(57)【要約】【課題】  多数の発光ダイオードを要する、明暗が不均一、高電圧時の放熱が困難、方向性に欠けるためバックライトモジュールの設計が困難といった従来の問題を解決し、均一で方向性を有し、且つ高エネルギー使用効率を備え、使用する発光ダイオードの数が少なく、放熱に優れた面状光源を提供する光源装置を提供する。【解決手段】  一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面１１とを備える光源装置において、光源が反射曲面１１の側辺位置にある。点状光源を反射曲面１１の側辺位置におき、反射曲面１１は光線ベクトルの空間における分布形態及び照射面の強度分布形態の必要に応じて弾性的に設計できる。【選択図】  図１８
2005276794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、反射曲面は必要に応じて、反射光の光線ベクトルの空間中での分布形態、反射光の照射面または導光板内部での強度分布形態、あるいは反射光の光線ベクトルの空間中での分布形態及び反射光の照射面または導光板内部での強度分布形態を弾力的に設計可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、反射曲面は必要に応じて、反射光の光線ベクトルの空間中での分布形態、反射光の照射面または導光板内部での強度分布形態、あるいは反射光の光線ベクトルの空間中での分布形態及び反射光の照射面または導光板内部での強度分布形態を弾力的に設計可能であり、同時に光源及び反射曲面による共同構成は、移動、回動、または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
反射光の照射面は液晶ディスプレイ導光板の入光面であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
反射光照射面の強度分布形態は適当な範囲内でエネルギーが均一に分布されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、
前記反射曲面の立体形状は４辺が中央に向かって凹入した立体曲面であり、該反射曲面の横方向の曲線は、該反射曲面の側辺位置にある光源から射出される光線エネルギーを反射後に反射光照射面に均一に分布させ、該反射曲面の縦方向の曲線は、該反射曲面の側辺位置にある光源を焦点とし、頂点は前記縦方向の曲線と横方向の曲線との交点の放物線であることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、該光源が射出する光線は一定角度から見た場合に平行光であり、
前記反射曲面の立体形状は横方向に湾曲した立体曲面であり、該反射曲面の横方向の曲線は、該反射曲面の側辺位置にある光源から射出される光線エネルギーを照射面に均一に分布させ、該反射曲面の縦方向の曲線は直線であることを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
前記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
反射光の照射面は導光板の入光面であることを特徴とする請求項８から１１の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、
反射光照射面の長辺をＸ軸とし、反射光照射面の短辺をＺ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸とするとき、反射光の光線ベクトルの空間における分布形態としては、Ｘ軸沿いに視線を置いた場合に反射光ベクトルは平行に分布し、Ｚ軸沿いに視線を置いた場合に反射光ベクトルは展開分布し、反射光の照射面での強度分布形態は光エネルギーが均一に分布されることを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
前記反射光の照射面は導光板の入光面であることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
二つの光源と、二つの反射曲面とを備える光源装置において、反射曲面は形状が互いに対称であり、一つの反射曲面に一つの光源が配備され、各光源は各反射曲面の側辺位置にあり、前記光源が射出する光線は一定角度から見た場合に平行光であり、
前記反射曲面の立体形状は横方向に湾曲な立体曲面であり、該反射曲面の横方向の曲線は放物線分であり、その反射曲面の縦方向の曲線は直線であることを特徴とする光源装置。
【請求項１６】
前記放物線分の対称軸は反射光照射面に垂直であり、放物線分の反射光照射面における投影長は、反射光照射面長さの半分に等しいことを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１７】
反射光照射面は導光板の入光面であることを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１８】
二つの光源と、二つの反射曲面とを備える光源装置において、反射曲面は形状が互いに対称であり、一つの反射曲面に一つの光源が配備され、各光源は各反射曲面の側辺位置にあり、光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、反射光照射面は導光板の入光面であり、
前記反射曲面の立体形状は横方向に湾曲な立体曲面であり、該反射曲面の横方向の曲線は放物線分であり、放物線分の対称軸は反射光照射面に垂直であり、該放物線分の反射光照射面における投影長は反射光照射面長さの半分であり、前記反射曲面の縦方向の曲線は直線であることを特徴とする光源装置。
【請求項１９】
前記放物線分は配備された光源を焦点とすることを特徴とする請求項１８に記載の光源装置。
【請求項２０】
一つまたは複数の光源と、一つまたは複数の反射曲面とを備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、その反射光照射面は導光板の入光面であり、
前記反射曲面の作製プロセスは、
光源位置を設定し、反射光エネルギーを導光板入光面の「長辺に平行な中央線」に平均的に分布させる「反射曲面中央線」を求めるステップと、
「反射曲面中央線」の複数の点を通過し、且つ光源の光線を「互いに平行な光線に反射させる」複数の曲線をそれぞれ求めるステップと、
前記「反射曲面中央線」及び前記複数の「反射曲面中央線の複数の点を通過し且つ光源の光線を互いに平行な光線に反射させる曲線」を組み合わせて反射曲面を得るステップと、
を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２１】
光源及び反射曲面を備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、光源には発光ダイオードが含まれ、その反射光照射面は導光板入光面であり、前記反射曲面の作製プロセスは、
導光板入光面の長辺をＸ軸とし、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸とし、導光板入光面の短辺をＺ軸とし、
Ａ．光エネルギーを導光板入光面の長辺に均一に分布させることを目標として、光学原理の反射法則及び有限要素法に基づき「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」を求めるプロセスを含み、そのプロセスは、
（１）光源の発光エネルギーをエネルギーが等しいＮ等分の発光エネルギー要素に分け、Ｎは自然数とするステップと、
（２）導光板入光面の長辺に平行な中央線を長さが等しいＮ等分の入光面要素に分けるステップと、
（３）エネルギーが等しいＮ個の発光エネルギー要素を、対応する長さが等しいＮ個の入光面要素にそれぞれ対応付けるステップと、
（４）光源位置を設定するステップと、
（５）ステップ（３）のＮ個の発光エネルギー要素の第１順位の発光エネルギー要素の射線上の適所に、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点位置、即ち第１順位の反射点を設定するステップと、
（６）ステップ（３）の第１順位の発光エネルギー要素に対応付けた入光面要素を第１順位の入光面要素とするステップと、
（７）光源位置、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点位置及び第１順位の入光面要素位置から出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づき、該光路の等角線から前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点の法線を定めて、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点の接線、即ち第１の接線を求めるステップと、
（８）ステップ（７）で求めた第１の接線とステップ（３）の第２順位の発光エネルギー要素の射線の交点を「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の第２順位の反射点とし、発光ダイオードの位置、第２順位の反射点及び第２順位の入光面要素位置から第２順位の出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づき、前記第２順位の光路の等角線から該第２順位の反射点の法線を定めて、第２順位の反射点の接線、即ち第２の接線を求めるステップと、
（９）前記ステップ（８）を繰り返し、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の各反射点及び各反射点の接線を求めて、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」を得るステップとを含み、
Ｂ．平行な反射光を得ることを目標として、光学原理に基づき「反射曲面のＺ軸方向における複数本の曲線分」を求めるプロセスを含み、そのプロセスは、
（１）光源及び「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」上の各順位の反射点間にＮ本の線分を形成するステップと、
（２）光源をＮ本の放物線の共通の焦点に置き、前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」上の前記各順位の反射点を各放物線の頂点とし、各線分の長さを放物線の焦点距離として、Ｎ本の放物線を形成するステップと、
（３）「導光板出光面及びその対向面」が延伸した二つの平行面により、各放物線の部分曲線を取り出して、Ｎ本の放物線の部分曲線を得るステップとを含み、
Ｃ．前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」及び前記Ｎ本の放物線の部分曲線を組み合わせて反射曲面を得るプロセスを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２２】
光源及び反射曲面を備える光源装置において、光源が反射曲面の側辺位置にあり、該光源が射出する光線は一定角度から見た場合に平行光で且つ導光板の出光面に平行であり、その反射光照射面は導光板の入光面であり、反射曲面の作製プロセスは、
導光板入光面の長辺をＸ軸とし、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸とし、導光板入光面の短辺をＺ軸とするとき、
Ａ．光エネルギーを導光板入光面の長辺に均一に分布することを目標として、光学原理の反射法則及び有限要素法に基づき、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」を求めるプロセスを含み、そのプロセスは、
（１）光源の発光エネルギーをエネルギーが等しいＮ等分の発光エネルギー要素に分け、Ｎは自然数とするステップと、
（２）導光板入光面の長辺に平行な中央線を長さが等しいＮ等分の入光面要素に分けるステップと、
（３）発光エネルギーが等しいＮ個の発光エネルギー要素を、対応する長さが等しいＮ個の入光面要素にそれぞれ対応付けるステップと、
（４）光源位置を設定するステップと、
（５）ステップ（３）のＮ個の発光エネルギー要素の第１順位の発光エネルギー要素の射線上の適所に、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点位置、即ち第１順位の反射点を設定するステップと、
（６）ステップ（３）の第１順位の発光エネルギー要素に対応付けた入光面要素を第１順位の入光面要素とするステップと、
（７）光源位置、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点位置、及び第１順位の入光面要素位置から出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づき、該光路の等角線から前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点の法線を定めて、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の開始点の接線、即ち第１の接線を求めるステップと、
（８）ステップ（７）で求めた第１の接線とステップ（３）の第２順位の発光エネルギー要素の射線の交点を「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」第２順位の反射点とし、光源位置、第２順位の反射点及び第２順位の入光面要素位置から第２順位の出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づき、前記第２順位の光路の等角線から該第２順位の反射点の法線を定めて、第２順位の反射点の接線、即ち第２の接線を求めるステップと、
（９）前記ステップ（８）を繰り返し、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」の各反射点及び各反射点の接線を求めて、「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」を得るステップとを含み、
Ｂ．平行な反射光を得ることを目標として、光学原理に基づき「反射曲面のＺ軸方向における複数本の直線分」を求めるプロセスを含み、そのプロセス、
（１）前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」上の各順位の反射点上にＮ本のＸ−Ｙ平面に垂直な直線を形成するステップと、
（２）「導光板出光面及びその対向面」が延伸した二つの平行面により、前記Ｎ本の直線を取り出して、Ｎ本の線分を得るステップとを含み、
Ｃ．前記「Ｘ軸方向の反射曲面中央線」及び前期Ｎ本の線分を組み合わせて反射曲面を得るプロセスを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２３】
前記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、該ロッドレンズの「縦方向の対称面」は導光板の出光面に平行であることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記反射曲面の光源に近い側のＺ軸方向の曲線の幅が「導光板入光面の短辺」よりも狭い場合、反射曲面の作製プロセスは、
「幅が導光板入光面の短辺より狭い局部反射曲面」のＺ軸方向の曲線において、「反射光を導光板入光面の短辺全体に分布できる」Ｚ軸方向の曲線、または「光源がその焦点にはない放物線」のＺ軸方向の曲線により、「光源がその焦点にある放物線」のＺ軸方向の曲線に置き換えるプロセスを含むことを特徴とする請求項２１に記載の光源装置。
【請求項２５】
前記反射光の照射面は、「導光板の入光面の一部」により「導光板の入光面」に置き換えることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項２６】
前記反射光の照射面は、「導光板の入光面の一部」により「導光板の入光面」に置き換えることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記反射光の照射面は、「導光板の入光面の一部」により「導光板の入光面」に置き換えることを特徴とする請求項１４、または請求項１７から１９の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記反射光の照射面は、「導光板の入光面の一部」により「導光板の入光面」に置き換え、「導光板入光面長辺の一部」により「導光板入光面長辺」に置き換え、「長辺に平行な中央線の一部」により「長辺に平行な中央線」に置き換えることを特徴とする請求項２１から２４の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項２９】
二つの光源と、二つの反射曲面とを備える光源装置において、反射曲面は形状が互いに対称であり、一つの反射曲面に一つの光源が配備され、各光源が各反射曲面の側辺位置にあり、反射光の照射面は導光板の入光面であり、前記光源が射出する光線は一定角度から見た場合に平行光で且つ導光板の出光面に平行であり、前記反射曲面の作製プロセスは、
導光板入光面の長辺をＸ軸とし、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸とし、導光板入光面の短辺をＺ軸とするとき、
前記各反射曲面と「導光板の入光面長辺に平行な中線を通過し且つＸ−Ｙ平面に平行な平面」との接触部は、Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線方程式で表される曲線から取り出した一部であり、Ａは直角座標系の横軸であり、Ｂは同一座標系の縦軸であり、且つＡ軸とＢ軸の長さ単位は導光板の入光面と同一であり、「部分放物線」は「対称軸に垂直な直線」における投影長がＬ／２であり、Ｌは導光板入光面長辺の長さであり、ｎは≧１の実数であるプロセスと、
「取り出された部分放物線」上の等距離の複数の点は複数本の互いに平行な直線を通り、該互いに平行な直線はＸ−Ｙ平面に垂直であり、導光板出光面及びその対向面が延伸した二つの平行面により前記「取り出された部分放物線」の複数本の直線を取り出して、複数本の線分を形成するプロセスと、
前記「取り出された部分放物線」と「取り出された複数本の線分」とを組み合わせて反射曲面を得るプロセスと、
を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項３０】
前記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、該ロッドレンズの「縦方向対称面」は導光板の出光面に平行であることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記取り出された部分放物線の「Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線方程式で表される曲線の頂点」から離れた側を、導光板入光面と接触させて設けることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３２】
前記「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長Ｌ／２は、Ｂ＝ｋの直線から起算され、ｋは（−Ｌ／４）より大きい実数であることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３３】
前記「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長Ｌ／２は、「対称軸に垂直で放物線の頂点を通る直線Ｂ＝０」から起算されることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置。
【請求項３４】
二つの光源と、二つの反射曲面とを備える光源装置において、反射曲面は形状が互いに対称であり、一つの反射曲面に一つの光源が配備され、各光源が各反射曲面の側辺位置にあり、前記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、反射光の照射面は導光板の入光面であり、導光板入光面の長辺をＸ軸とし、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸とし、導光板入光面の短辺をＺ軸とするとき、前記ロッドレンズの「縦方向対称面」はＸ−Ｙ平面に平行であり、
前記反射光曲の作製プロセスは、
前記各反射曲面と「導光板の入光面長辺に平行な中線を通り且つＸ−Ｙ平面に平行な平面」との接触部は、Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線方程式で表される曲線から取り出した一部であり、Ａは直角座標系の横軸であり、Ｂは同一座標系の縦軸であり、且つＡ軸とＢ軸の長さ単位は導光板の入光面と同一であり、「部分放物線」は「対称軸に垂直な直線」における投影長がＬ／２であり、Ｌは導光板入光面長辺の長さであり、ｎは実数であるプロセスと、
前記「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長Ｌ／２は、Ｂ＝ｋの直線から起算され、ｋは（−Ｌ／４）より大きい実数であるプロセスと、
「取り出された部分放物線」上の等距離の複数の点は複数本の互いに平行な直線を通り、該互いに平行な直線はＸ−Ｙ平面に垂直であり、「導光板出光面及びその対向面」が延伸した２つの平行面により前記「取り出された部分放物線」を通る複数本の直線を取り出して、複数本の線分を形成するプロセスと、
前記「取り出された部分放物線」と「取り出された複数本の線分」とを組み合わせて反射曲面を取得するプロセスと、
取り出された部分放物線の「Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線方程式で表される曲線の頂点」から離れた側を導光板入光面と接触させて設けるプロセスと、
を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項３５】
ｎ＝１且つｋ＝０であることを特徴とする請求項３４に記載の光源装置。
【請求項３６】
前記反射曲面は連接部を有し、発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項３７】
前記反射曲面は連接部を有し、発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項９、２１または２４の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項３８】
反射光の照射面は導光板の入光面であり、反射曲面は連接部を有し、発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項３９】
「導光板入光面の局部」により「導光板の入光面」に置き換えられ、反射曲面は連接部を有し、発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項４０】
前記反射光の照射面は「導光板入光面の局部」により「導光板の入光面」に置き換えられ、「導光板入光面長辺の局部」により「導光板入光面長辺」に置き換えられ、「長辺に平行な中央線の局部」により「長辺に平行な中央線」に置き換えられ、反射曲面は連接部を有し、発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項２１または２４に記載の光源装置。
【請求項４１】
前記反射曲面は連接部を有し、ロッドレンズに封入された発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項５、１１、１８、１９、２３、３０、３５または３６の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項４２】
反射光の照射面は導光板入光面の局部であり、反射曲面は連接部を有し、ロッドレンズに封入された発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
【請求項４３】
「導光板入光面の局部」により「導光板の入光面」に置き換えられ、反射曲面は連接部を有し、ロッドレンズに封入された発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の光源装置。
【請求項４４】
前記反射光の照射面は「導光板入光面の局部」により「導光板の入光面」に置き換えられ、「導光板入光面長辺の局部」により「導光板入光面長辺」に置き換えられ、「長辺に平行な中央線の局部」により「長辺に平行な中央線」に置き換えられ、反射曲面は連接部を有し、ロッドレンズに封入された発光ダイオードは該連接部に設置されることを特徴とする請求項２３に記載の光源装置。
【請求項４５】
前記光源及び反射曲面による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整可能であることを特徴とする請求項８から１１のずれか一項、請求項１３から２５のずれか一項、または請求項２９から３５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項４６】
前記光源及び反射曲面による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整可能である請求項２６に記載の光源装置。
【請求項４７】
前記光源及び反射曲面による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整可能であることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置。
【請求項４８】
前記光源及び反射曲面による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整可能であることを特徴とする請求項２８に記載の光源装置。
【請求項４９】
前記ロッドレンズに封入された発光ダイオードは反射板に設置されることを特徴とする請求項５、１１、１８、１９、２３、３０、３４または３５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項５０】
前記反射曲面の両面が何れも空気と直接接触することを特徴とする請求項８から１１の何れか一項、請求項１３から２５の何れか一項、または請求項２９から３５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項５１】
前記反射曲面の両面が何れも空気と直接接触することを特徴とする請求項２６に記載の光源装置。
【請求項５２】
前記反射曲面の両面が何れも空気と直接接触することを特徴とする請求項２７に記載の光源装置。
【請求項５３】
前記反射曲面の両面が何れも空気と直接接触することを特徴とする請求項２８に記載の光源装置。
【請求項５４】
前記反射曲面は高熱伝導性材質の板材及び高反射性の面材から構成され、高熱伝導性材質はアルミニウム系、銅系、鉄系またはセラミック系材料の一種であることを特徴とする請求項８から１１の何れか一項、請求項１３から２５の何れか一項、または請求項２９から３５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項５５】
前記反射曲面は高熱伝導性材質の板材及び高反射性の面材から構成され、高熱伝導性材質はアルミニウム系、銅系、鉄系またはセラミック系材料の一種であることを特徴とする請求項２６に記載の光源装置。
【請求項５６】
前記反射曲面は高熱伝導性材質の板材及び高反射性の面材から構成され、高熱伝導性材質はアルミニウム系、銅系、鉄系またはセラミック系材料の一種であることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置。
【請求項５７】
前記反射曲面は高熱伝導性材質の板材及び高反射性の面材から構成され、高熱伝導性材質はアルミニウム系、銅系、鉄系またはセラミック系材料の一種であることを特徴とする請求項２８に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の光源装置は主に、点状光源、特に発光ダイオードを一定の強度分布形態及び一定のベクトル分布形態を有する面状光源に変換するものであり、その特徴としては、点状光源が反射曲面の側辺位置にあり、光線ベクトルの空間における分布形態及び反射光照射面または導光板内部の強度分布形態の必要に応じて反射曲面を弾性的に設計でき、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ノート型パソコンのディスプレイ及びその他各種パネルディスプレイのバックライトモジュールの光源、及び一般照明用の光源などに広く応用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、ＰＤＡ、ノート型パソコンのディスプレイ及びその他各種パネルディスプレイの光源には冷陰極蛍光管（ＣＣＦＴ：Cold Cathode Fluorescent Tube）が広く使用されてきたが、冷陰極射線管は汚染や高い電力消耗等の問題があるため、冷陰極蛍光管に替えて発光ダイオードを使用する傾向が次第に増加している。
【０００３】
発光ダイオード光源は照明設備や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）産業での使用が徐々に拡大しているが、発光ダイオードは点状光源であるため、その使用に際し、例えば（１）従来公知の発光ダイオードの発光形態は点状光源であり、点状光源を面状光源にするには複数個の発光ダイオードによる構成を要するためコストが高くなる、（２）点光源と点光源の間に暗影ができるため、明暗が不均一になる、（３）従来公知の発光ダイオードにおいて高電圧で高輝度を得ようとすると、放熱が困難になる、（４）従来公知の発光ダイオードにおいて導光板入射面に供給される光線は、明暗が不均一なだけでなく方向性に欠けるため、導光板の設計が困難である、等若干の欠点が尚存在する。上記欠点に鑑み、発光ダイオードの点状光源形態を如何にして、均一で方向性を備える面状光源に変換し、且つ高いエネルギー使用効率を有し、発光ダイオードの使用個数を減らし、放熱をよくするかが非常に重要な課題である。
【０００４】
一般に発光ダイオードは、角度の違いによって異なる強度分布を有する。図１は、一般的なガウス関数分布を分布形態とする単一個の発光ダイオードのエネルギー分布図であり、横軸は中心線との挟角を示し、縦軸は各角度の光線強度比を示し、また最高光線強度を１としている。ガウス関数であるため、中央の光度が最も明るく、周囲は漸次暗くなり、強度分布は不均一である。
【０００５】
図２は、ガウス関数エネルギー分布形態の複数個の発光ダイオードから構成される光源を示す。図中の記号は以下のとおりである。
Ｍ＝２＊ｄ＊ｔａｎ（θ１）
θ１：発光ダイオードの拡散角度
ｄ：発光ダイオードと導光板との距離
Ｐ：発光ダイオードと発光ダイオード間の距離
Ｍ：光線の有効範囲
Ｅ：強度微弱領域
θｃ：臨界角
【０００６】
「光線有効範囲Ｍ」と「発光ダイオードと導光板との距離ｄ」は正比例の関係にあるので、「光線有効範囲Ｍ」が増大すると「発光ダイオードと導光板との距離ｄ」も必ず増大し、この方式では必要とする空間もこれに伴って拡大する。「光線有効範囲Ｍ」が占める割合を増加させる別の方式は、「発光ダイオードと発光ダイオード間の距離Ｐ」を縮小させることであるが、この方式は発光ダイオードの数を増やさねばならず、さらに発光ダイオードのエネルギー分布はガウス関数であるため、「光線有効範囲Ｍ」の中央の輝度は最高となるが、Ｅ領域の輝度は最低となり、輝度の不均一を招いてしまう。
【０００７】
図３は、従来公知のガウス関数エネルギー分布形態の３個の発光ダイオードによる導光板入光面における光線強度分布を示しており、横軸は導光板入光面のＸ軸上の位置、縦軸は各位置の光線強度の比率を示し、最高光線強度は１である。発光ダイオードは点光源であるため、設計上光線が微弱な領域ができ、またエネルギー分布が不均一となって、暗影が生じてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の「光源装置」は、従来公知の発光ダイオードを面状光源に変換する際に存在する、多数の発光ダイオードを要する、明暗が不均一、高電圧時の放熱が困難、方向性に欠けるためバックライトモジュールの設計が困難といった問題を解決するとともに、均一で方向性を有し、且つ高エネルギー使用効率を備え、使用する発光ダイオードの数が少なく、放熱に優れた面状光源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の「光源装置」は、「光学原理の反射法則」という自然原理を用いて、空間及び平面において新規性と進歩性が極めて高い反射光分布形態を有する「光源装置」を完成させ、また「高熱伝導性材料は放熱に優れる」という自然原理を利用して、「均一で方向性を有し、且つ高エネルギー使用効率を備え、使用する発光ダイオードの数が少なく、放熱に優れた面状光源を提供する」という技術構想による発明を達成させる。
【００１０】
本発明の技術構想の核心である「点状光源を反射曲面の側辺位置におき、反射曲面は光線ベクトルの空間における分布形態及び照射面の強度分布形態の必要に応じて弾性的に設計できる」に基づき、本発明は均一性または方向性を有し、または両者を折衷させた複数種類の代表的な反射曲面を提供する。
【００１１】
図４は、導光板入光面におけるエネルギー分布が、高い均一性を有する反射光ベクトルの分布形態を示しており、点状光源は反射曲面の側辺位置にあり、ａｂｃｄ平面は導光板の入光面、ａｂｃｄｈｅｆｇ長方形六面体は光ベクトルの空間での分布形態を示すために設けた仮想の枠組であり、反射光はｆｇ位置近傍の反射曲面から射出され、Ｘ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルは、ｂｃｇｆ平面に示された反射光ベクトル分布のように、平行または略平行に分布する。図４に示したものはＹ軸に平行であるが、本発明はＹ軸平行に限定されるものではなく、これらの平行ベクトルにはある方位に平行なものが含まれる。Ｚ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルは拡散分布し、ａｂｆｅ平面に示された反射光ベクトル分布のようになる。
【００１２】
図５は、導光板入光面における反射光の方向分布が、高い方向性を有する反射光ベクトルの分布形態を示しており、点状光源は反射曲面の側辺位置にあり、ａｂｃｄ平面は導光板入光面、ａｂｃｄｅｆｇｈ長方形六面体は光ベクトルの空間での分布形態を示すために設けた仮想の枠組であり、反射光はｅｆｇｈより外側の反射曲面から射出され、Ｘ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルは、ｂｃｇｆ平面に示された反射光ベクトル分布のように、平行または略平行に分布する。図５で示したものはＹ軸に平行であるが、本発明はＹ軸平行に限定されるものではなく、これらの平行ベクトルにはある方位に平行なものが含まれる。Ｚ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルも平行に分布し、ａｂｆｅ平面に示された反射光ベクトル分布のようになる。
【００１３】
図６は、導光板入光面における反射光エネルギー分布が、相当程度の均一性と相当程度の方向性を有する反射光ベクトルの分布形態を示しており、点状光源は反射曲面の側辺位置にあり、ａｂｃｄ平面は導光板入光面、ａｂｃｄｅｆｇｈ長方形六面体は光ベクトルの空間での分布形態を示すために設けた仮想の枠組であり、反射光はｅｆｇｈより外側の反射曲面から射出され、Ｘ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルは、ｂｃｇｆ平面に示された反射光ベクトル分布のように、平行または略平行に分布する。図６で示したものはＹ軸に平行であるが、本発明はＹ軸平行に限定されるものではなく、これらの平行ベクトルにはある方位に平行なものが含まれる。ａｂｆｅ平面に示すように、Ｚ軸沿いに視線を置いた際の反射光ベクトルは、図５のような完全平行分布と図４のような略点状から射出される扇形分布との中間形態となり、そのエネルギー分布は、図４のエネルギー高均一分布と図５のエネルギー不均一分布との中間形態となる（図４及び図５中の矢印は光線の方向を示しているにすぎず、各矢印は同等のエネルギーを示すものではない）。
【００１４】
本発明の「光源装置」は次のような製造ステップを含む。
一、反射曲面の設計
二、「反射曲面作製用の金型」の製造
三、反射曲面の作製
四、組立て
【００１５】
上記ステップを次に説明する。
一、反射曲面の設計
（一）光線分布形態が図４に示す如くの反射曲面を設計する
図７を参照されたい。ｌｍｎｐｑｒｓｔ長方形六面体は反射曲面ＡＢＣＤの立体形状を示すために設けた仮想の枠組であり、このうちＢＤとＡＣは曲線（実線部分）または直線（点線部分）とすることができる。光学原理の反射法則に基づいて光源位置を設定し、反射光エネルギーが導光板入光面の長辺ｕｖに平行な中央線ｕ'ｖ'上に平均的に分配されることを目標として、先ず反射曲面ＡＢＣＤの中央線ＥＦ曲線を求める。次いで平行な反射光を得ることを目標として、反射曲面ＡＢＣＤ上のＢＤ、Ｂ'Ｄ'、Ｂ"Ｄ"等曲線をそれぞれ求め、中央線ＥＦ曲線及びＢＤ、Ｂ'Ｄ'、Ｂ"Ｄ"等曲線または直線を組み合わせて、光線分布形態が図４に示す如くの反射曲面ＡＢＣＤを得る。
【００１６】
（二）光線分布形態が図５に示す如くの反射曲面を設計する
図１１を参照されたい。ｌｍｎｐｑｒｓｔ長方形六面体は反射曲面ＡＥＢＤＦＣの立体形状を示すために設けた仮想の枠組であり、このうちＢＤ、ＥＦ及びＡＣは曲線（実線部分）または直線（点線部分）とすることができる。光学原理の反射法則に基づいて光源位置を設定し、反射光が導光板入光面ｌｍｎｐに垂直で、且つ長辺ｌｍに平行な中央線ｌ'ｍ'上に投射されることを目標として、反射曲面ＡＥＢＤＦＣの中央線曲線ＨＪとＪＫを求め、曲線ＨＪとＪＫは放物線の部分曲線で、その焦点はそれぞれ導光板７入光面ｌｍｎｐの側辺ｌｐ及びｍｎの近傍にあり、二個の点光源は該二つの焦点上に位置させる。次いで平行な反射光（Ｙ軸に平行）を得ることを目標として、反射曲面ＡＥＢＤＦＣ上のＡＣ、ＢＤ、ＥＦ等曲線をそれぞれ求め、こうして光線分布形態が図５に示す如くの反射曲面ＡＥＢＤＦＣを得る。
【００１７】
（三）光線分布形態が図４と図５に示す光線分布形態の折衷型となる反射曲面を設計し、導光板内部に進入する光線について、その方向性が図４に示す光線分布形態を上回り、そのエネルギー分布の均一性が図５に示す光線分布形態を上回るようにする（図４及び図５中の矢印は光線の方向を示しているにすぎず、各矢印は同等のエネルギーを示すものではない）。
【００１８】
回動、移動を含む方式で、光源及び反射曲面による構成を調整することで、上記平行光を他の方位に対して平行にすることができる。
次に設計プロセスをさらに詳しく説明する。
Ａ．光線分布形態が図４に示す如くの反射曲面を設計する
光線分布形態が図４に示す如くの反射曲面の設計ステップを、図７及び図８を参照しながらさらに説明する。
【００１９】
１．光エネルギーが長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'上に均一に分布されることを目標として、光学原理の反射法則及び有限要素法に基づき、先ず図７の反射曲面ＡＢＣＤの中央線ＥＦ曲線を求める。そのプロセスには次のステップが含まれる。
（１）図８に示すように、ＬＥＤ光源を例にした場合、光源発光エネルギーを角度に基づいて、エネルギーが互いに等しいＮ等分に分割する（Ｎは自然数）。
【００２０】
図９に示すように、ロッドレンズ（Rod Lens）に封入された発光ダイオードを光源とする場合、ロッドレンズに封入された発光ダイオードの光線をＸ−Ｙ面において光線が扇形に展開するようにし、「ロッドレンズのＸ−Ｙ面における光エネルギーを角度に基づいてエネルギーが互いに等しいＮ等分に分割する」ことで上記手順に置き換える。
【００２１】
（２）導光板入光面の長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'を長さが互いに等しいＮ等分に分割する。
（３）光源のＮ等分（等エネルギー）の光線を、対応するＮ等分（等長さ）の導光板入光面の長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'上にそれぞれ対応的に分配させる。
【００２２】
（４）光源位置を設定し、（３）でＮ等分した光線の第１順位の光源射出光線の射線上の適所に、ＡＢ曲線の開始点位置を設定し、光源位置、ＡＢ曲線の開始点位置及び到達予定の導光板長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'位置（（３）でＮ等分した導光板入光面の長辺ｕｖの第１順位の位置）から、出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づいて、該光路の等角線から該ＡＢ曲線の開始点の法線を定め、該ＡＢ曲線の開始点の接線（第１の接線）を求める。
【００２３】
（５）（４）で求めた第１の接線と、（３）でＮ等分した光線の第２順位の光源出射光線の射線の交点を、ＡＢ曲線の第２順位の反射点とし、光源、第２順位の反射点及び導光板入光面の長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'上の第２順位位置から、出射と反射の光路を定め、光学原理の反射法則に基づき、該光路の等角線から該第２順位反射点の法線を定め、該第２順位反射点の接線（第２の接線）を求める。
【００２４】
（６）上記（５）のステップを繰り返し、図７に示す反射曲面ＡＢＣＤの中央線ＥＦ曲線を求める。
２．光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）とし、平行な反射光を得ることを目標として、図７に示す反射曲面ＡＢＣＤ上に平行な反射光が得られる各曲線をそれぞれ求める。
【００２５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）が射出する光線は点から展開する円錐状であるため、平行光に反射させるには放物線が必要であり、そのプロセスには次のステップが含まれる。
（１）光源及び図７中の「Ｘ軸方向の反射曲面の中央線ＥＦ曲線」上の各順位の反射点間に、Ｎ本の線分を形成する（Ｎは自然数）。
【００２６】
（２）光源をＮ本の放物線の共通の焦点に置き、上記「Ｘ軸方向の反射曲面の中央線ＥＦ曲線」上の上記各順位の反射点を各放物線の頂点とし、上記各線分の長さを放物線の焦点距離として、Ｎ本の放物線を形成する。
（３）図７中の「導光板出光面ｈｉｕｖ及びその対向面ｋｊｇｈ」が延伸した二つの平行面によって各放物線の部分曲線を取り出して、「点光源をＹ軸方向の平行光に反射させる」図７に示す反射曲面ＡＢＣＤ上のＢＤ、Ｂ'Ｄ'、Ｂ"Ｄ"等放物線分のような、Ｎ本の放物線の部分曲線を求める。
【００２７】
３．図９に示すようなロッドレンズに封入された発光ダイオードを光源とし、平行な反射光を得ることを目標として、図７に示す反射曲面ＡＢＣＤ上に平行な反射光が得られる各直線をそれぞれ求める。
図９中のＸ−Ｙ−Ｚの方位は図７中のＸ−Ｙ−Ｚの方位と一致し、且つロッドレンズの「縦方向の対称面」ｈｉｊｋは導光板出光面即ちＸ−Ｙ面と平行である。ロッドレンズの発光ダイオードが射出する光線は、Ｙ軸方向に平行な光線となるため、Ｚ軸方向の反射弧面によってＹ軸方向の平行光をさらに形成させる必要はなく、よって「ＥＦ曲線沿いにロッドレンズ光源を平行光に反射させる」のはいずれも直線であり、平行で入射角度がゼロの入射光も平行に反射される。
【００２８】
上記プロセスには次のステップが含まれる。
（１）上記図７中の「Ｘ軸方向の反射曲面の中央線ＥＦ曲線」上の各順位の反射点に、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＮ本の直線を形成する。
（２）図７中の「導光板出光面ｈｉｕｖ及びその対向面ｋｊｇｈ」が延伸した二つの平行面により、上記Ｎ本の直線を取り出し、図７に示す反射曲面ＡＢＣＤ上のＢＤ、Ｂ'Ｄ'、Ｂ"Ｄ"（点線部分）等直線分のような、Ｎ本の直線分を求める。
【００２９】
４．上記ステップ１．の反射曲面ＡＢＣＤの中央線ＥＦ曲線及び上記ステップ２．のＮ本の放物線分を組み合わせ、または上記ステップ１．の反射曲面ＡＢＣＤの中央線ＥＦ曲線及び上記ステップ３．のＮ本の直線分を組み合わせて、図４のような光線分布形態の、導光板入光面でのエネルギーが均一に分布する、図７に示す反射曲面ＡＢＣＤのような反射曲面を求める。
【００３０】
図２１に示すように、上記ステップ２．において、反射曲面が発光ダイオード側に近いほど、頂点と焦点の距離は短くなり、焦点距離は小さくなり、反射曲面のＺ軸方向の幅は「導光板入光面の短辺」より小さくなるはずであり、このとき、上記ステップ２．の「幅が導光板入光面の短辺より小さい反射曲面の一部」のＺ軸方向の曲線は、「反射光を導光板入光面の短辺全体に分布させる」Ｚ軸方向の曲線により、上記ステップ２．の「光源がその焦点にある放物線」のＺ軸方向の曲線に置き換え、または「光源がその焦点にない放物線」のＺ軸方向の曲線により、上記ステップ２．の「光源がその焦点にある放物線」のＺ軸方向の曲線に置き換える。
【００３１】
回動、移動を含む方式で、光源及び反射曲面による構成を調整することにより、平行光を他の方位に平行にすることができる。
以上は本発明の反射曲面形成手順の一つの選択肢にすぎず、これにより本発明の特許範囲が限定されるものではなく、例えば上記１の（３）「発光ダイオードのＮ等分（等エネルギー）の光線は対応するＮ等分（等長さ）の導光板入光面長辺ｕｖの中央線ｕ'ｖ'上にそれぞれ対応的に分配される」において、その分配方法は一つではなく、また上記第２順位の反射点を決定する方法も、１の（５）に掲げた方法一つではない。従って上記反射曲面形成手順は、本発明「光源装置」の「課題を解決する技術手段」を説明するために掲げた例にすぎず、これにより本発明の特許範囲を限定するものではなく、本発明の技術構想に基づく他の反射曲面形成方法、手順及び形成される反射曲面は、何れも本発明の特許範囲に含まれるべきである。
【００３２】
Ｂ．光線分布形態が図５に示す如くの反射曲面の形成手順を、図１０を参照しながらさらに説明する。
図１０（一）は放物線の反射曲面ａｂｃｄを示し、その焦点Ｆから出射された光線は反射後に、何れも放物線の反射曲面ａｂｃｄの対称軸ＸＹ方向に平行に射出される。焦点位置にある点光源から出射された光線が、一定の角度範囲Ｆｃｄの扇形部分に限定されるときには、例えば発光ダイオードで、ｃｄ部分のような一部の反射曲面だけを照射する場合には、ｃｄで反射された光線は放物線の反射曲面ａｂｃｄの対称軸ＸＹに尚平行となる。該対称軸ＸＹは点光源を通過するが、点光源照射範囲Ｆｃｄ扇形部分の中央にあるのではなく、また反射曲面ｃｄの中央にもなく、両者の側辺にあるのであって、同時に点光源も反射光照射範囲ｇｈｄｃ内にはない。
【００３３】
上記「部分放物線の反射曲面」は、（１）点光源は反射曲面の側辺にある、（２）点光源は反射光の照射範囲ｇｈｄｃ内にはない、（３）反射光線は平行光である、ことを特徴とし、該「部分放物線の反射曲面」を適用して、本発明「光源装置」の目標である「点状光源を一定の強度及び方向分布形態を有する面状光源に変換し、且つ点状光源は反射曲面の側辺位置にある」ことを実現させる。
【００３４】
図１０（二）は「部分放物線の反射曲面」ａｂ及びｃｄを水平及び垂直に回転させたときの状態を示すもので、「部分放物線の反射曲面」ａｂ及びｃｄの焦点位置に例えば発光ダイオードの点状光源を置き、その反射光は「対称軸」方向と平行に射出され、該「対称軸」を図５または図１１のＹ軸方向に平行にすると、図１０（二）に示すｂａまたはｄｃの放物線分は、図５に示す反射光ベクトルの分布形態を形成する図１１のＨＪＫ曲線となることができる。
【００３５】
発光ダイオード、ロッドレンズに封入された発光ダイオードを含む光源を、導光板入光面に極めて近接した側辺位置に設置し、反射曲面が図１２または図１３に示すような放物線分ｏｒであるとき、ｐ点はその焦点、ｏ点はその頂点、ｐｏ直線は対称軸となり、ｐｒ直線は焦点を通過し且つ対称軸ｐｏに垂直で、放物線とｒ点で交わり、放物線分ｏｒはｐｒ線分を含み、ｐｒ線分は導光板入光面の長さＬの半分に等しく、即ちＷ＝Ｌ／２であり、従って放物線分ｏｒの対称軸ｐｏに垂直な直線ｐｒにおける投影長はＬ／２、ｐｏ線分は反射曲面と導光板入光面の最大距離ｈとなり、ここでは焦点ｐと頂点ｏの距離ｆとなる。
【００３６】
図１３（一）及び（二）に示すように、ｆとＬの関係を得るために、（ｆ,ｗ）＝（ｆ,Ｌ／２）を方程式Ｂ２＝４ｆＡに代入すると、ｆ＝Ｌ／４が得られる。即ちＢ．ステップの光線分布形態（互いに平行で且つ何れも導光板入光面に垂直の方向）であるとき、焦点距離は導光板入光面の長さの４分の１、即ちｈ＝ｆ＝Ｌ／４となる。
【００３７】
導光板入光面の長辺をＸ軸、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸、導光板入光面の短軸をＺ軸とし、光源を側辺に設け、Ａを別の直角座標系の横軸、Ｂを同一座標系の縦軸とし、且つＡ軸及びＢ軸の長さ単位が導光板の入光面と同一で、Ｌを導光板入光面の長辺の長さとするとき、その反射曲面の作製プロセスには次のステップが含まれる。
【００３８】
１．反射光を図１１に示す導光板入光面ｌｍｎｐに対し垂直に、且つ長辺ｌｍに平行な中央線ｌ'ｍ'に投射することを目標として、図１１に示す反射曲面ＡＥＢＤＦＣの中央線曲線ＨＪ及びＪＫを求め、Ｂ２＝４（Ｌ／４）Ａ放物線方程式で表される曲線から取り出した一部を、図１１の反射曲面ＡＥＢＤＦＣの中央線曲線ＨＪ及びＪＫとし、該「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長をＬ／２とし、図１２、図１３（一）及び（二）に図示するように、「対称軸に垂直な直線」は図１２のｐｒまたはｒｑ直線または図１３（一）及び（二）のＢ軸即ちＡ＝０の直線となり、且つ投影長Ｌ／２はＡ軸即ちＢ＝０の直線から起算する。
【００３９】
２．光源を発光ダイオード（ＬＥＤ）とし、平行な反射光を得ることを目標として、
（１）光源を複数本の放物線の共通の焦点に置き、上記図１１の「部分放物線」ＨＪまたはＪＫ放物線分上の複数の点を各放物線の頂点とする。
（２）上記各放物線の頂点及び共通の焦点、即ち光源間の長さを放物線の焦点距離とし、複数本の放物線を形成する。
【００４０】
（３）図１１中の「導光板出光面ｌｍｖｕ及びその対向面ｐｍｗｏ」が延伸した二つの平行面によって各放物線の部分曲線を取り出し、図１１中のＡＣ、ＥＦ、ＢＤ（実線部分）の放物線分のような、点光源をＹ軸方向に平行な光に反射させ、複数本の放物線の部分曲線を得る。
【００４１】
３．図９に示すようなロッドレンズに封入された発光ダイオードを光源とし、ロッドレンズの「縦方向対称面」ｈｉｊｋが導光板出光面、即ちＸ−Ｙ面に平行になるようにし、平行な反射光を得ることを目標として、
（１）上記図１１の「取り出された部分放物線」ＨＪまたはＪＫ上の複数個の等距離の点が、互いに平行な複数本の直線を通過するようにし、ここで該互いに平行な直線はＸ−Ｙ平面に垂直とする。
【００４２】
（２）図１１中の導光板出光面ｌｍｖｕ及びその対向面ｐｎｗｏが延伸した二つの平行面によって、上記複数本の「取り出された部分放物線」ＨＪまたはＪＫを通過する直線を取り出し、図１１中のＡＣ、ＥＦ、ＢＤ（点線部分）のような、複数本の直線分を得る。
４．上記手順１．の「部分放物線」ＨＪまたはＪＫ放物線分及び上記手順２．の複数本の放物線分を組み合わせ、または上記手順１．の「部分放物線」ＨＪまたはＪＫ放物線分及び上記手順３．の複数本の直線分を組み合わせて、図５に示すような光線分布形態の反射曲面（図１１に示す如くの反射曲面ＡＥＢＤＦＣ）、即ち導光板入光面での反射光が高い方向性を備える反射光分布形態の反射曲面を得る。
【００４３】
上記手順２．の反射曲面が発光ダイオードの側に近づくほど、頂点と焦点の距離はより短くなり、焦点距離はより小さくなり、反射曲面のＺ軸方向における幅は「導光板入光面の短辺」より小さくなるはずであり、このとき、上記手順２．の「幅が導光板入光面の短辺より小さい局部反射曲面」に位置するＺ軸方向の曲線は、「反射光を導光板入光面の短辺全体に分布させる」Ｚ軸方向の曲線により、上記手順２．の「光源がその焦点にある放物線」のＺ軸方向の曲線に置き換え、または「光源がその焦点にない放物線」のＺ軸方向の曲線により、上記手順２．の「光源がその焦点にある放物線」のＺ軸方向の曲線に置き換える。
【００４４】
回動、移動を含む方式で、光源及び反射曲面による構成を調整することにより、平行光を他の方位に平行にすることができる。
Ｃ．光線分布形態が図６に示す如くの反射曲面の形成手順
図６に示すような、反射光エネルギー分布が相当程度の均一性及び相当程度の方向性を有する光線分布形態を達成するために、本発明では次のような解決手段をとる。ロッドレンズ光源またはＬＥＤ点光源を導光板入光面に極めて近い側辺位置に設ける。反射曲面は、Ｂ２＝４ｆＡ＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線上から、「対称軸に垂直な直線」における投影長がｗ＝Ｌ／２となる部分放物線分を取り出すことにより形成され、投影長ｗ＝Ｌ／２はＢ＝ｋの直線から起算し、ｋは（−Ｌ／４）より大きい実数、ｎは正の実数とする。反射曲面の「上記方程式で表される曲線の頂点と離隔した」側は導光板入光面に接触させ、反射曲面と導光板入光面の最大距離ｈは「取り出された部分放物線分」の対称軸における投影長に応じて定める。ｈの大小は光源装置が占める空間に関係する。
【００４５】
図１４（一）及び（二）に示すように、放物線ｃ１はＹ２＝４（Ｌ／４）ｘ、放物線ｃ２はＹ２＝４（ｎＬ／４）ｘで表される放物線である。
「対称軸に垂直な直線」上において、放物線ｃ２上の投影長がｗ＝Ｌ／２の部分放物線分を取り出す。該部分放物線分の二つの端点の座標はそれぞれ以下のとおりである。
【００４６】
頂点から離隔した端点のＡ座標は
（ｘ１，ｙ１）、
頂点に近い端点のＢ座標は
（ｘ２，ｙ２）、であって、
投影長ｗ＝Ｌ／２が対称軸Ｙ＝０から起算される場合、
該部分放物線分の頂点から離隔した端点のＡ座標は、
Ａ（ｘ１，ｙ１）＝（Ｌ／４ｎ，Ｌ／２）、
該部分放物線分の頂点に近い端点のＢ座標は、
Ｂ（ｘ２，ｙ２）＝（０，０）、である。
【００４７】
投影長ｗ＝Ｌ／２が対称軸からは起算されず、Ｙ＝ｋの直線から起算される場合、該部分放物線分の二つの端点の座標はそれぞれ以下のとおりである。
該部分放物線分の頂点から離隔した端点のＡ座標は、
Ａ（ｘ１，ｙ１）＝（ｘ１，Ｌ／２＋ｋ）、
該部分放物線分の頂点に近い端点のＢ座標は、
Ｂ（ｘ２，ｙ２）＝（ｘ２，ｋ）、であり、
方程式Ｙ２＝４（ｎＬ／４）ｘから
ｘ１＝Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ＋ｋ２／ｎＬ
ｘ２＝ｋ２／ｎＬ、となり、
反射曲面と導光板入光面の最大距離ｈは、「取り出された部分放物線分」の対称軸における投影長であり、即ち
ｈ＝|ｘ１−ｘ２|＝|Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ|  となる。
【００４８】
ｈの大小はバックライトモジュールが占める空間の大小に関係するが、取り出される放物線分が形成する反射曲面の反射光の方向性、エネルギー分布の均一性及び光源が要する空間も考慮に入れる必要がある。
図６に示すような反射光エネルギー分布を達成するための反射曲面は、二つの光源、二つの反射曲面を含む。該反射曲面は形状が互いに対称であり、一つの反射曲面に一つの光源が配備され、各光源は該各反射曲面の側辺位置にあり、上記光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、該反射光の照射面は液晶ディスプレイ導光板の入光面であり、導光板入光面の長辺をＸ軸、導光板入光面に垂直な方向をＹ軸、導光板入光面の短辺をＺ軸とするとき、該ロッドレンズの「縦方向の対称面」はＸ−Ｙ面に平行になる。Ａは別の直角座標系の横軸、Ｂは同一座標系の縦軸であり、Ａ軸とＢ軸の長さ単位が導光板の入光面と同じであり、Ｌが導光板入光面の長辺の長さであるとき、その反射曲面の作製プロセスには次のステップが含まれる。
【００４９】
（１）Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａの放物線方程式で表される曲線の一部分を取り出し、該「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長をＬ／２とし、ｎは実数とする。
（２）上記「部分放物線」の「対称軸に垂直な直線」における投影長Ｌ／２はＢ＝ｋの直線から起算し、ｋは（−Ｌ／４）より大きい実数とする。
【００５０】
（３）取り出された部分放物線の「Ｂ２＝４（ｎＬ／４）Ａ放物線方程式で表される曲線の頂点から離隔した」側を導光板入光面と接触させる。
（４）上記「取り出された部分放物線」上の複数個の等距離の点が、互いに平行な複数本の直線を通過するようにし、ここで該互いに平行な直線はＸ−Ｙ平面に垂直とする。
【００５１】
（５）「導光板出光面及びその対向面」が延伸した二つの平行面から、上記複数本の「取り出された部分放物線」を通過する直線を取り出して複数本の線分を得る。
（６）上記「取り出された部分放物線」及び上記「取り出された複数本の線分」を組み合わせて反射曲面を得る。
【００５２】
二、「反射曲面作製用の金型」の製造
算出した反射曲面の数値データをコンピュータ数値制御加工機に入力し、反射曲面作製用の金型を製造する。金型は金属反射曲面作製用、またはセラミック反射曲面作成用とすることができる。
【００５３】
三、反射曲面の作製
（１）金属反射曲面の作製プロセスは、カッティング、金型プレス成形、金属板材に反射膜をめっきする過程を含み、該金属板材は銅、鉄、アルミニウム等の高い熱伝導率を有するものとする。
【００５４】
（２）セラミック反射曲面の作製プロセスは、金型によるセラミック原料粉末の型押、焼結、反射膜めっきの過程を含む。
セラミックまたは高い熱伝導率を有する金属を反射曲面の板材に使用すると、高温に耐え、放熱が速く、また反射曲面の両面がいずれも空気と直接接触することも速い放熱に有利であり、よってサイズの大きいＬＥＤを使用しても、ＬＥＤの輝度を向上させ、ＬＥＤの使用数を減少させることができる。従って、「セラミックまたは高い熱伝導率を有する金属を反射曲面の板材として使用する」ことは、本発明の目的の一つである「ＬＥＤ使用数の減少」を達成させる技術手段の一つであり、また「反射曲面の両面がいずれも空気と直接接触する」ことも本発明の目的の一つ「ＬＥＤ使用数の減少」を達成させる技術手段の一つである。
【００５５】
四、組立て
図１５は組立手順の概略図であり、その組立手順には次のステップが含まれる。
（１）接着剤の塗布：図１５（一）に示すように、反射曲面１の作製において、同時に連接部２を作製し反射曲面１と一体に連接し、該連接部２の正確な位置に接着剤を塗布する。
【００５６】
（２）チップの接着：図１５（二）に示すように、発光ダイオード３を正確な位置に、正確な方位で連接部２に接着する。
（３）ワイヤの接続：図１５（三）に示すように、発光ダイオード３のＰ側及びＮ側からリード線４を引き、それぞれをピン５に接続する。
【００５７】
（４）封入：図１５（四）に示すように、透明材料６で発光ダイオード３を被覆し、組立て手順を完了する。
さらに図９に示すようなロッドレンズが形成する平行光は、理想的な条件下で初めて形成されるものであり、実際には、ロッドレンズの厚みを薄くしようとするとＬＥＤ点光源のロッドレンズ内での位置が最適ではなくなる。或いはＬＥＤ点光源が一定面積の蛍光材料を通過すると光源が非点状に変わる等の原因により、ロッドレンズが形成する光線が完全な平行ではなくなり、一定角度に広がってしまう。そこで広がり角度を減少させるため、図１６（一）及び（二）に示すように、ロッドレンズの両側に反射板を装着すると、散開した光線を集中させる効果が得られる。従って「ロッドレンズの両側に反射板を装着する」ことも、本発明の一つの目的である「方向性を有する光線を獲得し、エネルギー源の使用効率を向上させる」を達成する技術手段の一つである。
【００５８】
本発明の「光源装置」によると、発光ダイオードの使用数を減らして電力消費を低減させるほか、光線の方向性を制御してエネルギー損失を減少させることもできる。図１７（一）に示すように、従来公知のバックライトモジュールでは、光線は方向性を持たず随意の方式で導光板に進入し、各方向に向けて伝播する。図中、θｃは導光板材料の臨界角、θは「入光面の対面」Ａ面に達する光線の角度範囲、θ１は該範囲内の任意の光線の角度で、上記角度はいずれも水平横線を基準とする。図１７（一）からわかるように、θ１≦θ、θ＜θｃであるので、θ１＜θｃとなり、該光線はＡ面からはみ出して損失してしまうため、２θの角度範囲の光線はこのように損失がある。図１７（二）に示すように、導光板に進入する光線の方向をθ＝tan−１ｔ／ｓに制御するなら、光線がＡ面から漏れ出ることがないため、エネルギー損失を減少させることができる。従って、「光線の方向性を制御する」ことも、本発明の一つの目的である「エネルギー損失の減少」を達成させる技術手段の一つである。
【００５９】
本発明の「光源装置」によると、バックライトモジュールにおける光源輝度の不均一性、方向性欠如、占有空間が大きい、発光ダイオードの使用数が多い、電力消耗が大きい、放熱が悪い等の問題を解決するとともに、入射光の方向性が向上されるため、バックライトモジュールの設計上の困難度を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
本発明における技術構想の重点は、「光源が反射曲面の側辺位置にある」及び「反射光は方向性を有する“ベクトル分布形態”または均一な“強度分布形態”である」または「反射光の方向性、強度均一性及び光源装置が占める空間の大小が好適に組み合わされる」という特徴を有する「光源装置」にあり、本発明の技術構想を有する個別具体の反射曲面で、上記本発明の技術構想に基づき、自然原理の光学法則、数学的計算及びロジック推理またはコンピュータシミュレーションにより得られるものは、自ずと本発明の特許範囲に含まれ、該個別具体の反射曲面及び該反射曲面を有する「光源装置」は、いずれも本発明の特許範囲に含まれるべきであり、また本発明の特許範囲の技術構想を運用した同等効果の変化も、すべて本発明の特許範囲に含まれるべきである。ゆえに、次に掲げる実施例で提出する個別具体の反射曲面及び該反射曲面を有する「光源装置」は、本発明の好適な実施例にすぎず、これによって本発明の特許範囲を限定するものではない。
【００６１】
以下、本発明の好適な実施例を６つ挙げて、本発明の目的を達成する反射曲面の形状及びその作用、効果を説明する。但し下記は本発明の好適な実施例にすぎず、これにより本発明の特許範囲を限定するものではない。
図１８は、本発明の「光源装置」の第１実施例を示し、光線分布形態が図４の如くの反射曲面１１を示す概略図である。図１８に示すように、反射曲面１１の立体形状を理解するため、反射曲面１１を長方六面体ｈｉｊｋｌｍｎｐからなる仮想の枠組中に置く。
【００６２】
第１実施例の発光ダイオードは、図９に示すようなロッドレンズに封入され、光源は反射曲面１１の側辺位置にあり、該ロッドレンズの「縦方向の対称面」は導光板の出光面に平行であり、反射光照射面は液晶ディスプレイ導光板の入光面または導光板入光面の局部とする。
【００６３】
図９（三）に示すように、ロッドレンズに封入された発光ダイオードから射出された光線は、Ｘ−Ｙ平面にて扇状に放射し、反射曲面１１のＸ軸方向の曲線により、反射曲面１１側辺位置の光源から射出される光線エネルギーが照射面に均一に分布される。反射曲面１１のＸ軸方向の曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一の（一）及び一のＡ．の１．と同様であり、反射曲面１１の立体形状は横方向に湾曲な立体曲面であり、反射曲面１１とｈｉｍｌ面及びｋｊｎｐ面の接触部は、反射曲面１１のＸ軸方向の境界１１３及び１１４のいずれも曲線である。
【００６４】
図９（二）に示すように、発光ダイオードから射出される光線を、ロッドレンズによってＹ軸方向に平行な光線に変えることができるので、Ｚ軸方向の反射曲面によりＹ軸方向の平行光をさらに形成させる必要はない。反射曲面１１のＺ軸方向の曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一の（１）及び一のＡ．の３．と同様である。反射曲面１１の縦方向の曲線は直線であるので、平行且つ入射角度がゼロの入射光も平行に反射される。反射曲面１１とｉｍｎｊ面及びｈｌｐｋ面の接触部は、反射曲面１１のＺ軸方向の境界１１１及び１１２のいずれも直線である。
【００６５】
図１９及び図２０は、第１実施例における反射曲面１１の異なる角度から見た立体図である。図中、反射曲面１１と連接部２は一体に形成され、発光ダイオード３は連接部２に設置され、反射曲面１１の両面はいずれも空気と直接接触できる。反射曲面１１は高い熱伝導性材質の板材及び高い光反射性の面材で構成され、高い熱伝導性材質は、アルミニウム系または銅系または鉄系またはセラミック系材料の一種である。光源及び反射曲面１１による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整できる。
【００６６】
図２１は、本発明の第２実施例を示し、光線分布形態が図４に示す如くの反射曲面１２を示す概略図である。図２１に示すように、反射曲面１２の立体形状を理解するため、反射曲面１２を長方六面体ｈｉｊｋｌｍｎｏからなる枠組中に置く。
第２実施例の発光ダイオードは、ロッドレンズ中には封入されておらず、光源は反射曲面１２の側辺位置にあり、反射光照射面は液晶ディスプレイ導光板の入光面または導光板入光面の局部とする。反射曲面１２の立体形状は、４辺１２１、１２２、１２３、１２４が中央に向かって凹入した立体曲面である。
【００６７】
反射曲面１２の横方向のｅｆのような曲線は、該反射曲面１２の側辺位置の光源から射出された光線エネルギーを反射した後、反射光照射面に均一に分布させる。反射曲面１２の横方向の曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一の（１）及び一のＡ．の１．と同様であり、反射曲面１２のＸ軸方向の境界１２３及び１２４は曲線である。
【００６８】
反射曲面１２の縦方向の曲線は、該反射曲面１２側辺位置の光源を焦点とし、頂点は該縦方向の曲線と横方向のｅｆのような曲線の交点の放物線分であり、放物線分の焦点距離は光源からｅｆ曲線までの距離に等しい。反射曲面１２の横方向の曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一の（１）及び一のＡ．の２．と同様である。
【００６９】
反射曲面１２の縦方向の境界１２１及び１２２または反射曲面１２の各縦方向の曲線は、いずれも光源を焦点とし、頂点はｅｆ上にあり且つ焦点距離が光源からｅｆ曲線までの距離に等しい放物線分で、円錐状の入射光を平行光に反射させる。光源に近づくほど放物線の焦点距離は縮まり、反射曲面１２と入光面の合理的な距離内において、即ち焦点距離の合理的な長さ内において、例えば曲線１２１のように、一部の反射曲面１２では入光面の幅を被覆しきれない場合もある。曲線１２１近辺の反射曲面で反射される光線は平行光であるため、その幅はｑｒ線分の幅となり、導光板入光面の幅がｑｒ線分より広い場合、例えばｐｓ線分と同じ幅である場合、入光面の最も右側の部分はｐｑ及びｒｓの幅が照射されない。ｐｑｒｓ線分全体を均一に照射する必要がある場合、その解決法として、曲線１２１近辺の反射曲面で反射される光線にも適度に角度を持たせて、反射された光線が入光面に到達する際に入光面と同じ幅にさせることができ、例えば該局部の縦方向の反射曲線について、焦点距離が光源からｅｆ曲線までの距離に等しくないようにすることもできる。
【００７０】
図２２〜図２４は、第２実施例の反射曲面１２の各角度から見た立体図である。図中、反射曲面１２と連接部２は一体に形成され、発光ダイオード３は連接部２に設置されている。ロッドレンズの厚みを薄くしようとすると、ＬＥＤ光源のロッドレンズ内での位置が最適ではなくなるため、ロッドレンズの両側に反射板を装着すると、散開した光線を集中させる効果を得ることができる。反射曲面１２の両面はいずれも空気と直接接触し、反射曲面１２は高い熱伝導性材質の板材及び高い光反射性の面材から構成され、高い熱伝導性材質はアルミニウム系または銅系または鉄系またはセラミック系材料の一種とする。光源及び反射曲面１２による共同構成は、移動、回動または移動及び回動させることにより、反射光全体の入光方向を調整できる。
【００７１】
第３〜第６実施例の光線分布形態は、図５に示す形態または図４と図５を折衷した形態であり、図２５に示すように、反射曲面１３の立体形状を理解するために、反射曲面１３を長方六面体ｈｉｊｋａｂｃｄからなる仮想の枠組中に置く。第３〜第６実施例において、「光源装置」の反射曲面１３は、二つの光源、二つの反射曲面１４、１５を備え、一つの反射曲面に一つの光源を配備する。反射光の照射面は液晶ディスプレイ導光板の入光面ａｂｃｄとし、導光板入光面ａｂｃｄの二つの側辺ｂｃ及びａｄにそれぞれ光源を設置する。反射曲面１３は、導光板入光面ａｂｃｄの縦方向の中線ｅｆで対称となる反射曲面１４及び反射曲面１５から構成される。光源はロッドレンズに封入された発光ダイオードであり、該ロッドレンズの「縦方向対称面」は導光板の出光面ａｂｍｌに平行である。
【００７２】
反射曲面１４及び１５の立体形状は横方向に湾曲な立体曲面であり、反射曲面１４及び１５の横方向の曲線は放物線分であり、放物線分の対称軸は反射光照射面ａｂｃｄに垂直であり、放物線分の反射光照射面ａｂｃｄにおける投影長は、反射光照射面の長さａｂの半分に等しい。反射曲面１３中の反射曲面１４及び１５の横方向曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一のＢ．の１．及び一のＣ．の（１），（２），（３）と同様であり、反射曲面１３とｈｉｂａ面及びｋｊｃｄ面の接触部は、反射曲面１３のＸ軸方向の境界１３３、１３４、１３５及び１３５のいずれも放物線の部分曲線である。
【００７３】
反射曲面１４及び１５の縦方向の曲線は直線であり、反射曲面１３中の反射曲面１４及び１５の縦方向曲線の作製プロセスは、前記課題解決のための技術手段一のＢ．の３．及び一のＣ．の（４），（５）と同様である。図９（二）に示すように、発光ダイオードから射出される光線を、ロッドレンズによってＹ軸方向に平行な光源に変えることができるので、Ｚ軸方向の反射弧面によりＹ軸方向の平行光をさらに形成させる必要はない。反射曲面１３中の反射曲面１４及び１５とｉｂｃｊ面及びｈａｄｋ面の接触部は、反射曲面１３のＺ軸方向の境界１３１及び１３２のいずれも直線である。
【００７４】
図２６（一）は、光線分布形態が図５に示す形態または図４と図５を折衷した形態である「光源装置」の反射曲面の形成方法を示しており、導光板の入光面の長さＬ＝３２mmであり、ｐ点を焦点とし、導光板入光面の長辺をＹ軸方向、Ｙ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とし、方程式がＹ２＝４ｆｘ＝４（ｎＬ／４）ｘの放物線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の焦点距離ｆはそれぞれ８mm，１６mm，３２mmであって、即ちそれぞれ１＊（３２／４），２＊（３２／４），４＊（３２／４）を焦点距離とし、上記方程式中のｎはそれぞれ１，２，４、放物線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の焦点はいずれも同一点ｐであり、方程式Ｙ２＝４ｆｘ＝４（ｎＬ／４）ｘの頂点は座標原点でそれぞれ異なるが、いずれもＸ軸上にあり、Ｘ軸は対称軸である。対称軸Ｙ＝０から起算し、「対称軸に垂直な直線」上における投影長がｗ＝Ｌ／２＝１６mmの部分放物線分Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を反射曲面として取り出し、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はいずれもＣ３，Ｃ４，Ｃ５をそれぞれ座標の原点とし、即ちＣ３，Ｃ４，Ｃ５の各頂点はその端点の一つとなる。
【００７５】
図２６（二）及び（三）に示すように、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を導光板の入光面方向に、頂点から離隔した端点が導光板入光面に接触するまで移動させ、ｐ点にあるＬＥＤに合わせて、導光板入光面の半分を照射する反射曲面とし、導光板入光面の別の半分は該反射曲面と形状が対称の反射曲面及び別側のＬＥＤによって照射する。投影長ｗ＝Ｌ／２は対称軸Ｙ＝０から起算するため、ｈ＝｜ｘ１−ｘ２｜＝｜Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ｜中のｋが０、ｎが１，２，４のとき、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の反射曲面と導光板入光面の最大距離ｈは、それぞれ３２／（４＊１），３２／（４＊２），３２／（４＊４）となる。
【００７６】
図２８〜図３１は、本発明の第３〜第６実施例における反射曲面入射光束と反射光束の角度関係、反射光束が導光板に進入した後の方向分布及びエネルギー分布を示している。入射光束角度αと反射光束角度γ１（α）は、図２７で定義され、図中、Ｌは導光板入光面の長辺の長さ、Ｗは導光板入光面の長辺長さの半分、ｈは反射曲面最高点と導光板入光面の距離、Ｋは「導光板入光面と垂直な側辺」の長さ、αは「反射曲面入射光束」と「導光板入光面長辺に垂直な直線」の挟角、γ１（α）は上記光束が「反射曲面で反射され導光板に進入した後」の「導光板入光面長辺に垂直な直線」との挟角で、γ１はαの関数である。
【００７７】
図２８は本発明の第３実施例であり、ｎ＝１、ｋ＝０で、ｈ＝｜Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ｜＝｜３２／（４＊１）＋０／１｜＝８（mm）、ｆ＝ｎＬ／４＝３２／（４＊１）＝８（mm）であり、よって高度と反射曲面の焦点距離は等しく、光源（ロッドレンズに封入されたＬＥＤ）は焦点位置にあるため、図２８（三）に示すように、αは０度から９０度に近い範囲内にあり、γ１（α）はいずれも０度となり、即ち「反射曲面で反射され導光板に進入した後」の「導光板入光面長辺に垂直な直線」との挟角はいずれも０であり、よって図２８（一）に示すように、反射光はいずれも導光板入光面に垂直となる。図２８（二）は、導光板内部Ｋ＝２０mmの位置、即ち導光板入光面と平行で、且つ入光面から２０mm離れた箇所の平面の強度分布を示しており、横軸は位置を表し、縦軸は該平面各箇所の強度とロッドレンズに封入されたＬＥＤの最高出光強度の比較値を表す。
【００７８】
図２９は本発明の第４実施例であり、ｎ＝４／３、ｋ＝０で（この実施例は図２６には示されていない）、ｈ＝｜Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ｜＝｜３２／（４＊４／３）＋０／４／３｜＝６（mm）、高度ｈは（１／ｎ）＊（Ｌ／４）＝（３／４）＊（８）＝６（mm）に下がり、αとγ１（α）の関係については、図２９（三）に示すように、γ１（α）は最高で約１２．５度を達成でき、ゆえに図２９（一）に示すように、反射光は辺縁の導光板入光面に垂直なγ１（α）＝０からγ１（α）＝約１２．５まで漸次増加した後再び減少する。図２９（二）は、導光板内部Ｋ＝２０mmの位置、即ち導光板入光面と平行で、且つ入光面から２０mm離れた箇所の平面の強度分布を示しており、横軸は位置を表し、縦軸は該平面各箇所の強度とロッドレンズに封入されたＬＥＤの最高出光強度の比較値を表す。第３実施例の図２８（二）が顕著な二つのピークを示すのに比べ、第４実施例の図２９（二）は高原状の単一ピークを示し、強度分布は均一的である。
【００７９】
図３０は本発明の第５実施例であり、ｎ＝２、ｋ＝０で、ｈ＝｜Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ｜＝｜３２／（４＊２）＋０／２｜＝４（mm）、高度ｈは（１／ｎ）＊（Ｌ／４）＝（１／２）＊（８）＝４（mm）に下がり、αとγ１（α）の関係については、図３０（三）に示すように、γ１（α）は最高で約２７度を達成でき、ゆえに図３０（一）に示すように、反射光は辺縁の導光板入光面に垂直なγ１（α）＝０からγ１（α）＝約２７まで漸次増加した後再び減少する。第４実施例のγ１（α）が０から約１２．５に漸次増加するのに比べ、第５実施例のγ１（α）は０から約２７に漸次増加し、その方向性は低下する。図３０（二）は、導光板内部Ｋ＝２０mmの位置、即ち導光板入光面と平行で、且つ入光面から２０mm離れた箇所の平面の強度分布を示しており、横軸は位置を表し、縦軸は該平面各箇所の強度とロッドレンズに封入されたＬＥＤの最高出光強度の比較値を表す。第４実施例の図２９（二）が高原状の単一ピークを示すのに比べ、第５実施例の図３０（二）は曲率変化が緩やかな単一ピークを示し、強度分布は均一的である。
【００８０】
図３１は本発明の第６実施例であり、ｎ＝４、ｋ＝０で、ｈ＝｜Ｌ／４ｎ＋ｋ／ｎ｜＝｜３２／（４＊４）＋０／４｜＝２（mm）、高度ｈは（１／ｎ）＊（Ｌ／４）＝（１／４）＊（８）＝２（mm）に下がり、αとγ１（α）の関係については、図３１（三）に示すように、γ１（α）は最高で約３８度を達成でき、ゆえに図３１（一）に示すように、反射光は辺縁の導光板入光面に垂直なγ１（α）＝０からγ１（α）＝約３８まで漸次増加した後再び減少する。第５実施例のγ１（α）が０から約２７に漸次増加するのに比べ、第６実施例のγ１（α）は０から約３８に漸次増加し、その方向性は低下する。図３１（二）は、導光板内部Ｋ＝２０mmの位置、即ち導光板入光面と平行で、且つ入光面から２０mm離れた箇所の平面の強度分布を示しており、横軸は位置を表し、縦軸は該平面各箇所の強度とロッドレンズに封入されたＬＥＤの最高出光強度の比較値を表す。第５実施例の図３０（二）が曲率変化が緩やかな単一ピークを示すのに比べ、第６実施例の図３１（二）は曲率変化が一層緩やかな単一ピークを示し、強度分布はさらに均一的である。
【００８１】
図２８〜図３１からわかるように、本発明の第３から第６実施例による「光源装置」の反射曲面は、ｋ＝０のとき、ｎが増加するにつれてエネルギーの均一度も増加し、方向性は低下する。しかし、従来のＬＥＤ光源に比べると、顕著な方向性を有し、さらに反射曲面と導光板入光面の距離が速やかに縮まり、光源装置が占める空間は明らかに減少する。「光源装置」は、バックライトモジュールにおける方向性、均一性及び空間に対する要求に基づいて、適切なｎ、ｋ、ｈ（即ち反射曲面の放物線、取り出す位置及びその高度）を選択し、設計上の要求を満たすことができる。
【００８２】
本発明の光源装置はその特許出願以前において、何れの刊行物にも掲載されたことはなく、また出願前に公開されたこともなく、新規性の要件に合致するものである。必要に応じて、反射光の光線ベクトルの空間中での分布形態、及び反射光の照射面または導光板内部での強度分布形態を弾力的に設計できるとともに、均一で高い方向性を有し、占有空間の小さいバックライトモジュールの光源を提供し、それには携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ノート型パソコンのディスプレイ及びその他各種パネルディスプレイ等が含まれ、バックライトモジュール光源の輝度が不均一、発光ダイオードの使用数が多い、電力消耗が高い、放熱が困難である等の問題を解決する。また入射光の方向性を向上させ、バックライトモジュールの設計上の困難度を低下させるなど、実用性と進歩性の要件にも合致しており、法に基づき特許を出願するものである。審査を経て権利授与を賜りたく願う。
【００８３】
上記は本発明の好適な実施例にすぎず、これにより本発明の特許範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載される構造または方法を運用する同等効果の変化は、いずれも本発明の特許範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】単一個の発光ダイオードのエネルギー分布図である。
【図２】複数個の発光ダイオードから構成される光源の照射範囲の分析図である。
【図３】従来の３個の発光ダイオードの導光板入光面における光線強度分布図である。
【図４】本発明の「光源装置」の反射光ベクトルの分布形態−１を示す略図である。
【図５】本発明の「光源装置」の反射光ベクトルの分布形態−２を示す略図である。
【図６】本発明の「光源装置」の反射光ベクトルの分布形態−３を示す略図である。
【図７】本発明の「光源装置」の反射曲面の設計手順−１を示す模式図である。
【図８】ＬＥＤが出射する光エネルギー及び導光板入光面面積の有限要素分割及び分配を示す模式図である。
【図９】ロッドレンズに封入された発光ダイオードの略図である。
【図１０】「部分放物線反射曲面」の略図である。
【図１１】本発明の「光源装置」の反射曲面の設計手順−２を示す模式図である。
【図１２】本発明の「光源装置」の「部分放物線反射曲面」の関連パラメータ−１を示す模式図である。
【図１３】本発明の「光源装置」の「部分放物線反射曲面」の関連パラメータ−２を示す模式図である。
【図１４】本発明の「光源装置」の反射曲面の設計手順−３を示す模式図である。
【図１５】本発明の「光源装置」の組立手順を示す模式図である。
【図１６】本発明の「光源装置」の反射片を装着したロッドレンズの略図である。
【図１７】本発明の「光源装置」で形成される方向性を有する光源と従来の方向性のない光源における光エネルギー損失の比較を示す模式図である。
【図１８】本発明の第１実施例による「光源装置」を示す模式図である。
【図１９】本発明の第１実施例による「光源装置」の反射曲面１１の第１立体図である。
【図２０】本発明の第１実施例による「光源装置」の反射曲面１１の第２立体図である。
【図２１】本発明の第２実施例による「光源装置」を示す模式図である。
【図２２】本発明の第２実施例による「光源装置」の反射曲面１２の第１立体図である。
【図２３】本発明の第２実施例による「光源装置」の反射曲面１２の第２立体図である。
【図２４】本発明の第２実施例による「光源装置」の反射曲面１２の第３立体図である。
【図２５】本発明の第３〜第６実施例による「光源装置」の反射曲面の形状を示す模式図である。
【図２６】本発明の第３〜第６実施例による「光源装置」の反射曲面の形成方法を示す模式図である。
【図２７】本発明の第３〜第６実施例による「光源装置」の反射曲面の入射光束角度αと反射光束角度γ１（α）の定義を示す模式図である。
【図２８】本発明の第３実施例による「光源装置」の反射曲面入射光束と反射光束の角度関係、反射光束の導光板進入後の方向分布、及びエネルギー分布を示す模式図である。
【図２９】本発明の第４実施例による「光源装置」の反射曲面入射光束と反射光束の角度関係、反射光束の導光板進入後の方向分布、及びエネルギー分布を示す模式図である。
【図３０】本発明の第５実施例による「光源装置」の反射曲面入射光束と反射光束の角度関係、反射光束の導光板進入後の方向分布、及びエネルギー分布を示す模式図である。
【図３１】本発明の第６実施例による「光源装置」の反射曲面入射光束と反射光束の角度関係、反射光束の導光板進入後の方向分布、及びエネルギー分布を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  反射曲面、２  連接部、３  発光ダイオードまたはロッドレンズに封入された発光ダイオード、４  リード線、５  ピン、６  透明材料、７  導光板、８  導光板入光面、９  ロッドレンズ、１０  反射板、１１  反射曲面（第１実施例）、１２  反射曲面（第２実施例）、１３  反射曲面（第３〜第６実施例）、１４  反射曲面１３を形成する反射曲面、１５  反射曲面１３を形成する反射曲面、１１１  反射曲面１１のＺ軸方向における境界、１１２  反射曲面１１のＺ軸方向における境界、１１３  反射曲面１１のＸ軸方向における境界、１１４  反射曲面１１のＸ軸方向における境界、１２１  反射曲面１２のＺ軸方向における境界、１２２  反射曲面１２のＺ軸方向における境界、１２３  反射曲面１２のＸ軸方向における境界、１２４  反射曲面１２のＸ軸方向における境界、１３１  反射曲面１３のＺ軸方向における境界、１３２  反射曲面１３のＺ軸方向における境界、１３３  反射曲面１３のＸ軸方向における境界、１３４  反射曲面１３のＸ軸方向における境界、１３５  反射曲面１３のＸ軸方向における境界、１３６  反射曲面１３のＸ軸方向における境界
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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