JP2014006331A - 光束制御部材、発光装置、照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置において、被照射部材を均一に照らすことができるように、発光素子から出射された光の配光を制御できる光束制御部材を提供すること。
【解決手段】光束制御部材１００は、発光素子２１０から出射された光を入射する入射部１１０と、入射部１１０から入射した光の一部を表側に向けて反射させる全反射面１２０と、入射部１１０から入射した光の一部および全反射面１２０で反射した光を外部に出射させる第１出射部１３０と、全反射面１２０から外部に突出した、入射部１１０から入射した光の一部を外部に出射させる第２出射部１６０と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材に関する。また、本発明は、前記光束制御部材を有する発光装置、前記発光装置を有する照明装置、および前記照明装置を有する表示装置に関する。

近年、導光板を使用しない中空構造のエッジライト方式の面光源装置の光源として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）が使用されるようになってきた。このような面光源装置では、ＬＥＤから出射された光の配光を制御するために、ＬＥＤと光束制御部材（集光レンズ）とを組み合わせて使用することがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、四角枠形状のフレームと、フレームの両開口部を覆うように配置された一対の拡散板（被照射部材）と、フレームの１つの内面上に直線状に配置された複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤを覆う１つの集光レンズとを有する照明装置が記載されている。特許文献１の照明装置において、ＬＥＤの配列方向に直交する方向の集光レンズの断面形状は、集光レンズのどの点においても同じである。特許文献１に記載の照明装置は、ＬＥＤから出射された光を集光レンズで挟配光化する。このように、特許文献１に記載の照明装置は、ＬＥＤから出射された光を遠くまで伝播させることで、拡散板をある程度均一に照らすことができる。

特開２００９−２８９５０６号公報

特許文献１の照明装置では、ＬＥＤの配列方向に直交する方向の集光レンズの断面形状が変化しない（ＬＥＤの配列方向について集光レンズが曲率を有していない）ため、ＬＥＤの配列方向について光の拡がりを制御することができなかった。このため、特許文献１の照明装置には、ＬＥＤの光軸方向の遠方部位における光量が不足するという問題があった。

この問題を解決する方法として、ＬＥＤごとに、当該ＬＥＤから出射された光を全方向について挟配光化するレンズを割り当てることが考えられる。しかしながら、全方向について挟配光化するレンズを採用すると、配置されたＬＥＤ間に暗部が生じてしまい、拡散板を均一に照らすことができないという問題が新たに生じてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被照射部材を均一に照射することができるように、発光素子から出射された光の配光を制御することができる光束制御部材を提供することを目的とする。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置、照明装置および表示装置を提供することも目的とする。

本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、裏側に中心軸と交わるように形成された、前記発光素子から出射された光を入射する入射部と、前記中心軸を取り囲み、かつ裏側から表側に向かって漸次直径が拡大するように形成された、前記入射部から入射した光の一部を表側に向けて反射させる全反射面と、表側に前記中心軸と交わるように形成された、前記入射部から入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を外部に出射させる第１出射部と、前記全反射面から外部に突出した、前記入射部から入射した光の一部を外部に出射させる第２出射部と、を有する構成を採る。

本発明の発光装置は、本発明の光束制御部材と、発光素子とを有し、前記光束制御部材の中心軸と、前記発光素子の光軸とは、合致している構成を採る。

本発明の照明装置は、本発明の発光装置と、前記発光装置から出射された光を照射される被照射部材とを有し、前記発光装置は、前記発光装置から出射された光の前記発光素子の光軸に対する出射角度が大きいほど前記被照射部材への入射角度が小さくなるように配置されている、構成を採る。

本発明の表示装置は、本発明の照明装置と、前記照明装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する構成を採る。

本発明の光束制御部材を有する発光装置は、従来の発光装置に比べて、発光素子の光軸と略平行に配置された被照射部材（例えば、発光面部材や壁面など）に光を均一に照射することができる。したがって、本発明の照明装置は、従来の照明装置（例えば、面光源装置）に比べて輝度ムラが少ない。

図１Ａ，Ｂは、実施の形態１の面光源装置の構成を示す図である。 図２Ａ，Ｂは、実施の形態１の面光源装置の構成を示す図である。 図３Ａ〜Ｃは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図４Ａ〜Ｃは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材を用いたシミュレーション結果のグラフである。 図６Ａ〜Ｃは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図７Ａ〜Ｃは、実施の形態３に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図８Ａ〜Ｄは、実施の形態４に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図９Ａ〜Ｃは、実施の形態４に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１０Ａ〜Ｄは、実施の形態４の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１１Ａ〜Ｃは、実施の形態５に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１２Ａ〜Ｃは、実施の形態５の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１３Ａ〜Ｃは、実施の形態６に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１４Ａ〜Ｃは、実施の形態７に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１５Ａ〜Ｃは、実施の形態７に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１６Ａ〜Ｄは、実施の形態７の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１７Ａ，Ｂは、実施の形態８に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１８Ａ〜Ｃは、実施の形態８の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１９Ａ〜Ｃは、本発明の面光源装置の変更例の構成を示す図である。 本発明の照明装置の別の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の照明装置の代表例として液晶表示装置のバックライトなどに適する面光源装置について説明する。これらの面光源装置は、液晶パネルなどの表示部材と組み合わせることで、表示装置として使用されうる。

（実施の形態１）
［面光源装置および発光装置の構成］
図１および図２は、本発明の実施の形態１の面光源装置３００の構成を示す図である。図１Ａは、面光源装置３００の平面図であり、図１Ｂは、面光源装置３００の正面図である。図２Ａは、図１Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図１Ａに示されるＢ−Ｂ線の部分拡大断面図である。

図１および図２に示されるように、実施の形態１の面光源装置３００は、筐体３１０、２枚の基板３２０、複数の発光装置２００、および被照射部材としての発光面部材３３０を有する。

筐体３１０は、その内部に基板３２０および複数の発光装置２００を収容するための、直方体状の箱である。筐体３１０は、天板３１１と、天板３１１と対向する底板３１２と、天板３１１および底板３１２を繋ぐ４つの側壁３１３〜３１６とから構成される。天板３１１の発光面となる領域には、発光面部材３３０により塞がれた長方形状の開口部が形成されている（図２Ｂ参照）。また、底板３１２の内面は、発光装置２００から出射された光を発光面部材３３０に向けて拡散反射させる拡散反射面３１２ａとして機能する。筐体３１０は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂や、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属などから構成される。

２つの基板３２０は、複数の発光装置２００を所定の間隔で配置するための矩形状の平板である。２つの基板３２０は、互いに対向する２つの側壁３１３，３１５にそれぞれ固定されている（図２Ａ参照）。

複数の発光装置２００は、２枚の基板３２０のそれぞれの上に所定の間隔で一列に配置されている（図２Ａ参照）。複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子２１０および光束制御部材１００を有している（図２Ｂ参照）。

発光素子２１０は、面光源装置３００（および発光装置２００）の光源であり、基板３２０の上に固定されている。発光素子２１０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

光束制御部材１００は、発光素子２１０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１００は、その中心軸ＣＡが発光素子２１０の光軸ＬＡに合致するように、発光素子２１０の上に配置されている（図２Ｂ参照）。ここで「発光素子の光軸」とは、発光素子２１０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。また、光束制御部材１００の発光素子２１０に対向する側を「裏側」といい、発光素子２１０に対向せず、裏側の反対側を「表側」という。さらに、全反射面１２０の中心軸を「光束制御部材の中心軸」と定義する。

光束制御部材１００は、基板３２０上の適切な位置に位置決めされる。また、詳細は後述するが、光束制御部材１００には、光束制御部材１００に入射した光の一部を外部に出射する一対の板状部１６１を有する第２出射部１６０が、全反射面１２０から突出して形成されている（図３Ｂ参照）。そして、一対の板状部１６１は、光束制御部材１００の中心軸ＣＡを中心として周方向に互いに１８０度離間して配置されている。

光束制御部材１００は、一体成形により形成されている。光束制御部材１００の素材は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１００の素材は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

本発明の面光源装置３００は、光束制御部材１００の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材１００については、別途詳細に説明する。

発光面部材３３０は、光拡散性を有する板状の部材であり、筐体３１０の天板３１１に形成された開口部を塞ぐように配置されている。発光面部材３３０は、発光装置２００からの出射光を照射される被照射部材であり、発光面部材３３０の内面（底板３１２と対向する面）は、発光装置２００からの出射光を照射される被照射面となる。発光面部材３３０は、光束制御部材１００からの出射光および拡散反射面３１２ａからの反射光を拡散させつつ透過させる。通常、発光面部材３３０は、液晶パネルなどとほぼ同じ大きさである。たとえば、発光面部材３３０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、発光面部材３３０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または発光面部材３３０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

本実施の形態の面光源装置３００では、複数の発光装置２００は、それぞれ、発光素子２１０の光軸ＬＡが発光面部材３３０に対して略平行になるように配置されている。すなわち、複数の発光装置２００は、それぞれ、発光装置２００から出射された光の発光素子２１０の光軸ＬＡに対する出射角度が大きいほど発光面部材３３０への入射角度が小さくなるように配置されている。各発光素子２１０から出射された光の一部は、光束制御部材１００により各発光素子２１０の光軸ＬＡ方向に集光される（狭角配光化される）。また、複数の発光装置２００は、それぞれ、光束制御部材１００の中心軸ＣＡに直交し、かつ一対の板状部１６１の内部を通る直線と発光面部材３３０とが略平行になるように配置されている。後述するように、光束制御部材１００に入射した光の一部は、第２出射部１６０から発光装置２００の配列方向に出射される。光束制御部材１００から出射された光は、直接または拡散反射面３１２ａで拡散反射されて、発光面部材３３０の内面に略均一に到達する。発光面部材３３０の内面に到達した光は、発光面部材３３０によりさらに拡散されつつ発光面部材３３０を透過する。その結果、本発明の面光源装置３００では、発光面（発光面部材３３０の外面）の明るさが均一化される（輝度ムラが小さい）。

［光束制御部材の構成］
次に、本実施の形態の光束制御部材１００の構成について説明する。

図３および図４は、本発明の実施の形態１の光束制御部材１００の構成を示す図である。図３Ａは、実施の形態１の光束制御部材１００の平面図であり、図３Ｂは、実施の形態１の光束制御部材１００の側面図であり、図３Ｃおよび図４Ａは、実施の形態１の光束制御部材１００の底面図である。図４Ｂは、図４Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示されるＤ−Ｄ線の断面図である。

図３および図４に示されるように、光束制御部材１００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部１３０、フランジ１４０、ホルダー１５０および第２出射部１６０を有する。

入射部１１０は、光束制御部材１００の裏側（発光素子２１０側）に中心軸ＣＡと交わるように形成された凹部１１３の内面である（図４Ｂおよび図４Ｃ参照）。入射部１１０は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面である。入射部１１０は、凹部１１３の天面を構成する内天面１１１と、凹部１１３の側面を構成するテーパー状の内側面１１２とを含む。

全反射面１２０は、入射部１１０から入射した光の一部を第１出射部１３０（表側）に向けて反射させる。全反射面１２０は、光束制御部材１００の底部の外縁から第１出射面１３０の外縁（より正確には、フランジ１４０の内縁）に延びる面であり（図４Ｂ参照）、全反射面１２０からは、第２出射部１６０が突出している（後述）。全反射面１２０は、基本的には中心軸ＣＡを取り囲むように形成された回転対称面であるが、第２出射部１６０が突出している領域には全反射面１２０は存在しない。全反射面１２０の直径は、入射部１１０側（裏側）から第１出射部１３０側（表側）に向けて漸増している。全反射面１２０を構成する母線（中心軸ＣＡを含む断面図における全反射面１２０）は、外側（中心軸ＣＡから離れる側）に凸の円弧状曲線である（図４Ｂ参照）。

第１出射部１３０は、光束制御部材１００において入射部１１０の反対側（表側）に位置する面であり、中心軸ＣＡと交わるように形成されている。第１出射部１３０は、入射部１１０から入射した光の一部および全反射面１２０で反射した光を外部に出射する。本実施の形態の光束制御部材１００では、第１出射部１３０は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面であり、中心軸ＣＡとの交点が裏側からの高さが最も高い点となっている（図３Ｂ、図４Ｂおよび図４Ｃ参照）。第１出射部１３０を構成する母線（中心軸ＣＡを含む断面図における第１出射部１３０）は、表側に凸の円弧状曲線である。

フランジ１４０は、全反射面１２０および第１出射部１３０の外縁から第１出射部１３０の径方向（中心軸ＣＡに直交する方向）に延在するように形成された円環状の部材である（図３Ａ参照）。本実施の形態の光束制御部材１００では、フランジ１４０を介して、入射部１１０、全反射面１２０および第１出射部１３０を含む光束制御部材本体とホルダー１５０が接合されている（図４Ｂ参照）。

ホルダー１５０は、光束制御部材本体を支持するとともに、基板３２０に対して光束制御部材本体を位置決めする。ホルダー１５０は、略円筒形状の部材であり、順テーパー状に形成されている。ホルダー１５０の上端部には、フランジ１４０が接合されている。

第２出射部１６０は、入射部１１０から入射した光の一部を外部に出射させる。より具体的には、第２出射部１６０は、入射部１１０から入射した光のうち、発光素子２１０の光軸ＬＡに対して大きな角度の光の一部を、全反射面１２０で反射させずに、発光素子２１０の光軸ＬＡに対して大きな角度のままホルダー１５０を介して外部に出射させる。第２出射部１６０は、全反射面１２０から径方向に延在する１または２以上の板状部１６１を有する。本実施の形態では、第２出射部１６０は、一対の板状部１６１を有する。一対の板状部１６１は、中心軸ＣＡを含む断面において、全反射面１２０とホルダー１５０との間の領域を埋めるように配置されている（図４Ｃ参照）。また、一対の板状部１６１の下端は、凹部１１３の開口部と同じ高さ（中心軸ＣＡに直交する方向）に形成されている。一方の板状部１６１と、他方の板状部１６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に１８０度離間して配置されている。すなわち、一対の板状部１６１は、中心軸ＣＡを挟んで同一平面状に配置されている。これにより、一対の板状部１６１は、全反射面１２０を、板状部１６１の厚み分だけ離間するように二分している。

［光束制御部材の配光特性］
本実施の形態の光束制御部材１００を用いた面光源装置３００の発光面部材３３０上における明るさの分布についてシミュレーションを行った。図１および図２に示されるように、光束制御部材１００を有する発光装置２００が互いに対向する２つの側壁３１３，３１５にそれぞれ４つずつ固定された面光源装置３００（以下「本実施の形態の面光源装置」という）を用いて、発光面部材３３０から０．５ｍｍ離して配置された測定面の照度を測定した。測定面は、発光面部材３３０を透過した光によって照らされることを想定した仮想面であり、シミュレーションによって得られる照度分布は、発光面部材３３０上の輝度分布と同等である。また、このシミュレーションでは、一対の板状部１６１が発光面部材３３０と平行になるように発光装置２００（光束制御部材１００）を配置した。また、比較のため、本実施の形態の光束制御部材１００の代わりに第２出射部１６０を有しない光束制御部材を有する面光源装置（以下「比較例の面光源装置」という）についても、同様のシミュレーションを行った。

図５Ａは、図２ＡにおけるＱ−Ｑ線上における照度分布を示したグラフであり、図５Ｂは、図５Ａの照度分布において、最大値を１として規格化したグラフであり、図５Ｃは、図２ＡにおけるＲ−Ｒ線上における照度分布を示したグラフであり、図５Ｄは、図５Ｃの照度分布において、最大値を１として規格化したグラフである。これらのグラフにおいて、黒線は、本実施の形態の面光源装置３００の結果を示し、灰色線は、比較例の面光源装置の結果を示す。

図５Ａに示されるように、本実施の形態の面光源装置３００では、比較例の面光源装置より、光源間における中心部分の照度が低下した（図５Ａ矢印参照）。また、図５Ｂに示されるように、本実施の形態の面光源装置３００では、比較例の面光源装置より、光源間かつ光源近傍の領域の照度が上昇した（図５Ｂ矢印参照）。これは、入射部１１０から光束制御部材１００内に入射した光が、第１出射部１３０だけでなく、第２出射部１６０（一対の板状部１６１）を介して発光素子２１０の配列方向に出射されたことによるものと考えられる。また、図５Ｂおよび図５Ｄに示されるように、本実施の形態の面光源装置３００では、比較例の面光源装置より、照度のコントラストが弱くなった（輝度ムラが小さくなった）。

［効果］
以上のように、本実施の形態の光束制御部材１００を有する発光装置２００は、第１出射部１３０のみならず、第２出射部１６０からも横方向に光を出射する。このため、本実施の形態の面光源装置３００では、発光面部材３３０の発光装置２００間の領域に暗部が生じにくい。したがって、面光源装置３００は、輝度ムラが少ない。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態２の光束制御部材５００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態２の光束制御部材５００についてのみ説明する。なお、実施の形態２の光束制御部材５００は、第１出射部５３０の形状のみが実施の形態１の光束制御部材１００と異なる。そこで、実施の形態１の光束制御部材１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図６は、実施の形態２の光束制御部材５００の構成を示した図である。図６Ａは、実施の形態２の光束制御部材５００の平面図であり、図６Ｂは、実施の形態２の光束制御部材５００の左側面図であり、図６Ｃは、実施の形態２の光束制御部材５００の右側面図である。これらの図において、光束制御部材５００の中心軸の方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交する２つの方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とする。光束制御部材５００は、ｙｚ平面が発光面部材３３０と略平行になるように配置される。

図６に示されるように、実施の形態２の光束制御部材５００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部５３０、フランジ１４０およびホルダー１５０を有する。なお、図６では、入射部１１０および全反射面１２０は、ホルダー１５０に囲まれているため見えない。

実施の形態２の光束制御部材５００では、第１出射部５３０の形状が、中心軸ＣＡを通り、かつｙｚ平面に平行な面を境界に異なっており、第１出射部５３０は、第１出射面５３１と、第２出射面５３２とを有する。第１出射面５３１は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面の一部であり、中心軸ＣＡとの交点が裏側からの高さが最も高い点となっている（図６Ｂ参照）。第１出射面５３１を構成する母線（中心軸ＣＡを含む断面図における第１出射面５３１）は、表側に凸の円弧状曲線である。第２出射面５３２は、ｘ軸方向には曲率を有するが、ｙ軸方向には曲率を有しない略シリンドリカル形状をしている（図６Ｃ参照）。したがって、第２出射面５３２は、ｘ軸方向には光を集光するが、ｙ軸方向には光を拡げて出射する。光束制御部材５００は、ｙｚ平面が発光面部材３３０と略平行になるように、かつ第２出射面５３２が発光面部材３３０側となるように配置される。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材５００は、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果に加え、第１出射面５３１ではｘ軸方向およびｙ軸方向に光を集光し、第２出射面５３２ではｘ軸方向にのみ光を集光し、ｙ軸方向に光を拡げることができる。したがって、光束制御部材５００を含む面光源装置では、発光面の２つの光束制御部材５００間の領域における暗部の発生を抑制しつつ、遠方にも光を到達させて、発光面の輝度ムラをより低減させることができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態３の光束制御部材６００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態３の光束制御部材６００についてのみ説明する。なお、実施の形態３の光束制御部材６００は、第２出射部６６０の形状のみが実施の形態１の光束制御部材１００と異なる。そこで、実施の形態１の光束制御部材１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図７Ａは、実施の形態３の光束制御部材６００の底面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示されるＥ−Ｅ線の断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに示されるＦ−Ｆ線の断面図である。

図７に示されるように、実施の形態３の光束制御部材６００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部１３０、フランジ１４０、ホルダー１５０および第２出射部６６０を有する。

実施の形態３の光束制御部材６００では、第２出射部６６０は、全反射面１２０から径方向に延在した一対の板状部６６１を有する。一対の板状部６６１は、中心軸ＣＡを含む断面において、全反射面１２０とホルダー１５０との間の領域を埋めるように配置されている（図７Ｃ参照）。また、一対の板状部６６１の下端は、凹部１１３の開口部と同じ高さに形成されている。一方の板状部６６１と、他方の板状部６６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に互いに１８０度離間して配置されている。一対の板状部６６１は、中心軸ＣＡに直交する断面において、中心軸ＣＡから外縁部に向かって、徐々に板厚が厚くなるように形成されている。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材６００は、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果を有する。また、光束制御部材６００の裏面からの高さによって第２出射部６６０を突出させる全反射面１２０上の領域の幅が変化するように、板状部６６１を形成することで、発光面の２つの光束制御部材６００間の領域における暗部の発生を制御するための光と遠方に到達させるための光との配分を適宜調整することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態４の光束制御部材７００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態４の光束制御部材７００についてのみ説明する。なお、実施の形態４の光束制御部材７００は、ホルダー１５０の有無および第２出射部７６０の形状のみが実施の形態２の光束制御部材５００と異なる。そこで、実施の形態２の光束制御部材５００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図８および図９は、実施の形態４の光束制御部材７００の構成を示した図である。図８Ａは、実施の形態４の光束制御部材７００の平面図であり、図８Ｂは、実施の形態４の光束制御部材７００の正面図であり、図８Ｃは、実施の形態４の光束制御部材７００の左側面図であり、図８Ｄは、実施の形態４の光束制御部材７００の右側面図である。図９Ａは、実施の形態４の光束制御部材７００の底面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示されるＧ−Ｇ線の断面図であり、図９Ｃは、図９Ａに示されるＨ−Ｈ線の断面図である。

図８および図９に示されるように、実施の形態４の光束制御部材７００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部５３０および第２出射部７６０を有する。

実施の形態４の光束制御部材７００では、第２出射部７６０は、全反射面１２０から径方向に延在した一対の板状部７６１を有する。一対の板状部７６１は、中心軸ＣＡを中心として１８０度離間して配置されている。また、一対の板状部７６１の外縁部は、フランジ１４０の側面まで達している。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材７００は、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果に加え、ホルダー１５０を形成しないため、より低コストで製造されうる。

また、本実施の形態の光束制御部材７００では、ホルダー１５０を形成しないため、フランジ１４０を薄くすることができる。すなわち、ホルダー１５０を有する実施の形態１の光束制御部材１００を一体成形する場合は、ホルダー１５０に樹脂を供給するためにフランジ１４０をある程度厚くすることが必要であるが、ホルダー１５０を有しない本実施の形態の光束制御部材７００では、ホルダー１５０に樹脂を供給しないため、フランジ１４０を薄くすることができる。したがって、図１０（平面図）、図１０Ｂ（正面図）、図１０Ｃ（左側面図）、および図１０Ｄ（右側面図）に示されるように、本実施の形態の光束制御部材７００Ａでは、フランジ１４０Ａを薄くしてもよい。このようにすることで、全反射面１２０をより大きくして、光をより遠方へ照射できるようになる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態５の光束制御部材８００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態５の光束制御部材８００についてのみ説明する。なお、実施の形態５の光束制御部材８００は、第２出射部８６０の形状および／または位置のみが実施の形態２の光束制御部材５００と異なる。そこで、実施の形態２の光束制御部材５００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図１１は、実施の形態５の光束制御部材８００の構成を示した図である。図１１Ａは、実施の形態５の光束制御部材８００の底面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示されるＩ−Ｉ線の断面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａに示されるＪ−Ｊ線の断面図である。

図１１に示されるように、実施の形態５の光束制御部材８００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部５３０、ホルダー１５０および第２出射部８６０を有する。

実施の形態５の光束制御部材８００では、第２出射部８６０は、全反射面１２０から径方向に延在した一対の板状部８６１を有する。一対の板状部８６１は、中心軸ＣＡを含む断面において、全反射面１２０とホルダー１５０との間の領域を埋めるように配置されている（図１１Ｃ参照）。また、一対の板状部８６１の下端は、中心軸ＣＡを含む断面において、全反射面１２０の半分の高さ（内天面１１１と同じ高さ）である。また、一方の板状部８６１と、他方の板状部８６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に互いに１８０度離間して配置されている。

また、第２出射部８６０の形状および位置は、図１１に示される態様に限定されない。たとえば、図１２Ａ（底面図）、図１２Ｂ（Ｋ−Ｋ線の断面図）および図１２Ｃ（Ｌ−Ｌ線の断面図）に示されるように、実施の形態５の光束制御部材８００Ａでは、第２出射部８６０Ａは、入射部１１０の近傍のみに形成されていてもよい。この例では、第２出射部８６０Ａは、一対の板状部８６１Ａを有している。一対の板状部８６１Ａの下端は、凹部１１３の開口部と同じ高さに形成され、一対の板状部８６１Ａの上端部は、中心軸ＣＡを含む断面において、全反射面１２０の半分の高さまで達している。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材８００，８００Ａは、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果を有する。また、第２出射部８６０を突出させる位置、および第２出射部８６０と全反射面１２０との接続領域の形状によって、発光面の２つの光束制御部材８００間の領域における暗部の発生を制御するための光と遠方に到達させるための光との配分を適宜調整することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態６の光束制御部材９００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態６の光束制御部材９００についてのみ説明する。なお、実施の形態６の光束制御部材９００は、フランジ９４０およびホルダー９５０の形状のみが実施の形態２の光束制御部材５００と異なる。そこで、実施の形態２の光束制御部材５００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図１３は、実施の形態６の光束制御部材９００の構成を示した図である。図１３Ａは、実施の形態６の光束制御部材９００の底面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示されるＭ−Ｍ線の断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示されるＮ−Ｎ線の断面図である。

図１３に示されるように、実施の形態６の光束制御部材９００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部５３０、フランジ９４０、ホルダー９５０および第２出射部１６０を有する。

実施の形態６の光束制御部材９００におけるフランジ９４０およびホルダー９５０の側面には、一対の凸条部９４１が形成されている。一対の凸条部９４１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に１８０度離間して配置されている。また、一対の凸条部９４１は、中心軸ＣＡからの一対の板状部１６１の延在方向と同じ方向に配置されている。一対の凸条部９４１は、中心軸ＣＡに直交する断面形状が半円状に形成されており、板状部１６１内を伝播してきた光を集光しつつ外部に出射させる。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材９００は、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果を有する。また、一対の板状部１６１と、断面形状が半円状の一対の凸条部９４１が同一方向に配置されているため、一対の板状部１６１内を伝播してきた光を集光しつつ外部に出射させることができる。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態７の光束制御部材１０００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態７の光束制御部材１０００についてのみ説明する。

［光束制御部材の構成］
図１４および図１５は、実施の形態７の光束制御部材１０００の構成を示した図である。図１４Ａは、実施の形態７の光束制御部材１０００の平面図であり、図１４Ｂは、実施の形態７の光束制御部材１０００の左側面図であり、図１４Ｃは、実施の形態７の光束制御部材１０００の右側面図である。図１５Ａは、実施の形態７の光束制御部材１０００の底面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示されるＯ−Ｏ線の断面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａに示されるＰ−Ｐ線の断面図である。これらの図において、光束制御部材１０００の中心軸の方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交する２つの方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とする。光束制御部材１０００は、ｙｚ平面が発光面部材３３０と略平行になるように配置される。

図１４および図１５に示されるように、実施の形態７の光束制御部材１０００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部１０３０、フランジ１０４０、ホルダー１０５０および第２出射部８６０を有する。実施の形態７の光束制御部材１０００は、第１出射部１０３０、フランジ１０４０およびホルダー１０５０の形状が実施の形態１の光束制御部材１００と異なる。そこで、図１４および図１５を参照して、第１出射部１０３０、フランジ１０４０およびホルダー１０５０の形状について説明する。なお、実施の形態１の光束制御部材１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

実施の形態７の光束制御部材１０００では、第１出射部１０３０は、第１出射面５３１および第２出射面１０３２を有する。第２出射面１０３２は、鞍のような形状をしており、ｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれについて曲率を有している。ｘ軸方向の曲率中心は、第２出射面１０３２よりも下側にあり、ｙ軸方向の曲率中心は、第２出射面１０３２よりも上側にある。

また、実施の形態７の光束制御部材１０００では、フランジ１０４０およびホルダー１０５０の側面に、一対の凹条部１０５２が形成されている。一対の凹条部１０５２は、中心軸ＣＡを中心として周方向に１８０度離間して配置されている。また、一対の凹条部１０５２は、中心軸ＣＡからの一対の板状部１６１の延在方向と同じ方向に配置されている。一対の凹条部１０５２は、一方の面がｘｚ平面に対して所定の角度で傾くように形成されており、板状部１６１内を伝播してきた光を所定の方向に屈折させつつ外部に出射させる。

なお、凹条部１０５２の形状は、図１４および図１５に示される態様に限定されない。たとえば、図１６Ａ（平面図）および１６Ｂ（底面図）に示されるように、実施の形態７の光束制御部材１０００Ａでは、凹条部１０５２Ａは、中心軸ＣＡに直交する断面形状が半円状であってもよい。この場合、板状部１６１内を伝播してきた光は、凹条部１０５２において広げられつつ外部に出射される。

また、図１６Ｃ（平面図）および１６Ｄ（底面図）に示されるように、実施の形態７の光束制御部材１０００Ｂでは、凹条部１０５２Ｂは、中心軸ＣＡに直交する断面形状が三角形状であってもよい。この場合、板状部１６１内を伝播してきた光は、凹条部１０５２のいずれかの面で反射されて、ホルダー１５０の側面から外部に出射される。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材１０００，１０００Ａ，１０００Ｂは、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果に加え、一対の板状部１６１内を伝播してきた光を特定の方向に配光しつつ外部に出射させることができる。

（実施の形態８）
本発明の実施の形態８の面光源装置および発光装置は、実施の形態１の光束制御部材１００の代わりに実施の形態８の光束制御部材１１００を有する点において、実施の形態１の面光源装置３００および発光装置２００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態８の光束制御部材１１００についてのみ説明する。なお、実施の形態８の光束制御部材１１００は、フランジ１１４０の形状および第２出射部１６０の位置のみが実施の形態７の光束制御部材１０００と異なる。そこで、実施の形態７の光束制御部材１０００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図１７は、実施の形態８の光束制御部材１１００の構成を示す図である。図１７Ａは、実施の形態８の光束制御部材１１００の平面図であり、図１７Ｂは、実施の形態８の光束制御部材１１００の底面図である。

図１７に示されるように、実施の形態８の光束制御部材１１００は、入射部１１０、全反射面１２０、第１出射部１０３０、フランジ１１４０、ホルダー１５０および第２出射部１６０を有する。

実施の形態８の光束制御部材１１００では、フランジ１１４０は、平面視した場合、略円形に形成されている。また、第２出射部１６０は、一対の板状部１６１を有する。一方の板状部１６１と、他方の板状部１６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に１５０度離間して配置されている（図１７Ｂ参照）。

なお、板状部１６１の位置および数は、図１７に示される態様に限定されない。たとえば、図１８Ａ（底面図）に示されるように、実施の形態８の光束制御部材１１００Ａでは、一方の板状部１６１と、他方の板状部１６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に１２０度離間して配置されていてもよい。また、図１８Ｂ（底面図）に示されるように、実施の形態８の光束制御部材１１００Ｂでは、一方の板状部１６１と、他方の板状部１６１は、中心軸ＣＡを中心として周方向に６０度離間して配置されていてもよい。また、図１８Ｃ（底面図）に示されるように、実施の形態８の光束制御部材１１００Ｃでは、一方の板状部１６１と、他方の板状部１６１は、重なっていてもよい。すなわち、第２出射部１６０は、単一の板状部１６１を有していてもよい。

［効果］
本実施の形態の光束制御部材１１００，１１００Ａ，１１００Ｂ，１１００Ｃは、実施の形態１の光束制御部材１００と同様の効果を有する。

なお、上記各実施の形態では、底板３１２の内面全面が拡散反射面３１２ａである面光源装置について説明したが、図１９Ａ（断面図）に示されるように、底板３１２の内面３１２ａのうち光束制御部材近傍の領域に正反射面３１２ｂを形成してもよい。

また、上記各実施の形態では、天板３１１の開口部を通過した光が発光面部材３３０に直接到達する面光源装置について説明したが、図１９Ｂ（断面図）に示されるように、発光面部材３３０の内面の上にプリズムシート３４０を配置してもよい。プリズムシート３４０には、断面三角形状の複数の凸条が、発光面部材３３０と対向し、かつ発光素子２１０の光軸ＬＡ方向に沿って形成されている。プリズムシート３４０の凸条は、全反射プリズムとして機能し、到達した光を底板３１２側に反射することで、光束制御部材から出射された光をより遠方に導く。

さらに、図１９Ｃ（断面図）に示されるように、正反射面３１２ｂおよびプリズムシート３４０を配置してもよい。

前述した各実施の形態では、発光素子２１０の光軸ＬＡと略平行に配置された被照射部材（発光面部材３３０）を光が透過する照明装置（面光源装置３００）について説明した。このような照明装置は、液晶表示装置のバックライトや、シーリングライト、内照式看板などとして好適である。一方、本発明の照明装置では、被照射部材は光を透過させなくてもよい。たとえば、図２０に示されるように、光を透過させない被照射部材（例えば、壁面や、絵または文字が記載された看板など）に対して光を照射してもよい。図２０に示される例では、発光素子２１０の光軸ＬＡが被照射部材３５０の被照射面と鋭角に交わるように、発光装置２００は配置されている。この場合、第２出射部１６０を含む平面と被照射部材３５０の被照射面が鋭角に交わるように光束制御部材１００を配置することで、第２出射部１６０から出射された光を発光装置２００間の暗部となりやすい領域を有効に照らす光に変えることができる。このような照明装置は、壁面照明や、外照式看板などとして好適である。

本発明の光束制御部材、発光装置および照明装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや面照明装置などに有用である。また、本発明の光束制御部材および発光装置は、例えば、壁面照明やダウンライトなどにも適用することができる。

１００ 光束制御部材
１１０ 入射部
１１１ 内天面
１１２ 内側面
１１３ 凹部
１２０ 全反射面
１３０ 第１出射部
１４０ フランジ
１５０ ホルダー
１６０ 第２出射部
１６１ 板状部
２００ 発光装置
２１０ 発光素子
３００ 面光源装置
３１０ 筐体
３１１ 天板
３１２ 底板
３１２ａ 拡散反射面
３１３〜３１６ 側壁
３２０ 基板
３３０ 発光面部材
ＣＡ 光束制御部材の中心軸
ＬＡ 発光素子の光軸

Claims (7)

1. 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
   裏側に中心軸と交わるように形成された、前記発光素子から出射された光を入射する入射部と、
   前記中心軸を取り囲み、かつ裏側から表側に向かって漸次直径が拡大するように形成された、前記入射部から入射した光の一部を表側に向けて反射させる全反射面と、
   表側に前記中心軸と交わるように形成された、前記入射部から入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を外部に出射させる第１出射部と、
   前記全反射面から外部に突出した、前記入射部から入射した光の一部を外部に出射させる第２出射部と、
   を有する、光束制御部材。
2. 前記第２出射部は、前記全反射面から径方向に延在する１または２以上の板状部である、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記第２出射部は、前記中心軸を中心として周方向に互いに１８０度離間して配置されている、一対の板状部である、請求項２に記載の光束制御部材。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光束制御部材と、発光素子とを有し、
   前記光束制御部材の中心軸と、前記発光素子の光軸とは、合致している、
   発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置と、前記発光装置から出射された光を照射される被照射部材とを有し、
   前記発光装置は、前記発光装置から出射された光の前記発光素子の光軸に対する出射角度が大きいほど前記被照射部材への入射角度が小さくなるように配置されている、
   照明装置。
6. 前記第２出射部は、前記中心軸を中心として周方向に互いに１８０度離間して配置されている、一対の板状部であり、
   前記発光装置は、前記光束制御部材の中心軸に直交し、かつ前記一対の板状部の内部を通る直線と前記被照射部材とが平行になるように配置されている、
   請求項５に記載の照明装置。
7. 請求項５に記載の照明装置と、
   前記照明装置から出射された光を照射される表示部材と、
   を有する、表示装置。

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