WO2018174076A1 - 光束制御部材、発光装置および面光源装置 - Google Patents

光束制御部材、発光装置および面光源装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a light flux controlling member, a light emitting device, and a surface light source device.
  • a direct type surface light source device may be used as a backlight.
  • direct type surface light source devices having a plurality of light emitting elements as light sources have come to be used.
  • a direct-type surface light source device has a substrate, a plurality of light emitting elements, a plurality of light flux control members (lenses), and a light diffusion member.
  • the light emitting element is a light emitting diode (LED) such as a white light emitting diode.
  • the plurality of light emitting elements are arranged in a matrix on the substrate (for example, a plurality of columns including the plurality of light emitting elements are arranged).
  • a light flux controlling member that spreads light emitted from each light emitting element in the surface direction of the substrate is disposed on each light emitting element. The light emitted from the light flux controlling member is diffused by the light diffusing member and illuminates the irradiated member (for example, a liquid crystal panel) in a planar shape.
  • Patent Document 1 As shown in FIGS. 1 and 2, a substrate 42, a plurality of LED modules (light emitting elements) 41, a plurality of lenses 45 (light flux controlling members), and a plurality of optical sheets (not shown). And a backlight unit 4 (surface light source device) having the same structure.
  • the plurality of LED modules (light emitting elements) 41 and the plurality of lenses 45 (light flux controlling members) are arranged in a line at the center of the backlight unit 4.
  • the lens 45 (light flux controlling member) has a light emitting surface 45a for emitting light emitted from the LED module 41 to the outside and a pair of side surfaces 45b sandwiching the light emitting surface 45a.
  • the lens 45 causes the light emitted from the light emitting element to travel in the longitudinal direction of the lens 45 (the direction in which the light emitting surface 45a extends). Therefore, it is required to spread asymmetrically with respect to the optical axis of the light emitting element (to distribute the light in a biased direction).
  • the lens 45 disclosed in Patent Document 1 is configured such that light emitted from a plurality of light emitting elements is symmetric with respect to the optical axis of the light emitting element in the longitudinal direction of the lens 45 (the direction in which the light emitting surface 45a extends). It spreads light. Therefore, when a row including a plurality of light emitting elements is arranged at a position deviated from the center of the surface light source device, there is a problem that light cannot sufficiently reach every corner of the surface light source device.
  • a light flux controlling member is a light flux controlling member for controlling the light distribution of light emitted from a light emitting element, and in an XYZ coordinate system constituted by an X axis, a Y axis, and a Z axis perpendicular to each other, A first incidence plane that is parallel to the plane and extends in the Y-axis direction, and a part of the inner surface of the concave portion disposed on the rear side, and makes a part of the light emitted from the light emitting element incident.
  • a third incident surface that allows a further part of the light emitted from the light emitting element to enter and reflects the light incident on the first incident surface, and in the Z-axis direction, Disposed on the front side opposite the back surface, and incident on the first incident surface;
  • a first reflecting surface that reflects light incident on the first incident surface and reflected on the third incident surface and light incident on the third incident surface toward one side in the Y-axis direction, and on the front side
  • a second reflection surface that is disposed and reflects light incident on the second incidence surface to the other side opposite to the one in the Y-axis direction, and sandwiches the first reflection surface and the second reflection surface It has a configuration including two emission surfaces that are arranged to face each other and emit light reflected by the first reflection surface or the second reflection surface to the outside.
  • the light-emitting device includes a light-emitting element having an optical axis arranged in parallel with the Z-axis, and the first incident surface and the second incident surface arranged to face the light-emitting element. And a light flux controlling member according to the invention.
  • the surface light source device employs a configuration having a plurality of light emitting devices according to the present invention and a light diffusing plate that diffuses and transmits the light emitted from the light emitting device.
  • a light flux controlling member that can spread light emitted from the light emitting element asymmetrically with respect to the optical axis of the light emitting element in the longitudinal direction of the light flux controlling member.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional surface light source device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional light flux controlling member.
  • 3A and 3B are diagrams showing the configuration of the surface light source device according to the present embodiment.
  • 4A and 4B are diagrams showing the configuration of the surface light source device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 4B is enlarged.
  • 6A to 6C are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member according to the present embodiment.
  • 7A to 7C are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member according to the present embodiment.
  • 8A to 8C are diagrams showing the configuration of a comparative light flux controlling member.
  • FIGS. 9A to 9C are diagrams showing a configuration of a comparative light flux controlling member.
  • 10A, 10B, and 10C are optical path diagrams in a comparative surface light source device using the light flux controlling member in FIGS.
  • 11A, 11B, and 11C are optical path diagrams in the surface light source device according to the present embodiment using the light flux controlling member in FIGS.
  • FIG. 12 is a diagram showing an analysis result of the illuminance distribution on the light diffusing plate of the surface light source device using the comparative light flux controlling member.
  • FIG. 13 is a diagram showing an analysis result of the illuminance distribution on the light diffusion plate of the surface light source device using the light flux controlling member according to the present embodiment.
  • FIG. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of the surface light source device 100 according to the present embodiment.
  • 3A is a plan view of the surface light source device 100
  • FIG. 3B is a left side view.
  • 4A is a plan view with the light diffusion plate 150 removed in FIG. 3A
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 4B-4B shown in FIG. 3A.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 4B is enlarged.
  • the surface light source device 100 includes a housing 110, a substrate 120, a plurality of light emitting devices 130, and a light diffusing plate 150.
  • the housing 110 is a box in which at least a part of one surface is opened to accommodate the substrate 120 and the plurality of light emitting devices 130 therein.
  • the housing 110 includes a bottom plate 111 and a top plate 112 facing the bottom plate 111.
  • the bottom plate 111 includes a horizontal portion 111a disposed in parallel with the top plate 112, and two inclined portions disposed so as to sandwich the horizontal portion 111a and inclined toward the top plate 112 (in one step or two steps or more).
  • 111b and 111c The two inclined portions 111b and 111c reflect light emitted from the light emitting device 130 in a substantially horizontal direction toward the light diffusing plate 150 so that the light emitted from the light emitting device 130 can be easily collected on the light diffusing plate 150.
  • the two inclined portions 111b and 111c have different inclination angles with respect to the horizontal portion 111a and lengths from the horizontal portion 111a to the top plate 112, and are provided asymmetrically (see FIG. 4B).
  • the top plate 112 is formed with a rectangular opening serving as a light emitting region.
  • the size of the opening corresponds to the size of the light emitting region formed in the light diffusion plate 150, and is, for example, 400 mm ⁇ 700 mm (32 inches). This opening is closed by the light diffusing plate 150.
  • the height (space thickness) from the surface of the bottom plate 111a to the light diffusion plate 150 is not particularly limited, but is about 10 to 40 mm.
  • the housing 110 is made of, for example, a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC), or a metal such as stainless steel or aluminum.
  • the substrate 120 is a flat plate for disposing a plurality of light emitting devices 130 arranged on the bottom plate 111 of the housing 110 in the housing 110 at a predetermined interval.
  • the surface of the substrate 120 is configured to reflect the light reaching from the light emitting device 130 toward the light diffusion plate 150.
  • the plurality of light emitting devices 130 are arranged in a row on the substrate 120 and at a position shifted from the center of the bottom plate 111 when the surface light source device 100 is viewed in plan. Specifically, when the surface light source device 100 is viewed in plan, the row formed by the plurality of light emitting devices 130 is a pair of opposing sides of the light diffusion plate 150 (a pair of opposing long sides 150a and 150b in FIG. 3A). And the distance between one of a pair of opposite sides of the light diffusion plate 150 (long side 150a in FIG. 3A) is equal to the other of the pair of opposite sides of the light diffusion plate 150 (long side in FIG. 3A). 150b) and longer than the distance.
  • the number of the light emitting devices 130 arranged on the substrate 120 is not particularly limited.
  • the number of the light emitting devices 130 arranged on the substrate 120 is appropriately set based on the size of the light emitting area (light emitting surface) defined by the opening of the housing 110.
  • Each of the plurality of light emitting devices 130 includes a light emitting element 131 and a light flux controlling member 132.
  • the plurality of light emitting devices 130 are arranged such that the optical axes of light emitted from the light emitting elements 131 (optical axes LA of the light emitting elements 131 described later) are along the normal to the surface of the substrate 120.
  • a first incident surface 133 (to be described later) of the light flux controlling member 132 has one of a pair of sides facing the light diffusion plate 150 (which is longer in FIG. 3A) than a second incident surface 134 to be described later. It is arranged so as to be close to the side 150a).
  • the light emitting element 131 is a light source of the surface light source device 100 (and the light emitting device 130).
  • the light emitting element 131 is disposed on the substrate 120.
  • the light emitting element 131 is, for example, a light emitting diode (LED).
  • the color of the emitted light of the light emitting element 131 included in the light emitting device 130 is not particularly limited.
  • the light flux controlling member 132 controls the light distribution of the light emitted from the light emitting element 131, and the traveling direction of the light is substantially perpendicular to the optical axis LA of the light emitting element 131 and substantially opposite to each other. The direction is changed to two directions (directions corresponding to the positive and negative of the Y-axis described later).
  • the light flux controlling member 132 is disposed on the light emitting element 131 so that its center axis CA is preferably coincident with the optical axis LA of the light emitting element 131 (see FIG. 5).
  • the “optical axis LA of the light emitting element” means a light beam at the center of the three-dimensional outgoing light beam from the light emitting element 131.
  • Center axis CA of light flux controlling member 12 means, for example, when light flux controlling member 12 is symmetrical twice except for first incident surface 133, second incident surface 134, third incident surface 135, and fourth incident surface 136. A symmetry axis that is two-fold symmetry.
  • the central axis CA of the light flux controlling member is orthogonal to the Z axis and the Z axis, and the axes parallel to the direction in which the plurality of light emitting devices 130 are arranged are the X axis, the Z axis, and the X axis. Is also referred to as the Y-axis.
  • the optical axis LA of the light emitting element 131 is arranged so as to be parallel to the Z axis and preferably coincide with the Z axis.
  • the origin of the XYZ coordinate system can coincide with the light emission center of the light emitting element, for example.
  • a virtual plane including the X axis and the Y axis is referred to as an XY plane
  • a virtual plane including the Y axis and the Z axis is referred to as a YZ plane
  • a virtual plane including the X axis and the Z axis is referred to as an XZ plane.
  • the material of the light flux controlling member 132 is not particularly limited as long as it can transmit light having a desired wavelength.
  • the material of the light flux controlling member 132 is light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), epoxy resin (EP), or glass.
  • the surface light source device 100 has a main feature in the configuration of the light flux controlling member 132. Therefore, the light flux controlling member 132 will be described in detail separately.
  • the light diffusion plate 150 is disposed so as to close the opening of the housing 110.
  • light diffusing plate 150 has a rectangular shape corresponding to the shape of the opening of housing 110, and a pair of opposed long sides 150a and 150b, and a pair of opposed short sides 150c and 150d.
  • the light diffusing plate 150 is a plate-like member having light transmission properties and light diffusing properties, and transmits the light emitted from the light emission surface 139 of the light flux controlling member 132 while diffusing it.
  • the light diffusion plate 150 can be a light emitting surface of the surface light source device 100, for example.
  • the material of the light diffusing plate 150 is not particularly limited as long as it can transmit the light emitted from the light exit surface 139 of the light flux controlling member 132 while diffusing it.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • MS styrene / methyl methacrylate copolymer resin
  • fine irregularities are formed on the surface of the light diffusion plate 150, or light diffusers such as beads are dispersed inside the light diffusion plate 150.
  • the light emitted from each light emitting element 131 illuminates a wide range of the light diffusing plate 150 by the light flux controlling member 132, particularly with respect to the optical axis LA of the light emitting element 131.
  • the light is changed into light that is directed in two directions (the Y-axis direction in FIG. 5) that are substantially vertical and substantially opposite to each other.
  • the light emitted from each light flux controlling member 132 is further diffused by the light diffusion plate 150 and emitted to the outside.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member 132.
  • FIG. 6A is a side view of the light flux controlling member 132
  • FIG. 6B is a plan view
  • FIG. 6C is a front view.
  • 7A is a bottom view
  • FIG. 7B is a sectional view taken along line 7B-7B in FIG. 6B
  • FIG. 7C is a sectional view taken along line 7C-7C in FIG. 6B.
  • the light flux controlling member 132 controls the light distribution of the light emitted from the light emitting element 131. As shown in FIGS. 6A to 6C, the light flux controlling member 132 includes a first incident surface 133, a second incident surface 134, a third incident surface 135, two fourth incident surfaces 136, a first reflecting surface 137, and a second reflecting surface. It has a reflection surface 138 and two emission surfaces 139.
  • the first incident surface 133, the second incident surface 134, the third incident surface 135, and the fourth incident surface 136 are all formed at the center of the back surface 140 (the light emitting element 131 side, that is, the back surface) of the light flux controlling member 132. It is the inner surface of the recessed part 141 made.
  • the back surface 140 is parallel to the XY plane and extends in the Y-axis direction.
  • the first incident surface 133 is preferably disposed on one side with respect to the XZ plane, and allows a part of the light emitted from the light emitting element 131 to enter.
  • the first incident surface 133 may be a flat surface or a curved surface.
  • the first incident surface 133 is preferably substantially parallel to the XY plane from the viewpoint of increasing the light reflected by the third incident surface 135.
  • substantially parallel to the XY plane means that the angle formed between the tangent plane at an arbitrary point on the first incident surface 133 and the XY plane is ⁇ 3 ° or less.
  • the first incident surface 133 is a plane parallel to the XY plane.
  • the second incident surface 134 is preferably disposed on the other side with respect to the XZ plane, and allows another part of the light emitted from the light emitting element 131 to enter.
  • the second incident surface 134 preferably has a shape that allows light incident on the second incident surface to easily reach the second reflecting surface 134.
  • the third incident surface 135 is disposed between the first incident surface 133 and the second incident surface 134, allows another part of the light emitted from the light emitting element 131 to enter, and the first incident surface 133. Reflects the incident light at.
  • the third incident surface 135 may be a flat surface or a curved surface.
  • the third incident surface 135 is preferably substantially parallel to the XZ plane from the viewpoint of increasing the amount of light that reflects the light incident on the first incident surface 133 toward the first reflecting surface 137.
  • substantially parallel to the XZ plane means that the angle formed between the tangential plane at an arbitrary point on the third incident surface 135 and the XZ plane is ⁇ 3 ° or less.
  • the third incident surface 135 is a plane on the XZ plane.
  • the maximum depth of the recess 141 corresponding to the first incident surface 133 is preferably 0.1 to 0.5 times the maximum depth of the recess 141 corresponding to the second incident surface 134.
  • the size of the third incident surface 135 is constant. It is easy to make the above, and it is easy to increase the amount of light incident on the first incident surface 133 and reflected on the third incident surface 135. Therefore, it is easy to spread light asymmetrically with respect to the optical axis LA.
  • the maximum depth of the concave portion 141 corresponding to the first incident surface 133 represents the depth from the back surface 140 to the first incident surface 133, and the maximum depth of the concave portion 141 corresponding to the second incident surface 134.
  • S represents the depth from the back surface 140 to the apex of the second incident surface 134 (the intersection of the Z axis and the second incident surface 134).
  • the two fourth incident surfaces 136 are disposed between the first incident surface 133 and the back surface 140 and between the second incident surface 134 and the back surface 140, respectively. A part is incident.
  • the first reflecting surface 137 is disposed on the side opposite to the light emitting element 131 (the light diffusing plate 150 side, that is, the front side) across the first incident surface 133.
  • the first reflecting surface 137 includes light incident on the first incident surface 133, light incident on the first incident surface 133 and reflected on the third incident surface 135, and light incident on the third incident surface 135. Is reflected in one direction in the Y-axis direction.
  • the second reflecting surface 138 is disposed on the opposite side (front side) of the light emitting element 131 with the second incident surface 134 interposed therebetween.
  • the second reflecting surface 138 reflects the light incident on the second incident surface 134 to the other side opposite to the one in the Y-axis direction.
  • the first reflection surface 137 and the second reflection surface 138 are each formed in a shape such that the first reflection surface 137 and the second reflection surface 138 move away from the Y axis as they move away from the Z axis. Specifically, in the first reflection surface 137 and the second reflection surface 138, in the cross section including the Z-axis and the Y-axis, the inclination of the tangent gradually decreases from the Z-axis toward the end (the emission surface 139). Each is formed so as to be along the Y axis.
  • the two emission surfaces 139 are arranged so as to face each other with the first reflection surface 137 and the second reflection surface 138 interposed therebetween.
  • the two exit surfaces 139 are incident on the first incident surface 133, the second incident surface 134, or the third incident surface 135, reflected by the first reflecting surface 137 or the second reflecting surface 138, and the fourth incident surface 136.
  • the light that directly enters and reaches directly is emitted to the outside.
  • FIGS. 8A to 9C are diagrams showing a configuration of a comparative light flux controlling member.
  • 8A is a side view of the light flux controlling member 20 for comparison
  • FIG. 8B is a plan view
  • FIG. 8C is a front view.
  • 9A is a bottom view
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line 9B-9B in FIG. 8B
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line 9C-9C in FIG. 8B.
  • the light flux controlling member 20 for comparison has a light incident surface having a shape corresponding to the second light incident surface 134 instead of the first light incident surface 133 and the third light incident surface 135.
  • the configuration is the same as that of the control member 132. That is, the comparative light flux controlling member 20 has a two-fold symmetrical shape not only on the reflecting surface 22 and the emitting surface 23 but also on the incident surface 21.
  • the light path in the surface light source device 100 using the light flux controlling member according to the present embodiment (the light flux controlling member 132 in FIGS. 5 to 6C) and the illuminance distribution on the light diffusion plate 150 were analyzed.
  • the analysis of the illuminance distribution on the optical path and the light diffusion plate 150 was performed using the surface light source device 100 having only one light emitting device 130.
  • the optical path of the surface light source device using the comparative light beam control member (light beam control member 20 in FIGS. 8A to 9C) and the illuminance distribution on the light diffusion plate were also analyzed.
  • (Parameter) -Outer diameter of light flux controlling member 20 mm length in the X-axis direction, 30 mm length in the Y-axis direction
  • the maximum depth of the recess 141 corresponding to the first incident surface 133 is 0.4 mm.
  • the maximum depth of the concave portion 141 corresponding to the second incident surface 134 is 2.1 mm.
  • -Height of light emitting element 0.5mm -Size of light emitting element: ⁇ 2.6 mm -Distance between the substrate 120 and the light diffusion plate 150: 20 mm
  • an angle inclined rightward with respect to the optical axis of off-axis light is represented by a positive sign, and an angle inclined leftward is represented by a negative sign. The same applies to the following.
  • FIG. 12 is a diagram showing an analysis result of the illuminance distribution on the light diffusing plate 150 of the surface light source device using the comparative light flux controlling member.
  • FIG. 13 is a diagram showing an analysis result of the illuminance distribution on the light diffusion plate 150 of the surface light source device 100 using the light flux controlling member according to the present embodiment.
  • the horizontal axis of FIGS. 12 and 13 indicates the distance from the optical axis LA of the light emitting element 131 in the light diffusion plate 150 (distance in the Y-axis direction, mm), and the vertical axis indicates the illuminance at the light diffusion plate 150. Yes.
  • the amount of light spreading on the positive side in the Y-axis direction is the same. Furthermore, as shown in FIG. 10C, the axial light emitted from the light emission center of the light emitting element 131 also spreads symmetrically with respect to the optical axis LA, and spreads on the negative side in the Y-axis direction, and in the Y-axis direction. It can be seen that the amount of light spreading to the positive side is the same.
  • FIG. 11A in the surface light source device 100 using the light flux controlling member 132 according to the present embodiment, from the point on the positive side in the Y-axis direction with respect to the light emission center of the light emitting element 131. It can be seen that most of the emitted off-axis light is incident on the first incident surface 133 and the third incident surface 135, reflected by the first reflecting surface 137, and spreads to the negative side in the Y-axis direction.
  • FIG. 11B a part of the off-axis light emitted from the point on the negative side in the Y-axis direction from the light emission center of the light emitting element 131 is incident on the second incident surface 134 and is second reflected.
  • the optical path shown in FIG. 11A and the optical path shown in FIG. 11B are asymmetric with each other, and when the optical path shown in FIG. 11A and the optical path shown in FIG. 11B are added, the light spreading toward the negative side in the Y-axis direction is obtained. It can be seen that there is more light than the light spreading on the positive side in the Y-axis direction. Further, as shown in FIG. 11A and the optical path shown in FIG. 11B are asymmetric with each other, and when the optical path shown in FIG. 11A and the optical path shown in FIG. 11B are added, the light spreading toward the negative side in the Y-axis direction is obtained. It can be seen that there is more light than the light spreading on the positive side in the Y-axis direction. Further, as shown in FIG.
  • the surface light source device 100 using the light flux controlling member according to the present embodiment is more negative in the Y-axis direction (the left side in FIGS. 10 and 11) than the surface light source device using the comparative light flux controlling member. ), It is possible to spread more light than the positive side in the Y-axis direction (the right side in FIGS. 10 and 11), so that it is possible to spread the light asymmetrically with respect to the optical axis LA.
  • the surface light source device using the comparative light flux controlling member has an illuminance distribution that is symmetric with respect to the optical axis LA.
  • the illuminance on the negative side in the Y-axis direction is higher than the illuminance on the positive side in the Y-axis direction. It can be seen that the illuminance distribution is asymmetric with respect to the optical axis LA.
  • the light flux controlling member 132 has the first incident surface 133 and the third incident surface 135.
  • the off-axis light emitted from the point on the side where the light is desired to be spread with respect to the light emission center toward the side where the light is not desired to be spread is changed to the first incident surface.
  • After making it enter in 133 it can reflect in the direction which wants to spread light by reflecting in the 3rd entrance plane 135 (contrast of FIG. 10B and 11B). In this way, in the Y-axis direction, more light can be spread on one side with respect to the optical axis LA than on the other side, so that light can be spread asymmetrically with respect to the optical axis LA.
  • the light flux controlling member 132 is arranged such that the first incident surface 133 is closer to the long side 150a of the light diffusion plate 150 than the second incident surface 134 (FIG. 3A, 4A), even if the row formed by the plurality of light emitting devices 130 is arranged at a position shifted from the center of the bottom plate 111, light can reach every corner of the surface light source device 100.
  • the case 110 is an example of a box composed of a bottom plate 111a and two inclined surfaces 111b sandwiching the bottom plate 111a.
  • the present invention is not limited to this. It may be a rectangular parallelepiped box composed of an opposing top plate and four side plates that connect the bottom plate and the top plate.
  • a reflecting plate having an inclined surface may be disposed inside the rectangular parallelepiped box.
  • the present invention is not limited to this, and the light emitting devices 130 may be arranged in two or more rows.
  • the light flux controlling member 132 does not have a leg portion is shown, but the present invention is not limited to this, and the leg portion may have a leg portion.
  • the light flux controlling member 132 may have a plurality of substantially columnar legs protruding from the back surface 140 to the back side on the outer peripheral portion of the back surface 140.
  • the light beam control member 132 has two fourth incident surfaces 136.
  • the present invention is not limited to this.
  • the light beam control member 132 has a plurality of legs on the outer periphery of the back surface 140. In the case of having a portion, the fourth incident surface 136 may not be provided.
  • the surface light source device having the light flux controlling member according to the present invention can be applied to, for example, a backlight of a liquid crystal display device, a signboard, or general illumination.

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Abstract

光束制御部材は、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在する裏面と、裏面側に配置された、第１入射面、第２入射面、および第１入射面で入射した光を反射させる第３入射面を有する。さらに、光束制御部材は、表側に配置され、第１入射面で入射した光、第１入射面で入射し、第３入射面で反射した光、および第３入射面で入射した光を、Ｙ軸方向の一方へ反射させる第１反射面と、第２入射面で入射した光をＹ軸方向の他方へ反射させる第２反射面とを有する。さらに、光束制御部材は、第１反射面と第２反射面を挟んで互いに対向して配置された２つの出射面を有する。

Description

光束制御部材、発光装置および面光源装置
　本発明は、光束制御部材、発光装置および面光源装置に関する。
　液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、バックライトとして直下型の面光源装置を使用することがある。近年、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されるようになってきている。
　たとえば、直下型の面光源装置は、基板、複数の発光素子、複数の光束制御部材（レンズ）および光拡散部材を有する。発光素子は、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。複数の発光素子は、基板上に、マトリクス状に配置（例えば複数の発光素子を含む列が複数列配置）されている。各発光素子の上には、各発光素子から出射された光を基板の面方向に拡げる光束制御部材が配置されている。光束制御部材から出射された光は、光拡散部材により拡散され、被照射部材（例えば液晶パネル）を面状に照らす。
　近年では、大型の面光源装置を安価に製造する観点から、発光素子の数を少なくすること（例えば複数の発光素子を含む列の数を少なくすること）が求められている。すなわち、複数の発光素子を含む列の数を少なくしても、面光源装置の隅々まで光を到達させることが求められている。
　例えば特許文献１には、図１および図２に示されるように、基板４２と、複数のＬＥＤモジュール（発光素子）４１と、複数のレンズ４５（光束制御部材）と、複数の光学シート（不図示）とを有するバックライトユニット４（面光源装置）が開示されている。複数のＬＥＤモジュール（発光素子）４１と複数のレンズ４５（光束制御部材）は、バックライトユニット４の中央に一列に配置されている。また、図２に示されるように、レンズ４５（光束制御部材）は、ＬＥＤモジュール４１から出射される光を外部に出射させる光射出面４５ａと、それを挟む一対の側面４５ｂとを有する。それにより、レンズ４５の短手方向（一対の側面４５ｂが対向する方向）には光が拡がりにくく、長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）には光を拡がりやすくすることが開示されている。
特開２０１２－１２８２９６号公報
　ところで、近年では、例えば面光源装置の外形形状の多様化に伴い、複数の発光素子を含む列を、面光源装置の中央からずれた位置に配置することが望まれる場合がある。そのような場合でも、面光源装置の隅々まで光を到達させるためには、レンズ４５は、発光素子から出射される光を、レンズ４５の長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げること（光を偏った方向に振り分けること）が求められる。
　しかしながら、特許文献１に示されるレンズ４５は、複数の発光素子から出射される光を、レンズ４５の長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）において、発光素子の光軸に対して対称に光を拡げるものである。したがって、複数の発光素子を含む列を面光源装置の中央からずれた位置に配置した場合、面光源装置の隅々まで十分に光を到達させることができないという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、発光素子から出射される光を、光束制御部材の長手方向において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げることができる光束制御部材を提供することである。また、本発明の別の目的は、この光束制御部材を有する発光装置および面光源装置を提供することである。
　本発明に係る光束制御部材は、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、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により構成されるＸＹＺ座標系において、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在する裏面と、前記裏面側に配置された凹部の内面の一部であって、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、前記凹部の内面の他の一部であって、前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、前記第１入射面と前記第２の入射面との間に配置され、前記発光素子から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ前記第１入射面で入射した光を反射させる第３入射面と、Ｚ軸方向において、前記裏面の反対側である表側に配置され、前記第１入射面で入射した光と、前記第１入射面で入射し、前記第３入射面で反射した光と、前記第３入射面で入射した光とを、前記Ｙ軸方向の一方へ反射させる第１反射面と、前記表側に配置され、前記第２入射面で入射した光を、前記Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる第２反射面と、前記第１反射面および前記第２反射面を挟んで互いに対向して配置され、前記第１反射面または前記第２反射面で反射された光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、を有する、構成を採る。
　本発明に係る発光装置は、前記Ｚ軸と平行に光軸が配置される発光素子と、前記第１入射面および前記第２入射面が、前記発光素子と対向するように配置された、本発明に係る光束制御部材と、を有する、構成を採る。
　本発明に係る面光源装置は、複数の本発明に係る発光装置と、前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有する、構成を採る。
　本発明によれば、発光素子から出射される光を、光束制御部材の長手方向において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げることができる光束制御部材を提供することができる。
図１は、従来の面光源装置の構成を示す図である。 図２は、従来の光束制御部材の構成を示す図である。 図３Ａ、Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。 図４Ａ、Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。 図５は、図４Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。 図６Ａ～Ｃは、本実施の形態に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図７Ａ～Ｃは、本実施の形態に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図８Ａ～Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。 図９Ａ～Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。 図１０Ａ、Ｂ、Ｃは、図８および９の光束制御部材を用いた比較用の面光源装置における光路図である。 図１１Ａ、Ｂ、Ｃは、図６および７の光束制御部材を用いた本実施の形態に係る面光源装置における光路図である。 図１２は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置の、光拡散板上における照度分布の解析結果を示す図である。 図１３は、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置の、光拡散板上における照度分布の解析結果を示す図である。
　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。
　（面光源装置の構成）
　図３および図４は、本実施の形態に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図３Ａは、面光源装置１００の平面図であり、図３Ｂは、左側面図である。図４Ａは、図３Ａにおいて光拡散板１５０を外した平面図であり、図４Ｂは、図３Ａに示される４Ｂ－４Ｂ線の断面図である。図５は、図４Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。
　図３および図４に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０、基板１２０、複数の発光装置１３０および光拡散板１５０を有する。
　筐体１１０は、その内部に基板１２０および複数の発光装置１３０を収容するための、１つの面の少なくとも一部が開口した箱である。筐体１１０は、底板１１１と、それと対向する天板１１２とから構成される。底板１１１は、天板１１２と平行に配置された水平部１１１ａと、水平部１１１ａを挟むように配置され、かつ天板１１２に向かって（１段階または２段階以上で）傾斜した２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃとを有する。２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃは、発光装置１３０から略水平方向に出射される光を光拡散板１５０に向けて反射させて、発光装置１３０から出射される光を光拡散板１５０に集めやすくすることができる。また、２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃは、水平部１１１ａに対する傾斜角や水平部１１１ａから天板１１２までの長さが互いに異なっており、非対称に設けられている（図４Ｂ参照）。筐体１１０をこのような形状とすることで、面光源装置１００の見かけの厚みを薄くすることができる。天板１１２には、発光領域となる長方形状の開口部が形成されている。開口部の大きさは、光拡散板１５０に形成される発光領域の大きさに相当し、例えば４００ｍｍ×７００ｍｍ（３２インチ）である。この開口部は、光拡散板１５０により塞がれる。底板１１１ａの表面から光拡散板１５０までの高さ（空間厚さ）は、特に限定されないが、１０～４０ｍｍ程度である。そして、筐体１１０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。
　基板１２０は、筐体１１０の底板１１１上に配置された、複数の発光装置１３０を筐体１１０内に所定の間隔で配置するための平板である。基板１２０の表面は、発光装置１３０から到達した光を光拡散板１５０に向けて反射させるように構成されている。
　複数の発光装置１３０は、基板上１２０上であって、かつ面光源装置１００を平面視したときに底板１１１の中央からずれた位置に、一列に配置されている。具体的には、面光源装置１００を平面視したときに、複数の発光装置１３０がなす列は、光拡散板１５０の対向する一対の辺（図３Ａでは対向する一対の長辺１５０ａおよび１５０ｂ）と略平行であり、かつ光拡散板１５０の対向する一対の辺の一方（図３Ａでは長辺１５０ａ）との距離が、光拡散板１５０の対向する一対の辺の他方（図３Ａでは長辺１５０ｂ）との距離よりも長くなるように配置されている。
　基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、特に限定されない。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、筐体１１０の開口部により規定される発光領域（発光面）の大きさに基づいて適宜設定される。
　複数の発光装置１３０は、それぞれ発光素子１３１と、光束制御部材１３２とを有する。複数の発光装置１３０は、それぞれ発光素子１３１から出射される光の光軸（後述する発光素子１３１の光軸ＬＡ）が、基板１２０の表面に対する法線に沿うように配置されている。また、複数の発光装置１３０は、光束制御部材１３２の後述する第１入射面１３３が、後述する第２入射面１３４よりも、光拡散板１５０の対向する一対の辺の一方（図３Ａでは長辺１５０ａ）に近くなるように配置されている。
　発光素子１３１は、面光源装置１００（および発光装置１３０）の光源である。発光素子１３１は、基板１２０上に配置されている。発光素子１３１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光装置１３０に含まれる発光素子１３１の出射光の色は、特に限定されない。
　光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御し、上記光の進行方向を、発光素子１３１の光軸ＬＡに対して略垂直であり、かつ互いに略反対向きである２つの方向（後述するＹ軸の正負に対応する方向）に変える。光束制御部材１３２は、その中心軸ＣＡが発光素子１３１の光軸ＬＡと平行となるように、好ましくは一致するように、発光素子１３１の上に配置されている（図５参照）。「発光素子の光軸ＬＡ」とは、発光素子１３１からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。「光束制御部材１２の中心軸ＣＡ」とは、例えば光束制御部材１２が第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５および第４入射面１３６以外は２回対称であるとき、２回対称の対称軸をいう。
　以下、各発光装置１３０について、光束制御部材の中心軸ＣＡをＺ軸、Ｚ軸と直交し、複数の発光装置１３０が並ぶ方向に平行な軸をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸と直交する軸をＹ軸ともいう。つまり、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で構成されるＸＹＺ座標系において、発光素子１３１の光軸ＬＡは、Ｚ軸と平行となるように、好ましくはＺ軸と一致するように配置されている。発光素子１３１の光軸ＬＡがＺ軸と一致する場合、ＸＹＺ座標系の原点は、例えば発光素子の発光中心と一致しうる。Ｘ軸とＹ軸を含む仮想平面をＸＹ平面、Ｙ軸とＺ軸を含む仮想平面をＹＺ平面、Ｘ軸とＺ軸を含む仮想平面をＸＺ平面という。
　光束制御部材１３２の材料は、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１３２の材料は、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。
　本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材１３２の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材１３２については、別途詳細に説明する。
　光拡散板１５０は、筐体１１０の開口部を塞ぐように配置されている。本実施の形態では、光拡散板１５０は、筐体１１０の開口部の形状に対応する長方形状を有し、対向する一対の長辺１５０ａおよび１５０ｂと、対向する一対の短辺１５０ｃおよび１５０ｄとを有する。光拡散板１５０は、光透過性および光拡散性を有する板状の部材であり、光束制御部材１３２の出射面１３９からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散板１５０は、例えば面光源装置１００の発光面となり得る。
　光拡散板１５０の材料は、光束制御部材１３２の出射面１３９からの出射光を拡散させつつ透過させ得るものであれば特に制限されないが、たとえば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である。光拡散性を付与するため、光拡散板１５０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板１５０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。
　本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光素子１３１から出射された光は、光束制御部材１３２により光拡散板１５０の広範囲を照らすように、特に発光素子１３１の光軸ＬＡに対して略垂直方向に、かつ互いに略反対向きである２つの方向（図５におけるＹ軸方向）に向かう光に変えられて出射される。各光束制御部材１３２から出射された光は、さらに光拡散板１５０により拡散されて、外部に出射される。
　（光束制御部材の構成）
　図６Ａ～Ｃおよび図７Ａ～Ｃは、光束制御部材１３２の構成を示す図である。図６Ａは、光束制御部材１３２の側面図であり、図６Ｂは、平面図であり、図６Ｃは、正面図である。図７Ａは、底面図であり、図７Ｂは、図６Ｂの７Ｂ－７Ｂ線の断面図であり、図７Ｃは、図６Ｂの７Ｃ－７Ｃ線の断面図である。
　光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御する。図６Ａ～Ｃに示されるように、光束制御部材１３２は、第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５、２つの第４入射面１３６、第１反射面１３７、第２反射面１３８、および２つの出射面１３９を有する。
　第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５および第４入射面１３６は、いずれも光束制御部材１３２の裏面１４０（発光素子１３１側、すなわち裏側の面）の中央部に形成された凹部１４１の内面である。裏面１４０は、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在している。
　第１入射面１３３は、ＸＺ平面に対して一方の側に配置されていることが好ましく、発光素子１３１から出射された光の一部を入射させる。第１入射面１３３は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。第１入射面１３３は、第３入射面１３５で反射させる光を多くする観点から、ＸＹ平面と略平行であることが好ましい。ＸＹ平面と略平行とは、第１入射面１３３上の任意の点における接平面とＸＹ平面とのなす角度が±３°以下であることをいう。本実施の形態では、第１入射面１３３は、ＸＹ平面と平行な平面である。
　第２入射面１３４は、ＸＺ平面に対して他方の側に配置されていることが好ましく、発光素子１３１から出射された光の他の一部を入射させる。第２入射面１３４は、第２入射面で入射した光を第２反射面１３４に到達させやすい形状を有することが好ましい。
　第３入射面１３５は、第１入射面１３３と第２の入射面１３４との間に配置され、発光素子１３１から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ第１入射面１３３で入射した光を反射させる。第３入射面１３５は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。第３入射面１３５は、第１入射面１３３で入射した光を第１反射面１３７に向けて反射させる光を多くする観点から、ＸＺ平面と略平行であることが好ましい。ＸＺ平面と略平行とは、第３入射面１３５上の任意の点における接平面とＸＺ平面とのなす角度が±３°以下であることをいう。本実施の形態では、第３入射面１３５は、ＸＺ平面上の平面である。
　第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さは、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さの０．１～０．５倍であることが好ましい。第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さが、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さの０．５倍以下であると、第３入射面１３５の大きさを一定以上にしやすく、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射される光も多くしやすいので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げやすい。本実施の形態において、第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さとは、裏面１４０から第１入射面１３３までの深さを表し、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さとは、裏面１４０から第２入射面１３４の頂点（Ｚ軸と第２入射面１３４との交点）までの深さを表す。
　２つの第４入射面１３６は、第１入射面１３３と裏面１４０との間、および第２入射面１３４と裏面１４０との間にそれぞれ配置され、発光素子１３１から出射された光のさらに他の一部を入射させる。
　第１反射面１３７は、第１入射面１３３を挟んで発光素子１３１と反対側（光拡散板１５０側、すなわち表側）に配置されている。そして、第１反射面１３７は、第１入射面１３３で入射した光と、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射した光と、第３入射面１３５で入射した光とを、Ｙ軸方向の一方の方向へ反射させる。
　第２反射面１３８は、第２入射面１３４を挟んで発光素子１３１と反対側（表側）に配置されている。そして、第２反射面１３８は、第２入射面１３４で入射した光を、Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる。
　第１反射面１３７および第２反射面１３８は、Ｚ軸から離れるにつれ、Ｙ軸から離れるような形状にそれぞれ形成されている。具体的には、第１反射面１３７および第２反射面１３８は、Ｚ軸とＹ軸とを含む断面において、Ｚ軸から端部（出射面１３９）に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるように（Ｙ軸に沿うように）それぞれ形成されている。
　２つの出射面１３９は、第１反射面１３７および第２反射面１３８を挟んで互いに対向するように配置されている。２つの出射面１３９は、第１入射面１３３、第２入射面１３４または第３入射面１３５で入射し、第１反射面１３７または第２反射面１３８で反射した光、および第４入射面１３６で入射して直接到達した光をそれぞれ外部に出射させる。
　本実施の形態に係る光束制御部材１３２の作用について、シミュレーション結果を参照しながら、比較用の光束制御部材２０と対比して説明する。
　図８Ａ～９Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。図８Ａは、比較用の光束制御部材２０の側面図であり、図８Ｂは、平面図であり、図８Ｃは、正面図である。図９Ａは、底面図であり、図９Ｂは、図８Ｂの９Ｂ－９Ｂ線の断面図であり、図９Ｃは、図８Ｂの９Ｃ－９Ｃ線の断面図である。比較用の光束制御部材２０は、第１入射面１３３および第３入射面１３５に代えて、第２入射面１３４に対応する形状の入射面を有している以外は本実施の形態に係る光束制御部材１３２と同様に構成されている。すなわち、比較用の光束制御部材２０は、反射面２２および出射面２３だけでなく、入射面２１についても２回対称の形状を有している。
　（シミュレーション）
　本実施の形態に係る光束制御部材（図５～６Ｃの光束制御部材１３２）を用いた面光源装置１００における光路と光拡散板１５０上における照度分布を解析した。光路と光拡散板１５０上における照度分布の解析は、１つの発光装置１３０のみを有する面光源装置１００を用いて行った。
　また、比較のため、比較用の光束制御部材（図８Ａ～９Ｃの光束制御部材２０）を用いた面光源装置の光路と光拡散板上における照度分布も解析した。
　（パラメータ）
　・光束制御部材の外径：Ｘ軸方向の長さ２０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さ３０ｍｍ
　・第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さ０．４ｍｍ
　・第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さ２．１ｍｍ
　・発光素子の高さ：０．５ｍｍ
　・発光素子の大きさ：φ２．６ｍｍ
　・基板１２０と光拡散板１５０との間隔：２０ｍｍ
　図１０Ａ、ＢおよびＣは、比較用の光束制御部材を用いた比較用の面光源装置を正面視したときの、光束制御部材２０の入射面２１で入射する光の光路の解析結果を示す図である。
　このうち、図１０Ａは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０．５ｍｍ）から０°～－８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１０Ｂは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝－０．５ｍｍ）から０°～８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１０Ｃは、発光素子１３１の発光中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）から出射される軸光の光路図である。なお、図１０Ａ、ＢおよびＣにおいて、軸外光の光軸に対して右側に傾斜する角度を正の符号で、左側に傾斜する角度を負の符号で表す。以下も同様とする。
　図１１Ａ、ＢおよびＣは、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００を正面視したときの、光束制御部材１３２の第１入射面１３３、第２入射面１３４および第３入射面１３５で入射する光の光路の解析結果を示す図である。
　このうち、図１１Ａは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０．５ｍｍ）から０°～－８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１１Ｂは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝－０．５ｍｍ）から０°～８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１１Ｃは、発光素子１３１の発光中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）から出射される軸光の光路図である。
　図１２は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置の光拡散板１５０上における照度分布の解析結果を示す図である。図１３は、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００の光拡散板１５０上における照度分布の解析結果を示す図である。
　図１２および１３の横軸は、光拡散板１５０における、発光素子１３１の光軸ＬＡからの距離（Ｙ軸方向の距離、ｍｍ）を示し、縦軸は、光拡散板１５０における照度を示している。
　図１０Ａに示されるように、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置では、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点から出射される軸外光の多くは、Ｙ軸方向の負側の入射面２１で入射し、Ｙ軸方向の負側の反射面２２で反射されて、Ｙ軸方向の負側に拡がることがわかる。
　同様に、図１０Ｂに示されるように、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点から出射される軸外光の多くは、Ｙ軸方向の正側の入射面２１で入射し、Ｙ軸方向の正側の反射面２２で反射されて、Ｙ軸方向の正側に拡がることがわかる。つまり、図１０Ａで示される光路と図１０Ｂで示される光路は、互いに対称であり、図１０Ａで示される光路と図１０Ｂで示される光路とを足し合わせると、Ｙ軸方向の負側に拡がる光と、Ｙ軸方向の正側に拡がる光の量は同じであることがわかる。
　さらに、図１０Ｃに示されるように、発光素子１３１の発光中心から出射される軸光も、光軸ＬＡに対して互いに対称に拡がり、Ｙ軸方向の負側に拡がる光と、Ｙ軸方向の正側に拡がる光の量は同じであることがわかる。
　これに対して、図１１Ａに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材１３２を用いた面光源装置１００では、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点から出射される軸外光の多くは、第１入射面１３３および第３入射面１３５で入射し、第１反射面１３７で反射されて、Ｙ軸方向の負側に拡がることがわかる。
　一方、図１１Ｂに示されるように、発光素子１３１の発光中心よりもＹ軸方向の負側の地点から出射される軸外光の一部は、第２入射面１３４で入射し、第２反射面１３８で反射されてＹ軸方向の正側に拡がるものの；残部は、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射された後、第１反射面１３７でさらに反射されてＹ軸方向の負側に拡がることがわかる。つまり、図１１Ａで示される光路と図１１Ｂで示される光路は、互いに非対称であり、図１１Ａで示される光路と図１１Ｂで示される光路を足し合わせると、Ｙ軸方向の負側に拡がる光が、Ｙ軸方向の正側に拡がる光よりも多いことがわかる。
　さらに、図１１Ｃに示されるように、発光素子１３１の発光中心から出射される光のうち、第１入射面１３３および第３入射面１３５で入射する光は、第２入射面１３４で入射する光よりも裏面１４０に向かう光が少なく、Ｙ軸方向に拡がりやすいこと、すなわち、Ｙ軸方向の負側に拡がる光が、Ｙ軸方向の正側に拡がる光よりも多いこともわかる。
　このように、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置よりも、Ｙ軸方向の負側（図１０および１１では左側）に、Ｙ軸方向の正側（図１０および１１では右側）よりも多くの光を拡げることができるので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げることができることがわかる。
　また、図１２に示されるように、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置は、光軸ＬＡに対して対称な照度分布を有する。これに対し、図１３に示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００は、Ｙ軸方向の負側の照度が、Ｙ軸方向正側の照度よりも高く、光軸ＬＡに対して非対称な照度分布を有することがわかる。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材１３２は、第１入射面１３３と第３入射面１３５とを有する。それにより、発光素子１３１から出射される光のうち、特に発光中心に対して光を拡げたい側にある地点から光を拡げたくない側へ向かって出射される軸外光を、第１入射面１３３で入射させた後、第３入射面１３５で反射させることで、光を拡げたい方向に向かわせることができる（図１０Ｂと１１Ｂの対比）。このように、Ｙ軸方向において、光軸ＬＡに対して一方の側に他方の側よりも多くの光を拡げることができるので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げることができる。
　それにより、本実施の形態に係る光束制御部材１３２を、第１入射面１３３が、第２入射面１３４よりも光拡散板１５０の長辺１５０ａに近くなるように配置することで（図３Ａ、図４Ａ参照）、複数の発光装置１３０のなす列が、底板１１１の中央からずれた位置に配置されても、面光源装置１００の隅々まで光を到達させることができる。
　なお、本実施の形態では、筐体１１０は、底板１１１ａと、それを挟む２つの傾斜面１１１ｂとから構成される箱である例を示したが、これに限定されず、底板と、底板に対向する天板と、底板および天板を繋ぐ４つの側板とから構成される直方体状の箱であってもよい。その場合、発光素子１３１から出射される光を光拡散板１５０に集めやすくするために、直方体状の箱の内部に、傾斜面を有する反射板を配置してもよい。
　また、本実施の形態では、面光源装置１００における複数の発光装置１３０を一列に配置する例を示したが、これに限定されず、二列以上の複数列に配置してもよい。
　また、本実施の形態では、光束制御部材１３２が脚部を有しない例を示したが、これに限定されず、脚部を有してもよい。具体的には、光束制御部材１３２は、裏面１４０の外周部に、裏面１４０から裏側に突出している略円柱状の複数の脚部を有してもよい。
　また、本実施の形態では、光束制御部材１３２が２つの第４入射面１３６を有する例を示したが、これに限定されず、例えば光束制御部材１３２が、裏面１４０の外周部に複数の脚部を有する場合は、第４入射面１３６を有しなくてもよい。
　本出願は、２０１７年３月２１日出願の特願２０１７－０５４６２５に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る光束制御部材を有する面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや看板、一般照明などに適用することができる。
　１００　面光源装置
　１１０　筐体
　１１１　底板
　１１１ａ　水平部
　１１１ｂ　傾斜部
　１１１ｃ　傾斜部
　１１２　天板
　１２０　基板
　１３０　発光装置
　１３１　発光素子
　１３２　光束制御部材
　１３３　第１入射面
　１３４　第２入射面
　１３５　第３入射面
　１３６　第４入射面
　１３７　第１反射面
　１３８　第２反射面
　１３９　出射面
　１４０　裏面
　１４１　凹部
　１５０　光拡散板
　１５０ａ、１５０ｂ　長辺
　ＣＡ　中心軸
　ＬＡ　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、
    　互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により構成されるＸＹＺ座標系において、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在する裏面と、
    　前記裏面側に配置された凹部の内面の一部であって、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、
    　前記凹部の内面の他の一部であって、前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、
    　前記第１入射面と前記第２の入射面との間に配置され、前記発光素子から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ前記第１入射面で入射した光を反射させる第３入射面と、
    　Ｚ軸方向において、前記裏面の反対側である表側に配置され、前記第１入射面で入射した光と、前記第１入射面で入射し、前記第３入射面で反射した光と、前記第３入射面で入射した光とを、前記Ｙ軸方向の一方へ反射させる第１反射面と、
    　前記表側に配置され、前記第２入射面で入射した光を、前記Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる第２反射面と、
    　前記第１反射面および前記第２反射面を挟んで互いに対向して配置され、前記第１反射面または前記第２反射面で反射された光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、
    　を有する、光束制御部材。
  2. 　前記第３入射面は、前記ＸＹＺ座標系のＸＺ平面上にある、
    　請求項１に記載の光束制御部材。
  3. 　前記第１入射面は、前記ＸＹＺ座標系のＸＹ平面と略平行である、
    　請求項１に記載の光束制御部材。
  4. 　前記第１入射面に対応する前記凹部の最大深さは、前記第２入射面に対応する前記凹部の最大深さの０．１～０．５倍である、
    　請求項１に記載の光束制御部材。
  5. 　前記Ｚ軸と平行に光軸が配置される発光素子と、
    　前記第１入射面および前記第２入射面が、前記発光素子と対向するように配置された、請求項１～４のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
    　を有する、発光装置。
  6. 　複数の請求項５に記載の発光装置と、
    　前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
    　を有する、面光源装置。
  7. 　前記複数の発光装置は、前記Ｘ軸に沿って列状に配置されており、
    　前記複数の発光装置がなす列は、前記光拡散板の対向する一対の辺と平行であり、
    　前記面光源装置を平面視したとき、前記複数の発光装置がなす列と前記光拡散板の前記対向する一対の辺の一方との距離が、前記複数の発光装置がなす列と前記光拡散板の前記対向する一対の辺の他方との距離よりも長く、かつ
    　前記複数の発光装置は、前記光束制御部材の前記第１入射面が、前記第２入射面よりも前記光拡散板の前記対向する一対の辺の一方に近くなるように配置されている、
    　請求項６に記載の面光源装置。
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