(57)【要約】【課題】複数の発光素子を使用しながらも、輝度ムラが小さい面光源装置を提供すること。【解決手段】面光源装置は、複数の発光素子と、拡散レンズである第１光束制御部材、フレネル構造を有する第２光束制御部材および複数の凸レンズ面または複数の凹レンズ面を有する第３光束制御部材を含む光束制御部材と、拡散部材とを有する。面光源装置は、第１光束制御部材の焦点距離をｆとし、第１中心軸と、第１中心軸から最も離れた発光素子における光軸との距離をｄとしたとき、−０．６＜ｄ／ｆ＜０を満たす。また、面光源装置は、凸レンズ面または凹レンズ面の中心軸を含む断面における幅をｗとし、凸レンズ面または凹レンズ面の曲率半径をＲとし、凸レンズ面または凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、拡散部材との距離をｔとしたとき、０＜ｗ２／ｔ＜０．８５および０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４を満たす。【選択図】図２
2018098162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、第１光束制御部材、第２光束制御部材および第３光束制御部材を含み、前記複数の発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材とを有する発光装置と、
前記発光装置と空気層を介して配置され、前記発光装置から出射された光が照射される拡散部材とを有する、面光源装置であって、
前記第１光束制御部材は、
前記第１光束制御部材の第１中心軸と交わるように、前記複数の発光素子と対向して配置された凹状の第１入射面と、
前記第１中心軸と交わるように配置された内側出射面と、前記内側出射面を取り囲むように配置され、前記第１中心軸を含む断面における形状が凸状の外側出射面とを有する、前記第１入射面の反対側に配置された第１出射面とを含み、
前記第２光束制御部材は、前記第１光束制御部材から出射された光を前記第１中心軸に沿う方向に向かうように制御し、
前記第３光束制御部材は、
前記第２光束制御部材から出射された光を入射させる第３入射面と、
前記第３入射面の反対側に配置された第３出射面とを有し、
前記第３入射面または前記第３出射面には、前記第３光束制御部材の第３中心軸を含む断面における形状が凸状の複数の凸レンズ面または凹状の複数の凹レンズ面が二次元状に配列され、
前記第１光束制御部材の焦点距離をｆとし、前記第１中心軸と、前記第１中心軸から最も離れた前記発光素子における光軸との距離をｄとしたとき、以下の式（１）を満たし、
前記第３中心軸を含む断面における前記凸レンズ面または前記凹レンズ面の幅をｗとし、前記凸レンズ面または前記凹レンズ面の曲率半径をＲとし、前記凸レンズ面または前記凹レンズ面の中心線と前記第３光束制御部材における前記拡散部材側の面との交点と、前記拡散部材との距離をｔとしたとき、以下の式（２）および式（３）を満たす、
面光源装置。
−０．６＜ｄ／ｆ＜０      （１）
０＜ｗ２／ｔ＜０．８５      （２）
０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４      （３）
【請求項２】
前記第２光束制御部材は、
前記第１出射面と対向して配置された第２入射面と、
前記第２入射面の反対側に配置され、入射した光を前記第１中心軸に沿う方向に向かうように出射させる屈折型のフレネルレンズ部を有する第２出射面と含む、
請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記第１中心軸と、前記第２光束制御部材の第２中心軸と、前記第３中心軸は、一致している、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記第１入射面および前記第１出射面は、前記第１中心軸を回転軸とする回転対称であり、
前記第２入射面および前記第２出射面は、前記第２中心軸を回転軸とする回転対称である、
請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記複数の発光素子は、前記複数の発光素子から出射される全光束の中心である前記複数の発光素子の全光束光軸が前記第１中心軸および前記第２中心軸と一致するように配置され、
前記複数の発光素子の各々は、前記第１中心軸に沿う方向に最も強く光を出射し、
前記第１中心軸および前記第２中心軸を含む断面において、
前記全光束光軸と前記複数の発光素子の発光面の延長線との交点を仮想出射点とし、前記仮想出射点から出射された第１光線の出射角度をθ１とし、
前記第１光線が前記第１光束制御部材で制御された後、前記第１光束制御部材から出射されることで生成される第２光線の前記第１中心軸に対する角度をθ２とし、
前記第２光線が前記第２光束制御部材で制御された後、前記第２光束制御部材から出射されることで生成される第３光線の前記第１中心軸に対する角度をθ３とした場合、さらに以下の式（４）〜式（６）を満たす、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の面光源装置。
【数１】
2018098162.tif 000010
［式（４）において、０°＜θ１ｎ＜θ１ｎ＋１＜６０°、θ２ｎはθ１ｎに対応する光線の角度とする。］
【数２】
2018098162.tif 000011
［式（５）において、０°＜θ１ｎ−１＜θ１ｎ＜θ１ｎ＋１＜６０°とする。］
−６°＜θ３＜１０°      ・・・（６）
［式（６）において、０°＜θ１＜４０°、θ３は、θ１に対応する光線の角度とする。θ３は、前記第１中心軸と平行に進行する光の角度を０°として、前記第１中心軸に近づくように進行する前記第３光線の前記第１中心軸に対する角度をマイナスの値とし、前記第１中心軸から離れるように進行する前記第１中心軸に対する前記第３光線の角度をプラスの値とする。］
【請求項６】
前記凸レンズ面は、前記第３光束制御部材の厚み方向に垂直である第１の方向に直線状に延在する稜線を含み、かつ前記厚み方向および前記第１の方向に垂直である第２の方向にのみ曲率を有する曲面であるか、前記凸レンズ面の中心軸を含むいずれの断面においても曲率を有する曲面である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記第３光束制御部材が前記複数の凸レンズ面を有している場合、前記凸レンズ面の中心線と前記第３光束制御部材における前記拡散部材側の面との交点と、前記凸レンズ面の焦点との長さをプラスの値のｂｆｌとし、前記第３光束制御部材が前記複数の凹レンズ面を有している場合、前記凹レンズ面の中心線と前記第３光束制御部材における前記拡散部材側の面との交点と、前記凹レンズ面の焦点との長さをマイナスの値のｂｆｌとしたとき、さらに以下の式（７）および式（８）を満たす、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の面光源装置。
−１５＜（ｗ×ｂｆｌ）／ｔ＜３      （７）
０．２＜｜ｗ／ｂｆｌ｜＜１．０      （８）
【請求項８】
請求項１〜７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出射された光を照射される表示部材と、
を有する、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子および光束制御部材を含む発光装置を有する面光源装置と、当該面光源装置を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、速度表示などの情報をスクリーン（例えば、車のフロントガラス）に直接表示することができるヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display；以下単に「ＨＵＤ」ともいう）が使用されている。ＨＵＤには、発光素子からの出射光が、レンズ（光束制御部材）で配光を制御された後、液晶パネルなどを介してスクリーンに投影されるものがある。この場合、ユーザーは、スクリーンからの反射光により投影された情報を認識できる。
【０００３】
ＨＵＤでは、複数の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を使用した面光源装置が光源として採用されうる。しかし、複数の発光素子を使用した面光源装置では、面光源装置の出射面において輝度の高い領域と、輝度の低い領域とを有する輝度ムラが生じることがある。そこで、このような輝度ムラを解消する手段がいくつか提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図１Ａは、特許文献１に記載の面光源装置１０の構成を示す断面図であり、図１Ｂは、特許文献１に記載の面光源装置１０に含まれるレンズアレイ１４の概略を示す平面図であり、図１Ｃは、特許文献１に記載のレンズアレイ１４からの出射光の輝度分布（相対輝度）を示すグラフであり、図１Ｄは、隣接する２つのレンズの境界線に凹凸形状を有しないレンズアレイからの出射光の輝度分布（相対輝度）を示すグラフである。
【０００５】
特許文献１に記載の面光源装置１０は、基板１１上に配置された複数のＬＥＤ１２と、レンズアレイ１４と、拡散部材１５とを有する。図１Ａに示されるように、面光源装置１０では、７個のＬＥＤ１２が一列に配置されている。また、図１Ｂに示されるように、レンズアレイ１４では、７個のＬＥＤ１２に対応して７個のレンズ１３が一列に配置されている。レンズアレイ１４の隣接する２つのレンズ１３の境界線１６上には、凹凸部１７が形成されている。特許文献１に記載の面光源装置１０は、ＬＥＤ１２からの出射光をレンズ１３でそれぞれ集束させ、集束させた光を拡散部材１５で拡散させる。このとき、凹凸部１７により、レンズアレイ１４から出射される光の輝度が平均化される。その結果、特許文献１に記載の面光源装置１０では、凹凸形状が形成されていない場合と比較して（図１Ｄ参照）、輝度が高い領域と輝度が低い領域とで輝度の差が小さくなる（図１Ｃ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１Ｃに示されるように、特許文献１に記載の面光源装置１０では、十分に輝度ムラが低減されているとはいえないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、複数の発光素子を使用しながらも、輝度ムラが小さい発光装置を含む面光源装置を提供することである。また、本発明は、当該面光源装置を有する表示装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る面光源装置は、複数の発光素子と、第１光束制御部材、第２光束制御部材および第３光束制御部材を含み、前記複数の発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材とを有する発光装置と、前記発光装置と空気層を介して配置され、前記発光装置から出射された光が照射される拡散部材とを有する、面光源装置であって、前記第１光束制御部材は、前記第１光束制御部材の第１中心軸と交わるように、前記複数の発光素子と対向して配置された凹状の第１入射面と、前記第１中心軸と交わるように配置された内側出射面と、前記内側出射面を取り囲むように配置され、前記第１中心軸を含む断面における形状が凸状の外側出射面とを有する、前記第１入射面の反対側に配置された第１出射面とを含み、前記第２光束制御部材は、前記第１光束制御部材から出射された光を前記第１中心軸に沿う方向に向かうように制御し、前記第３光束制御部材は、前記第２光束制御部材から出射された光を入射させる第３入射面と、前記第３入射面の反対側に配置された第３出射面とを有し、前記第３入射面または前記第３出射面には、前記第３光束制御部材の第３中心軸を含む断面における形状が凸条の複数の凸レンズ面または凹状の複数の凹レンズ面が二次元状に配列され、前記第１光束制御部材の焦点距離をｆとし、前記第１中心軸と、前記第１中心軸から最も離れた前記発光素子における光軸との距離をｄとしたとき、以下の式（１）を満たし、前記第３中心軸を含む断面における前記凸レンズ面または凹状の複数の凹レンズ面の幅をｗとし、前記凸レンズ面または前記凹レンズ面の曲率半径をＲとし、前記凸レンズ面または前記凹レンズ面の中心線と前記第３光束制御部材における前記拡散部材側の面との交点と、前記拡散部材の距離をｔとしたとき、以下の式（２）および式（３）を満たす、面光源装置。
−０．６＜ｄ／ｆ＜０      （１）
０＜ｗ２／ｔ＜０．８５      （２）
０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４      （３）
【００１０】
本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の発光素子を使用しながらも、輝度ムラが少ない発光装置を含む面光源装置と、当該面光源装置を有する表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａ、Ｂは、特許文献１に記載の面光源装置の構成を説明するための図であり、図１Ｃ、Ｄは、レンズアレイからの出射光の輝度分布を説明するためのグラフである。
【図２】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る表示装置の断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示される表示装置の表示領域を示す図である。
【図３】図３Ａ〜Ｄは、第１光束制御部材の構成を示す図である。
【図４】図４Ａ〜Ｄは、第２光束制御部材の構成を示す図である。
【図５】図５Ａ〜Ｄは、第３光束制御部材の構成を示す図である。
【図６】図６Ａ、Ｂは、他の第３光束制御部材の断面図である。
【図７】図７は、表示装置の光路を示す図である。
【図８】図８Ａ、Ｂは、光束制御部材と、発光素子との関係を説明するための図である。
【図９】図９Ａ、Ｂは、照射領域を説明するための図である。
【図１０】図１０Ａ、Ｂは、式（２）を説明するための図である。
【図１１】図１１Ａ、Ｂは、式（３）を説明するための図である。
【図１２】図１２は、式（４）および式（５）を説明するための図である。
【図１３】図１３は、式（６）を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａ〜Ｄは、ｂｆｌを説明するための図である。
【図１５】図１５Ａ〜Ｃは、式（７）を説明するための図である。
【図１６】図１６Ａ、Ｂは、式（８）を説明するための図である。
【図１７】図１７Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る第３光束制御部材の構成を示す図である。
【図１８】図１８Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例で使用した表示装置の構成を示す模式図である。
【図２０】図２０は、表示装置におけるｗ２／ｔと、均斉度Ｕ０との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、表示装置におけるｗ／Ｒと、均斉度比Ｕ５／Ｕ０との関係を示すグラフである。
【図２２】図２２Ａは、第３入射面側に凸レンズ面または凹レンズ面が配置された他の表示装置における（ｗ×ｂｆｌ）／ｔと、均斉度Ｕ０との関係を示すグラフ図であり、図２２Ｂは、表示装置における｜ｗ／ｂｆｌ｜と、均斉度比Ｕ５／Ｕ０との関係を示すグラフである。
【図２３】図２３Ａは、第３出射面側に凸レンズ面または凹レンズ面が配置された他の表示装置における（ｗ×ｂｆｌ）／ｔと、均斉度Ｕ０との関係を示すグラフであり、図２３Ｂは、表示装置における｜ｗ／ｂｆｌ｜と、均斉度比Ｕ５／Ｕ０との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、ＨＵＤにおいて、スクリーンに情報を表示するために使用されうる表示装置について説明する。ＨＵＤは、表示装置と、表示装置からの光を適切にスクリーンに投影するための投影レンズと、スクリーンとを有する。表示装置からの出射光は、投影レンズなどを含む投影光学系を経てスクリーンに照射される。
【００１４】
［実施の形態１］
（面光源装置および表示装置の構成）
図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００の断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示される表示装置１００の表示領域１２１を示す図である。図２Ａでは、第１脚部、第２脚部および第３脚部を省略している。
【００１５】
図２Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態１に係る表示装置１００は、面光源装置１１０と、表示部材１２０とを有する。
【００１６】
面光源装置１１０は、表示装置１００の光源である。面光源装置１１０は、発光装置１３０と、拡散部材１４０とを有する。発光装置１３０は、複数の発光素子１１２と、第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６を含む光束制御部材１１３とを有し、基板１１１上に配置されている。
【００１７】
基板１１１は、複数の発光素子１１２と、光束制御部材１１３とを支持する。基板１１１の種類は、特に限定されない。基板１１１は、発光素子１１２に電気を供給する観点から、回路基板を用いることが好ましい。例えば、基板１１１は、ガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板、Ａｌ基板などである。
【００１８】
複数の発光素子１１２は、面光源装置１１０の光源であり、基板１１１上に固定されている。例えば、発光素子１１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。複数の発光素子１１２から出射される光の色は、それぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。本実施の形態では、複数の発光素子１１２から出射される光の色は、全て同じである。また、発光素子１１２から出射される光の色は、特に限定されない。発光素子１１２２から出射される光の色の種類には、白、赤、青、緑などが含まれる。通常は、発光素子１１２は、発光素子１１２の発光面に対する法線方向に最も強く光を出射する。
【００１９】
発光素子１１２の数は、表示部材１２０の大きさや、基板１１１と表示部材１２０との間の距離などに応じて適宜変更されうる。本実施の形態では、発光素子１１２の数は、３つである。複数の発光素子１１２の配置は、特に限定されない。複数の発光素子１１２は、直線上に配置されていてもよく、多角形の頂点に対応する位置に配置されていてもよく、円環状に配置されていてもよい。本実施の形態では、複数の発光素子１１２は、直線上に配置されている。
【００２０】
また、本実施の形態では、中央部に配置されている発光素子１１２の光軸と、第１中心軸ＣＡ１（第２中心軸ＣＡ２および第３中心軸ＣＡ３）とが一致するように配置されている。ここで、「発光素子１１２の光軸」とは、発光素子１１２から立体的に出射された全光束の中心における光の進行方向をいう。また、「複数の発光素子１１２の光軸」とは、複数の発光素子１１２から立体的に出射された全光束の中心における光の進行方向をいう。また、隣接する発光素子１１２間の間隔（隣接する発光素子１１２の光軸間距離）は、特に限定されない。
【００２１】
光束制御部材１１３は、発光素子１１２から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１１３は、第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６を含む。第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と、第２光束制御部材１１５の第２中心軸ＣＡ２と、第３光束制御部材１１６の第３中心軸ＣＡ３とはそれぞれ一致していてもよいし、一致していなくてもよい。本実施の形態では、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と、第２光束制御部材１１５の第２中心軸ＣＡ２と、第３光束制御部材の第３中心軸ＣＡ３とは一致している。
【００２２】
第１光束制御部材１１４と、第２光束制御部材１１５と、第３光束制御部材１１６とは、発光素子１１２側から拡散部材１４０側に向かって順番に配置されている。第１光束制御部材１１４は発光素子１１２側に配置されており、第２光束制御部材１１５は発光素子１１２に対して第１光束制御部材１１４より離れた位置（拡散部材１４０側）に配置されている。さらに、第３光束制御部材１１６は、発光素子１１２に対して第２光束制御部材１１５より離れた位置（拡散部材１４０側）に配置されている。第１光束制御部材１１４（第１入射面１３１および第１出射面１３２（図３参照））は、第１中心軸ＣＡ１を回転軸とする回転対称であり、第２光束制御部材１１５（第２入射面１４１および第２出射面１４２（図４参照））は、第２中心軸ＣＡ２を回転軸とする回転対称である。
【００２３】
第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６の材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂や、光透過性のガラスなどが含まれる。また、第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６は、例えば射出成形により製造される。第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６の構成については、後述する。
【００２４】
拡散部材１４０は、面光源装置１１０から出射された光を拡散させつつ、透過させる。拡散部材１４０の例には、光拡散処理（例えば、粗面化処理）が行われた透明な板状の部材、およびビーズなどの散乱子が配合された透明な板状の部材が含まれる。
【００２５】
表示部材１２０は、例えば液晶パネルである。表示部材１２０は、スクリーンに投影する画像が表示される表示領域１２１を有する。表示領域１２１には、面光源装置１１０によって制御された光が均一に照射される。なお、本実施の形態では、表示部材１２０の長辺をＸ、短辺をＹで表した場合、０．８Ｘ×０．８Ｙで表される領域を表示領域１２１とした（図２Ｂ参照）。
【００２６】
発光素子１１２から出射された光は、第１光束制御部材１１４、第２光束制御部材１１５および第３光束制御部材１１６によって配光が制御される。第３光束制御部材１１６から出射された光は、拡散部材１４０によって拡散されつつ透過され、表示部材１２０を均一に照らす。
【００２７】
（光束制御部材の構成）
前述したように、光束制御部材１１３は、第１光束制御部材１１４と、第２光束制御部材１１５と、第３光束制御部材１１６とを有する。図３は、第１光束制御部材１１４の構成を示す図である。図３Ａは、第１光束制御部材１１４の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、側面図であり、図３Ｄは、図３Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【００２８】
第１光束制御部材１１４は、発光素子１１２から出射された光の配光を制御する。図３Ａ〜Ｄに示されるように、第１光束制御部材１１４は、第１入射面１３１と、第１出射面１３２とを有する。なお、第１光束制御部材１１４には、第１フランジ１３３が設けられていてもよい。また、第１フランジ１３３の裏側には、第１光束制御部材１１４を基板１１１に固定するための第１脚部（図示省略）が設けられていてもよい。第１光束制御部材１１４は、発光素子１１２と対向して配置されている。第１光束制御部材１１４を基板１１１に固定する方法は、特に限定されず、接着固定、ネジ止め、ホルダーでの固定などが採用されうる。例えば、第１光束制御部材１１４および基板１１１は、第１脚部を接着剤により基板１１１に接着することで互いに固定されうる。
【００２９】
第１入射面１３１は、発光素子１１２から出射された光を第１光束制御部材１１４の内部に入射させるとともに、入射した光を第１出射面１３２に向けて屈折させる。第１入射面１３１は、発光素子１１２の発光面と対向して第１中心軸ＣＡ１と交わるように配置されている。第１入射面１３１の形状は、前述の機能を発揮できれば、特に限定されない。本実施の形態では、第１入射面１３１は、発光素子１１２の発光面に対向して配置された第１凹部１３４の内面である。第１入射面１３１は、球面であってもよく、非球面であってもよい。本実施の形態では、第１入射面１３１は、発光素子１１２から出射された光のうち、一部の光に対して負のパワーを有する。すなわち、第１入射面１３１の形状は凹レンズ形状であり、第１入射面１３１は非球面である。
【００３０】
第１出射面１３２は、第１光束制御部材１１４の内部を進行した光を外部に出射させる。第１出射面１３２は、第１入射面１３１の反対側（第２光束制御部材１１５側）に配置されている。第１出射面１３２は、内側第１出射面１３２ａと、外側第１出射面１３２ｂとを有する。
【００３１】
内側第１出射面１３２ａは、第１中心軸ＣＡ１と交わるように配置されている。内側第１出射面１３２ａの形状は、第１中心軸ＣＡ１に対して拡げられるように光が出射されれば特に限定されない。すなわち、内側第１出射面１３２ａの形状は、内側第１出射面１３２ａに到達する光束を第１中心軸ＣＡに対してさらに拡げる場合には、凹状に形成される。この場合、内側第１出射面１３２ａは、内側第１出射面１３２ａに到達した光に対して負のパワーを有する。一方、内側第１出射面１３２ａに到達する光束を第１中心軸ＣＡに対して拡がりすぎないようにする場合には、浅い凸条に形成される。この場合、内側第１出射面１３２ａは、内側第１出射面１３２ａに到達した光に対して正のパワーを有する。いずれの場合であっても、内側第１出射面１３２ａから出射される光は、第１中心軸ＣＡ１に対して拡げられるように制御される。
【００３２】
外側第１出射面１３２ｂは、内側第１出射面１３２ａを取り囲むように、第１中心軸ＣＡ１に対して内側第１出射面１３２ａより離れた位置に配置されている。外側第１出射面１３２ｂは、第１入射面１３１で入射した光のうち、一部の光を第１中心軸ＣＡ１側に向けて屈折（集光）させる。言い換えると、外側第１出射面１３２ｂは、発光素子１１２から出射された光のうち、第１中心軸ＣＡ１に対する出射角度が大きい光に対して、正のパワーを有する。外側第１出射面１３２ｂの形状は凸レンズ形状であり、外側第１出射面１３２ｂは非球面である。
【００３３】
図４は、第２光束制御部材１１５の構成を示す図である。図４Ａは、第２光束制御部材１１５の平面図であり、図４Ｂは、底面図であり、図４Ｃは、側面図であり、図４Ｄは、図４Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【００３４】
第２光束制御部材１１５は、第１光束制御部材１１４から出射された光を略平行光となるように制御する。図４Ａ〜Ｄに示されるように、第２光束制御部材１１５は、第２入射面１４１と、第２出射面１４２とを有する。第２光束制御部材１１５の形状は、前述の機能を発揮できれば特に限定されない。第２光束制御部材１１５は、第２入射面１４１に凸レンズ面を有していてもよいし、第２出射面１４２に凸レンズ面を有していてもよい。また、小型化する観点から、第２光束制御部材１１５は、屈折型のフレネルレンズ部を有していてもよいし、反射型のフレネルレンズ部を有していてもよい。本実施の形態では、第２光束制御部材１１５は、第２出射面１４２に屈折型のフレネルレンズ部１４５を有している。屈折型のフレネルレンズ部１４５を有する第２光束制御部材１１５は、反射型のフレネルレンズ部を有する第２光束制御部材１１５と比較して、組み立て誤差を吸収できる。なお、第２光束制御部材１１５には、第２フランジ１４３が設けられていてもよい。また、第２フランジ１４３の裏側には、第２光束制御部材１１５を基板１１１に固定するための第２脚部（図示省略）が設けられていてもよい。第２光束制御部材１１５を基板１１１に固定する方法は、特に限定されず、接着固定、ネジ止め、ホルダーでの固定などが採用されうる。例えば、第２光束制御部材１１５および基板１１１は、第２脚部を接着剤により基板１１１に接着することで互いに固定されうる。
【００３５】
第２入射面１４１は、第１光束制御部材１１４から出射された光を第２光束制御部材１１５の内部に入射させるとともに、フレネルレンズ部１４５に向けて屈折させる。第２入射面１４１の形状は、前述の機能を発揮できれば、特に限定されない。本実施の形態では、第２入射面１４１は、平面である。
【００３６】
第２出射面１４２は、第２光束制御部材１１５の内部を進行した光を外部に出射させるとともに、当該光を第２中心軸ＣＡ２に対して略平行光となるように屈折させる。第２出射面１４２は、フレネルレンズ部１４５を有する。フレネルレンズ部１４５は、同心に配置された平面視形状が円状の複数の凸部１４６を有する。
【００３７】
複数の凸部１４６は、それぞれ、入射した光を屈折させる屈折面１４７と、隣接する屈折面１４７を接続する接続面１４８と、を有する。凸部１４６において、屈折面１４７は、外側に配置されており、接続面１４８は、内側（第２中心軸ＣＡ２側）に配置されている。なお、複数の屈折面１４７は、第１光束制御部材１１４（第２光束制御部材１１５）の第１中心軸ＣＡ１（第２中心軸ＣＡ２）と光軸ＯＡが一致するように配置された発光素子１１２から出射された光が平行光となるように設計されている。
【００３８】
図５は、第３光束制御部材１１６の構成を示す図である。図５Ａは、第３光束制御部材１１６の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、側面図であり、図５Ｄは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。図６Ａおよび図６Ｂは、他の第３光束制御部材１１６を示す断面図である。
【００３９】
第３光束制御部材１１６は、第２光束制御部材１１６から出射された光を輝度ムラが生じないように制御して拡散部材１４０に向けて出射する。図５Ａ〜Ｄに示されるように、第３光束制御部材１１６は、第３入射面１５１と、第３出射面１５２とを有する。なお、第３光束制御部材１１６は、第３フランジ１５４を有していてもよい。第３入射面１５１は、第２光束制御部材１１５から出射された光を入射させる。図５に示される例では、第３入射面１５１の形状は、平面である。
【００４０】
第３出射面１５２は、第３入射面１５１の反対側に配置されており、第３光束制御部材１１６の内部を進行した光を拡散部材１４０に向けて出射させる。第３出射面１５２は、第３中心軸ＣＡ３を含む断面形状が凸状の複数の凸レンズ面１５３または複数の凹レンズ面を含む。ここで「第３中心軸ＣＡ３」とは、第３光束制御部材１１６を平面視した場合における、第３出射面１５２の中心部分を意味する。また、「第３中心軸ＣＡ３を含む断面」とは、第３中心軸ＣＡ３および後述の第２の方向を含む平面で切断した断面を意味する。図５に示される例では、第３光束制御部材１１６は、第３出射面１５２に凸レンズ面１５３を有しているが、それに限らず、第３入射面１５１に凸レンズ面１５３を有していてもよい。また、図６Ａに示されるように、第３入射面１５１に凹レンズ面１５５を有していてもよいし、図６Ｂに示されるように、第３出射面１５２に凹レンズ面１５５を有していてもよい。なお、凸レンズ面１５３が第３入射面１５１および第３出射面１５２に配置された場合は、両面の凸レンズを経由した光の集光効果が、片側に凸レンズ面を形成した場合と同等の効果が得られるように調整が必要となったり、一方の面の凸レンズと他方の面の凸レンズとの位置合わせが必要となったりするなど、片側に形成する場合と比べて高精度な第３光束制御部材１１６を作成する上で難易度が高い。
【００４１】
凸レンズ面１５３は、第３光束制御部材１１６の厚み方向に垂直である第１の方向に直線状に延在する稜線を含み、かつ厚み方向および第１の方向に垂直である第２の方向にのみ曲率を有する曲面である。すなわち、本実施の形態に係る凸レンズ面１５３は、シリンドリカルな構造を有する。また、凸レンズ面１５３は、第２の方向に隙間なく複数配置されている。第３中心軸ＣＡ３を含む凸レンズ面１５３の断面形状は、円弧であってもよいし、頂部から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよいし、第３中心軸ＣＡ３と交わる部分が円弧で、円弧から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよい。なお、第３光束制御部材１１６の厚み方向は、第３中心軸ＣＡ３に沿う方向である。
【００４２】
また、第３フランジ１５４の裏側には、第３光束制御部材１１６を基板１１１に固定するための第３脚部（図示省略）が設けられていてもよい。第３光束制御部材１１６を基板１１１に固定する方法は、特に限定されず、接着固定、ネジ止め、ホルダーでの固定などが採用されうる。例えば、第３光束制御部材１１６および基板１１１は、第３脚部を接着剤により基板１１１に接着することで互いに固定されうる。
【００４３】
前述のとおり、図６Ａ、Ｂに示されるように、第３光束制御部材１１６は、第３入射面１５１または第３出射面１５２に複数の凹レンズ面１５５を有していてもよい。凹レンズ面１５５は、第３光束制御部材１１６の厚み方向に垂直である第１の方向に直線状に延在する稜線を含み、かつ厚み方向および第１の方向に垂直である第２の方向にのみ曲率を有する曲面である。凹レンズ面１５５は、第２の方向に隙間なく複数配置される。第３中心軸ＣＡ３を含む凹レンズ面１５５の断面形状は、円弧であってもよいし、頂部から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよいし、第３中心軸ＣＡ３と交わる部分が円弧で、円弧から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよい。なお、第３光束制御部材１１６の厚み方向は、第３中心軸ＣＡ３に沿う方向である。
【００４４】
図７は、表示装置１００の光路を示す図である。図７では、光路を示すため、ハッチングを省略している。図７に示されるように、各発光素子１１２から出射された光は、第２光束制御部材１１５へ到達した時点で混ざり合うように第１光束制御部材１１４で制御され、第１出射面１３２から出射される。第１光束制御部材１１４から出射された光は、第２光束制御部材１１５に到達する。このとき、第２光束制御部材１１５に到達した光の光線密度は、中央部では低く、周辺部では高くなるように制御される。言い換えると、第２光束制御部材１１５の第２入射面１４１では、光軸近傍の光度は低く、光軸に対して大きな角度の光度は高い。その結果、第２光束制御部材１１５における照度は光軸近傍から周辺部に至るまで均一になる。第２光束制御部材１１５に到達した光は、第２光束制御部材１１５により略平行光となるように制御され、第２出射面１４２から出射される。第２光束制御部材１１５から出射された光は、第３光束制御部材１１６に到達する。第３光束制御部材１１６に到達した光は、第３光束制御部材１１６により表示装置１００を斜めから見た場合にも輝度が均一となるように制御され、第３出射面１５２から出射される。第３出射面１５２から出射された光は、表示装置１００を斜めから見た場合にも輝度が均一となるように表示部材１２０を照らす。
【００４５】
発光素子１１２から出射された光は、第１光束制御部材１１４および第２光束制御部材１１５によって、光軸と略平行となるように制御される。そして、第１光束制御部材１１４および第２光束制御部材１１５によって制御された光は、第３光束制御部材１１６に入射する。発光素子１１２から出射される光の利用効率を向上させる観点から、第１光束制御部材１１４から出射された光のうち、大部分の光は、第２光束制御部材１１５に入射することが好ましい。よって、第１光束制御部材１１４から出射された光のうち、大部分の光が第２光束制御部材１１５に入射するように、第１光束制御部材１１４と、第２光束制御部材１１５との間隔が設定されている。
【００４６】
前述した表示装置１００において、発光素子１１２と、光束制御部材１１３とは、以下の式（１）を満たすように配置される。
−０．６＜ｄ／ｆ＜０      （１）
ここで、ｄは、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と、第１光束制御部材１１４の中心軸ＣＡ１から最も離れた発光素子１１２における光軸ＯＡとの距離（以下、単に「距離ｄ」ともいう）である。また、ｆは、第１光束制御部材１１４の焦点距離（以下、単に「焦点距離ｆ」ともいう）である。
【００４７】
図８および図９を参照して、発光素子１１２と、光束制御部材１１３との関係について説明する。図８Ａは、第１光束制御部材１１４の焦点距離ｆを説明するための図であり、図８Ｂは、焦点距離ｆと、距離ｄとの関係を説明するための図である。図９Ａ、Ｂは、照射領域Ｓを説明するための図である。図９Ａは、距離ｄが大きい場合の照射領域を説明するための図であり、図９Ｂは、距離ｄが小さい場合の照射領域を説明するための図である。
【００４８】
第１光束制御部材１１４は、レンズ全体として発光素子１１２から出射された光を拡げる方向に機能するため、以下のように焦点距離ｆが定義される。図８Ａに示されるように、第１光束制御部材１１４の焦点距離ｆについては、まず、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と平行な仮想入射光Ｌ１を第１入射面１３１側から入射させると仮定する。次いで、仮想入射光Ｌ１が第１出射面１３２から出射する仮想出射光Ｌ１’を想定する。次いで、仮想入射光Ｌ１を入射方向に延在させるとともに、仮想出射光Ｌ１’を出射方向とは逆に延在させたときの交点を主点Ａとする。次いで、第１出射面１３２から出射する仮想出射光Ｌ１’をさらに出射方向とは逆に延在させた仮想線と、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１との交点を焦点Ｆとする。このとき主点Ａと焦点Ｆとの第１中心軸ＣＡ１に沿う距離が焦点距離ｆとなる。なお、本実施の形態では、焦点距離ｆは、マイナスの値となる。
【００４９】
次いで、焦点距離ｆと、距離ｄとの関係について説明する。図８Ｂに示されるように、ここでは、１列に光軸の中心間距離が距離ｄずつ離れて配列された３個の発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、１個の第１光束制御部材１１４とを想定する。また、中心に配置された発光素子１１２ｂの光軸ＯＡｂは、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と一致しているとする。すなわち、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１から最も離れた発光素子１１２は、発光素子１１２ａ（発光素子１１２ｃ）である。さらに、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから出射された仮想出射光の仮想被照射面Ｑ（本実施の形態の拡散部材１４０に相当する）における到達点をそれぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃとする。
【００５０】
図８Ｂに示されるように、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１と、第１中心軸ＣＡ１から最も離れた発光素子１１２ａ（１１２ｃ）における光軸ＯＡとの距離（隣接する発光素子１１２の中心間距離）ｄが長くなると、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから出射された光線の仮想平面における到達点間の距離Ｄが長くなることが分かる。ここで、発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから出射された光は、仮想平面の所定の領域（照射領域Ｓ）を照らすため、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される照射領域Ｓ同士が重なる面積が小さくなる（図９Ａ参照）。逆に、距離ｄが短くなると、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される照射領域Ｓ同士が重なる面積が大きくなる（図９Ｂ参照）。このように、距離ｄを調整することで、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される領域同士が重なる面積を調整できる。
【００５１】
一方、図８Ｂに示されるように、第１光束制御部材１１４の焦点距離ｆが短くなると、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから出射された光線の仮想平面における到達点間の距離Ｄが長くなることが分かる。ここで、発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから出射された光は、仮想平面の所定の領域（照射領域Ｓ）を照らすため、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される照射領域Ｓ同士が重なる面積が小さくなる（図９Ａ参照）。逆に、焦点距離ｆが長くなると、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される照射領域Ｓ同士が重なる面積が大きくなる（図９Ｂ参照）。このように、焦点距離ｆを調整することで、各発光素子１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃによって照射される領域同士が重なる面積を調整できる。
【００５２】
前述したように、焦点距離ｆと、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１から最も離れた発光素子１１２の光軸との距離ｄは、後述する表示部材１２０における均斉度に大きく影響する。より具体的には、ｄが大きくなることによりｄ／ｆが−０．６以下となる場合には、前述の発光素子１１２からの出射光の照射領域Ｓ同士の重なりが小さくなる。特に長方形の画面の場合、短手（短辺）方向と比べて、長手（長辺）方向の重なりが少なくなるため長手方向の端部において輝度を十分に確保できない。一方、ｆを小さくして周辺を明るくしようとする場合には、ｄ／ｆの絶対値がさらに小さくなるため、ますます照射領域Ｓ同士の重なりが小さくなってしまう。
【００５３】
ｄ／ｆが０超の場合、第１光束制御部材１１４の正のパワーが強くなりすぎてしまい、中心部の光線密度が周辺部の光線密度より高くなり、中心部の輝度が上昇してしまう。
【００５４】
一方、ｄ／ｆが−０．６＜ｄ／ｆ＜０を満たす場合には、発光素子１１２からの出射光の照射領域同士が適切に重なり合うため、輝度ムラが抑制される。
【００５５】
前述した表示装置１００において、光束制御部材１１３と、拡散部材１４０とは、さらに以下の式（２）および式（３）を満たすように配置される。
０＜ｗ２／ｔ＜０．８５      （２）
０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４      （３）
ここで、ｗは、第３中心軸ＣＡ３を含む断面における凸レンズ面１５３または凹レンズ面１５５の幅である。Ｒは、凸レンズ面または凹レンズ面１５５の曲率半径である。ｔは、凸レンズ面１５３または凹レンズ面１５５の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点（凸レンズ面１５３の頂部または凹レンズ面１５５の谷底部）と拡散部材１４０との距離である。
【００５６】
図１０、１１を参照して、第３光束制御部材１１６と、拡散部材１４０との関係について説明する。図１０Ａは、本実施の形態に係る第３光束制御部材１１６と拡散部材１４０との関係を示す図であり、図１０Ｂは、比較例に係る第３光束制御部材１１６と拡散部材１４０との関係を示す図である。なお、図１０Ａ、Ｂでは、光路を示すため、第３光束制御部材１１６および拡散部材１４０のハッチングを省略している。また、ここでは、第３出射面１５２に凸レンズ面１５３を有する第３光束制御部材１１６を例に挙げて説明するが、第３入射面１５１に凸レンズ面１５３を有する第３光束制御部材１１６であっても同じである。また、第３入射面１５１または第３出射面１５２に凹レンズ面１５５を有する第３光束制御部材１１６であっても同じである。
【００５７】
図１０Ａに示されるように、ｗ２／ｔが０超であって、０．８５未満となるように第３光束制御部材１１６および拡散部材１４０が配置された表示装置１００では、拡散部材１４０上において、各凸レンズ面１５３から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。また、ｗ２／ｔは、値が小さい方が表示装置１００を平面視した場合の輝度ムラが少なくなるため好ましいが、ｗが凸レンズ面１５３の加工限界より小さくなったり、ｔが大きくなりすぎてしまったりするため、ｗ２／ｔは、０．０００１以上であることがより好ましい。
【００５８】
一方、ｗが大きくなるか、またはｔが小さくなることにより、ｗ２／ｔが０．８５を超えると、第３光束制御部材１１６から出射された光の拡散部材１４０上における重なりが少なくなる。これにより、表示装置１００を平面視した場合に、輝度ムラが生じてしまう。なお、図１０Ｂでは、ｗが大きくなった場合について図示している。
【００５９】
図１１Ａは、比較例に係る第３光束制御部材１１６の幅ｗと、凸レンズ面１５３の曲率半径Ｒとの関係を示す図であり、図１１Ｂは、比較例に係る第３光束制御部材１１６の幅ｗと、凸レンズ面１５３の曲率半径Ｒとの関係を示す図である。なお、図１１Ａ、Ｂでは、光路を示すため、第３光束制御部材１１６および拡散部材１４０のハッチングを省略している。
【００６０】
ｗが小さくなるか、またはＲが大きくなることでｗ／Ｒが０．４以下になると、光線を屈折させるパワーが小さくなり、光軸ＯＡに対して斜めに出射される光量が少なくなるため、表示装置１００を斜めから見た場合に、端部が暗くなり、輝度ムラが生じてしまう。なお、図１１Ａでは、ｗが小さくなった場合について図示している。
【００６１】
一方、ｗが大きくなるか、またはＲが小さくなることでｗ／Ｒが１．４以上になると、光を屈折させるパワーが大きくなり、第３光束制御部材１１６から出射される光の光軸ＯＡに対する角度が大きくなりすぎてしまう。これにより、表示装置１００を斜めから見た場合における輝度ムラは改善されるが、表示装置１００に要求される光量を確保することができなくなってしまう。
【００６２】
また、特に図示しないが、ｗ／Ｒが０．４超であって１．４未満であれば、輝度ムラが生じることなく、かつ表示装置１００に要求される光量を確保できる。
【００６３】
（効果）
以上のように、実施の形態１に係る面光源装置１２０を有する表示装置１００では、第１光束制御部材１１４の焦点距離ｆと、第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１および第１光束制御部材１１４の第１中心軸ＣＡ１から最も離れた発光素子１１２における光軸ＯＡとの距離ｄとは、−０．６＜ｄ／ｆ＜０を満たす。また、第３中心軸ＣＡ３を含む断面における凸レンズ面１５３または凹レンズ面１５５の幅ｗと、凸レンズ面１５３または凹レンズ面１５５の曲率半径Ｒと、凸レンズ面１５３または凹レンズ面１５５の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点と拡散部材１４０との距離ｔは、０＜ｗ２／ｔ＜０．８５および０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４を満たす。後述する実施例に示されるように、ｄ／ｆ、ｗ２／ｔおよびｗ／Ｒを所定の値の範囲内とすることで、複数の発光素子１１２を使用する場合であっても表示部材１２０を均一に照らすことができる。
【００６４】
また、第２光束制御部材１１５は、屈折型のフレネルレンズ部１４５を有するため、表示装置１００を組み付ける場合に、組み付け誤差を吸収することができる。
【００６５】
（好ましい変形例１）
次いで、実施の形態１に係る表示装置１００にいて、さらに輝度ムラが生じないための条件について説明する。前述したように、表示装置１００において、発光素子１１２と、光束制御部材１１３とは、以下の式（１）〜（３）を満たすように配置される。
−０．６＜ｄ／ｆ＜０      （１）
０＜ｗ２／ｔ＜０．８５      （２）
０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４      （３）
【００６６】
表示装置１００は、前述した式（１）〜（３）に加え、以下の式（４）〜式（６）をさらに満たすように構成されることで、さらに輝度ムラが生じないようにできる。
【００６７】
図１２は、式（４）および式（５）を説明するための図である。図１３は、式（６）を説明するための図である。なお、図１２では、光路を示すため、基板１１１、発光素子１１２および第１光束制御部材１１４のハッチングを省略している。また、図１３では、光路を示すため、基板１１１、発光素子１１２、第１光束制御部材１１４および第２光束制御部材１１５のハッチングを省略している。
【００６８】
図１２に示されるように、発光装置１３０（表示装置１００）は、光軸ＯＡが第１中心軸ＣＡ１と一致するように配置された発光素子１１２の発光中心から出射された第１光線Ｌ１の出射角度をθ１ｎとし、第１光線Ｌ１が第１光束制御部材１１４で制御された後、第１光束制御部材１１４から出射されることで生成される第２光線Ｌ２の第１中心軸ＣＡ１に対する角度をθ２ｎとした場合、発光装置１３０は、以下の式（４）をさらに満たす。また、ｎは、第１中心軸ＣＡおよび第２中心軸ＣＡ２と含む断面における任意の光線の番号を示す。
【００６９】
【数１】
2018098162.tif 000003
【００７０】
式（４）において、０°＜θ１ｎ＜θ１ｎ＋１＜６０°、θ２ｎはθ１ｎに対応する光線の角度とする。
【００７１】
このように、表示装置１００では、θ１ｎの増加に伴って、θ２ｎも増加するように構成される。これにより、第１光束制御部材１１４の第１出射面１３２から出射されることにより生成される第２光線Ｌ２が重ならないため、連続した光を第２光束制御部材１１５に入射させることができる。
【００７２】
また、表示装置１００は、以下の式（５）をさらに満たす。
【００７３】
【数２】
2018098162.tif 000004
【００７４】
式（５）において、０°＜θ１ｎ−１＜θ１ｎ＜θ１ｎ＋１＜６０°とする。
【００７５】
このように、発光装置１３０（表示装置１００）は、θ１ｎの増加に伴って、θ１ｎの増加に対するθ２ｎの増加量の比率が小さくなるように構成される。これは、第１中心軸ＣＡ１側を中央部とし、第１フランジ１３３側を周辺部とした場合、第１出射面１３２の周辺部から出射された第２光線Ｌ２は、第１出射面１３２の中央部から出射された第２光線Ｌ２と比較して、より光線密度が密となるように出射されることを意味している。したがって、強度の強い光線が到達する中央部の光線密度は疎となり、強度の弱い光線が到達する周辺部の光線密度は密となる。これにより、第２光束制御部材１１５の第２入射面１４１における照度が均一になる。本実施の形態では、第１中心軸ＣＡ１と一致するように配置された発光素子１１２が存在する場合について示したが、第１中心軸ＣＡ１と一致するように配置された発光素子が存在しない場合、同一基板１１１面に実装された複数の発光素子１１２すべての立体的な全光束の中心である全光束光軸を光軸ＯＡとし、同一基板１１１面に実装された発光素子１１２の発光面の延長線と光軸ＯＡとの交点を仮想出射点として、この仮想出射点から出射された第１光線Ｌ１の出射角度をθ１ｎとし、式（４）および（５）を満たすように考慮することにより第１光束制御部材１１４が設計される。
【００７６】
図１３に示されるように、発光装置１３０（表示装置１００）は、第２光線Ｌ２が第２光束制御部材１１５で制御された後、第２光束制御部材１１５の第２出射面１４２から出射されることで生成される第３光線Ｌ３の第１中心軸ＣＡ１に対する角度をθ３とした場合、以下の式（６）を満たすことが好ましい。
−６°＜θ３＜１０°      （６）
【００７７】
式（６）において、０°＜θ１＜４０°、θ３は、に対応する光線が第２光束制御部材１１５から出射した第３光線Ｌ３の第１中心軸ＣＡに対する角度とする。θ３は、第１中心軸ＣＡ１と平行に進行する光Ｌ０の角度を０°として、第１中心軸ＣＡ１に近づくように進行する第３光線Ｌ３の第１中心軸ＣＡ１に対する角度をマイナス「−」の値とし、第１中心軸ＣＡ１から離れるように進行する第１中心軸ＣＡ１に対する第３光線Ｌ３の角度をプラス「＋」の値とする。
【００７８】
このように、第２光束制御部材１１５から出射されることで生成される第３光線Ｌ３は、第１中心軸ＣＡ１と略平行となるように出射される。なお、θ３が１０°以上の場合、発散度合いが大きくなり、第３光線Ｌ３が第１中心軸ＣＡ１から著しく離れるように進行してしまう。これにより、第１中心軸ＣＡ１側（中央部）が暗くなってしまう。一方、θ３が−６°未満の場合、集光度合いが大きくなり、第３光線Ｌ３が第１中心軸ＣＡ１に向かうように進行する。これにより、第１中心軸ＣＡ１から離れた領域（周辺部）が暗くなってしまう。
【００７９】
以上のように、表示装置１００は、前述の式（４）〜式（６）をさらに満たすため、輝度ムラが抑制される。
【００８０】
（好ましい変形例２）
次いで、実施の形態１に係る表示装置１００にいて、さらに輝度ムラが生じないための他の条件について説明する。前述したように、表示装置１００において、発光素子１１２と、光束制御部材１１３とは、以下の式（１）〜（３）を満たすように配置される。
−０．６＜ｄ／ｆ＜０      （１）
０＜ｗ２／ｔ＜０．８５      （２）
０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４      （３）
【００８１】
表示装置１００は、前述した式（１）〜（３）に加え、以下の式（７）〜式（８）をさらに満たすように構成されることで、さらに輝度ムラが生じないようにできる。
【００８２】
−１５＜ｗ×ｂｆｌ／ｔ＜３      （７）
０．２＜｜ｗ／ｂｆｌ｜＜１．０      （８）
ここで、ｂｆｌは、第３光束制御部材１１６の所定の点と第３光束制御部材１１６の光学面の焦点との距離であり、前記焦点が前記所定の点よりも拡散部材１４０側に位置する場合をプラスの値とし、第２光束制御部材１１５側に位置する場合をマイナスの値とする。したがって、第３光束制御部材１１６が凸レンズ面１５３を有する場合は、ｂｆｌはプラスの値であり、第３光束制御部材１１６が凹レンズ面１５５を有する場合は、ｂｆｌはマイナスの値である。第３光束制御部材１１６が凸レンズ面１５３を有する場合、ｂｆｌは、凸レンズ面１５３の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点と、凸レンズ面１５３の焦点との長さ（プラスの値）である。また、第３光束制御部材１１６が凹レンズ面１５５を有する場合、ｂｆｌは、凹レンズ面１５５の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点と、凹レンズ面１５５の焦点との長さ（マイナスの値）である。
【００８３】
図１４を参照して、本変形例における第３光束制御部材１１６と、拡散部材１４０との関係について説明する。まず、式（７）および式（８）に記載したｂｆｌについて説明する。図１４Ａは、第３出射面１５２に凸レンズ面１５３が配置された場合のｂｆｌを説明するための図であり、図１４Ｂは、第３出射面１５２に凹レンズ面１５５が配置された場合のｂｆｌを説明するための図であり、図１４Ｃは、第３入射面１５１に凸レンズ面１５３が配置された場合のｂｆｌを説明するための図であり、図１４Ｄは、第３入射面１５１に凹レンズ面１５５が配置された場合のｂｆｌを説明するための図である。なお、図１４Ａ〜Ｄでは、１つの凸レンズ面１５３または１つの凹レンズ面１５５のみ示している。
【００８４】
図１４Ａに示されるように、第３出射面１５２に凸レンズ面１５３が配置された場合、ｂｆｌは、プラスの値である。この場合、凸レンズ面１５３の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点をＰとする。本実施の形態では、交点Ｐと、凸レンズ面１５３の中点とは同じである。当該交点Ｐと、凸レンズ面１５３の焦点Ｆとの長さがｂｆｌである。
【００８５】
図１４Ｂに示されるように、第３出射面１５２に凹レンズ面１５５が配置された場合、ｂｆｌは、マイナスの値である。この場合、凹レンズ面１５５の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点をＰとする。本実施の形態では、交点Ｐと、凹レンズ面１５５の中点とは同じである。当該交点Ｐと、凹レンズ面１５５の焦点Ｆとの長さがｂｆｌである。
【００８６】
図１４Ｃに示されるように、第３入射面１５１に凸レンズ面１５３が配置された場合、ｂｆｌは、プラスの値である。この場合、凸レンズ面１５３の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点をＰとする。本実施の形態では、交点Ｐと、凹レンズ面１５５の中点とは同じである。当該交点Ｐと、凸レンズ面１５３の焦点Ｆとの長さがｂｆｌである。
【００８７】
図１４Ｄに示されるように、第３入射面１５１に凹レンズ面１５５が配置された場合、ｂｆｌは、マイナスの値である。この場合、凹レンズ面１５５の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点をＰとする。本実施の形態では、交点Ｐと、凹レンズ面１５５の中点とは同じである。当該交点Ｐと、凹レンズ面１５５の焦点Ｆとの長さがｂｆｌである。
【００８８】
次に、式（７）について説明する。式（７）は、拡散部材１４０を正面から見た場合における条件を規定している。拡散部材１４０上において、第３光束制御部材１１６から出射された光が互いに重なり合うことで、輝度ムラを抑制できる。図１５Ａは、光路に対する凸レンズ面１５３の頂部および拡散部材１４０の距離ｔの影響を示す模式的な図であり、図１５Ｂは、光路に対するｂｆｌの影響を示す模式図であり、図１５Ｃは、式（７）において、凸レンズ面１５３の幅ｗの影響を示す模式図である。
【００８９】
（ｗ×ｂｆｌ）／ｔが−１５超であって、３未満となるように第３光束制御部材１１６および拡散部材１４０が配置された表示装置では、拡散部材１４０上において、第３光束制御部材１１６から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。ｗもしくはｂｆｌが大きくなるか、またはｔが小さくなることにより、（ｗ×ｂｆｌ）／ｔが３以上となると、第３光束制御部材１１６から出射された光が重ならなくなるため、輝度ムラが生じるおそれがある。一方、加工限界の観点から、（ｗ×ｂｆｌ）／ｔは−１５以下とすることが困難である。
【００９０】
図１５Ａに示されるように、ｗと、ｂｆｌとが一定の場合、ｔが大きいほど第３光束制御部材１１６から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。なお、ｔの値は、大きいほど好ましい。ただし、ｔの値が大きすぎると、面光源装置の大きさが大きくなってしまうため好ましくない。
【００９１】
図１５Ｂに示されるように、ｗとｔとが一定の場合、ｂｆｌが小さいほど第３光束制御部材１１６から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。なお、ｂｆｌがプラスの値である場合は、ｂｆｌの値が小さくなるにつれて、光が発散するため、輝度ムラを抑制できる。一方、ｂｆｌがマイナス値である場合は、ｂｆｌの値が小さすぎると、光の重なりが小さくなり、光が光軸と略平行になってしまうため、輝度ムラが生じてしまうおそれがある。
【００９２】
図１５Ｃに示されるように、ｂｆｌとｔとが一定の場合、ｗが小さいほど第３光束制御部材１１６から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。
【００９３】
以上のことから、光束制御部材１１６と、拡散部材１４０とは、拡散部材１４０を正面から見た場合に、輝度ムラが生じないようにする観点から、上記の式（７）を満たすように配置されることが好ましい。
【００９４】
次に、式（８）について説明する。式（８）は、拡散部材１４０を斜めから見た場合における条件を規定している。拡散部材１４０を斜めから見た場合には、第３光束制御部材１１６から出射された光が凸レンズ面１５３の光軸に対して所定の角度で出射されることが好ましい。図１６Ａは、式（８）に関連して、光路に対するｗの影響を示す模式図であり、図１６Ｂは、式（８）に関連して、光路に対するｂｆｌの影響を示す模式図である。
【００９５】
｜ｗ／ｂｆｌ｜が０．２超であって、１．０未満となるように第３光束制御部材１１６および拡散部材１４０が配置された表示装置では、拡散部材１４０上において、第３光束制御部材１１６から出射された光が重なり合うため、輝度ムラを抑制できる。ｗが小さくなるか、またはｂｆｌの絶対値の値が大きくなることで、｜ｗ／ｂｆｌ｜が０．２以下になると、光を屈折する力が弱くなりすぎてしまい、光軸ＯＡに対して斜めに出射する光が少なくなるため、端部が暗くなり、輝度ムラが生じるおそれがある。一方、ｗが大きくなるが、またはｂｆｌの絶対値の値が小さくなることで、｜ｗ／ｂｆｌ｜が１．０以上になると、光を屈折する力が強くなりすぎてしまう。これにより、光軸ＯＡに対して斜めに出射される光が増えるため、拡散部材１４０を斜めから見た場合の輝度ムラは抑制されるが、光が拡げられすぎているため、必要な輝度が確保できなくなるおそれがある。
【００９６】
図１６Ａに示されるように、ｂｆｌが一定の場合、ｗが大きくなるほど、光軸ＯＡに対して斜め方向に出射される光が増えるため、光軸ＯＡに対して斜めから見た場合の輝度ムラが抑制できる。
【００９７】
図１６Ｂに示されるように、ｗが一定の場合、ｂｆｌの絶対値の値が小さいほど、光軸ＯＡに対して斜め方向に出射される光が増えるため、光軸ＯＡに対して斜めから見た場合の輝度ムラが抑制できる。
【００９８】
以上のことから、第３光束制御部材１１６と、拡散部材１４０とは、拡散部材１４０を斜めから見た場合に、輝度ムラが生じないようにする観点から、上記の式（８）を満たすように配置されることが好ましい。
【００９９】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る表示装置は、第３光束制御部材２１６の構成のみが実施の形態１に係る表示装置１００と異なる。そこで、実施の形態２では、第３光束制御部材２１６の構成のみについて説明する。
【０１００】
（第３光束制御部材の構成）
図１７は、第３光束制御部材２１６の構成を示す図である。図１７Ａは、第３光束制御部材２１６の平面図であり、図１７Ｂは、底面図であり、図１７Ｃは、側面図であり、図１７Ｄは、図１７Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【０１０１】
図１７Ａ〜Ｄに示されるように、第３光束制御部材２１６は、第３入射面１５１と、第３出射面２５２とを有する。第３出射面２５２は、複数の凸レンズ面２５３を含む。
【０１０２】
複数の凸レンズ面２５３は、第１の方向と、第１の方向に垂直な第２の方向とに沿って配列されている。本実施の形態において、凸レンズ面２５３の平面視形状は正方形であり、いずれも同じ大きさである。また、凸レンズ面２５３は、凸レンズ面２５３の中心軸ＣＡを含むいずれの断面においても曲率を有する。当該凸レンズ面２５３の中心軸ＣＡを含む断面形状は、円弧であってもよいし、頂部から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよいし、中心軸ＣＡと交わる部分が円弧で、円弧から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線であってもよい。
【０１０３】
以上のように、実施の形態２に係る表示装置は、実施の形態１に係る表示装置１００と同様の効果に加え、凸レンズ面２５３が配列された第１の方向および第２の方向の両方について、視野角を広くすることができる。
【０１０４】
また、特に図示しないが、第３光束制御部材２１６は、複数の凹レンズ面を含む第３出射面２５２を有していてもよい。この場合も複数の凹レンズ面は、第１の方向および第２の方向に配列されている。さらに、第３光束制御部材２１６は、複数の凸レンズ面２５３または複数の凹レンズ面を含む第３入射面２５１を有していてもよい。
【０１０５】
なお、表示装置１００’において、発光装置１３０は、複数配置されていてもよい。図１８は、変形例に係る表示装置１００’の構成を示す図である。図１８Ａは、表示装置１００’の平面図であり、図１８Ｂは、図１８Ａに示すＡ−Ａ線の断面図である。
【０１０６】
図１８Ａ、Ｂに示されるように、表示装置１００’は、基板１１１’と、複数の発光装置１３０と、拡散部材１４０’と、（面光源装置１１０’）と、表示部材１２０’とを有する。表示装置１００’では、１つの基板１１１’に複数の発光装置１３０が配置されている。なお、本実施の形態では、１つの基板１１１’に６つの発光装置１３０がマトリックス状に配置されている。
【０１０７】
拡散部材１４０’および表示部材１２０’には、複数の発光装置１３０から出射された光が到達する。本実施の形態では、６つの発光装置１３０から出射された光が到達するように、拡散部材１４０’および表示部材１２０’は、例えば基板１１１’と同じ大きさに形成されている。
【０１０８】
以上のように構成することにより、面光源装置および表示装置を大型化できる。なお、複数の発光装置１３０を１つの拡散部材１４０’および表示部材１２０’に対して設ける代わりに、１つの発光装置１３０、拡散部材１４０’および表示部材１２０’を有する表示装置１００を平面方向に複数配置して、表示装置を大型化してもよい。
【０１０９】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【実施例】
【０１１０】
［実施例１］
実施例１では、実施の形態１に係る表示装置１００における、凸レンズ面１５３の第３中心軸ＣＡ３を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面１５３の中心線と第３光束制御部材１１６における拡散部材１４０側の面との交点と、拡散部材１４０との距離ｔと、凸レンズ面１５３の曲率半径Ｒと、均斉度Ｕ０、Ｕ５／Ｕ０との関係について調べた。
【０１１１】
（表示装置の構成）
図１９は、実施例で使用した表示装置１００の構成を示す模式図である。図１９に示されるように、表示装置１００は、面光源装置１１０と、表示部材１２０とを有する。面光源装置１１０は、発光素子１１２と、光束制御部材１１３とを含む。光束制御部材１１３は、第１光束制御部材１１４と、第２光束制御部材１１５と第３光束制御部材１１６とを有する。なお、図１９において、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝３ｍｍ、ｃ＝１ｍｍ、ｄ＝３ｍｍ、ｅ＝２５ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、ｇ＝３ｍｍ、ｈ＝５５．５ｍｍ、ｉ＝１６．２ｍｍであり、後述のＮｏ．１７の表示装置における寸法を示している。なお、実施例における第１光束制御部材の焦点距離ｆは、１ｍｍであり、第１中心軸と第１中心軸から最も離れた発光素子における光軸との距離ｄは、−２８．１４ｍｍである。すなわち、実施例におけるｄ／ｆは−０．０３６である。
【０１１２】
各表示装置の表示領域における均斉度をシミュレーションにより求めた。表示領域１２１における均斉度は以下の式（９）で算出した。
均斉度＝最小輝度／最大輝度      （９）
「最小輝度」とは、表示領域における輝度の最小値であり、「最大輝度」とは、表示領域における輝度の最大値である。
【０１１３】
均斉度をシミュレーションした３６種類の表示装置におけるパラメータを表１に示す。
【０１１４】
表１におけるｗは、第３中心軸を含む断面における凸レンズ面の幅であり、ｔは、凸レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、拡散部材との距離であり、Ｒは、凸レンズ面の曲率半径であり、ｎは、屈折率であり、Ｕ０は、表示領域を正面から見たときの均斉度であり、Ｕ５は、表示領域を５°傾斜した位置から見た場合の均斉度である。なお、特に示さないが、表示装置Ｎｏ．１〜３６は、上記式（１）を満たす。
【０１１５】
【表１】
2018098162.tif 000005
【０１１６】
各表示装置における「（第３中心軸を含む断面における凸レンズ面の幅ｗ）２／凸レンズ面の頂部および拡散部材１４０の距離ｔ」と、均斉度Ｕ０と、との関係を図２０に示す。図２０は、表１にまとめた結果をプロットしたグラフである。図２０における横軸は、「（凸レンズ面１５３の第３中心軸ＣＡ３を含む断面における幅ｗ）２／凸レンズ面１５３の頂部および拡散部材１４０との距離ｔ」を示しており、縦軸は、表示装置を平面視したとき（光軸ＬＡから見たとき）の均斉度Ｕ０を示している。
【０１１７】
表１および図２０に示されるように、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる均斉度Ｕ０が０．７以上になるためには、ｗ２／ｔが０．８５未満の必要があることが分かる。
【０１１８】
また、表１および図２１に示されるように、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる均斉度Ｕ５／Ｕ０が０．７以上になるためには、ｗ／Ｒが０．４超１．４未満の必要があることが分かる。
【０１１９】
以上のように、凸レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、拡散部材との距離ｔとが、０＜ｗ２／ｔ＜０．８５を満たし、かつ凸レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面の曲率半径Ｒとが、０．４＜ｗ／Ｒ＜１．４を満たせば、表示領域を輝度ムラが小さく、均一に照らすことができることが分かった。なお、特に結果を示さないが、凹レンズ面を含む第３光束制御部材を有する表示装置でも同様の結果が得られた。
【０１２０】
［実施例２］
実施例２では、第３入射面１５１に複数の凸レンズ面１５３または複数の凹レンズ面１５５が配置された第３光束制御部材１１６を有する表示装置１００と、第３出射面１５２に複数の凸レンズ面１５３または複数の凹レンズ面１５５が配置された第３光束制御部材１１６を有する表示装置１００と、についてそれぞれ調べた。
【０１２１】
具体的には、実施の形態１に係る表示装置において、凸レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面の頂部および拡散部材との距離ｔと、凸レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、前記凸レンズ面の焦点との長さｂｆｌと、均斉度Ｕ０、均斉度比Ｕ５／Ｕ０との関係について調べた。また、実施の形態１に係る表示装置において、凹レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凹レンズ面の底部および拡散部材との距離ｔと、凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、前記凹レンズ面の焦点との長さｂｆｌと、均斉度Ｕ０、均斉度比Ｕ５／Ｕ０との関係について調べた。なお、表示装置の構成は、実施例１と同様である。
【０１２２】
均斉度をシミュレーションした１０１種類の表示装置におけるパラメータを表２〜５に示す。
【０１２３】
表２〜５におけるｗは、第３中心軸を含む断面における凸レンズ面または凹レンズ面の幅であり、ｂｆｌは、凸レンズ面または凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、凸レンズ面または凹レンズ面の焦点との長さであり、ｔは、凸レンズ面の頂部または凹レンズ面の底部、および拡散部材の距離であり、Ｕ０は、表示領域を正面から見たときの均斉度であり、Ｕ５は、表示領域を５°傾斜した位置から見た場合の均斉度である。なお、特に示さないが、表示装置Ｎｏ．３７〜８３および８８〜１３３は、上記式（１）〜（３）を満たす。
【０１２４】
表２、３は、第３入射面に凸レンズ面または凹レンズ面が配置された表示装置におけるパラメータを示しており、表４、５は、第３出射面に凸レンズ面または凹レンズ面が配置された表示装置におけるパラメータを示している。表２、３において、ｂｆｌの値がプラスの表示装置は、第３入射面に凸レンズ面が配置された表示装置であり、ｂｆｌの値がマイナスの表示装置は、第３入射面に凹レンズ面が配置された表示装置である。また、表４、５において、ｂｆｌの値がプラスの表示装置は、第３出射面に凸レンズ面が配置された表示装置であり、ｂｆｌの値がマイナスの表示装置は、第３出射面に凹レンズ面が配置された表示装置である。
【０１２５】
【表２】
2018098162.tif 000006
【０１２６】
【表３】
2018098162.tif 000007
【０１２７】
【表４】
2018098162.tif 000008
【０１２８】
【表５】
2018098162.tif 000009
【０１２９】
図２２Ａ、Ｂは、表２、３にまとめた結果をプロットしたグラフであり、図２３Ａ、Ｂは、表４、５にまとめた結果をプロットしたグラフである。図２２Ａは、第３入射面側に複数の凸レンズ面または複数の凹レンズ面を配置した場合の（ｗ×ｂｆｌ）／ｔと、均斉度Ｕ０と、の関係を示すグラフであり、図２２Ｂは、第３入射面側に複数の凸レンズ面または複数の凹レンズ面を配置した場合の｜ｗ／ｂｆｌ｜と、均斉度比Ｕ５／Ｕ０と、の関係を示すグラフである。図２３Ａは、第３出射面側に複数の凸レンズ面または複数の凹レンズ面を配置した場合の（ｗ×ｂｆｌ）／ｔと、均斉度Ｕ０と、の関係を示すグラフであり、図２３Ｂは、第３出射面側に複数の凸レンズ面または複数の凹レンズ面を配置した場合の｜ｗ／ｂｆｌ｜と、均斉度比Ｕ５／Ｕ０と、の関係を示すグラフである。図２２Ａおよび図２３Ａの横軸は、（ｗ×ｂｆｌ）／ｔを示しており、縦軸は、均斉度Ｕ０を示している。また、図２２Ｂおよび図２３Ｂの横軸は、｜ｗ／ｂｆｌ｜を示しており、縦軸は、均斉度比Ｕ５／Ｕ０を示している。
【０１３０】
表２、３および図２２Ａ、Ｂに示されるように、凸レンズ面が第３入射面に配置された第３光束制御部材を用いた場合には、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる均斉度Ｕ０が０．７以上であって、かつ均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．７以上になるためには、（ｗ×ｂｆｌ）／ｔが−１５超３未満であり、かつ｜ｗ／ｂｆｌ｜が０．２超１．０未満の必要があることが分かる。
【０１３１】
例えば、表示装置Ｎｏ．８４では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．６４であり、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる基準を満たしていなかった。しかし、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０が０．８４であり、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる基準を満たしていた。また、表示装置Ｎｏ．８５では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．７６であるが、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０が０．４７であった。また、表示装置Ｎｏ．８６および８７では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０と、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０のいずれも満たしていなかった。
【０１３２】
また、表４、５および図２３Ａ、Ｂに示されるように、凹レンズ面が第３入射面に配置された第３光束制御部材を用いた場合には、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる均斉度Ｕ０が０．７以上であって、かつ均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．７以上になるためには、（ｗ×ｂｆｌ）／ｔが−１５超３未満であり、かつ｜ｗ／ｂｆｌ｜が０．２超１．０未満の必要があることが分かる。
【０１３３】
例えば、表示装置Ｎｏ．１３４では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．７６であり、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる基準を満たしていた。しかし、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０が０．４７であり、ＨＵＤに用いられる場合に必要とされる基準を満たしていなかった。また、表示装置Ｎｏ．１３５では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０が０．６４であるが、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０が０．８４であった。また、表示装置Ｎｏ．１３６および１３７では、拡散部材を斜めから見た場合の指標である均斉度比Ｕ５／Ｕ０と、拡散部材を正面から見た場合の指標である均斉度Ｕ０のいずれも満たしていなかった。
【０１３４】
以上のように、凸レンズ面または凹レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面または凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、拡散部材との距離ｔと、凸レンズ面または凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、凸レンズ面または凹レンズ面の焦点との長さｂｆｌが、−１５＜（ｗ×ｂｆｌ）／ｔ＜３を満たし、かつ凸レンズ面または凹レンズ面の第３中心軸を含む断面における幅ｗと、凸レンズ面または凹レンズ面の中心線と第３光束制御部材における拡散部材側の面との交点と、凸レンズ面または凹レンズ面の焦点との長さｂｆｌが、０．２＜｜ｗ／ｂｆｌ｜＜１．０であれば輝度ムラが小さく、かつより均一に照らすことができることが分かった。
【０１３５】
なお、上述した例では、第３光束制御部材の第３入射面または第３出射面のいずれか一方に複数の凸状または凹状のレンズ面が配置される例を示したが、これに限らず、第３入射面および第３出射面の両面に複数の凸状レンズ面または複数の凹状レンズ面を形成してもよい。例えば、一方の面に凸状レンズ面を形成し、一方の面と同一ピッチで他方の面に複数の凹状レンズ面を形成する形態や、凸状レンズ面または凹状レンズ面を第３入射面および第３出射面の両方に同一ピッチで形成する形態が考えられる。その場合、第３出射面におけるレンズ面の中心軸と交わる点から第３光束制御部材の両面のレンズによる焦点までの距離ｂｆｌとレンズパワーとの関係において、第３入射面および第３出射面の両面によるレンズのパワーがプラスの場合はｂｆｌがプラスの値、レンズのパワーがマイナスの場合はｂｆｌがマイナスの値となり、本発明の第３光束制御部材に求められる条件（式（７）および（８））を満たすように形成される。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明に係る面光源装置は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の光源として有用である。また、本発明に係る表示装置は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）などとして有用である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  面光源装置
１１  基板
１２  ＬＥＤ
１４  レンズアレイ
１５  拡散部材
１６  境界線
１７  凹凸部
１００  表示装置
１１０  面光源装置
１１１  基板
１１２  発光素子
１１３  光束制御部材
１１４  第１光束制御部材
１１５  第２光束制御部材
１１６、２１６  第３光束制御部材
１２０  表示部材
１２１  表示領域
１３０  発光装置
１３１  第１入射面
１３２  第１出射面
１３２ａ  内側第１出射面
１３２ｂ  外側第１出射面
１３３  第１フランジ
１３４  第１凹部
１４０  拡散部材
１４１  第２入射面
１４２  第２出射面
１４３  第２フランジ
１４５  フレネルレンズ部
１４６  凸部
１４７  屈折面
１４８  接続面
１５１  第３入射面
１５２  第３出射面
１５３  凸レンズ面
１５４  第３フランジ
１５５  凹レンズ面
ＣＡ  中心軸
ＣＡ１  第１中心軸
ＣＡ２  第２中心軸
ＣＡ３  第３中心軸
ＯＡ  光軸
【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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