光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置
【課題】光束制御部材単体での輝度分布を長方形状に近いものに改善することによって、複数の光束制御部材を配列して面光源を構成した際の互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができ、面内輝度分布の均一性を向上させる。
【解決手段】一対の第２の全反射面８を、従来の平面とは異なり、互いの間隔を詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成することによって、第２の全反射面８における発光素子３の光の全反射方向を、第２の全反射面８が平面の場合と比較して、第１の方向（光束制御部材の長手方向）とのなす角度の光軸に直交する平面上への投影成分が小さくなる方向に制御する。
【解決手段】一対の第２の全反射面８を、従来の平面とは異なり、互いの間隔を詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成することによって、第２の全反射面８における発光素子３の光の全反射方向を、第２の全反射面８が平面の場合と比較して、第１の方向（光束制御部材の長手方向）とのなす角度の光軸に直交する平面上への投影成分が小さくなる方向に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置に係り、特に、発光素子から出射された光の進行方向を制御するのに好適な光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト等の用途には、複数の点状光源を光拡散板の裏側（直下）に配置し、各光源からの光を光拡散板によって拡散させて表側に取り出す直下型方式の面光源装置が、輝度が高いことや大面積の画像表示に適する等の利点によって採用されることが多かった。
【０００３】
また、従来から、この種の面光源装置においては、コスト削減等の観点から、少数の点状光源によって大面積の照明を好適に実現することを狙って様々な開発がなされてきた。その一例として、点状光源であるサイドビューＬＥＤを面光源装置の中央に複数配置し、サイドビューＬＥＤからの出射光を中空導光領域へ導き、均一な輝度分布とするような面光源装置も提案されている（特許文献１（図５、図６））。
【０００４】
また、トップビューＬＥＤと光束制御部材を組み合わせた発光装置によって、トップビューＬＥＤの光の出射方向を光束制御部材によって変換し、特許文献１のサイドビューＬＥＤと同様の出射方向の光を得る技術が提案されている（特許文献２（Ｆｉｇ．４、Ｆｉｇ．５））。このような発光装置からの出射される光を平面視の状態で観察した場合、中心軸から３６０度方向へ等方的な配光ではなく、０度および１８０度の２方向が主たる出射方向となる配光特性として観察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００９７８５号公報
【特許文献２】米国特許第７３９０１０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の発光装置は、平面視の状態において、主たる出射方向に対してこの方向に直交する方向にやや広がりを持つ配光特性（中心角部分を発光装置上に置く扇形となるような配光特性）を有するため、特許文献１のサイドビューＬＥＤに替えて、特許文献２の発光装置を主たる出射方向がＬＥＤの配列に直交するように特許文献１の面光源装置に用いた場合、隣り合う発光装置からの出射光が重複して被照射面を照明し、明部発生の要因となる。
【０００７】
また、特許文献２の発光装置に用いられる光束制御部材では、主たる出射方向に対して光の広がりが大きい分、主たる出射方向における発光装置から離れた位置の被照射面を照明する光量が不足し易いという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、発光装置から出射される光の無駄な広がりを抑え、光束制御部材単体での輝度分布を長方形状に近いものに改善することによって、複数の光束制御部材を配列して面光源を構成した際の互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができ、ひいては、面内輝度分布の均一性を向上させることができる光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光束制御部材の特徴は、発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材であって、光軸方向に直交する所定の方向を第１の方向とし、この第１の方向および前記光軸の両方に直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向に直交し前記光軸を含む面を第１の仮想平面とし、前記第２の方向に直交し前記光軸を含む面を第２の仮想平面としたとき、前記第１の方向に長尺に形成され、前記発光素子に対向して配置され、前記光束制御部材の裏面側に位置する発光素子対向面部と、この発光素子対向面部の反対側である表面側に、前記第１の方向に長尺に形成された反発光素子対向面部と、この反発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設された一対の第１の側面部と、前記反発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設されるとともに、前記一対の第１の側面部の前記第２の方向における両端部にそれぞれ連接された一対の第２の側面部とを備え、前記発光素子対向面部は、前記光軸からこれに直交する方向の所定の範囲にわたって形成され、前記発光素子から出射された光が入射する入射面を有し、前記反発光素子対向面部は、前記第１の仮想平面と交わる位置に谷底が形成される凹部を有し、前記凹部は、前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部に向けて全反射させる第１の全反射面を有し、前記第１の全反射面は、前記谷底を基点として前記発光素子から遠ざかる方向へ向かうにしたがって前記第１の仮想平面との間隔が漸増する形状に形成され、前記一対の第２の側面部は、前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部および前記第１の全反射面に向けて全反射させる第２の全反射面をそれぞれ有し、前記一対の第１の側面部は、前記裏面側から前記表面側に向かうにしたがって前記第１の仮想平面との距離が漸減する形状に形成され、前記光束制御部材内を伝搬後に到達した前記発光素子の光を、前記第１の方向において前記第１の仮想平面から離間する方向に向けて出射させる出射面をそれぞれ有し、前記一対の第２の全反射面は、前記第１の側面部側から前記第１の仮想平面側に向かうにしたがって前記第２の仮想平面との距離が漸減するように湾曲して形成されている点にある。
【００１０】
そして、この請求項１に係る発明によれば、一対の第２の全反射面を、従来の平面（第２の仮想平面に平行な面）とは異なり、互いの間隔を詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成することができるため、このような凹湾曲面状の第２の全反射面における発光素子の光の全反射方向を、第２の全反射面が平面の場合と比較して、第１の方向とのなす角度の光軸に直交する平面上への投影成分が小さくなる方向に制御することができる。これにより、第２の全反射面において発光素子の光が第２の方向側に大きく光路変換されることを防止することができるので、このような第２の方向側に向かう光に起因して輝度分布が長方形状から崩れるように第２の方向に広がることを抑制することができ、また、これにともなって、出射面からの光の出射方向を、第１の方向側に収束させることができるので、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる。そして、このような光束制御部材を、これに対応する発光素子とともに、面光源を構成すべく例えば第２の方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る光束制御部材の特徴は、請求項１において、更に、前記出射面は、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において凸形状を呈するように形成されている点にある。
【００１２】
そして、この請求項２に係る発明によれば、凸形状の出射面によって、第１の方向に広範囲にわたって光を振り分けることができるので、発光素子の灯数削減と面内輝度分布の均一化とを有効に両立させることができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る光束制御部材の特徴は、請求項１または２において、更に、前記発光素子対向面部は、前記光軸を中心として前記入射面に対する前記光軸に直交する方向の外側に前記第１の方向に整列するように複数形成され、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において楔形状を呈する溝部を有する点にある。
【００１４】
そして、この請求項３に係る発明によれば、出射面においてフレネル反射した発光素子の光が発光素子対向面部に到達した場合においても、この光を、複数の溝部によって第１の全反射面から外れる方向に向けて全反射させることができるので、光源直上近傍の輝度を有効に低減させることができる。
【００１５】
さらにまた、請求項４に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記第２の全反射面は、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第２の全反射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００１７】
また、請求項５に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記出射面は、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項５に係る発明によれば、出射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００１９】
さらに、請求項６に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜５のいずれか１項において、更に、前記第１の全反射面および前記出射面は、前記第１の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成され、前記第２の全反射面は、前記第２の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１の仮想平面および第２の仮想平面を基準とした輝度分布の対称性を確保することができるので、輝度分布の長方形状への近似度合いを更に向上させることができ、また、第１の全反射面、第２の全反射面および出射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００２１】
さらにまた、請求項７に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記第１の全反射面は、これの前記第２の仮想平面上または前記第２の仮想平面に平行な断面上の任意点での接線と前記第１の仮想平面とのなす角度が前記第１の仮想平面から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されている点にある。
【００２２】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１の全反射面の面形状を、各出射角の発光素子の光に応じてこれらの全反射に適した面形状にすることができるので、光源直上の輝度をより有効に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項８に発光装置の特徴は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光束制御部材および発光素子を備えた点にある。
【００２４】
そして、この請求項８に係る発明によれば、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができるので、面光源を構成するために発光装置を例えば第２の方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００２５】
さらに、請求項９に係る面光源装置の特徴は、請求項８に記載の発光装置が、請求項１に記載の第２の方向に所定の間隔を設けて複数整列配置され、前記複数の発光装置に対して請求項１に記載の第１の方向側の位置に、請求項８に記載の光束制御部材の出射面からの出射光を前記発光素子と反対側に向けて反射させる反射手段を備えた点にある。
【００２６】
そして、この請求項９に係る発明によれば、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる発光装置を、第２の方向に沿って複数配列するとともに、各発光装置に対して光束制御部材からの光の出射側の位置に反射手段を配置することによって、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉が十分に緩和された均一性が向上された面内輝度分布を実現することができる。
【００２７】
さらにまた、請求項１０に係る面光源装置の特徴は、請求項９において、更に、前記第２の方向に沿った発光装置の列が、前記第１の方向に、前記第２の方向における整列間隔よりも大きな所定の間隔を設けて複数列並列配置されている点にある。
【００２８】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、面内輝度分布の均一性を更に効率的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光束制御部材単体での輝度分布を長方形状により近いものに改善することによって、複数の光束制御部材を配列して面光源を構成した際の互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができ、ひいては、面内輝度分布の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光束制御部材の実施形態を示す斜視図
【図２】図１の光束制御部材の正面図
【図３】図２の平面図
【図４】図２の左側面図
【図５】図２の下面図
【図６】図３のＡ−Ａ断面図
【図７】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、第２の全反射面の光学機能を説明するための説明図
【図８】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、出射面の光学機能を説明するための説明図
【図９】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、溝部の光学機能を説明するための説明図
【図１０】本発明に係る面光源装置の第１の形態を示す平面図
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図
【図１２】本発明に係る面光源装置の第２の形態を示す平面図
【図１３】本発明に係る面光源装置の第３の形態を示す平面図
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図
【図１５】本発明に係る面光源装置の第４の形態を示す断面図
【図１６】本発明に係る面光源装置の第５の形態を示す平面図
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図
【図１８】比較例として用いる従来の光束制御部材を示す正面図
【図１９】図１８の平面図
【図２０】図１８の左側面図
【図２１】図１８の下面図
【図２２】第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２３】第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するための従来の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２４】出射面が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２５】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２６】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための図２５とは異なる本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２７】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための図２５および図２６とは異なる本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２８】反射シートが輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２９】本発明のベストモードの光束制御部材を用いた面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【図３０】光束制御部材を有しない場合の面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【図３１】図１８〜図２１に示した従来の光束制御部材を用いた面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る光束制御部材、発光装置および面光源装置の実施形態について、図１〜図３１を参照して説明する。
【００３２】
（光束制御部材および発光装置の形態）
図１は、本実施形態における光束制御部材１を示す斜視図である。また、図２は、光束制御部材１の正面図であり、背面図はこの図２と同様である。さらに、図３は、図２の平面図である。さらにまた、図４は、図２の左側面図であり、右側面図はこの図４と同様である。また、図５は、図２の下面図である。さらに、図６は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００３３】
図２、図５および図６に示すように、本実施形態における光束制御部材１は、光軸ＯＡ方向に直交する所定の第１の方向（図５および図６におけるＹ軸方向）に長尺に形成された発光素子対向面部２を有しており、この発光素子対向面部２は、発光素子３に対向して配置され、光束制御部材１における裏面側に位置するようになっている。なお、発光素子３としては、前述したトップビューＬＥＤ等の素子配置面に対して垂直な方向（図６におけるＺ軸方向）に光を出射するものを好適に用いることができる。このような発光素子３は、光束制御部材１とともに、本実施形態における発光装置４を構成している。
【００３４】
また、図２、図３および図６に示すように、光束制御部材１は、発光素子対向面部２に対して発光素子３と反対側である光束制御部材１における表面側に形成された反発光素子対向面部５を有している。この反発光素子対向面部５は、発光素子対向面部２と同様に、Ｙ軸方向に長尺に形成されている。ただし、反発光素子対向面部５は、発光素子対向面部２よりもＹ軸方向に短尺に形成されており、反発光素子対向面部５の長手方向における両端部は、発光素子対向面部２の長手方向における両端部よりも内側（光軸ＯＡ寄り）に位置されている。
【００３５】
さらに、図２および図６に示すように、光束制御部材１は、反発光素子対向面部５の長手方向（第１の方向）における両端部から発光素子対向面部２の長手方向における両端部に向かってそれぞれ延設された左右一対の第１の側面部７Ｌ、７Ｒを有している。
【００３６】
さらにまた、図３に示すように、光束制御部材１は、反発光素子対向面部５の長手方向および光軸ＯＡ方向に直交する第２の方向（図３におけるＸ軸方向）における両端部から発光素子対向面部２のＸ軸方向における両端部に向かってそれぞれ延設された前後一対の第２の側面部８Ｆ、８Ｒを有している。これら第２の側面部８Ｆ、８Ｒは、第１の側面部７Ｌ、７ＲのＸ軸方向における両端部にそれぞれ連接されている。より具体的には、前側の第２の側面図８Ｆは、反発光素子対向面部５の前端部および第１の側面部７Ｌ、７Ｒの前端部に連接されており、一方、後側の第２の側面図８Ｒは、反発光素子対向面部５の後端部および第１の側面部７Ｌ、７Ｒの後端部に連接されている。
【００３７】
これら光束制御部材１の各面部２、５、７、８のより具体的な構成および光学的な機能（作用）は以下に示す通りである。
【００３８】
すなわち、まず、図５および図６に示すように、発光素子対向面部２には、光軸ＯＡからこれに直交する方向の所定の範囲にわたって、発光素子３から出射された光が入射する平面状の入射平面１０が形成されている。図６に示すように、入射平面１０に入射した発光素子３の光（破線部）は、スネルの法則にしたがって屈折されて、光束制御部材１の内部の光路上を反発光素子対向面部５側に向かって進行する。ただし、図６には、発光素子３から所定の広がり角（一般的なＬＥＤの場合には、ランバーシアン分布にしたがった広がり角）で出射された光束のうち、１本の光線のみが代表的に図示されている。また、光軸ＯＡ上を通って入射平面１０に垂直入射した発光素子３の光は、屈折されずに直進する。
【００３９】
また、図２および図６に示すように、反発光素子対向面部５は、発光素子３側に向かって略Ｖ字状に凹入され、第１の仮想平面Ｓ１と交わる位置に谷底が形成された凹部１１を有しており、この凹部１１の内面は、第１の全反射面１２とされている。図２および図６に示すように、第１の全反射面１２は、谷底を基点として発光素子３から遠ざかる方向（図２における上方）に向かうにしたがって、光軸ＯＡを含むＹ軸方向に直交する第１の仮想平面Ｓ１との間隔（Ｙ軸方向の距離）が漸増する形状に形成されている。このような第１の全反射面１２には、図６に示すように、入射平面１０から入射した発光素子３の光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行した後に到達（内部入射）する。そして、第１の全反射面１２は、入射平面１０から到達した発光素子３の光のうちの臨界角よりも大きな入射角で内部入射した光を、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒに向けて全反射させる。図６を用いてより具体的に説明すると、第１の全反射面１２における第１の仮想平面Ｓ１よりも左側の部位に内部入射した光は、左側の第１の側面部７Ｌに向けて全反射され、一方、第１の全反射面１２における第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光は、右側の第１の側面部７Ｒに向けて全反射される。
【００４０】
さらに、前後の第２の側面部８Ｆ、８Ｒは、それぞれが、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒとされている。これら第２の全反射面８Ｆ、８Ｒには、入射平面１０に入射した発光素子３の光のうち、第１の全反射面１２に到達する光よりも前後（Ｘ軸方向）に大きく屈折された光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行した後に到達（内部入射）する。そして、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、入射平面１０から到達した発光素子３の光のうちの臨界角よりも大きな入射角で内部入射した光を、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒおよび第１の全反射面１２に向けて全反射させる。図３を用いてより具体的に説明すると、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも左側の部位に内部入射した光は、左側の第１の側面部７Ｌに向けて全反射され、一方、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光は、右側の第１の側面部７Ｒに向けて全反射される。なお、図３には、前側の第２の全反射面８Ｆにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光が１本の光線（破線部）として代表的に図示されている。
【００４１】
さらにまた、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒは、それぞれが、出射面７Ｌ、７Ｒとされている。図２および図３に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒは、光束制御部材１の裏面側から表面側（換言すれば、発光素子３と反対側（上方））に向かうにしたがって、第１の仮想平面Ｓ１との間のＹ軸方向の距離が漸減する形状に形成されている。このような出射面７Ｌ、７Ｒには、図３および図６に示すように、第１の全反射面１２によって全反射された発光素子３の光および第２の全反射面８Ｆ、８Ｒによって全反射された発光素子３の光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行（伝搬）した後に到達する。そして、出射面７Ｌ、７Ｒは、このようにして到達した発光素子３の光を、主として、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１から離間する方向に向けて出射させる。
【００４２】
このようにして、発光素子３から直上に向けて出射された光が、光束制御部材１によって進行方向を制御されて、側方に向かう光へと変換されるようになっている。
【００４３】
そして、本実施形態においては、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒが、特許文献１に記載の発明のような平面ではなく、第１の仮想平面Ｓ１側に向かうにしたがって、光軸ＯＡを含むＸ軸方向に直交する第２の仮想平面Ｓ２との間のＸ軸方向の距離が漸減するように湾曲された湾曲面状に形成されている。より具体的には、両第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、第１の仮想平面Ｓ１上において互いのＸ軸方向の間隔を最も詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成されている。
【００４４】
そして、このような構成によれば、図７に示すように、第２の全反射面８（便宜上、同図においてＦ、Ｒは省略）における発光素子３の光の全反射方向を、従来のストレートな第２の全反射面８’の場合と比較して、Ｙ軸方向とのなす角度のＸＹ平面上への投影成分（図７におけるα（本発明）、α’（従来））が小さくなる方向に制御することができる。したがって、本実施形態によれば、第２の全反射面８において発光素子３の光がＸ軸方向側に大きく光路変換されることを防止することができるので、このようなＸ軸方向側に向かう光に起因して輝度分布が長方形状から崩れるようにＸ軸方向に広がることを抑制することができる。また、これにともなって、出射面７からの光の出射方向を、Ｙ軸方向側に収束させることができるので、Ｙ軸方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる。
【００４５】
そして、このような光束制御部材１およびこれに対応する発光素子３（すなわち、発光装置４）を、面光源を構成すべく例えばＸ軸方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材１同士の間で、輝度分布における高輝度領域同士の重なり合い（光の干渉）を十分に緩和して明部の発生を抑えつつ、面全体に十分に光が行き渡るようにすることができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００４６】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒは、第２の仮想平面Ｓ２またはこれに平行な断面において曲率を有する凸形状を呈するように湾曲された湾曲面状に形成されている。
【００４７】
そして、このような構成によれば、図８に示すように、出射面７（便宜上、同図においてＬ、Ｒは省略）における発光素子３の光の出射方向を、従来のストレートな出射面７’の場合と比較して、Ｙ軸方向とのなす角度のＹＺ平面上への投影成分（図８におけるβ（本発明）、β’（従来））が小さくなる方向に制御することができる。したがって、このような凸湾曲面状の出射面７Ｌ、７Ｒによれば、Ｙ軸方向に広範囲にわたって発光素子３の光を振り分けることができるので、発光素子３の灯数削減と面内輝度分布の均一化とを有効に両立させることができる。
【００４８】
上記構成に加えて、更に、図５および図６に示すように、本実施形態において、発光素子対向面部２は、入射平面１０に対して光軸ＯＡを基準（中心）とした光軸ＯＡに直交する方向の外側位置に、Ｙ軸方向に連続的に整列配置されたＸ軸方向に長尺な複数（本実施形態においては８つ）の溝部１４を有している。この溝部１４の一部も、発光素子３からの出射光のうち光軸ＯＡから大きな角度の光の入射面として機能し得る。図６に示すように、各溝部１４は、第２の仮想平面Ｓ２またはこれに平行な断面において楔形状を呈するようになっている。また、各溝部１４は、第１の傾斜面１４ａと、これのＹ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側の端部に連接された第２の傾斜面１４ｂとによって構成されている。第１の傾斜面１４ａは、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側に向かうにしたがって発光素子３と反対側に傾斜された傾斜面に形成されている。一方、第２の傾斜面１４ｂは、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側に向かうにしたがって発光素子３側に傾斜された傾斜面に形成されている。図６に示すように、第１の傾斜面１４ａは、第２の傾斜面１４ｂよりもなだらかな傾斜面となっている。すなわち、第１の傾斜面１４ａとＸＹ平面とのなす角度（鋭角）をθ１、第２の傾斜面１４ｂとＸＹ平面とのなす角度（鋭角）をθ２とすると、θ２＞θ１が成立する。本実施形態においては、θ１＝２０°、θ２＝８０°とする。
【００４９】
入射平面１０の外側が溝部ではなく平面の場合には、その平面部分でフレネル反射される光や平面部分を透過して基板上面（発光素子３が実装された基板やその上に配された反射面）等で反射される光が第１の全反射面１２に到達し易くなり、その光が第１の全反射面１２から出射されると光源直上近傍の被照射面上に明部を発生させ易くなる。
【００５０】
本実施形態のような構成によれば、図９に示すように、出射面７（便宜上、同図においてＬ、Ｒは省略）において光のフレネル反射が生じて、この光が発光素子対向面部２における入射平面１０の外側に到達した場合においても、この光を、複数の溝部１４（主に第１の傾斜面１４ａ）によって第１の全反射面１２から外れる方向に向けて光路変換させることができる。これにより、発光素子対向面部２における反射光が第１の全反射面１２に臨界角以下の入射角で入射することによる光源直上への光抜けを抑制することができるので、光源直上近傍の輝度を有効に低減させることができる。
【００５１】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒが、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されている。ただし、凹Ｒ面は、平面視において曲率を有し（図３におけるＹ軸方向には曲率を有し）、その曲率中心は第１の仮想平面Ｓ１上に存在するが、光軸ＯＡと平行な方向においては曲率を有していない（図４におけるＺ軸方向には曲率を有していない）。
【００５２】
そして、このような構成によれば、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５３】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒが、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されている。ただし、凸Ｒ面は、光軸ＯＡと平行な方向においては曲率を有し（図２におけるＺ軸方向には曲率を有し）、平面視においては曲率を有していない（図４におけるＸ軸方向には曲率を有していない）。
【００５４】
そして、このような構成によれば、出射面７Ｌ、７Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５５】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、第１の全反射面１２および出射面７Ｌ、７Ｒは、第１の仮想平面Ｓ１を対称面とした面対称形状に形成されている。また、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、第２の仮想平面Ｓ２を対称面とした面対称形状に形成されている。
【００５６】
そして、このような構成によれば、第１の仮想平面Ｓ１および第２の仮想平面Ｓ２を基準とした輝度分布の対称性を確保することができるので、輝度分布の長方形状への近似度合いを更に向上させることができ、また、第１の全反射面１２、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒおよび出射面７Ｌ、７Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５７】
上記構成に加えて、更に、図２および図６に示すように、本実施形態において、第１の全反射面１２は、これの第２の仮想平面Ｓ２上または第２の仮想平面Ｓ２に平行な断面上の任意点での接線と第１の仮想平面Ｓ１とのなす角度が第１の仮想平面Ｓ１から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されている。
【００５８】
そして、このような構成によれば、第１の全反射面１２の面形状を、発光素子３からの各出射角の出射光に応じてこれらの光をそれぞれ全反射させるのに適した面形状にすることができるので、光源直上の輝度をより有効に抑制することができる。
【００５９】
なお、光束制御部材１は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）およびＥＰ（エポキシ樹脂）などの樹脂材料によって形成してもよい。
【００６０】
また、発光素子対向面部２における溝部１４の外側に形成された円形の凸部１５は、光束制御部材１を発光素子３に対向配置する際の光束制御部材１と発光素子３との間隙の確保に用いてもよい。
【００６１】
以上の構成の光束制御部材１は、その配列態様に応じて以下に示すような各種の形態の面光源装置を構成することができる。
【００６２】
（面光源装置の形態）
（第１の形態）
図１０は、第１の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。
【００６３】
この面光源装置１６は、平面図において長方形状の筐体１７内に、本実施形態における光束制御部材１を、Ｘ軸方向に所定の間隔を設けて複数整列配置することによって形成されている。勿論、各光束制御部材１は、それぞれに対応する発光素子３に対向配置されている。
【００６４】
ここで、筐体１７について詳述すると、図１０および図１１に示すように、筐体１７の内面は、ＸＹ平面に平行な底面１８と、この底面１８のＸ軸方向における両端部に垂直に連接された左右の側面１９、２０と、底面１８のＹ軸方向における両端部に連接された上下の側面２１、２２とによって構成されている。図１１に示すように、側面２１、２２は、発光素子３から遠ざかるにしたがって面光源装置１６の発光面に近づく上り傾斜面に形成されている。さらに、図１１に示すように、側面２１と側面２２とは、第１の仮想平面Ｓ１を対称面とした面対称形状に形成されている。すなわち、両側面２１、２２の底面１８に対する傾斜角は互いに一致している。そして、このような筐体１７の内面上には、ＰＥＴ等からなる反射シート（例えば、帝人デュポン社製のＵＸＳＰ１８８等）が貼り付けられることによって反射面２４が形成されている。以下、反射面２４のうち、傾斜面２１、２２上に形成された部位を傾斜反射面２４ａと称することとする。
【００６５】
また、図１１に示すように、底面１８上には、複数の発光素子３が、Ｘ軸方向に所定の間隔を設けて整列配置されており、各発光素子３は、これらに対する電気信号の印加を行うリードや制御回路等を備えた基板２５上に実装された状態で、底面１８上に配置されている。各発光素子３は、それぞれに対応する光束制御部材１が対向配置された前方（図１１における左方）に向けて、ある程度の指向性を有する所定の配光分布（一般的なＬＥＤの場合にはランバーシアン分布）にしたがった光を出射するようになっている。なお、光束制御部材１は、その光軸ＯＡが対応する発光素子３の出射光の中心軸（中心光）と同軸になるように位置合わせがなされている。
【００６６】
さらに、図１１に示すように、筐体１７の前方には、筐体１７の前部開口を遮蔽する光学シート２７が配置されており、この光学シート２７は、各光束制御部材１の光軸ＯＡに直交するようにして各光束制御部材１および反射面２４に対向配置されている。この光学シート２７は、後方（図１１における右方）からの入射光を、拡散した上で前方に出射させるようになっている。光学シート２７としては、拡散板、拡散シート、プリズムシート、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製）等を用いてもよい。
【００６７】
このような構成の面光源装置１６によれば、各発光素子３から出射された光が、それぞれに対応する光束制御部材１によって進行方向を制御されて、各光束制御部材１から側方（Ｙ軸方向）に向けて出射される。そして、このようにして各光束制御部材１から出射された各発光素子３の光は、反射手段としての傾斜反射面２４ａにおいて面光源装置１６の光学シート２７に向けて反射された後、光学シート２７から前方に出射されることになる。このとき、各光束制御部材１の輝度分布を、Ｙ軸方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布に形成することができるので、このような各光束制御部材１の輝度分布が合成された面内輝度分布を、互いに隣位する光束制御部材１同士の間での光の重なり合い（干渉）が十分に緩和された均一性が高いものにすることができる。
【００６８】
（第２の形態）
次に、図１２は、第２の形態の面光源装置１６を示す平面図である。
【００６９】
図１２に示すように、本形態の面光源装置１６の第１の形態との相違点は、発光素子３および光束制御部材１が、第１の形態のように一列ではなく、千鳥状に二列配列されている点にある。
【００７０】
図１２に示すように、本形態においては、光束制御部材１の各列同士の間で、光束制御部材１のＸ方向における位置が互いにオフセットされているため、一方の列において得られるＹ軸方向に長尺な光束制御部材１の輝度分布が、他方の列において得られるＹ軸方向に長尺な光束制御部材１の輝度分布と大きく重なり合うことを抑制することができる。したがって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において互いに隣位する光束制御部材１同士の間での光の重なり合い（干渉）が十分に緩和された均一性が高い面内輝度分布を実現することができる。
【００７１】
（第３の形態）
次に、図１３は、第３の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１４は、図１３のＡ−Ａ断面図である。
【００７２】
図１３に示すように、本形態の面光源装置１６は、発光素子３および光束制御部材１が、第１の形態のように筐体１７の長手方向に沿って一列のみ配列されているのではなく、筐体１７の長手方向（左右）に間隔を隔てるようにして、筐体１７の短手方向（上下）に沿って二列配列されている。すなわち、本形態においては、Ｘ軸方向に所定の整列間隔を設けて整列された光束制御部材１（発光装置４）の列が、Ｙ軸方向に所定の整列間隔を設けて二列並列配置されている。ただし、Ｘ軸方向における整列間隔よりも、Ｙ軸方向における整列間隔の方が遥かに大きい。
【００７３】
この他にも、図１３および図１４に示すように、本形態においては、底面１８が、第１の形態のように単一ではなく、左右二列の光束制御部材１にそれぞれ対応するように二分割されている。また、図１４に示すように、本形態においては、第１の形態のように筐体１７の上下の側面２１、２２上が傾斜反射面２４ａとされているのではなく、筐体１７の左右の側面１９、２０上が傾斜反射面２４ａとされている。さらに、図１３および図１４に、本形態においては、底面１８の分割位置となる筐体１７の長手方向における中央位置に、互いに二等辺三角形状に連接された一対の傾斜反射面２４ａ（以下、中央傾斜反射面と称する）が形成されている。これら一対の中央傾斜反射面２４ａのうち、図１４における左側の中央傾斜反射面２４ａは、左側面１９上の傾斜反射面２４ａとともに、主として、左列側の光束制御部材１からの出射光の反射面として機能するようになっている。一方、図１４における右側の中央傾斜反射面２４ａは、右側面２０上の傾斜反射面２４ａとともに、主として、右列側の光束制御部材１からの出射光の反射面として機能するようになっている。なお、中央傾斜反射面２４ａの高さは、左右の側面１９、２０上の傾斜反射面２４ａの高さと同一とされている。
【００７４】
本形態によれば、長方形状への近似度合いが良好な各光束制御部材１の輝度分布を、干渉の影響を回避しつつ面内に満遍なく敷き詰めることができるので、面内輝度分布の均一性を更に効率的に向上させることができる。
【００７５】
（第４の形態）
次に、図１５は、第４の形態の面光源装置１６を示す断面図である。
【００７６】
図１５に示すように、本形態の面光源装置１６は、第３の形態に対して、中央傾斜面反射面２４ａの高さが左右の側面１９、２０上の傾斜反射面２４ａの高さよりも低く形成されている点が異なっている。
【００７７】
本形態によれば、中央傾斜反射面２４ａにおける反射光量が低減されるため、中央傾斜反射面２４ａ直上における輝度を緩和することができる。
【００７８】
（第５の形態）
次に、図１６は、第５の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ断面図である。
【００７９】
図１６および図１７に示すように、本形態の面光源装置１６は、第３の形態に対して、中央傾斜反射面２４ａが除去され、これにともなって、底面１８が単一となっている点が異なっている。
【００８０】
本形態においては、中央傾斜反射面２４ａを有しない分、中央の輝度が若干低減されるが、その一方で、左列側の光束制御部材１からの右側方への出射光を右側面２０上の傾斜反射面２４ａによって反射させることができるとともに、右列側の光束制御部材１からの左側方への出射光を左側面１９上の傾斜反射面２４ａによって反射させることができるので、面内輝度分布における左右両端の輝度を底上げすることができる。
【実施例】
【００８１】
次に、本発明の実施例として、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部が輝度分布に与える影響について、具体的なシミュレーション結果を用いて説明する。この説明には、必要に応じて、図１８〜図２１に示す従来の光束制御部材１’に対するシミュレーション結果を比較例として用いることとする。なお、図１８は、従来の光束制御部材１’の正面図、図１９は、図１８の平面図、図２０は、図１８の左側面図、図２１は、図１８の下面図である。
【００８２】
（１）第２の全反射面が輝度分布に与える影響
まず、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００８３】
この項目に用いた本発明の光束制御部材は、次の（ａ）〜（ｅ）の各条件を満たすものとした。
【００８４】
（ａ）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：７ｍｍ
（ｂ）第２の全反射面の湾曲：有り（但し、光軸方向には曲率を有さず、平面視において曲率を有する凹Ｒ面であって、曲率中心を第１の仮想平面上にとった曲率半径４５ｍｍの凹Ｒ面とする。）
（ｃ）出射面の湾曲：無し（平面）
（ｄ）発光素子対向面部の溝部：無し（平面）
（ｅ）反射シート（反射面）：無し
【００８５】
また、本項目には、比較例として従来の光束制御部材も用いたが、これの条件は、（ｂ）以外は全て本発明の光束制御部材と同じであり、（ｂ）の代わりに次の条件を満たすものとした。
（ｂ’）第２の全反射面の湾曲：無し（平面）
【００８６】
さらに、本シミュレーションにおいては、本発明の光束制御部材および従来の光束制御部材ともに、入射面から光軸ＯＡ方向に０．５ｍｍ離して、発光素子としてのトップビューＬＥＤを配置した。また、本シミュレーションにおいては、光束制御部材の上方に光学シートを配置したと仮定して、この光学シートを透過した直後の光の輝度分布を取得した。
【００８７】
このような条件の下で、ＬＥＤからの出射光が光束制御部材によって進行方向を制御されることによって得られる輝度分布のシミュレーション結果は、本発明の光束制御部材の場合が図２２、従来の光束制御部材の場合が図２３となった。
【００８８】
ここで、具体的な評価の前に、先ず、図２２および図２３に示されるシミュレーション結果の概要について説明すると、同各図には、シミュレーション結果として、輝度〔ｃｄ／ｍｍ２〕が高い領域ほどトーンが暗くなる輝度分布が示されている。各領域のトーンに対応する輝度は、図２２に付記されている通りである。また、各図の輝度分布の右側に示されている各数値は、光束制御部材の光軸（換言すれば、ＬＥＤの発光中心）を原点としたＹ軸方向における位置〔ｍｍ〕である。一方、各図の輝度分布の下側に示されている各数値は、光束制御部材の光軸を原点としたＸ軸方向における位置〔ｍｍ〕である。
【００８９】
そして、シミュレーション結果を考察すると、図２２に示すように、本発明の光束制御部材を用いる場合には、明部として認識される高輝度領域が比較的小さく、かつ、Ｘ軸方向の幅（図２２における矢印方向の寸法）がほぼ一定に規制された長方形状に近い輝度分布が得られることが分かる。
【００９０】
これに対して、図２３に示すように、従来の光束制御部材を用いる場合には、主に、光束制御部材の直上に対してＹ軸方向における両外側近傍となる２箇所の領域の輝度が広範囲にわたって周囲よりも高くなり、かつ、Ｘ軸方向に向かって長方形状から大きく逸脱する円弧状（扇形）の分布の広がりを示す輝度分布が得られることが分かる。
【００９１】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の第２の全反射面の構成が、光束制御部材単体での輝度ムラの抑制および光束制御部材単体の輝度分布の長方形状への近似度合いの向上に寄与できることが実証された。
【００９２】
（２）出射面が輝度分布に与える影響
次に、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての出射面が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００９３】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
【００９４】
（ｃ’）出射面の湾曲：有り（但し、光軸方向に曲率を有し、平面視においては曲率を有さない凸Ｒ面であって、曲率半径１２．８９ｍｍの凸Ｒ面とする。）
その他のシミュレーションの条件は、項目（１）と同様である。
【００９５】
本シミュレーションの結果は、図２４に示すものとなった。シミュレーション結果の概要は、項目（１）で既に述べた通りである。
【００９６】
図２４に示すように、全反射面を凸Ｒ面に形成する場合には、第２の全反射面を凹Ｒ面に形成するだけの場合（図２２の場合）と比べて、輝度分布をＹ軸方向に向かって広げられることが分かる。
【００９７】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の出射面の構成が、広範囲にわたる輝度の均一化およびこれにともなうＬＥＤの灯数削減に寄与し得ることが実証された。
【００９８】
（３）発光素子対向面部の溝部が輝度分布に与える影響
次に、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての発光素子対向面部の溝部が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００９９】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）および（ｅ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
【０１００】
（ｄ’）発光素子対向面部の溝部：有り（但し、第１の傾斜面の傾斜角θ１＝２０°、第２の傾斜面の傾斜角θ２＝８０°、Ｙ軸方向の幅＝２ｍｍ、高さ＝０．７ｍｍ）
その他のシミュレーションの条件は、項目（１）と同様である。
【０１０１】
本シミュレーションの結果は、図２５に示すものとなった。シミュレーション結果の概要は、項目（１）で既に述べた通りである。
【０１０２】
図２５に示すように、発光素子対向面部の溝部を設ける場合には、第２の全反射面を凹Ｒ面に形成し、全反射面を凸Ｒ面に形成するだけの場合（図２４の場合）と比べて、ＬＥＤ直上近傍（図２５における破線内）の輝度を低減できることが分かる。
【０１０３】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の溝部の構成が、光源直上の輝度の低減に寄与し得ることが実証された。
【０１０４】
また、本項目においては、図２５に対応する各条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）、（ｄ’）および（ｅ）に対して、条件（ａ）のみを次の条件に代えてシミュレーションを行った。
（ａ’）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：９ｍｍ
このシミュレーションの結果は、図２６に示すものとなった。
【０１０５】
さらに、本項目においては、図２５に対応する各条件に対して、条件（ａ）のみを次の条件に代えてシミュレーションを行った。
（ａ”）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：１１ｍｍ
このシミュレーションの結果は、図２７に示すものとなった。
【０１０６】
図２５〜図２７を比較すると、光束制御部材のＸ軸方向の幅が狭いほど、長方形状への近似度合いが良好な輝度分布が得られることが分かる。
【０１０７】
（４）反射シート（反射面）が輝度分布に与える影響
次に、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとして、第２の全反射面と相まっての反射シートが輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【０１０８】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
（ｅ’）反射シート（反射面）：有り
このシミュレーションの結果は、図２８に示すものとなった。
【０１０９】
図２８に示すように、反射シートを用いる場合には、高輝度領域を長方形状に広げることによって、均一性が高く、なおかつ明るい輝度分布が得られることが分かる。
【０１１０】
（５）面内輝度分布に与える影響
次に、本発明のベストモードの光束制御部材を図１１および図１２に示したように一列配列した場合における面内輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【０１１１】
ベストモードの光束制御部材は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）、（ｄ’）および（ｅ’）の各条件を満たすものである。
このシミュレーションの結果は、図２９に示すものとなった。
【０１１２】
また、本項目においては、第１の比較例として、（ｅ’）のみを満足し、光束制御部材を有しない（ＬＥＤのみを配列した）構成について、図２９の場合と同様のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの結果は、図３０に示すものとなった。
【０１１３】
さらに、本項目においては、第２の比較例として、図１８〜図２１に示した従来の光束制御部材を一列配列した構成について、図２９の場合と同様のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの結果は、図３１に示すものとなった。
【０１１４】
図２９〜図３１を比較すれば分かるように、本発明の光束制御部材を面光源に適用すれば、面内に光を満遍なく行き渡らせることができるとともに、局所的に輝度が顕著となることを抑制して、均一性が高い面内輝度分布を実現することができる。
【０１１５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【０１１６】
例えば、凹湾曲面状の第２の全反射面８Ｆ、８Ｒの曲率半径を位置に応じて変化させることによって、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける光の全反射方向の最適化を狙ってもよい。同様に、凸湾曲面状の出射面７Ｌ、７Ｒの曲率半径を位置に応じて変化させることによって、出射面７Ｌ、７Ｒにおける光の出射方向の最適化を狙ってもよい。
【０１１７】
また、本発明における第１の全反射面および第２の全反射面は、その面に内部入射する主たる光線（特に発光素子の発光面と光軸との交点から出射する光）を全反射するように形成されたものであって、内部入射する全ての光を全反射するものではない。発光素子の発光部が点ではなく面積を有していることにより、全光線を全反射させることは困難であるため、僅かに漏れ出る光が存在してもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 光束制御部材
２ 発光素子対向面部
３ 発光素子
５ 反発光素子対向面部
７ 第１の側面部（全反射面）
８ 第２の側面部（第２の全反射面）
１０ 入射平面
１１ 凹部
１２ 第１の全反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置に係り、特に、発光素子から出射された光の進行方向を制御するのに好適な光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト等の用途には、複数の点状光源を光拡散板の裏側（直下）に配置し、各光源からの光を光拡散板によって拡散させて表側に取り出す直下型方式の面光源装置が、輝度が高いことや大面積の画像表示に適する等の利点によって採用されることが多かった。
【０００３】
また、従来から、この種の面光源装置においては、コスト削減等の観点から、少数の点状光源によって大面積の照明を好適に実現することを狙って様々な開発がなされてきた。その一例として、点状光源であるサイドビューＬＥＤを面光源装置の中央に複数配置し、サイドビューＬＥＤからの出射光を中空導光領域へ導き、均一な輝度分布とするような面光源装置も提案されている（特許文献１（図５、図６））。
【０００４】
また、トップビューＬＥＤと光束制御部材を組み合わせた発光装置によって、トップビューＬＥＤの光の出射方向を光束制御部材によって変換し、特許文献１のサイドビューＬＥＤと同様の出射方向の光を得る技術が提案されている（特許文献２（Ｆｉｇ．４、Ｆｉｇ．５））。このような発光装置からの出射される光を平面視の状態で観察した場合、中心軸から３６０度方向へ等方的な配光ではなく、０度および１８０度の２方向が主たる出射方向となる配光特性として観察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００９７８５号公報
【特許文献２】米国特許第７３９０１０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の発光装置は、平面視の状態において、主たる出射方向に対してこの方向に直交する方向にやや広がりを持つ配光特性（中心角部分を発光装置上に置く扇形となるような配光特性）を有するため、特許文献１のサイドビューＬＥＤに替えて、特許文献２の発光装置を主たる出射方向がＬＥＤの配列に直交するように特許文献１の面光源装置に用いた場合、隣り合う発光装置からの出射光が重複して被照射面を照明し、明部発生の要因となる。
【０００７】
また、特許文献２の発光装置に用いられる光束制御部材では、主たる出射方向に対して光の広がりが大きい分、主たる出射方向における発光装置から離れた位置の被照射面を照明する光量が不足し易いという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、発光装置から出射される光の無駄な広がりを抑え、光束制御部材単体での輝度分布を長方形状に近いものに改善することによって、複数の光束制御部材を配列して面光源を構成した際の互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができ、ひいては、面内輝度分布の均一性を向上させることができる光束制御部材、この光束制御部材を備えた発光装置およびこの発光装置を備えた面光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光束制御部材の特徴は、発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材であって、光軸方向に直交する所定の方向を第１の方向とし、この第１の方向および前記光軸の両方に直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向に直交し前記光軸を含む面を第１の仮想平面とし、前記第２の方向に直交し前記光軸を含む面を第２の仮想平面としたとき、前記第１の方向に長尺に形成され、前記発光素子に対向して配置され、前記光束制御部材の裏面側に位置する発光素子対向面部と、この発光素子対向面部の反対側である表面側に、前記第１の方向に長尺に形成された反発光素子対向面部と、この反発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設された一対の第１の側面部と、前記反発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設されるとともに、前記一対の第１の側面部の前記第２の方向における両端部にそれぞれ連接された一対の第２の側面部とを備え、前記発光素子対向面部は、前記光軸からこれに直交する方向の所定の範囲にわたって形成され、前記発光素子から出射された光が入射する入射面を有し、前記反発光素子対向面部は、前記第１の仮想平面と交わる位置に谷底が形成される凹部を有し、前記凹部は、前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部に向けて全反射させる第１の全反射面を有し、前記第１の全反射面は、前記谷底を基点として前記発光素子から遠ざかる方向へ向かうにしたがって前記第１の仮想平面との間隔が漸増する形状に形成され、前記一対の第２の側面部は、前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部および前記第１の全反射面に向けて全反射させる第２の全反射面をそれぞれ有し、前記一対の第１の側面部は、前記裏面側から前記表面側に向かうにしたがって前記第１の仮想平面との距離が漸減する形状に形成され、前記光束制御部材内を伝搬後に到達した前記発光素子の光を、前記第１の方向において前記第１の仮想平面から離間する方向に向けて出射させる出射面をそれぞれ有し、前記一対の第２の全反射面は、前記第１の側面部側から前記第１の仮想平面側に向かうにしたがって前記第２の仮想平面との距離が漸減するように湾曲して形成されている点にある。
【００１０】
そして、この請求項１に係る発明によれば、一対の第２の全反射面を、従来の平面（第２の仮想平面に平行な面）とは異なり、互いの間隔を詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成することができるため、このような凹湾曲面状の第２の全反射面における発光素子の光の全反射方向を、第２の全反射面が平面の場合と比較して、第１の方向とのなす角度の光軸に直交する平面上への投影成分が小さくなる方向に制御することができる。これにより、第２の全反射面において発光素子の光が第２の方向側に大きく光路変換されることを防止することができるので、このような第２の方向側に向かう光に起因して輝度分布が長方形状から崩れるように第２の方向に広がることを抑制することができ、また、これにともなって、出射面からの光の出射方向を、第１の方向側に収束させることができるので、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる。そして、このような光束制御部材を、これに対応する発光素子とともに、面光源を構成すべく例えば第２の方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る光束制御部材の特徴は、請求項１において、更に、前記出射面は、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において凸形状を呈するように形成されている点にある。
【００１２】
そして、この請求項２に係る発明によれば、凸形状の出射面によって、第１の方向に広範囲にわたって光を振り分けることができるので、発光素子の灯数削減と面内輝度分布の均一化とを有効に両立させることができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る光束制御部材の特徴は、請求項１または２において、更に、前記発光素子対向面部は、前記光軸を中心として前記入射面に対する前記光軸に直交する方向の外側に前記第１の方向に整列するように複数形成され、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において楔形状を呈する溝部を有する点にある。
【００１４】
そして、この請求項３に係る発明によれば、出射面においてフレネル反射した発光素子の光が発光素子対向面部に到達した場合においても、この光を、複数の溝部によって第１の全反射面から外れる方向に向けて全反射させることができるので、光源直上近傍の輝度を有効に低減させることができる。
【００１５】
さらにまた、請求項４に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記第２の全反射面は、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第２の全反射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００１７】
また、請求項５に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記出射面は、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項５に係る発明によれば、出射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００１９】
さらに、請求項６に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜５のいずれか１項において、更に、前記第１の全反射面および前記出射面は、前記第１の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成され、前記第２の全反射面は、前記第２の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１の仮想平面および第２の仮想平面を基準とした輝度分布の対称性を確保することができるので、輝度分布の長方形状への近似度合いを更に向上させることができ、また、第１の全反射面、第２の全反射面および出射面の設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００２１】
さらにまた、請求項７に係る光束制御部材の特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記第１の全反射面は、これの前記第２の仮想平面上または前記第２の仮想平面に平行な断面上の任意点での接線と前記第１の仮想平面とのなす角度が前記第１の仮想平面から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されている点にある。
【００２２】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１の全反射面の面形状を、各出射角の発光素子の光に応じてこれらの全反射に適した面形状にすることができるので、光源直上の輝度をより有効に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項８に発光装置の特徴は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光束制御部材および発光素子を備えた点にある。
【００２４】
そして、この請求項８に係る発明によれば、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができるので、面光源を構成するために発光装置を例えば第２の方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００２５】
さらに、請求項９に係る面光源装置の特徴は、請求項８に記載の発光装置が、請求項１に記載の第２の方向に所定の間隔を設けて複数整列配置され、前記複数の発光装置に対して請求項１に記載の第１の方向側の位置に、請求項８に記載の光束制御部材の出射面からの出射光を前記発光素子と反対側に向けて反射させる反射手段を備えた点にある。
【００２６】
そして、この請求項９に係る発明によれば、第１の方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる発光装置を、第２の方向に沿って複数配列するとともに、各発光装置に対して光束制御部材からの光の出射側の位置に反射手段を配置することによって、互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉が十分に緩和された均一性が向上された面内輝度分布を実現することができる。
【００２７】
さらにまた、請求項１０に係る面光源装置の特徴は、請求項９において、更に、前記第２の方向に沿った発光装置の列が、前記第１の方向に、前記第２の方向における整列間隔よりも大きな所定の間隔を設けて複数列並列配置されている点にある。
【００２８】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、面内輝度分布の均一性を更に効率的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光束制御部材単体での輝度分布を長方形状により近いものに改善することによって、複数の光束制御部材を配列して面光源を構成した際の互いに隣位する光束制御部材同士の間での光の干渉を十分に緩和することができ、ひいては、面内輝度分布の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光束制御部材の実施形態を示す斜視図
【図２】図１の光束制御部材の正面図
【図３】図２の平面図
【図４】図２の左側面図
【図５】図２の下面図
【図６】図３のＡ−Ａ断面図
【図７】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、第２の全反射面の光学機能を説明するための説明図
【図８】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、出射面の光学機能を説明するための説明図
【図９】本発明に係る光束制御部材の実施形態において、溝部の光学機能を説明するための説明図
【図１０】本発明に係る面光源装置の第１の形態を示す平面図
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図
【図１２】本発明に係る面光源装置の第２の形態を示す平面図
【図１３】本発明に係る面光源装置の第３の形態を示す平面図
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図
【図１５】本発明に係る面光源装置の第４の形態を示す断面図
【図１６】本発明に係る面光源装置の第５の形態を示す平面図
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図
【図１８】比較例として用いる従来の光束制御部材を示す正面図
【図１９】図１８の平面図
【図２０】図１８の左側面図
【図２１】図１８の下面図
【図２２】第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２３】第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するための従来の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２４】出射面が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２５】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２６】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための図２５とは異なる本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２７】溝部が輝度分布に与える影響を検証するための図２５および図２６とは異なる本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２８】反射シートが輝度分布に与える影響を検証するための本発明の光束制御部材を用いたシミュレーションの結果を示す輝度分布図
【図２９】本発明のベストモードの光束制御部材を用いた面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【図３０】光束制御部材を有しない場合の面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【図３１】図１８〜図２１に示した従来の光束制御部材を用いた面内輝度分布のシミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る光束制御部材、発光装置および面光源装置の実施形態について、図１〜図３１を参照して説明する。
【００３２】
（光束制御部材および発光装置の形態）
図１は、本実施形態における光束制御部材１を示す斜視図である。また、図２は、光束制御部材１の正面図であり、背面図はこの図２と同様である。さらに、図３は、図２の平面図である。さらにまた、図４は、図２の左側面図であり、右側面図はこの図４と同様である。また、図５は、図２の下面図である。さらに、図６は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００３３】
図２、図５および図６に示すように、本実施形態における光束制御部材１は、光軸ＯＡ方向に直交する所定の第１の方向（図５および図６におけるＹ軸方向）に長尺に形成された発光素子対向面部２を有しており、この発光素子対向面部２は、発光素子３に対向して配置され、光束制御部材１における裏面側に位置するようになっている。なお、発光素子３としては、前述したトップビューＬＥＤ等の素子配置面に対して垂直な方向（図６におけるＺ軸方向）に光を出射するものを好適に用いることができる。このような発光素子３は、光束制御部材１とともに、本実施形態における発光装置４を構成している。
【００３４】
また、図２、図３および図６に示すように、光束制御部材１は、発光素子対向面部２に対して発光素子３と反対側である光束制御部材１における表面側に形成された反発光素子対向面部５を有している。この反発光素子対向面部５は、発光素子対向面部２と同様に、Ｙ軸方向に長尺に形成されている。ただし、反発光素子対向面部５は、発光素子対向面部２よりもＹ軸方向に短尺に形成されており、反発光素子対向面部５の長手方向における両端部は、発光素子対向面部２の長手方向における両端部よりも内側（光軸ＯＡ寄り）に位置されている。
【００３５】
さらに、図２および図６に示すように、光束制御部材１は、反発光素子対向面部５の長手方向（第１の方向）における両端部から発光素子対向面部２の長手方向における両端部に向かってそれぞれ延設された左右一対の第１の側面部７Ｌ、７Ｒを有している。
【００３６】
さらにまた、図３に示すように、光束制御部材１は、反発光素子対向面部５の長手方向および光軸ＯＡ方向に直交する第２の方向（図３におけるＸ軸方向）における両端部から発光素子対向面部２のＸ軸方向における両端部に向かってそれぞれ延設された前後一対の第２の側面部８Ｆ、８Ｒを有している。これら第２の側面部８Ｆ、８Ｒは、第１の側面部７Ｌ、７ＲのＸ軸方向における両端部にそれぞれ連接されている。より具体的には、前側の第２の側面図８Ｆは、反発光素子対向面部５の前端部および第１の側面部７Ｌ、７Ｒの前端部に連接されており、一方、後側の第２の側面図８Ｒは、反発光素子対向面部５の後端部および第１の側面部７Ｌ、７Ｒの後端部に連接されている。
【００３７】
これら光束制御部材１の各面部２、５、７、８のより具体的な構成および光学的な機能（作用）は以下に示す通りである。
【００３８】
すなわち、まず、図５および図６に示すように、発光素子対向面部２には、光軸ＯＡからこれに直交する方向の所定の範囲にわたって、発光素子３から出射された光が入射する平面状の入射平面１０が形成されている。図６に示すように、入射平面１０に入射した発光素子３の光（破線部）は、スネルの法則にしたがって屈折されて、光束制御部材１の内部の光路上を反発光素子対向面部５側に向かって進行する。ただし、図６には、発光素子３から所定の広がり角（一般的なＬＥＤの場合には、ランバーシアン分布にしたがった広がり角）で出射された光束のうち、１本の光線のみが代表的に図示されている。また、光軸ＯＡ上を通って入射平面１０に垂直入射した発光素子３の光は、屈折されずに直進する。
【００３９】
また、図２および図６に示すように、反発光素子対向面部５は、発光素子３側に向かって略Ｖ字状に凹入され、第１の仮想平面Ｓ１と交わる位置に谷底が形成された凹部１１を有しており、この凹部１１の内面は、第１の全反射面１２とされている。図２および図６に示すように、第１の全反射面１２は、谷底を基点として発光素子３から遠ざかる方向（図２における上方）に向かうにしたがって、光軸ＯＡを含むＹ軸方向に直交する第１の仮想平面Ｓ１との間隔（Ｙ軸方向の距離）が漸増する形状に形成されている。このような第１の全反射面１２には、図６に示すように、入射平面１０から入射した発光素子３の光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行した後に到達（内部入射）する。そして、第１の全反射面１２は、入射平面１０から到達した発光素子３の光のうちの臨界角よりも大きな入射角で内部入射した光を、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒに向けて全反射させる。図６を用いてより具体的に説明すると、第１の全反射面１２における第１の仮想平面Ｓ１よりも左側の部位に内部入射した光は、左側の第１の側面部７Ｌに向けて全反射され、一方、第１の全反射面１２における第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光は、右側の第１の側面部７Ｒに向けて全反射される。
【００４０】
さらに、前後の第２の側面部８Ｆ、８Ｒは、それぞれが、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒとされている。これら第２の全反射面８Ｆ、８Ｒには、入射平面１０に入射した発光素子３の光のうち、第１の全反射面１２に到達する光よりも前後（Ｘ軸方向）に大きく屈折された光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行した後に到達（内部入射）する。そして、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、入射平面１０から到達した発光素子３の光のうちの臨界角よりも大きな入射角で内部入射した光を、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒおよび第１の全反射面１２に向けて全反射させる。図３を用いてより具体的に説明すると、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも左側の部位に内部入射した光は、左側の第１の側面部７Ｌに向けて全反射され、一方、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光は、右側の第１の側面部７Ｒに向けて全反射される。なお、図３には、前側の第２の全反射面８Ｆにおける第１の仮想平面Ｓ１よりも右側の部位に内部入射した光が１本の光線（破線部）として代表的に図示されている。
【００４１】
さらにまた、左右の第１の側面部７Ｌ、７Ｒは、それぞれが、出射面７Ｌ、７Ｒとされている。図２および図３に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒは、光束制御部材１の裏面側から表面側（換言すれば、発光素子３と反対側（上方））に向かうにしたがって、第１の仮想平面Ｓ１との間のＹ軸方向の距離が漸減する形状に形成されている。このような出射面７Ｌ、７Ｒには、図３および図６に示すように、第１の全反射面１２によって全反射された発光素子３の光および第２の全反射面８Ｆ、８Ｒによって全反射された発光素子３の光が、光束制御部材１の内部の光路上を進行（伝搬）した後に到達する。そして、出射面７Ｌ、７Ｒは、このようにして到達した発光素子３の光を、主として、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１から離間する方向に向けて出射させる。
【００４２】
このようにして、発光素子３から直上に向けて出射された光が、光束制御部材１によって進行方向を制御されて、側方に向かう光へと変換されるようになっている。
【００４３】
そして、本実施形態においては、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒが、特許文献１に記載の発明のような平面ではなく、第１の仮想平面Ｓ１側に向かうにしたがって、光軸ＯＡを含むＸ軸方向に直交する第２の仮想平面Ｓ２との間のＸ軸方向の距離が漸減するように湾曲された湾曲面状に形成されている。より具体的には、両第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、第１の仮想平面Ｓ１上において互いのＸ軸方向の間隔を最も詰めるように湾曲された凹湾曲面状に形成されている。
【００４４】
そして、このような構成によれば、図７に示すように、第２の全反射面８（便宜上、同図においてＦ、Ｒは省略）における発光素子３の光の全反射方向を、従来のストレートな第２の全反射面８’の場合と比較して、Ｙ軸方向とのなす角度のＸＹ平面上への投影成分（図７におけるα（本発明）、α’（従来））が小さくなる方向に制御することができる。したがって、本実施形態によれば、第２の全反射面８において発光素子３の光がＸ軸方向側に大きく光路変換されることを防止することができるので、このようなＸ軸方向側に向かう光に起因して輝度分布が長方形状から崩れるようにＸ軸方向に広がることを抑制することができる。また、これにともなって、出射面７からの光の出射方向を、Ｙ軸方向側に収束させることができるので、Ｙ軸方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布を実現することができる。
【００４５】
そして、このような光束制御部材１およびこれに対応する発光素子３（すなわち、発光装置４）を、面光源を構成すべく例えばＸ軸方向に沿って複数配列すれば、互いに隣位する光束制御部材１同士の間で、輝度分布における高輝度領域同士の重なり合い（光の干渉）を十分に緩和して明部の発生を抑えつつ、面全体に十分に光が行き渡るようにすることができるので、面内輝度分布の均一性を確実に向上させることができる。
【００４６】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒは、第２の仮想平面Ｓ２またはこれに平行な断面において曲率を有する凸形状を呈するように湾曲された湾曲面状に形成されている。
【００４７】
そして、このような構成によれば、図８に示すように、出射面７（便宜上、同図においてＬ、Ｒは省略）における発光素子３の光の出射方向を、従来のストレートな出射面７’の場合と比較して、Ｙ軸方向とのなす角度のＹＺ平面上への投影成分（図８におけるβ（本発明）、β’（従来））が小さくなる方向に制御することができる。したがって、このような凸湾曲面状の出射面７Ｌ、７Ｒによれば、Ｙ軸方向に広範囲にわたって発光素子３の光を振り分けることができるので、発光素子３の灯数削減と面内輝度分布の均一化とを有効に両立させることができる。
【００４８】
上記構成に加えて、更に、図５および図６に示すように、本実施形態において、発光素子対向面部２は、入射平面１０に対して光軸ＯＡを基準（中心）とした光軸ＯＡに直交する方向の外側位置に、Ｙ軸方向に連続的に整列配置されたＸ軸方向に長尺な複数（本実施形態においては８つ）の溝部１４を有している。この溝部１４の一部も、発光素子３からの出射光のうち光軸ＯＡから大きな角度の光の入射面として機能し得る。図６に示すように、各溝部１４は、第２の仮想平面Ｓ２またはこれに平行な断面において楔形状を呈するようになっている。また、各溝部１４は、第１の傾斜面１４ａと、これのＹ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側の端部に連接された第２の傾斜面１４ｂとによって構成されている。第１の傾斜面１４ａは、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側に向かうにしたがって発光素子３と反対側に傾斜された傾斜面に形成されている。一方、第２の傾斜面１４ｂは、Ｙ軸方向における第１の仮想平面Ｓ１と反対側に向かうにしたがって発光素子３側に傾斜された傾斜面に形成されている。図６に示すように、第１の傾斜面１４ａは、第２の傾斜面１４ｂよりもなだらかな傾斜面となっている。すなわち、第１の傾斜面１４ａとＸＹ平面とのなす角度（鋭角）をθ１、第２の傾斜面１４ｂとＸＹ平面とのなす角度（鋭角）をθ２とすると、θ２＞θ１が成立する。本実施形態においては、θ１＝２０°、θ２＝８０°とする。
【００４９】
入射平面１０の外側が溝部ではなく平面の場合には、その平面部分でフレネル反射される光や平面部分を透過して基板上面（発光素子３が実装された基板やその上に配された反射面）等で反射される光が第１の全反射面１２に到達し易くなり、その光が第１の全反射面１２から出射されると光源直上近傍の被照射面上に明部を発生させ易くなる。
【００５０】
本実施形態のような構成によれば、図９に示すように、出射面７（便宜上、同図においてＬ、Ｒは省略）において光のフレネル反射が生じて、この光が発光素子対向面部２における入射平面１０の外側に到達した場合においても、この光を、複数の溝部１４（主に第１の傾斜面１４ａ）によって第１の全反射面１２から外れる方向に向けて光路変換させることができる。これにより、発光素子対向面部２における反射光が第１の全反射面１２に臨界角以下の入射角で入射することによる光源直上への光抜けを抑制することができるので、光源直上近傍の輝度を有効に低減させることができる。
【００５１】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒが、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されている。ただし、凹Ｒ面は、平面視において曲率を有し（図３におけるＹ軸方向には曲率を有し）、その曲率中心は第１の仮想平面Ｓ１上に存在するが、光軸ＯＡと平行な方向においては曲率を有していない（図４におけるＺ軸方向には曲率を有していない）。
【００５２】
そして、このような構成によれば、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５３】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、出射面７Ｌ、７Ｒが、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されている。ただし、凸Ｒ面は、光軸ＯＡと平行な方向においては曲率を有し（図２におけるＺ軸方向には曲率を有し）、平面視においては曲率を有していない（図４におけるＸ軸方向には曲率を有していない）。
【００５４】
そして、このような構成によれば、出射面７Ｌ、７Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５５】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図２および図６に示すように、第１の全反射面１２および出射面７Ｌ、７Ｒは、第１の仮想平面Ｓ１を対称面とした面対称形状に形成されている。また、図３に示すように、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒは、第２の仮想平面Ｓ２を対称面とした面対称形状に形成されている。
【００５６】
そして、このような構成によれば、第１の仮想平面Ｓ１および第２の仮想平面Ｓ２を基準とした輝度分布の対称性を確保することができるので、輝度分布の長方形状への近似度合いを更に向上させることができ、また、第１の全反射面１２、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒおよび出射面７Ｌ、７Ｒの設計、製造および寸法精度の評価を容易化することができる。
【００５７】
上記構成に加えて、更に、図２および図６に示すように、本実施形態において、第１の全反射面１２は、これの第２の仮想平面Ｓ２上または第２の仮想平面Ｓ２に平行な断面上の任意点での接線と第１の仮想平面Ｓ１とのなす角度が第１の仮想平面Ｓ１から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されている。
【００５８】
そして、このような構成によれば、第１の全反射面１２の面形状を、発光素子３からの各出射角の出射光に応じてこれらの光をそれぞれ全反射させるのに適した面形状にすることができるので、光源直上の輝度をより有効に抑制することができる。
【００５９】
なお、光束制御部材１は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）およびＥＰ（エポキシ樹脂）などの樹脂材料によって形成してもよい。
【００６０】
また、発光素子対向面部２における溝部１４の外側に形成された円形の凸部１５は、光束制御部材１を発光素子３に対向配置する際の光束制御部材１と発光素子３との間隙の確保に用いてもよい。
【００６１】
以上の構成の光束制御部材１は、その配列態様に応じて以下に示すような各種の形態の面光源装置を構成することができる。
【００６２】
（面光源装置の形態）
（第１の形態）
図１０は、第１の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。
【００６３】
この面光源装置１６は、平面図において長方形状の筐体１７内に、本実施形態における光束制御部材１を、Ｘ軸方向に所定の間隔を設けて複数整列配置することによって形成されている。勿論、各光束制御部材１は、それぞれに対応する発光素子３に対向配置されている。
【００６４】
ここで、筐体１７について詳述すると、図１０および図１１に示すように、筐体１７の内面は、ＸＹ平面に平行な底面１８と、この底面１８のＸ軸方向における両端部に垂直に連接された左右の側面１９、２０と、底面１８のＹ軸方向における両端部に連接された上下の側面２１、２２とによって構成されている。図１１に示すように、側面２１、２２は、発光素子３から遠ざかるにしたがって面光源装置１６の発光面に近づく上り傾斜面に形成されている。さらに、図１１に示すように、側面２１と側面２２とは、第１の仮想平面Ｓ１を対称面とした面対称形状に形成されている。すなわち、両側面２１、２２の底面１８に対する傾斜角は互いに一致している。そして、このような筐体１７の内面上には、ＰＥＴ等からなる反射シート（例えば、帝人デュポン社製のＵＸＳＰ１８８等）が貼り付けられることによって反射面２４が形成されている。以下、反射面２４のうち、傾斜面２１、２２上に形成された部位を傾斜反射面２４ａと称することとする。
【００６５】
また、図１１に示すように、底面１８上には、複数の発光素子３が、Ｘ軸方向に所定の間隔を設けて整列配置されており、各発光素子３は、これらに対する電気信号の印加を行うリードや制御回路等を備えた基板２５上に実装された状態で、底面１８上に配置されている。各発光素子３は、それぞれに対応する光束制御部材１が対向配置された前方（図１１における左方）に向けて、ある程度の指向性を有する所定の配光分布（一般的なＬＥＤの場合にはランバーシアン分布）にしたがった光を出射するようになっている。なお、光束制御部材１は、その光軸ＯＡが対応する発光素子３の出射光の中心軸（中心光）と同軸になるように位置合わせがなされている。
【００６６】
さらに、図１１に示すように、筐体１７の前方には、筐体１７の前部開口を遮蔽する光学シート２７が配置されており、この光学シート２７は、各光束制御部材１の光軸ＯＡに直交するようにして各光束制御部材１および反射面２４に対向配置されている。この光学シート２７は、後方（図１１における右方）からの入射光を、拡散した上で前方に出射させるようになっている。光学シート２７としては、拡散板、拡散シート、プリズムシート、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製）等を用いてもよい。
【００６７】
このような構成の面光源装置１６によれば、各発光素子３から出射された光が、それぞれに対応する光束制御部材１によって進行方向を制御されて、各光束制御部材１から側方（Ｙ軸方向）に向けて出射される。そして、このようにして各光束制御部材１から出射された各発光素子３の光は、反射手段としての傾斜反射面２４ａにおいて面光源装置１６の光学シート２７に向けて反射された後、光学シート２７から前方に出射されることになる。このとき、各光束制御部材１の輝度分布を、Ｙ軸方向に長尺な長方形状への近似度合いが高い輝度分布に形成することができるので、このような各光束制御部材１の輝度分布が合成された面内輝度分布を、互いに隣位する光束制御部材１同士の間での光の重なり合い（干渉）が十分に緩和された均一性が高いものにすることができる。
【００６８】
（第２の形態）
次に、図１２は、第２の形態の面光源装置１６を示す平面図である。
【００６９】
図１２に示すように、本形態の面光源装置１６の第１の形態との相違点は、発光素子３および光束制御部材１が、第１の形態のように一列ではなく、千鳥状に二列配列されている点にある。
【００７０】
図１２に示すように、本形態においては、光束制御部材１の各列同士の間で、光束制御部材１のＸ方向における位置が互いにオフセットされているため、一方の列において得られるＹ軸方向に長尺な光束制御部材１の輝度分布が、他方の列において得られるＹ軸方向に長尺な光束制御部材１の輝度分布と大きく重なり合うことを抑制することができる。したがって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において互いに隣位する光束制御部材１同士の間での光の重なり合い（干渉）が十分に緩和された均一性が高い面内輝度分布を実現することができる。
【００７１】
（第３の形態）
次に、図１３は、第３の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１４は、図１３のＡ−Ａ断面図である。
【００７２】
図１３に示すように、本形態の面光源装置１６は、発光素子３および光束制御部材１が、第１の形態のように筐体１７の長手方向に沿って一列のみ配列されているのではなく、筐体１７の長手方向（左右）に間隔を隔てるようにして、筐体１７の短手方向（上下）に沿って二列配列されている。すなわち、本形態においては、Ｘ軸方向に所定の整列間隔を設けて整列された光束制御部材１（発光装置４）の列が、Ｙ軸方向に所定の整列間隔を設けて二列並列配置されている。ただし、Ｘ軸方向における整列間隔よりも、Ｙ軸方向における整列間隔の方が遥かに大きい。
【００７３】
この他にも、図１３および図１４に示すように、本形態においては、底面１８が、第１の形態のように単一ではなく、左右二列の光束制御部材１にそれぞれ対応するように二分割されている。また、図１４に示すように、本形態においては、第１の形態のように筐体１７の上下の側面２１、２２上が傾斜反射面２４ａとされているのではなく、筐体１７の左右の側面１９、２０上が傾斜反射面２４ａとされている。さらに、図１３および図１４に、本形態においては、底面１８の分割位置となる筐体１７の長手方向における中央位置に、互いに二等辺三角形状に連接された一対の傾斜反射面２４ａ（以下、中央傾斜反射面と称する）が形成されている。これら一対の中央傾斜反射面２４ａのうち、図１４における左側の中央傾斜反射面２４ａは、左側面１９上の傾斜反射面２４ａとともに、主として、左列側の光束制御部材１からの出射光の反射面として機能するようになっている。一方、図１４における右側の中央傾斜反射面２４ａは、右側面２０上の傾斜反射面２４ａとともに、主として、右列側の光束制御部材１からの出射光の反射面として機能するようになっている。なお、中央傾斜反射面２４ａの高さは、左右の側面１９、２０上の傾斜反射面２４ａの高さと同一とされている。
【００７４】
本形態によれば、長方形状への近似度合いが良好な各光束制御部材１の輝度分布を、干渉の影響を回避しつつ面内に満遍なく敷き詰めることができるので、面内輝度分布の均一性を更に効率的に向上させることができる。
【００７５】
（第４の形態）
次に、図１５は、第４の形態の面光源装置１６を示す断面図である。
【００７６】
図１５に示すように、本形態の面光源装置１６は、第３の形態に対して、中央傾斜面反射面２４ａの高さが左右の側面１９、２０上の傾斜反射面２４ａの高さよりも低く形成されている点が異なっている。
【００７７】
本形態によれば、中央傾斜反射面２４ａにおける反射光量が低減されるため、中央傾斜反射面２４ａ直上における輝度を緩和することができる。
【００７８】
（第５の形態）
次に、図１６は、第５の形態の面光源装置１６を示す平面図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ断面図である。
【００７９】
図１６および図１７に示すように、本形態の面光源装置１６は、第３の形態に対して、中央傾斜反射面２４ａが除去され、これにともなって、底面１８が単一となっている点が異なっている。
【００８０】
本形態においては、中央傾斜反射面２４ａを有しない分、中央の輝度が若干低減されるが、その一方で、左列側の光束制御部材１からの右側方への出射光を右側面２０上の傾斜反射面２４ａによって反射させることができるとともに、右列側の光束制御部材１からの左側方への出射光を左側面１９上の傾斜反射面２４ａによって反射させることができるので、面内輝度分布における左右両端の輝度を底上げすることができる。
【実施例】
【００８１】
次に、本発明の実施例として、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部が輝度分布に与える影響について、具体的なシミュレーション結果を用いて説明する。この説明には、必要に応じて、図１８〜図２１に示す従来の光束制御部材１’に対するシミュレーション結果を比較例として用いることとする。なお、図１８は、従来の光束制御部材１’の正面図、図１９は、図１８の平面図、図２０は、図１８の左側面図、図２１は、図１８の下面図である。
【００８２】
（１）第２の全反射面が輝度分布に与える影響
まず、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての第２の全反射面が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００８３】
この項目に用いた本発明の光束制御部材は、次の（ａ）〜（ｅ）の各条件を満たすものとした。
【００８４】
（ａ）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：７ｍｍ
（ｂ）第２の全反射面の湾曲：有り（但し、光軸方向には曲率を有さず、平面視において曲率を有する凹Ｒ面であって、曲率中心を第１の仮想平面上にとった曲率半径４５ｍｍの凹Ｒ面とする。）
（ｃ）出射面の湾曲：無し（平面）
（ｄ）発光素子対向面部の溝部：無し（平面）
（ｅ）反射シート（反射面）：無し
【００８５】
また、本項目には、比較例として従来の光束制御部材も用いたが、これの条件は、（ｂ）以外は全て本発明の光束制御部材と同じであり、（ｂ）の代わりに次の条件を満たすものとした。
（ｂ’）第２の全反射面の湾曲：無し（平面）
【００８６】
さらに、本シミュレーションにおいては、本発明の光束制御部材および従来の光束制御部材ともに、入射面から光軸ＯＡ方向に０．５ｍｍ離して、発光素子としてのトップビューＬＥＤを配置した。また、本シミュレーションにおいては、光束制御部材の上方に光学シートを配置したと仮定して、この光学シートを透過した直後の光の輝度分布を取得した。
【００８７】
このような条件の下で、ＬＥＤからの出射光が光束制御部材によって進行方向を制御されることによって得られる輝度分布のシミュレーション結果は、本発明の光束制御部材の場合が図２２、従来の光束制御部材の場合が図２３となった。
【００８８】
ここで、具体的な評価の前に、先ず、図２２および図２３に示されるシミュレーション結果の概要について説明すると、同各図には、シミュレーション結果として、輝度〔ｃｄ／ｍｍ２〕が高い領域ほどトーンが暗くなる輝度分布が示されている。各領域のトーンに対応する輝度は、図２２に付記されている通りである。また、各図の輝度分布の右側に示されている各数値は、光束制御部材の光軸（換言すれば、ＬＥＤの発光中心）を原点としたＹ軸方向における位置〔ｍｍ〕である。一方、各図の輝度分布の下側に示されている各数値は、光束制御部材の光軸を原点としたＸ軸方向における位置〔ｍｍ〕である。
【００８９】
そして、シミュレーション結果を考察すると、図２２に示すように、本発明の光束制御部材を用いる場合には、明部として認識される高輝度領域が比較的小さく、かつ、Ｘ軸方向の幅（図２２における矢印方向の寸法）がほぼ一定に規制された長方形状に近い輝度分布が得られることが分かる。
【００９０】
これに対して、図２３に示すように、従来の光束制御部材を用いる場合には、主に、光束制御部材の直上に対してＹ軸方向における両外側近傍となる２箇所の領域の輝度が広範囲にわたって周囲よりも高くなり、かつ、Ｘ軸方向に向かって長方形状から大きく逸脱する円弧状（扇形）の分布の広がりを示す輝度分布が得られることが分かる。
【００９１】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の第２の全反射面の構成が、光束制御部材単体での輝度ムラの抑制および光束制御部材単体の輝度分布の長方形状への近似度合いの向上に寄与できることが実証された。
【００９２】
（２）出射面が輝度分布に与える影響
次に、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての出射面が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００９３】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
【００９４】
（ｃ’）出射面の湾曲：有り（但し、光軸方向に曲率を有し、平面視においては曲率を有さない凸Ｒ面であって、曲率半径１２．８９ｍｍの凸Ｒ面とする。）
その他のシミュレーションの条件は、項目（１）と同様である。
【００９５】
本シミュレーションの結果は、図２４に示すものとなった。シミュレーション結果の概要は、項目（１）で既に述べた通りである。
【００９６】
図２４に示すように、全反射面を凸Ｒ面に形成する場合には、第２の全反射面を凹Ｒ面に形成するだけの場合（図２２の場合）と比べて、輝度分布をＹ軸方向に向かって広げられることが分かる。
【００９７】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の出射面の構成が、広範囲にわたる輝度の均一化およびこれにともなうＬＥＤの灯数削減に寄与し得ることが実証された。
【００９８】
（３）発光素子対向面部の溝部が輝度分布に与える影響
次に、本実施例においては、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとしての発光素子対向面部の溝部が輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【００９９】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）および（ｅ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
【０１００】
（ｄ’）発光素子対向面部の溝部：有り（但し、第１の傾斜面の傾斜角θ１＝２０°、第２の傾斜面の傾斜角θ２＝８０°、Ｙ軸方向の幅＝２ｍｍ、高さ＝０．７ｍｍ）
その他のシミュレーションの条件は、項目（１）と同様である。
【０１０１】
本シミュレーションの結果は、図２５に示すものとなった。シミュレーション結果の概要は、項目（１）で既に述べた通りである。
【０１０２】
図２５に示すように、発光素子対向面部の溝部を設ける場合には、第２の全反射面を凹Ｒ面に形成し、全反射面を凸Ｒ面に形成するだけの場合（図２４の場合）と比べて、ＬＥＤ直上近傍（図２５における破線内）の輝度を低減できることが分かる。
【０１０３】
すなわち、本シミュレーション結果によれば、本発明に特有の溝部の構成が、光源直上の輝度の低減に寄与し得ることが実証された。
【０１０４】
また、本項目においては、図２５に対応する各条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）、（ｄ’）および（ｅ）に対して、条件（ａ）のみを次の条件に代えてシミュレーションを行った。
（ａ’）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：９ｍｍ
このシミュレーションの結果は、図２６に示すものとなった。
【０１０５】
さらに、本項目においては、図２５に対応する各条件に対して、条件（ａ）のみを次の条件に代えてシミュレーションを行った。
（ａ”）Ｘ軸方向の幅（最大幅）：１１ｍｍ
このシミュレーションの結果は、図２７に示すものとなった。
【０１０６】
図２５〜図２７を比較すると、光束制御部材のＸ軸方向の幅が狭いほど、長方形状への近似度合いが良好な輝度分布が得られることが分かる。
【０１０７】
（４）反射シート（反射面）が輝度分布に与える影響
次に、本発明の光束制御部材の特徴的な構成部の１つとして、第２の全反射面と相まっての反射シートが輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【０１０８】
このシミュレーションに用いた本発明の光束制御部材は、前述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の各条件に加えて、更に、次の条件を満たすものとした。
（ｅ’）反射シート（反射面）：有り
このシミュレーションの結果は、図２８に示すものとなった。
【０１０９】
図２８に示すように、反射シートを用いる場合には、高輝度領域を長方形状に広げることによって、均一性が高く、なおかつ明るい輝度分布が得られることが分かる。
【０１１０】
（５）面内輝度分布に与える影響
次に、本発明のベストモードの光束制御部材を図１１および図１２に示したように一列配列した場合における面内輝度分布に与える影響を検証するシミュレーションを行った。
【０１１１】
ベストモードの光束制御部材は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ’）、（ｄ’）および（ｅ’）の各条件を満たすものである。
このシミュレーションの結果は、図２９に示すものとなった。
【０１１２】
また、本項目においては、第１の比較例として、（ｅ’）のみを満足し、光束制御部材を有しない（ＬＥＤのみを配列した）構成について、図２９の場合と同様のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの結果は、図３０に示すものとなった。
【０１１３】
さらに、本項目においては、第２の比較例として、図１８〜図２１に示した従来の光束制御部材を一列配列した構成について、図２９の場合と同様のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの結果は、図３１に示すものとなった。
【０１１４】
図２９〜図３１を比較すれば分かるように、本発明の光束制御部材を面光源に適用すれば、面内に光を満遍なく行き渡らせることができるとともに、局所的に輝度が顕著となることを抑制して、均一性が高い面内輝度分布を実現することができる。
【０１１５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【０１１６】
例えば、凹湾曲面状の第２の全反射面８Ｆ、８Ｒの曲率半径を位置に応じて変化させることによって、第２の全反射面８Ｆ、８Ｒにおける光の全反射方向の最適化を狙ってもよい。同様に、凸湾曲面状の出射面７Ｌ、７Ｒの曲率半径を位置に応じて変化させることによって、出射面７Ｌ、７Ｒにおける光の出射方向の最適化を狙ってもよい。
【０１１７】
また、本発明における第１の全反射面および第２の全反射面は、その面に内部入射する主たる光線（特に発光素子の発光面と光軸との交点から出射する光）を全反射するように形成されたものであって、内部入射する全ての光を全反射するものではない。発光素子の発光部が点ではなく面積を有していることにより、全光線を全反射させることは困難であるため、僅かに漏れ出る光が存在してもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 光束制御部材
２ 発光素子対向面部
３ 発光素子
５ 反発光素子対向面部
７ 第１の側面部（全反射面）
８ 第２の側面部（第２の全反射面）
１０ 入射平面
１１ 凹部
１２ 第１の全反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材であって、
光軸方向に直交する所定の方向を第１の方向とし、この第１の方向および前記光軸の両方に直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向に直交し前記光軸を含む面を第１の仮想平面とし、前記第２の方向に直交し前記光軸を含む面を第２の仮想平面としたとき、
前記第１の方向に長尺に形成され、前記発光素子に対向して配置され、前記光束制御部材の裏面側に位置する発光素子対向面部と、
この発光素子対向面部の反対側である表面側に、前記第１の方向に長尺に形成された反発光素子対向面部と、
この反発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設された一対の第１の側面部と、
前記反発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設されるとともに、前記一対の第１の側面部の前記第２の方向における両端部にそれぞれ連接された一対の第２の側面部と
を備え、
前記発光素子対向面部は、
前記光軸からこれに直交する方向の所定の範囲にわたって形成され、前記発光素子から出射された光が入射する入射面を有し、
前記反発光素子対向面部は、
前記第１の仮想平面と交わる位置に谷底が形成される凹部を有し、
前記凹部は、
前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部に向けて全反射させる第１の全反射面を有し、
前記第１の全反射面は、
前記谷底を基点として前記発光素子から遠ざかる方向へ向かうにしたがって前記第１の仮想平面との間隔が漸増する形状に形成され、
前記一対の第２の側面部は、
前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部および前記第１の全反射面に向けて全反射させる第２の全反射面をそれぞれ有し、
前記一対の第１の側面部は、
前記裏面側から前記表面側に向かうにしたがって前記第１の仮想平面との距離が漸減する形状に形成され、前記光束制御部材内を伝搬後に到達した前記発光素子の光を、前記第１の方向において前記第１の仮想平面から離間する方向に向けて出射させる出射面をそれぞれ有し、
前記一対の第２の全反射面は、
前記第１の側面部側から前記第１の仮想平面側に向かうにしたがって前記第２の仮想平面との距離が漸減するように湾曲して形成されていること
を特徴とする光束制御部材。
【請求項２】
前記出射面は、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において凸形状を呈するように形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の光束制御部材。
【請求項３】
前記発光素子対向面部は、前記光軸を中心として前記入射面に対する前記光軸に直交する方向の外側に前記第１の方向に整列するように複数形成され、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において楔形状を呈する溝部を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の光束制御部材。
【請求項４】
前記第２の全反射面は、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項５】
前記出射面は、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項６】
前記第１の全反射面および前記出射面は、
前記第１の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成され、
前記第２の全反射面は、
前記第２の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項７】
前記第１の全反射面は、これの前記第２の仮想平面上または前記第２の仮想平面に平行な断面上の任意点での接線と前記第１の仮想平面とのなす角度が前記第１の仮想平面から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光束制御部材および発光素子を備えたこと
を特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置が、請求項１に記載の第２の方向に所定の間隔を設けて複数整列配置され、
前記複数の発光装置に対して請求項１に記載の第１の方向側の位置に、請求項８に記載の光束制御部材の出射面からの出射光を前記発光素子と反対側に向けて反射させる反射手段を備えたこと
を特徴とする面光源装置。
【請求項１０】
前記第２の方向に沿った発光装置の列が、前記第１の方向に、前記第２の方向における整列間隔よりも大きな所定の間隔を設けて複数列並列配置されていること
を特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
【請求項１】
発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材であって、
光軸方向に直交する所定の方向を第１の方向とし、この第１の方向および前記光軸の両方に直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向に直交し前記光軸を含む面を第１の仮想平面とし、前記第２の方向に直交し前記光軸を含む面を第２の仮想平面としたとき、
前記第１の方向に長尺に形成され、前記発光素子に対向して配置され、前記光束制御部材の裏面側に位置する発光素子対向面部と、
この発光素子対向面部の反対側である表面側に、前記第１の方向に長尺に形成された反発光素子対向面部と、
この反発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第１の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設された一対の第１の側面部と、
前記反発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部から前記発光素子対向面部の前記第２の方向における両端部側に向かってそれぞれ延設されるとともに、前記一対の第１の側面部の前記第２の方向における両端部にそれぞれ連接された一対の第２の側面部と
を備え、
前記発光素子対向面部は、
前記光軸からこれに直交する方向の所定の範囲にわたって形成され、前記発光素子から出射された光が入射する入射面を有し、
前記反発光素子対向面部は、
前記第１の仮想平面と交わる位置に谷底が形成される凹部を有し、
前記凹部は、
前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部に向けて全反射させる第１の全反射面を有し、
前記第１の全反射面は、
前記谷底を基点として前記発光素子から遠ざかる方向へ向かうにしたがって前記第１の仮想平面との間隔が漸増する形状に形成され、
前記一対の第２の側面部は、
前記入射面から到達した前記発光素子の光を前記一対の第１の側面部および前記第１の全反射面に向けて全反射させる第２の全反射面をそれぞれ有し、
前記一対の第１の側面部は、
前記裏面側から前記表面側に向かうにしたがって前記第１の仮想平面との距離が漸減する形状に形成され、前記光束制御部材内を伝搬後に到達した前記発光素子の光を、前記第１の方向において前記第１の仮想平面から離間する方向に向けて出射させる出射面をそれぞれ有し、
前記一対の第２の全反射面は、
前記第１の側面部側から前記第１の仮想平面側に向かうにしたがって前記第２の仮想平面との距離が漸減するように湾曲して形成されていること
を特徴とする光束制御部材。
【請求項２】
前記出射面は、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において凸形状を呈するように形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の光束制御部材。
【請求項３】
前記発光素子対向面部は、前記光軸を中心として前記入射面に対する前記光軸に直交する方向の外側に前記第１の方向に整列するように複数形成され、前記第２の仮想平面またはこれに平行な断面において楔形状を呈する溝部を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の光束制御部材。
【請求項４】
前記第２の全反射面は、所定の曲率半径を有する凹Ｒ面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項５】
前記出射面は、所定の曲率半径を有する凸Ｒ面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項６】
前記第１の全反射面および前記出射面は、
前記第１の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成され、
前記第２の全反射面は、
前記第２の仮想平面を対称面とした面対称形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項７】
前記第１の全反射面は、これの前記第２の仮想平面上または前記第２の仮想平面に平行な断面上の任意点での接線と前記第１の仮想平面とのなす角度が前記第１の仮想平面から離間するにしたがって直角に近づくように漸増する形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光束制御部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光束制御部材および発光素子を備えたこと
を特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置が、請求項１に記載の第２の方向に所定の間隔を設けて複数整列配置され、
前記複数の発光装置に対して請求項１に記載の第１の方向側の位置に、請求項８に記載の光束制御部材の出射面からの出射光を前記発光素子と反対側に向けて反射させる反射手段を備えたこと
を特徴とする面光源装置。
【請求項１０】
前記第２の方向に沿った発光装置の列が、前記第１の方向に、前記第２の方向における整列間隔よりも大きな所定の間隔を設けて複数列並列配置されていること
を特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１３−１２３８０（Ｐ２０１３−１２３８０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３９５６（Ｐ２０１１−１４３９５６）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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