(57)【要約】【課題】輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置を提供するを提供する。【解決手段】本発明の面光源装置１は、発光素子７と発光素子７から射出された光を反射する凹面ミラー９とを含む光源６と、光源６から射出された光を端面３ａから入射させ、内部で伝播させる間に主面３ｂから射出させる導光体３と、を備え、凹面ミラー９は、導光体３の主面３ｂに平行な平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有し、発光素子７は、発光面７ａ上に焦点が位置するように配置されるとともに、発光素子７からの光が凹面ミラー９を介して導光体３に入射される構成とされ  ており、発光素子７は、発光面７ａの法線方向から見て導光体３の外方に配置されている。【選択図】図２
2014225322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と前記発光素子から射出された光を反射する凹面ミラーとを含む光源と、
前記光源から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させる間に主面から射出させる導光体と、を備え、
前記凹面ミラーは、前記導光体の主面に平行な平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有し、
前記発光素子は、発光面上に前記焦点が位置するように配置されるとともに、前記発光素子からの光が前記凹面ミラーを介して前記導光体に入射される構成とされており、
前記発光素子は、前記発光面の法線方向から見て前記導光体の外方に配置されたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記発光素子がＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記光源が、前記凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備え、
前記凸レンズの焦点の位置が前記凹面ミラーの焦点の位置と略一致していることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記凸レンズの形成材料が、アクリル樹脂、フェニール系シリコン樹脂またはジメチル系シリコン樹脂のうちいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記凹面ミラーが、前記凸レンズの凸面に形成された金属膜で構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記金属膜の形成材料が、アルミニウムまたは銀のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記凹面ミラーが、前記凸レンズの凸面に形成された誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記凸レンズは、前記発光素子からの光の進行方向において前記発光面に対して所定の傾斜角をなす傾斜面を有することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記光源が、前記凹面ミラーの窪みに空気が存在する構成とされた凹部を有するパッケージを備え、
前記凹面ミラーが、前記パッケージの凹部に形成された金属膜または誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記曲線形状が放物面形状であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記光源が、前記導光体の前記主面に垂直な方向に配置された複数の前記発光素子を備えていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子が前記導光体の前記主面側に配置され、前記複数の発光素子うちの残りの発光素子が前記導光体の前記主面とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記光源が、第１の波長帯域を有する第１の光を射出する第１の発光素子と、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を射出する第２の発光素子と、を備え、
前記第１の発光素子の発光面には当該第１の発光素子からの第１の光を透過しかつ前記第２の光を反射する第１の波長選択反射膜が設けられ、
前記第２の発光素子の発光面には当該第２の発光素子からの第２の光を透過しかつ前記第１の光を反射する第２の波長選択反射膜が設けられたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の面光源装置。
【請求項１４】
前記導光体には、前記発光素子の前記発光面上に前記焦点が位置するように前記発光素子の位置決めをする位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１３に記載の面光源装置。
【請求項１５】
前記位置決め部は、前記導光体に形成された溝または突起であることを特徴とする請求項１４に記載の面光源装置。
【請求項１６】
前記光源が、前記凹面ミラーと対向して配置されたサブ凹面ミラーを備え、
前記サブ凹面ミラーは、前記導光体の前記主面に平行な平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有し、
前記発光素子は、前記発光面上に前記サブ凹面ミラーの焦点が位置するように配置されたことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１７】
前記光源が、前記サブ凹面ミラーの窪みに配置されたサブ凸レンズを備え、
前記サブ凸レンズの焦点の位置が前記サブ凹面ミラーの焦点の位置と略一致し、かつ、前記サブ凹面ミラーの焦点の位置が前記凹面ミラーの焦点の位置と略一致していることを特徴とする請求項１６に記載の面光源装置。
【請求項１８】
前記サブ凸レンズには、前記サブ凹面ミラーの焦点近傍に溝が設けられ、当該溝の内部に前記発光素子が配置されたことを特徴とする請求項１７に記載の面光源装置。
【請求項１９】
前記光源が、前記サブ凹面ミラーの窪みに空気が存在する構成とされた凹部を有するサブパッケージを備え、
前記サブ凹面ミラーが、前記サブパッケージの凹部に形成された金属膜または誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の面光源装置。
【請求項２０】
前記発光素子と前記凹面ミラーとの間には、前記発光素子からの光の少なくとも一部の光の進行方向を変更する方向変更素子が配置されていることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２１】
前記方向変更素子が、前記発光素子からの光を反射する反射ミラー、前記発光素子からの光の一部の光を透過しかつ残りの光を反射するハーフミラー、前記発光素子からの光を屈折させるレンズ、のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２０に記載の面光源装置。
【請求項２２】
前記導光体は、前記光の伝播方向において前記主面に対して所定の傾斜角をなす反射面を有することを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２３】
前記導光体は、前記端面に近い側から前記端面から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状を有し、前記主面と対向する面全体が前記反射面であることを特徴とする請求項２２に記載の面光源装置。
【請求項２４】
前記導光体が、前記主面と対向する面に複数のプリズム構造体を有し、前記プリズム構造体の一つの傾斜面が前記反射面であることを特徴とする請求項２２に記載の面光源装置。
【請求項２５】
前記導光体の主面から射出された光の進行方向を、前記主面の法線により近い方向に変更する方向変更用部材が備えられたことを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２６】
請求項１ないし２５のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２７】
前記表示素子が視野角拡大フィルムを有する液晶パネルであることを特徴とする請求項２６に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記表示素子が蛍光励起方式の液晶パネルであることを特徴とする請求項２６に記載の表示装置。
【請求項２９】
請求項１ないし２５のいずれか一項に記載の面光源装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置、表示装置および照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例として、面光源装置から射出される光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置が知られている。この種の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面側に配置された面光源装置と、を有している。従来の面光源装置は、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）等の光源と導光体とを備え、光源から射出された光を導光体の内部で伝播させ、導光体の全面から射出させるのが一般的である。以下、本明細書では、表示パネルの背面側に設けられる面光源装置のことをバックライトと記す場合もある。
【０００３】
一方、指向性を有する光を射出可能なＬＥＤが提案されている。例えば、特許文献１には、内部に凹面形状の反射面を有する凹状ケースと、凹状ケースの開口部側中央に素子マウント部が位置するように設けられたリード構造と、リード構造の素子マウント部に配置された発光素子と、を備えた反射型ＬＥＤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子から射出されて反射面により反射された光の一部が発光素子に当たるため、当該発光素子が配置された領域において光が照射されない部分が生じる。そのため、特許文献１に記載の反射型ＬＥＤを面光源装置の光源として用いた場合、当該面光源装置から射出される光の輝度分布が不均一となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置、表示装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の面光源装置は、発光素子と前記発光素子から射出された光を反射する凹面ミラーとを含む光源と、前記光源から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させる間に主面から射出させる導光体と、を備え、前記凹面ミラーは、前記導光体の主面に平行な平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有し、前記発光素子は、発光面上に前記焦点が位置するように配置されるとともに、前記発光素子からの光が前記凹面ミラーを介して前記導光体に入射される構成とされており、前記発光素子は、前記発光面の法線方向から見て前記導光体の外方に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の面光源装置は、前記発光素子がＬＥＤであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備え、前記凸レンズの焦点の位置が前記凹面ミラーの焦点の位置と略一致していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の面光源装置は、前記凸レンズの形成材料が、アクリル樹脂、フェニール系シリコン樹脂またはジメチル系シリコン樹脂のうちいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の面光源装置は、前記凹面ミラーが、前記凸レンズの凸面に形成された金属膜で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の面光源装置は、前記金属膜の形成材料が、アルミニウムまたは銀のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の面光源装置は、前記凹面ミラーが、前記凸レンズの凸面に形成された誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の面光源装置は、前記凸レンズは、前記発光素子からの光の進行方向において前記発光面に対して所定の傾斜角をなす傾斜面を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記凹面ミラーの窪みに空気が存在する構成とされた凹部を有するパッケージを備え、前記凹面ミラーが、前記パッケージの凹部に形成された金属膜または誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の面光源装置は、前記曲線形状が放物面形状であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記導光体の前記主面に垂直な方向に配置された複数の前記発光素子を備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の面光源装置は、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子が前記導光体の前記主面側に配置され、前記複数の発光素子うちの残りの発光素子が前記導光体の前記主面とは反対側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の面光源装置は、前記光源が、第１の波長帯域を有する第１の光を射出する第１の発光素子と、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を射出する第２の発光素子と、を備え、前記第１の発光素子の発光面には当該第１の発光素子からの第１の光を透過しかつ前記第２の光を反射する第１の波長選択反射膜が設けられ、前記第２の発光素子の発光面には当該第２の発光素子からの第２の光を透過しかつ前記第１の光を反射する第２の波長選択反射膜が設けられたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の面光源装置は、前記導光体には、前記発光素子の前記発光面上に前記焦点が位置するように前記発光素子の位置決めをする位置決め部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の面光源装置は、前記位置決め部は、前記導光体に形成された溝または突起であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記凹面ミラーと対向して配置されたサブ凹面ミラーを備え、前記サブ凹面ミラーは、前記導光体の前記主面に平行な平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有し、前記発光素子は、前記発光面上に前記サブ凹面ミラーの焦点が位置するように配置されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記サブ凹面ミラーの窪みに配置されたサブ凸レンズを備え、前記サブ凸レンズの焦点の位置が前記サブ凹面ミラーの焦点の位置と略一致し、かつ、前記サブ凹面ミラーの焦点の位置が前記凹面ミラーの焦点の位置と略一致していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の面光源装置は、前記サブ凸レンズには、前記サブ凹面ミラーの焦点近傍に溝が設けられ、当該溝の内部に前記発光素子が配置されたことを特徴とする。
【００２５】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記サブ凹面ミラーの窪みに空気が存在する構成とされた凹部を有するサブパッケージを備え、前記サブ凹面ミラーが、前記サブパッケージの凹部に形成された金属膜または誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の面光源装置は、前記発光素子と前記凹面ミラーとの間には、前記発光素子からの光の少なくとも一部の光の進行方向を変更する方向変更素子が配置されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の面光源装置は、前記方向変更素子が、前記発光素子からの光を反射する反射ミラー、前記発光素子からの光の一部の光を透過しかつ残りの光を反射するハーフミラー、前記発光素子からの光を屈折させるレンズ、のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の面光源装置は、前記導光体は、前記光の伝播方向において前記主面に対して所定の傾斜角をなす反射面を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明の面光源装置は、前記導光体は、前記端面に近い側から前記端面から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状を有し、前記主面と対向する面全体が前記反射面であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記主面と対向する面に複数のプリズム構造体を有し、前記プリズム構造体の一つの傾斜面が前記反射面であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の面光源装置は、前記導光体の主面から射出された光の進行方向を、前記主面の法線により近い方向に変更する方向変更用部材が備えられたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の表示装置は、上記本発明の面光源装置と、前記面光源装置から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする。
【００３３】
本発明の表示装置は、前記表示素子が視野角拡大フィルムを有する液晶パネルであることを特徴とする。
【００３４】
本発明の表示装置は、前記表示素子が蛍光励起方式の液晶パネルであることを特徴とする。
【００３５】
本発明の照明装置は、上記本発明の面光源装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置、表示装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】第１実施形態の面光源装置における一つの光源を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、（Ｂ）図３のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図５】第１実施形態の面光源装置における複数個の光源を示す正面図である。
【図６】（Ａ）第１実施形態の面光源装置における光源の第１変形例を示す斜視図、（Ｂ）図６（Ａ）のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
【図７】第２実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図８】第３実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図９】第４実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図１０】第５実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）第６実施形態の面光源装置を示す断面図、（Ｂ）同面光源装置の作用を説明するための図である。
【図１２】（Ａ）第７実施形態の面光源装置を示す平面図、（Ｂ）図１２（Ａ）のＥ−Ｅ’線に沿う断面図である。
【図１３】（Ａ）第７実施形態の面光源装置の第１変形例を示す平面図、（Ｂ）断面図である。
【図１４】第８実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図１５】第８実施形態の面光源装置の第１変形例を示す断面図である。
【図１６】第９実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１７】（Ａ）第９実施形態の面光源装置を示す平面図、（Ｂ）側面図である。
【図１８】第９実施形態の面光源装置における光源の第１変形例を示す断面図である。
【図１９】第９実施形態の面光源装置における光源の第２変形例を示す断面図である。
【図２０】（Ａ）第１０実施形態の面光源装置を示す平面図、（Ｂ）断面図である。
【図２１】第１０実施形態の面光源装置におけるハーフミラーを示す模式図である。
【図２２】第１０実施形態の面光源装置の第１変形例を示す断面図である。
【図２３】第１０実施形態の面光源装置の第２変形例を示す平面図である。
【図２４】第１０実施形態の面光源装置の第３変形例を示す斜視図である。
【図２５】第１１実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２６】第１２実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２７】表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す正面図である。
【図２８】照明装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
また、以下の一部の図面においては、便宜上、光の屈折の効果（例えば、導光体と外部の空気との間の界面における光の屈折の効果）を省略することがある。
【００３９】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態では、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いて好適な面光源装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図３は、本実施形態の面光源装置における一つの光源を示す斜視図である。図４（Ａ）は図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、図４（Ｂ）は図３のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。図５は、本実施形態の面光源装置における複数個の光源を示す正面図である。
【００４０】
本実施形態の面光源装置１は、図１および図２に示すように、光源部２と、導光体３と、プリズムシート４（方向変更用部材）と、から構成されている。導光体３は、光源部２から射出された光を端面３ａから入射させ、内部で伝播させる間に第１主面３ｂから射出させる機能を有する。プリズムシート４は、導光体３の第１主面３ｂから射出された光の進行方向を、第１主面３ｂの法線により近い方向に変更する機能を有する。なお、光源部２の詳細な構成は後述する。
【００４１】
導光体３は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる板体である。導光体３の端面３ａは、光源部２から射出された光を入射させる光入射面である。導光体３の第１主面３ｂは、内部に入射した光を射出させる光射出面である。
【００４２】
なお、本実施形態において、導光体３の第１主面３ｂの面内における光の伝播方向をｘ軸方向、光の伝播方向と直交する方向をｙ軸方向、第１主面３ｂと直交する方向（導光体３の厚み方向）をｚ軸方向、と定義する。したがって、本明細書における「光の伝播方向」とは、図２に示す導光体３のｘｚ断面内で光（１点鎖線の矢印Ｌで示す）が反射しつつ伝播する方向を意味するのではなく、導光体３の第１主面３ｂの法線方向から見て光が伝播する方向（実線の矢印Ｘで示す）を意味する。
【００４３】
導光体３の第２主面３ｃには、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー５が設けられている。反射ミラー５が設けられたことで、第２主面３ｃは、その全体が導光体３の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。なお、反射ミラー５は、導光体３の第２主面３ｃに直接形成された金属膜で構成しても良いし、導光体３とは別体に作製した反射板を貼り合わせた構成としても良い。
【００４４】
光源部２は、図１および図５に示すように、複数の光源６が、光の伝播方向Ｘと直交する方向（ｙ軸方向）に１列に配列された構成を有している。光源６は、図３および図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７（発光素子）と、シリンドリカルレンズ８（凸レンズ）と、凹面ミラー９と、を備えている。シリンドリカルレンズ８は、例えばアクリル樹脂、フェニール系シリコン樹脂、ジメチル系シリコン樹脂等の樹脂で構成されている。シリンドリカルレンズ８は、一方が凸面、他方が平坦面となったレンズ、いわゆる平凸レンズである。光は平坦面８ａから射出されるため、以降、この平坦面８ａを光射出面と称する。一方、凸面は、なだらかに湾曲した湾曲面８ｂを有している。なお、凸面は、湾曲面８ｂと当該湾曲面８ｂの両端に連続する２つの平坦な側面を有していても良い。
【００４５】
シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂに沿って凹面ミラー９が設けられている。凹面ミラー９は、シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー９は、シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。
【００４６】
このように、シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂと凹面ミラー９とが密着しているため、凹面ミラー９の形状は湾曲面８ｂの形状が反映された放物面となる。したがって、凹面ミラー９の焦点の位置はシリンドリカルレンズ８の焦点の位置と一致する。焦点を図４（Ａ）に点Ｐで示す。なお、シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂに凹面ミラー９を直接形成する構成に代えて、シリンドリカルレンズ８とは別体に作製した凹面ミラーを貼り合わせた構成としても良い。
【００４７】
ＬＥＤ７は、発光面７ａを凹面ミラー９に向けた姿勢で配置されている。ＬＥＤ７は、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａにおいてＹ軸方向中央かつＺ軸方向下側に配置されている。また、ＬＥＤ７と凹面ミラー９およびシリンドリカルレンズ８とは、凹面ミラー９およびシリンドリカルレンズ８の焦点Ｐが発光面７ａ上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。
【００４８】
ＬＥＤ７の発光面７ａが凹面ミラー９を向いていることにより、ＬＥＤ７の発光面７ａから射出された光の略全てが凹面ミラー９に向かい、凹面ミラー９で反射した後、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出される。したがって、ＬＥＤ７の発光面７ａから射出された光のうち、凹面ミラー９で反射することなく、直接射出される光はほとんど存在しない。ＬＥＤ７は、特に指向性を有するものではなく、所定の拡散角で光を射出する一般的なＬＥＤを用いることができる。
【００４９】
ＬＥＤ７は、発光面７ａの法線方向から見て導光体３の下方（外方）に配置されている。すなわち、光の伝播方向Ｘから見てＬＥＤ７の発光面７ａと導光体３の光入射面３ａとが互いに重ならないようになっている。
【００５０】
ＬＥＤ７は、光学接着剤等を用いてシリンドリカルレンズ８の光射出面８ａ上に固定されている。なお、ＬＥＤ７は他の固定用部材を用いて固定されていても良い。ＬＥＤ７に電流を供給するための配線（図示略）は、シリンドリカルレンズ８の下方もしくは導光体３の下方（反射ミラー５の下方）から引き出されている。
【００５１】
図１および図２に示すように、プリズムシート４が、導光体３の光射出面３ｂに対向する位置（図２における導光体３の上方）に設けられている。プリズムシート４は、光の伝播方向Ｘと直交する方向に延在する複数のプリズム構造体１０が一面に設けられたものである。プリズムシート４は、複数のプリズム構造体１０が設けられた面が導光体３の光射出面３ｂに対向するように配置されている。ｘｚ平面で切断した断面における一つのプリズム構造体１０の断面形状は三角形状である。プリズム構造体１０は、導光体３の光射出面３ｂに対して直交する第１面１０ａと、第１面１０ａに対して所定の先端角θ１をなす第２面１０ｂと、を有している。
【００５２】
以下、上記構成の面光源装置１の作用について説明する。
ＬＥＤ７の発光面７ａは所定の面積を有しているため、発光面７ａ上の全ての点が凹面ミラー９およびシリンドリカルレンズ８の焦点Ｐの位置に必ずしも一致するわけではない。ただし、以下では説明を簡単にするため、発光面７ａの面積が十分に小さく、発光面７ａが焦点Ｐと一致しているものとして説明する。
【００５３】
ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光Ｌは、所定の拡散角をもって凹面ミラー９に向かい、凹面ミラー９で反射する。ここで、導光体３の光射出面３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内での光の振る舞いを考える。図４（Ａ）に示すように、発光面７ａの位置が焦点Ｐと一致しているため、ＬＥＤ７から発せられた光Ｌは、凹面ミラー９に対してどのような角度で入射したとしても、凹面ミラー９で反射した後は凹面ミラー９の光軸に平行な方向に進行する。したがって、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた直後の拡散光は、凹面ミラー９で反射することで平行化された光、すなわち高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出される。
【００５４】
次に、光の伝播方向Ｘに平行、かつ導光体３の光射出面３ｂに垂直な平面（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図４（Ｂ）に示すように、ｘｚ平面内で見る限りにおいては、凹面ミラー９は曲率を有していないので、凹面ミラー９は平面ミラーのように機能する。すなわち、光Ｌは、凹面ミラー９において入射角に等しい反射角で反射する。よって、光Ｌは、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた直後の拡散角を維持したまま、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出される。
【００５５】
また、ＬＥＤ７が発光面７ａの法線方向から見て導光体３の下方に配置されているので、シリンドリカルレンズ８の屈折率と導光体３の屈折率とが略同じ場合、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出される光のうち導光体３の光入射面３ａに入射する光の大部分が導光体３に入射される。凹面ミラー９で反射された光は、その後、導光体３の光入射面３ａに向かう方向又はＬＥＤ７が配置された側に向かう方向のいずれかに進行する。導光体３の光入射面３ａに向かう光についてはＬＥＤ７に当たることなく導光体３に入射することとなる。
【００５６】
すなわち、導光体３の光入射面３ａと重なる位置にＬＥＤ７が配置されていないので、当該導光体３の光入射面３ａにおいては光が照射されない部分が生じない。これに対し、導光体の光入射面の一部にＬＥＤが重なるように配置された構成の場合、ＬＥＤから射出されて凹面ミラーにより反射された光の一部がＬＥＤに当たるため、当該ＬＥＤが配置された領域において光が照射されない部分が生じてしまう。
【００５７】
以上をまとめると、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出された時点において、光Ｌは、導光体３の光射出面３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内でのみ高い指向性を持ち、光の伝播方向Ｘに平行、かつ導光体３の光射出面３ｂに垂直な平面（ｘｚ平面）内では指向性を持たない状態となる。このような光Ｌが、光入射面（端面）３ａから導光体３に入射される。
【００５８】
次に、光入射面（端面）３ａから導光体３に入射された光Ｌは、図２に示すように、第１主面３ｂ（光射出面）と第２主面３ｃ（反射面）との間で反射を繰り返しつつ、導光体３の内部を光の伝播方向Ｘ（図２の右側）に向けて進行する。
【００５９】
本実施形態の導光体３は、第１主面３ｂと第２主面３ｃとが平行である。そのため、光が第１主面３ｂと第２主面３ｃとの間で反射を繰り返しても、第１主面３ｂおよび第２主面３ｃへの光の入射角は変化しない。導光体３に入射した光Ｌは、第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも大きい場合は第１主面３ｂで反射されて第１主面３ｂと第２主面３ｃとの間で反射を繰り返す。第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも小さい場合は第１主面３ｂから射出される。
【００６０】
一方、導光体３の光入射面３ａと反対側の端面に到達した光の一部の光は、当該端面で反射されて進行方向が変更される。当該端面で反射された光は、第１主面３ｂまたは第２主面３ｃに対して前記入射角とは異なる入射角で入射する。光入射面３ａと反対側の端面で反射されて進行方向が変更された光Ｌについても、第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも大きい場合は第１主面３ｂで反射されて第１主面３ｂと第２主面３ｃとの間で反射を繰り返す。第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも小さい場合は第１主面３ｂから射出される。
【００６１】
導光体３から射出された光Ｌは、プリズムシート４により、導光体３の第１主面３ｂの法線方向に近い方向に立ち上げられる。具体的には、所定角度の先端角θ１のプリズム構造体１０を有するプリズムシート４を用い、光Ｌを、プリズム構造体１０の第１面１０ａから入射させ、第２面１０ｂで反射させる。これにより、導光体３の第１主面３ｂに対して略法線方向に立ち上げることができる。
【００６２】
本実施形態の面光源装置１においては、ＬＥＤ７が発光面７ａの法線方向から見て導光体３の下方に配置されるので、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出された光のうち導光体３の光入射面３ａに向かう光についてはＬＥＤ７に当たることなく導光体３に入射される。すなわち、導光体３の光入射面３ａにおいては光が照射されない部分が生じない。よって、導光体３の光入射面３ａに対して、輝度分布が均一な光を入射させることができる。したがって、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の面光源装置１においては、ＬＥＤ７から発せられた光を光源６の凹面ミラー９で反射させることで、導光体３の光射出面３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内で高い指向性を持たせることができる。そして、高い指向性を持つ光を、プリズムシート４を透過させることで、導光体３の第１主面３ｂの法線方向に取り出すことができる。その結果、ｘｙ平面内において高い指向性を持つ光を得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態の光源部２においては、シリンドリカルレンズ８の湾曲面８ｂ上に凹面ミラー９が直接形成され、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａ上にＬＥＤ７が固定されているため、部品点数が少なく、導光体３の大きさに対して比較的小型の光源部２を作製することができる。また、光源部２が光の伝播方向Ｘと直交する方向に配列された複数の光源６を有しているため、輝度が高く、幅が広い導光体３に対応した面光源装置１を構成することができる。
【００６５】
[第１実施形態の面光源装置における光源の第１変形例]  
図６（Ａ）は図３に対応した第１実施形態の面光源装置における光源の第１変形例を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は図４（Ａ）に対応した図６（Ａ）のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）において図３、図４（Ａ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６６】
本変形例の光源６Ａは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７と、パッケージ１１と、凹面ミラー１２と、を備えており、シリンドリカルレンズを備えていない。すなわち、第１実施形態においてＬＥＤ７と凹面ミラー９との間のシリンドリカルレンズ８が存在していた領域は、本変形例においては中空となっている。本実施形態のパッケージ１１には、内壁面が放物面形状となった凹部１１ａが形成されている。
【００６７】
パッケージ１１の凹部１１ａに沿って凹面ミラー１２が設けられている。凹面ミラー１２は、パッケージ１１の凹部１１ａに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー１２は、パッケージ１１の凹部１１ａに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。
【００６８】
このように、パッケージ１１の凹部１１ａと凹面ミラー１２とが密着しているため、凹面ミラー１２の形状は凹部１１ａの形状が反映された放物面となる。
【００６９】
ＬＥＤ７は、発光面７ａを凹面ミラー１２に向けた姿勢で任意の固定用部材（図示略）等を用いて固定されている。なお、ＬＥＤ７は、導光体の光射出面と反対側の面に固定されていてもよい。また、ＬＥＤ７と凹面ミラー１２とは、凹面ミラー１２の焦点Ｐが発光面７ａ上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。
【００７０】
本変形例の光源６Ａを用いた場合においても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例の場合、シリンドリカルレンズを用いない分、光がシリンドリカルレンズを透過する際の損失が生じないため、輝度が高い面光源装置を提供することができる。
【００７１】
[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ａの基本構成は第１実施形態と同様であり、導光体の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図７は、本実施形態の面光源装置１Ａをｘｚ平面で切断した断面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図７において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
本実施形態の面光源装置１Ａは、図７に示すように、光源部２と、導光体１３と、プリズムシート４（方向変更用部材）と、から構成されている。光源部２とプリズムシート４の構成は第１実施形態と同様である。
【００７３】
導光体１３は、光源部２が設けられた端面１３ａに近い側から遠い側に向けて厚みが徐々に薄くなる楔形の形状を有している。すなわち、図７に示すように、第１主面１３ｂに垂直な面（ｘｚ平面）で切断したときの導光体１３の断面形状は直角三角形である。導光体１３の端面１３ａは、光源部２から射出された光を入射させる光入射面である。導光体１３の第１主面１３ｂ（図７における上側の面）は、内部に入射した光を射出させる光射出面である。
【００７４】
導光体１３の第１主面１３ｂに対向する第２主面１３ｃ（図７における下側の面）は、光の伝播方向において第１主面１３ｂに対して一定の傾斜角をもって傾斜している。第１主面１３ｂに対する第２主面１３ｃの傾斜角θ２（第１主面１３ｂと第２主面１３ｃとのなす角度）は、例えば２°程度に設定される。
【００７５】
導光体１３の第２主面１３ｃには、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー１４が設けられている。反射ミラー１４が設けられたことで、第２主面１３ｃは、その全体が導光体１３の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。
【００７６】
光入射面（端面）１３ａから導光体１３に入射された光Ｌは、図７に示すように、第１主面１３ｂ（光射出面）と第２主面１３ｃ（反射面）との間で反射を繰り返しつつ、導光体１３の内部を光の伝播方向Ｘ（図７の右側）に向けて進行する。
【００７７】
仮に第１主面と第２主面とが平行であったとすると、光が反射を繰り返しても、第１主面および第２主面への光の入射角は変化しない。ところが、本実施形態の場合、導光体１３は光入射面１３ａ側から離れるにつれて厚みが徐々に薄くなる楔形であり、第１主面１３ｂに対して第２主面１３ｃが所定の傾斜角θ２を有している。そのため、光Ｌは、第１主面１３ｂおよび第２主面１３ｃで反射する毎に第１主面１３ｂおよび第２主面１３ｃへの入射角が小さくなる。
【００７８】
ここで、例えば導光体１３を構成するアクリル樹脂の屈折率が１．５、空気の屈折率を１．０とすると、導光体１３の第１主面１３ｂ（光射出面）における臨界角、すなわち導光体１３を構成するアクリル樹脂と空気との界面における臨界角は、スネルの法則から４２°程度となる。導光体１３に入射した直後の光が第１主面１３ｂに入射した際、第１主面１３ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも大きい間は全反射条件を満たすため、光Ｌは第１主面１３ｂで全反射する。その後、光Ｌが第１主面１３ｂと第２主面１３ｃとの間で反射を繰り返し、第１主面１３ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも小さくなった時点で全反射条件を満たさなくなり、光Ｌは外部空間に射出される。
【００７９】
すなわち、光Ｌは、第１主面１３ｂへの入射角が臨界角よりも大きい間は導光体１３の内部に閉じ込められ、第１主面１３ｂへの入射角が臨界角よりも小さくなった時点で第１主面１３ｂから順次射出される。光Ｌは第１主面１３ｂから射出される際に屈折するので、第１主面１３ｂへの入射角が３９°程度の光は、射出角が７０°程度の光となって射出される。このように、光の伝播方向Ｘに平行、かつ導光体１３の光射出面１３ｂに垂直な平面（ｘｚ平面）内で見たとき、光Ｌは導光体１３に入射した時点では指向性を持たないが、導光体１３から射出する時点では高い指向性を有することになる。
【００８０】
導光体１３から射出されるときの光Ｌの射出角は７０°程度であり、光はかなり水平に近い方向に射出される。本実施形態においては、先端角θ１が３８．５°程度のプリズム構造体１０を有するプリズムシート４を用い、光Ｌを、プリズム構造体１０の第１面１０ａから入射させ、第２面１０ｂで反射させる。これにより、導光体３の第１主面３ｂに対して略法線方向に立ち上げることができる。
【００８１】
本実施形態の面光源装置１Ａにおいても、輝度分布が均一な光を導光体１３の第１主面１３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、導光体１３が光入射面１３ａ側から離れるにつれて厚みが徐々に薄くなる楔形である。そのため、光Ｌは、導光体１３の光射出面１３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内で高い指向性を持つ状態となるだけでなく、さらに光の伝播方向Ｘに平行かつ導光体１３の光射出面１３ｂに垂直な平面（ｘｚ平面）内においても高い指向性を持つ状態となる。したがって、全方位角において高い指向性を有する光を導光体１３から射出させることができる。
【００８２】
[第３実施形態]
以下、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｂの基本構成は第１実施形態と同様であり、導光体の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図８は、本実施形態の面光源装置１Ｂをｘｚ平面で切断した断面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図８において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
本実施形態の面光源装置１Ｂは、図８に示すように、光源部２と、導光体１５と、プリズムシート４（方向変更用部材）と、から構成されている。光源部２とプリズムシート４の構成は第２実施形態と同様である。
【００８４】
導光体１５は、光の伝播方向Ｘと直交する方向（ｙ軸方向）に延在する複数のプリズム構造体１６が設けられたものである。導光体１５は、複数のプリズム構造体１６が設けられた面がプリズムシート４と反対側を向くように配置されている。
【００８５】
ｘｚ平面で切断した一つのプリズム構造体１６の断面形状は三角形状である。プリズム構造体１６は、導光体１５の第１主面１５ｂに対して直交する第１面１６ａと、第１面１６ａに対して所定の先端角θ３をなす第２面１６ｂと、を有している。プリズム構造体１６の第２面１６ｂは、第１主面１５ｂに平行な面に対する傾斜角θ４が全てのプリズム構造体１６にわたって等しくなるように設定されている。一例として、各プリズム構造体１６の先端角θ３は８８°に設定され、第２面１６ｂの傾斜角θ４は２°に設定されている。本実施形態の場合、プリズム構造体１６の第２面１６ｂが内部を伝播する光Ｌを反射させる反射面として機能する。
【００８６】
導光体１５のプリズム構造体１６が設けられた部分には、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー１７が設けられている。反射ミラー１７が設けられたことで、仮に導光体１５の内部を伝播する光Ｌがプリズム構造体１６の第２面１６ｂで反射されずに導光体１５の外部に漏れたとしても、当該外部に漏れた光を導光体１５の内部に向けて反射させることができる。
【００８７】
導光体１５の内部を伝播する光Ｌは、第１主面１５ｂとプリズム構造体１６の第２面１６ｂあるいは反射ミラー１７との間で反射を繰り返し、第１主面１５ｂへの光Ｌの入射角が臨界角よりも小さくなった時点で外部空間に取り出され、プリズムシート４を経て上方に射出される。
【００８８】
本実施形態の面光源装置１Ｂにおいても、輝度分布が均一な光を導光体１５の第１主面１５ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、導光体１５に複数のプリズム構造体１６が設けられているため、全方位角において高い指向性を有する光を導光体１３から射出させることができる、という第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
[第４実施形態]
以下、本発明の第４実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｃの基本構成は第１実施形態と同様であり、ＬＥＤの配置数が第１実施形態と異なるのみである。
図９は、本実施形態の面光源装置１Ｃをｘｚ平面で切断した断面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図９において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、図９においては、便宜上、光源部を拡大して示し、導光体の右側部分及びプリズムシートの図示を省略する。
【００９０】
第１実施形態の光源部２は、図２に示すように、１つの光源６につき１つのＬＥＤ７が設けられていた。これに対して、本実施形態の光源部２Ｃは、図９に示すように、１つの光源６Ｃにつき複数（２つ）のＬＥＤ７が設けられている。
【００９１】
各光源６Ｃは、導光体３の第１主面３ｂの法線方向に配置された２つのＬＥＤ７を備えている。各光源６Ｃにおいて、２つのＬＥＤ７は導光体３の第１主面３ｂとは反対の側（反射ミラー５が設けられた側）に配置されている。なお、ＬＥＤ７の配置数は２つに限らず、３以上であってもよい。
【００９２】
本実施形態の面光源装置１Ｃにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、１つの光源６Ｃにつき複数のＬＥＤ７が設けられているため、導光体３により多くの光を入射させることができる。よって、輝度が高い面光源装置１Ｃを提供することができる。
【００９３】
[第５実施形態]
以下、本発明の第５実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｄの基本構成は第４実施形態と同様であり、ＬＥＤの配置構成が第４実施形態と異なるのみである。
図１０は、本実施形態の面光源装置１Ｄをｘｚ平面で切断した断面図であり、第４実施形態の図９に相当する図である。図１０において図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９４】
第４実施形態の光源部２Ｃは、図９に示すように、各光源６Ｃにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３の反射ミラー５が設けられた側に配置されていた。これに対して、本実施形態の光源部２Ｄは、図１０に示すように、各光源６Ｄにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３の第１主面３ｂの側と反射ミラー５が設けられた側との双方に配置されている。すなわち、本実施形態においては、各光源６Ｄにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に１つずつ設けられている。なお、ＬＥＤ７の配置数は１つずつに限らず、２つ以上ずつ配置されていてもよい。また、ＬＥＤ７の配置構成は、導光体３を挟んで両側に同じ数ずつ配置することに限らず、両側に異なる数ずつ配置してもよい。
【００９５】
本実施形態の面光源装置１Ｄにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる。また、１つの光源６Ｄにつき複数のＬＥＤ７が設けられているため、導光体３により多くの光を入射させることができる。よって、輝度が高い面光源装置１Ｄを提供することができる、という第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
仮に、各光源においてＬＥＤが導光体の一方の側に設けられた構成であると、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出されて導光体３の光入射面３ａに向かう光の入射角度の分布が所定の角度分布に偏ってしまう。そのため、光の輝度分布も所定の方向に偏ってしまう。
本実施形態の場合、各光源６Ｄにおいて複数のＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に設けられているので、シリンドリカルレンズ８の光射出面８ａから射出されて導光体３の光入射面３ａに向かう光の入射角度の分布が均一となる。よって、光の輝度分布が、導光体３の中心線（Ｘ軸方向に平行かつ導光体３の光入射面３ａにおいてＺ軸方向中心を通る線）に対して対称的な輝度分布になる。
【００９６】
[第６実施形態]
以下、本発明の第６実施形態について、図１１を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｅの基本構成は第４実施形態と同様であり、ＬＥＤの配置構成が第４実施形態と異なるのみである。
図１１（Ａ）は、本実施形態の面光源装置１Ｅをｘｚ平面で切断した断面図であり、第４実施形態の図９に相当する図である。図１１（Ｂ）は、面光源装置１Ｅの作用を説明するための図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）において図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９７】
第４実施形態の光源部２Ｃは、図９に示すように、各光源６Ｃにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３の反射ミラー５が設けられた側に配置されていた。これに対して、本実施形態の光源部２Ｅは、図１１（Ａ）に示すように、各光源６Ｅにおいて射出光の色が異なる３つのＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｇが導光体３の反射ミラー５が設けられた側に配置されている。また、各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの発光面７Ｒａ，７Ｇａ，７Ｂａにはそれぞれ波長選択反射膜１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが設けられている。
【００９８】
本実施形態においては、各光源６Ｅに設けられた３つのＬＥＤが射出する光の波長帯域がそれぞれ異なっている。具体的には、各光源６Ｅは、赤色光Ｌｒを射出する赤色用ＬＥＤ７Ｒ、緑色光Ｌｇを射出する緑色用ＬＥＤ７Ｇ及び青色光Ｌｂを射出する青色用ＬＥＤ７Ｂを備えている。
【００９９】
赤色用ＬＥＤ７Ｒの発光面７Ｒａには赤色光Ｌｒを透過しかつ緑色光Ｌｒ及び青色光Ｌｂの双方の光を反射する赤色用波長選択反射膜１８Ｒが設けられている。緑色用ＬＥＤ７Ｇの発光面７Ｇａには緑色光Ｌｇを透過しかつ赤色光Ｌｒ及び青色光Ｌｂの双方の光を反射する緑色用波長選択反射膜１８Ｇが設けられている。青色用ＬＥＤ７Ｂの発光面７Ｂａには青色光Ｌｂを透過しかつ赤色光Ｌｒ及び緑色光Ｌｇの双方の光を反射する青色用波長選択反射膜１８Ｂが設けられている。
【０１００】
以下、上記構成の面光源装置１Ｅの作用について説明する。ここでは、複数のＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうち赤色用ＬＥＤ７Ｒから発せられた赤色光Ｌｒの光路を例に挙げて説明する。
【０１０１】
赤色用ＬＥＤ７Ｒの発光面７Ｒａから発せられた赤色光Ｌｒは、図１１（Ａ）に示すように、赤色用波長選択反射膜１８Ｒを透過し、所定の拡散角を持って凹面ミラー９に向かい、凹面ミラー９で反射する。その後、凹面ミラー９で反射した赤色光Ｌｒは、導光体３の光入射面３ａに向かう方向又は各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置された側に向かう方向のいずれかに進行する。
【０１０２】
このとき、導光体３の光入射面３ａに向かう赤色光Ｌｒについては各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに当たることなく導光体３に入射することとなる。一方、各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置された側に向かう赤色光Ｌｒのうち緑色用ＬＥＤ７Ｇの発光面７Ｇａに向かう赤色光Ｌｒについては、図１１（Ｂ）に示すように、緑色用波長選択反射膜１８Ｇで反射する。同様に、青色用ＬＥＤ７Ｂの発光面７Ｂａに向かう赤色光Ｌｒについても青色用波長選択反射膜１８Ｂで反射する。
【０１０３】
すなわち、赤色用ＬＥＤ７Ｒから射出されて凹面ミラー９により反射された光が各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置された側に向かうとしても、当該光の一部の光が緑色用波長選択反射膜１８Ｇ又は青色用波長選択反射膜１８Ｂにより反射される。これに対し、ＬＥＤの発光面に波長選択反射膜が形成されていない構成の場合、凹面ミラーにより反射されて各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置された側に向かう光の一部の光が各ＬＥＤに当たるため、光の利用効率が低下することとなる。
【０１０４】
本実施形態の面光源装置１Ｅにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる。また、１つの光源６Ｅにつき複数のＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが設けられているため、導光体３により多くの光を入射させることができる。よって、輝度が高い面光源装置１Ｅを提供することができる、という第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態の場合、各ＬＥＤ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの発光面７Ｒａ，７Ｇａ，７Ｂａにそれぞれ波長選択反射膜１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが設けられているため、光の利用効率を向上させることもできる。また、赤色用ＬＥＤ７Ｒ、緑色用ＬＥＤ７Ｇ及び青色用ＬＥＤ７Ｂが設けられているため、白色光を取り出すことができる。
【０１０５】
なお、本実施形態においては赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ及び青色光Ｌｂの３色の光を射出する構成となっているが、これに限らない。例えば、２色の光を射出する構成となっていてもよいし、４色以上の光を射出する構成となっていてもよい。
【０１０６】
[第７実施形態]
以下、本発明の第７実施形態について、図１２を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｆの基本構成は第１実施形態と同様であり、ＬＥＤの固定手段が第１実施形態と異なるのみである。
図１２（Ａ）は、本実施形態の面光源装置１Ｆを示す平面図であり、第１実施形態の図４（Ａ）に相当する図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＥ−Ｅ’線に沿う断面図であり、第１実施形態の図４（Ｂ）に相当する図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）において図４（Ａ）、（Ｂ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０７】
第１実施形態の光源６においては、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７がシリンドリカルレンズ８の光射出面８ａ上に光学接着剤等を用いて固定されていた。これに対して、本実施形態の光源６Ｆは、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７が導光体１９に形成された位置決め部に固定されている。本実施形態において、位置決め部は、導光体１９に形成された溝１９ｄである。ＬＥＤ７は、上部が溝１９ｄに圧入されることにより、発光面７ａ上に凹面ミラー９の焦点が位置するように固定される。
【０１０８】
図１２（Ｂ）に示すように、導光体１９の第２主面１９ｃには、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー２０が設けられている。反射ミラー２０が設けられたことで、第２主面１９ｃは、その全体が導光体１９の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。なお、反射ミラー２０は、導光体１９の第２主面１９ｃに直接形成された金属膜で構成しても良いし、導光体１９とは別体に作製した反射板を貼り合わせた構成としても良い。また、反射ミラー２０は、導光体１９の溝１９ｄが形成された部分には形成されていない。
【０１０９】
本実施形態の面光源装置１Ｆにおいても、輝度分布が均一な光を導光体１９の第１主面１９ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、ＬＥＤ７が導光体１９に形成された溝１９ｄに固定されているため、発光面７ａ上に凹面ミラー９の焦点Ｐが位置するようＬＥＤ７を精度良く配置することができる。
【０１１０】
なお、本実施形態においては、導光体１９の光入射面１９ａの周囲に、シリンドリカルレンズ８を固定するための枠（図示略）が設けられていてもよい。
【０１１１】
[第７実施形態の面光源装置の第１変形例]  
図１３（Ａ）は図１２（Ａ）に対応した第７実施形態の面光源装置の第１変形例を示す平面図であり、図１３（Ｂ）は図１２（Ｂ）に対応した断面図である。図１３（Ａ）、（Ｂ）において図１２（Ａ）、（Ｂ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１２】
第７実施形態の光源６Ｆにおいては、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤが導光体１９に形成された溝１９ｄに固定されていた。これに対して、本変形例の光源６Ｇは、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７が導光体２１に形成された突起２１ｄに固定されている。すなわち、第７実施形態においてはＬＥＤ７を位置決めする位置決め部が溝であったのに対し、本変形例においてはＬＥＤ７を位置決めする位置決め部が突起である。本変形例において、ＬＥＤ７は、上部が一対の突起２１ｄの間に嵌め込まれることにより、発光面７ａ上に凹面ミラー９の焦点が位置するように固定される。
【０１１３】
図１３（Ｂ）に示すように、導光体２１の第２主面２１ｃには、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー２０が設けられている。反射ミラー２０が設けられたことで、第２主面２１ｃは、その全体が導光体２１の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。なお、反射ミラー２０は、導光体２１の第２主面２１ｃに直接形成された金属膜で構成しても良いし、導光体２１とは別体に作製した反射板を貼り合わせた構成としても良い。また、反射ミラー２０は、導光体２１の突起２１ｄが形成された部分には形成されていない。
【０１１４】
本変形例の面光源装置１Ｇにおいても、輝度分布が均一な光を導光体２１の第１主面２１ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例の場合、ＬＥＤ７が導光体２１に形成された突起２１ｄに固定されているため、発光面７ａ上に凹面ミラー９の焦点Ｐが位置するようＬＥＤ７を精度良く配置することができる。
【０１１５】
[第８実施形態]
以下、本発明の第８実施形態について、図１４を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｈの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図１４は、本実施形態の面光源装置１Ｈをｘｚ平面で切断した断面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図１４において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、図１４においては、便宜上、光源部を拡大して示し、導光体の右側部分及びプリズムシートの図示を省略する。
【０１１６】
第１実施形態の光源６は、図２に示すように、シリンドリカルレンズ８の上面と下面とが互いに平行であった。これに対して、本実施形態の光源６Ｈは、図１４に示すように、シリンドリカルレンズ２２の上面と下面とが非平行となっている。具体的には、シリンドリカルレンズ２２の下部に、ＬＥＤ７からの光の進行方向において発光面７ａに対して所定の傾斜角をなす傾斜面２２ｃが形成されている。
【０１１７】
本実施形態においては、シリンドリカルレンズ２２が傾斜面２２ｃを有することにより、当該傾斜面２２ｃの下方にはスペースが存在する。ＬＥＤ７は回路基板２４に接続されており、当該回路基板２４のＬＥＤ７が配置された側と反対側にはＬＥＤ７の電源装置２５が配置されている。電源装置２５は、シリンドリカルレンズ２２の傾斜面２２ｃの下方のスペースに収容されている。
【０１１８】
本実施形態の面光源装置１Ｈにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、シリンドリカルレンズ２２が傾斜面２２ｃを有するため、傾斜面２２ｃの下方のスペースにＬＥＤ７の回路基板２４に設けられる電源装置２５を収容することができる。
【０１１９】
[第８実施形態の面光源装置の第１変形例]  
図１５は図１４に対応した第８実施形態の面光源装置の第１変形例を示す断面図である。図１５において図１４と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２０】
第８実施形態の光源６Ｈにおいては、図１４に示すように、シリンドリカルレンズ２２の下部に傾斜面２２ｃが形成されていた。また、光源６Ｇにおいて１つのＬＥＤ７が導光体３の反射ミラー５が設けられた側に配置されていた。これに対して、本変形例の光源６Ｉは、図１５に示すように、シリンドリカルレンズ２６の上部及び下部に傾斜面２６ｃが形成されている。また、光源６Ｉにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に１つずつ設けられている。
【０１２１】
本変形例の面光源装置１Ｉにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
本変形例の場合、シリンドリカルレンズ２６が上部と下部とに傾斜面２６ｃを有するため、上部の傾斜面２６ｃの上方のスペースと下部の傾斜面２６ｃの下方のスペースの双方のスペースにＬＥＤ７の回路基板等を収容することができる。また、１つの光源６Ｉにつき複数のＬＥＤ７が設けられているため、導光体３により多くの光を入射させることができる。よって、輝度が高い面光源装置１Ｉを提供することができる。さらに、光源６Ｉにおいて複数のＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に設けられているので、シリンドリカルレンズ２６の光射出面２６ａから射出されて導光体３の光入射面３ａに向かう光の入射角度の分布が均一になる。
【０１２２】
[第９実施形態]
以下、本発明の第９実施形態について、図１６及び図１７（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｊの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図１６は、図１に対応した、本実施形態の面光源装置１Ｊを示す斜視図である。図１７（Ａ）は、図４（Ａ）に対応した本実施形態の面光源装置１Ｊを示す平面図であり、図１７（Ｂ）は側面図である。図１６及び図１７（Ａ）、（Ｂ）において図１及び図４（Ａ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２３】
第１実施形態の光源６は、図４（Ａ）に示すように、ＬＥＤ７と、シリンドリカルレンズ８と、凹面ミラー９と、を備えていた。これに対して、本実施形態の光源３０は、図１６に示すように、ＬＥＤ７と、シリンドリカルレンズ２８と、サブシリンドリカルレンズ（サブ凸レンズ）３１と、凹面ミラー２９と、サブ凹面ミラー３２と、を備えている。
【０１２４】
本実施形態の光源３０は、ＬＥＤ７からの光の一部の光が、凹面ミラー２９を介して導光体３に入射されるとともに、残りの光の一部の光が凹面ミラー２９、サブ凹面ミラー３２、凹面ミラー２９を介して導光体３に入射される構成とされている。なお、残りの光の一部が導光体３に入射されるまでに、凹面ミラー２９、サブ凹面ミラー３２、凹面ミラー２９を経由する回数は、１回の場合もあれば２回以上の場合もある。また、残りの光の一部の光が導光体３に入射することなく、凹面ミラー２９とサブ凹面ミラー３２との間で反射を繰り返す場合もある。
【０１２５】
シリンドリカルレンズ２８及びサブシリンドリカルレンズ３１は、例えばアクリル樹脂、フェニール系シリコン樹脂、ジメチル系シリコン樹脂等の樹脂で構成されている。シリンドリカルレンズ２８及びサブシリンドリカルレンズ３１は、一方が凸面、他方が平坦面となったレンズ、いわゆる平凸レンズである。凸面は、なだらかに湾曲した湾曲面となっている。
【０１２６】
シリンドリカルレンズ２８の平坦面２８ａとサブシリンドリカルレンズ３１の平坦面３１ａとは、光学接着剤等を用いて固定されている。図１７（Ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ２８とサブシリンドリカルレンズ３１とが固定されてなる構造体の平面視の形状は円形である。
【０１２７】
シリンドリカルレンズ２８の湾曲面２８ｂに沿って凹面ミラー２９が設けられている。サブシリンドリカルレンズ３１の湾曲面３１ｂに沿ってサブ凹面ミラー３２が設けられている。すなわち、サブ凹面ミラー３２は、凹面ミラー２９と対向して配置される。
【０１２８】
凹面ミラー２９及びサブ凹面ミラー３２は、それぞれ湾曲面２８ｂ，３１ｂに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー２９及びサブ凹面ミラー３２は、それぞれ湾曲面２８ｂ，３１ｂに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。
【０１２９】
このように、シリンドリカルレンズ２８の湾曲面２８ｂと凹面ミラー２９とが密着しているため、凹面ミラー２９の形状は湾曲面２８ｂの形状が反映された放物面となる。したがって、凹面ミラー２９の焦点の位置はシリンドリカルレンズ２８の焦点の位置と一致する。同様に、サブシリンドリカルレンズ３１の湾曲面３１ｂとサブ凹面ミラー３２とが密着しているため、サブ凹面ミラー３２の形状についても湾曲部３１ｂの形状が反映された放物面となる。したがって、サブ凹面ミラー３２の焦点の位置はサブシリンドリカルレンズ３１の焦点の位置と一致する。焦点を図１７（Ａ）に点Ｐで示す。なお、シリンドリカルレンズ２８の湾曲面２８ｂに凹面ミラー２９を直接形成する構成に代えて、シリンドリカルレンズとは別体に作製した凹面ミラーを貼り合わせた構成としても良い。また、サブシリンドリカルレンズ３１の湾曲面３１ｂにサブ凹面ミラー３２を直接形成する構成に代えて、サブシリンドリカルレンズとは別体に作製したサブ凹面ミラーを貼り合わせた構成としても良い。
【０１３０】
ＬＥＤ７は、発光面７ａを凹面ミラー２９に向けた姿勢で配置されている。ＬＥＤ７は、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａにおいてＹ軸方向中央かつＺ軸方向下側に配置されている。また、ＬＥＤ７と凹面ミラー２９及びシリンドリカルレンズ２８とは、凹面ミラー２９及びシリンドリカルレンズ２８の焦点Ｐが発光面７ａ上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。同様に、ＬＥＤ７とサブ凹面ミラー３２及びサブシリンドリカルレンズ３１とについても、サブ凹面ミラー３２及びサブシリンドリカルレンズ３１の焦点Ｐが発光面７ａ上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。
【０１３１】
ＬＥＤ７の発光面７ａが凹面ミラー２９を向いていることにより、ＬＥＤ７の発光面７ａから射出された光の略全てが凹面ミラー２９に向かい、凹面ミラー２９で反射した後、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出される。
【０１３２】
ＬＥＤ７は、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａ上に配置されている。ＬＥＤ７は、光学接着剤等を用いてシリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａ上に固定されている。なお、サブシリンドリカルレンズ３１には、シリンドリカルレンズ２８に固定されたＬＥＤ７を収容するための溝３１ｃが形成されている。
【０１３３】
ＬＥＤ７に電流を供給するための配線（図示略）は、シリンドリカルレンズ２８の下方又はサブシリンドリカルレンズ３１の下方から引き出されている。
【０１３４】
以下、上記構成の面光源装置１Ｊの作用について説明する。
ＬＥＤ７の発光面７ａは所定の面積を有しているため、発光面７ａ上の全ての点が凹面ミラー２９およびシリンドリカルレンズ２８の焦点Ｐの位置に必ずしも一致するわけではない。ただし、以下では説明を簡単にするため、発光面７ａの面積が十分に小さく、発光面７ａが焦点Ｐと一致しているものとして説明する。
【０１３５】
ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光Ｌは、所定の拡散角をもって凹面ミラー２９に向かい、凹面ミラー２９で反射する。ここで、導光体３の光射出面３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内での光の振る舞いを考える。図１７（Ａ）に示すように、発光面７ａの位置が焦点Ｐと一致しているため、ＬＥＤ７から発せられた光Ｌ１は、凹面ミラー２９に対してどのような角度で入射したとしても、凹面ミラー２９で反射した後は凹面ミラー２９の光軸に平行な方向に進行する。したがって、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた直後の拡散光は、凹面ミラー２９で反射することで平行化された光、すなわち高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出される。高い指向性を持つ光に変換された一部の光Ｌ１は、導光体３に入射する。
【０１３６】
また、凹面ミラー２９で反射することで平行化された光の一部の光Ｌ２は、サブシリンドリカルレンズ３１に入射する。サブシリンドリカルレンズ３１に入射した光Ｌ２は、平行化された状態を維持してサブ凹面ミラー３２に向かい、サブ凹面ミラー３２で反射する。サブ凹面ミラー３２の焦点は凹面ミラー２９の焦点Ｐと一致しているため、平行化された状態でサブ凹面ミラー３２に向かう光Ｌ２は、サブ凹面ミラー３２で反射した後は焦点Ｐ近傍に向けて進行する。サブ凹面ミラー３２で反射した光は、焦点Ｐ近傍を通過して凹面ミラー２９に向かい、凹面ミラー２９で反射する。凹面ミラー２９で反射した後は凹面ミラー２９の光軸に平行な方向に進行する。このように、サブシリンドリカルレンズ３１に入射した光Ｌ２についても、再度、凹面ミラー２９で反射することで平行化された光、すなわち高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出される。
【０１３７】
次に、光の伝播方向Ｘに平行、かつ導光体３の光射出面３ｂに垂直な平面（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図１７（Ｂ）に示すように、ｘｚ平面内で見る限りにおいては、凹面ミラー２９は曲率を有していないので、凹面ミラー２９は平面ミラーのように機能する。
【０１３８】
また、ＬＥＤ７が発光面７ａの法線方向から見て導光体３の下方に配置されているので、シリンドリカルレンズ２８の屈折率と導光体３の屈折率とが略同じ場合、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出される光のうち導光体３の光入射面３ａに入射する光の大部分が導光体３に入射される。シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出された光は、その後、導光体３の光入射面３ａに向かう方向又はＬＥＤ７が配置された側に向かう方向のいずれかに進行する。導光体３の光入射面３ａに向かう光についてはＬＥＤ７に当たることなく導光体３に入射することとなる。
【０１３９】
すなわち、導光体３の光入射面３ａと重なる位置にＬＥＤ７が配置されていないので、当該導光体３の光入射面３ａにおいては光が照射されない部分が生じない。
【０１４０】
さらに、ＬＥＤ７が配置された側に入射する光は、その後、サブシリンドリカルレンズ３１を透過してサブ凹面ミラー３２で反射される。サブ凹面ミラー３２で反射された光は、シリンドリカルレンズ２８を透過して凹面ミラー２９で反射される。凹面ミラー２９で反射された光は、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう。シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう光の一部の光は、導光体３の光入射面３ａに向かう方向に進行する。導光体３の光入射面３ａに向かう光についてはＬＥＤ７に当たることなく導光体３に入射する。
【０１４１】
以上をまとめると、ＬＥＤ７から射出されて凹面ミラー２９により反射された光の一部の光は、導光体３の光入射面３ａに入射せずに、ＬＥＤ７が配置された側に入射する。当該ＬＥＤ７が配置された側に入射した光は、サブ凹面ミラー３２で反射されて再度凹面ミラー２９で反射され、導光体３の光入射面３ａに入射する。
仮に、サブ凹面ミラーを備えていない構成の場合、凹面ミラー２９により反射されてＬＥＤ７が配置された側に入射した光は、損失されることとなる。これに対し、本実施形態では凹面ミラー２９に対向してサブ凹面ミラー３２が設けられているので、凹面ミラー２９により反射されてＬＥＤ７が配置された側に入射した光をサブ凹面ミラー３２で凹面ミラー２９に向けて反射することができる。したがって、本来損失される光を、導光体３の光入射面３ａに入射させることができるようになる。
【０１４２】
ここで、本実施形態の面光源装置１Ｊにおいて、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられる光の割合を１００％としたときの当該ＬＥＤ７から射出されて導光体３の光入射面３ａに入射する光の割合について説明する。
【０１４３】
なお、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光Ｌが導光体３の光入射面３ａに入射するまでの導光経路において光の損失はほとんど生じないものとする。また、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａの面積を１００％としたときの、導光体３の光入射面３ａの面積を５０％とし、ＬＥＤ７が配置されたサブシリンドリカルレンズ３１の平坦面３１ａの面積を５０％とする。また、サブシリンドリカルレンズ３１の平坦面３１ａの面積を５０としたときの、ＬＥＤ７が配置された部分の面積を１０％（ＬＥＤ７が配置されていない部分の面積を４０％）とする。これらの条件を基に、導光体３の光入射面３ａに入射する光の割合について以下に説明する。
【０１４４】
ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光Ｌは、凹面ミラー２９に向かい、凹面ミラー２９で反射され、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう。この間において光の損失はほとんど生じないことから、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう光の割合は概ね１００％が維持される。
【０１４５】
シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出された光の一部の光は、導光体３の光入射面３ａに向かう。前記導光体３の光入射面３ａの面積の割合より、導光体３の光入射面３ａに向かう光の割合は概ね５０％となる。
【０１４６】
一方、残りの光は、ＬＥＤ７が配置された側に向かう。ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の割合も概ね５０％となる。
【０１４７】
ＬＥＤ７が配置された側に入射する光の一部の光は、サブシリンドリカルレンズ３１を透過する。前記ＬＥＤ７が配置されていない部分の面積の割合より、サブシリンドリカルレンズ３１を透過する光の割合は概ね４０％となる。
【０１４８】
サブシリンドリカルレンズ３１を透過する光についてはサブ凹面ミラー３２で反射される。この間において光の損失はほとんど生じないため、サブ凹面ミラー３２で反射される光の割合は概ね４０％が維持される。
【０１４９】
サブ凹面ミラー３２で反射された光の一部の光は、シリンドリカルレンズ２８を透過する。前記ＬＥＤ７が配置されていない部分の面積の割合より、シリンドリカルレンズ２８を透過する光の割合は概ね３２％となる（３２％＝４０％×４０／５０）。
【０１５０】
シリンドリカルレンズ２８を透過する光については凹面ミラー２９で反射され、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう。この間において光の損失はほとんど生じないため、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａに向かう光の割合は概ね３２％が維持される。
【０１５１】
シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出された光の一部の光は、導光体３の光入射面３ａに向かう。前記導光体３の光入射面３ａの面積の割合より、導光体３の光入射面３ａに向かう光の割合は概ね１６％となる（１６％＝３２％×５０／１００）。一方、残りの光は、ＬＥＤ７が配置された側に向かう。ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の割合も概ね１６％となる。
【０１５２】
このように、サブシリンドリカルレンズ３１及びサブ凹面ミラー３２を設けることにより、（１）ＬＥＤ７の発光面７ａから光が射出される、（２）ＬＥＤ７の発光面７ａから射出された光が凹面ミラー２９で反射される、（３）凹面ミラー２９で反射された光がサブ凹面ミラー３２で反射される、（４）サブ凹面ミラー３２で反射された光が凹面ミラー２９で反射される、のサイクルが１回行われることにより、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の一部の光の概ね１６％が導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用される。
【０１５３】
同様に、２回目のサイクルにおいても、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の一部の光の概ね１６％が導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用される。１回目のサイクルにおいてＬＥＤ７が配置された側に向かう光の概ね１６％の光が再利用されたことを考えると、２回目のサイクルにおいては導光体３の光入射面３ａに向かう光の割合は概ね５．１％となると推定される（５．１％＝１６％×１６／５０）。
【０１５４】
同様に、３回目のサイクルにおいても、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の一部の光の概ね１６％が導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用される。３回目のサイクルにおいては導光体３の光入射面３ａに向かう光の割合は概ね１．６％となると推定される（１．６％＝５．１％×１６／５０）。
【０１５５】
したがって、サブシリンドリカルレンズ３１及びサブ凹面ミラー３２を設けることにより、上記サイクルが３回繰り返されることにより、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の割合（概ね５０％）のうち概ね２２．７％を導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用することができることが分かる（２２．７％＝１６％＋５．１％＋１．６％）。
【０１５６】
なお、実際には上記サイクルは３回以上の複数回繰り返されるため、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の割合（概ね５０％）のうち概ね２５％を導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用することができると推定される。
【０１５７】
また、導光体３の光入射面３ａの面積、ＬＥＤ７が配置された側の面積、サブシリンドリカルレンズ３１の平坦面３１ａの面積、当該サブシリンドリカルレンズ３１の平坦面３１ａとＬＥＤ７とが重なる部分の面積（シリンドリカルレンズ２８の平坦面２８ａの面積、シリンドリカルレンズ２８の平坦面２８ａとＬＥＤ７とが重なる部分の面積）を適宜設定することにより、導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用することができる光の割合を調整することができる。
【０１５８】
本実施形態の面光源装置１Ｊにおいても、輝度分布が均一な光を導光体３の第１主面３ｂから取り出すことができる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、サブシリンドリカルレンズ３１及びサブ凹面ミラー３２が設けられているので、（１）ＬＥＤ７の発光面７ａから光が射出される、（２）ＬＥＤ７の発光面７ａから射出された光が凹面ミラー２９で反射される、（３）凹面ミラー２９で反射された光がサブ凹面ミラー３２で反射される、（４）サブ凹面ミラー３２で反射された光が凹面ミラー２９で反射される、のサイクルが複数回繰り返されることにより、ＬＥＤ７が配置された側に向かう光の一部を導光体３の光入射面３ａに向かう光として再利用することができる。よって、指向性を損なうことなく、光の利用効率を向上させることができる。
【０１５９】
[第９実施形態の面光源装置における光源の第１変形例]  
図１８は図１７（Ａ）に対応した第９実施形態の面光源装置における光源の第１変形例を示す断面図である。図１８において図１７（Ａ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６０】
本変形例の光源３０Ａは、図１８に示すように、サブシリンドリカルレンズ３３にＬＥＤ７を収容するための溝３３ｃが設けられている。溝３３ｃは、サブシリンドリカルレンズ３３において凹面ミラー２９の焦点近傍に形成されている。溝３３ｃの内部にはＬＥＤ７が配置されている。
【０１６１】
本変形例の光源３０Ａは、シリンドリカルレンズ２８と溝３３ｃを有するサブシリンドリカルレンズ３３とを別々に形成し、シリンドリカルレンズ２８の平坦面２８ａとサブシリンドリカルレンズ３３の平坦面３３ａとを光学接着剤等を用いて固定することにより製造される。
【０１６２】
凹面ミラー２９及びサブ凹面ミラー３４は、それぞれ湾曲面２８ｂ，３３ｂに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー２９及びサブ凹面ミラー３４は、それぞれ湾曲面２８ｂ，３３ｂに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。なお、サブ凹面ミラー３４は、溝３３ｃのＬＥＤ７が配置されていない部分にも形成されている。
【０１６３】
本変形例の光源３０Ａを用いた場合においても、指向性を損なうことなく、光の利用効率を向上させることができる、という第９実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例の場合、サブシリンドリカルレンズ３３にＬＥＤ７の溝３３ｃが設けられているため、発光面７ａ上に凹面ミラー２９の焦点Ｐが位置するようＬＥＤ７を精度良く配置することができる。
【０１６４】
[第９実施形態の面光源装置における光源の第２変形例]  
図１９は図１８に対応した第９実施形態の面光源装置における光源の第２変形例を示す断面図である。図１９において図１８と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６５】
第９実施形態の第１変形例の光源３０Ａは、図１８に示すように、シリンドリカルレンズ２８とサブシリンドリカルレンズ３３とが別体となっていた。これに対して、本変形例の光源３０Ｂは、図１９に示すように、シリンドリカルレンズとサブシリンドリカルレンズとが一体で形成されている。当該シリンドリカルレンズとサブシリンドリカルレンズとが一体で形成された構造体３５には、ＬＥＤ７を収容するための溝３５ｃが設けられている。溝３５ｃは、構造体３５において凹面ミラー３６の焦点近傍に形成されている。溝３５ｃの内部にはＬＥＤ７が配置されている。
【０１６６】
凹面ミラー３６は、構造体３５の湾曲面３５ｂに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー３６は、湾曲面３５ｂに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。なお、凹面ミラー３６は、溝３５ｃのＬＥＤ７が配置されていない部分にも形成されている。
【０１６７】
本変形例の光源３０Ｂを用いた場合においても、発光面７ａ上に凹面ミラー３６の焦点Ｐが位置するようＬＥＤ７を精度良く配置することができる、という第９実施形態の第１変形例と同様の効果を得ることができる。本変形例の場合、シリンドリカルレンズとサブシリンドリカルレンズとが一体で形成されているため、部品点数を削減することができる。また、シリンドリカルレンズとサブシリンドリカルレンズとの位置合わせ（例えばシリンドリカルレンズの焦点とサブシリンドリカルレンズの焦点とを一致させるための位置合わせ）が不要となる。
【０１６８】
[第１０実施形態]
以下、本発明の第１０実施形態について、図２０（Ａ）、（Ｂ）及び図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置１Ｋの基本構成は第９実施形態と同様であり、光源の構成が第９実施形態と異なるのみである。
図２０（Ａ）は、図１７（Ａ）に対応した本実施形態の面光源装置１Ｋを示す平面図であり、図２０（Ｂ）は図１７（Ｂ）に対応した側断面図である。図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形態の面光源装置におけるハーフミラーを示す模式図である。図２０（Ａ）、（Ｂ）において図１７（Ａ）、（Ｂ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６９】
第９実施形態の光源３０は、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７と、シリンドリカルレンズ２８と、サブシリンドリカルレンズ３１と、凹面ミラー２９と、サブ凹面ミラー３２と、を備えていた。これに対して、本実施形態の光源３０Ｃは、図２０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ７と、シリンドリカルレンズ３７と、サブシリンドリカルレンズ３１と、凹面ミラー２９と、サブ凹面ミラー３２と、方向変更素子３８と、を備えている。
【０１７０】
方向変更素子３８は、ＬＥＤ７と凹面ミラー２９との間に配置されている。方向変更素子３８は、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光の少なくとも一部の光の進行方向を変更する機能を有する。
【０１７１】
本実施形態において、方向変更素子３８はハーフミラーである。ハーフミラー３８は、ＬＥＤ７からの光の一部を透過して凹面ミラー２９に入射させ、残りの光を反射させて進行方向を変更させた後に凹面ミラー２９に入射させる。
【０１７２】
ハーフミラー３８は、図２０（Ａ）に示すように、ｘｚ平面の法線方向から見てＶ字状に形成されている。ハーフミラー３８は、屈曲部３８ａが焦点近傍に位置するように配置されている。ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光の概ね半分は、ハーフミラー３８において屈曲部３８ａよりも−Ｙ方向側の部分（図２０（Ａ）に示すハーフミラー３８の略上半分）に入射する。残りの光は、ハーフミラー３８において屈曲部３８ａよりも＋Ｙ方向側の部分（図２０（Ａ）に示すハーフミラー３８の略下半分）に入射する。なお、ハーフミラーは１枚のハーフミラーをＶ字状に形成することに限らず、例えば２枚のハーフミラーの端部を貼り合わせて形成してもよい。また、ハーフミラーはシリンドリカルレンズ３７のＶ字状の溝３７ａに厚みの薄い金属膜（ＬＥＤ７からの光の一部の光を透過しかつ残りの光を反射させることができる程度の厚みの金属膜）を直接形成することにより構成されていてもよい。
【０１７３】
図２０（Ｂ）に示すように、ｘｚ平面の法線方向から見て、ハーフミラー３８の高さ（ｚ方向の長さ）は、ＬＥＤ７の高さ（ｚ方向の長さ）と概ね等しくなっている。
【０１７４】
ハーフミラー３８は、種々の反射部の形状を採用することができる。図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、シリンドリカルレンズ３７の溝３７ａの斜面の法線方向から見たときのハーフミラーを示す拡大図である。例えば、図２１（Ａ）に示すように、ハーフミラー３８Ａは、透明基材３８Ａａ上にドット状の反射部３８Ａｂが形成された構成でもよい。また、図２１（Ｂ）に示すように、ハーフミラー３８Ｂは、透明基材３８Ｂａ上に波状の反射部３８Ｂｂが形成された構成でもよい。また、図２１（Ｃ）に示すように、ハーフミラー３８Ｃは、透明基材３８Ｃａ上にストライプ状の反射部３８Ｃｂが形成された構成でもよい。
【０１７５】
このように、ハーフミラー３８は、透明基材上に反射部が形成された構成となっている。本実施形態のハーフミラー３８は、光透過率が概ね２０％、光反射率が概ね８０％となるよう、反射部により透明基材の表面の概ね８０％が被覆されている。なお、ハーフミラー３８は、反射部が透明基材上にアルミニウムや銀等の光反射率の高い金属膜で形成された構成でもよいし、別の透明基材上に反射部が形成されている別体を透明基材に貼り合わせた構成としてもよい。
【０１７６】
本実施形態の光源３０Ｃにおいて、シリンドリカルレンズ３７にはハーフミラー３８を収容するための溝３７ａが設けられている。溝３７ａは、シリンドリカルレンズ３７において凹面ミラー２９の焦点近傍に形成されている。溝３７ａにはハーフミラー３８が収容されている。溝３７ａのハーフミラーが配置されない部分は中空となっている。なお、溝３７ａのハーフミラーが配置されない部分にシリンドリカルレンズの形成材料と同じ材料を充填してもよい。これにより、溝３７ａのハーフミラーが配置されない部分（空気）とシリンドリカルレンズとの間に屈折率差が生じることを解消することができる。
【０１７７】
ＬＥＤ７の発光面７ａがハーフミラー３８と対向しているため、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光の大部分はハーフミラー３８に入射する。具体的には、極角の小さい光の一部は、ハーフミラー３８を透過した後に凹面ミラー２９に入射し、残りはハーフミラー３８で反射された後に凹面ミラー２９に入射する。ハーフミラー３８で反射された光は、凹面ミラー２９の端部（シリンドリカルレンズ３７の光射出面３７ａに近い領域）に入射する。一方、ＬＥＤ７から射出された光のうち極角が大きい光は、直接凹面ミラー２９に入射する。ここで、「極角」とは、ｘｙ平面から見てＬＥＤ７の発光面７ａの法線方向とＬＥＤ７からの光の射出方向とのなす角を意味する。
【０１７８】
以下、上記構成の面光源装置１Ｋの作用について説明する。
ＬＥＤ７の発光面７ａは所定の面積を有しているため、発光面７ａ上の全ての点が凹面ミラー２９およびシリンドリカルレンズ３７の焦点Ｐの位置に必ずしも一致するわけではない。ただし、以下では説明を簡単にするため、発光面７ａの面積が十分に小さく、発光面７ａが焦点Ｐと一致しているものとして説明する。
【０１７９】
ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光Ｌは、所定の拡散角をもってハーフミラー２９または凹面ミラー２９に向かう。ここで、導光体３の光射出面３ｂに平行な平面（ｘｙ平面）内での光の振る舞いを考える。図２０（Ａ）に示すように、発光面７ａの位置が焦点Ｐと一致しているため、ＬＥＤ７から発せられた光Ｌは、凹面ミラー２９に対してどのような角度で入射したとしても、凹面ミラー２９で反射した後は凹面ミラー２９の光軸に平行な方向に進行する。つまり、ＬＥＤ７からハーフミラー３８を透過して凹面ミラー２９に入射した光、ハーフミラー３８で反射されて凹面ミラー２９に入射した光、直接凹面ミラー２９に入射した光、のいずれの光も、凹面ミラー２９で反射した後は凹面ミラー２９の光軸に平行な方向に進行する。したがって、ＬＥＤ７の発光面７ａから発せられた光は、凹面ミラー２９で反射することで平行化された光、すなわち高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ３７の光射出面３７ａから射出される。
【０１８０】
ところで、ＬＥＤ７の配光分布は、極角が小さいほど光度が大きくなり、極角が大きいほど光度が小さくなるランバート分布となっている。そのため、ＬＥＤからの光がそのまま凹面ミラーで反射されると、シリンドリカルレンズ３７の光射出面３７ａのＬＥＤに近い領域ほど明るくなり、シリンドリカルレンズ３７の光射出面３７ａの側端部（光射出面３７ａのＬＥＤから遠い領域）ほど暗くなる。これに対して、本実施形態においては、ＬＥＤ７と凹面ミラー２９との間にハーフミラー３８が配置されている。そのため、ＬＥＤ７から射出された光のうち極角が大きい光は、直接凹面ミラー２９に入射する。極角の小さい光は、ハーフミラー３８を透過した後に凹面ミラー２９に入射するか又はハーフミラー３８で反射された後に凹面ミラー２９に入射する。このように、ＬＥＤ７から射出された光のうち正面方向に射出された光（極角の小さい光）の一部を、ハーフミラー３８により、広角側（凹面ミラー２９の端部）に反射させることで、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することが可能となる。
【０１８１】
本実施形態の面光源装置１Ｋにおいても、光の利用効率を向上させることができる、という第９実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、ＬＥＤ７と凹面ミラー２９との間にハーフミラー３８が設けられているので、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することができる。
【０１８２】
なお、本実施形態の面光源装置１Ｋにおいては、方向変更素子３８がハーフミラーである例を挙げて説明したがこれに限らない。例えば、方向変更素子が、ＬＥＤからの光を反射する反射ミラーでもよいし、ＬＥＤからの光を屈折させるレンズでもよい。また、方向変換素子が、ハーフミラー、反射ミラー、レンズのうち少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１８３】
[第１０実施形態の面光源装置の第１変形例]  
本変形例の面光源装置１Ｌの基本構成は第１０実施形態と同様であり、光源の構成が第１０実施形態と異なるのみである。
図２２は図２０（Ｂ）に対応した第１０実施形態の面光源装置の第１変形例を示す断面図である。図２２において図２０（Ｂ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８４】
第１０実施形態の光源３０Ｃは、図２０（Ｂ）に示すように、ｘｚ平面の法線方向から見てハーフミラー３８の高さ（ｚ方向の長さ）とＬＥＤ７の高さ（ｚ方向の長さ）とが概ね等しくなっていた。これに対して、本変形例の光源３０Ｄは、図２２に示すように、ｘｚ平面の法線方向から見てハーフミラー３９の高さ（ｚ方向の長さ）がＬＥＤ７の高さ（ｚ方向の長さ）よりも小さくなっている。
【０１８５】
本変形例の光源３０Ｄにおいて、溝３７ａの下部にはハーフミラー３９が収容されている。一方、溝３７ａの上部にはハーフミラー３９が配置されておらず、溝３７ａの上部は中空となっている。なお、ハーフミラーの配置位置は溝の上部でもよい。ハーフミラーが溝の上部に配置される場合、溝の下部が中空となる構成とされる。また、溝３７ａのハーフミラーが配置されない部分にシリンドリカルレンズの形成材料と同じ材料を充填してもよい。これにより、溝３７ａのハーフミラーが配置されない部分（空気）とシリンドリカルレンズとの間に屈折率差が生じることを解消することができる。
【０１８６】
本変形例の面光源装置１Ｌにおいても、光の利用効率を向上させることができる、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することができる、という第１０実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例の場合、ｘｚ平面の法線方向から見てハーフミラー３９の高さ（ｚ方向の長さ）がＬＥＤ７の高さ（ｚ方向の長さ）よりも小さい。このため、ＬＥＤ７から射出された光のうちハーフミラー３９に入射する光の割合が、ｘｚ平面の法線方向から見てハーフミラー３９の高さ（ｚ方向の長さ）がＬＥＤ７の高さ（ｚ方向の長さ）と一致している場合と比べて、小さくなる。そのため、ＬＥＤ７から射出された光のうち溝３７ａのハーフミラー３９が配置されない部分（空気）に射出される光は、直接凹面ミラー２９に入射する。一方、ハーフミラー３９が配置された部分に射出される光は、極角が大きい場合、直接凹面ミラー２９に入射する。極角が小さい場合、ハーフミラー３９を透過した後に凹面ミラー２９に入射するか又はハーフミラー３９で反射された後に凹面ミラー２９に入射する。このように、ＬＥＤ７から射出された光のうち正面方向に射出された光（極角の小さい光）の一部を直接凹面ミラー２９に入射させ、残りの光をハーフミラー３９により、広角側（凹面ミラー２９の端部）に反射させることで、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することができる。このように、ハーフミラー３９の高さを小さくすることで、ＬＥＤ７から射出された光のうち一部の光を直接凹面ミラー２９に入射させ、残りの光をハーフミラー３９に入射させるといった、ＬＥＤ７からの光の振り分けを調整することが可能となる。したがって、面内照度分布を調整することが可能となる。
【０１８７】
[第１０実施形態の面光源装置の第２変形例]  
本変形例の面光源装置１Ｍの基本構成は第１０実施形態と同様であり、光源の構成が第１０実施形態と異なるのみである。
図２３は図２０（Ａ）に対応した第１０実施形態の面光源装置の第２変形例を示す平面図である。図２３において図２０（Ａ）と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８８】
第１０実施形態の光源３０Ｃは、図２０（Ａ）に示すように、ＬＥＤ７と凹面ミラー２９との間にハーフミラー３８が設けられていた。これに対して、本変形例の光源３０Ｅは、図２３に示すように、ＬＥＤ７と凹面ミラー４１との間にレンズ４４が設けられている。また、本変形例の光源３０Ｅは、図２３に示すように、ＬＥＤ７と、パッケージ４０と、凹面ミラー４１と、サブパッケージ４２と、サブ凹面ミラー４３と、を備えており、シリンドリカルレンズを備えていない。すなわち、第１０実施形態においてＬＥＤ７と凹面ミラー２９との間のシリンドリカルレンズ３７が存在していた領域、ＬＥＤ７とサブ凹面ミラー３２との間のサブシリンドリカルレンズ３１が存在していた領域は、本変形例においては中空となっている。本変形例のパッケージ４０、サブパッケージ４２には、それぞれ内壁面が放物面形状となった凹部４０ｂ，４２ｂが形成されている。
【０１８９】
パッケージ４０の凹部４０ｂに沿って凹面ミラー４１が設けられている。サブパッケージ４２の凹部４２ｂに沿ってサブ凹面ミラー４３が設けられている。凹面ミラー４１及びサブ凹面ミラー４３は、それぞれ凹部４０ｂ，４２ｂに直接形成されたアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜で構成されている。なお、凹面ミラー４１及びサブ凹面ミラー４３は、それぞれ凹部４０ｂ，４２ｂに直接形成されたＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム等の光反射率の高い誘電体多層膜で構成されていても良い。
【０１９０】
ＬＥＤ７は、発光面７ａを凹面ミラー４１に向けた姿勢で任意の固定用部材（図示略）等を用いて固定されている。また、ＬＥＤ７と凹面ミラー４１とは、凹面ミラー４１の焦点Ｐが発光面７ａ上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。
【０１９１】
レンズ４４は、４次関数で近似できる曲面を有している。レンズ４４は、方向変更素子として機能する。すなわち、レンズ４４は、ＬＥＤ７から射出された光のうち正面方向に射出された光（極角の小さい光）の一部を直接凹面ミラー４１に入射させ、残りの光を広角側（凹面ミラー２９の端部）に反射させる。
【０１９２】
本変形例の面光源装置１Ｍにおいても、光の利用効率を向上させることができる、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することができる、という第１０実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９３】
[第１０実施形態の面光源装置の第３変形例]  
本変形例の面光源装置１Ｎの基本構成は第１０実施形態と同様であり、光源の構成が第１０実施形態と異なるのみである。
図２４は図１６に対応した第１０実施形態の面光源装置の第３変形例を示す斜視図である。図２４において図１６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１９４】
第１０実施形態の面光源装置１Ｊは、図１６に示すように、光源３０において１つのＬＥＤ７が導光体３の反射ミラー５が設けられた側に配置されていた。これに対して、本変形例の面光源装置１Ｎは、図２４に示すように、光源３０Ｆにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３の第１主面３ｂの側と反射ミラー５が設けられた側との双方に配置されている。すなわち、本実施形態においては、光源３０Ｆにおいて２つのＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に１つずつ設けられている。なお、ＬＥＤ７の配置数は１つずつに限らず、２つ以上であってもよい。また、ＬＥＤ７の配置構成は、導光体３を挟んで両側に同じ数ずつ配置することに限らず、両側に異なる数で配置してもよい。
【０１９５】
本実施形態の面光源装置１Ｎにおいても、光の利用効率を向上させることができる、高い指向性を維持した状態で面内照度分布が均一な光を射出することができる、という第１０実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態の場合、光源３０Ｆに複数のＬＥＤ７が設けられているため、導光体３により多くの光を入射させることができる。よって、輝度が高い面光源装置１Ｎを提供することができる。さらに、光源３０Ｆにおいて複数のＬＥＤ７が導光体３を挟んで両側に設けられているので、シリンドリカルレンズ２８の光射出面２８ａから射出されて導光体３の光入射面３ａに向かう光の入射角度の分布が均一になる。
【０１９６】
[第１１実施形態]
以下、本発明の第１１実施形態について、図２５を用いて説明する。本実施形態は、第２実施形態の面光源装置１Ａをバックライトとして備えた液晶表示装置５０の一例である。
【０１９７】
図２５は、本実施形態の液晶表示装置５０を示す断面図である。
本実施形態の液晶表示装置５０（表示装置）は、図２５に示すように、バックライト１Ａ（面光源装置）と第１偏光板５１と液晶パネル５２と第２偏光板５３と、視野角拡大フィルム５４と、から構成されている。なお、図２５では、液晶パネル５２を模式的に１枚の板状に図示している。観察者は、視野角拡大フィルム５４が配置された図２５における液晶表示装置５０の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム５４が配置された側を視認側と称し、バックライト１Ａが配置された側を背面側と称する。
【０１９８】
本実施形態の液晶表示装置５０においては、バックライト１Ａから射出された光を液晶パネル５２で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル５２から射出された光が視野角拡大フィルム５４を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム５４に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム５４から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
【０１９９】
液晶パネル５２としては、例えばアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを用いることができる。なお、液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限らず、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。液晶パネル５２としては周知の一般的な液晶パネルを用いることができるため、詳細な説明は省略する。
【０２００】
液晶表示装置５０の視認側には、視野角拡大フィルム５４が配置されている。視野角拡大フィルム５４は、基材５７と、基材５７の一面（視認側と反対側の面）に形成された複数の光拡散部５５と、基材５７の一面に形成された黒色層５６（光吸収層）と、から構成されている。視野角拡大フィルム５４は、光拡散部５５が設けられた側を第２偏光板５３に向け、基材５７の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板５３上に配置されている。
【０２０１】
基材５７には、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。光拡散部５５は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性及び感光性を有する有機材料で構成されている。光拡散部５５は、水平断面（ｘｙ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材５７側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材５７と反対側の面の面積が大きく、基材５７側から基材５７と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部５５は、基材５７側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。光拡散部５５は、視野角拡大フィルム５４において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部５５に入射した光は、光拡散部５５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部５５の内部に略閉じ込められた状態で導光し、全方位に拡散された状態で射出される。
【０２０２】
黒色層５６は、基材５７の光拡散部５５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部５５の形成領域以外の領域に形成されている。黒色層５６は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。
【０２０３】
本実施形態によれば、上述した実施形態に係るバックライト１Ａを採用しているので、視野角拡大フィルム５４の光拡散部にコリメートまたは略コリメートした光を入射させることができる。当該光は視野角拡大フィルム５４により全方位に拡散される。よって、どの方向から見ても色変化の少ない良好な画像を得ることができる。
【０２０４】
[第１２実施形態]
以下、本発明の第１２実施形態について、図２６を用いて説明する。本実施形態は、第２実施形態の面光源装置１Ａをバックライトとして備えた蛍光励起型の液晶表示装置６０の一例である。
【０２０５】
図２６は、本実施形態の液晶表示装置６０を示す断面図である。
本実施形態の液晶表示装置６０は、図２６に示すように、バックライト１Ａ（面光源装置）と、液晶素子７２（光変調素子）と、発光素子７３と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置６０は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル７１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル７１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル７１Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成されている。
【０２０６】
バックライト１Ａは、発光素子７３の蛍光体層６８Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出するものであり、本実施形態では励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子７２は、バックライト１Ａから射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ毎に変調するものである。発光素子７３には、液晶素子７２により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層６８Ｒ，６８Ｇ，６８Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図２６に示す液晶表示装置６０の上方側が、使用者が表示を見る視認側となる。
【０２０７】
液晶素子７２は、第１透明基板６２と第２透明基板６９との間に液晶層６４が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、使用者から見て前面側に位置する第２透明基板６９は、発光素子の基板を兼ねている。第１透明基板６２の内面（液晶層６４側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極６３が形成され、第１透明電極６３を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。第１透明基板６２の外面（液晶層側と反対側の面）には第１偏光板６１が設けられている。第１透明基板６２には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極６３には、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板６１には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【０２０８】
一方、第２透明基板６９の内面（液晶層６４側の面）には、蛍光体層６８、第１光吸収層６７が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層６８を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。バックライト１Ａからの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル７１Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６８Ｒが設けられ、緑色用サブピクセル７１Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６８Ｇが設けられ、青色用サブピクセル７１Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６８Ｂが設けられる。
【０２０９】
もしくは、バックライト１Ａからの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル７１Ｒ、緑色用サブピクセル７１Ｇには紫外光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層が設けられ、青色用サブピクセル７１Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく拡散させて外部に射出させる光拡散層が設けられる。さらに、第２透明基板６９の内面には、第１光吸収層６７を覆うように第２偏光板６６が形成され、第２偏光板６６の表面に第２透明電極６５、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板６６は、液晶素子７２の製造過程で塗布技術等を用いて作り込まれる偏光板であり、いわゆるイン・セル偏光板である。第２透明電極６５には、第１透明電極６３と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【０２１０】
第２透明基板６９の外面側には第２光吸収層７０が形成されている。第１光吸収層６７は、バックライト１Ａからの励起光Ｌ１の漏れによるコントラスト低下を抑制するためのものである。第２光吸収層７０は、外光によるコントラスト低下を抑制するためのものである。第１光吸収層６７と第２光吸収層７０とは同じ蛍光体材料により構成されていても良いし、励起光、外光のそれぞれに合わせて異なる蛍光体材料により構成されていても良い。
【０２１１】
本実施形態の液晶表示装置６０によれば、上述した実施形態に係るバックライト１Ａを採用しているので、液晶素子７２にコリメートまたは略コリメートした光を入射させることができる。液晶素子７２により変調された励起光は蛍光体層６８で色変換されて外部に等方的に射出される。よって、どの方向から見ても色変化の少ない良好な画像を得ることができる。
【０２１２】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図２７を用いて説明する。
図２７は、表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す正面図である。
【０２１３】
本構成例の液晶テレビジョン７０は、図２７に示すように、表示画面として上記第１１の液晶表示装置５０又は第１２実施形態の液晶表示装置６０を備えている。観察者側（図２７の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図２７の奥側）にはバックライト（面光源装置）が配置されている。本構成例の液晶テレビジョン７０は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたことで、高い画質の液晶テレビジョンとなる。
【０２１４】
［照明装置の構成例］
以下、照明装置の構成例について、図２８を用いて説明する。
図２８は、照明装置の概略構成を示す図である。
照明装置の基本構成は第２実施形態の面光源装置と略同様であるため、図２８において第２実施形態の図７と共通な構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２１５】
本構成例の照明装置８０は、図２８に示すように、光源部２と、導光体１３と、を備えている。すなわち、照明装置８０は、図７に示した第２実施形態の面光源装置からプリズムシートを除いたものである。照明装置８０はプリズムシートを備えていないため、照明装置８０から発する光は、導光体３の第１主面３ｂ（光射出面）の法線方向に立ち上がることなく、第１主面３ｂに対して大きな射出角で射出される。したがって、図２８に示すように、光源部２を上方に向け、導光体３を下方に向けた姿勢で照明装置８０を設置すると、照明装置８０の斜め下方に向けて光Ｌを照射することができる。
【０２１６】
本構成例の照明装置８０を例えばホールの天井付近に設置すれば、照明装置８０から下方に向けて指向性の高い光が照射されるので、スポットライトとして用いることができる。
【０２１７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記第１〜第１０実施形態においては、凹面ミラーの形状は放物面であると述べた。これに対し、上記の実施形態で用いることが可能な凹面ミラーの形状は、必ずしも放物面に限ることなく、放物面を含む概念として円錐曲面であれば良い。円錐曲面の頂点を通る断面の形状を示す曲線は二次曲線と呼ばれる。二次曲線は、円錐を任意の平面で切り取った断面から得られる曲線である。凹面ミラーの径方向の座標をρ、凹面ミラーの中心軸方向の座標をｚ、コーニック係数をｋとすると、二次曲線を下記の（１）式、（２）式で表すことができる。
【０２１８】
【数１】
2014225322.tif 000003
【数２】
2014225322.tif 000004
【０２１９】
（１）式、（２）式におけるコーニック係数ｋの値によって二次曲線の形状は変化する。二次曲線は、例えばｋ＝０のときに円となり、ｋ＝−０．２５のときに楕円曲線となり、ｋ＝−１のときに放物線となり、ｋ＝−２のときに双曲線となる。上記の実施形態では、これらの二次曲線をｘｙ平面における断面形状とする凹面ミラーを用いることができる。なお、第１実施形態でも述べたように、ＬＥＤからの光が到達する領域が少なくとも円錐曲面であれば良いので、ＬＥＤからの光が到達しない領域は例えば平坦な面であっても良い。
【０２２０】
また、上記実施形態では、光源部が複数の光源で構成されている例を挙げたが、例えば光の伝播方向と直交する方向の寸法が短い、棒状の導光体を用いる場合であれば、光源部が１つの光源のみで構成されていても良い。その他、上記実施形態で例示した面光源装置の各構成要素の形状、数、配置、材質等に関しては、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明は、液晶表示装置、ＭＥＭＳなどのシャッター機能を有する各種表示装置、もしくはこれらの表示装置に用いられる面光源装置、もしくは各種照明装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０２２２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ…面光源装置、３，１３，１５，１９，２１…導光体、３ａ，１３ａ，１９ａ…光入射面（端面）、３ｂ，１３ｂ，１９ｂ，２１ｂ…光射出面（第１主面）、４…プリズムシート（方向変更用部材）、６，６Ａ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，６Ｈ，６Ｉ，３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ…光源、７…ＬＥＤ（発光素子）、７ａ…発光面、７Ｒ…赤色用ＬＥＤ（第１の発光素子）、７Ｒａ…赤色用ＬＥＤの発光面、７Ｇ…緑色用ＬＥＤ（第２の発光素子）、７Ｇａ…緑色用ＬＥＤの発光面、７Ｂ…青色用ＬＥＤ（第３の発光素子）、７Ｂａ…青色用ＬＥＤの発光面、８，２２，２６，２８，３７…シリンドリカルレンズ（凸レンズ）、９，１２，４１…凹面ミラー、１６…プリズム構造体、１１，４０…パッケージ、１１ａ…凹部、２２ｃ，２６ｃ…傾斜面、１８Ｒ…赤色用波長選択反射膜（第１の波長選択反射膜）、１８Ｇ…緑色用波長選択反射膜（第２の波長選択反射膜）、１８Ｂ…青色用波長選択反射膜（第３の波長選択反射膜）、１９ｄ…溝（位置決め部）、２１ｄ…突起（位置決め部）、３１，３３…サブシリンドリカルレンズ（サブ凸レンズ）、３２…サブ凹面ミラー、３１ｃ，３３ａ，３５ａ…溝、３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３９…ハーフミラー（方向変更素子）、４２…サブパッケージ、４３…サブ凹面ミラー、４４…レンズ（方向変更素子）、５０，６０…液晶表示装置、５２…液晶パネル、５４…視野角拡大フィルム、７０…液晶テレビジョン（表示装置）、８０…照明装置、Ｐ…焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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