JP2007026996A - 照明装置、面光源装置及び照明ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】出射光輝度が均一で且つ従来例よりも明るい照明を可能にする。
【解決手段】反射シート６上に、複数の蛍光ランプ７が所定の間隔で平行に配置されている。蛍光ランプ７上には、光束制御部材３と拡散部材２が順次間隔を開けて配置されている。光束制御部材３の裏面２５側で且つ蛍光ランプ７に対応する位置には、凹み３０及びこれに続く曲面３１を形成してある。この凹み３０は、第１の入光面３３と第２の入光面３４とからなっている。また、曲面３１は、第３の入光面３５と第４の入光面３６とからなっている。第１の入光面３３は、拡散部材２に到達する光のうち、蛍光ランプ７直上近傍の所定範囲に到達する光を滑らかに拡げる。第２の入光面３４及び曲面３１は、前記所定範囲に隣接する位置から隣り合う蛍光ランプ７間の近傍位置に到達する光の照射密度を蛍光ランプ７直上近傍の所定範囲に照射される光の照射密度よりも密にする。
【選択図】図７

Description

本発明は、照明装置、面光源装置及び照明ユニットに関し、例えば、線状光源からの光を面状に広げて、被照明体をほぼ均一に照明することが可能な照明装置、液晶表示パネルの背面側から面状に照明するバックライトとして使用される面光源装置、及びこの面光源装置を照明手段として使用する照明ユニットに関するものである。

従来から、パーソナルコンピュータやテレビジョン等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、複数の蛍光ランプ（線状光源）を使用した面光源装置が知られている。この面光源装置は、液晶表示モニタの液晶表示パネルとほぼ同形状の板状の拡散部材の裏面側に間隔をあけて反射部材を配置し、この反射部材と拡散部材の間に複数の蛍光ランプを平行に配置して、蛍光ランプからの光及び反射部材によって反射された光を拡散部材を介して出射するようになっている。

しかしながら、このような面光源装置においては、拡散部材から出射される光のうち、蛍光ランプの直上近傍からの出射光が明るく、隣合う蛍光ランプ間からの出射光が暗くなり、出射光輝度に明暗の差が生じるという問題点があった。

そこで、このような問題点を解消するものとして、図１７に示す面光源装置１００が開発された。この図１７に示す面光源装置１００は、蛍光ランプ１０１の直上近傍における拡散部材１０２の板厚を厚くし、隣合う蛍光ランプ１０１，１０１の中間位置における拡散部材１２の板厚を薄くすることにより、蛍光ランプ１０１の直上近傍における拡散部材１０２の光吸収率を大きくし、隣合う蛍光ランプ１０１，１０１の中間位置における拡散部材１０２の光吸収率を小さくして、拡散部材１０２から出射される光の出射光輝度の均一化を図るようになっている（特許文献１参照）。

特開２００３−２７９９７８号公報。

しかしながら、図１７に示す面光源装置１００は、拡散部材１０２のうちの蛍光ランプ１０１の直上近傍部分を厚肉にして、拡散部材１０２のうちの蛍光ランプ１０１の直上近傍部分における光の吸収率を拡散部材１０２の他部よりも高めることにより、拡散部材１０２からの出射光輝度の均一化を図るようになっているため、蛍光ランプ１０１からの光を照明光として利用できる効率が低くなるという問題を有していた。

そこで、本発明は、被照射体の被照射面を均一に照明することができ、且つ従来例よりも明るい照明が可能な照明装置、面光源装置及びこれを使用した照明ユニットを提供することを目的としている。

請求項１の発明は、（１）反射部材と、（２）その反射面側に配置された複数の線状光源と、（３）この線状光源に対して前記反射部材とは反対側に、前記線状光源から出射される照明光を透過して、前記照明光の光路を偏向する機能を有する光束制御部材と、を含む照明装置に関するものである。この照明装置の前記光束制御部材は、前記線状光源に対応する位置に、前記線状光源の長手方向に沿った凹みが形成され、更にこの凹みに続く曲面を有している。そして、この発明の照明装置は、前記光束制御部材を透過した前記照明光によって、被照射体の被照射面が均一に照射されるようになっている。また、前記凹みは、前記光束制御部材の前記入射面及び／又は前記出射面の前記線状光源に対応する位置に形成されている。また、前記凹みに続く曲面は、前記被照射面を線状光源の夫々に対応するように割り振った被照射領域において、前記凹みに続く曲面が形成された範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域が、前記凹みに続く曲面が形成されていない場合の前記範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域よりも、前記線状光源に近い領域では明るく、前記線状光源から遠い領域では暗くなるように形成されている。

請求項２の発明は、（１）反射部材と、（２）その反射面側に配置された複数の線状光源と、（３）この線状光源に対して前記反射部材とは反対側に、前記線状光源から出射される照明光を透過して、前記照明光の光路を偏向する機能を有する光束制御部材と、（４）板状、又はシート状であって、その一方の面に到達した前記光束制御部材を透過した前記照明光を、他の面から拡散させて出射する拡散部材と、を含む面光源装置に関するものである。この面光源装置において、前記拡散部材の前記一方の面は、前記光束制御部材を透過した前記照明光によって、均一に照射されるようになっている。また、前記光束制御部材は、前記線状光源に対応する位置に、前記線状光源の長手方向に沿った凹みが形成され、更にこの凹みに続く曲面を有している。また、前記凹みは、前記光束制御部材の前記入射面及び／又は前記出射面の前記線状光源に対応する位置に形成されている。また、前記凹みに続く曲面は、前記拡散部材の前記一方の面を線状光源の夫々に対応するように割り振った被照射領域において、前記凹みに続く曲面が形成された範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域が、前記凹みに続く曲面が形成されていない場合の前記範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域よりも、前記線状光源に近い領域では明るく、前記線状光源から遠い領域では暗くなるように形成されている。

請求項３の発明は、前記請求項１の照明装置と、この照明装置からの照明光が照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニットである。

請求項４の発明は、前記請求項２の面光源装置と、この面光源装置からの照明光が照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニットである。

本発明によれば、線状光源を間に置いて反射部材の反射面と対向して配置される光束制御部材は、線状光源に対応する部分に凹みが形成され、更にこの凹みに続く曲面を有しており、凹みが形成された範囲に到達した光は、それが形成されていないときに比べて、光束制御部材を透過した後に滑らかに拡がるようになっており、凹みに続く曲面が形成された範囲に到達した光は、それが形成されていないときに比べて、光束制御部材を透過した後に狭まるようになっているため、複数の線状光源を用いた場合でも光束制御部材から出射した照明光が照射する被照射面の照度分布を、均一化することが可能となる。

以下、本発明が適用可能な照明装置、面光源装置及びこの面光源装置を備えた照明ユニットの最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（照明装置、面光源装置及び照明ユニットの概略構成）
図１〜図４は、本実施の形態に係る面光源装置１０を示すものである。なお、図１（ａ）は面光源装置１０の平面図であり、図１（ｂ）は面光源装置１０の側面図である。また、図２は面光源装置１０を構成する照明装置１を示すものであって、図２（ａ）は照明装置１からの照明光によって照射される被照射体としての拡散部材２を面光源装置１０から取り外して示す照明装置１の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す照明装置１の側面図である。また、図３は拡散部材２及び光束制御部材３を取り外して示す面光源装置１０の平面図である。また、図４は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す面光源装置１０の断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態の面光源装置１０は、フレーム４の底５に反射シート（反射部材）６が配置され、この反射シート６上に所定の隙間をもって複数の蛍光ランプ（線状光源）７が所定の間隔で平行に配置され、これら蛍光ランプ７の上方に光束制御部材３が配置されることによって、まず照明装置１（図２参照）が構成され、更に、フレーム４の上部開口端が板状の拡散部材２によって蓋をされた構造になっている。そして、照明装置１上に被照射体として配置されたこの拡散部材２の更に上に被照明部材（例えば、液晶表示パネル）８を配置することにより、面光源装置１０（照明装置１上に拡散部材２をのせたもの）と被照明部材８とからなる照明ユニット５０が構成されるようになっている（図４参照）。このような構造の面光源装置１０は、蛍光ランプ７から発せられた光及び反射シート６で反射された光が光束制御部材３を透過した後に拡散部材２を透過し、その拡散部材２を透過した光が被照明部材８に照射されるようになっている。

（フレーム）
図１〜図４に示すように、フレーム４は、平面形状が四角形の底板５と、この底板５の端縁から立ち上がる４側壁１１，１２，１３，１４からなり、上方に開口する箱形形状に形成されている。このフレーム４は、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等の合成樹脂材料で形成されており、拡散部材２の４側端を係合する切り欠き部１５が上部開口端の開口縁に沿って形成されている。また、フレーム４は、短辺である対向する２側壁１１，１３のそれぞれに、蛍光ランプ７の端部を収容・支持する穴１６が蛍光ランプ７の配置位置に合わせて形成されている。

（反射シート）
図３〜図４に示すように、反射シート６は、底板５と同一平面形状に形成されたフィルム状の部材であり、白色顔料が含有された白色の合成樹脂材料（例えば、ＰＣ，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート））で形成され、光を拡散反射するようになっている。

（蛍光ランプ）
図１〜図５に示すように、蛍光ランプ７は、その両端部がそれぞれフレーム４の側壁１１，１３の穴１６に収容・支持されると共に、両端部間の１カ所又は複数箇所に嵌合されたゴム製リング１７で反射シート６上に支持され、反射シート６との間に所定寸法の間隙が生じるように位置している。

（光束制御部材）
図２（ａ）に示すように、光束制御部材３は、平面形状が四角形状の４枚の光束制御部材片３Ａ〜３Ｄを組み合わせて構成してある。これら光束制御部材片３Ａ〜３Ｄは、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂材料や透明なガラスによって薄板状に形成されている。

そして、各光束制御部材片３Ａ〜３Ｄは、図２（ａ）及び図４に示すように、隣り合う他の光束制御部材片３Ａ〜３Ｄとの突き合わせ面に、スペーサ２０の係合溝２１に嵌め込まれた際にスペーサ２０の軸を嵌合するための切り欠き２２が複数形成されている。また、各光束制御部材片３Ａ〜３Ｄは、フレーム４の側壁１１〜１４に対向する端縁がフレーム４に形成した係合溝２３に嵌め込まれるようになっている（図４参照）。このように、各光束制御部材片３Ａ〜３Ｄは、スペーサ２０の係合溝２１と側壁１１〜１４の係合溝２３に嵌め合わせることにより、反射シート６から所定寸法だけ離れた位置に保持されることになる。なお、スペーサ２０は、図４及び図２（ａ）に示すように、略丸棒状であり、先端（上端）を各光束制御部材片３Ａ〜３Ｄの切り欠き２２に係合し易くするために面取りされており、下端から所定寸法位置に係合溝２１が形成されている。このスペーサ２０は、面光源装置１０の組立を容易化するためには、寸法誤差を弾性変形によって吸収することができるゴム等で形成することが好ましい。

また、図４に示すように、光束制御部材片３Ａの表面（上面であり、光の出射面）は、スペーサ２０の係合溝２１及び側壁１１〜１４の係合溝２３に保持された状態において、反射シート６と平行になるような平面に形成されている。これに対し、光束制御部材片３Ａ〜３Ｄの裏面（下面であり、光の入射面）２５には、各蛍光ランプ７に対向するように、凹み３０及びこの凹み３０に連続する曲面３１が蛍光ランプ７の長手方向に沿って形成されている。なお、光束制御部材片３Ｂ〜３Ｄについても同様である。

図６は、面光源装置１０の一部を拡大して示す断面図であり、図４の一部を拡大して示している。なお、この図６は、光束制御部材３の一部としての光束制御部材片３Ａを例示している。したがって、光束制御部材３の凹み３０及びこの凹み３０に続く曲面３１の形状を、光束制御部材片３Ａを例にして説明する。

この図６において、凹み３０は、蛍光ランプ７の管径の中心から延びて光束制御部材片３Ａの表面２４（出射基準面２６）に直交する線を便宜上法線３２とすると、蛍光ランプ７の長さ方向に直交する断面において、この法線３２を中心とする略円弧状の第１の入光面３３と、この第１の入光面３３に滑らかに接続される第２の入光面３４，３４とからなっている。このうち、第１の入光面３３は、蛍光ランプ７から遠ざかる方向に凸の凹曲面状を呈しており、蛍光ランプ７の中心から延びる法線３２を中心に対称形状となるように形成されている。また、一対の第２の入光面３４，３４は、第１の入光面３３とはほぼ逆方向に凸の曲面状に形成されており、法線３２を中心とする対称形状である。その結果、凹み３０は、第１の入光面３３と第２の入光面３４との接続部分が変曲点Ｐ１になる。また、凹み３０に続く曲面３１は、凹み３０の第２の入光面３４に滑らかに接続されており、第２の入光面３４と同一方向の凸の曲面である第３の入光面３５と、この第３の入光面３５と逆方向に緩やかに凸の曲面である第４の入光面３６からなっている。これより、第２の入光面３４と第３の入光面３５との接続部Ｃ１が凹み３０と曲面３１の接続部分となる。また、第３の入光面３５と第４の入光面３６との接続部分が変曲点Ｐ２になる。なお、光束制御部材片３Ａの表面２４と平行な線である光束制御部材片３Ａの裏面側接線３７は、第２の入光面３４と第３の入光面３５との接続部Ｃ１において光束制御部材片３Ａと接するようになっている。

このような光束制御部材片３Ａの凹み３０の詳細を、図６に基づき更に詳述する。この図６において、蛍光ランプ７の管径の中心から延びる法線３２に直交する水平面を基準面３８とすると、蛍光ランプ７から出射した光Ｈが光束制御部材片３Ａに入射する位置（図６の断面における凹み３０の第２の入光面３４と光Ｈとの交点）Ｐａで基準面３８に平行に引いた線を４０とする。また、この図６において、蛍光ランプ７からの光Ｈが光束制御部材片３Ａに入射する位置Ｐａにおける凹み３０の第２の入光面３４に対する接線４１と線４０とのなす角をθ３とする。そして、この図６において、光束制御部材片３Ａに入射した蛍光ランプ７からの光Ｈが光束制御部材片３Ａの表面２４から出射する出射角（出射基準面２６から出射する光Ｈと表面２４に対する法線４２とのなす角）をθ５とする。なお、基準面３８，裏面側接線３７及び出射基準面２６は、互いに平行に位置している。また、θ３は、上述の第２の入光面３４以外の面においても同様に光束制御部材片３Ａの入光面形成角を示しており、第１の入光面３３の接線と裏面側接線３７とのなす角であり、第３の入光面３５の接線と裏面側接線３７とのなす角であり、第４の入光面３６の接線と裏面側接線３７とのなす角である。

この図６に示す凹み３０は、蛍光ランプ７から出射される光Ｈのうちで、法線３２から所定角度（０＜θ１≦２５°）範囲内の曲面が第１の入光面３３であり、法線３２の極近傍の光を除き、θ１とθ５の関係が（θ５／θ１）＞１となるように形成されており、このθ５／θ１の値をθ１の増加にしたがって徐々に減少させるような形状に形成されている（図８の曲線４３参照）。なお、上述の法線３２の極近傍は、例えば、θ１が±５°以内程度とされることが好ましい。また、凹み３０の第１の入光面３３におけるθ３とθ１との関係は、図９の曲線４４ａに示すように、０＜θ１≦２５°の範囲において、θ３はθ１の増加とともに徐々に増加するようになっており、θ１＝２５°でθ３が最も大きくなっている。ここで、図８及び図９において、出願形状レンズとは、凹み３０及び曲面３１が形成された本実施形態に係る光束制御部材３を示し、レンズなしとは、凹み３０や曲面３１を形成しない平板状の光束制御部材であるか又は蛍光ランプ７と拡散部材２の間に光束制御部材を配置しない態様をいう。

また、図６に示す凹み３０は、第１の入光面３３と第２の入光面３４との接続部（すなわち、変曲点Ｐ１）から第２の入光面３４と第３の入光面３５との接続部Ｃ１までの範囲において、θ５／θ１＞１であるが、θ１の変化率に対してθ５の変化率が小さくなっており（図８の曲線４３ｂ参照）、光束制御部材片３Ａの表面２４から出射される光Ｈ１〜Ｈ３がほぼ平行な光となる（図７参照）。また、この凹み３０の変曲点Ｐ１から接続部Ｃ１までの範囲におけるθ３は、θ１の増加とともに徐々に減少するようになっている（図９の曲線４４ｂ参照）。

また、図６に示す凹み３０に続く曲面３１は、第３の入光面３５の範囲（凹み３０との接続部Ｃ１から変曲点Ｐ２までの範囲）においても同様に、θ１の変化率に対するθ５の変化率は小さく（図８の曲線４３ｂ参照）、光束制御部材片３Ａの表面２４から出射される光Ｈ４，Ｈ５が出射光Ｈ１〜Ｈ３とほぼ平行な光となる。また、この第３の入光面３５（接続部Ｃ１から変曲点Ｐ２）の範囲において、θ３は、凹み３０の第２の入光面３４上の任意のポイントにおける接線の傾きをプラスとすると、この第２の入光面３４とは逆のマイナスの傾きとなるように、第３の入光面３５が形成されている（図９の曲線４４ｃ参照）。

また、図６に示す凹み３０に続く曲面３１は、第４の入光面３６の範囲（第３の入光面３５と第４の入光面３６との接続部（変曲点Ｐ２）から隣り合う蛍光ランプ７，７の中間位置４５（図７参照）までの範囲）において、θ５がθ１の増加と共にθ５／θ１＝１に次第に近づくように増加する（図８の曲線４３ｃ参照）。また、この第４の入光面３６の範囲において、θ３は、θ１の増加と共に０に近づくように増加している（図９の曲線４４ｄ参照）。

次に、図７に基づいて、光束制御部材片３Ａ〜３Ｄの凹み３０を形成する第１の入光面３３，第２の入光面３４及びこれに続く曲面３１を形成する第３の入光面３５，第４の入光面３６による作用・効果を説明する。

この図７に示すように、蛍光ランプ７からの光及び反射シート６によって反射された光は、光束制御部材片３Ａの裏面２５側に形成された凹み３０及びこれに連続する曲面３１から光束制御部材片３Ａの内部に入射する。この際、凹み３０の第１の入光面３３から光束制御部材片３Ａの内部に入射する光は、蛍光ランプ７からの出射角θ１よりも光束制御部材片からの出射角θ５の方が大きく、光束が拡げられた状態で表面２４から出射する（図７の光Ｈ０１，Ｈ０２参照）。凹み３０の第２の入光面３４及び曲面３１のうちの第３の入光面３５から入射する光は、蛍光ランプ７からの出射角θ１が変化しても光束制御部材片３Ａからの出射角θ５が極僅かしか変化がなく、ほぼ平行な光束として表面２４から出射する（図７の光Ｈ１〜Ｈ５参照）。その結果、光束制御部材片３Ａから出射して拡散部材２に照射される光は、光束制御部材片３Ａ（光束制御部材３）を蛍光ランプ７と拡散部材２との間に配置しない場合に比較し、蛍光ランプ７の直上近傍においては照射密度が疎となり（図７の光Ｈ０１〜Ｈ０２参照）、隣り合う蛍光ランプ７間の領域においては照射密度が密となる（図７の光Ｈ１〜Ｈ５参照）。なお、隣り合う蛍光ランプ７，７の中間位置４５を越えて拡散部材２に照射される光は、蛍光ランプ７の直上の法線３２から隣り合う蛍光ランプ７の中間位置４５までの範囲に照射される光よりも照射密度が疎になるように曲面３１の形状が形成されており、近接して配置された蛍光ランプ７から光束制御部材３を介して出射される光と一部の光が混ざり合い、違和感のない（照度ムラのない）照明が可能となる。

したがって、本実施形態の面光源装置１０によれば、光束制御部材３を配置せず、蛍光ランプ７からの光を拡散部材２に直接照射する場合に生じる不具合（蛍光ランプ７直上近傍の出射光が明るく（照度が高く）、蛍光ランプ７間の出射光が暗い（照度が低い）という不具合）が解消され、拡散部材２に照射される光の照度分布が均一化され、拡散部材２から出射する光の出射光輝度が均一化する（図１０参照）。なお、図１０において、出願形状とは、本実施形態に係る凹み３０及び曲面３１が形成された光束制御部材３を使用した面光源装置１０の出射光輝度曲線であり、レンズなしとは、蛍光ランプ７と拡散部材２との間に光束制御部材を配置しない面光源装置の出射光輝度曲線である。

すなわち、光束制御部材３の凹み３０は、蛍光ランプ７から出射して直上に向かう光を拡げるように機能して蛍光ランプ７直上の照度が過度に高くなるのを防ぎ、凹みに続く曲面３１は、蛍光ランプ７（図７における７ａ）から出射して、隣り合う蛍光ランプ７（図７における７ｂ）に対応して形成された凹みに続く曲面３１（図７における３１ｂ）及び凹み３０（図７における３０ｂ）にまで到達するような光の広がりを抑制するように機能して、蛍光ランプ７ａ、７ｂ間の照射光が不足するのを補う。

また、本実施形態の面光源装置１０によれば、蛍光ランプ７からの光及び反射シート６で反射された光の進行方向を光束制御部材３によって変化させ、拡散部材２に照射される光の照度分布を均一化するようになっているため、蛍光ランプ７の直上近傍において多くの光を吸収するように構成した特許文献１の従来技術に比較し、蛍光ランプ７の光を照明光として利用できる率が高く、より一層明るく均質な照明光を出射することができる。

なお、本実施形態において光束制御部材３は、図２に示したように、４枚の光束制御部材片３Ａ〜３Ｄで構成するようにした態様を例示したが、これに限られず、２枚，３枚，あるいは５枚以上の複数枚の光束制御部材片で構成してもよく、また複数枚の光束制御部材片で構成しない（単体）態様としてもよい。

また、本実施形態において、凹み３０やこれに続く曲面３１の形状（例えば、変曲点Ｐ１の位置、接続部Ｃ１の位置、変曲点Ｐ２の位置におけるθ１，θ３，θ５の角度）は、隣り合う蛍光ランプ７，７間のピッチ寸法や、光束制御部材３と蛍光ランプ７との間隔によって変化する。

また、凹み３０及びこれに続く曲面３１は、一部を平面で形成するようにしてもよい。

（拡散部材）
図１及び図４に示す拡散部材は、光透過性に優れたＰＭＭＡやＰＣ等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、平面形状が四角形のシート状又は平板形状に形成されており、光束制御部材３から出射した光を透過させながら拡散し、被照明部材に照射する光を均一化する。図１１は、このような拡散部材の具体例を示すものである。

図１１（ａ）の拡散部材２は、シート状母材２ａの表裏両面にエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施してあり、シート状母材２ａの表裏両面に微細な凹凸２ｂ，２ｂを形成してある。

また、図１１（ｂ）の拡散部材２は、シート状母材２ａに拡散材２ｃを混入すると共に、シート状母材２ａの表裏両面にエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施して、シート状母材２ａの表裏両面に凹凸２ｂ，２ｂを形成してある。

また、図１１（ｃ）の拡散部材２は、シート状母材２ａの光束制御部材３に面する側にエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施して凹凸２ｂを形成し、そのエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施した面と反対側のシート状母材２ａの表面に紙面の垂直方向に沿って延びるプリズム突起２ｄを多数連続して形成してある。

また、図１１（ｄ）の拡散部材２は、図１１（ｃ）の拡散部材２のシート状母材２ａに拡散材２ｃを混入した構造を呈しており、図１１（ｃ）の拡散部材２と同様に、シート状母材２ａの光束制御部材３に面する側にエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施して凹凸２ｂを形成し、そのエンボス加工或いはビーズコート等の拡散処理を施した面と反対側のシート状母材２ａの表面にプリズム突起２ｄを多数連続して形成してある。

なお、図１１（ｃ），図１１（ｄ）に示すプリズム突起２ｄは、断面形状が略二等辺三角形の突起になるように形成されているが、これに限られず、ほぼ三角形状を呈していればよい。

また、図１１（ｅ）に示すように、拡散部材２は、シート状母材２ａの出射面側に円錐形状の突起２ｅを複数形成し、この突起２ｅでシート状母材２ａを透過する光を拡散するようにしてもよい。

また、図１１（ｆ）に示すように、拡散部材２は、シート状母材２ａの出射面側に角錐（三角錐，四角錐，六角錐等の角錐）形状の突起２ｆを複数形成し、この突起２ｆでシート状母材２ａを透過する光を拡散するようにしてもよい。

また、このような拡散部材２は、被照明部材８の蛍光ランプ７側の面に取り付けても良いし、また、被照明部材８とは別に（分離した状態で）、被照明部材８の蛍光ランプ７側の面に配置するようにしてもよい。

なお、被照射体である拡散部材２の裏面（被照射面）における照度の均一性は、光束制御部材３と拡散部材２との距離Ｌ４（図１２参照）を変化させてもあまり変わらず均一であるが、拡散部材２の拡散能の程度によって、拡散部材２から出射される輝度は変化する。例えば、拡散能の低い拡散部材２を光束制御部材３に近づけて配置した場合には光が充分に拡散されず、不均一な輝度分布となり易い。同じ拡散能の拡散部材２を光束制御部材３から充分に離して配置した場合には、光束制御部材３と拡散部材２との間にできる空気層によっても光が拡散されるため均一な輝度分布が得られる。したがって、拡散部材２の拡散能と、光束制御部材３と拡散部材２との距離Ｌ４の組み合わせを最適化することで、均一な輝度分布を持つ面光源装置１０の薄型化を図ることができる。

（本実施形態に係る照明装置，面光源装置及び照明ユニットの作用・効果）
以上のように、本実施形態に係る面光源装置１０において、光束制御部材３から出射して拡散部材２に照射される光は、光束制御部材３を蛍光ランプ７と拡散部材２との間に配置しない場合に比較し、蛍光ランプ７の直上近傍においては照射密度が疎となり（図７の光Ｈ０１〜Ｈ０２参照）、隣り合う蛍光ランプ７間の領域においては照射密度が密となる（図７の光Ｈ１〜Ｈ５参照）。したがって、本実施形態の面光源装置１０は、拡散部材２の裏面側に蛍光ランプ７からの光を直接照射する場合に生じる不具合（拡散部材２からの出射光のうち、蛍光ランプ７の直上近傍からの出射光が明るく、蛍光ランプ７，７間近傍からの出射光が暗くなり、出射光の明暗の差が大きい）という不具合を解消でき、拡散部材２から出射する光の出射光輝度を均一化することができる（図１０参照）。なお、図１０において、点線で示す輝度曲線は、光束制御部材３を蛍光ランプ７と拡散部材２との間に配置しない面光源装置１０において、拡散部材２から出射する光の輝度を場所を変えて測定したものである。この図１０に示すように、点線で示す輝度曲線は、蛍光ランプ７の直上（図７で示す法線３２に対応する位置）で最も輝度が高く、蛍光ランプ７ａ，７ｂ間の中央（図７で示す法線３２と平行な線４５に対応する位置）で最も輝度が低くなっている。これに対し、出願形状として示す実線の輝度曲線は、本実施形態の面光源装置１０において、拡散部材２から出射する光の輝度を位置を変えて測定したものである。この図１０に示すように、実線で示す輝度曲線は、蛍光ランプの直上（図７で示す法線３２に対応する位置）と蛍光ランプ７ａ，７ｂ間の中央（図７で示す法線３２と平行な線４５に対応する位置）とでほぼ同一の輝度である。

また、本実施形態の面光源装置１０によれば、蛍光ランプ７からの光及び反射シート６で反射された光の進行方向を光束制御部材３によって変化させ、拡散部材２に照射される光の照度分布を均一化するようになっているため、蛍光ランプ７の直上近傍において多くの光を吸収するように構成した特許文献１の従来技術に比較し、蛍光ランプ７の光を照明光として利用できる率が高く、より一層明るく均質な照明光を出射することができる。

また、本実施形態の照明ユニット５０は、液晶表示パネル等の被照明部材８が面光源装置１０から出射される明るく均質な照明光によって照明されるため、特許文献１の従来技術に比較して、照明品質が向上する。

次に、第１実施形態に係る面光源装置１０の実施例を、図１２に基づいて説明する。本実施例において、光束制御部材３の凹み３０やこれに続く曲面２１等の各部の寸法や形状は、隣り合う蛍光ランプ７，７のピッチ間寸法ｐと、光束制御部材３の表面（出射面）２４から蛍光ランプ７の中心までの距離Ｌ３と、蛍光ランプ７の中心から凹み３０の最深部までの寸法Ｌ１とによって決定される。例えば、ｐ＝４５ｍｍ、蛍光ランプ７の中心から凹み３０の最深部までの寸法がＬ１＝４ｍｍ、蛍光ランプ７の中心から光束制御部材３の表面２４までの寸法がＬ３＝５ｍｍの場合に、蛍光ランプ７から反射部材６の反射面表面までの寸法がＬ２＝１．５ｍｍ、光束制御部材３の表面（出射面）２４から拡散部材２までの距離Ｌ４＝１１ｍｍ，光束制御部材片３Ｃの寸法がＬ５＝１３５ｍｍ、Ｌ６＝１７８ｍｍに決定される。また、光束制御部材３は、屈折率ｎ＝１．４９の透明樹脂材料で形成されている。なお、図８のθ１−θ５の関係を示す曲線、図９のθ１−θ３の関係を示す曲線、図１０の輝度曲線は、本実施例に係る面光源装置１０の数値例であり、本実施例の面光源装置１０を使用した場合の測定値である。

［第２実施形態］
図１３は、本発明の第２実施形態に係る面光源装置１０を示すものである。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、重複した説明を省略する。

図１３に示すように、本実施形態の面光源装置１０は、光束制御部材３の表面２４側に凹み３０及びこれに続く曲面３１を形成するようになっている。本実施形態において、光束制御部材３に形成する凹み３０及びこれに続く曲面３１の形状は、第１実施形態の凹み３０及びこれに続く曲面３１を光束制御部材３の表裏でほぼ反転させたような形状になっている。その結果、本実施形態の光束制御部材３は、図１５のθ１−θ５の曲線で示すように、第１実施形態の光束制御部材３のθ１−θ５の曲線とほぼ同様の形状になっており、第１実施形態の光束制御部材３とほぼ同様の出射特性を有している。また、本実施形態の光束制御部材３は、図１６のθ１−θ３の曲線で示すように、第１実施形態の光束制御部材３のθ１−θ３の曲線のθ３の最大値を小さくして、θ３＝０の横軸を中心にして上下反転させたような形状になっている。本実施形態の面光源装置１０は、第１実施形態の面光源装置１０と同様の作用・効果を得ることができる。なお、θ１は、蛍光ランプから出射した光と、法線３２とのなす角である。また、θ３は、凹み又は曲面の各ポイントにおける接線と出射基準面２６とのなす角である。また、θ５は、光束制御部材３の出射基準面２６の法線と光束制御部材３からの出射光とのなす角である。

［第３実施形態］
図１４は、本発明の第３実施形態に係る面光源装置１０を示すものである。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、重複した説明を省略する。

図１４に示すように、本実施形態の面光源装置１０は、光束制御部材３の裏面２５側及び表面２４側に凹み３０及びこれに続く曲面３１を形成するようになっている。本実施形態において、光束制御部材３に形成する凹み３０及びこれに続く曲面３１の形状は、第１実施形態の凹み３０及びこれに続く曲面３１を光束制御部材３の表裏に形成したような形状になっている。その結果、本実施形態の光束制御部材３は、図１５のθ１−θ５の曲線で示すように、第１実施形態の光束制御部材３のθ１−θ５の曲線とほぼ同様の形状になっており、第１実施形態の光束制御部材３とほぼ同様の出射特性を有している。また、本実施形態の光束制御部材３は、下面側（裏面２５側）において、図１６のθ１−θ３の曲線（第３実施形態の下面の曲線）で示すように、第１実施形態の光束制御部材３のθ１−θ３の曲線のθ３の絶対値における最大値を小さくしてθ３＝０に近づけたような形状になっている。また、本実施形態の光束制御部材３は、上面側（表面２４側）において、図１６のθ１−θ３の曲線（第３実施形態の上面の曲線）で示すように、第２実施形態の光束制御部材３におけるθ１−θ３の曲線のθ３の最大値を小さくしたような形状になっている。このような構成の本実施形態の面光源装置１０は、第１実施形態の面光源装置１０と同様の作用・効果を得ることができる。また、本実施形態の光束制御部材３は、その表裏の形状がほぼ同一であるため、成形時の収縮等による反りの発生を防止でき、第１実施形態及び第２実施形態の光束制御部材３よりも高精度で成形できる。

（第１実施形態の変形例）
本発明を適用した第１実施形態は、フレーム４の底５に反射シート６を配置する構成を例示したが（図４参照）、これに限られず、フレーム４の底５の内面に反射塗料を塗布するか、又は、フレーム４を光の拡散反射に優れた材料で形成したものでもよい。このようにすれば、部品点数の削減及び製品（面光源装置）コストの低廉化を図ることができる。

また、本発明を適用した第１実施形態は、凹み３０及び曲面３１を法線３２に対して左右対称形状に形成するようになっているが（図６参照）、例えば、フレームの側壁１４，１５側端部の凹み３０及び曲面３１を法線３２に対して非対称形状とし、拡散部材２への光の照射バランスをより一層均一化するようにしてもよい。このようにすれば、図１０に示す輝度曲線の左右両端の値を上昇させて、拡散部材２からの出射光をより一層均一化することができる。

この発明に係る照明装置及び面光源装置は、テレビモニターやパーソナルコンピュータのモニターのバックライトとして使用したり、室内表示灯や各種照明などの用途に広く使用することができる。

図１（ａ）は本発明が適用できる第１実施形態の面光源装置示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す面光源装置の側面図である。 図２（ａ）は図１（ａ）の面光源装置の拡散部材を取り除いて示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す面光源装置の側面図である。 図１（ａ）の面光源装置の拡散部材及び光束制御部材を取り除いて示す平面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。 蛍光ランプの長手方向中間部の支持構造を示す図であり、図５（ａ）が蛍光ランプの支持構造を示す平面図、図５（ｂ）が蛍光ランプの長手方向に直交する断面で示す支持構造の図である。 本発明の第１実施形態の面光源装置に使用される光束制御部材の凹み及びそれに続く曲面形状を説明するための図であり、図４に示す図の蛍光ランプ近傍を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光束制御部材の作用（光の出射特性）を示す面光源装置の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光束制御部材の光の入射角θ１と出射角θ５との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る光束制御部材の光の入射角θ１とレンズ面傾斜角θ３との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態（出願形状）と従来例（レンズなし）とを対比して面光源装置（拡散部材）からの出射光輝度の図である。 拡散部材の一部（図７のＤ部）を拡大して示す図であり、図１１（ａ）は光拡散部材の第１例を示す側面図、図１１（ｂ）は光拡散部材の第２例を示す側面図、図１１（ｃ）は光拡散部材の第３例を示す側面図、図１１（ｄ）は光拡散部材の第４例を示す側面図、図１１（ｅ）は光拡散部材の第５例を示す側面図、図１１（ｆ）は光拡散部材の第６例を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の実施例を示す図であり、図１２（ａ）が拡散部材を一部切り欠いて示す面光源装置の平面図、図１２（ｂ）が図１２（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光束制御部材の作用（光の出射特性）を示す面光源装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光束制御部材の作用（光の出射特性）を示す面光源装置の断面図である。 本発明の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態と従来例（レンズなし）とを対比して示す光束制御部材の光の入射角θ１と出射角θ５との関係図である。。 本発明の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態と従来例（レンズなし）とを対比して示す光束制御部材の光の入射角θ１とレンズ面傾斜角θ３との関係を示す図である。 従来の面光源装置の断面図である。

符号の説明

１……照明装置、２……拡散部材、３……光束制御部材、６……反射シート（反射部材）、７……蛍光ランプ（線状光源）、８……被照明部材、１０……面光源装置、２６……出射基準面、３０……凹み、３１……曲面、３２……法線、５０……照明ユニット

Claims (4)

1. 反射部材と、
   その反射面側に配置された複数の線状光源と、
   この線状光源に対して前記反射部材とは反対側に、前記線状光源から出射される照明光を透過して、前記照明光の光路を偏向する機能を有する光束制御部材とを含み、
   前記光束制御部材は、前記線状光源に対応する位置に、前記線状光源の長手方向に沿った凹みが形成され、更にこの凹みに続く曲面を有し、
   前記光束制御部材を透過した前記照明光によって、被照射体の被照射面が均一に照射されるようになっている照明装置であって、
   前記凹みは、
   前記光束制御部材の前記入射面及び／又は前記出射面の前記線状光源に対応する位置に形成され、
   前記凹みに続く曲面は、
   前記被照射面を線状光源の夫々に対応するように割り振った被照射領域において、
   前記凹みに続く曲面が形成された範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域が、前記凹みに続く曲面が形成されていない場合の前記範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域よりも、前記線状光源に近い領域では明るく、前記線状光源から遠い領域では暗くなるように形成されている、
   ことを特徴とする照明装置。
2. 反射部材と、
   その反射面側に配置された複数の線状光源と、
   この線状光源に対して前記反射部材とは反対側に、前記線状光源から出射される照明光を透過して、前記照明光の光路を偏向する機能を有する光束制御部材と、
   板状、又はシート状であって、その一方の面に到達した前記光束制御部材を透過した前記照明光を、他の面から拡散させて出射する拡散部材とを含み、
   前記拡散部材の前記一方の面は、
   前記光束制御部材を透過した前記照明光によって、均一に照射されるようになっており、 前記光束制御部材は、
   前記線状光源に対応する位置に、前記線状光源の長手方向に沿った凹みが形成され、更にこの凹みに続く曲面を有し、
   前記凹みは、
   前記光束制御部材の前記入射面及び／又は前記出射面の前記線状光源に対応する位置に形成され、
   前記凹みに続く曲面は、
   前記拡散部材の前記一方の面を線状光源の夫々に対応するように割り振った被照射領域において、
   前記凹みに続く曲面が形成された範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域が、前記凹みに続く曲面が形成されていない場合の前記範囲から入射した前記照明光の前記光束制御部材を介して照射する前記被照射領域よりも、前記線状光源に近い領域では明るく、前記線状光源から遠い領域では暗くなるように形成されている、
   ことを特徴とする面光源装置。
3. 前記請求項１の照明装置と、この照明装置からの照明光が照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニット。
4. 前記請求項２の面光源装置と、この面光源装置からの照明光が照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニット。

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