(57)【要約】【課題】高い指向性を確保しつつ、輝度分布の均一化を図ることが可能な光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置２は、発光素子（ＬＥＤ８）と、発光素子からの射出光を反射させる主凹面ミラー９と、発光素子から射出されて主凹面ミラーで反射した光の一部を反射させる副凹面ミラー１１と、を備え、主凹面ミラー９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、副凹面ミラー１１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、主凹面ミラー９の焦点の位置、副凹面ミラーの焦点の位置、および発光素子の位置の３つのうち、少なくとも１つが他と異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子の発光面に対向して配置され、前記発光素子から射出された光を反射させる主凹面ミラーと、
前記発光素子の発光面と反対側の面に対向して配置され、前記発光素子から射出されて前記主凹面ミラーで反射した光の一部を反射させる副凹面ミラーと、を備え、
前記主凹面ミラーを一つの仮想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、
前記副凹面ミラーを前記仮想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、
前記主凹面ミラーの焦点の位置、前記副凹面ミラーの焦点の位置、および前記発光素子の位置の３つのうち、少なくとも１つが他と異なることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記仮想平面の法線方向における前記主凹面ミラーの寸法が、前記仮想平面の法線方向における前記発光素子の寸法および前記副凹面ミラーの寸法よりも小さく、
前記主凹面ミラーで反射した光を、前記主凹面ミラーの開口のうち、前記発光素子が配置されていない側の領域から外部に射出させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記発光素子の位置が、前記主凹面ミラーの焦点の位置と一致し、前記副凹面ミラーの焦点の位置と異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記副凹面ミラーの焦点の位置が、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記仮想平面と平行、かつ前記主凹面ミラーの光軸と垂直な第１の方向にずれていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記副凹面ミラーが、前記主凹面ミラーで反射した光のうち、前記第１の方向における一方の側に入射する光を反射させる第１の副凹面ミラーと、前記第１の方向における他方の側に入射する光を反射させる第２の副凹面ミラーと、を備え、
前記第１の副凹面ミラーを前記仮想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、
前記第２の副凹面ミラーを前記仮想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、
前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置と前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置とが互いに異なることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第１の副凹面ミラーが配置された側に位置し、前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第２の副凹面ミラーが配置された側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第２の副凹面ミラーが配置された側に位置し、前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第１の副凹面ミラーが配置された側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記副凹面ミラーの焦点の位置が、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記仮想平面と平行、かつ前記主凹面ミラーの光軸と平行な第２の方向にずれていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項９】
前記主凹面ミラーの焦点の位置が、前記副凹面ミラーの焦点の位置と一致し、前記発光素子の位置と異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記主凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備えた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光源装置。
【請求項１１】
前記主凹面ミラーの窪みに空気が存在してい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光源装置。
【請求項１２】
前記副凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記副凹面ミラーの窪みに空気が存在していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記主凹面ミラーの窪みに配置された平凸レンズと、前記副凹面ミラーの窪みに配置された平凸レンズと、を備え、
前記主凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面と前記副凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面とが光学接着剤を介して接合されてい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光源装置。
【請求項１５】
前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記曲線形状が概ね放物線である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光源装置。
【請求項１７】
前記主凹面ミラーおよび前記副凹面ミラーが金属膜もしくは誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記発光素子が、前記仮想平面の法線方向に配置された複数の発光素子からなり、
前記副凹面ミラーが、前記仮想平面の法線方向に配置された、前記発光素子と同数の副凹面ミラーからなることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置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、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２０】
前記導光体が、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１９に記載の面光源装置。
【請求項２１】
前記導光体が、前記端面に近い側から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状であり、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２０に記載の面光源装置。
【請求項２２】
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２０に記載の面光源装置。
【請求項２３】
前記導光体が、前記導光体に対して前記発光素子を位置合わせするための位置合わせ部を有することを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２４】
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１９ないし２３のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２５】
請求項１９ないし２４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により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２６】
請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の光源装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２７】
請求項１９ないし２４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、光源装置、面光源装置、表示装置および照明装置に関する。
【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から液晶パネルを照明する面光源装置と、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ている。面光源装置において、光源から射出された光は導光体の内部を伝播し、導光体の全面から射出される。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】
液晶表示装置において、コントラスト比等の表示特性を向上させるために、バックライトからの光を液晶パネルに対してできるだけ垂直に入射させる必要がある。そのため、角度分布が狭く、射出光の指向性が高いバックライトが望まれている。例えば、特許文献１に、指向性を有する光を射出できるＬＥＤが開示されている。この文献のＬＥＤは反射型ＬＥＤであり、内面が放物面状の反射面である凹状ケースと、放物面の焦点に配置された発光素子と、を備えている。また、特許文献２には、曲面状の反射面を有する反射板と光源と導光板とを備え、光源が反射面の焦点に配置されたバックライト装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８７０１５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４３８５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のＬＥＤの場合、反射面から見て光の射出方向に発光素子が配置されており、反射面で反射した光の一部は発光素子に照射される。そのため、反射面側から見て発光素子の裏側にあたる領域に光が届かず、この領域が影となる。その結果、ＬＥＤの光射出面での輝度分布が均一にならないという問題がある。一方、特許文献２のバックライト装置は、反射面から見て光の射出方向にＬＥＤが配置されていないため、影ができることはない。ただし、ＬＥＤから射出された光の一部は反射面で反射することなく、反射板の開口から外部に直接射出される。そのため、高い指向性が得られないという問題がある。
【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り、高い指向性を確保しつつ、輝度分布の均一化を図ることが可能な光源装置および面光源装置を提供することを目的とする。また、上記の光源装置や面光源装置を備え、特性に優れた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、本発明の光源装置は、発光素子と、前記発光素子の発光面に対向して配置され、前記発光素子から射出された光を反射させる主凹面ミラーと、前記発光素子の発光面と反対側の面に対向して配置され、前記発光素子から射出されて前記主凹面ミラーで反射した光の一部を反射させる副凹面ミラーと、を備え、前記主凹面ミラーを一つの仮想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、前記副凹面ミラーを前記仮想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、前記主凹面ミラーの焦点の位置、前記副凹面ミラーの焦点の位置、および前記発光素子の位置の３つのうち、少なくとも１つが他と異なることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光源装置は、前記仮想平面の法線方向における前記主凹面ミラーの寸法が、前記仮想平面の法線方向における前記発光素子の寸法および前記副凹面ミラーの寸法よりも小さく、前記主凹面ミラーで反射した光を、前記主凹面ミラーの開口のうち、前記発光素子が配置されていない側の領域から外部に射出させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光源装置は、前記発光素子の位置が、前記主凹面ミラーの焦点の位置と一致し、前記副凹面ミラーの焦点の位置と異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源装置は、前記副凹面ミラーの焦点の位置が、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記仮想平面と平行、かつ前記主凹面ミラーの光軸と垂直な第１の方向にずれていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光源装置は、前記副凹面ミラーが、前記主凹面ミラーで反射した光のうち、前記第１の方向における一方の側に入射する光を反射させる第１の副凹面ミラーと、前記第１の方向における他方の側に入射する光を反射させる第２の副凹面ミラーと、を備え、前記第１の副凹面ミラーを前記仮想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、前記第２の副凹面ミラーを前記仮想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、前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置と前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置とが互いに異なることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光源装置は、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第１の副凹面ミラーが配置された側に位置し、前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第２の副凹面ミラーが配置された側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光源装置は、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記第１の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第２の副凹面ミラーが配置された側に位置し、前記第２の副凹面ミラーの焦点の位置は前記第１の副凹面ミラーが配置された側に位置していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光源装置は、前記副凹面ミラーの焦点の位置が、前記発光素子の位置および前記主凹面ミラーの焦点の位置に対して、前記仮想平面と平行、かつ前記主凹面ミラーの光軸と平行な第２の方向にずれていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光源装置は、前記主凹面ミラーの焦点の位置が、前記副凹面ミラーの焦点の位置と一致し、前記発光素子の位置と異なることを特徴とする。
【００１６】
本発明の光源装置は、前記主凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光源装置は、前記主凹面ミラーの窪みに空気が存在していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光源装置は、前記副凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の光源装置は、前記副凹面ミラーの窪みに空気が存在していることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光源装置は、前記主凹面ミラーの窪みに配置された平凸レンズと、前記副凹面ミラーの窪みに配置された平凸レンズと、を備え、前記主凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面と前記副凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面とが光学接着剤を介して接合されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光源装置は、前記発光素子がＬＥＤであることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光源装置は、前記曲線形状が概ね放物線であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の光源装置は、前記主凹面ミラーおよび前記副凹面ミラーが金属膜もしくは誘電体多層膜からなることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光源装置は、前記発光素子が、前記仮想平面の法線方向に配置された複数の発光素子からなり、前記副凹面ミラーが、前記仮想平面の法線方向に配置された、前記発光素子と同数の副凹面ミラーからなることを特徴とする。
【００２５】
本発明の面光源装置は、前記光源装置と、前記光源装置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、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、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。
【００２７】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記端面に近い側から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状であり、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。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記導光体に対して前記発光素子を位置合わせするための位置合わせ部を有す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。
【００３１】
本発明の表示装置は、前記面光源装置と、前記面光源装置から射出される光により表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の照明装置は、前記光源装置を備えたことを特徴とする。
【００３３】
本発明の照明装置は、前記面光源装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、高い指向性を確保しつつ、輝度分布の均一化を図ることが可能な光源装置および面光源装置が実現できる。本発明によれば、上記の光源装置や面光源装置を備え、特性に優れた表示装置および照明装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）本実施形態の光源装置のｘｚ平面における断面図であり、（Ｂ）ｙｚ平面における断面図である。
【図３】（Ａ）本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図４】本実施形態の光源装置における射出光の角度−光度分布を示す図である。
【図５】本実施形態の光源装置の光射出面での照度分布を示す図である。
【図６】図４の角度−光度分布を説明するための図である。
【図７】本実施形態の第１変形例の光源装置の断面図である。
【図８】（Ａ）本変形例の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図９】本実施形態の第２変形例の光源装置の断面図である。
【図１０】（Ａ）本変形例の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図１１】本実施形態の第３変形例の光源装置の断面図である。
【図１２】本実施形態の第４変形例の光源装置の断面図である。
【図１３】本実施形態の第５変形例の光源装置の断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の光源装置の断面図である。
【図１５】（Ａ）本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図１６】本実施形態の第１変形例の光源装置の断面図である。
【図１７】（Ａ）本変形例の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態の光源装置の断面図である。
【図１９】（Ａ）本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【図２０】本発明の第４実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２１】本実施形態の面光源装置の断面図であり、図２０のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図２２】本実施形態の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図２３】本実施形態の第１変形例の面光源装置の断面図である。
【図２４】本実施形態の第２変形例の面光源装置の断面図である。
【図２５】本発明の第５実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２６】本発明の第６実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図２７】本実施形態の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図２８】本発明の第７実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２９】本発明の第８実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図３０】上記実施形態の表示装置を示す正面図である。
【図３１】本発明の第９実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図３２】本発明の第１０実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図３３】比較例の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
［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６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に用いて好適な光源装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図２（Ａ）は、本実施形態の光源装置のｘｚ平面における断面図であり、図２（Ｂ）は、ｙｚ平面における断面図である。図３（Ａ）は、本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、図３（Ｂ）は、ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
なお、以下の各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。
【００３７】
本実施形態の光源装置２は、図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ８（発光素子）と、主凹面ミラー９と、主シリンドリカルレンズ１０と、副凹面ミラー１１と、副シリンドリカルレンズ１２と、を備えている。
【００３８】
主シリンドリカルレンズ１０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。主シリンドリカルレンズ１０は、一方が凸面１０ａ、他方が平坦面１０ｂとなったレンズ、いわゆる平凸レンズである。平坦面１０ｂの一部は、後述するように光射出面として機能する。凸面１０ａは、なだらかに湾曲した湾曲面となっている。
【００３９】
なお、必ずしも凸面の全てが湾曲面である必要はなく、凸面の両端にＬＥＤ８からの光が到達しない領域があれば、その領域はｙｚ平面に平行な側面となっていてもよい。すなわち、主シリンドリカルレンズ５の凸面のうち、最大の拡散角でＬＥＤ８から射出された光が到達する位置までが放物面となっており、ＬＥＤ８からの光が到達しない部分はｙｚ平面に平行な側面となっていてもよい。その場合、放物面の部分にのみ、後述する主凹面ミラーが設けられ、平坦な側面には主凹面ミラーが設けられていなくてもよい。
【００４０】
主シリンドリカルレンズ１０をｘｚ平面で切断した断面形状を見ると、図２（Ａ）に示すように、凸面１０ａは焦点を有する曲線形状を有している。本実施形態の場合、具体的には、凸面１０ａの断面形状は放物線状である。一方、主シリンドリカルレンズ１０をｙｚ平面で切断した断面形状を見ると、図２（Ｂ）に示すように、凸面１０ａは直線形状である。すなわち、主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａは、ｘｚ平面内において湾曲し、ｙｚ平面内においては湾曲していない放物面である。主シリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄは、図２（Ｂ）に示すように、ｘｚ平面に平行な一対の平行平面である。
本実施形態における「ｘｚ平面」は、特許請求の範囲における「仮想平面」に相当する。
【００４１】
主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに沿って主凹面ミラー９が設けられている。言い換えると、主凹面ミラー９の窪みの内部に主シリンドリカルレンズ１０が配置されている。主凹面ミラー９は、主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに直接形成されたアルミニウム等の光反射率の高い金属膜で構成されている。その他、主凹面ミラー９は、凸面１０ａ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よい。
【００４２】
このように、主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａと主凹面ミラー９とが密着しているため、主凹面ミラー９の形状は凸面１０ａの形状が反映された放物面となる。したがって、主凹面ミラー９の焦点の位置は主シリンドリカルレンズ１０の焦点の位置と一致する。焦点の位置を図２（Ａ）に点ＦＰで示す。以下、説明を簡潔にするため、焦点ＦＰを主凹面ミラー９の焦点と称する。なお、主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに主凹面ミラー９を直接形成する構成に代えて、主シリンドリカルレンズ１０とは別体に作製した主凹面ミラーを貼り合わせた構成としても良い。
【００４３】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ８は、主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂに密着した状態で設けられている。ＬＥＤ８の発光面８ａは主凹面ミラー９を向いている。ＬＥＤ８の高さＹ１（ｙ軸方向の寸法）は、主シリンドリカルレンズ１０の厚みＹ２（ｙ軸方向の寸法）よりも小さく、例えば主シリンドリカルレンズ１０の厚みＹ２の１／２程度である。ＬＥＤ８と主凹面ミラー９とは、主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置がＬＥＤ８の位置Ｓと一致するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。ＬＥＤ８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。
【００４４】
ところで、ＬＥＤ８は、寸法ができるだけ小さく、点光源に近いことが望ましい。その理由は、ＬＥＤ８の位置を主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と一致させた場合、仮にＬＥＤ８が点光源であれば、主凹面ミラー９で反射した光は完全な平行光となり、最も高い指向性が得られるからである。しかしながら、実際にはＬＥＤ８は有限の大きさを有しているため、点光源にはなり得ない。したがって、本明細書においては、図２（Ａ）に示すように、「ｘｚ平面上でのＬＥＤ８の発光面８ａの中心点」を「ＬＥＤ８の位置」と定義する。ＬＥＤ８の位置を図２（Ａ）に符号Ｓで示す。
【００４５】
副シリンドリカルレンズ１２は、主シリンドリカルレンズ１０と同様、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る。主シリンドリカルレンズ１０と副シリンドリカルレンズ１２とは、屈折率が等しい材料で構成されることが望ましい。副シリンドリカルレンズ１２は、一方が２つの山を有する凸面１２ａ、他方が平坦面１２ｂとなった平凸レンズである。
【００４６】
副シリンドリカルレンズ１２の厚みＹ３（ｙ軸方向の寸法）は、図２（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ８の高さＹ１（ｙ軸方向の寸法）と等しい。したがって、副シリンドリカルレンズ１２の厚みＹ３（ｙ軸方向の寸法）は、主シリンドリカルレンズ１０の厚みＹ２（ｙ軸方向の寸法）の略１／２である。副シリンドリカルレンズ１２の上面１２ｃおよび下面１２ｄは、ｘｚ平面に平行な一対の平行平面である。図２（Ａ）に示すように、副シリンドリカルレンズ１２の幅Ｘ３（ｘ軸方向の寸法）は、主シリンドリカルレンズ１０の幅Ｘ２（ｘ軸方向の寸法）と等しい。
【００４７】
副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａに沿って副凹面ミラー１１が設けられている。副凹面ミラー１１は、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａに直接形成されたアルミニウム等の光反射率の高い金属膜で構成されている。あるいは、副凹面ミラー１１は、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａ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よい。このように、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａと副凹面ミラー１１とが密着しているため、副凹面ミラー１１は凸面１２ａの形状が反映された形状となる。
【００４８】
図２（Ａ）に示すように、副凹面ミラー１１は、ＬＥＤ８の位置Ｓを中心として、ｘ軸の正方向の側（図２（Ａ）の左側）に入射する光を反射させる第１の副凹面ミラー１３と、ｘ軸の負方向の側（図２（Ａ）の右側）に入射する光を反射させる第２の副凹面ミラー１４と、を備えている。副凹面ミラー１１をｘｚ平面で切断した断面形状を見ると、第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４とは、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍを中心として線対称の形状を有している。第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４とは別体であってもよいが、本実施形態では、第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４とは一体に形成された一つの凹面ミラーとする。
なお、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍは主凹面ミラー９の光軸と一致する。
【００４９】
第１の副凹面ミラー１３の断面形状は放物線の一部をなしている。すなわち、第１の副凹面ミラー１３は放物面の一部で構成されている。第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第１の副凹面ミラー１３が配置された側（ｘ軸の正方向の側）にずれた位置にある。すなわち、第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓに対して、ｘｚ平面と平行、かつ主凹面ミラー９の光軸Ｍ（ｚ軸）と垂直な方向にずれている。
【００５０】
同様に、第２の副凹面ミラー１４の断面形状は放物線の一部をなしている。すなわち、第２の副凹面ミラー１４は放物面の一部で構成されている。第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第２の副凹面ミラー１４が配置された側（ｘ軸の負方向の側）にずれた位置にある。すなわち、第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓに対して、ｘｚ平面と平行、かつ主凹面ミラー９の光軸Ｍ（ｚ軸）と垂直な方向にずれている。このように、第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１と第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２とは、ｘ軸方向に沿って互いに異なる位置にある。
【００５１】
言い換えると、副凹面ミラー１１は、ＬＥＤ８の位置Ｓに対してｘ軸方向の一方側にずれた焦点ＦＲ１を有する放物面の一部と、ｘ軸方向の他方側にずれた焦点ＦＲ２を有する放物面の一部とを、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍ上で接合した形状を有している。
【００５２】
一方、副シリンドリカルレンズ１２をｙｚ平面で切断した断面形状を見ると、図２（Ｂ）に示すように、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａは直線形状である。すなわち、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａは、ｘｚ平面内において湾曲し、ｙｚ平面内においては湾曲していない放物面である。副シリンドリカルレンズ１２には、ＬＥＤ８を収容するための溝１２ｓが形成されている。また、ＬＥＤ８に電流を供給するための配線（図示略）は、主シリンドリカルレンズ１０の下方もしくは副シリンドリカルレンズ１２の下方から引き出されている。
【００５３】
したがって、本実施形態の光源装置２において、ＬＥＤ８の位置Ｓ、主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置、副凹面ミラー１１の２つの焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置のうち、ＬＥＤ８の位置Ｓと主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置とは一致している。ＬＥＤ８の位置Ｓおよび主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と副凹面ミラー１１の２つの焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とは異なっている。
【００５４】
主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂと副シリンドリカルレンズ１２の平坦面１２ｂとは、光学接着剤（図示略）を介して接合されている。主シリンドリカルレンズ１０と副シリンドリカルレンズ１２と光学接着剤とが全て同じ屈折率であれば、主シリンドリカルレンズ１０と副シリンドリカルレンズ１２との間を光が行き来する際に光の屈折や反射が生じないため、好ましい。ただし、主シリンドリカルレンズ１０と副シリンドリカルレンズ１２とは、必ずしも光学接着されていなくてもよい。
【００５５】
主シリンドリカルレンズ１０の厚みＹ２は副シリンドリカルレンズ１２の厚みＹ３の略２倍であるため、図２（Ｂ）に示すように、主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂのうち、前面側（図２（Ｂ）の上側）の略半分の領域は副シリンドリカルレンズ１２の平坦面１２ｂと接合されない領域となる。この領域は、後述するように、光源装置２から光が射出される光射出面となる。この光射出面１０ｂは、例えば面光源装置として導光体と組み合わせて用いる場合には、導光体の端面（光入射面）と接合される。もしくは、光射出面１０ｂと導光体の端面（光入射面）とが離間して配置され、光射出面１０ｂと導光体の端面との間に空気層が介在してもよい。
【００５６】
以下、上記構成の面光源装置１の作用について説明する。
ＬＥＤ８の発光面８ａは有限の面積を有しているため、発光面８ａ上の全ての点が主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置に必ずしも一致するわけではない。ただし、以下では説明を判りやすくするため、発光面８ａの面積が十分に小さく、発光面８ａが焦点ＦＰと一致しているものとして説明する。
【００５７】
ＬＥＤ８の発光面８ａから発せられた光は、所定の拡散角をもって主凹面ミラー９に向かって進み、主凹面ミラー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（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図３（Ａ）に示すように、ＬＥＤ８の発光面８ａの位置が主凹面ミラー９の焦点ＦＰと一致しているため、ＬＥＤ８から発せられた光Ｌは、主凹面ミラー９への入射角に係わらず、主凹面ミラー９で反射した後は主凹面ミラー９の光軸Ｍに平行な方向に進む。したがって、ＬＥＤ８の発光面８ａから発せられた拡散光は、主凹面ミラー９で反射することにより、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る。
【００５８】
次に、光の伝播方向Ｚに平行、かつ導光体３の光射出面３ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図３（Ｂ）に示すように、ｙｚ平面内で見る限りにおいては、主凹面ミラー９は曲率を有していないので、主凹面ミラー９は平面ミラーのように機能する。すなわち、光Ｌは、主凹面ミラー９において入射角に等しい反射角で反射する。よって、ＬＥＤ８から射出された光のうち、ＬＥＤ８からある程度大きな拡散角で斜め上方（前面側）に射出された光は、主凹面ミラー９で反射した後、主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂの上半分側に進み、平坦面１０ｂの上半分から射出される。以下、平坦面１０ｂの上半分（副シリンドリカルレンズ１２が接合されていない部分）を「光射出面」と称する。
【００５９】
一方、ＬＥＤ８から小さな拡散角で射出された光、すなわち発光面から垂直に近い方向に射出された光、もしくはＬＥＤ８から斜め下方（背面側）に射出された光は、主凹面ミラー９で１回反射しただけでは、主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂの上半分側に到達しない。この場合、主凹面ミラー９で反射した光は、主シリンドリカルレンズ１０を経て副シリンドリカルレンズ１２に入射し、副凹面ミラー１１で反射する。すなわち、主凹面ミラー９で反射した後、副シリンドリカルレンズ１２に入射した光は、第１の副凹面ミラー１３、第２の副凹面ミラー１４のいずれか一方で反射する。副凹面ミラー１１で反射した光は、主シリンドリカルレンズ１０に再度入射し、主凹面ミラー９で反射する。
【００６０】
このように、光は、主凹面ミラー９と副凹面ミラー１１との間を複数回往復するうち、主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂの上半分側に進み、光射出面から射出される。図３（Ｂ）では、主凹面ミラー９→副凹面ミラー１１→主凹面ミラー９の順で３回反射した後、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面から射出される光Ｌの経路を１点鎖線の矢印で示している。
【００６１】
ＬＥＤ８は主シリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂの下半分側に配置され、光射出面には配置されていない。したがって、光射出面に向かう光は、ＬＥＤ８に当たることなく射出される。
仮に光射出面にＬＥＤが配置されていたとすると、主凹面ミラー９で反射された光の一部がＬＥＤに当たるため、当該ＬＥＤが配置された領域が影となって光が照射されない部分ができてしまう。これに対して、本実施形態の光源装置２では、ＬＥＤ８の発光面８ａから射出され、主凹面ミラー９で反射した後、光射出面から射出されるまでの光の経路上にＬＥＤ８が配置されていない。したがって、光射出面において、ＬＥＤの影となって光が照射されない部分が生じない。その結果、輝度分布の均一性に優れた光源装置２を実現できる。
【００６２】
ここで、比較例として、図３３に示すように、ＬＥＤ２０１の位置Ｓ、主凹面ミラー２０２の焦点ＦＰの位置、副凹面ミラー２０３の焦点ＦＲの位置の３つが全て一致した光源装置２００を考える。
この光源装置２００においては、主凹面ミラー２０２により平行化された光Ｌ２は、主シリンドリカルレンズ２０４から副シリンドリカルレンズ２０５に入射し、副凹面ミラー２０３で反射した後、副凹面ミラー２０３の焦点ＦＲに向けて進む。このとき、副凹面ミラー２０３の焦点ＦＲの位置とＬＥＤ２０１の位置とが一致しているため、副凹面ミラー２０３の焦点ＦＲに向かう光はＬＥＤ２０１に当たって吸収もしくは反射される。例えば図３３において符号Ｌ２で示す光は、副凹面ミラー２０３で反射した後、ＬＥＤ２０１の側面に当たり、吸収される光を示す。一方、符号Ｌ３で示す光は、ＬＥＤ２０１の背面に当たって反射し、副凹面ミラー２０３、主凹面ミラー２０２の順で反射した後、光軸Ｍに対して大きな角度を持つ光（図３３の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）の経路を通る光）として射出される。このように、副凹面ミラー２０３で反射した光の一部は吸収され、残りは指向性を乱す光となって射出される。すなわち、主凹面ミラー２０２→副凹面ミラー２０３の順で反射した光は、指向性を有する光として光源装置２００から充分取り出すことができない。
【００６３】
これに対して、本実施形態の光源装置２の場合、ＬＥＤ８の位置Ｓは、主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と一致しているが、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とは一致していない。したがって、ＬＥＤ８から射出された光Ｌは、図３（Ａ）に示すように、主凹面ミラー９により平行化され、副シリンドリカルレンズ１２に入射し、副凹面ミラー１１で反射した後、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，焦点ＦＲ２のいずれかに向けて進む。このとき、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とＬＥＤ８の位置Ｓとが一致していないため、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，ＦＲ２を通る光はＬＥＤ８には当たらず、主シリンドリカルレンズ１０に入射し、主凹面ミラー９で反射する。
【００６４】
本実施形態の場合、主凹面ミラー９→副凹面ミラー１１の順で反射した後の光は、主凹面ミラー９の焦点ＦＰを通らないため、主凹面ミラー９で２回反射（副凹面ミラー１１の分を合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから導光体３に入射する。
【００６５】
具体的には、主凹面ミラー９で反射した後、第１の副凹面ミラー１３で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図３（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。主凹面ミラー９で反射した後、第２の副凹面ミラー１４で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図３（Ａ）の斜め上方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。このように、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍから互いに離れる側に向けて斜めに進み、光射出面１０ｂから射出される。
【００６６】
したがって、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、指向性を若干低下させる要因となる。しかしながら、ＬＥＤ８から射出された光の略半分は主凹面ミラーで１回反射して平行化された状態で射出され、主凹面ミラーで２回以上反射して射出される光の割合は漸次減っていく。そのため、指向性が大きく損なわれることはない。したがって、本実施形態の光源装置２によれば、高い指向性を維持しつつ主凹面ミラー９で２回反射した後の光をも取り出すことができる。ここでは、主凹面ミラー９で２回反射した後に射出される光の例を挙げて説明したが、３回以上反射した後に射出される光も同様の振る舞いを示す。すなわち、本実施形態の光源装置２によれば、図３３の比較例ではＬＥＤで吸収もしくは反射して取り出せなかった光の成分も外部に取り出して利用することができる。
【００６７】
また、本実施形態の場合、副凹面ミラー１１を第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４とで構成し、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線（主凹面ミラー９の光軸Ｍ）を中心として線対称の形状とした。これにより、上記の直線を中心として対称的な輝度分布を実現することができる。
【００６８】
以上の作用により、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出された時点において、光Ｌは、主シリンドリカルレンズ１０の上面および下面に平行な平面（ｘｚ平面）内でのみ高い指向性を持ち、光の伝播方向Ｚに平行、かつ主シリンドリカルレンズ１０の上面および下面に垂直な平面（ｙｚ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、光射出面１０ｂから射出される。
【００６９】
本発明者らは、本実施形態の光源装置の効果を実証するため、光学シミュレーションソフトを用いて、ＬＥＤの位置と主凹面ミラーの焦点の位置とを一致させ、これらの位置と副凹面ミラーの焦点の位置とを異ならせた本実施例の光源装置と、ＬＥＤの位置、主凹面ミラーの焦点の位置、副凹面ミラーの焦点の位置の３つを全て一致させた比較例の光源装置と、で光の取り出し効率を比較した。ここで言う「光の取り出し効率」とは、「ＬＥＤ８から外部に向けて射出された光のエネルギーに対する光射出面１０ｂから射出された光のエネルギーの割合」と定義される。
【００７０】
さらに、本実施形態の光源装置について、光射出面における角度−光度分布と照度分布とを求めた。角度−光度分布を図４に示し、照度分布を図５に示す。
図４の左上に示す分布曲線は等光度曲線である。図４の左下に示すグラフはｘ軸方向の角度−光度分布を示し、図４の右上に示すグラフはｙ軸方向の角度−光度分布を示している。図５に示す曲線は等照度曲線である。
【００７１】
シミュレーション条件として、ＬＥＤの幅Ｘ１（ｘ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を１．４ｍｍ、ＬＥＤの高さＹ１（ｙ軸方向の寸法、図２（Ｂ）参照）を３ｍｍ、ＬＥＤの奥行きＺ１（ｚ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を０．５ｍｍ、主シリンドリカルレンズの幅Ｘ２（ｘ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を２０ｍｍ、主シリンドリカルレンズの高さＹ２（ｙ軸方向の寸法、図２（Ｂ）参照）を６ｍｍ、主シリンドリカルレンズの奥行きＺ２（ｚ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、主シリンドリカルレンズの焦点距離ｆＰ（図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、副シリンドリカルレンズの幅Ｘ３（ｘ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を２０ｍｍ、副シリンドリカルレンズの高さＹ３（ｙ軸方向の寸法、図２（Ｂ）参照）を３ｍｍ、副シリンドリカルレンズの奥行きＺ３（ｚ軸方向の寸法、図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、副シリンドリカルレンズの焦点距離ｆＲ（図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、ＬＥＤの位置Ｓからの副凹面ミラーの焦点ＦＲ１，ＦＲ２のずれ量Ｄを１．５ｍｍ、とした。
【００７２】
光学シミュレーションを行った結果、比較例の光源装置では、光射出面からの光の取り出し効率が３６％であったのに対し、本実施例の光源装置では、光射出面からの光の取り出し効率が４８％に向上した。光の取り出し効率が向上した理由は、副凹面ミラーの焦点ＦＲ１，ＦＲ２をＬＥＤの位置Ｓからずらしたことにより、副凹面ミラーで反射した光がＬＥＤで吸収あるいは反射される分が減少したからである。
【００７３】
また、図４、図５に示すように、本実施例の光源装置によれば、ｘ軸方向に高い指向性が得られることが判った。例えば図４を見ると、ｘ軸方向において光射出面の法線方向を０°としたとき、極角が±１０°程度の狭い角度分布を有する光が得られることが判った。ただし、図４の等光度曲線を見ると、主たる曲線からｘ軸方向にわずかに延びる低光度成分が認められた（矢印Ｅで示す部分）。これは、主凹面ミラーで２回以上反射したことにより広角側に射出される光がわずかに存在することを示している。しかしながら、全体として見れば、充分に高い指向性が維持されていることが認められた。さらに、図５に示すように、主シリンドリカルレンズの光射出面上にＬＥＤを配置していないため、ＬＥＤの影ができていないことも確認できた。なお、図５の照度分布において、白く見える部分は照度が高い領域であり、黒く見える部分は照度が低い領域である。すなわち、光射出面の中央部は照度が高く、影ができていないことを示している。
【００７４】
一方、ｙ軸方向においては、射出光の光度分布が離散的であることが判った。
本実施形態の場合、ＬＥＤ８の高さ（ｙ軸方向の寸法）が主シリンドリカルレンズ１０の高さ（ｙ軸方向の寸法）よりも小さい。この場合、図６に示すように、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂ上の点Ｑに入射する光に着目すると、ｘｚ平面に平行な反射面（主シリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄ）での反射回数によって光の射出角度が一義的に決まってしまう。
【００７５】
例えば、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂ上の点Ｑに着目すると、ＬＥＤ８から射出された光のうち、破線の矢印Ｌ０は、反射回数が０回の光の軌跡を示す。２点鎖線の矢印Ｌ１は、反射回数が主シリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄで１回ずつの光の軌跡を示す。１点鎖線の矢印Ｌ２は、反射回数が上面１０ｃおよび下面１０ｄで２回ずつの光の軌跡を示している。このように、光射出面１０ｂ上の点Ｑから射出される光の射出角度は、反射回数に応じてｙ軸方向に離散的な値を取る。
【００７６】
（第１変形例）
上記実施形態の光源装置２においては、第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第１の副凹面ミラー１３が配置された側（ｘ軸の正方向の側）にずれ、第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第２の副凹面ミラー１４が配置された側（ｘ軸の負方向の側）にずれていた。この構成に代えて、図７に示す光源装置１７を用いてもよい。
【００７７】
本変形例の光源装置１７においては、図７に示すように、副凹面ミラー１８が第１の副凹面ミラー１９と第２の副凹面ミラー２０とで構成されている。第１の副凹面ミラー１９の焦点ＦＲ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第２の副凹面ミラー２０が配置された側（ｘ軸の負方向の側）にずれた位置にある。第２の副凹面ミラー２０の焦点ＦＲ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第１の副凹面ミラー１９が配置された側（ｘ軸の正方向の側）にずれた位置にある。副凹面ミラー１８の凹部には副シリンドリカルレンズ２１が設けられている。
【００７８】
本変形例の光源装置１７においても、上記実施形態と同様、副凹面ミラー１８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とＬＥＤ８の位置Ｓとが一致していないため、図８（Ａ）に示すように、副凹面ミラー１８で反射した後、副凹面ミラー１８の焦点ＦＲ１，焦点ＦＲ２のいずれかを通る光は、ＬＥＤ８に当たらずに進み、主凹面ミラー９で反射する。主凹面ミラー９で２回反射（副凹面ミラー１８を合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。この作用も上記実施形態と同様である。
【００７９】
具体的には、主凹面ミラー９で反射した後、第１の副凹面ミラー１９で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図８（Ａ）の斜め上方に向けて進み、光射出面から射出される。主凹面ミラー９で反射した後、第２の副凹面ミラー２０で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図８（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面から射出される。このように、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに互いに近付く側に向けて斜めに進む点は上記実施形態と異なる。
【００８０】
本変形例の光源装置１７の場合、副凹面ミラー１８で反射した後、副凹面ミラー１８の各焦点ＦＲ１，ＦＲ２に向かう光の経路がＬＥＤ８を跨ぐ。そのため、副凹面ミラーの焦点ＦＲ１，ＦＲ２のずれ量を同じにした場合、上記実施形態の光源装置２に比べて光がＬＥＤ８に当たりやすくなる。そのため、本変形例の光源装置１７の場合、副凹面ミラー１８の焦点のずれ量を大きめにする必要がある。その場合、指向性の低下が大きくなるため、指向性の低下を最小限に留めつつ光の取り出し効率を向上するという観点では、上記実施形態の光源装置が優れている。
【００８１】
本変形例の光源装置１７においても、ＬＥＤ８で吸収もしくは反射される光の成分が減るため、高い指向性を維持しつつ光の取り出し効率を向上することができる。
【００８２】
（第２変形例）
上記実施形態の光源装置２においては、副凹面ミラー１１を第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４の２つの凹面ミラーで構成し、各凹面ミラー１３，１４の焦点ＦＲ１，ＦＲ２をＬＥＤ８の位置Ｓからずらした構成とした。この構成に代えて、図９に示す光源装置２４を用いてもよい。
【００８３】
本変形例の光源装置２４は、図９に示すように、副凹面ミラー２５を一つの凹面ミラーとしている。副凹面ミラー２５の焦点ＦＲは、ｘ軸方向に沿ってＬＥＤ８の位置Ｓの側方にずれた位置にある。図９では、副凹面ミラー２５の焦点ＦＲの位置をＬＥＤの位置Ｓに対してｘ軸の正方向（図９の左側）にずらした例を示したが、副凹面ミラー２５の焦点ＦＲの位置をＬＥＤ８の位置Ｓに対してｘ軸の負方向（図９の右側）にずらしてもよい。副凹面ミラー２５の凹部には副シリンドリカルレンズ２６が設けられている。
【００８４】
本変形例の光源装置２４においても、上記実施形態と同様、副凹面ミラー２５の焦点ＦＲの位置とＬＥＤ８の位置Ｓとが一致していないため、図１０（Ａ）に示すように、副凹面ミラー２５で反射した後、副凹面ミラー２５の焦点ＦＲに向かう光は、ＬＥＤ８には当たらずに進み、主凹面ミラー９で反射する。主凹面ミラー９で２回反射（副凹面ミラー２５の分を合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー９の光軸に対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。この作用も上記実施形態と同様である。
【００８５】
具体的には、主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー２５の図１０（Ａ）の上側の部分で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１０（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー２５の図１０（Ａ）の下側の部分で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１０（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。このように、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して同じ側に斜めに進む。
【００８６】
本変形例の光源装置２４においても、ＬＥＤ８で吸収もしくは反射される光の成分が減るため、高い指向性を維持しつつ光の取り出し効率を向上することができる。本変形例の光源装置２４の場合、副凹面ミラー２５の形状がＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線（主凹面ミラー９の光軸Ｍ）に対して非対称である。そのため、輝度分布が上記の直線を中心としてやや非対称になるものの、高い指向性が損なわれることはない。
【００８７】
（第３変形例）
上記実施形態の光源装置２においては、主シリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに沿って主凹面ミラー９を設け、副シリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａに沿って副凹面ミラー１１を設けた構成とした。この構成に代えて、図１１〜図１３に示す光源装置２９，３６，３９を用いてもよい。なお、副凹面ミラーを２つの凹面ミラーで構成し、これらの凹面ミラーの焦点をＬＥＤの位置からずらした点は上記実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００８８】
上記実施形態の光源装置２において、光透過性の樹脂等からなる主シリンドリカルレンズ１０や副シリンドリカルレンズ１２の部分は中空であってもよい。すなわち、図１１に示す光源装置２９は、主凹面ミラー形成用の基材３０に窪みを形成し、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜を形成し、これらの膜を主凹面ミラー３１としている。また、副凹面ミラー形成用の基材３２に窪みを形成し、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜を形成し、これらの膜を副凹面ミラー３３としている。したがって、ＬＥＤ８と主凹面ミラー３１との間、およびＬＥＤ８と副凹面ミラー３３との間には空気が存在している。なお、本変形例において、ＬＥＤ８は、図示しない任意の支持部材により固定される必要がある。
【００８９】
図１２に示す光源装置３６は、主凹面ミラー形成用の基材３０に窪みを形成し、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜を形成し、これらの膜を主凹面ミラー３１としている。したがって、ＬＥＤ８と主凹面ミラー３１との間には空気が存在している。副シリンドリカルレンズ１２の凸面に沿って副凹面ミラー１１を設けた点は上記実施形態と同様である。
【００９０】
図１３に示す光源装置３９は、副凹面ミラー形成用の基材３２に窪みを形成し、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜を形成し、これらの膜を副凹面ミラー３３としている。したがって、ＬＥＤ８と副凹面ミラー３３との間には空気が存在している。主シリンドリカルレンズ１０の凸面に沿って主凹面ミラー９を設けた点は上記実施形態と同様である。
【００９１】
上記実施形態のように主シリンドリカルレンズ１０や副シリンドリカルレンズ１２を用いる場合には、ＬＥＤ８から射出された光がシリンドリカルレンズに入射する際に屈折するため、シリンドリカルレンズの上面および下面からｙ軸方向に光が漏れることはない。ところが、本変形例の光源装置２９，３６，３９のように、シリンドリカルレンズが存在しない場合、ｙ軸方向に漏れる光の割合が多くなり、光の取り出し効率が低下する虞がある。そのため、基材３０，３２の上面および下面に反射板を設置し、空間を塞ぐようにしてｙ軸方向に拡散して進む光を反射板で反射させる構成とすることが望ましい。これにより、ｙ軸方向への光漏れを防止し、光の取り出し効率を確保することができる。
【００９２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図１４、図１５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、副凹面ミラーの焦点をずらす方向が第１実施形態と異なる。よって、本実施形態では、光源装置の全体構成に関する説明は省略する。
図１４は、本実施形態の光源装置の断面図である。図１５（Ａ）は、本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、図１５（Ｂ）は、ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
図１４、図１５（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図２（Ａ）、図３（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。
【００９３】
第１実施形態の光源装置２においては、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，ＦＲ２が、ＬＥＤ８の位置Ｓに対してｘ軸方向にずれていた。これに対して、本実施形態の光源装置４１においては、図１４に示すように、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲは、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも主凹面ミラー９が配置された側（ｚ軸の負方向の側）にずれた位置にある。例えば、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲは、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも主凹面ミラー９が配置された側に１．５ｍｍずれている。すなわち、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲは、ＬＥＤ８の位置Ｓに対して、ｘｚ平面と平行、かつ主凹面ミラーの光軸Ｍ（ｚ軸）と平行な方向にずれている。副凹面ミラー４２の凹部には副シリンドリカルレンズ４３が設けられている。
【００９４】
本実施形態の場合、副凹面ミラー４２の焦点距離ｆＲを主凹面ミラー９の焦点距離ｆＰよりも大きくすることが望ましい。これにより、副凹面ミラー４２の径を主凹面ミラー９の径に合わせることができる。
【００９５】
本実施形態の光源装置４１において、ＬＥＤ８の位置Ｓは、主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と一致し、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲの位置とは一致していない。したがって、ＬＥＤ８から射出された光は、図１５（Ａ）に示すように、主凹面ミラー９により平行化され、副シリンドリカルレンズ４３に入射し、副凹面ミラー４２で反射した後、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲに向けて進む。このとき、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲの位置とＬＥＤ８の位置Ｓとが一致していないため、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲを通る光はＬＥＤ８には当たらず、主シリンドリカルレンズ１０に入射し、主凹面ミラー９で反射する。
【００９６】
本実施形態の場合、主凹面ミラー９→副凹面ミラー４２の順で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の焦点ＦＰを通らないため、主凹面ミラー９で２回反射（副凹面ミラー４２の分も合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。
【００９７】
具体的には、主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー４２の図１５（Ａ）の上側で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１５（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー４２の図１５（Ａ）の下側で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１５（Ａ）の斜め上方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。このように、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍから互いに離れる側に向けて斜めに進み、光射出面１０ｂから射出される。
【００９８】
本実施形態の光源装置４１においても、ＬＥＤ８で吸収もしくは反射される光の成分が減るため、高い指向性を維持しつつ光の取り出し効率を向上することができる。また、本実施形態の光源装置４１によれば、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線に対して対称的な輝度分布が得られる。
【００９９】
（第１変形例）
上記実施形態の光源装置４１においては、副凹面ミラー４２の焦点ＦＲが、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも主凹面ミラー９が配置された側にずれていた。この構成に代えて、図１６に示す光源装置を用いてもよい。
【０１００】
本変形例の光源装置４６は、図１６に示すように、副凹面ミラー４７の焦点ＦＲが、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも副凹面ミラー４７が配置された側（ｚ軸の正方向の側）にずれている。副凹面ミラー４７のうち、中央部から主凹面ミラー９の端部の延長線上までが放物面となっており、その端部側はｙｚ平面に平行な側面４７ｃとなっている。本実施形態の場合、副凹面ミラー４７の焦点距離ｆＲと主凹面ミラー９の焦点距離ｆＰとの大小関係は任意でよい。副凹面ミラー４７の凹部には副シリンドリカルレンズ４８が設けられている。
【０１０１】
本変形例の光源装置４６においても、上記実施形態と同様、副凹面ミラー４７の焦点ＦＲの位置とＬＥＤ８の位置とが一致していないため、図１７（Ａ）に示すように、副凹面ミラー４７で反射した後、副凹面ミラー４７の焦点ＦＲを通る光は、ＬＥＤ８には当たらずに進み、主凹面ミラー９で反射する。主凹面ミラー９で２回反射（副凹面ミラー４７の分を合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。この作用は上記実施形態と同様である。
【０１０２】
具体的には、主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー４７の図１７（Ａ）の上側で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１７（Ａ）の斜め上方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。主凹面ミラー９で反射した後、副凹面ミラー４７の図１７（Ａ）の下側で反射した光は、主凹面ミラー９で再度反射した後、主凹面ミラー９の光軸Ｍに対して図１７（Ａ）の斜め下方に向けて進み、光射出面１０ｂから射出される。このように、主凹面ミラー９で２回反射した後の光は、主凹面ミラー９の光軸Ｍに互いに近付く側に向けて斜めに進む点は上記実施形態と異なる。
【０１０３】
本変形例の光源装置４６においても、ＬＥＤ８で吸収もしくは反射される光の成分が減るため、高い指向性を維持しつつ光の取り出し効率を向上することができる。また、本変形例の光源装置４６によれば、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線に対して対称的な輝度分布が得られる。
【０１０４】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図１８、図１９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１、第２実施形態と同様であり、光源装置のＬＥＤの位置、主凹面ミラーの焦点、および副凹面ミラーの焦点のずらし方が第１、第２実施形態と異なる。よって、本実施形態では、光源装置の全体構成に関する説明は省略する。
図１８は、本実施形態の光源装置の断面図である。図１９（Ａ）は、本実施形態の光源装置において、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図であり、図１９（Ｂ）は、ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図である。
図１８、図１９（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図２（Ａ）、図３（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。
【０１０５】
第１、第２実施形態において、ＬＥＤ８の位置Ｓは、主凹面ミラーの焦点の位置ＦＰと一致し、副凹面ミラーの焦点ＦＲ，ＦＲ１，ＦＲ２の位置とは異なっていた。これに対して、本実施形態の光源装置５１においては、図１８に示すように、主凹面ミラー５２は、ＬＥＤ８の位置Ｓを中心として、ｘ軸の正方向の側（図１８の左側）に入射する光を反射させる第１の主凹面ミラー５３と、ｘ軸の負方向の側（図１８の右側）に入射する光を反射させる第２の主凹面ミラー５４と、を備えている。主凹面ミラー５２をｘｚ平面で切断した断面形状で見ると、第１の主凹面ミラー５３と第２の主凹面ミラー５４とは、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍ（主凹面ミラー５２の光軸）を中心として線対称の形状を有している。第１の主凹面ミラー５３と第２の主凹面ミラー５４とは別体であってもよいが、本実施形態では、第１の主凹面ミラー５３と第２の主凹面ミラー５４とは一体に形成された凹面ミラーとする。主凹面ミラー５２の凹部には主シリンドリカルレンズ５５が設けられている。
【０１０６】
第１の主凹面ミラー５３の断面形状は放物線の一部をなしている。第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第１の主凹面ミラー５３が配置された側（ｘ軸の正方向の側）にずれた位置にある。すなわち、第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓに対して、ｘｚ平面と平行、かつ主凹面ミラー５２の光軸（ｚ軸）と垂直な方向にずれている。同様に、第２の主凹面ミラー５４の断面形状は放物線の一部をなしている。第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第２の主凹面ミラー５４が配置された側（ｘ軸の負方向の側）にずれた位置にある。すなわち、第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓに対して、ｘｚ平面と平行、かつ主凹面ミラー５２の光軸（ｚ軸）と垂直な方向にずれている。このように、第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１と第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２とはｘ軸方向に沿って互いに異なる位置にある。
【０１０７】
副凹面ミラー１１の構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、副凹面ミラー１１は、第１の副凹面ミラー１３と第２の副凹面ミラー１４とから構成されている。第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第１の副凹面ミラー１３が配置された側（ｘ軸の正方向の側）にずれた位置にある。第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２は、ＬＥＤ８の位置Ｓよりも第２の副凹面ミラー１４が配置された側（ｘ軸の負方向の側）にずれた位置にある。
【０１０８】
第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１の位置と第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１の位置とは一致している。第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２の位置と第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２の位置とは一致している。ＬＥＤ８の位置Ｓは、第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１の位置および第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１の位置と一致しておらず、第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２の位置および第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２の位置とも一致していない。第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１の位置および第１の副凹面ミラー１３の焦点ＦＲ１の位置とＬＥＤ８の位置Ｓとの間のずれ量は、例えば０．５ｍｍである。同様に、第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２の位置および第２の副凹面ミラー１４の焦点ＦＲ２の位置とＬＥＤ８の位置Ｓとの間のずれ量は、例えば０．５ｍｍである。
【０１０９】
第１、第２実施形態においては、ＬＥＤ８の位置Ｓが主凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と一致していたのに対し、本実施形態においては、ＬＥＤ８の位置Ｓが主凹面ミラー５２の焦点ＦＰ１，ＦＰ２の位置と一致していない。そのため、図１９（Ａ）に示すように、ＬＥＤ８から射出され、主凹面ミラー５２で１回反射して導光体３に入射する光Ｌ１についても、主凹面ミラー５２の光軸Ｍに対して完全には平行化されない。しかしながら、第１の主凹面ミラー５３の焦点ＦＰ１とＬＥＤ８の位置Ｓとの間のずれ量、および第２の主凹面ミラー５４の焦点ＦＰ２とＬＥＤ８の位置Ｓとの間のずれ量はともに小さいため、導光体３に入射する光が主凹面ミラー５２の光軸Ｍに対して大きな角度を持つことはない。したがって、本実施形態の光源装置５１においても、指向性が大きく損なわれることはない。
【０１１０】
本実施形態の光源装置５１は、第１、第２実施形態と同様、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置がＬＥＤ８の位置Ｓと一致していない。そのため、図１９（Ａ）に示すように、副凹面ミラー１１で反射した後、副凹面ミラー１１の焦点ＦＲ１，焦点ＦＲ２のいずれかを通る光Ｌ２は、ＬＥＤ８には当たらずに進み、主凹面ミラー５２で反射する。主凹面ミラー５２で２回反射（副凹面ミラー１１の分を合わせると３回反射）した後の光は、主凹面ミラー５２の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、主シリンドリカルレンズ５５の光射出面５５ｂから射出される。
【０１１１】
本実施形態の光源装置５１においても、ＬＥＤ８で吸収もしくは反射される光の成分が減るため、高い指向性を維持しつつ光の取り出し効率を向上することができる。また、本実施形態の光源装置５１によれば、ＬＥＤ８の位置Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍに対して対称的な輝度分布が得られる。
【０１１２】
本実施形態においては、主凹面ミラー５２および副凹面ミラー１１をともに２つの凹面ミラーで構成し、これらの凹面ミラーの２つの焦点の位置からＬＥＤ８をずらす構成とした。この構成に代えて、主凹面ミラーおよび副凹面ミラーをともに１つの凹面ミラーで構成し、主凹面ミラーの焦点の位置と副凹面ミラーの焦点の位置とを一致させた上で、その位置からＬＥＤをずらす構成としてもよい。もしくは、第１〜第３実施形態で示した以外の構成として、ＬＥＤの位置と副凹面ミラーの焦点の位置とを一致させ、その位置と主凹面ミラーの焦点の位置とを異ならせてもよい。もしくは、ＬＥＤの位置、主凹面ミラーの焦点の位置、および副凹面ミラーの焦点の位置の全てを異ならせてもよい。
【０１１３】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図２０〜図２２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２０は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図２１は、本実施形態の面光源装置の断面図であり、図２０のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２２は、本実施形態の面光源装置の作用を説明するための図である。
なお、以下の各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。
【０１１４】
本実施形態の面光源装置１は、図２０、図２１に示すように、複数の光源装置２と、導光体３と、プリズムシート４（方向変更用部材）と、反射ミラー５と、を備えている。導光体３は、光源装置２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上面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の主面から射出された光の進行方向を、主面の法線により近い方向に変更する機能を有する。反射ミラー５は、導光体３の内部を伝播する光を反射させる機能を有する。光源装置２は、上記の第１〜第３実施形態の光源装置のいずれを用いてもよいが、本実施形態では第１実施形態の光源装置２を用いるものとして説明する。
【０１１５】
なお、図２０および図２１の上側は、光が射出される側であり、液晶表示装置のバックライトとして用いたときには使用者が表示を見る側となる。よって、以下の説明では、図２０および図２１の上側を前面側、図２０および図２１の下側を背面側と呼ぶこともある。
【０１１６】
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は、図２１に示すように、光源装置２が設けられた端面３ａ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、第１主面３ｂに垂直な面（ｙｚ平面）で切断したときの導光体３の断面形状は直角三角形である。導光体３の第１主面３ｂに対向する第２主面３ｃは、光の伝播方向において第１主面３ｂに対して一定の傾斜角をもって傾斜した面である。第１主面３ｂに対する第２主面３ｃの傾斜角α（第１主面３ｂと第２主面３ｃとのなす角度、導光体３の頂角と呼ぶ場合もある）は、例えば１°〜２°程度に設定される。
【０１１７】
本実施形態においては、導光体３の第１主面３ｂの面内における光の伝播方向をｚ軸方向、光の伝播方向と直交する方向をｘ軸方向と定義し、第１主面の法線方向（導光体３の厚み方向）をｙ軸方向、と定義する。したがって、本実施形態における「光の伝播方向」とは、図２２に示すように、導光体３のｙｚ平面内で光（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（図２２に実線の矢印Ｚで示す方向）を意味する。
【０１１８】
導光体３の背面にあたる第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。反射ミラー５は、例えば導光体３の第２主面３ｃに金属膜を直接形成した構成としても良いし、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。また、導光体３と反射ミラー５とが離間して配置され、導光体３と反射ミラー５との間に空気層が介在してもよい。
【０１１９】
プリズムシート４は、導光体３の光射出面３ｂに対向する位置（導光体３の前面側）に設けられている。プリズムシート４は、複数のプリズム構造体７を有している。各プリズム構造体７は、光の伝播方向Ｚと直交する方向に延在している。プリズムシート４は、プリズム構造体７が設けられた側の面が導光体３の光射出面３ｂに対向するように配置されている。図２２に示すように、ｙｚ平面におけるプリズム構造体７の断面形状は直角三角形状である。プリズム構造体７は、導光体３の光射出面３ｂに対して直交する第１面７ａと、第１面７ａに対して所定の先端角θ１をなす第２面７ｂと、を有している。
【０１２０】
光源装置２の光射出面１０ｂは、導光体３の端面３ａ（光入射面）と対向するように配置されている。光源装置２の光射出面１０ｂと導光体３の端面３ａとは、光学接着剤等によって接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。すなわち、光源装置２の光射出面１０ｂと導光体３の端面３ａとは、隙間無く密着していてもよいし、間に空気層を介して対向していてもよい。光源装置２の光射出面１０ｂと導光体３の端面３ａとが光学接着されている場合には、主シリンドリカルレンズ１０の屈折率と導光体３の屈折率とが一致していることが望ましい。主シリンドリカルレンズ１０の屈折率と導光体３の屈折率とが一致している場合、主シリンドリカルレンズ１０と導光体３との界面で光の反射や屈折が生じることなく、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される光の略全てが導光体３に入射する。
【０１２１】
以下、本構成の面光源装置１の作用について説明する。
導光体３に入射した光は、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Ｚ（図２２の右側）に向けて進行する。仮に導光体の第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３は光入射面３ａ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３ｂに対して第２主面３ｃが所定の傾斜角αを有している。そのため、光は、第１主面３ｂおよび第２主面３ｃで１回反射する毎に第１主面３ｂおよび第２主面３ｃへの入射角が小さくなる。
【０１２２】
具体的には、例えば導光体３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３の第１主面３ｂ（光射出面）における臨界角、すなわち導光体３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、Snellの法則から４２°程度となる。導光体３に入射した直後の光が第１主面３ｂに入射したとき、第１主面３ｂへの光の入射角が臨界角である４２°よりも大きい間は臨界角条件を満たすため、光は第１主面３ｂで全反射する。その後、光が第１主面３ｂと第２主面３ｃとの間で反射を繰り返し、第１主面３ｂへの光の入射角が臨界角である４２°よりも小さくなった時点で臨界角条件を破り、光は外部空間に射出される。なお、第２主面３ｃに到達した光は、入射角が臨界角より小さくなったとしても、反射ミラー５により反射される。
【０１２３】
すなわち、光は、第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも大きい間は導光体３の内部に閉じ込められ、第１主面３ｂへの入射角が臨界角よりも小さくなった直後から順次射出される。そのため、第１主面３ｂから射出される光の射出角は略一定に揃う。光は第１主面３ｂから射出する際に屈折するため、第１主面３ｂへの入射角が４２°程度の光は、射出角が概ね水平に近い光となって射出される。このように、光の伝播方向Ｚに平行、かつ導光体３の光射出面３ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）内で見たとき、光は、導光体３に入射した時点ではｘ軸方向には高い指向性を持つものの、ｙ軸方向には指向性を持っていない。ところが、光は、導光体３で光路（進行方向）が折り曲げられるため、導光体３の第１主面３ｂから射出するときには、ｚ軸方向に高い指向性を持つ。このようにして、本実施形態によれば、二軸指向性に優れた面光源装置を実現することができる。
【０１２４】
上述の例で言えば、導光体３から射出されるときの光は、概ね水平に近い方向に射出される。したがって、プリズムシート４を用いて、導光体３から射出された光を導光体３の第１主面３ｂの法線方向に近い方向に立ち上げる。具体的には、先端角θ１が４０°程度のプリズム構造体７を有するプリズムシート４を用い、光を、プリズム構造体７の第１面７ａから入射させ、第２面７ｂで反射させることで、導光体３の第１主面３ｂに対して略垂直な方向に立ち上げることができる。
【０１２５】
本実施形態の面光源装置１によれば、第１実施形態の光源装置２を用いたことにより、光の取り出し効率が高く、高い指向性を維持しつつ照度分布の均一性に優れた面光源装置を実現できる。
【０１２６】
（第１変形例）
上記実施形態では、楔状の導光体３を備えた光源装置の例を挙げたが、この構成に代えて、図２３に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の面光源装置１０４の導光体１０５は、図２３に示すように、第１主面１０５ｂ（光射出面）と対向する第２主面１０５ｃに複数のプリズム構造体１０６が形成されている。各プリズム構造体１０６は、光の伝播方向Ｚと直交する方向（ｘ軸方向）に延在している。ｙｚ平面で切断した断面におけるプリズム構造体１０６の断面形状は直角三角形状である。プリズム構造体１０６は、導光体１０５の第１主面１０５ｂに対して直交する第１面１０６ａと、第１面１０６ａに対して所定の先端角をなす第２面１０６ｂと、を有している。第２面１０６ｂは、導光体１０５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。
【０１２７】
すなわち、上記実施形態の楔状の導光体３が連続した一つの反射面を有するのに対して、本変形例の導光体１０５は分割された複数の反射面を有する。したがって、本変形例の導光体１０５も、楔状の導光体３と同様の作用が得られる。これにより、導光体１０５は、射出光にｚ軸方向の高い指向性を与えることができる。
【０１２８】
その他の導光体の形態としては、例えば、平行平板からなる導光体の上面に、光取り出し用の逆台形状のプリズム構造体を光の伝播方向に複数配置したもの、などを用いることもできる。
【０１２９】
（第２変形例）
上記実施形態の面光源装置においては、ＬＥＤ８が主シリンドリカルレンズ１０に対して光学接着剤等を用いて固定されていた。これに対し、本変形例の面光源装置１０８においては、図２４に示すように、ＬＥＤ８が導光体３に設けられた位置合わせ部に固定されている。位置合わせ部は、導光体３に形成された溝３ｆである。ＬＥＤ８の上部が溝３ｆの内側に圧入されることにより、ＬＥＤ８の発光面８ａが主凹面ミラー９および副凹面ミラー１１の焦点近傍に位置するように固定される。
【０１３０】
本変形例の面光源装置１０８の場合、ＬＥＤ８が導光体３に形成された溝３ｆに固定されるため、ＬＥＤ８を所定の位置に精度良く配置することができる。
なお、ＬＥＤ８の位置合わせ部は、溝３ｆに限らず、例えばＬＥＤ８を両側から挟み込む形で固定する突起であってもよい。さらに、主シリンドリカルレンズ１０もしくは副シリンドリカルレンズ１２を固定するための枠部材が位置合わせ部の周囲に設けられていてもよい。
【０１３１】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図２５を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第４実施形態と同様であり、光源装置のＬＥＤ、副凹面ミラー等の数および配置が第４実施形態と異なる。
よって、本実施形態では、面光源装置の全体構成に関する説明は省略する。
図２５は、本実施形態の面光源装置の斜視図である。
図２５において、第４実施形態で用いた図面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。
【０１３２】
第４実施形態の面光源装置は、１個の光源装置につき、１個のＬＥＤ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、本実施形態の面光源装置５７は、図２５に示すように、１個の光源装置５８につき、２個のＬＥＤ８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、２個のＬＥＤ８が導光体３を挟んで両側に１つずつ設けられている。
【０１３３】
同様に、２組の副シリンドリカルレンズ１２および副凹面ミラー１１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。  なお、ＬＥＤ８の配置数は片側１個に限らず、２個以上であってもよい。また、ＬＥＤ８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。
【０１３４】
本実施形態の面光源装置５７においても、光の取り出し効率が向上する、高い指向性を維持しつつ照度分布の均一化が図れる、といった第４実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３５】
さらに本実施形態の場合、光源装置５８に２個のＬＥＤ８が備えられているため、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５７を提供することができる。さらに、２個のＬＥＤ８が導光体３を挟んで両側に設けられているので、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出されて導光体３の光入射面３ａから導光体３に入射する光の角度分布が均一になる。
【０１３６】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図２６、図２７を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第４実施形態と同様であり、異方性散乱シートを付加した点が第４実施形態と異なる。
よって、本実施形態では、面光源装置の全体構成に関する説明は省略する。
図２６は、本実施形態の面光源装置の断面図である。図２７は、本実施形態の面光源装置の作用を説明するための図である。
図２６、図２７において、第４実施形態で用いた図面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。
【０１３７】
本実施形態の面光源装置６０は、図２６に示すように、主シリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂと導光体３の光入射面３ａとの間に異方性散乱シート６２が設けられている。異方性散乱シート６２は、主シリンドリカルレンズ１０や導光体３から離れて配置されていてもよいし、主シリンドリカルレンズ１０や導光体３に密着して配置されていてもよい。さらに、異方性散乱シート６２が主シリンドリカルレンズ１０や導光体３に密着している場合、異方性散乱シート６２は、光学接着剤を介して主シリンドリカルレンズ１０や導光体３に固定されていてもよいし、主シリンドリカルレンズ１０と導光体３との間に挟持されているだけでもよい。
【０１３８】
異方性散乱シート６２は、例えば表面に複数の凹凸構造が非周期的に形成された部材である。個々の凹凸は、一つの軸方向に延伸しており、面内で互いに直交する２つの軸方向での凹凸の平均ピッチが異なるように形成されている。異方性散乱シート６２は、このような構成により、互いに直交する２つの軸方向における散乱光の半値全幅が例えば３０°と１°というように、互いに直交する２つの軸方向で異なる散乱性を有する。
【０１３９】
異方性散乱シート６２としては、例えばルミニット社製の光拡散制御フィルム（商品名：ＬＳＤ）等を用いることができる。互いに直交する２つの軸方向における散乱光の半値全幅が４０°と０．２°の光拡散制御フィルムが市販されている。もしくは、表面に凹凸形状を有するものに代えて、アスペクト比が５〜５００程度の粒子を連続層中に分散させた光散乱フィルムを用いることができる。
【０１４０】
本実施形態において、異方性散乱シート６２は、散乱性が高い軸方向が主シリンドリカルレンズ１０の厚み方向（ｙ軸方向）に略一致するように配置されている。すなわち、光源装置６１から射出される光の指向性が低い軸方向と、異方性散乱シート６２の散乱性が高い軸方向と、が概ね一致している。
【０１４１】
本実施形態の面光源装置６０においても、光の取り出し効率が向上する、高い指向性を維持しつつ照度分布の均一化が図れる、といった第４実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４２】
第１実施形態で述べたように、光源装置から射出される光は、ｘ軸方向に高い指向性を持つ一方、ｙ軸方向には離散的な角度分布を持つ。光源装置から射出される光を例えば光射出面からｚ軸方向に所定の距離離れた位置で見ると、ｙ軸方向において射出光の照度分布が離散的になる。その結果、照度が高い地点と照度が低い地点とがｙ軸方向に沿って交互に現れ、照度の不均一性が顕著になる。
【０１４３】
これに対し、本実施形態の面光源装置６０は、図２７に示すように、ｙ軸方向に高い散乱性を有する異方性散乱シート６２を光源装置６１と導光体３との間に備えているため、異方性散乱シート６２を透過した光がｙ軸方向に散乱される。その結果、照度分布の照度が低い部分が光の散乱によって補間され、ｙ軸方向の照度分布が均一化される。一方、異方性散乱シート６２のｘ軸方向の散乱性は低いため、光源装置６１から射出された光のｘ軸方向の高い指向性は維持される。
【０１４４】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図２８を用いて説明する。
第７、第８実施形態では、上記実施形態の面光源装置を備えた表示装置の一例を示す。本実施形態は、第６実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた液晶表示装置の一例である。
図２８は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図２８において、第６実施形態で用いた図面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。
【０１４５】
本実施形態の液晶表示装置６８は、図２８に示すように、第６実施形態の面光源装置１０１からなるバックライト６９（面光源装置）と、第１偏光板７０と、液晶パネル７１と、第２偏光板７２と、視野角拡大フィルム７３と、を備えている。なお、図２８では、液晶パネル７１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７３が配置された図２８の液晶表示装置６８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７３が配置された側を視認側と称し、バックライト６９が配置された側を背面側と称する。
【０１４６】
本実施形態の液晶表示装置６８においては、バックライト６９から射出された光を液晶パネル７１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７１から射出された光が視野角拡大フィルム７３を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム７３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７３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。
【０１４７】
液晶パネル７１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。ただし、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、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７１に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、詳細な構成の説明は省略する。
【０１４８】
液晶表示装置６８の視認側には、視野角拡大フィルム７３が配置されている。視野角拡大フィルム７３は、基材７４と、基材７４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７５と、基材７４の一面に形成された黒色層７６（光吸収層）と、から構成されている。視野角拡大フィルム７３は、光拡散部７５が設けられた側を第２偏光板７２に向け、基材７４の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板７２上に配置されている。
【０１４９】
基材７４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７５は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。光拡散部７５は、水平断面（ｘｚ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材７４側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材７４と反対側の面の面積が大きく、基材７４側から基材７４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７５は、基材７４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７５は、視野角拡大フィルム７３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７５に入射した光は、光拡散部７５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部７５の内部に略閉じこめられた状態で導光し、全方位に拡散した状態で射出される。
【０１５０】
黒色層７６は、基材７４の光拡散部７５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部７５の形成領域以外の領域に形成されている。黒色層７６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。
【０１５１】
例えば画面の正面方向、すなわち液晶パネルを垂直に透過する光を基準として、液晶表示装置の画質の調整を行った場合、指向性を持たない従来のバックライトを用いた液晶表示装置では、画面を正面方向から見たときと斜め方向から見たときとで色ずれが生じてしまう。これに対して、本実施形態の液晶表示装置６８では、二軸方向、すなわちｘ軸方向とｚ軸方向との双方に高い指向性を有する第６実施形態の面光源装置１０１からなるバックライト６９を用いている。これにより、液晶パネル７１において色変化が少ない角度範囲のみを光が透過する。その後、視野角拡大フィルム７３で光が全ての方位に拡散するため、観察者は、どの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【０１５２】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図２９を用いて説明する。
本実施形態は、第６実施形態の面光源装置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の一例である。
【０１５３】
本実施形態の液晶表示装置７８は、図２９に示すように、第６実施形態の面光源装置１０１からなるバックライト６９（面光源装置）と、液晶素子７９、発光素子８０と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置７８は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル８１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル８１Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ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。
【０１５４】
バックライト６９は、発光素子８０の蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出する。本実施形態のバックライト６９は、励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子７９は、バックライト６９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８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ毎に変調する。発光素子８０には、液晶素子７９により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ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２９に示す液晶表示装置７８の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
【０１５５】
液晶素子７９は、第１透明基板８３と第２透明基板８４との間に液晶層８５が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、観察者から見て前面側に位置する第２透明基板８４は、発光素子８０の基板を兼ねている。第１透明基板８３の内面（液晶層８５側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極８６が形成され、第１透明電極８６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８３の外面（液晶層８５側と反対側の面）には第１偏光板８７が設けられている。第１透明基板８３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８６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８７には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【０１５６】
一方、第２透明基板８４の内面（液晶層８５側の面）には、蛍光体層８２、第１光吸収層８８が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層８２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６９からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル８１Ｒ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８２Ｒが設けられる。同様に、緑色用サブピクセル８１Ｇ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８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂ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８２Ｂが設けられる。
【０１５７】
もしくは、バックライト６９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８１Ｒ、緑色用サブピクセル８１Ｇには青色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８２Ｒ，８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂ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８４の内面には、第１光吸収層８８を覆うように第２偏光板８９が形成され、第２偏光板８９の表面に第２透明電極９０、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板８９は、液晶素子７９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９０には、第１透明電極８６と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【０１５８】
第２透明基板８４の外面側には第２光吸収層９１が形成されている。第２透明基板８４の内面に設けられた第１光吸収層８８は、バックライト６９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透明基板８４の外面に設けられた第２光吸収層９１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。
【０１５９】
第７実施形態で述べた通り、通常の液晶表示装置は、斜め方向から見たときに色ずれが生じる。これに対して、本実施形態の蛍光励起型の液晶表示装置７８は、二軸方向に高い指向性を有する、紫外光もしくは青色光を射出する面光源装置をバックライト６９として用い、紫外光もしくは青色光を蛍光体層８２で色変換する。このとき、各色の光が蛍光体層８２から等方的に射出されるため、観察者は、どの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【０１６０】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図３０を用いて説明する。
図３０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。
【０１６１】
本構成例の液晶テレビジョン９３は、図３０に示すように、表示画面として上記第７実施形態の液晶表示装置６８、もしくは第８実施形態の液晶表示装置７８を備えている。観察者側（図３０の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図３０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９３は、上記実施形態の液晶表示装置６８，７８を備えているため、高画質の表示が可能な液晶テレビジョンとなる。
【０１６２】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図３１を用いて説明する。
第９実施形態では、第６実施形態で用いた光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図３１は、本実施形態の照明装置を示す斜視図である。
図３１において、第６実施形態で用いた図面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。
【０１６３】
本実施形態の照明装置９５は、図３１に示すように、第６実施形態の光源装置６１からなる光源部９６が３列並んだ構成を有している。なお、光源部９６の列数は３列に限ることはなく、また、１列であっても良い。
【０１６４】
本実施形態の照明装置９５は、異方性散乱シート６２を備えた第６実施形態の光源装置６１からなる光源部９６を備えているため、光源部９６が並ぶ方向（ｘ軸方向）に高い指向性を有する一方、それと直交する方向（ｙ軸方向）には指向性を持たず、光Ｌの拡散角度が大きく、かつ、照度が均一化される。その結果、本実施形態の照明装置９５によれば、光源部９６が並ぶ方向（ｘ軸方向）に狭く、それと直交する方向（ｙ軸方向）に広い領域を均一に照明することができる。また、光の取り出し効率が高いため、オフィス等で省エネルギー効果の高い照明装置として好適である。
【０１６５】
［第１０実施形態］
以下、本発明の第１０実施形態について、図３２を用いて説明する。
第１０実施形態では、第６実施形態の面光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図３２は、本実施形態の照明装置を示す断面図である。
図３２において、第６実施形態で用いた図面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。
【０１６６】
本実施形態の照明装置９７は、図３２に示すように、第４実施形態の面光源装置１を備えている。よって、本実施形態の照明装置９７は、二軸指向性を有し、かつ、照度が均一化される。その結果、本実施形態の照明装置９７によれば、照明光を狭い領域に集光させ、その領域を均一に照明することができる。本実施形態の照明装置９７を例えばホールの天井付近に設置すれば、照明装置９７から下方に向けて指向性の高い光が照射されるため、例えばスポットライトとして好適に用いることができる。
【０１６７】
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。
例えば上記実施形態においては、主凹面ミラーおよび副凹面ミラーの形状は放物面であると述べた。これに対し、上記実施形態で用いることが可能な主凹面ミラーおよび副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。
【０１６８】
【数１】
2015038813.tif 000003
【数２】
2015038813.tif 000004
【０１６９】
（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ｘｚ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。
【０１７０】
その他、上記実施形態で例示した光源装置、および面光源装置を構成する各部材の形状、数、配置、材質等に関しては、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、液晶表示装置などの各種表示装置、もしくはこれらの表示装置に用いられる光源装置および面光源装置、もしくは各種照明装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
１，５７，６０，１０１，１０４，１０８…面光源装置、２，１７，２４，２９，３６，３９，４１，４６，５１，５８，６１…光源装置、３，１０２，１０５…導光体、３ｆ…溝（位置合わせ部）、４…プリズムシート（方向変更用部材）、８…ＬＥＤ（発光素子）、９，３１，５２…主凹面ミラー、１０，５５…主シリンドリカルレンズ（平凸レンズ）、１１，１８，２５，３３，４２，４７…副凹面ミラー、１２，２１，２６，４３，４８…副シリンドリカルレンズ（平凸レンズ）、１３，１９…第１の副凹面ミラー、１４，２０…第２の副凹面ミラー、５３…第１の主凹面ミラー、５４…第２の主凹面ミラー、６８，７８…液晶表示装置（表示装置）、６９…バックライト（面光源装置）、９５，９７…照明装置、１０６…プリズム構造体、ＦＰ，ＦＰ１，ＦＰ２…主凹面ミラーの焦点、ＦＲ，ＦＲ１，ＦＲ２…副凹面ミラーの焦点、Ｓ…ＬＥＤの位置。
【図１】
2015038813.tif 000005
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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