【手続補正書】
【提出日】平成20年9月22日(2008.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の底面、側面、及び、頂面を有し、該底面の中心部に有限の大きさを有する面光源を配する光取出しレンズであって、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
非球面から成る側面を表すｚを変数とした関数ｒ＝ｆS（ｚ）において、側面と頂面の交わる部分のｚ座標をｚ1としたとき、０≦ｚ≦ｚ1の閉区間においてｚが減少するとき関数ｒ＝ｆS（ｚ）は単調増加し、且つ、該閉区間においてｚの２階微係値の絶対値｜ｄ2ｒ／ｄｚ2｜が極大となる点を少なくとも１つ有する光取出しレンズ。
【請求項２】
非球面から成る頂面を表すｒを変数とした関数ｚ＝ｆT（ｒ）は、以下の式（１）で表される双曲面である請求項１に記載の光取出しレンズ。
2007102139.tif 000001
ここで、「ｃ」は双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率であり、０次の係数「ａ」は、
ａ＝［ｃ（ｅ2−１）］-1＋ｐ
であり、「ｐ」は定数である。
【請求項３】
離心率ｅは、１．４０≦ｅ≦１．５８  を満足し、
面光源の大きさをｄとしたとき、「ｃ」は、以下の式（２）を満足する請求項２に記載の光取出しレンズ。
2007102139.tif 000002
【請求項４】
非球面から成る側面を表すｚを変数とした関数ｒ＝ｆS（ｚ）は、ｎ次の多項式で表される請求項１に記載の光取出しレンズ。
【請求項５】
円形の底面、側面、及び、頂面を有し、該底面の中心部に有限の大きさを有する面光源を配する光取出しレンズであって、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、凸レンズ効果を有し、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成る光取出しレンズ。
【請求項６】
凸レンズ効果を有する側面の概ね焦点距離の位置に、底面の中心が位置する請求項５に記載の光取出しレンズ。
【請求項７】
円形の底面、側面、及び、頂面を有し、該底面の中心部に発光素子を配する光取出しレンズであって、
側面は、該底面の中心点を通り該底面に垂直な軸線を回転軸とした、外側に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
頂面は、該軸線を回転軸とした、底面に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
該中心点を頂点とし、頂面と接する第１仮想円錐の円錐角をΩ1とし、該中心点を頂点とし、頂面と交わる第２仮想円錐の円錐角をΩ2としたとき、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐内に存在する光は、頂面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐の外側であって、該第１仮想円錐内に存在する光は、頂面によって全反射され、側面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第１仮想円錐の外側の領域に位置する光は、側面から外部に射出される光取出しレンズ。
【請求項８】
光取出しレンズを構成する材料の屈折率をｎ1、外部の媒質の屈折率をｎ0、前記軸線を含む仮想平面で第２仮想円錐を切断したときの円錐母線角をθ2、前記軸線を含む仮想平面で光取出しレンズを切断したときに得られる第２仮想円錐と頂面の交点を通る頂面の法線が前記軸線と交わる角度をθ0としたとき、円錐角Ω2は、
ｓｉｎ（θ2＋θ0）＝（ｎ0／ｎ1）
但し、
Ω2＝２π［１−ｃｏｓ（θ2）］
を満足する請求項７に記載の光取出しレンズ。
【請求項９】
前記中心点から頂面の放射光成分射出部分より外部に射出されたと想定した光の光束量をＬＦT、該中心点から側面を介して外部に射出されたと想定した光の光束量をＬＦSとしたとき、
０≦ＬＦS／（ＬＦS＋ＬＦT）≦０．８４
を満足する請求項７に記載の光取出しレンズ。
【請求項１０】
頂面は回転双曲面であり、
前記中心点は、該回転双曲面の２つの焦点の中間点と、２つの焦点の内の回転双曲面凸側の焦点との間の範囲内に位置する請求項７に記載の光取出しレンズ。
【請求項１１】
側面は凸レンズ効果を有し、該凸レンズ効果を有する側面の概ね焦点距離の所に前記中心点が位置する請求項７に記載の光取出しレンズ。
【請求項１２】
側面を構成する回転対称の曲面は、ｎ次の多項式で表される請求項１１に記載の光取出しレンズ。
【請求項１３】
側面を構成する範囲内において、側面を構成する回転対称の曲面を表すｎ次の多項式の２階微分値の絶対値は、少なくとも１つ、極大値を有する請求項１２に記載の光取出しレンズ。
【請求項１４】
少なくとも第２仮想円錐の中に含まれる頂面の部分の外面には、反射層が形成されており、
前記中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐内に存在する光は、頂面から外部に射出される代わりに、反射層によって反射される請求項７に記載の光取出しレンズ。
【請求項１５】
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子から成る面光源、
を備えた発光素子組立体であって、
光取出しレンズにおいて、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
非球面から成る側面を表すｚを変数とした関数ｒ＝ｆS（ｚ）において、側面と頂面の交わる部分のｚ座標をｚ1としたとき、０≦ｚ≦ｚ1の閉区間においてｚが減少するとき関数ｒ＝ｆS（ｚ）は単調増加し、且つ、該閉区間においてｚの２階微係値の絶対値｜ｄ2ｒ／ｄｚ2｜が極大となる点を少なくとも１つ有する発光素子組立体。
【請求項１６】
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子から成る面光源、
を備えた発光素子組立体であって、
光取出しレンズにおいて、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、凸レンズ効果を有し、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成る発光素子組立体。
【請求項１７】
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子、
を備えた発光素子組立体であって、
光取出しレンズにおいて、
側面は、該底面の中心点を通り該底面に垂直な軸線を回転軸とした、外側に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
頂面は、該軸線を回転軸とした、底面に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
該中心点を頂点とし、頂面と接する第１仮想円錐の円錐角をΩ1とし、該中心点を頂点とし、頂面と交わる第２仮想円錐の円錐角をΩ2としたとき、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐内に存在する光は、頂面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐の外側であって、該第１仮想円錐内に存在する光は、頂面によって全反射され、側面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第１仮想円錐の外側の領域に位置する光は、側面から外部に射出される発光素子組立体。
【請求項１８】
赤色を発光する複数の発光素子組立体、緑色を発光する複数の発光素子組立体、及び、青色を発光する複数の発光素子組立体を備えた面状光源装置であって、
各発光素子組立体は、
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子から成る面光源、
を備えており、
光取出しレンズにおいて、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
非球面から成る側面を表すｚを変数とした関数ｒ＝ｆS（ｚ）において、側面と頂面の交わる部分のｚ座標をｚ1としたとき、０≦ｚ≦ｚ1の閉区間においてｚが減少するとき関数ｒ＝ｆS（ｚ）は単調増加し、且つ、該閉区間においてｚの２階微係値の絶対値｜ｄ2ｒ／ｄｚ2｜が極大となる点を少なくとも１つ有する面状光源装置。
【請求項１９】
赤色を発光する複数の発光素子組立体、緑色を発光する複数の発光素子組立体、及び、青色を発光する複数の発光素子組立体を備えた面状光源装置であって、
各発光素子組立体は、
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子から成る面光源、
を備えており、
光取出しレンズにおいて、
底面の中心を原点とし、底面の中心を通る法線をｚ軸とする円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、
頂面は、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、側面と頂面の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面は、凸レンズ効果を有し、面光源から射出される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面によって全反射された放射光成分を透過させるための、ｚ軸に対して回転対称である非球面から成る面状光源装置。
【請求項２０】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
赤色を発光する複数の発光素子組立体、緑色を発光する複数の発光素子組立体、及び、青色を発光する複数の発光素子組立体を備え、
各発光素子組立体は、
円形の底面、側面、及び、頂面を有する光取出しレンズ、並びに、
該底面の中心部に配された発光素子、
を備えており、
光取出しレンズにおいて、
側面は、該底面の中心点を通り該底面に垂直な軸線を回転軸とした、外側に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
頂面は、該軸線を回転軸とした、底面に向かって凸の回転対称の曲面から成り、
該中心点を頂点とし、頂面と接する第１仮想円錐の円錐角をΩ1とし、該中心点を頂点とし、頂面と交わる第２仮想円錐の円錐角をΩ2としたとき、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐内に存在する光は、頂面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第２仮想円錐の外側であって、該第１仮想円錐内に存在する光は、頂面によって全反射され、側面から外部に射出され、
該中心点から射出されたと想定した仮想の光の内、該第１仮想円錐の外側の領域に位置する光は、側面から外部に射出される面状光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光取出しレンズ、発光素子組立体、及び、面状光源装置