(57)【要約】  底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝（１／３）ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、以下の式で表せ、ｆ（θ）≦０．９５を満足する断面上の点が存在する。ただし、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、θ＝ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）、ｆ（０）＝ｆ（π／２）＝１．０として、ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒである。2012132872.tif 000027
2012132872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、
該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、
該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、
該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、
該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝（１／３）ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数１】
2012132872.tif 000022
として、
【数２】
2012132872.tif 000023
で表され、
【数３】
2012132872.tif 000024
であり、
【数４】
2012132872.tif 000025
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である照明用レンズ。
【請求項２】
さらに反射面を備え、該入射面から入射した該発光素子からの光の少なくとも一部が該反射面に反射されてから該出射面に至るように構成された請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項３】
該入射面は、ｚ軸上に頂点を有し、該頂点から該入射面上の座標（ｘ、ｙ）の点までのｚ軸方向の距離Ｓａｇが、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びＡｉ，ｊは、定数であるとして、
【数５】
2012132872.tif 000026
で表される請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
該入射面が、辺の部分に面取り加工やフィレット加工を施した四角錐台で構成される請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
ｆ（θ）がθ＝π／４において最小値を有する連続関数である請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項６】
面上に矩形の格子状に配置された発光素子と、それぞれの発光素子を覆い、矩形の２辺の方向がｘ軸及びｙ軸と一致するように配置された請求項１から５のいずれかに記載の照明用レンズと、該照明用レンズを覆うように形成された拡散板とを備えた、照明モジュール。
【請求項７】
ｘ軸方向の発光素子の間隔をｌｘ、ｙ軸方向の発光素子の間隔をｌｙとして、ｂ／ａをｌｘ／ｌｙの関数として定めた請求項６に記載の照明モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明モジュールに使用される照明用レンズ及び照明モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明モジュールの一例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したバックライト用照明モジュールが、テレビのバックライトなどの大型の面発光照明系として使用されている。ＬＥＤを使用したバックライト用照明モジュールは、側面発光のＬＥＤをバックライトの周縁部に配置し、これらのＬＥＤからの光を導光板によって面発光に変換するエッジライト型のものと、多数の直上方向へ発光するＬＥＤを面上に配列することで面光源を実現する直下型のものとの二種類がある。エッジライト型のものは薄型化するのに有利である。他方、直下型のものは、表示する画面のコントラストを反映して個々のＬＥＤの発光量を制御することができるので、画質の向上や省エネルギーの点で有利である。【０００３】
図１は、直下型バックライト用照明モジュールの平面図である。直下型バックライト用照明モジュールは、筐体２０９と、反射板２０３と、基板２０７と照明用レンズ１２０と、を含む。筐体２０９の底面に反射板２０３が設置され、反射板２０３上に複数の線状の基板２０７が互いに平行に配置される。基板２０７上には、一定の間隔でＬＥＤを含む照明用レンズ１２０が配置される。この結果、ＬＥＤを含む照明用レンズ１２０は、図１に示すように矩形格子の格子点の位置に配置される。【０００４】
図２は、直下型バックライト用照明モジュールの側面図である。ＬＥＤ２０１から放出された光は、照明用レンズ１２０を経由して拡散板２０５に達する。拡散板２０５に達した光の一部は、拡散板２０５を透過して出射される。拡散板２０５に達した光の他の部分は、拡散板２０５で反射され、反射板２０３に至り、反射板２０３で反射された後、再び拡散板２０５に達し、拡散板２０５を透過して出射される。このように、拡散板２０５から放出される光の輝度を、拡散板２０５の全域にわたり均一化するために、照明用レンズ１２０、反射板２０３及び拡散板２０５が使用される。【０００５】
図３は、別のタイプの直下型バックライト用照明モジュールの側面図である。ＬＥＤ２０１から放出された光は、照明用レンズ１４０の面で反射され、反射板２０３に至り、反射板２０３で反射された後、拡散板２０５に達し、拡散板２０５を透過して出射される。このような構成によって、より薄型で、より均一な輝度分布の直下型バックライト用照明モジュールを実現することができる。【０００６】
しかし、従来の直下型バックライト用照明モジュールの拡散板の輝度は十分に均一化されていなかった。【０００７】
図４は、従来の直下型バックライト用照明モジュールの拡散板の輝度ムラを説明するための図である。図４において、ＬＥＤ２０１を含む照明用レンズ１２０は、矩形格子の格子点の位置に配置されている。図４において、ＬＥＤ２０１を含む照明用レンズ１２０の照明範囲をＩＬで示す。照明用レンズ１２０の形状は軸対称であるので、照明範囲ＩＬは、円形である。一方、上述のように複数の照明用レンズ１２０は、矩形格子の格子点の位置に配置されているので、拡散板上には輝度の高い明部Ｒ１と輝度の低い暗部Ｒ２とが生じる。【０００８】
このような輝度ムラを解消するために、外側の輪郭を矩形状とした照明用レンズが開発されている（特許文献１、特許文献２）。しかし、照明用レンズの外側の輪郭を矩形状とすると、軸対称の構成と比べて光源からの光線がレンズから射出するときの入射角が大きくなり、フレネル反射や全反射の成分が増加し、照射面に照度ムラが発生する。このような照度ムラを避けるためにはレンズを大型化する必要がある。【０００９】
また、輝度ムラを解消する別の構成として、光源を六角格子状に配置する構成が提案されている（特許文献３、特許文献４）。しかし、この構成の場合、照明領域も六角格子状になるので、テレビなどに使用する一般的なバックライトで要求される長矩形の照明範囲と端部においてミスマッチを生じ、照明光を有効に活用できないという問題がある。【００１０】
このように、矩形格子状に配置された光源から構成される照明モジュールの輝度を均一とする照明用レンズ、及び矩形格子状に配置された光源から構成される輝度の均一な照明モジュールは開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許４８６３３５７号公報
【特許文献２】特許４８４２１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５３７２号公報
【特許文献４】特許４３３２５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、矩形格子状に配置された光源から構成される照明モジュールの輝度を均一とする照明用レンズ、及び矩形格子状に配置された光源から構成される輝度の均一な照明モジュールに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様の照明用レンズは、発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズである。該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝（１／３）ｄの位置における該入射面の断面について、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数１】
2012132872.tif 000003
として、該入射面の該断面上の点（ｘ、ｙ）は、
【数２】
2012132872.tif 000004
で表され、
【数３】
2012132872.tif 000005
であり、
【数４】
2012132872.tif 000006
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である。【００１４】
本態様によれば、矩形格子状に配置された光源から構成される照明モジュールの輝度を均一とする照明用レンズが得られる。【００１５】
本発明の第１の態様の第１の実施形態の照明用レンズは、さらに反射面を備え、該入射面から入射した該発光素子からの光の少なくとも一部が該反射面に反射されてから該出射面に至るように構成されている。【００１６】
本実施形態の照明用レンズを使用することにより、より薄型で、より均一な輝度分布を有する照明モジュールを実現することができる。【００１７】
本発明の第１の態様の第２の実施形態の照明用レンズにおいては、該入射面は、ｚ軸上に頂点を有し、該頂点から該入射面上の座標（ｘ、ｙ）の点までのｚ軸方向の距離Ｓａｇが、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びＡｉ，ｊは、定数であるとして、
【数５】
2012132872.tif 000007
で表される。【００１８】
本実施形態によれば、ｘｉｙｊの項によって入射面を簡単に表現することができる。【００１９】
本発明の第１の態様の第３の実施形態の照明用レンズにおいては、該入射面が、辺の部分に面取り加工やフィレット加工を施した四角錐台で構成されている。【００２０】
本実施形態によれば、四角錐台からなる形状とすることにより、入射面を簡単に設計することができる。【００２１】
本発明の第１の態様の第４の実施形態の照明用レンズにおいては、ｆ（θ）がθ＝π／４において最小値を有する連続関数である。【００２２】
本発明の第２の態様による照明モジュールは、面上に矩形の格子状に配置された発光素子と、それぞれの発光素子を覆い、矩形の２辺の方向がｘ軸及びｙ軸と一致するように配置された第１の態様のいずれかの照明用レンズと、該照明用レンズを覆うように形成された拡散板とを備えている。【００２３】
本態様の照明モジュールは、本発明の第１の態様のいずれかの照明用レンズを使用するので、矩形格子状に配置された光源から構成される照明モジュールの輝度を均一とすることができる。【００２４】
本発明の第２の態様の第１の実施形態による照明モジュールは、第２の態様の照明モジュールであって、ｘ軸方向の発光素子の間隔をｌｘ、ｙ軸方向の発光素子の間隔をｌｙとして、ｂ／ａをｌｘ／ｌｙの関数として定めている。【００２５】
本実施形態によれば、ｘ軸方向の発光素子の間隔ｌｘ、ｙ軸方向の発光素子の間隔ｌｙに対応して、輝度を均一にする照明モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】直下型バックライト用照明モジュールの平面図である。
【図２】直下型バックライト用照明モジュールの側面図である。
【図３】別のタイプの直下型バックライト用照明モジュールの側面図である。
【図４】従来の直下型バックライト用照明モジュールの拡散板の輝度ムラを説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態の照明用レンズの構成を示す図である。
【図６】本実施形態の照明用レンズの機能を説明するための図である。
【図７】実施例１の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
【図８】実施例１の照明用レンズのｚ＝０．３ｄにおける断面形状を説明するための図である。
【図９】実施例２の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
【図１０】比較例１の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
【図１１】実施例１の照明用レンズの機能を説明するための図である。
【図１２】比較例１の照明用レンズの機能を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態の照明用レンズの構成を示す図である。照明用レンズは、底部に位置する図示しない発光素子であるＬＥＤを覆うように構成された面である入射面１０１と、入射面１０１の外側に位置し、入射面１０１から入射したＬＥＤの光を出射する、軸対称な出射面１０３と、を備える。なお、本発明の照明用レンズは、レーザーダイオードや有機エレクトロルミネセンスライトなどＬＥＤ以外の光源にも使用することができる。
【００２８】
出射面１０３の軸をｚ軸とし、照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定める。出射面１０３のｚ＝０における断面の半径をｒとする。入射面１０１は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、入射面１０１のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少する。入射面１０１のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝（１／３）ｄの位置における入射面１０１の断面上の点（ｘ、ｙ）は、ａ，ｂを定数、
【数６】
2012132872.tif 000008
として、
【数７】
2012132872.tif 000009
で表され、
【数８】
2012132872.tif 000010
であり、
【数９】
2012132872.tif 000011
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である。
【００２９】
ここで、式（２）及び（３）を満足させながらｆ（θ）を調整することにより、断面形状は楕円と菱形の間の形状となる。図５において、Ａは断面形状を示す。Ｂ及びＣは、ｆ（θ）＝１の場合及びｆ（θ）＝０．９５の場合の楕円を示す。図５において、ＡとＣとの交点と原点（０，０）とを結ぶ直線がｘ軸となす角度を、それぞれ、θ１及びθ２とする。θ１は約１０度であり、θ２は約５５度である。したがって、Ａのｆ（θ）は、約１０度から約５５度の領域で連続して０．９５より小さく、その領域以外の角度では０．９５以上となっている。
【００３０】
入射面１０１のサイズがレンズの外形に比べて十分に小さくないと、入射面１０１からの光線が出射面１０３に対して大きな入射角度を有することになる。光線が出射面１０３に対して大きな入射角度を有するとフレネル反射の成分が増加する。また、臨界角以上で出射面１０３に入射する光線の経路が生じる場合もある。このようにして生じた反射光線は照度ムラの原因となるので、入射面１０１の断面サイズはレンズ外形に対して十分に小さくすべきである。そこで、ｚ＝（１／３）ｄの位置における入射面１０１の断面形状について、上述のようにａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒとした。
【００３１】
図６は、本実施形態の照明用レンズの機能を説明するための図である。本実施形態の照明用レンズの、ｚ＝（１／３）ｄの位置における入射面１０１の断面形状は、菱形に近い形状であるので、光源２０１からｘ方向（図６の水平方向）あるいはｙ方向（図６の鉛直方向）に放射された光線は、入射面１０１で透過屈折し対角方向へ向かう。したがって、個々の光源からｘ方向あるいはｙ方向に放射された光線は、入射面で透過屈折し対角方向へ向かう。この結果、個々照明用レンズの照明領域ＩＬが光源配置と同様の矩形に近付き、全体の照度ムラを減少させ、分布を改善することができる。
【００３２】
ｆ（θ）を調整することにより、断面形状を楕円から菱形に近づけるとｘ方向及びｙ方向から対角方向へ向けられる光線の量が増加する。しかし、完全な菱形とすると、ｘ方向及びｙ方向へ向かう光線の量が不足し、ｘ方向及びｙ方向の光源間の中間点に暗部が生じる場合がある。そこで、輝度の均一度を向上させるように、式（２）及び（３）を満足させながらｆ（θ）を調整することによって、楕円と菱形との間で断面形状を定める。
【００３３】
ここで、ａとｂとの比の定め方について説明する。図１に示すように、ｘ方向（図１の水平方向）及びｙ方向（図１の鉛直方向）のＬＥＤの間隔を、それぞれ、ｌｘ及びｌｙとする。ＬＥＤから拡散板までの距離をＤとして、ｌｘ／Ｄ及びｌｙ／Ｄの大きさに対応するように、それぞれ、ｄ／ａ及びｄ／ｂの大きさを定める。すなわち、ｌｘ／ｌｙの大きさとｂ／ａの大きさとは対応する。そこで、ａとｂとの比は、ｌｙ／ｌｘに対応するように定める。具体的には、たとえば、ｋは、０．６７（＝２／３）から１．５（＝３／２）の範囲の値として、
ａ／ｂ＝ｋ（ｌｙ／ｌｘ）
とする。
【００３４】
以下において、本発明の実施例及び比較例について説明する。以下の実施例及び比較例においては、ａ＝ｂとしている。また、長さの単位は他に記載のない限りミリメータである。
【００３５】
実施例１
図７は、実施例１の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
実施例１の照明用レンズ１００Ａは、底部に位置する図示しない発光素子であるＬＥＤを覆うように構成された面である入射面１０１Ａと、入射面１０１Ａの外側に位置し、入射面１０１Ａから入射したＬＥＤの光を出射する、軸対称な出射面１０３Ａと、を備える。出射面１０３Ａの軸をｚ軸とし、照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定める。照明用レンズ１００Ａの高さ及び入射面１０１Ａの高さ（深さ）を、それぞれ、ｈ及びｄとする（図７（ｂ））。入射面１０１Ａは、ｚ軸上に最も高い点、すなわち頂点を有する。出射面１０３Ａのｚ＝０における断面の半径をｒとする（図７（ｃ））。
【００３６】
実施例１の照明用レンズ１００Ａを表すパラメータは以下のとおりである。
高さh：5.0
入射面深さｄ：3.0
レンズ半径ｒ：9.3
入射面１０１Ａ（ｘｙ多項式）
【数１０】
2012132872.tif 000012
ここで、Sagとはサグ量であり、ｚ軸上の入射面の頂点から面上の点までのｚ軸方向の距離を表す。また、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びＡｉ，ｊは、定数である。
ｃ：0.667
ｋ：-5
Ａ２０：-1.45
Ａ０２：-1.45
Ａ４０：0.2
Ａ２２：0.1
Ａ０４：0.2
Ａ６０：-0.01
Ａ０６：-0.01
出射面１０３Ａ（軸対称非球面）
【数１１】
2012132872.tif 000013
ここで、Sagとはサグ量であり、出射面の頂点から面上の点までのｚ軸方向の距離を表す。また、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びαｉ，ｊは、定数である。
ｃ：0
ｋ：0
α２：-6.0E-3
α４：-5.0E-4
α６：-1.0E-6
【００３７】
図８は、実施例１の照明用レンズ１００Ａの入射面１０１Ａのｚ＝０．３ｄにおける断面形状を説明するための図である。
【００３８】
図８（ａ）は、実施例１の照明用レンズ１００Ａの入射面１０１Ａのｚ＝０．３ｄにおける断面形状を示す図である。
【数１２】
2012132872.tif 000014
として、入射面１０１Ａの断面上の点（ｘ、ｙ）は、
【数１３】
2012132872.tif 000015
で表される。ここで、
【数１４】
2012132872.tif 000016
であり、
【数１５】
2012132872.tif 000017
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である。
【００３９】
図８（ａ）は、上記の断面形状の他に
【数１６】
2012132872.tif 000018
の曲線を示す。
【００４０】
図８（ａ）から明らかなように、上記の式（２）及び式（３）は満足される。
【００４１】
図８（ｂ）は、θとｆ（θ）との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、θを示し、縦軸はｆ（θ）を示す。ｆ（θ）は、θが２１度から６９度の範囲で連続して０．９５より小さく、その他の範囲で０．９５以上である。
【００４２】
断面形状のｘ方向切片ａ＝１．５６、ｙ方向切片ｂ＝１．５６であり、共に０．５ｒ＝４．６５よりも十分に小さく、ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒを満足する。
【００４３】
実施例２
図９は、実施例２の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
実施例２の照明用レンズ１００Ｂは、底部に位置する図示しない発光素子であるＬＥＤを覆うように構成された面である入射面１０１Ｂと、入射面１０１Ｂに対向して位置し、入射面１０１Ｂから入射したＬＥＤの光を反射する反射面１０５Ｂと、側面に位置し、反射面１０５Ｂによって反射されたＬＥＤの光を出射する、軸対称な出射面１０３Ｂと、を備える。出射面１０３Ｂの軸をｚ軸とし、照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定める。照明用レンズ１００Ｂの中心部の高さ及び入射面１０１Ｂの高さ（深さ）を、それぞれ、ｈ及びｄとする。出射面１０３Ｂの最大高さにおけるｘｙ面と平行な断面の半径をｒとする（図９（ｃ））。
【００４４】
入射面１０１Ｂは、ｘｙ面に対する傾きの小さな側面を有する四角錐台の上に傾きの大きな側面を有する四角錐台を重ねた形状である。ＬＥＤから放射された光は、入射面１０１Ｂによって、光軸（ｚ軸）から離れる方向に拡散されるとともに、ｘ軸方向及びｙ軸方向から対角方向へ偏向される。入射面１０１Ｂを透過した光は、反射面１０５Ｂによって全反射され、出射面１０３Ｂから側方へ出射される。
【００４５】
実施例２の照明用レンズ１００Ｂを表すパラメータは以下のとおりである。
中心高さh：3.06
入射面深さｄ：2.26
レンズ半径ｒ：11.0
入射面（四角錐台）
０＜ｚ＜０．９７５
断面サイズ（ｚ＝０）：        １辺7.5の正方形（菱形）
断面サイズ（ｚ＝０．９７５）：１辺2.9の正方形（菱形）
０．９７５＜ｚ＜２．２６
断面サイズ（ｚ＝０．９７５）：１辺2.9の正方形（菱形）
断面サイズ（ｚ＝２．２６）：  １辺1.0の正方形（菱形）
反射面（軸対称非球面）
【数１７】
2012132872.tif 000019
ここで、Sagとはサグ量であり、ｚ＝２．５２から面上の点までのｚ軸方向の距離を表す。また、ｉは正の整数であり、ｃ、ｋ及びαｉは、定数である。
ｃ：0
ｋ：0
α１：0.55
α２：-0.053
α３：1.81E-3
出射面（トーラス面）
内径：4.9
回転径：12.83
【００４６】
入射面１０１Ｂの四角錐台の辺（エッジ）の部分は、そのまま使用すると光路が分割され、照度ムラや色ムラの原因となるので、面取り加工やフィレット加工などを行って使用する。
【００４７】
実施例２の照明用レンズ１００Ｂの入射面１０１Ｂのｚ＝０．３ｄにおける断面について、図９（ｃ）に示すように、断面は正方形（菱形）であるので、上述の式（２）及び式（３）は満足される。
【００４８】
式（１）のｆ（θ）は、θが２１．２度から７８．８度の範囲で連続して０．９５より小さく、その他の範囲で０．９５以上である。
【００４９】
式（１）のａ及びｂは、１．５６であり、共に０．５ｒ＝５．５よりも十分に小さく、ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒを満足する。
【００５０】
反射面１０５Ｂのｚ軸の周りの部分１０５１Ｂは、ｚ軸に垂直な円形の面から構成されている。円の直径は３．２である。反射面１０５Ｂを透過して直上に照射される光量を減少させ輝度をより均一化するように、部分１０５１Ｂの光源側の面には、反射性塗料または鏡面コートが施されている。
【００５１】
比較例１
図１０は、比較例１の照明用レンズの斜視図、側面図及び平面図である。
比較例１の照明用レンズ１００Ｘは、底部に位置する図示しない発光素子であるＬＥＤを覆うように構成された面である入射面１０１Ｘと、入射面１０１Ｘの外側に位置し、入射面１０１Ｘから入射したＬＥＤの光を出射する、軸対称な出射面１０３Ｘと、を備える。出射面１０３Ｘの軸をｚ軸とし、照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定める。照明用レンズ１００Ｘの高さ及び入射面１０１Ｘの高さ（深さ）を、それぞれ、ｈ及びｄとする（図１０（ｂ））。出射面１０３Ｘのｚ＝０における断面の半径をｒとする（図１０（ｃ））。
【００５２】
比較例１の照明用レンズ１００Ｘの出射面１０３Ｘの形状は、実施例１の照明用レンズ１００Ａの出射面１０３Ａの形状と同じである。入射面１０１Ｘの形状は、ｘ＝０及びｙ＝０断面で照明用レンズ１００Ａの入射面１０１Ａの形状と同じで、軸対称な形状である。
【００５３】
実施例１の照明用レンズ１００Ｘを表すパラメータは以下のとおりである。
高さh：5.0
入射面深さｄ：3.0
レンズ半径ｒ：9.3
入射面（軸対称非球面）
【数１８】
2012132872.tif 000020
ここで、Sagとはサグ量であり、入射面の頂点から面上の点までのｚ軸方向の距離を表す。また、ｉは正の整数であり、ｃ、ｋ及びαｉは、定数である。
ｃ：0.667
ｋ：-5
α２：-1.45
α４：0.2
α６：-0.01
出射面（軸対称非球面）
【数１９】
2012132872.tif 000021
ここで、Sagとはサグ量であり、出射面の頂点から面上の点までのｚ軸方向の距離を表す。また、ｉは正の整数であり、ｃ、ｋ及びαｉは、定数である。
ｃ：0
ｋ：0
α２：-6.0E-3
α４：-5.0E-4
α６：-1.0E-6
【００５４】
実施例１と比較例１との比較
実施例１の照明用レンズ１０１Ａの機能と比較例1の照明用レンズ１０１Ｘの機能とを比較しながら説明する。
【００５５】
図１１は、実施例１の照明用レンズ１０１Ａの機能を説明するための図である。
【００５６】
図１１（ａ）は、４個の照明用レンズ１０１Ａが配置された照明モジュール１００Ａの平面図である。図１１（ａ）の濃淡は、照明モジュール１００Ａの面の輝度を表す。白に近いほど輝度が高いことを示す。
【００５７】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の断面Ａの輝度を示す図である。輝度のばらつきは、約８％の範囲に収まっている。
【００５８】
図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の断面Ｂの輝度を示す図である。輝度のばらつきは、約８％の範囲に収まっている。
【００５９】
図１２は、比較例１の照明用レンズ１０１Ｘの機能を説明するための図である。
【００６０】
図１２（ａ）は、４個の照明用レンズ１０１Ｘが配置された照明モジュール１００Ｘの平面図である。図１２（ａ）の濃淡は、照明モジュール１００Ａの面の輝度を表す。白に近いほど輝度が高いことを示す。
【００６１】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の断面Ａの輝度を示す図である。輝度のばらつきは、２０％より大きい。断面Ａ上において光源間の中間点の輝度が高くなっている。
【００６２】
図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の断面Ｂの輝度を示す図である。輝度のばらつきは、１５％よりも大きい。断面Ｂ上において光源間の中間点の輝度が低くなっている。
【００６３】
図１１と図１２とを比較すると、実施例１の照明用レンズ１０１Ａは、比較例１の照明用レンズ１０１Ｘよりも照明モジュールの輝度のばらつきを大幅に低下させることがわかる。
【図１】
2012132872.tif 000028
【図２】
2012132872.tif 000029
【図３】
2012132872.tif 000030
【図４】
2012132872.tif 000031
【図５】
2012132872.tif 000032
【図６】
2012132872.tif 000033
【図７】
2012132872.tif 000034
【図８】
2012132872.tif 000035
【図９】
2012132872.tif 000036
【図１０】
2012132872.tif 000037
【図１１】
2012132872.tif 000038
【図１２】
2012132872.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月22日(2013.10.22)
【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】
発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、
該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、
該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、
該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、
該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝0.3ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数１】
2012132872.tif 000040
として、
【数２】
2012132872.tif 000041
で表され、
【数３】
2012132872.tif 000042
であり、
【数４】
2012132872.tif 000043
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である照明用レンズ。
【請求項２】
さらに反射面を備え、該入射面から入射した該発光素子からの光の少なくとも一部が該反射面に反射されてから該出射面に至るように構成された請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項３】
該入射面は、ｚ軸上に頂点を有し、該頂点から該入射面上の座標（ｘ、ｙ）の点までのｚ軸方向の距離Ｓａｇが、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びＡｉ，ｊは、定数であるとして、
【数５】
2012132872.tif 000044
で表される請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
該入射面が、辺の部分に面取り加工やフィレット加工を施した四角錐台で構成される請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
ｆ（θ）がθ＝π／４において最小値を有する連続関数である請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項６】
面上に矩形の格子状に配置された発光素子と、それぞれの発光素子を覆い、矩形の２辺の方向がｘ軸及びｙ軸と一致するように配置された請求項１から５のいずれかに記載の照明用レンズと、該照明用レンズを覆うように形成された拡散板とを備えた、照明モジュール。
【請求項７】
ｘ軸方向の発光素子の間隔をｌｘ、ｙ軸方向の発光素子の間隔をｌｙとして、ｂ／ａをｌｘ／ｌｙの関数として定めた請求項６に記載の照明モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月4日(2014.3.4)
【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】
発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、
該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、
該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、
該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、
該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝0.3ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数１】
2012132872.tif 000045
として、
【数２】
2012132872.tif 000046
で表され、
【数３】
2012132872.tif 000047
であり、
【数４】
2012132872.tif 000048
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
であり、
さらに反射面を備え、該入射面から入射した該発光素子からの光の少なくとも一部が該反射面に反射されてから該出射面に至るように構成された照明用レンズ。
【請求項２】
発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、
該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、
該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、
該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、
該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝0.3ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数５】
2012132872.tif 000049
として、
【数６】
2012132872.tif 000050
で表され、
【数７】
2012132872.tif 000051
であり、
【数８】
2012132872.tif 000052
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
であり、
該入射面が、辺の部分に面取り加工やフィレット加工を施した四角錐台で構成された照明用レンズ。
【請求項３】
該入射面は、ｚ軸上に頂点を有し、該頂点から該入射面上の座標（ｘ、ｙ）の点までのｚ軸方向の距離Ｓａｇが、ｉ、ｊは正の整数であり、ｃ、ｋ及びＡｉ，ｊは、定数であるとして、
【数９】
2012132872.tif 000053
で表される請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
ｆ（θ）がθ＝π／４において最小値を有する連続関数である請求項１または２に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
面上に矩形の格子状に配置された発光素子と、それぞれの発光素子を覆い、矩形の２辺の方向がｘ軸及びｙ軸と一致するように配置された、該発光素子からの光を拡散する照明用レンズであって、
底部に位置する該発光素子を覆うように構成された面である入射面と、
該入射面の外側に位置し、該入射面から入射した該発光素子の光を出射する、軸対称な出射面と、を備えた照明用レンズであって、
該出射面の軸をｚ軸とし、該照明用レンズの底部の位置をｚ＝０としてｚ＝０を含みｚ軸に直交する面内にｘ、ｙ軸を定め、
該入射面は、ｙｚ面及びｘｚ面に関して対称であり、該入射面のｘｙ面に平行な断面の断面積は、ｚ座標が増加するにしたがって単調に減少し、
該入射面のｚ座標の最大値をｄとして、ｚ＝0.3ｄの位置における該入射面の断面上の点（ｘ、ｙ）は、該出射面のｚ＝０における断面の半径をｒ、ａ，ｂを正の定数、
【数１０】
2012132872.tif 000054
として、
【数１１】
2012132872.tif 000055
で表され、
【数１２】
2012132872.tif 000056
であり、
【数１３】
2012132872.tif 000057
を満足する点を含み、
ａ＜０．５ｒかつｂ＜０．５ｒ
である照明用レンズと、該照明用レンズを覆うように形成された拡散板とを備えた、照明モジュール。
【請求項６】
ｘ軸方向の発光素子の間隔をｌｘ、ｙ軸方向の発光素子の間隔をｌｙとして、ｂ／ａをｌｘ／ｌｙの関数として定めた請求項５に記載の照明モジュール。
【国際調査報告】
2012132872.tif 000058
2012132872.tif 000059
2012132872.tif 000060