射される。   The LED 21 is located at the center of the LED 21 slightly below the both focal positions F, which is the focal position of the incident lens 3 and the focal position of the parabola of the mirror member 22 (= downward in the direction perpendicular to the optical axis M1). Placed in. The center position of the LED 21 may be other lower positions that are lower positions of the optical axis M1 such as obliquely lower than the lower positions in the vertical direction from both focal positions F. In FIG. 4, for the sake of easy understanding, the center of the LED 21 is shown at a position considerably away from both focal positions F. The light emitted from the LED 21 is light whose emission range is considerably limited as compared with a light bulb or the like, but part of it is divergent light having an angle. However, after the light having such an angle also enters the incident lens 3, it approaches the parallel light due to the convex lens action. And the light which injects into the incident lens 3 from LED21 is once irradiated to the output surface 6 (it becomes an upper side surface) of the light guide 1 in FIG. And the light whose incident angle becomes more than a critical angle increases, is totally reflected by the output surface 6 and goes to the prism part 4 side. Light directed to the prism unit 4 is redirected by the prism unit 4. The direction change in the prism portion 4 is substantially perpendicular to the emission surface 6, and the light from the prism portion 4 is emitted through the emission surface 6. Here, a part of the light that is directly incident on the incident lens 3 by the light emitted from the LED 21 enters the light scattering light guides 5 at both ends in the length direction of the emission surface 6. A part passes through while being scattered and exits.

LED21からの光が鏡面部材22に反射して入射レンズ3へと入射される光の一部は、出射面6での全反射を経てプリズム部4にて方向転換される光路をとる光もある。しかし、鏡面部材22に反射して入射レンズ3へと入射される光の他の一部は、図4に示すように出射面6での全反射を経ずに、鏡面部材22から入射レンズ3を通過し光散乱導光部5にすぐ入射したり、直接プリズム部4に照射されたりする。光散乱導光部5にすぐに入った光は、散乱しながらその一部は出射面6を通過し、他の一部は出射面6で反射される。プリズム部4で方向転換された光は、光散乱導光部5を散乱しながらその一部は出射面6を通過して出射され他の一部は出射面6にて反射される。   A part of the light that is incident on the incident lens 3 after the light from the LED 21 is reflected by the mirror surface member 22 also has a light that takes an optical path that is redirected by the prism portion 4 through total reflection at the exit surface 6. . However, the other part of the light reflected by the mirror member 22 and incident on the incident lens 3 does not undergo total reflection at the exit surface 6 as shown in FIG. The light is incident on the light scattering light guide unit 5 or directly irradiated on the prism unit 4. A part of the light that immediately enters the light scattering light guide 5 passes through the exit surface 6 while being scattered, and the other part is reflected by the exit surface 6. The light whose direction has been changed by the prism unit 4 is scattered through the light scattering light guide unit 5, a part of which is emitted through the exit surface 6, and the other part is reflected by the exit surface 6.

図6は、導光体1の中央部からの距離を横軸にとり、導光体1の明るさ(光量)の分布をシミュレーション結果として示す図である。シミュレーションの条件は、LED21の発光面を1mm角とし、その明るさが150lumen/個で、広がり角160°とし、光散乱導光部5のうち出射面6から10mm離れた位置の明るさを表示する条件である(図7に示すものについても同条件である)。なお、縦軸はルクス(Lux)である。図2に示す光散乱導光部5や他の導光部の上面は、導光体1の短尺方向の両端部から中央部に向かって膨らんでいるため、凸レンズの役割をする。そのため、出射面6から出射される光は、出射面6から所定距離離れた位置に集まりその位置に用紙(たとえばスキャナ用の紙)を置いた場合、その用紙には光軸M1と平行な線状の照明線が映し出される。また、導光体1の両端の光散乱導光部5には光散乱粒子が含まれているため、そこから出射される出射光は若干散乱されている。この結果、光散乱導光部5から出射される光は、他の導光部からの光に比べ導光体1の短尺方向に相当する幅が広くなる。さらに、図6に示すように、出射光は、導光体1の両端部よりも中央部の方が出射する光の光量が少ない。これは、光散乱導光部5の設置によって、入射光について中央側への誘導をより大きくしているが、導光体1の両端部では、LED21に非常に近いことから出射される光の光路が短くなり、かつその強度が大きくなるためである。   FIG. 6 is a diagram illustrating the distribution of brightness (light quantity) of the light guide 1 as a simulation result with the distance from the central portion of the light guide 1 as the horizontal axis. The simulation condition is that the light emitting surface of the LED 21 is 1 mm square, the brightness is 150 lumens / piece, the spread angle is 160 °, and the brightness at a position 10 mm away from the exit surface 6 in the light scattering light guide 5 is displayed. (The same applies to the one shown in FIG. 7). Note that the vertical axis is Lux. The upper surfaces of the light-scattering light guide 5 and other light guides shown in FIG. 2 bulge from both ends in the short direction of the light guide 1 toward the center, and thus serve as a convex lens. Therefore, the light emitted from the emission surface 6 gathers at a position away from the emission surface 6 by a predetermined distance, and when a sheet (for example, a scanner sheet) is placed at that position, a line parallel to the optical axis M1 is placed on the sheet. -Shaped illumination lines are projected. Moreover, since the light-scattering light guide part 5 of the both ends of the light guide 1 contains light-scattering particle | grains, the emitted light radiate | emitted there is scattered a little. As a result, the light emitted from the light scattering light guide 5 has a width corresponding to the short direction of the light guide 1 wider than the light from the other light guides. Furthermore, as shown in FIG. 6, the amount of light emitted from the central portion is smaller than that from both end portions of the light guide 1. This is because the installation of the light scattering light guide unit 5 increases the guidance of the incident light to the center side, but the light emitted from the both ends of the light guide 1 is very close to the LED 21. This is because the optical path is shortened and the intensity thereof is increased.

図7は、光散乱導光部5の部分を他の導光体1部分と同様に透明体とした以外は発光装置20と同じ構成の比較例の発光装置について、導光体1に相当する部分の明るさの分布を図6と同様に示す図である。図8は、発光装置20を発光させたときの出射面6の輝度チャートを示す図で、黒色に近づくほど輝度が低く、白色に近づくほど輝度が高くなる図である。図9は、図7に示す比較例の発光装置を発光させたときの出射面6の輝度チャートを示す図で、黒色に近づくほど輝度が低く、白色に近づくほど輝度が高くなる図である。   FIG. 7 corresponds to the light guide 1 with respect to the light emitting device of the comparative example having the same configuration as the light emitting device 20 except that the light scattering light guide portion 5 is made transparent like the other light guide 1 portions. It is a figure which shows distribution of the brightness of a part similarly to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating a luminance chart of the emission surface 6 when the light emitting device 20 emits light. In FIG. 8, the luminance decreases as it approaches black, and the luminance increases as it approaches white. FIG. 9 is a diagram showing a luminance chart of the exit surface 6 when the light emitting device of the comparative example shown in FIG. 7 is caused to emit light. The luminance becomes lower as it gets closer to black, and the luminance becomes higher as it gets closer to white.

図6と図7とを比較すると、発光装置20は、その光散乱導光部5の光散乱作用によって、導光体1の両端部から出射される光の強度が抑えられていることがわかる。その抑えられた分の光は、導光体1の長尺方向の両端部分において、導光体1の短尺方向および長尺方向に照射範囲を広くしている(図8参照)。また、導光体1の両端部分は、極端に明るい部分が2箇所ずつあり、その間の部分(横軸が約+140mm、約−140mmの部分)が暗くなっている。発光装置20は、その間の部分の暗さを若干明るくして導光体1全体の明るさを平準化している。すなわち、図6と図7の100,000ルクスの線との比較でわかるように、導光体1の中央部分領域が図6の光散乱導光部5を設置した方が、図7の光散乱導光部5を設置しないものに比べ明るくなっている。さらに図8と図9の比較から分かるように、導光体1の中央部の短尺方向の明るい部分は、光散乱導光部5が設置されている方がより広くなっている。   Comparing FIG. 6 with FIG. 7, it can be seen that in the light emitting device 20, the intensity of light emitted from both ends of the light guide 1 is suppressed by the light scattering action of the light scattering light guide 5. . The amount of the suppressed light is widened in the short and long directions of the light guide 1 at both ends in the long direction of the light guide 1 (see FIG. 8). In addition, the two end portions of the light guide 1 have two extremely bright portions, and the portion between them (the portion where the horizontal axis is about +140 mm and about −140 mm) is dark. The light emitting device 20 leveles the brightness of the entire light guide 1 by slightly increasing the darkness of the portion between them. That is, as can be seen from a comparison with the 100,000 lux line in FIG. 6 and FIG. 7, the light scattering guide 5 in FIG. It is brighter than those without the scattering light guide 5. Further, as can be seen from the comparison between FIG. 8 and FIG. 9, the light portion in the short direction at the center of the light guide 1 is wider when the light scattering light guide 5 is installed.

よって、導光体1は、長尺方向の両端部分が特に眩しくなるといったことはなく、導光体1全体に亘って略均一な強さの光の照射が可能となっている。具体的にいえば、導光部の中央付近の最低照度H1と端部の最高照度H2との比(H2/H1)は、図6では1.63で図7では2.53となる。このように、光散乱導光部5を設置しないものは、2.5倍以上の照度のバラツキが生ずるのに対し、光散乱導光部5を設置した発光装置20は、1.63倍のバラツキであり、出射光の均一化が達成されている。   Therefore, the light guide 1 is not particularly dazzled at both end portions in the longitudinal direction, and the light guide 1 can be irradiated with light of substantially uniform intensity over the entire light guide 1. More specifically, the ratio (H2 / H1) between the lowest illuminance H1 near the center of the light guide and the highest illuminance H2 at the end is 1.63 in FIG. 6 and 2.53 in FIG. As described above, when the light scattering light guide 5 is not installed, the illuminance variation is 2.5 times or more, whereas the light emitting device 20 provided with the light scattering light guide 5 is 1.63 times as large. There is variation, and uniformization of the emitted light is achieved.

(第2の実施の形態の光学素子およびそれを用いた第2の実施の形態の発光装置)
図10は、光散乱導光部5の部分以外の導光体1の部分を、透明体とせずに光散乱導光部5に含有されているのと同じ光散乱粒子が光散乱導光部5よりも低濃度に含有されていることとした以外は発光装置20と同じ構成の第2の実施の形態の発光装置について、明るさの分布を図6と同様に示す図である。なお、以下では、第2の実施の形態の導光体およびそれを用いた第2の実施の形態の発光装置の説明に際し、第1の実施の形態の導光体1およびそれを用いた第1の実施の形態の発光装置20に相当する構成要素には、それと同じ符号を付すこととする。
(Optical Element of Second Embodiment and Light Emitting Device of Second Embodiment Using the Same)
FIG. 10 shows that the same light-scattering particles as those contained in the light-scattering light-guiding unit 5 are not made transparent, except for the light-guiding member 1 other than the light-scattering light-guiding unit 5. FIG. 7 is a diagram showing the distribution of brightness in the same manner as in FIG. 6 for the light emitting device of the second embodiment having the same configuration as the light emitting device 20 except that it is contained in a concentration lower than 5. FIG. In the following description, in describing the light guide of the second embodiment and the light emitting device of the second embodiment using the light guide, the light guide 1 of the first embodiment and the first using the light guide Constituent elements corresponding to the light emitting device 20 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図6と図10とを比較すると、第2の実施の形態の発光装置も、その導光体(導光体1に相当する第2の実施の形態の光学素子)の両端部から出射される光の強度が抑えられていることがわかる。その抑えられた分の光は、導光体1と同様に照射範囲を広くしている。よって、第2の実施の形態の発光装置も、その導光体(導光体1に相当する第2の実施の形態の光学素子)全体に亘って略均一な強さの光の照射が可能となっている。具体的な数値でいえば、導光部の中央付近の最低照度H1と端部の最高照度H2との比(H2/H1)は、2.26で、図7の場合の2.53に比べ小さい値となっている。   Comparing FIG. 6 and FIG. 10, the light emitting device of the second embodiment is also emitted from both ends of the light guide (the optical element of the second embodiment corresponding to the light guide 1). It can be seen that the light intensity is suppressed. As with the light guide 1, the irradiation range of the suppressed amount of light is widened. Therefore, the light emitting device of the second embodiment can also irradiate light with substantially uniform intensity over the entire light guide (the optical element of the second embodiment corresponding to the light guide 1). It has become. Specifically, the ratio (H2 / H1) between the minimum illuminance H1 near the center of the light guide and the maximum illuminance H2 at the end (H2 / H1) is 2.26, compared to 2.53 in the case of FIG. It is a small value.

ここで、光散乱導光部5以外の部分に含有される光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度τ、上述の第2の実施の形態の導光体の軸方向の長さLとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、0<L/(2×τ)<60の範囲内とされている。   Here, the light scattering particles contained in portions other than the light scattering light guide 5 are turbidity τ, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient, in the axial direction of the light guide of the second embodiment described above. When the length is L, the average number of scattering times indicating the average number of scattering times is in the range of 0 <L / (2 × τ) <60.

(第3の実施の形態の光学素子およびそれを用いた第3の実施の形態の発光装置)
図11は、プリズム部4の形状を変えた以外は発光装置20と同じ構成の第3の実施の形態の発光装置20Aの断面を図5と同様に示す概略図で、また光散乱導光部5の図示を省略している図である。また、図11には、導光体1Aの長尺方向端部と長尺方向中央部における、発光装置20Aの導光体1Aのプリズム部4Aの拡大図も示している。プリズム部4Aは、断面三角形状のプリズムとされている。そして、各プリズムの頂点10Aを結ぶ線Nに対する反射面4A1,4A2の角度であって一方の長尺方向端部P側からの入射する光を反射する反射面4A1の角度をAとする。なお、第3の実施の形態の照明装置20Aのプリズム部4Aの形状は、光散乱導光部5を有さない上述の比較例の照明装置にも適用することができる。なお、以下では、第3の実施の形態の導光体1Aおよびそれを用いた第3の実施の形態の発光装置20Aの説明に際し、第1の実施の形態の導光体1およびそれを用いた第1の実施の形態の発光装置20に相当する構成要素には、プリズム部4A、出射面6A、および頂点10Aを除き、それと同じ符号を付すこととする。
(Optical element of the third embodiment and light emitting device of the third embodiment using the optical element)
FIG. 11 is a schematic view showing the cross section of the light emitting device 20A of the third embodiment having the same configuration as the light emitting device 20 except that the shape of the prism portion 4 is changed, as in FIG. 5 is a diagram in which the illustration of 5 is omitted. FIG. 11 also shows an enlarged view of the prism portion 4A of the light guide 1A of the light emitting device 20A at the longitudinal end and the longitudinal center of the light guide 1A. The prism portion 4A is a prism having a triangular cross section. The angle of the reflecting surfaces 4A1 and 4A2 with respect to the line N connecting the apexes 10A of the prisms, and the angle of the reflecting surface 4A1 that reflects incident light from one longitudinal end P side is denoted by A. Note that the shape of the prism portion 4A of the illumination device 20A of the third embodiment can also be applied to the illumination device of the above-described comparative example that does not have the light scattering light guide 5. In the following, in the description of the light guide 1A of the third embodiment and the light emitting device 20A of the third embodiment using the same, the light guide 1 of the first embodiment and the light guide 1A will be used. The components corresponding to the light emitting device 20 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals except for the prism portion 4A, the emission surface 6A, and the vertex 10A.

そして、他方の長尺方向端部Q側からの入射する光を反射する反射面4A2の角度をBとする。そのとき、プリズム部4Aは、一方の長尺方向端部Pに近い領域PAにおいては、A<Bとなり、他方の長尺方向端部Qに近い領域QAにおいては、A>Bとなっている。そして、導光体1Aの長尺方向中央の領域RAにおいては、A=Bとなっている。これらの領域PA,QA,RAの長さは、それぞれ同じとしているが、PA:QA:RA=2:1:1としたり、3:3:1の長さとしても良い。また、角度A,Bの関係であるA<B,A>Bについては、角度A,Bをそれぞれ同じとしても良いが、領域PAでは、端部Pから離れるに従い角度Aを徐々に大きくし、角度Bを徐々に小さくし、一方、領域QAでは、端部Qから離れるに従い、角度Aを徐々に小さくし、角度Bを徐々に大きくする構成としても良い。   The angle of the reflecting surface 4A2 that reflects the incident light from the other longitudinal direction end Q side is defined as B. At that time, the prism portion 4A satisfies A <B in the region PA close to one longitudinal direction end portion P, and A> B in the region QA close to the other longitudinal direction end portion Q. . And in the area | region RA of the longitudinal direction center of 1 A of light guides, it is set to A = B. The lengths of these areas PA, QA, and RA are the same, but may be PA: QA: RA = 2: 1: 1 or 3: 3: 1. Further, regarding A <B, A> B, which is the relationship between angles A and B, the angles A and B may be the same, but in the area PA, the angle A is gradually increased as the distance from the end portion P increases. Alternatively, the angle B may be gradually decreased, and in the region QA, the angle A may be gradually decreased and the angle B gradually increased as the distance from the end Q is increased.

領域PAでは、図11の右側の拡大図に示すように、一方の長尺方向端部P側から入射する光が反射面4A1を照射する場合のその光の線Nと平行な線N’に対する交差角Cが、他方の長尺方向端部Q側から入射する光が反射面4A2を照射する場合のその光の線N’との交差角Dよりも大きくなる確率が高い。これは、領域PAでは、反射面4A1と端部P側のLED21とが近接しており、端部Pに近い出射面6で全反射してくる光や入射レンズ3から直接導かれる光が線N’に対して大きな交差角を持つためである。また、領域PAでは、反射面4A2と端部Q側のLED21とが遠くなり、反射面4A2を照射する光は、どうしても線N’に対しての交差角が小さくなるためである。そこで、反射面4A1の角度Aを小さくすることで、端部P側からの光であって方向転換された後の光を、出射面6Aに対して略垂直とすることができる。また、反射面4A2の角度Bを大きくすることで、端部Q側からの光であって、方向転換された後の光を、出射面6Aに対して略垂直とすることができる。   In the area PA, as shown in the enlarged view on the right side of FIG. 11, with respect to a line N ′ parallel to the light line N when the light incident from one longitudinal direction end portion P side irradiates the reflecting surface 4A1. There is a high probability that the crossing angle C is larger than the crossing angle D with the light line N ′ when light incident from the other longitudinal direction end Q side irradiates the reflecting surface 4A2. In the area PA, the reflecting surface 4A1 and the LED 21 on the end P side are close to each other, and the light totally reflected by the exit surface 6 near the end P or the light directly guided from the incident lens 3 is a line. This is because it has a large crossing angle with respect to N ′. Further, in the area PA, the reflecting surface 4A2 and the LED 21 on the end Q side are far from each other, and the light that irradiates the reflecting surface 4A2 inevitably has a small intersection angle with the line N ′. Therefore, by reducing the angle A of the reflection surface 4A1, the light from the end portion P side and redirected can be made substantially perpendicular to the emission surface 6A. Further, by increasing the angle B of the reflecting surface 4A2, the light from the end Q side and whose direction has been changed can be made substantially perpendicular to the exit surface 6A.

同様に、領域QAでは、図11の左側の拡大図に示すように、一方の長尺方向端部P側から入射する光が反射面4A1を照射するその光の線Nと平行な線N’に対する交差角Cが、他方の長尺方向端部Q側から入射する光が反射面4A2を照射する場合のその光の線N’との交差角Dよりも小さくなる確率が高い。これは、領域QAでは、反射面4A2と端部Q側のLED21とが近接しており、端部Qに近い出射面6で全反射してくる光や入射レンズ3から直接導かれる光が線N’に対して大きな交差角を持つためである。また、領域QAでは、反射面4A1と端部P側のLED21とが遠くなり、反射面4A1を照射する光は、どうしても線N’に対しての交差角が小さくなるためである。そこで、反射面4A1の角度Aを大きくすることで、端部Q側からの光であって方向転換された後の光を、出射面6Aに対して略垂直とすることができる。また、反射面4A2の角度Bを小さくすることで、端部P側からの光であって方向転換された後の光を、出射面6Aに対して略垂直とすることができる。   Similarly, in the region QA, as shown in the enlarged view on the left side of FIG. 11, light N incident from one longitudinal end P side irradiates the reflecting surface 4A1, and is a line N ′ parallel to the line N of that light. Is likely to be smaller than the intersection angle D with the light line N ′ when light incident from the other longitudinal direction end Q side irradiates the reflective surface 4A2. In the region QA, the reflecting surface 4A2 and the LED 21 on the end Q side are close to each other, and the light totally reflected by the emitting surface 6 near the end Q or the light directly guided from the incident lens 3 is a line. This is because it has a large crossing angle with respect to N ′. In the region QA, the reflecting surface 4A1 and the LED 21 on the end P side are far from each other, and the light that irradiates the reflecting surface 4A1 inevitably has a small intersection angle with the line N ′. Therefore, by increasing the angle A of the reflecting surface 4A1, the light from the end Q side and redirected can be made substantially perpendicular to the exit surface 6A. In addition, by reducing the angle B of the reflecting surface 4A2, the light from the end P side that has been redirected can be made substantially perpendicular to the exit surface 6A.

長尺方向中央の領域RAでは、一方の長尺方向端部P側から入射する光が反射面4A1を照射する場合のその光の線N’に対する交差角Cが、他方の長尺方向端部Q側から入射する光が反射面4A2を照射する場合のその光の線N’に対する交差角Dと略等しくなるものが多い。そこで、反射面4A1の角度Aと、反射面4A2の角度Bを等しくし、かつ両方の光を出射面6Aに対して垂直となるように出射面6A側に導く角度とすることで、方向転換された後の光を、出射面6Aに対して略垂直とすることができる。   In the region RA at the center in the longitudinal direction, the crossing angle C with respect to the light line N ′ when light incident from one longitudinal direction end P side irradiates the reflecting surface 4A1 is the other longitudinal direction end. In many cases, when light incident from the Q side irradiates the reflecting surface 4A2, the crossing angle D of the light with respect to the line N ′ is substantially equal. Therefore, the angle is changed by making the angle A of the reflecting surface 4A1 and the angle B of the reflecting surface 4A2 equal and guiding both lights to the emitting surface 6A side so as to be perpendicular to the emitting surface 6A. The light after being made can be made substantially perpendicular to the exit surface 6A.

図12は、第1の実施の形態の照明装置20と第3の実施の形態の照明装置20Aの光の出射方向を示す図である。照明装置20は、その長尺方向の両端部P,Qに近い領域PA,QAにおいては、外側に向けて出射される光が多くなり、その長尺方向の中央部の領域RAではその長尺方向と直交する方向に出射される光が多くなっている。照明装置20Aは、その長尺方向の両端部P,Q側の領域PA,QAおよびその長尺方向の中央部の領域RAの全てで長尺方向と直交する方向に出射される光が多くなっている。すなわち、照明装置20Aは、導光体1Aの全ての範囲において光の出射方向が出射面6Aに略垂直となる。   FIG. 12 is a diagram illustrating light emission directions of the illumination device 20 according to the first embodiment and the illumination device 20A according to the third embodiment. The illumination device 20 has a large amount of light emitted outward in the areas PA and QA close to the both ends P and Q in the longitudinal direction, and the long area in the central area RA in the longitudinal direction. More light is emitted in the direction orthogonal to the direction. The illuminating device 20A has a large amount of light emitted in a direction orthogonal to the longitudinal direction in all the regions PA and QA on both ends P and Q sides in the longitudinal direction and the central region RA in the longitudinal direction. ing. That is, in the illumination device 20A, the light emission direction is substantially perpendicular to the emission surface 6A in the entire range of the light guide 1A.

(本発明の実施の形態によって得られる主な効果)
発光装置20,20A、および第2の実施の形態に係る発光装置(これらを総称して、発光装置20等という)、ならびに導光体1,1A、および第2の実施の形態に係る導光体(これらを総称して、導光体1等という)は、出射面6,6Aのうち、導光体1等の長尺方向端部領域に、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを後方側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面6,6Aから出射させる光散乱導光部5が導光体1等の一部として設けている。そのため、導光体1等の長尺方向端部領域の強い発光を散乱させることができ、導光体1等からの光の出射を均一にすることができる。また、光散乱導光部5を含む全ての導光部を光の出射エリアとすることができるため、発光装置20等および導光体1等を小型化できる。
(Main effects obtained by the embodiment of the present invention)
The light emitting devices 20, 20A, and the light emitting device according to the second embodiment (these are collectively referred to as the light emitting device 20, etc.), the light guides 1, 1A, and the light guide according to the second embodiment. The body (collectively referred to as the light guide 1 or the like) has scattered and entered the emitted light into the longitudinal direction end region of the light guide 1 or the like on the exit surfaces 6 and 6A. A light scattering light guide 5 that contains light scattering particles that guide most of the light to the rear side and emits most of the incident light from the exit surfaces 6 and 6A is provided as a part of the light guide 1 and the like. Therefore, strong light emission in the longitudinal direction end region of the light guide 1 or the like can be scattered, and light emission from the light guide 1 or the like can be made uniform. Moreover, since all the light guide parts including the light-scattering light guide part 5 can be used as the light emission area, the light emitting device 20 and the light guide body 1 and the like can be downsized.

また、発光装置20等は、LED21をプリズム部4側にシフトして配置しているため、導光体1等の中央部を通常よりも強く光らせることができ出射光の均一化を図ることができる。しかし、中央部の光の強さが両端部の強さまでにはいかないため、端部の光の強さが必要とされるスキャナ用の光源としては好ましいものとなる。また、導光体1等の長尺方向の長さを短くしたり、光散乱導光部5の散乱度を高くするなどによって全範囲に渡って均一化された光強度の出射光とすることができる。このような場合、細長い蛍光灯の代わりとすることができる。   In addition, since the light emitting device 20 and the like are arranged by shifting the LED 21 to the prism portion 4 side, the central portion of the light guide 1 and the like can be made to emit light stronger than usual, and the emitted light can be made uniform. it can. However, since the intensity of light at the center does not reach the intensity at both ends, it is preferable as a light source for a scanner that requires the intensity of light at the ends. In addition, the light emitted from the light intensity uniformized over the entire range is obtained by shortening the length of the light guide 1 or the like in the longitudinal direction or increasing the scattering degree of the light scattering light guide 5. Can do. In such a case, it can be used instead of an elongated fluorescent lamp.

また、導光体1,1Aのうち、光散乱導光部5以外の部分は、透明体とされることにより、その長尺方向の両端部分が特に眩しくなるといったことはなく、導光体1,1Aの全体に亘って略均一な強さの光の照射が可能となる。また、導光体1,1Aのうち、光散乱導光部5以外の部分は、透明体とされることにより、導光体1,1Aの長尺方向の中央部の光出射量を多くすることができる。さらに、第2の実施の形態に係る導光体のうち、光散乱導光部5以外の部分は、透明体に光散乱粒子が光散乱導光部よりも低い含有率で含まれていることにより、その長尺方向の両端部分が特に眩しくなるといったことはなく、第2の実施の形態に係る導光体の全体に渡って略均一な強さの光の照射が可能となる。   Further, portions of the light guides 1 and 1A other than the light scattering light guide 5 are made transparent, so that both end portions in the longitudinal direction are not particularly dazzled, and the light guide 1 , 1A can be irradiated with light having a substantially uniform intensity. Moreover, parts other than the light-scattering light guide part 5 among the light guides 1 and 1A are made transparent, thereby increasing the light emission amount of the central part in the longitudinal direction of the light guides 1 and 1A. be able to. Further, in the light guide body according to the second embodiment, the part other than the light scattering light guide unit 5 includes light scattering particles in the transparent body at a lower content rate than the light scattering light guide unit. Thus, both end portions in the longitudinal direction are not particularly dazzled, and light with a substantially uniform intensity can be irradiated over the entire light guide according to the second embodiment.

また、導光体1等の長尺方向端面には、平坦面7とされ、その中央に長尺方向端部から膨らんでいる入射レンズ3が配置されている。入射レンズ3によって、LED21から発せられた光は、平行光に近づけた光となって導光体1等内に入る。そのため、導光体1等の長尺方向の両端部分の光が減少し、中央側に導かれる光が多くなり出射光が均一化される。また、平行光に近いが全くの平行光ではないため、プリズム部4のうち同一のプリズム面で反射される光は、入射角がわずかに異なるものを含むこととなり、次のような問題を回避することができる。すなわち、全くの平行光であると、隣接するプリズム部4,4Aの面で反射される光の間に、反射光量が少ない部分が生じ、出射光に強弱の縞状分布が生じてしまうという問題が生ずるが、平行光でない光が混じるため、このような問題を防ぐことができる。また、図2に示すように、光散乱導光部5は、入射レンズ3が配置される部分以外の平坦面7から導光部の長尺方向に延びるように設けられている。図4に示すように、LED21から直接入射レンズ3を通る光の多くは導光体1等の両端部ではなく中央部からの出射光となる。光が散乱されて導光体1等の中央部から出射されなくなるといったことが、この構成によって抑制される。   In addition, an incident lens 3 that is a flat surface 7 on the end surface in the longitudinal direction of the light guide 1 and the like and that swells from the end portion in the longitudinal direction is disposed at the center. The light emitted from the LED 21 by the incident lens 3 enters the light guide 1 and the like as light close to parallel light. Therefore, the light at both end portions in the longitudinal direction of the light guide 1 and the like is reduced, the light guided to the center side is increased, and the emitted light is made uniform. Further, since it is close to parallel light but not completely parallel light, the light reflected by the same prism surface in the prism portion 4 includes light having a slightly different incident angle, thus avoiding the following problems. can do. That is, if the light is completely parallel light, a portion with a small amount of reflected light is generated between the light reflected by the surfaces of the adjacent prism portions 4 and 4A, and a strong and weak stripe distribution is generated in the emitted light. However, since non-parallel light is mixed, such a problem can be prevented. As shown in FIG. 2, the light scattering light guide 5 is provided so as to extend in the longitudinal direction of the light guide from the flat surface 7 other than the portion where the incident lens 3 is disposed. As shown in FIG. 4, most of the light that passes directly from the LED 21 through the incident lens 3 is emitted from the center portion of the light guide 1 and the like, not from both ends. This configuration prevents light from being scattered and not emitted from the central portion of the light guide 1 or the like.

また、導光体1Aは、上述したように、図11に示すプリズム部4Aの形状となっている。そのため、導光体1Aの全ての範囲において光の出射方向を出射面6Aに対し略垂直とすることができ、導光体1Aからの光の出射をより均一にすることができる。なお、プリズム部4Aの角度A,Bを適宜選択することで、全ての出射方向を出射面6Aに対して垂直でない方向とすることができる。   Further, the light guide 1A has the shape of the prism portion 4A shown in FIG. 11 as described above. Therefore, in the entire range of the light guide 1A, the light emission direction can be made substantially perpendicular to the emission surface 6A, and the light emission from the light guide 1A can be made more uniform. Note that, by appropriately selecting the angles A and B of the prism portion 4A, all the emission directions can be set to directions that are not perpendicular to the emission surface 6A.

また、導光体1等の光散乱導光部5に含有される光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、上述の光散乱導光部5の長さα/2に対して、5<α/(2×τ)<50の範囲内としている。このことによって、導光体1等の両端部から出射される強い光を適度に散乱させて、導光体1等からの光の出射をより均一にすることができる。   Further, the light scattering particles contained in the light scattering light guide 5 such as the light guide 1 have an average scattering frequency value indicating the average scattering frequency when turbidity, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient, is τ. The length α / 2 of the light scattering light guide 5 is within the range of 5 <α / (2 × τ) <50. This makes it possible to appropriately scatter strong light emitted from both ends of the light guide 1 or the like, and make light emitted from the light guide 1 or the like more uniform.

また、光散乱導光部5の軸方向の長さα/2は、導光体1等の軸方向の長さLに対して、L/30<α/2<L/4の範囲内とされている。このことによって、導光体1等の両端部から出射される強い光が出射する範囲の光を十分に光散乱導光部5により散乱することができる。そして、出射光の過度な散乱を抑え、導光体1等からの光の出射の均一性を阻害しないようにすることができる。   The axial length α / 2 of the light scattering light guide 5 is within the range of L / 30 <α / 2 <L / 4 with respect to the axial length L of the light guide 1 and the like. Has been. Accordingly, light in a range where strong light emitted from both ends of the light guide 1 and the like is emitted can be sufficiently scattered by the light scattering light guide 5. Then, excessive scattering of the emitted light can be suppressed, and the uniformity of the emission of light from the light guide 1 or the like can be prevented.

また、上述の光散乱導光部5の厚みtは、上述の導光体1等の厚みTに対して、T/20<t<T/2の範囲内とされている。このことによって、導光体1等の両端部から出射される強い光を適度に散乱させるために好適な光散乱導光部5の厚みを確保できる。   Further, the thickness t of the light scattering light guide 5 described above is in the range of T / 20 <t <T / 2 with respect to the thickness T of the light guide 1 and the like. Accordingly, it is possible to secure a suitable thickness of the light scattering light guide 5 in order to appropriately scatter strong light emitted from both ends of the light guide 1 and the like.

また、第2の実施の形態に係る導光体においては、光散乱導光部5の上述の濁度τの値を、光散乱導光部5以外の第2の実施の形態に係る導光体の値より大きくしている。そのため、過度な散乱によって、光源であるLED21から離れた位置にある導光体の中央部からの出射光量の減少を抑制できる。   Further, in the light guide according to the second embodiment, the above-described turbidity τ value of the light scattering light guide 5 is used as the light guide according to the second embodiment other than the light scattering light guide 5. It is larger than the body value. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the amount of light emitted from the central portion of the light guide located at a position away from the LED 21 that is the light source due to excessive scattering.

また、導光体1等のうち光散乱導光部5以外の部分と光散乱導光部5が2材成形によって一体とされている。そのため、両者を一体として取り扱うことができ取り扱い性に優れるものとなる。   Moreover, parts other than the light-scattering light guide part 5 and the light-scattering light guide part 5 among the light guides 1 etc. are united by 2 material shaping | molding. Therefore, both can be handled as a unit, and the handleability is excellent.

(第1変形例)
図13は、発光装置20等の第1変形例の発光装置20Bで、図2に相当する側面図である。発光装置20Bの各構成要素については、発光装置20に対応する構成要素には、それと同一の符号を付している。発光装置20Bは、出射面6が平坦面とされている以外は、発光装置20と同一の構成である。このような発光装置20Bの構成にすることによって、出射面6から出射する光は、出射面6から所定距離離れた位置に光軸M1と平行な線状とはならず、導光体1等の短尺方向に広がることとなる。なお、
導光体1等の短尺方向中央部における出射面6と直交する方向の光散乱導光部5の厚み寸法tは、図13に示すように他の部位の厚み寸法よりも短くなる。なお、図13における光散乱導光部5を短尺方向で全て同じ厚み寸法tを有するものとしても良い。
(First modification)
FIG. 13 is a side view corresponding to FIG. 2 of the light emitting device 20B of the first modification example of the light emitting device 20 and the like. About each component of the light-emitting device 20B, the component corresponding to the light-emitting device 20 is attached | subjected with the code | symbol same as it. The light emitting device 20B has the same configuration as the light emitting device 20 except that the emission surface 6 is a flat surface. With such a configuration of the light emitting device 20B, the light emitted from the emission surface 6 does not have a linear shape parallel to the optical axis M1 at a position away from the emission surface 6 by a predetermined distance. Will spread in the short direction. In addition,
The thickness dimension t of the light-scattering light guide 5 in the direction perpendicular to the emission surface 6 at the center in the short direction of the light guide 1 or the like is shorter than the thickness of other parts as shown in FIG. Note that the light scattering light guides 5 in FIG. 13 may all have the same thickness dimension t in the short direction.

(第2変形例)
図14は、発光装置20等の第2変形例の発光装置20Cで、図2に相当する側面図である。発光装置20Cの各構成要素については、発光装置20に対応する構成要素には、それと同一の符号を付している。発光装置20Cは、出射面6が凹面とされている以外は、発光装置20と同一の構成である。このような発光装置20Cの構成にすることによって、出射面6から出射する光は、導光体1等の短尺方向に、より広がることとなる。なお、導光体1等の短尺方向中央部における出射面6と直交する方向の光散乱導光部5の厚み寸法tは、図14に示すように、他の部位の厚み寸法よりも短くなる。なお、図14における光散乱導光部5を、短尺方向の下面が曲線状ではなく直線状となるものとしても良い。
(Second modification)
FIG. 14 is a side view corresponding to FIG. 2 of the light emitting device 20C of the second modification example of the light emitting device 20 and the like. About each component of 20 C of light-emitting devices, the code | symbol same as it is attached | subjected to the component corresponding to the light-emitting device 20. FIG. The light emitting device 20C has the same configuration as the light emitting device 20 except that the emission surface 6 is a concave surface. With such a configuration of the light emitting device 20 </ b> C, light emitted from the emission surface 6 is further spread in the short direction of the light guide 1 and the like. In addition, as shown in FIG. 14, the thickness dimension t of the light-scattering light guide part 5 of the direction orthogonal to the output surface 6 in the center part of the short direction of the light guide 1 etc. is shorter than the thickness dimension of other parts. . Note that the light-scattering light guide 5 in FIG. 14 may have a lower surface in the short length direction that is not curved but linear.

このような、出射面6から出射する光が導光体1等の短尺方向に広がる発光装置20B,20Cは、たとえば照明装置等の用途に、より適している。逆に、出射面6から所定距離離れた位置に集まりその位置に用紙を置いた場合、その用紙には光軸M1と平行な線状の照明状態が映し出される発光装置20は、たとえばスキャナ用の光源等の用途に、より適している。   Such light emitting devices 20B and 20C in which light emitted from the emission surface 6 spreads in the short direction of the light guide 1 or the like are more suitable for applications such as lighting devices. On the other hand, when a sheet is gathered at a predetermined distance from the exit surface 6 and a sheet is placed at that position, the light emitting device 20 on which a linear illumination state parallel to the optical axis M1 is projected is, for example, for a scanner It is more suitable for applications such as light sources.

(他の形態)
以上、本発明の実施の形態における光学素子(導光体1等)ならびに発光装置20等および発光装置20B,20Cについて説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。たとえば、光学素子としては、導光部を円柱状の形状のもので構成しても良い。また、たとえば、発光装置としては、電球の傘のような反射部材を付加して構成しても良い。
(Other forms)
The optical element (light guide 1 and the like), the light emitting device 20 and the like, and the light emitting devices 20B and 20C in the embodiment of the present invention have been described above, but various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, as the optical element, the light guide portion may be formed in a cylindrical shape. Further, for example, the light emitting device may be configured by adding a reflecting member such as an umbrella of a light bulb.

本発明の実施の形態に係る発光装置20等,および発光装置20B,20C、および導光体1等は、棒状の導光体1等と、導光体1等の長尺方向端部から入射された光を出射面6,6Aから出射し、出射面6,6Aのうち、導光体1等の長尺方向端部領域に、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを後方側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面6,6Aから出射させる光散乱導光部5が導光体1等の一部として設けている。また、発光装置20等,および発光装置20B,20Cは、導光体1等に光を入射するLED21と、鏡面部材22を有している。しかし、鏡面部材22は、省略することができる。ただし、LED21から出射される光を有効活用する観点からは、発光装置20等,および発光装置20B,20Cは、鏡面部材22を備えていることが好ましい。また、発光装置20等,および発光装置20B,20Cが鏡面部材22を備える場合であっても、鏡面部材22は、図5における縦断面が放物線状の曲線を描くカップ状の形状をしている必要はなく、球面形状等の他の形状をしていても良い。また、発光部材としては、チップ型のLED21に限らずディスクリート型のLED、有機EL素子等、他の発光部材を採用できる。   The light emitting device 20 and the like, the light emitting devices 20B and 20C, and the light guide 1 according to the embodiment of the present invention are incident on the rod-shaped light guide 1 and the like and the light guide 1 and the like from the end in the longitudinal direction. The emitted light is emitted from the emission surfaces 6 and 6A, and the emitted light is multiply scattered and incident on the long-side end region of the light guide 1 or the like on the emission surfaces 6 and 6A. A light scattering light guide 5 that contains light scattering particles guided to the rear side and emits most of the incident light from the exit surfaces 6 and 6A is provided as a part of the light guide 1 or the like. Further, the light emitting device 20 and the like, and the light emitting devices 20B and 20C have an LED 21 that makes light incident on the light guide 1 and the like, and a mirror member 22. However, the mirror member 22 can be omitted. However, from the viewpoint of effectively using the light emitted from the LED 21, the light emitting device 20 and the like and the light emitting devices 20 </ b> B and 20 </ b> C preferably include the mirror member 22. Further, even when the light emitting device 20 or the like and the light emitting devices 20B and 20C include the mirror surface member 22, the mirror surface member 22 has a cup shape in which the longitudinal section in FIG. 5 draws a parabolic curve. It is not necessary and may have other shapes such as a spherical shape. In addition, the light emitting member is not limited to the chip type LED 21, and other light emitting members such as a discrete type LED and an organic EL element can be employed.

また、発光装置20等,および発光装置20B,20Cは、LED21をプリズム部4,4A側にシフトして配置している。しかし、LED21は、出射面6,6A側にシフトして配置しても良い。また、LED21は、図5の下側から斜め上側に向かって入射レンズ3に対して光を照射するようにしても良い。たとえば、LED21の出射光の中心線が導光体1等の中心軸(光軸M1)に対して平行でなく45°や20°等傾けてチルト配置しても良い。また、発光装置20等,および発光装置20B,20Cに用いられるLED21は、導光体1等の中心軸(光軸M1)と出射面6,6Aとの中間位置に配置した上で、プリズム部4,4Aの方向に向けて導光体1等の中心軸(光軸M1)に対して45°(チルト量)等傾けてチルト配置しても良い。これらのシフト位置およびチルト量は、適宜変更できる。たとえば、シフト位置は、導光体1等の中心軸(光軸M1)から伸びて出射面6,6Aと直交する線上、または導光体1等の中心軸(光軸M1)から伸びてプリズム部4,4Aと直交する線上で適宜設定できる。また、チルト量は、たとえば発光装置20等,および発光装置20B,20Cのように全くチルトしていない状態から、LED21の発光面が導光体1等の中心軸(光軸M1)に向かうように5°〜85°の範囲で適宜設定するようにしても良い。   Further, in the light emitting device 20 and the like, and the light emitting devices 20B and 20C, the LED 21 is shifted to the prism portions 4 and 4A side. However, the LED 21 may be arranged shifted to the emission surfaces 6 and 6A side. Moreover, you may make it LED21 irradiate light with respect to the incident lens 3 toward the diagonally upper side from the lower side of FIG. For example, the center line of the light emitted from the LED 21 may be tilted by 45 ° or 20 °, not parallel to the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 or the like. Further, the LED 21 used in the light emitting device 20 and the like and the light emitting devices 20B and 20C is arranged at an intermediate position between the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 or the like and the emission surfaces 6 and 6A. It may be tilted at an angle of 45 ° (tilt amount) with respect to the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 or the like in the direction of 4, 4A. These shift positions and tilt amounts can be changed as appropriate. For example, the shift position is a prism extending from the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 etc. and extending from the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 etc. It can be appropriately set on a line orthogonal to the portions 4 and 4A. Further, the tilt amount is such that the light emitting surface of the LED 21 is directed toward the central axis (optical axis M1) of the light guide 1 etc. from a state where the light emitting device 20 or the like and the light emitting devices 20B and 20C are not tilted at all. The angle may be appropriately set in the range of 5 ° to 85 °.

また、導光体1,1Aのうち、光散乱導光部5以外の部分は、透明体とされている。この透明体は、無色透明、有色透明のいずれであっても良い。また、このことは、第2の実施の形態に係る導光体の光散乱導光部5以外の部分の光散乱粒子を除いた部分についても同様である。導光部の中央付近の最低照度H1と、端部の最高照度H2との比(H2/H1)は、スキャナ用としては、1.2〜2.3の間が好ましく、1.4〜2.0の範囲がさらに好ましい。また、通常の照明用としては、H2/H1は、1.1〜1.7の範囲が好ましく、1.2〜1.4の範囲がさらに好ましい。これは、H2/H1の値を小さくしようとすると、両端部の明るさを落とすか、中央部の明るさを増す必要があるが、そのような工夫は全体の光効率を落とす場合が多いため、H2/H1の値は、1.1以上が好ましいのである。   Moreover, parts other than the light-scattering light guide part 5 among the light guides 1 and 1A are made into the transparent body. This transparent body may be colorless and transparent or colored and transparent. Moreover, this is the same also about the part except the light-scattering particle | grains of parts other than the light-scattering light guide part 5 of the light guide which concerns on 2nd Embodiment. The ratio (H2 / H1) between the minimum illuminance H1 near the center of the light guide and the maximum illuminance H2 at the end is preferably between 1.2 and 2.3 for scanners, and preferably between 1.4 and 2 A range of 0.0 is more preferred. For normal illumination, H2 / H1 is preferably in the range of 1.1 to 1.7, more preferably in the range of 1.2 to 1.4. This is because when the value of H2 / H1 is made small, it is necessary to decrease the brightness at both ends or increase the brightness at the center, but such a device often decreases the overall light efficiency. The value of H2 / H1 is preferably 1.1 or more.

また、導光体1等の長尺方向端面には、平坦面7とされ、その中央に長尺方向端部から膨らんでいる入射レンズ3が配置されている。しかし、平坦面7を省略し、導光体1等の長尺方向端面全体を入射レンズ3とすることができる。このような例を図15に示す。図15の左側は、このような導光体の構成を示す側面図であり、導光体1における図2に相当する図である。また、図15の右側は、このような導光体の端部の構成を示す正面図であり、導光体1における図1の一部に相当する図である。また、入射レンズ3を省略して、導光体1等の長尺方向端面全体を平坦面7とすることができる。さらに、導光体1等の長尺方向端面に入射レンズ3を設ける場合であっても、その周囲は平坦な平坦面7ではなく、たとえば、円錐台形の側面等の他の形状としても良い。   In addition, an incident lens 3 that is a flat surface 7 on the end surface in the longitudinal direction of the light guide 1 and the like and that swells from the end portion in the longitudinal direction is disposed at the center. However, the flat surface 7 can be omitted, and the entire longitudinal end surface of the light guide 1 or the like can be used as the incident lens 3. Such an example is shown in FIG. The left side of FIG. 15 is a side view showing the configuration of such a light guide, and corresponds to FIG. Further, the right side of FIG. 15 is a front view showing the configuration of the end portion of such a light guide, and corresponds to a part of FIG. Further, the incident lens 3 can be omitted, and the entire end face in the longitudinal direction of the light guide 1 or the like can be the flat surface 7. Furthermore, even when the incident lens 3 is provided on the end face in the longitudinal direction of the light guide 1 or the like, the periphery thereof may not be a flat flat surface 7 but may be another shape such as a truncated cone side surface.

また、導光体1等のうち導光体1A以外は、プリズム部4を有しており、導光体1Aは、図9に示すプリズム部4Aを有している。しかし、光を方向転換する方向転換部には、鋸歯状のプリズム部4,4Aではなく、底面を傾斜させまたは傾斜させないで、底面にミラー、白色面等、光を反射する部材を設けるようにしても良い。   Further, the light guide 1 other than the light guide 1A has a prism portion 4 and the light guide 1A has a prism portion 4A shown in FIG. However, the direction changing portion that changes the direction of light is not provided with the sawtooth prism portions 4 and 4A, but a member that reflects light such as a mirror, a white surface, or the like is provided on the bottom surface without tilting or tilting the bottom surface. May be.

また、光散乱導光部5に含有される光散乱粒子は、光散乱導光部5の散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、上述の光散乱導光部5の長さα/2に対して、5<α/(2×τ)<50の範囲内としている。また、光散乱導光部5の軸方向の長さα/2は、上述の導光体1の軸方向の長さLに対して、L/30<α/2<L/4の範囲内としている。さらに、上述の光散乱導光部5の厚みtは、上述の導光体1の厚みTに対して、T/20<t<T/2の範囲内としている。しかし、発光装置20等,および発光装置20B,20C、ならびに導光体1等の大きさ、長さ、用いる材料等によってこれらの範囲は、適宜変更することができる。   In addition, the light scattering particles contained in the light scattering light guide 5 have an average scattering frequency value indicating the average scattering frequency when turbidity, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient of the light scattering light guide 5, is τ. However, with respect to the length α / 2 of the light scattering light guide 5 described above, the range is 5 <α / (2 × τ) <50. The axial length α / 2 of the light scattering light guide 5 is within the range of L / 30 <α / 2 <L / 4 with respect to the axial length L of the light guide 1 described above. It is said. Furthermore, the thickness t of the light scattering light guide 5 described above is within the range of T / 20 <t <T / 2 with respect to the thickness T of the light guide 1 described above. However, these ranges can be appropriately changed depending on the size, length, material used, and the like of the light emitting device 20 and the like, the light emitting devices 20B and 20C, and the light guide 1 and the like.

また、第2の実施の形態に係る導光体においては、光散乱導光部5の上述の濁度τの値を、光散乱導光部5以外の第2の実施の形態に係る導光体の値より大きくしている。しかし、発光装置20等,および発光装置20B,20C、ならびに導光体1等の大きさ、長さ、用いる材料等によってこれらの範囲は、第2の実施の形態に係る導光体における光散乱導光部5の上述の濁度τの値を、光散乱導光部5以外の第2の実施の形態に係る導光体の値より小さくすることができる。たとえば、第2の実施の形態に係る導光体の長尺方向端部よりも中央部の方が出射光量が多くなるような場合等には、光散乱導光部5以外の第2の実施の形態に係る導光体の濁度τの値をより大きくすることでその導光体全体に渡って均一な出射光量を得ることができる。   Further, in the light guide according to the second embodiment, the above-described turbidity τ value of the light scattering light guide 5 is used as the light guide according to the second embodiment other than the light scattering light guide 5. It is larger than the body value. However, depending on the size, length, material used, and the like of the light-emitting device 20 and the like, the light-emitting devices 20B and 20C, and the light guide 1 and the like, these ranges may be light scattering in the light guide according to the second embodiment. The value of the above turbidity τ of the light guide 5 can be made smaller than the value of the light guide according to the second embodiment other than the light scattering light guide 5. For example, in the case where the amount of light emitted from the central portion is larger than the end portion in the longitudinal direction of the light guide according to the second embodiment, the second embodiment other than the light scattering light guide 5 is used. By increasing the value of the turbidity τ of the light guide according to the embodiment, it is possible to obtain a uniform amount of emitted light over the entire light guide.

さらに、導光体1等には、PMMA製のものを用いているが、その他のアクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体で、透明性の高い非晶質の合成樹脂であるアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート等の他の透光性樹脂やガラス等を材質としたものを用いることができる。また、入射レンズ3は、平行光形成体として機能する。同じ平行光形成体を得るためには、たとえばLED21を導光体1等とは逆方向に向けて配置した場合、鏡面部材22が平行光形成体となる。このように凹面反射鏡を平行光形成体としても良い。   Further, the light guide 1 and the like are made of PMMA, but other acrylic ester or methacrylic ester polymer, which is a highly transparent amorphous synthetic resin such as an acrylic resin or polystyrene. In addition, other translucent resins such as polycarbonate or glass or the like can be used. Further, the incident lens 3 functions as a parallel light forming body. In order to obtain the same parallel light forming body, for example, when the LED 21 is arranged in the direction opposite to the light guide 1 or the like, the mirror member 22 becomes the parallel light forming body. In this way, the concave reflecting mirror may be a parallel light forming body.

また、光散乱粒子の材質、形状、粒径等の諸条件は適宜設定できる。たとえば、光散乱粒子は、その粒子径が2μmから9μmの球状かつ透光性のシリコーン粒子としている。しかし、光散乱粒子は、透光部材1内の光を多重散乱するものであれば、その材質、形状、粒子径等を問わず、種々のものを用いることができる。ただし、光散乱導光部5が入射光の前方散乱を適切な範囲で大きくするためには、粒子径が2μmから9μm、より好ましくは5μmから9μmの球状かつ透光性のシリコーン粒子を用いることが好ましい。   Various conditions such as the material, shape, and particle size of the light scattering particles can be set as appropriate. For example, the light scattering particles are spherical and translucent silicone particles having a particle diameter of 2 μm to 9 μm. However, as the light scattering particles, various particles can be used regardless of the material, shape, particle diameter, and the like as long as the light in the light transmissive member 1 is subjected to multiple scattering. However, in order for the light scattering light guide 5 to increase the forward scattering of incident light within an appropriate range, spherical and translucent silicone particles having a particle diameter of 2 μm to 9 μm, more preferably 5 μm to 9 μm, should be used. Is preferred.

また、入射光の前方散乱(=入射光の方向と同方向への散乱)を適切なものとするためには、導光体1等の内部へ入射した光の平均自由行程の調整も重要である。平均自由行程は、たとえば光散乱導光部5の厚みを上述のようにtとすると、「(1/4)×t」から「(1/2)×t」の範囲とすることが好ましい。平均自由行程を「(1/4)×t」以上とすることで、後方散乱を大きくし過ぎずに、入射光に対する出射光の効率の低下を抑えることができる。平均自由行程を「(1/2)×t」以下とすることで、前方散乱を大きくし過ぎずに、光の強弱の縞状分布を適切に抑制できる。このことは、光散乱粒子として粒子径が2μmから9μmまたは5μmから9μmの球状かつ透光性のシリコーン粒子を用いた場合に特にあてはまる。   In order to make the forward scattering of the incident light (= scattering in the same direction as the incident light) appropriate, it is also important to adjust the mean free path of the light incident on the inside of the light guide 1 or the like. is there. For example, when the thickness of the light scattering light guide 5 is t as described above, the mean free path is preferably in the range of “(1/4) × t” to “(1/2) × t”. By setting the mean free path to be equal to or greater than “(1/4) × t”, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of outgoing light with respect to incident light without excessively increasing backscattering. By setting the mean free path to be equal to or less than “(1/2) × t”, it is possible to appropriately suppress the stripe distribution of light intensity without excessively increasing the forward scattering. This is particularly true when spherical and translucent silicone particles having a particle diameter of 2 to 9 μm or 5 to 9 μm are used as the light scattering particles.

また、導光体1等の両端ではなく一端のみにLED21および/または入射レンズ3を配置することとしても良い。さらに、LED21および/または入射レンズ3は、導光体1等の両端部または一端に2つ以上配置されていても良い。   Moreover, it is good also as arrange | positioning LED21 and / or the incident lens 3 only to one end instead of both ends of the light guide 1 grade | etc.,. Further, two or more LEDs 21 and / or incident lenses 3 may be disposed at both ends or one end of the light guide 1 or the like.

1,1A 導光体(光学素子)
3 入射レンズ(凸レンズ)
4,4A プリズム部(方向転換部)
5 光散乱導光部
6,6A 出射面
7 平坦面
20,20A,20B,20C 発光装置
21 LED(光源)
A 一方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度
B 他方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度
τ 濁度(散乱係数、散乱パラメータ)
α 光散乱導光部の中心軸方向の長さ
L 導光部の軸方向の長さ
t 導光部の短尺方向中央部における出射面と直交する方向の光散乱導光部の厚み
T 出射面と直交する方向の導光部の厚み
1,1A Light guide (optical element)
3 Incident lens (convex lens)
4,4A Prism part (direction changing part)
5 Light Scattering Light Guide 6, 6A Emission Surface 7 Flat Surface 20, 20A, 20B, 20C Light Emitting Device 21 LED (Light Source)
A Angle of reflecting surface that reflects incident light from one longitudinal end B Angle of reflecting surface that reflects incident light from the other longitudinal end τ Turbidity (scattering coefficient, scattering parameter)
α Length of light scattering light guide in the central axis direction L Length of light guide in the axial direction t Thickness of light scattering light guide in a direction perpendicular to the emission surface at the center in the short direction of the light guide T Of the light guide in the direction perpendicular to

Claims (16)

棒状の導光部と、前記導光部に光を入射する光源と、前記導光部の長尺方向端部から入射された光を出射面から出射する発光装置において、
前記導光部の長尺方向端部側には、前記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを前記出射面から出射させる光散乱導光部が設けられ、
前記導光部および前記光散乱導光部の出射面は、平面、または前記導光部の短尺方向の両端から中央に向かって凹む凹面である、
ことを特徴とする発光装置。
And the rod-shaped light guide section, a light source for incident light to the light guide section, the light-emitting device emitted from the emitting surface light incident from the longitudinal direction end portions of the light guide section,
Wherein the longitudinal direction end portion side of the light guide section contains a light scattering particle directing much of the light has the light the exit to and incident to multiple scattering in the same direction as the incident direction, of light entering the light scattering guide to emit is provided et be from the exit surface increases,
The light exiting surface of the light guide and the light scattering light guide is a flat surface or a concave surface that is recessed from both ends in the short direction of the light guide toward the center.
A light emitting device characterized by that.
棒状の導光部と、前記導光部に光を入射する光源と、前記導光部の長尺方向端部から入射された光を出射面から出射する発光装置において、  In a light emitting device that emits light incident from an end portion in the longitudinal direction of the light guide portion from an exit surface, a rod-shaped light guide portion, a light source that makes light incident on the light guide portion,
前記導光部の長尺方向端部側には、前記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを前記出射面から出射させる光散乱導光部が設けられ、  The light guide unit includes light scattering particles on the end side in the longitudinal direction that contain light scattering particles that multiple-scatter the emitted light and guide most of the incident light to the same direction side as the incident direction. A light scattering light guide that emits a large amount from the exit surface is provided,
前記導光部および前記光散乱導光部の出射面は、前記導光部の短尺方向の両端から中央部に向かって膨らむ凸面である、  Outgoing surfaces of the light guide and the light scattering light guide are convex surfaces that bulge from both ends in the short direction of the light guide toward the center.
ことを特徴とする発光装置。A light emitting device characterized by that.
請求項1または2記載の発光装置において、
前記長尺方向端部側から入射した光を前記出射面に向くように方向転換させる方向転換部をさらに備え、
前記光源は、前記導光部の中心軸から前記方向転換部に近づく側または前記方向転換部から離れる側にシフトさせることにより、前記導光部に入射してきた光を前記導光部の前記出射面または前記方向転換部に向くように構成したことを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to claim 1 or 2 ,
Further comprising a direction changing portion that changes the direction of light incident from the end in the longitudinal direction so as to face the exit surface;
The light source by shifting the side away from the side or the direction changing portion from the central axis closer to the turning portion of the light guide portion, the emission of the light incident on the light guide unit light guide portion emitting apparatus characterized by being configured to face the surface or the direction changing section.
請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置において、The light emitting device according to any one of claims 1 to 3,
前記導光体の長尺方向端部側には、前記光源から出射した光を前記導光部側に反射する放物面の反射面を有する鏡面部材が備えられていることを特徴とする発光装置。A light emitting device characterized in that a mirror surface member having a parabolic reflecting surface for reflecting light emitted from the light source to the light guide portion side is provided on an end portion side in the longitudinal direction of the light guide. apparatus.
棒状の導光部と、前記導光部の長尺方向端部から入射された光を方向転換させる方向転換部とを有し、前記方向転換部と対向するように配置された出射面から前記方向転換部によって方向転換された光を出射する光学素子において、
前記出射面のうち、前記導光部の長尺方向端部側には、前記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを前記出射面から出射させる光散乱導光部が前記導光部の一部として設けられ、
前記導光部および前記光散乱導光部の出射面は、平面、または前記導光部の短尺方向の両端から中央に向かって凹む凹面である、
ことを特徴とする光学素子。
And the rod-shaped light guiding portion, the light incident from the longitudinal direction end portion of the light guide portion and a turning unit for turning said from the exit surface arranged to face the turning portion In the optical element that emits the light redirected by the direction changer,
Wherein one of the emission surface, in the longitudinal direction end portion side of the light guide section contains the light scattering particles leading to much of the light has the light the exit to and incident to multiple scattering in the same direction as the incident direction as provided et been partially light scattering guide to many emitted from the exit surface of light entering of the light guide unit,
The light exiting surface of the light guide and the light scattering light guide is a flat surface or a concave surface that is recessed from both ends in the short direction of the light guide toward the center.
An optical element.
棒状の導光部と、前記導光部の長尺方向端部から入射された光を方向転換させる方向転換部とを有し、前記方向転換部と対向するように配置された出射面から前記方向転換部によって方向転換された光を出射する光学素子において、  It has a rod-shaped light guide part and a direction changing part that changes the direction of light incident from the end in the longitudinal direction of the light guide part, and the light emitting part is arranged so as to face the direction changing part. In the optical element that emits the light redirected by the direction changer,
前記出射面のうち、前記導光部の長尺方向端部側には、前記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを前記出射面から出射させる光散乱導光部が前記導光部の一部として設けられ、  Of the exit surface, the longitudinal end portion side of the light guide part contains light scattering particles that multiple-scatter the emitted light and guide most of the incident light to the same direction side as the incident direction. A light scattering light guide that emits most of the incident light from the exit surface is provided as a part of the light guide,
前記導光部および前記光散乱導光部の出射面は、前記導光部の短尺方向の両端から中央部に向かって膨らむ凸面である、  Outgoing surfaces of the light guide and the light scattering light guide are convex surfaces that bulge from both ends in the short direction of the light guide toward the center.
ことを特徴とする光学素子。An optical element.
請求項5または6記載の光学素子において、
前記導光部のうち、前記光散乱導光部以外の部分は、透明体とされる、または透明体に前記光散乱粒子が前記光散乱導光部よりも低い含有率で含まれていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 5 or 6 ,
Of the light guide part, the part other than the light scattering light guide part is a transparent body, or the light scattering particles are included in the transparent body at a lower content than the light scattering light guide part. An optical element characterized by the above.
請求項5から7のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記導光部の長尺方向の両端面には、前記長尺方向端部から膨らむように凸レンズ形状の入射レンズが配置され、
前記光散乱導光部は、前記入射レンズが配置される部分以外の前記端面から前記導光部の長尺方向に延びるように設けられていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 5 to 7 ,
Convex lens-shaped incident lenses are arranged on both end surfaces in the longitudinal direction of the light guide portion so as to swell from the end portions in the longitudinal direction,
Said light scattering guide, the optical element characterized in that from the end surface other than a portion where the incident lens is disposed is provided so as to extend in the longitudinal direction of the light guide portion.
請求項5から8のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部は、前記導光部の両端にそれぞれ設けられ、
前記方向転換部は、断面三角形状のプリズムとされ、
各プリズムの頂点を結ぶ線に対する反射面の角度であって一方の前記長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をAとし、他方の前記長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をBとしたとき、前記一方の長尺方向端部領域においては、A<Bとなり、前記他方の長尺方向端部領域においては、A>Bとなり、
前記導光部の長尺方向中央領域においては、A=Bとなっていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 5 to 8 ,
The light scattering light guides are provided at both ends of the light guide part,
The direction changing part is a prism having a triangular cross section,
The angle of the reflecting surface with respect to the line connecting the apexes of the prisms, and the angle of the reflecting surface that reflects the incident light from one of the longitudinal ends is A, and the incident from the other longitudinal end. When the angle of the reflecting surface for reflecting the light is B, A <B in the one longitudinal end region, A> B in the other longitudinal end region,
An optical element characterized in that A = B in the central region in the longitudinal direction of the light guide.
請求項記載の光学素子において、
前記光散乱導光部に含有される前記光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、前記各光散乱導光部の中心軸方向の長さをα/2としたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、
5<α/(2×τ)<50の範囲内とされることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 9 , wherein
The light scattering particles contained in the light scattering light guide are turbidity, which is a scattering parameter corresponding to a scattering coefficient, τ, and the length in the central axis direction of each light scattering light guide is α / 2. When the average scattering number value indicating the average number of scattering is
5. An optical element characterized by being in a range of 5 <α / (2 × τ) <50.
請求項10に記載の光学素子において、
前記導光部のうち、前記光散乱導光部以外の部分にも、前記光散乱粒子を含み、
前記光散乱導光部以外の部分に含有される前記光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、前記導光部の軸方向の長さをLとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、
0<L/τ<60の範囲内とされ、かつ前記光散乱導光部の平均散乱回数値が前記光散乱導光部以外の導光部の値より大きくされることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 10 , wherein
Of the light guide part, the part other than the light scattering light guide part also includes the light scattering particles,
The light scattering particles contained in the portion other than the light scattering light guide unit, when the turbidity which is a scattering parameter corresponding to a scattering coefficient is τ, and the axial length of the light guide unit is L, The average scattering count value indicating the average scattering count is
An optical element having a range of 0 <L / τ <60 and an average number of scattering times of the light scattering light guide being larger than a value of a light guiding part other than the light scattering light guide .
請求項に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部の散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度の値を、前記光散乱導光部以外の前記導光部の値より大きくしたことを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 9 , wherein
An optical element, wherein a value of turbidity, which is a scattering parameter corresponding to a scattering coefficient of the light scattering light guide, is made larger than a value of the light guiding part other than the light scattering light guide.
請求項5から12のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部の軸方向の合計の長さをαとし、前記導光部の軸方向の長さをLとしたとき、
L/15<α<L/2の範囲内とされることを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 5 to 12 ,
When the total axial length of the light scattering light guide is α and the axial length of the light guide is L,
An optical element characterized by being in a range of L / 15 <α <L / 2.
請求項5から12のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記導光部の短尺方向中央部における前記出射面と直交する方向の前記光散乱導光部の厚みtは、前記出射面と直交する方向の前記導光部の厚みをTとしたとき、
T/20<t<T/2の範囲内とされることを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 5 to 12 ,
The thickness t of the light-scattering light guide in the direction perpendicular to the exit surface at the center in the short direction of the light guide is when the thickness of the light guide in the direction perpendicular to the exit surface is T,
An optical element characterized by being in a range of T / 20 <t <T / 2.
請求項5から12のいずれか1項に記載の光学素子と、その光学素子の両端または一端に配置される光源と、を有することを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising: the optical element according to claim 5 ; and light sources disposed at both ends or one end of the optical element. 請求項15に記載の照明装置において、
前記光源をLEDとし、このLEDを前記光学素子の長尺方向端部の中央より前記出射面とは反対となる面に近づく位置に配置したことを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 15 .
The lighting device is characterized in that the light source is an LED, and the LED is disposed at a position approaching a surface opposite to the emission surface from the center of the end in the longitudinal direction of the optical element.
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