(57)【要約】【課題】部品点数や製造コストの増大を招くことなく、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保つことができる面光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置２は、光源部８と、第１の方向への射出光を反射させる第１の凹面ミラー９と、第２の方向への射出光を反射させる第２の凹面ミラー１１と、を備え、第１の凹面ミラー９の断面形状が、焦点を有する曲線形状を有し、光源部８の第１の方向への光の射出位置が焦点の位置と略一致し、第１の方向への射出光が第１の凹面ミラー９で反射して外部に射出され、第２の方向への射出光が第２の凹面ミラー１１で反射し、さらに第１の凹面ミラー９で反射して外部に射出され、光源部８による第１、第２の方向への光の点灯／消灯が各々独立して制御可能とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向および第２の方向に光を射出可能な光源部と、
前記光源部から前記第１の方向に射出された光を反射させる第１の凹面ミラーと、
前記第１の凹面ミラーに対向して配置され、前記光源部から前記第２の方向に射出された光を反射させる第２の凹面ミラーと、を備え、
前記第１の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、
前記光源部の前記第１の方向への光の射出位置が前記焦点の位置と略一致しており、
前記光源部から前記第１の方向に射出された光の少なくとも一部が前記第１の凹面ミラーで反射して外部に射出され、前記光源部から前記第２の方向に射出された光の少なくとも一部が前記第２の凹面ミラーで反射し、さらに前記第１の凹面ミラーで反射して外部に射出される構成とされ、
前記光源部による前記第１の方向への光の点灯／消灯、および前記第２の方向への光の点灯／消灯を各々独立して制御可能とされたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源部が、前記第１の方向に光を射出する第１の発光ダイオードと、前記第２の方向に光を射出する第２の発光ダイオードと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
基板の第１の面に前記第１の発光ダイオードが実装され、前記基板の第２の面に前記第２の発光ダイオードが実装されたことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
第１の基板の第１の面に前記第１の発光ダイオードが実装され、第２の基板の第１の面に前記第２の発光ダイオードが実装され、
前記第１の基板の第２の面と前記第２の基板の第２の面とが対向していることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記仮想平面の法線方向における前記第１の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光源部の寸法および前記第２の凹面ミラーの寸法よりも大きく、
前記第１の凹面ミラーで反射した光を、前記第１の凹面ミラーの開口のうち、前記光源部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ないし４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の凹面ミラーの窪みに、凸レンズが設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記凸レンズが、樹脂もしくはガラスからなることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の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５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記光源部から射出され、前記仮想平面の法線方向に拡散する光を反射させるミラーが設けられたことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の凹面ミラーの窪みに、凸レンズが設けられ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】
前記凸レンズが、樹脂もしくはガラスからな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】
前記第２の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１３】
前記光源部から射出され、前記仮想平面の法線方向に拡散する光を反射させるミラーが設けられたことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記第１の凹面ミラーの窪みに平凸レンズが設けられ、前記第２の凹面ミラーの窪みに平凸レンズが設けられ、
前記第１の凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面と前記第２の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５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１５】
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１４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１の凹面ミラーおよび前記第２の凹面ミラーが、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１５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第１の凹面ミラーで反射した光を前記仮想平面の法線方向に散乱させる異方性散乱部材を備えた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】
請求項１ないし１７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、内部で伝播させて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１９】
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１８に記載の面光源装置。
【請求項２０】
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１９に記載の面光源装置。
【請求項２１】
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１９に記載の面光源装置。
【請求項２２】
前記導光体が、前記主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１９に記載の面光源装置。
【請求項２３】
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１８ないし２２のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項２４】
請求項１８ないし２３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２５】
請求項１ないし１７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２６】
請求項１８ないし２３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に配置された面光源装置と、を有している。従来の面光源装置は、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）等の光源と、導光板と、を備えている。この面光源装置では、光源から射出された光を導光板の内部で伝播させ、導光板の全面から射出させる。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】
指向性が異なる射出光を得るための面光源装置が提案されている（下記の特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、射出光の指向性が互いに異なる第１照明装置と第２照明装置とを導光板の厚さ方向に積層した照明装置が開示されている。
特許文献２には、同心円状に配置された複数のプリズムを備えた導光板と、導光板の前記同心円の中心に配置された第１光源と、導光板の前記同心円の中心から外れた位置に配置された第２光源と、を備えた照明装置が開示されている。
特許文献３には、導光板と、導光板の第１の端面に光を入射させる第１の光源と、導光板の前記第１の端面と隣り合う第２の端面に光を入射させる第２の光源と、を備え、前記導光板に、射出光の指向性を調整する特性調整部が各光源に対応して設けられた照明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２００８−３００２０６号公報
【特許文献２】特許第４２７４９２１号公報
【特許文献３】特開２００８−２６９８６５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の照明装置は、２組の照明装置が積層された構成を有している。そのため、部品点数が多い、製造コストが高騰する、照明装置全体の厚さが厚くなる、などの問題がある。
特許文献２の照明装置では、所定の面積の導光板に対して複数のプリズムと２種類の光源の位置関係が決まる。そのため、導光板を大型化するのが難しい、という問題がある。また、いずれの光源を点灯させるかにより導光板内での光の進行方向が変わる。そのため、光源の切り替え前後で輝度を均一に保つのが難しい、という問題がある。また、光の指向性を大きく変えることが難しい、という問題がある。
特許文献３の照明装置では、特許文献２の照明装置と同様、いずれの光源を点灯させるかにより導光板内での光の進行方向が変わる。そのため、光源の切り替え前後で輝度を均一に保つのが難しい、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って、指向性の切り替えが可能であり、部品点数や製造コストの増大を招くことなく、装置全体の厚さが厚くなることのない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、本発明は、指向性の切り替えが可能であり、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保つことができる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、本発明は、この種の光源装置もしくは面光源装置を備え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、第１の方向および第２の方向に光を射出可能な光源部と、前記光源部から前記第１の方向に射出された光を反射させる第１の凹面ミラーと、前記第１の凹面ミラーに対向して配置され、前記光源部から前記第２の方向に射出された光を反射させる第２の凹面ミラーと、を備え、前記第１の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、前記光源部の前記第１の方向への光の射出位置が前記焦点の位置と略一致しており、前記光源部から前記第１の方向に射出された光の少なくとも一部が前記第１の凹面ミラーで反射して外部に射出され、前記光源部から前記第２の方向に射出された光の少なくとも一部が前記第２の凹面ミラーで反射し、さらに前記第１の凹面ミラーで反射して外部に射出される構成とされ、前記光源部による前記第１の方向への光の点灯／消灯、および前記第２の方向への光の点灯／消灯を各々独立して制御可能とされたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の光源装置は、前記光源部が、前記第１の方向に光を射出する第１の発光ダイオードと、前記第２の方向に光を射出する第２の発光ダイオードと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光源装置は、基板の第１の面に前記第１の発光ダイオードが実装され、前記基板の第２の面に前記第２の発光ダイオードが実装されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源装置は、第１の基板の第１の面に前記第１の発光ダイオードが実装され、第２の基板の第１の面に前記第２の発光ダイオードが実装され、前記第１の基板の第２の面と前記第２の基板の第２の面とが対向していることを特徴とする。
【００１１】
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第１の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光源部の寸法および前記第２の凹面ミラーの寸法よりも大きく、前記第１の凹面ミラーで反射した光を、前記第１の凹面ミラーの開口のうち、前記光源部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。
【００１２】
本発明の光源装置は、前記第１の凹面ミラーの窪みに、凸レンズが設けられたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の光源装置は、前記凸レンズが、樹脂もしくはガラスからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光源装置は、前記第１の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。
【００１５】
本発明の光源装置は、光源部から射出され、前記仮想平面の法線方向に拡散する光を反射させるミラーが設けられたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の光源装置は、前記第２の凹面ミラーの窪みに、凸レンズが設けられたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光源装置は、前記凸レンズが、樹脂もしくはガラスからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光源装置は、前記第２の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。
【００１９】
本発明の光源装置は、光源部から射出され、前記仮想平面の法線方向に拡散する光を反射させるミラーが設けられたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の光源装置は、前記第１の凹面ミラーの窪みに平凸レンズが設けられ、前記第２の凹面ミラーの窪みに平凸レンズが設けられ、前記第１の凹面ミラー側の平凸レンズの平坦面と前記第２の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、前記曲線形状が、概ね放物線であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光源装置は、前記第１の凹面ミラーおよび前記第２の凹面ミラーが、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。
【００２３】
本発明の光源装置は、前記第１の凹面ミラーで反射した光を前記仮想平面の法線方向に散乱させる異方性散乱部材を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の面光源装置は、前記本発明の光源装置と、前記光源装置から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させて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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記主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。
【００３０】
本発明の表示装置は、前記本発明の面光源装置と、前記面光源装置から射出される光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。
【００３１】
本発明の照明装置は、前記本発明の光源装置を備えたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の照明装置は、前記本発明の面光源装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、指向性の切り替えが可能であり、部品点数や製造コストの増大を招くことなく、装置全体の厚さが厚くなることのない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、指向性の切り替えが可能であり、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保つことができる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、上記の効果を有する面光源装置を備え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】
【００３４】
【図１】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平面図、（Ｂ）図２（Ａ）の符号Ｂの部分の拡大図、である。
【図３】（Ａ）図２（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、（Ｂ）図３（Ａ）の符号Ｃの部分の拡大図、である。
【図４】光源部の斜視図である。
【図５】（Ａ）高指向性モードにおける光の作用を説明するための平面図、（Ｂ）高指向性モードにおける光の作用を説明するための断面図、である。
【図６】（Ａ）広角モードにおける光の作用を説明するための平面図、（Ｂ）広角モードにおける光の作用を説明するための断面図、である。
【図７】異方性散乱シートの作用を説明するための断面図である。
【図８】高指向性モードにおけるｘ軸方向およびｙ軸方向の光度分布を示す図である。
【図９】広角モードにおけるｘ軸方向およびｙ軸方向の光度分布を示す図である。
【図１０】高指向性モードにおける光源装置の光射出面での照度分布を示す図である。
【図１１】広角モードにおける光源装置の光射出面での照度分布を示す図である。
【図１２】光源部の第１変形例を示す光源装置全体の平面図である。
【図１３】（Ａ）光源部の第２変形例を示す光源装置全体の平面図、（Ｂ）光源部の斜視図、である。
【図１４】第２実施形態の光源装置のｘｚ平面における断面図である。
【図１５】第３実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図１６】（Ａ）本実施形態の光源装置のｘｚ平面における断面図、（Ｂ）光源装置のｙｚ平面における側断面図、である。
【図１７】（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、（Ｂ）ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図、である。
【図１８】第４実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１９】本実施形態の面光源装置の断面図であり、図１８のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図２０】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２１】面光源装置の第１変形例を示す断面図である。
【図２２】面光源装置の第２変形例を示す断面図である。
【図２３】第５実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２４】上記実施形態の表示装置を示す正面図である。
【図２５】第６実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図２６】第７実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図２７】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】
【００３５】
［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１１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平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の符号Ｂの部分の拡大図、である。図３（Ａ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の符号Ｃの部分の拡大図、である。図４は、光源部の斜視図である。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００３６】
本実施形態の光源装置２は、図１に示すように、光源部８と、第１の凹面ミラー９と、第１のシリンドリカルレンズ１０と、第２の凹面ミラー１１と、第２のシリンドリカルレンズ１２と、異方性散乱シート１５と、を備えている。
【００３７】
第１のシリンドリカルレンズ１０は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、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。樹脂材料として、透明性、加工性、耐熱性に優れたものを用いることが望ましい。第１のシリンドリカルレンズ１０は、図２に示すように、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。第１のシリンドリカルレンズ１０は、最大の拡散角で光源部８から射出された光が到達する位置までが放物面状の凸面１０ａであり、光源部８からの光が到達しない部分はｙｚ平面に平行な側面１０ｅである。
【００３８】
第１の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、第１の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３（Ａ）に示すように、凸面１０ａは直線形状である。すなわち、第１の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。第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄは、図３（Ａ）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。
【００３９】
第１のシリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに沿って第１の凹面ミラー９が設けられている。言い換えると、第１の凹面ミラー９の窪みの内側に第１のシリンドリカルレンズ１０が配置されている。第１の凹面ミラー９は、第１の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（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の光反射率の高い金属膜で構成されている。その他、第１の凹面ミラー１０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。
【００４０】
このように、第１のシリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａと第１の凹面ミラー９とが密着しているため、第１の凹面ミラー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、第１の凹面ミラー９の焦点の位置は第１の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Ｆ１で示す。以下、説明を簡潔にするため、焦点Ｆ１を第１の凹面ミラー９の焦点と称する。なお、第１のシリンドリカルレンズ１０の凸面１０ａに第１の凹面ミラー９を直接形成する構成に代えて、第１のシリンドリカルレンズ１０とは別体に作製した第１の凹面ミラー９を貼り合わせた構成としても良い。
【００４１】
第２のシリンドリカルレンズ１２は、第１のシリンドリカルレンズ１０と同様、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、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。第１のシリンドリカルレンズ１０と第２のシリンドリカルレンズ１２とは、必ずしも同一の材料で構成されていなくてもよいが、その場合でも屈折率が等しい材料で構成されることが望ましい。第２のシリンドリカルレンズ１２は、第１のシリンドリカルレンズ１０と同様の平凸レンズである。第２のシリンドリカルレンズ１２は、最大の拡散角で光源部８から射出された光が到達する位置までが放物面状の凸面１２ａであり、光源部８からの光が到達しない部分はｙｚ平面に平行な側面１２ｅである。
【００４２】
第２のシリンドリカルレンズ１２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１２ａ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１２ａの断面形状は放物線状である。一方、第２の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３（Ａ）に示すように、凸面１２ａは直線形状である。すなわち、第２の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。第２の凹面ミラー１１の焦点の位置は第２のシリンドリカルレンズ１２の焦点の位置と一致する。焦点の位置を図２（Ａ）に点Ｆ２で示す。以下、説明を簡潔にするため、焦点Ｆ２を第２の凹面ミラー１１の焦点と称する。第２のシリンドリカルレンズ１２の上面１２ｃおよび下面１２ｄは、図３（Ａ）に示すように、ｘｚ平面に平行な一対の平行平面である。
【００４３】
第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２（ｙ軸方向の寸法）は、図３（Ａ）に示すように、光源部８の高さＹ０（ｙ軸方向の寸法）と等しい。なお、第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２は、光源部８の高さＹ０より大きくてもよい。第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２（ｙ軸方向の寸法）は、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１（ｙ軸方向の寸法）よりも小さければよい。本実施形態では、一例として、第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２は、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１の略１／２である。また、光源部８の高さＹ０は、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１より小さければよい。すなわち、光源部８の高さＹ０、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１、および第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２の関係は、Ｙ０≦Ｙ２＜Ｙ１であればよい。
【００４４】
第２のシリンドリカルレンズ１２の凸面１２ａに沿って第２の凹面ミラー１１が設けられている。言い換えると、第２の凹面ミラー１１の窪みの内側に第２のシリンドリカルレンズ１２が配置されている。第２の凹面ミラー１１は、第２の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（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の光反射率の高い金属膜で構成されている。その他、第２の凹面ミラー１１は、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。
【００４５】
図２（Ａ）に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂと第２の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。第１のシリンドリカルレンズ１０と第２の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、第１のシリンドリカルレンズ１０と第２の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。第１のシリンドリカルレンズ１０と第２のシリンドリカルレンズ１２とは、密着していればよく、必ずしも光学接着されていなくてもよい。第１のシリンドリカルレンズ１０と第２のシリンドリカルレンズ１２とは一体成型されていてもよい。
【００４６】
図２（Ｂ）に示すように、第２のシリンドリカルレンズ１２の平坦面１２ｂのｘ軸方向の中央には、矩形状の溝１２ｇが設けられている。第１のシリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂと第２のシリンドリカルレンズ１２の平坦面１２ｂとが接合されたときに、第２のシリンドリカルレンズ１２の溝１２ｇの開口が第１のシリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂで塞がれることにより矩形状の貫通孔１２ｈができる。貫通孔１２ｈの内部に光源部８が配置されている。図３（Ａ）に示すように、光源部８の上方および下方に、貫通孔１２ｈの両端を塞ぐように反射ミラー１３が配置されている。この位置に反射ミラー１３を配置することにより、光源部８の各ＬＥＤと各シリンドリカルレンズとのカップリングロスを低減させることができる。すなわち、反射ミラー１３によって、光源部８の各ＬＥＤから、ｙ軸方向（上下方向、仮想平面の法線方向）に射出された光を閉じこめ、各シリンドリカルレンズに入射させることができる。
【００４７】
光源部８は、図４に示すように、基板１７と、第１の発光ダイオード１８（ＬＥＤ）と、第２の発光ダイオード１９（ＬＥＤ）と、を備えている。基板１７の第１の面１７ａに第１のＬＥＤ１８が実装され、基板１７の第２の面１７ｂに第２のＬＥＤ１９が実装されている。第１のＬＥＤ１８、第２のＬＥＤ１９はともに発光面と反対側の面が基板１７に接する向きに実装されている。したがって、第１のＬＥＤ１８から第１の方向に光Ｌ１が射出され、第２のＬＥＤ１９から第１の方向とは逆方向である第２の方向に光Ｌ２が射出される。すなわち、光源部８は、互いに逆向きの２つの方向に光Ｌ１，Ｌ２を射出することができる。
【００４８】
図２（Ａ）に示すように、第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１は、第１のＬＥＤ１８の発光面上に位置している。第１のＬＥＤ１８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、例えば第１のＬＥＤ１８の位置を第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１の位置と一致させた場合、仮に第１のＬＥＤ１８が点光源であれば、第１の凹面ミラー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。一方、実際には第１のＬＥＤ１８は有限の大きさを有しており、点光源にはなり得ない。しかしながら、本実施形態では、説明を簡単にするため、第１のＬＥＤ１８が十分に小さく、第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１の位置と第１のＬＥＤ１８の位置とが一致しているものとする。また、図２（Ｂ）に示すように、第２の凹面ミラー１１の焦点Ｆ２は、第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１と一致している。そのため、第２の凹面ミラー１１の焦点Ｆ２は、第２のＬＥＤ１９の発光面上に位置しておらず、第２のＬＥＤ１９の位置とは一致していない。第２の凹面ミラー１１の焦点Ｆ２と第２のＬＥＤ１９の位置とはｚ軸方向にずれている。
第２の凹面ミラー１１の焦点Ｆ２と第２のＬＥＤ１９の位置とが一致しても差し支えないが、本実施形態のように、第２の凹面ミラー１１の焦点Ｆ２と第２のＬＥＤ１９の位置とがずれていることが望ましい。
【００４９】
第１のＬＥＤ１８および第２のＬＥＤ１９に電流を供給するための配線（図示略）は、貫通孔１２ｈの上方もしくは下方からそれぞれ引き出される。配線は貫通孔１２ｈの上方、下方のいずれから引き出されていてもよいが、全ての配線がいずれか一方からまとめて引き出されていると、配線の取り扱いが容易になる。各配線の一端は第１のＬＥＤ１８もしくは第２のＬＥＤ１９に接続され、各配線の他端は光源部駆動回路（図示略）に接続されている。光源部駆動回路の制御により、第１のＬＥＤ１８の点灯／消灯および第２のＬＥＤ１９の点灯／消灯は独立して制御される。光源部８は、第１のＬＥＤ１８のみの点灯、第２のＬＥＤ１９のみの点灯、第１のＬＥＤ１８および第２のＬＥＤ１９の同時点灯、第１のＬＥＤ１８および第２のＬＥＤ１９の同時消灯、等の動作が可能である。
【００５０】
光源部８の高さＹ０（ｙ軸方向の寸法）は、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１（ｙ軸方向の寸法）よりも小さく、例えば第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１の約１／２である。光源部８と第１の凹面ミラー９とは、第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１が第１のＬＥＤ１８の発光面上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。第１のＬＥＤ１８および第２のＬＥＤ１９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。
【００５１】
図３（Ａ）に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１０の平坦面１０ｂのうち、図３（Ａ）の上側の略半分の領域は、第２の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である。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られる場合には、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。
【００５２】
図３（Ｂ）に示すように、光源装置２の光射出面、すなわち、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂに、異方性散乱シート１５が設置されている。異方性散乱シート１５は、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、異方性散乱シート１５の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。異方性散乱シート１５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。異方性散乱シート１５の一例として、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂シートからなり、シート表面の凹凸を一方向に細長く延伸させたものがある。凹凸の延伸方向と直交する方向が散乱性の高い方向である。
【００５３】
異方性散乱シート１５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高散乱側で４０°かつ低散乱側で０．２°、もしくは高散乱側で６０°かつ低散乱側で１°等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。
【００５４】
異方性散乱シート１５は、散乱性が高い軸方向が第１の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。異方性散乱シート１５は、第１のシリンドリカルレンズ１０との間に空気層を介して配置されていてもよい。すなわち、異方性散乱シート１５は、第１のシリンドリカルレンズ１０から離れて配置されていてもよい。もしくは、異方性散乱シート１５は、第１のシリンドリカルレンズ１０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１５が第１のシリンドリカルレンズ１０に密着している場合、異方性散乱シート１５は、光学接着剤により第１のシリンドリカルレンズ１０に光学接着されていてもよい。さらに、後述する面光源装置に用いる場合、異方性散乱シート１５は、光学接着剤により導光体に光学接着されていてもよいし、第１のシリンドリカルレンズ１０と導光体との間に挟持されて固定されていてもよい。
【００５５】
以下、上記構成の光源装置２の作用について説明する。
第１のＬＥＤ１８の発光面は所定の面積を有しているため、発光面上の全ての点が第１の凹面ミラー９の焦点Ｆ１の位置に一致するわけではない。ただし、以下では説明を簡単にするため、発光面の面積が十分に小さく、発光面が焦点Ｆ１と一致しているものとして説明する。
【００５６】
第１のＬＥＤ１８の発光面から発せられた光Ｌ１は、所定の拡散角をもって第１の凹面ミラー９に向かい、第１の凹面ミラー９で反射する。ここで、第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄに平行な平面（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図５（Ａ）に示すように、第１のＬＥＤ１８の発光位置が焦点Ｆ１と一致しているため、第１のＬＥＤ１８から発せられた光Ｌ１は、第１の凹面ミラー９に対してどのような角度で入射したとしても、第１の凹面ミラー９で反射した後は第１の凹面ミラー９の光軸に平行な方向に進行する。したがって、第１のＬＥＤ１８の発光面から発せられた直後に拡散した状態の光Ｌ１は、第１の凹面ミラー９で反射した後、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。このような光Ｌ１は、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。
【００５７】
次に、光Ｌ１の伝播方向に平行、かつ光射出面３ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図５（Ｂ）に示すように、ｙｚ平面内で見る限り、第１の凹面ミラー９は曲率を有していないので、第１の凹面ミラー９は平面ミラーのように機能する。すなわち、第１のＬＥＤ１８から射出された光Ｌ１は、第１の凹面ミラー９において入射角に等しい反射角で反射する。よって、光Ｌ１は、第１のＬＥＤ１８の発光面から発せられた直後の拡散角を維持したまま第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。
【００５８】
一方、第２のＬＥＤ１９の発光面から発せられた光Ｌ２は、所定の拡散角をもって第２の凹面ミラー１１に向かい、第２の凹面ミラー１１で反射する。ここで、第２のシリンドリカルレンズ１２の上面１２ｃおよび下面１２ｄに平行な平面（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。図６（Ａ）に示すように、第２のＬＥＤ１９の発光位置が焦点Ｆ２からわずかにずれているため、第２のＬＥＤ１９から発せられた光Ｌ２は、第２の凹面ミラー１１で反射した後、第２の凹面ミラー１１の光軸に対して完全に平行な方向には進行しない。
【００５９】
次に、第２の凹面ミラー１１で反射した光Ｌ２は、第２のシリンドリカルレンズ１２から第１のシリンドリカルレンズ１０に入射し、第１の凹面ミラー９で反射した後、集光するように進む。図６（Ａ）は平面図のため、集光するように進む光の経路が光源部８に重なって見えるが、図６（Ｂ）に示すように、光Ｌ２は、光源部８の上方を通り、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。図６（Ａ）に示すように、光射出面１０ｂから射出される光はほぼ一点に集光される。ただし、光射出面１０ｂから射出される光Ｌ２は拡散するため、光Ｌ２の拡散角度は広くなる。
【００６０】
光Ｌ２の伝播方向に平行、かつ光射出面１０ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）内での光の振る舞いについては、図６（Ｂ）に示すように、第２のＬＥＤ１９から射出された光Ｌ２は、第２の凹面ミラー１１において入射角に等しい反射角で反射した後、第１の凹面ミラー９において入射角に等しい反射角で反射する。よって、光Ｌ２は、第２のＬＥＤ１９の発光面から発せられた直後の拡散角を維持したまま、第２の凹面ミラー１１、第１の凹面ミラー９を経て、第１のシリンドリカルレンズ１０から射出される。
【００６１】
ｙｚ平面内においては、図７に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂに入射する光に着目すると、ｘｚ平面に平行な反射面（第１のシリンドリカルレンズの上面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る。
【００６２】
例えば、第１の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、光源部８から射出された光のうち、破線の矢印ＬＡは、反射回数が０回の光の軌跡を示す。２点鎖線の矢印ＬＢは、第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄで１回ずつ反射した光の軌跡を示す。１点鎖線の矢印Ｌ２は、第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄで２回ずつ反射した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。
【００６３】
光源装置２から射出される光を例えば光射出面１０ｂ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。
【００６４】
その点、本実施形態の光源装置２は、図７に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂに、ｙ軸方向に高い散乱性を有する異方性散乱シート１５を備えている。光は、異方性散乱シート１５を透過することにより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１５のｘ軸方向の散乱性は低いため、光源装置２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。ただし、異方性散乱シート１５は、必ずしも備えられていなくてもよい。
【００６５】
以上をまとめると、第１のＬＥＤ１８から射出された光Ｌ１は、第１の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、第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄに平行な平面（ｘｚ平面）内でのみ高い指向性を持ち、光Ｌ１の伝播方向に平行、かつ第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄに垂直な平面（ｙｚ平面）内では指向性を持たない。このような一軸の指向性を有する光Ｌ１が、光源装置２から射出される。一方、第２のＬＥＤ１９から射出された光Ｌ２は、第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄに平行な平面（ｘｚ平面）内、および光Ｌ２の伝播方向に平行、かつ第１のシリンドリカルレンズ１０の上面１０ｃおよび下面１０ｄに垂直な平面（ｙｚ平面）内の双方で指向性を持たない。このような光Ｌ２が、光源装置２から射出される。
【００６６】
したがって、図５（Ａ）に示すように、第１のＬＥＤ１８を点灯させると、狭い角度分布を有する平行光に近い光を射出するモード、いわゆる高指向性モードとなる。この場合、ｘｚ平面において狭い角度分布を有する平行光に近い光Ｌ１が射出される。これに対して、図６（Ａ）に示すように、第２のＬＥＤ１９を点灯させると、広い角度分布を有する拡散光を射出するモード、いわゆる広角モードとなる。この場合、ｘｚ平面において広い角度分布を有する拡散光Ｌ２が射出される。
【００６７】
第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とは点灯、消灯が独立に制御できるため、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とを同時に点灯させることも可能である。その場合、狭い角度分布を有する平行光に近い光Ｌ１と広い角度分布を有する拡散光Ｌ２とが混在して射出される。このとき、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから多くの光が射出されつつ、全体として見れば、広い角度分布を有する射出光が得られる。したがって、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とを同時に点灯させた場合には広角モードとなる。
【００６８】
本発明者らは、本実施形態の光源装置２から射出される光の光度分布および照度分布についてシミュレーションを行った。
シミュレーションには、照明設計解析ソフトウェア：Light Tools(ver7.2)を用いた。シミュレーションの条件は、第１の凹面ミラー９の焦点距離ｆ１（図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、第１の凹面ミラー９の幅Ｗ１（図２（Ａ）参照）を２０ｍｍ、第１の凹面ミラー９の放物面形状をｚ＝−ｆ＋ｘ２／（４ｆ）（ただし、原点位置をＦ１としたときの座標系）、第１のシリンドリカルレンズ１０の厚みＹ１（図３（Ａ）参照）を６ｍｍ、第２の凹面ミラー１１の焦点距離ｆ２（図２（Ａ）参照）を１５ｍｍ、第２の凹面ミラー１１の幅Ｗ２（図２（Ａ）参照）を２０ｍｍ、第２の凹面ミラー１１の放物面形状をｚ＝ｆ−ｘ２／（４ｆ）、第２のシリンドリカルレンズ１２の厚みＹ２（図３（Ａ）参照）を３ｍｍ、貫通孔１２ｈのｘ軸方向の寸法Ｘ３（図２（Ｂ）参照）を１．６ｍｍ、貫通孔１２ｈのｚ軸方向の寸法Ｚ３（図２（Ｂ）参照）を１．２ｍｍ、光源部８のｘ軸方向の寸法Ｘ０（図４参照）を１．４ｍｍ、光源部８のｚ軸方向の寸法Ｚ０（図４参照）を１．０ｍｍ、光源部８の高さＹ０（ｙ軸方向の寸法、図４参照）を３ｍｍ、異方性散乱シート１５の厚みｔ４を０．１ｍｍ、とした。また、シリンドリカルレンズの材質はＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂（Poly-methyl methacrylate））であり、屈折率は１．４９である。
【００６９】
図８の左上の図は、高指向性モードにおいて、異方性散乱シート１５から射出された光の光度分布を示している。図の横軸は光射出面１０ｂの法線方向を基準（０°）としたｘ軸方向の極角（度）を示し、図の縦軸は光射出面１０ｂの法線方向を基準（０°）としたｙ軸方向の極角（度）を示している。左下の図は、左上の光度分布におけるＹ軸角度０度に沿った直線上の各点の光度をグラフ化したものであり、ｘ軸方向の極角（度）を横軸とし、光度（ｃｄ）を縦軸としたグラフである。右上の図は、左上の光度分布におけるＸ軸角度０度に沿った直線上の各点の光度をグラフ化したものであり、ｙ軸方向の極角（度）を横軸とし、光度（ｃｄ）を縦軸としたグラフである。
【００７０】
図９の左上の図は、広角モードにおいて、異方性散乱シート１５から射出された光の光度分布を示している。図の横軸は光射出面１０ｂの法線方向を基準（０°）としたｘ軸方向の極角（度）を示し、図の縦軸は光射出面１０ｂの法線方向を基準（０°）としたｙ軸方向の極角（度）を示している。左下の図は、左上の光度分布におけるＹ軸角度０度に沿った直線上の各点の光度をグラフ化したものであり、ｘ軸方向の極角（度）を横軸とし、光度（ｃｄ）を縦軸としたグラフである。右上の図は、左上の光度分布におけるＸ軸角度０度に沿った直線上の各点の光度をグラフ化したものであり、ｙ軸方向の極角（度）を横軸とし、光度（ｃｄ）を縦軸としたグラフである。
【００７１】
図８に示すように、高指向性モードにおいて、異方性散乱シート１５からの射出光は、ｘ軸方向には±５度程度の範囲内に光度のピークを有し、十分高い指向性を示している。その一方、異方性散乱シート１５からの射出光は、ｙ軸方向には広くなだらかな角度分布を示すことが実証された。これに対し、図９に示すように、広角モードにおいて、異方性散乱シート１５からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向ともに広い角度分布を示すことが実証された。
【００７２】
図１０（Ａ）は、高指向性モードにおける異方性散乱シート１５からの射出光の照度分布を示している。図の横軸はｘ軸方向の寸法（ｍｍ）を示している。また、照度分布中の縦横の直線は、射出光照射面のｘ軸方向、ｙ軸方向それぞれの中心軸を示している。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の照度分布においてｘ軸方向に延びる中心軸に沿った各点の照度をプロットしたものであり、ｘ軸方向の寸法（ｍｍ）を横軸とし、照度（ｌｘ）を縦軸としたグラフである。
図１１（Ａ）は、広角モードにおける異方性散乱シート１５からの射出光の照度分布を示している。図の横軸はｘ軸方向の寸法（ｍｍ）を示している。また、照度分布中の縦横の直線は、射出光照射面のｘ軸方向、ｙ軸方向それぞれの中心軸を示している。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の照度分布においてｘ軸方向に延びる中心軸に沿った各点の照度をプロットしたものであり、ｘ軸方向の寸法（ｍｍ）を横軸とし、照度（ｌｘ）を縦軸としたグラフである。
【００７３】
高指向性モードの場合、光源装置２から射出された光は拡散しないため、光射出面１０ｂ上で照度の差が大きいと、照明される場所においても照度の差がそのまま明暗の差となって現れる。本実施形態の場合、光源部８から最大の拡散角で射出された光が到達する位置までを凹面ミラーとし、光源部からの光が到達しない部分をカットして平坦な側面としている。その結果、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光射出面１０ｂの略全域において、ある程度以上の照度が得られた。これに対し、広角モードの場合、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光が光射出面１０ｂの略中央に集光されるため、光射出面１０ｂの略中央の照度がその周辺よりも高くなっていることがわかった。ところが、図６（Ａ）を用いて説明したように、広角モードの場合、中央に集光された光は種々の角度成分を有している。そのため、光射出面１０ｂから離れた位置では光が拡散される。
【００７４】
本実施形態の光源装置２は、指向性の高い光と広い角度分布を有する光の双方がこれ単体で得られる。したがって、例えば光源装置２を導光体と組み合わせて面光源装置を構成する場合、指向性を切り替えるにあたって２組の導光体を用意し、これら２つの導光体を積層する必要がない。したがって、部品点数が多い、製造コストが高騰する、照明装置の厚さが厚くなる、などの従来の問題点を解決することができる。また、高指向性モード、広角モードの切り替え前後で光の伝播方向が変わらないため、導光体から射出される光の輝度を均一にするための設計がいずれのモードに対しても有効に働く。したがって、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保ちやすくなる。
【００７５】
仮に光源装置２の光射出面１０ｂの一部と光源部８とが重なるように配置されていたとすると、第１の凹面ミラー９で反射して光射出面１０ｂから射出しようとする光が光源部８で遮られる。その結果、照明領域の一部に影ができるという問題がある。この問題に対して、本実施形態の場合、光源部８は光射出面１０ｂから外れた位置に配置されている。したがって、本実施形態の光源装置２においては、照明領域の一部に影ができるという問題が解消され、照度分布を均一にすることができる。
【００７６】
［光源部の第１変形例］
上記実施形態では、１枚の基板１７の両面に第１のＬＥＤ１８、第２のＬＥＤ１９をそれぞれ実装した光源部８を用いたが、この構成に代えて、図１２に示す光源部を用いてもよい。
【００７７】
本変形例の光源装置２３の光源部２４は、図１２に示すように、第１の基板２５と、第２の基板２６と、第１のＬＥＤ１８と、第２のＬＥＤ１９と、を備えている。第１の基板２５の第１の面に第１のＬＥＤ１８が実装されている。第２の基板２６の第１の面に第２のＬＥＤ１９が実装されている。第１の基板２５の第２の面と第２の基板２６の第２の面とが対向するように配置されている。
【００７８】
本変形例の光源部２４の場合、第１の基板２５および第２の基板２６の各々に第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とが実装されており、上記実施形態の光源部８に比べてＬＥＤの個数が多くなる。そのため、特に広角モードにおいて、光の拡散角度が大きくなることが期待できる。
【００７９】
［光源部の第２変形例］
上記実施形態では、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とが重なるように配置された光源部８を用いたが、この構成に代えて、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す光源部を用いてもよい。
【００８０】
本変形例の光源装置２７の光源部２８においては、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とは、互いの長手方向が直交するように配置されている。
このように、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とは完全に重なるように配置しなくてもよい。また、第１のＬＥＤ１８と第２のＬＥＤ１９とは必ずしも同じサイズでなくてもよい。特に広角モードで用いる第２のＬＥＤ１９は、例えば第２の凹面ミラー１１の焦点からずれた位置に複数個（３個以上）設けるなど、サイズや配置に制限が要らない。
【００８１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１４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、シリンドリカルレンズを備えていない点が第１実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の光源装置を示す断面図である。
図１４において第１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。
【００８２】
第１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第１のシリンドリカルレンズ１０や第２の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、本実施形態の光源装置２９は、図１４に示すように、第１の基材３０と、第１の凹面ミラー３１と、第２の基材３２と、第２の凹面ミラー３３と、光源部８と、を備えている。
【００８３】
第１の基材３０に窪みが設けられ、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜が形成されている。これらの金属膜や誘電体多層膜により第１の凹面ミラー３１が構成されている。第２の基材３２に窪みが設けられ、窪みの内面に沿って金属膜や誘電体多層膜が形成されている。これらの金属膜や誘電体多層膜により第２の凹面ミラー３３が構成されている。光源部８は、発光面が第１の凹面ミラー３１および第２の凹面ミラー３３に対向するように配置されている。光源部８と第１の凹面ミラー３１との間、および光源部８と第２の凹面ミラー３３との間には空気が存在している。本実施形態において、光源部８は、図示しない任意の支持部材により固定されている。
【００８４】
本実施形態の光源装置２９においても、部品点数や製造コストの削減が図れる、装置の薄型化が図れる、照明領域に影が生じることなく、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保ちやすい、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８５】
上記実施形態のように、シリンドリカルレンズを用いる場合には、光源部８からの射出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、本実施形態の光源装置２９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、第１の基材３０および第２の基材３２の上面および下面に、空間を塞ぐように反射板を設置することが望ましい。このようにして、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。
【００８６】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１５〜図１７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、第２のシリンドリカルレンズおよび第２の凹面ミラーの形状が第１実施形態と異なる。
図１５は、本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図１６（Ａ）は、光源装置のｘｚ平面における断面図、図１６（Ｂ）は、光源装置のｙｚ平面における断面図、である。図１７（Ａ）は、ｘｚ平面内での光の反射の様子を示す図、図１７（Ｂ）は、ｙｚ平面内での光の反射の様子を示す図、である。
図１５〜図１７において、第１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。
【００８７】
図１５に示すように、本実施形態の光源装置３６の構成要素のうち、光源部８、第１のシリンドリカルレンズ１０、第１の凹面ミラー９、および異方性散乱シート１５は、第１実施形態と同一である。第２のシリンドリカルレンズ３７および第２の凹面ミラー３８の形状は第１実施形態と異なっている。本実施形態の第２のシリンドリカルレンズ３７は、図１６（Ａ）に示すように、一方が２つの山を有する凸面３７ａ、他方が平坦面３７ｂの平凸レンズである。第２の凹面ミラー３８は、第２のシリンドリカルレンズ３７の凸面３７ａに沿って設けられている。
【００８８】
第２の凹面ミラー３８は、図１６（Ａ）に示すように、光源部８の位置を中心としてｘ軸の負方向の側（図１６（Ａ）の左側）に入射する光を反射させる凹面ミラー３９と、ｘ軸の正方向の側（図１６（Ａ）の右側）に入射する光を反射させる凹面ミラー４０と、を備えている。本実施形態では、２つの凹面ミラー３９，４０を区別して説明するために、  図１６（Ａ）の左側の凹面ミラーを第３の凹面ミラー３９と称し、図１６（Ａ）の右側の凹面ミラーを第４の凹面ミラー４０と称する。
【００８９】
第２の凹面ミラー３８をｘｚ平面で切断した断面形状を見ると、第３の凹面ミラー３９と第４の凹面ミラー４０とは、光源部８の中心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。本実施形態では、第３の凹面ミラー３９と第４の凹面ミラー４０とは一体に形成された一つの凹面ミラーとする。第３の凹面ミラー３９と第４の凹面ミラー４０とは別体であってもよい。
なお、光源部８の中心Ｓを通り、ｚ軸に平行な直線Ｍは第１の凹面ミラー９の光軸と一致する。
【００９０】
第３の凹面ミラー３９の断面形状は放物線の一部をなしている。すなわち、第３の凹面ミラー３９は放物面の一部で構成されている。第３の凹面ミラー３９の焦点ＦＲ１は、光源部８の中心Ｓよりも第３の凹面ミラー３９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３の凹面ミラー３９の焦点ＦＲ１は、光源部８の中心Ｓに対して、ｘｚ平面内において第１の凹面ミラー９の光軸Ｍ（ｚ軸）と垂直な方向にずれている。
【００９１】
同様に、第４の凹面ミラー４０の断面形状は放物線の一部をなしている。すなわち、第４の凹面ミラー４０は放物面の一部で構成されている。第４の凹面ミラー４０の焦点ＦＲ２は、光源部８の中心Ｓよりも第４の凹面ミラー４０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４の凹面ミラー４０の焦点ＦＲ２は、光源部８の中心Ｓに対して、ｘｚ平面内において第１の凹面ミラー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３の凹面ミラー３９の焦点ＦＲ１と第４の凹面ミラー４０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。
【００９２】
言い換えると、第２の凹面ミラー３８は、光源部８の中心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、光源部８の中心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。
【００９３】
具体的な寸法の一例として、光源部８の幅Ｘ１（ｘ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を１．４ｍｍ、光源部８の高さＹ１（ｙ軸方向の寸法、図１６（Ｂ）参照）を３ｍｍ、光源部８の奥行きＺ１（ｚ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を０．５ｍｍ、第１のシリンドリカルレンズ１０の幅Ｘ２（ｘ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を２０ｍｍ、第１のシリンドリカルレンズ１０の高さＹ２（ｙ軸方向の寸法、図１６（Ｂ）参照）を６ｍｍ、第１のシリンドリカルレンズ１０の奥行きＺ２（ｚ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を１５ｍｍ、第１のシリンドリカルレンズ１０の焦点距離ｆＰ（図１６（Ａ）参照）を１５ｍｍ、第２のシリンドリカルレンズ３７の幅Ｘ３（ｘ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を２０ｍｍ、第２のシリンドリカルレンズ３７の高さＹ３（ｙ軸方向の寸法、図１６（Ｂ）参照）を３ｍｍ、第２のシリンドリカルレンズの奥行きＺ３（ｚ軸方向の寸法、図１６（Ａ）参照）を１５ｍｍ、第２のシリンドリカルレンズの焦点距離ｆＲ（図１６（Ａ）参照）を１５ｍｍ、光源部８の中心Ｓからの第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２のずれ量Ｄを１．５ｍｍ、とする。
【００９４】
図１６（Ｂ）に示すように、光源部８は第１の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、上半分側の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、光源部８に当たることなく射出される。本実施形態の光源装置３６では、光源部８から射出され、第１の凹面ミラー９で反射した後、光射出面１０ｂから射出されるまでの光の経路上に光源部８が配置されていない。したがって、光射出面１０ｂにおいて、光源部８による遮光を回避でき、光の取り出し効率を高めることができる。
【００９５】
ここで、高指向性モードで用いる第１のＬＥＤ１８からの射出光の経路に着目する。
比較例として、図２７に示すように、光源部２０１の中心Ｓ、第１の凹面ミラー２０２の焦点ＦＰの位置、第２の凹面ミラー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、第１の凹面ミラー２０２により平行化された光Ｌ２の一部は、第１のシリンドリカルレンズ２０４から第２のシリンドリカルレンズ２０５に入射し、第２の凹面ミラー２０３で反射した後、第２の凹面ミラー２０３の焦点ＦＲに向けて進む。このとき、第２の凹面ミラー２０３の焦点ＦＲの位置と光源部２０１の位置とが一致しているため、第２の凹面ミラー２０３の焦点ＦＲに向かう光は光源部２０１に当たって吸収もしくは反射される。
【００９６】
例えば図２７において符号Ｌ２で示す光は、第２の凹面ミラー２０３で反射した後、光源部２０１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、光源部２０１の背面に当たって反射し、第２の凹面ミラー２０３、第１の凹面ミラー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２７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、第２の凹面ミラー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、第１の凹面ミラー２０２→第２の凹面ミラー２０３の順で反射した光は、高い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。
【００９７】
これに対して、本実施形態の光源装置３６の場合、光源部８の中心Ｓは、第１の凹面ミラー９の焦点ＦＰの位置と一致しているが、第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とは一致していない。したがって、光源部８の第１のＬＥＤ１８から射出された光Ｌは、図１７（Ａ）に示すように、第１の凹面ミラー９により平行化され、第２のシリンドリカルレンズ３７に入射し、第２の凹面ミラー３８で反射した後、第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，焦点ＦＲ２のいずれかに向けて進む。このとき、第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置と光源部８の中心Ｓとが一致していないため、第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２を通る光は光源部８には当たらず、第１のシリンドリカルレンズ１０に入射し、第１の凹面ミラー９で反射する。
【００９８】
本実施形態の場合、第１の凹面ミラー９→第２の凹面ミラー３８の順で反射した後の光は、第１の凹面ミラー９の焦点ＦＰを通らないため、第１の凹面ミラー９で２回反射（第２の凹面ミラー３８の分を合わせると３回反射）した後の光は、第１の凹面ミラー９の光軸Ｍに対して完全には平行化されず、第１のシリンドリカルレンズ１０の光射出面１０ｂから射出される。
【００９９】
具体的には、第１の凹面ミラー９で反射した後、第３の凹面ミラー３９で反射した光は、第１の凹面ミラー９で再度反射した後、第１の凹面ミラー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。第１の凹面ミラー９で反射した後、第４の凹面ミラー４０で反射した光は、第１の凹面ミラー９で再度反射した後、第１の凹面ミラー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。このように、第１の凹面ミラー９で２回反射した後の光は、第１の凹面ミラー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。
【０１００】
したがって、第１の凹面ミラー９で２回反射した後の光は、指向性を乱す要因となる。しかしながら、光源部８の中心Ｓと第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置とのずれ量を小さくすれば、指向性の低下の度合いを許容範囲内とすることができる。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３６によれば、高指向性モードにおいて、高い指向性を維持しつつ第１の凹面ミラー９で２回反射した後の光を取り出すことができる。ここでは、第１の凹面ミラー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３６によれば、図２７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。
【０１０１】
一方、広角モードの場合には、もともと広い角度成分の光が含まれているため、第２の凹面ミラー３８の焦点ＦＲ１，ＦＲ２の位置を光源部８の位置からずらしたことで光の指向性が乱れても何ら問題はない。
【０１０２】
本実施形態の光源装置３６においても、部品点数や製造コストの削減が図れる、装置の薄型化が図れる、照明領域に影が生じることなく、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保ちやすい、といった第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０３】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１８〜図２０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１８は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図１９は、本実施形態の面光源装置の断面図であり、図１８のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２０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。
【０１０４】
本実施形態の面光源装置１は、図１８、図１９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。
【０１０５】
なお、図１８〜図２０において、図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１８〜図２０の上側を前面側、図１８〜図２０の下側を背面側と呼ぶこともある。
【０１０６】
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１９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。
【０１０７】
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２０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２０に実線の矢印Ｚで示す方向）を意味する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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２０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。
【０１１０】
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の屈折率と光学接着剤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の屈折率と光学接着剤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がない。そのため、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。
【０１１１】
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２０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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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、高指向性モードにおいては、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、指向性の切り替えが可能であり、部品点数や製造コストの増大を招くことなく、薄型化が可能な面光源装置が実現できる。また、指向性の切り替え前後で輝度を均一に保つことができる面光源装置が実現できる。
【０１１６】
（第１変形例）
上記実施形態では、楔状の導光体３を備えた面光源装置の例を挙げたが、この構成に代えて、図２１に示す面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２１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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
（第２変形例）
上記実施形態では、楔状の導光体３を備えた面光源装置の例を挙げたが、この構成に代えて、図２２に示す面光源装置を用いてもよい。
本変形例の面光源装置１０８の導光体１０９は、図２２に示すように、第１主面１０９ｂと第２主面１０９ｃとが互いに平行な板体で構成されている。光射出面である第１主面１０９ｂの上に、光取り出し用の逆台形状のプリズム構造体１１１を光の伝播方向に複数配置した光学部材１１０が備えられている。
【０１１９】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図２３を用いて説明する。
第５実施形態、第６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４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２３は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図２３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。
【０１２０】
本実施形態の液晶表示装置６８は、図２３に示すように、第４実施形態の面光源装置１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、を備えている。なお、図２３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、第２偏光板７２が配置された図２３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、第２偏光板７２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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。液晶のモードについても、ＴＮモード、ＶＡモード等、周知の液晶モードを用いることができる。
【０１２３】
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、高指向性モードにおいて、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４実施形態の面光源装置１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。
【０１２４】
また、バックライト６９を高指向性モードとすることにより、画面の正面方向の狭い範囲でのみ明るい画像が視認できるため、例えば公衆の場などで他人に画面を覗かれたくない場合に好適である。これに対して、バックライト６９を広角モードとすることにより、例えば多くの観察者が画面の様々な方向から液晶表示装置を見る際に好適なものとなる。このように、本実施形態の液晶表示装置６８は、携帯用電子機器の液晶表示部として好適なものとなる。
なお、第２偏光板７２の視認側に、射出光を拡散して視野角を拡げる作用を有する光学フィルム、いわゆる視野角拡大フィルムをさらに配置してもよい。
【０１２５】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図２４を用いて説明する。
図２５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。
【０１２６】
本構成例の液晶テレビジョン９３は、図２４に示すように、表示画面として上記第５実施形態の液晶表示装置６８を備えている。観察者側（図２４の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図２４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を備えているため、指向性の切り替えが可能な液晶テレビジョンとなる。
【０１２７】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図２５を用いて説明する。
第６実施形態では、第１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２５は、本実施形態の照明装置を示す斜視図である。
図２５において、第１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。
【０１２８】
本実施形態の照明装置９５は、図２５に示すように、第１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。
【０１２９】
本実施形態の照明装置９５は、第１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、光源部を高指向性モードで用いることにより狭い範囲を照明することができる。光源部を広角モードで用いることにより広い範囲を照明することができる。
【０１３０】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図２６を用いて説明する。
第７実施形態では、第４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２６は、本実施形態の照明装置を示す断面図である。
図２６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。
【０１３１】
本実施形態の照明装置９７は、図２６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、第４実施形態の光源装置を備えているため、光源装置を高指向性モードで用いることにより狭い範囲を照明することができる。光源装置を広角モードで用いることにより広い範囲を照明することができる。
【０１３２】
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。
【０１３３】
【数１】
2013218826.tif 000003
【数２】
2013218826.tif 000004
【０１３４】
（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。
【０１３５】
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】
【０１３６】
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】
【０１３７】
１…面光源装置、２，２３，２７，２９，３６…光源装置、３…導光体、４…プリズムシート（方向変更用部材）、８，２４，２８…光源部、９…第１の凹面ミラー、１０…第１のシリンドリカルレンズ（平凸レンズ）、１１，３８…第２の凹面ミラー、１２，３７…第２のシリンドリカルレンズ（平凸レンズ）、１３…反射ミラー、１５…異方性散乱シート（異方性散乱部材）、１８…第１のＬＥＤ、１９…第２のＬＥＤ、２５…第１の基板、２６…第２の基板、６８…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。
【図１】
2013218826.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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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