(57)【要約】  被照射面を均一に照射する照明装置であって、縦と横の長さが異なる平面光源に使用される照明装置を提供する。  本発明による照明装置は、面光源と、該面光源からの光を受け取る入射面と出射面とを含む光学素子と、を備えた照明装置であって、該面光源の面内における形状は、該面光源の中心を原点とし、直交する２軸をx軸及びｙ軸として、x軸及びｙ軸に関して線対称であり、x軸の方向の長さは、y軸の方向の長さよりも短く、原点を通り該面光源の面に垂直な軸を光軸として、該入射面は、該光軸との交点を頂点とし、該光軸を含む断面において該光軸に関して線対称なキャップ状であり、該面光源のｘ座標の最大値をａ、ｙ座標の最大値をｂとして、以下の式を満たす。【数１】2012073398.tif 000039
2012073398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面光源と、該面光源からの光を受け取る入射面と出射面とを含む光学素子と、を備えた照明装置であって、
該面光源の面内における形状は、該面光源の中心を原点とし、直交する２軸をx軸及びｙ軸として、x軸及びｙ軸に関して線対称であり、x軸の方向の長さは、y軸の方向の長さよりも短く、原点を通り該面光源の面に垂直な軸を光軸として、
該入射面は、該光軸との交点を頂点とし、該光軸を含む断面において該光軸に関して線対称なキャップ状であり、
該面光源のｘ座標の最大値をａ、ｙ座標の最大値をｂ
【数１】
2012073398.tif 000035
として、
【数２】
2012073398.tif 000036
である照明装置。
【請求項２】
【数３】
2012073398.tif 000037
である請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記入射面がバイコーニック面である請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記入射面が、ｉ、ｊは整数であるとして
【数４】
2012073398.tif 000038
によって表される請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記出射面とz軸との交点を前記出射面の中心として、前記出射面の中心を含む部分に拡散構造を備えた請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記出射面とz軸との交点を前記出射面の中心として、前記入射面の中心を含む部分に拡散構造を備えた請求項１から５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記出射面とz軸との交点を前記出射面の中心として、前記出射面の中心を含む面を前記出射面の上面として、該上面と側面との境界部分に拡散構造を備えた請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
原点を含むxy面に形成される面を底面として、該底面に拡散構造を備えた請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源による照明に利用される光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（LED）などの面光源を使用した照明装置が広く利用されている。発光ダイオードを使用した、ディスプレイなどのバックライト照明装置においては、ディスプレイの画面を均一に照射する必要がある。LED光源は、白熱電球光源と比較して、前面方向に照射される光の割合が高い。したがって、LED光源によって広い面積を均一に照射するには、複数のLED光源による光の重ね合わせが大きくなるようにLED光源の数を多くするか、被照射面をLED光源から遠ざける必要がある。しかし、LED光源の数を多くすると、製造コストが増加し、また、消費電力も増加する。被照射面をLED光源から遠ざけると、照明装置がコンパクトではなくなる。そこで、LED光源によって照射される光の分布（配光特性）を適切に変えるように、LED光源の前面に光学素子を配置したバックライト照明装置が開発されている（特許文献1など）。【０００３】
他方、光量の大きなLED光源は、複数のLEDチップから構成されることが多い。この場合に、複数のLEDチップは、配線など構造上の理由から直線上に配置されることが多い。この結果、LED光源の縦と横の長さは異なる。また、単一のLEDチップを使用するLED光源の場合でも、配線などの理由から、縦と横の長さが異なるものが存在する。【０００４】
しかし、被照射面を均一に照射する照明装置において、縦と横の長さが異なるLED光源に使用される光学素子は開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第3875247号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、被照射面を均一に照射する照明装置であって、縦と横の長さが異なる平面光源に使用される照明装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による照明装置は、面光源と、該面光源からの光を受け取る入射面と出射面とを含む光学素子と、を備えた照明装置であって、該面光源の面内における形状は、該面光源の中心を原点とし、直交する２軸をx軸及びｙ軸として、x軸及びｙ軸に関して線対称であり、x軸の方向の長さは、y軸の方向の長さよりも短く、原点を通り該面光源の面に垂直な軸を光軸として、該入射面は、該光軸との交点を頂点とし、該光軸を含む断面において該光軸に関して線対称なキャップ状であり、該面光源のｘ座標の最大値をａ、ｙ座標の最大値をｂ、
【数１】
2012073398.tif 000003
として、
【数２】
2012073398.tif 000004
である。【０００８】
本発明の照明装置において、光学素子の入射面は、光軸との交点を頂点とし、該光軸を含む断面において該光軸に関して線対称なキャップ状であり、該面光源のｘ座標の最大値をａ、ｙ座標の最大値をｂ、
【数３】
2012073398.tif 000005
として、
【数４】
2012073398.tif 000006
となるように構成されている。したがって、x軸方向の長さがy軸方向の長さよりも短い面光源であっても、被照射面における両軸方向の照度分布のばらつきを小さくすることができる。【０００９】
本発明の第１の実施形態による照明装置においては、
【数５】
2012073398.tif 000007
である。【００１０】
本実施形態においては、
【数６】
2012073398.tif 000008
を満たす、x軸方向の長さがy軸方向の長さよりも短い面光源であっても、被照射面における両軸方向の照度分布のばらつきを小さくすることができる。【００１１】
本発明の第２の実施形態による照明装置は、前記入射面がバイコーニック面である。【００１２】
本実施形態によれば、所望の条件を満たす前記入射面の形状を容易に定めることができる。【００１３】
本発明の第３の実施形態による照明装置は、前記入射面が、ｉ、ｊは整数であるとして
【数７】
2012073398.tif 000009
によって表される。【００１４】
本実施形態によれば、所望の条件を満たす前記入射面の形状を容易に定めることができる。【００１５】
本発明の第４の実施形態による照明装置は、前記出射面と前記光軸との交点を前記出射面の中心として、前記出射面の中心を含む部分に拡散構造を備えている。【００１６】
本実施形態によれば、光軸に沿って前方方向に進む光を拡散させることによって、被照射面における両軸方向の照度分布のばらつきをより小さくすることができる。【００１７】
本発明の第５の実施形態による照明装置は、前記出射面と前記光軸との交点を前記出射面の中心として、前記入射面の中心を含む部分に拡散構造を備えている。【００１８】
本実施形態によれば、光軸に沿って前方方向に進む光を拡散させることによって、被照射面における両軸方向の照度分布のばらつきをより小さくすることができる。【００１９】
本発明の第６の実施形態による照明装置は、前記出射面と前記光軸との交点を前記出射面の中心として、前記出射面の中心を含む面を前記出射面の上面として、該上面と側面との境界部分に拡散構造を備えている。【００２０】
本実施形態によれば、中心軸(光軸)に対して大きな角度を持った光線をよりよく制御することにより、被照射面における両軸方向の照度分布のばらつきをより小さくすることができる。【００２１】
本発明の第７の実施形態による照明装置は、原点を含むxy面に形成される面を底面として、該底面に拡散構造を備えている。【００２２】
本実施形態によれば、光学素子の底面に備えた拡散構造により、光学素子内部での全反射による光線や、被照射面からの反射による光線や、複数の光学素子を配置した際に隣接した光学素子からの光線などが光学素子の底面を経由して被照射面へ到達するのを防止することにより、被照射面の輝度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】縦と横の長さが異なる面光源の種々の例を示す図である。
【図２】LED光源及び光学素子の、LED光源の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と横方向の軸（x軸）を含む断面を示す図である。
【図３】LED光源及び光学素子の、LED光源の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と横方向の軸（x軸）を含む断面を示す図である。
【図４】LED光源及び入射面１の、LED光源の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と横方向の軸（x軸）を含む断面を示す図である。
【図５】LED光源及び出射面の、LED光源の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と縦方向の軸（ｙ軸）を含む断面を示す図である。
【図６】実施例１の照明装置による被照射面の照度分布を示す図である。
【図７】実施例１の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【図８】比較例１の照明装置による被照射面２０１の照度分布を示す図である。
【図９】比較例１の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【図１０】実施例２の照明装置による被照射面の照度分布を示す図である。
【図１１】実施例２の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【図１２】habと照度のばらつきとの関係を示す図である。
【図１３】射出成形によって製造される光学素子であって、出射面と中心軸との交点付近に樹脂の供給ゲートを設けた光学素子(レンズ)を示す図である。
【図１４】射出成形によって製造される光学素子であって、出射面と中心軸との交点付近に円錐台状の突起部を設け、そこに樹脂の供給ゲートを設けた光学素子(レンズ)を示す図である。
【図１５】入射面１０３１Cと中心軸との交点付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。
【図１６】出射面１０３３Dと中心軸との交点付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。
【図１７】入射面１０３１Cと中心軸との交点を含む面を上面として、該上面と側面との境界付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。
【図１８】原点を含むxy面に形成される面を底面として、該底面に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の本発明の実施携帯において、面光源をLED光源とした例で説明するが、他のどのような面光源であって本発明を適用することができる。
【００２５】
図１は、縦と横の長さが異なる面光源の種々の例を示す図である。図１において、LED光源の形状を実線で表す。
【００２６】
図１（A）は、蛍光剤で覆われた単一のLEDチップから構成されるLED光源を示す図である。
【００２７】
図１（B）は、縦の長さと横の長さが異なる、１個のLEDチップから構成されるLED光源を示す図である。縦の長さと横の長さの比は、３対１である。
【００２８】
図１（C）は、縦の長さと横の長さが異なる、２個のLEDチップから構成されるLED光源を示す図である。縦の長さと横の長さの比は、３対２である。
【００２９】
図１（D）は、縦の長さと横の長さが等しい、４個のLEDチップから構成されるLED光源を示す図である。縦の長さと横の長さの比は、７対１である。
【００３０】
図２は、LED光源１０１及び光学素子１０３の、LED光源１０１の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と光源の面における横方向の軸（x軸）を含む断面を示す図である。
【００３１】
図３は、LED光源１０１及び光学素子１０３の、LED光源１０１の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と光源の面における縦方向の軸（ｙ軸）を含む断面を示す図である。
【００３２】
LED光源１０１の発光面は、x軸及びy軸に関して線対称な形状を有する。LED光源１０１の発光面の、x軸方向の長さは２aであり、y軸方向の長さは２ｂである。ここで、aはｂよりも小さい。光学素子１０３は、入射面１０３１と出射面１０３３とを備える。入射面１０３１は、LED光源１０１を覆うキャップ状に形成される。キャップの頂点は、入射面１０３１と中心軸との交点である。入射面１０３１の中心軸を含む断面は中心軸に関して線対称である。LED光源１０１の発光面及び光学素子１０３の底面は、同一面を形成する。中心軸とLED光源１０１の発光面との交点及び中心軸と出射面１０３３との交点の間の距離をTで示す。また、LED光源１０１の発光面と被照射面２０１との距離をDで示す。
【００３３】
図４は、LED光源１０１及び入射面１０３１の、LED光源１０１の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と光源の面における横方向の軸（x軸）を含む断面を示す図である。図４において、LED光源１０１の発光面と頂点との距離をhで示す。また、ｘ座標がaまたは-aの位置における入射面１０３１と頂点との距離をh aで示す。
【００３４】
図５は、LED光源１０１及び出射面１０３３の、LED光源１０１の中心を通り光源の面に垂直な中心軸と光源の面における縦方向の軸（ｙ軸）を含む断面を示す図である。図５において、LED光源１０１の発光面と頂点との距離をhで示す。また、ｘ座標がｂまたは-ｂの位置における入射面１０３１と頂点との距離をh ｂで示す。
【００３５】
本発明の照明装置の実施例及び比較例を以下に示す。
【００３６】
実施例１
実施例１の照明装置の仕様は以下のとおりである。
【表１】
2012073398.tif 000010
【００３７】
入射面１０３１は、バイコーニック面であり、以下の式で表せる。
【数８】
2012073398.tif 000011
ここでzは、入射面の頂点から入射面１０３１上の点までの中心軸方向の距離を表す。cx とcy はそれぞれXZ断面の曲率、YZ断面の曲率であり、RxとRyはそれぞれXZ断面の曲率半径、YZ断面の曲率半径であり、kxとkyはそれぞれXZ断面のコーニック係数、YZ断面のコーニック係数である。
【００３８】
入射面１０３１の仕様は以下のとおりである。
【表２】
2012073398.tif 000012
【００３９】
また、本実施例において
【数９】
2012073398.tif 000013
とすると、hab＝0.45%である。
【００４０】
出射面１０３３は、LED光源１０１の反対側に凸の形状であり、以下の式で表せる。
【数１０】
2012073398.tif 000014
【００４１】
ここでzは、出射面１０３３と中心軸との交点から出射面１０３３上の点までの距離である。c は曲率、Rは曲率半径であり、kはコーニック係数であり、Aiは非球面係数である。
【００４２】
出射面１０３３の仕様は以下のとおりである。
【表３】
2012073398.tif 000015
【００４３】
つぎに、実施例１の照明装置の効果について説明する。
【００４４】
図６は、実施例１の照明装置による被照射面２０１の照度分布を示す図である。図６の横方向がx軸方向であり、縦方向がy軸方向である。図において円形の実線は光学素子１０３の光学面を示す。複数の光学素子(レンズ)１０３は、それらの光学面を含む面において、x軸方向及びy軸方向に５０mmの間隔で配置される。図６において、ｘ軸方向に４個、ｙ軸方向に３個の光学素子１０３が配置されている。図６において、色が黒いほど照度が低く、色が白いほど照度が高い。点線A1と点線B1はそれぞれ光源とレンズの中心を含むｙｚ断面とｘｚ断面であり、点線A2と点線B2はそれぞれ隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｙｚ断面とｘｚ断面である。
【００４５】
図７は、実施例１の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【００４６】
図７（A） は、光学素子の中心を含むｙｚ断面（A1断面）の照度分布を示す図である。図７（A）の横軸は、y軸方向の位置を示し、図７（A）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図７（A）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００４７】
図７（B） は、隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｙｚ断面（A2断面）の照度分布を示す図である。図７（B）の横軸は、y軸方向の位置を示し、図７（B）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図７（B）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００４８】
図７（C） は、光学素子の中心を含むｘｚ断面（B1断面）の照度分布を示す図である。図７（C）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図７（C）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図７（C）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００４９】
図７（D） は、隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｘｚ断面（B2断面）の照度分布を示す図である。図７（D）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図７（D）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図７（D）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００５０】
比較例１
比較例１は、実施例１に対応するものであり、比較例１の照明装置の照明装置の仕様は入射面の形状を除いて実施例１と同様である。入射面の仕様は、以下のとおりである。
【表４】
2012073398.tif 000016
【００５１】
入射面は軸対称な形状であり、以下の式によって表せる。
【数１１】
2012073398.tif 000017
ここで、zは、入射面の頂点から入射面上の点までの距離であり、c は曲率、Rは曲率半径であり、kはコーニック係数である。
【００５２】
式(４)の係数は以下のとおりである。
【表５】
2012073398.tif 000018
【００５３】
また、本実施例において
【数１２】
2012073398.tif 000019
とすると、hab＝18.0%である。
【００５４】
図８は、比較例１の照明装置による被照射面２０１の照度分布を示す図である。図８の横方向がx軸方向であり、縦方向がy軸方向である。図８において円形の実線は光学素子（レンズ)の光学面を示す。複数の光学素子は、それらの光学面を含む面において、x軸方向及びy軸方向に５０mmの間隔で配置される。図８において、ｘ軸方向に４個、ｙ軸方向に３個の光学素子１０３が配置されている。図８において、色が黒いほど照度が低く、色が白いほど照度が高い。点線A1と点線B1はそれぞれ光源とレンズの中心を含むｙｚ断面とｘｚ断面であり、点線A2と点線B2はそれぞれ隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｙｚ断面とｘｚ断面である。
【００５５】
図９は、比較例１の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【００５６】
図９（A） は、光学素子の中心を含むｙｚ断面（A1断面）の照度分布を示す図である。図９（A）の横軸は、y軸方向の位置を示し、図９（A）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図９（A）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００５７】
図９（B） は、隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｙｚ断面（A2断面）の照度分布を示す図である。図９（B）の横軸は、ｙ軸方向の位置を示し、図９（B）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図９（B）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００５８】
図９（C） は、光学素子の中心を含むｘｚ断面（B1断面）の照度分布を示す図である。図７（C）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図９（C）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図９（C）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００５９】
図９（D） は、隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｘｚ断面（B2断面）の照度分布を示す図である。図９（D）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図９（D）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図９（D）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００６０】
図７と図９を比較すると、各断面において、比較例1の照明装置を使用した場合の照度のばらつきが大きい。特にA1及びB1断面において、比較例1の照明装置を使用した場合の照度のばらつきが大きくなる。
【００６１】
実施例２
実施例２の照明装置の仕様は以下のとおりである。
【表６】
2012073398.tif 000020
【００６２】
入射面１０３１は、バイコーニック面であり、以下の式で表せる。
【数１３】
2012073398.tif 000021
【００６３】
ここでzは、入射面の頂点から入射面１０３１上の点までの中心軸方向の距離を表す。cx とcy はそれぞれXZ断面の曲率、YZ断面の曲率であり、RxとRyはそれぞれXZ断面の曲率半径、YZ断面の曲率半径であり、kxとkyはそれぞれXZ断面のコーニック係数、YZ断面のコーニック係数である。
【００６４】
入射面１０３１の仕様は以下のとおりである。
【表７】
2012073398.tif 000022
【００６５】
また、本実施例において
【数１４】
2012073398.tif 000023
とすると、hab＝0.53%である。
【００６６】
出射面１０３３は、LED光源１０１の反対側に凸の形状であり、以下の式で表せる。
【数１５】
2012073398.tif 000024
【００６７】
ここでzは、出射面１０３３と中心軸との交点から出射面１０３３上の点までの距離である。c は曲率、Rは曲率半径であり、kはコーニック係数であり、Aiは非球面係数である。
【００６８】
出射面１０３３の仕様は以下のとおりである。
【表８】
2012073398.tif 000025
【００６９】
つぎに、実施例２の照明装置の効果について説明する。
【００７０】
図１０は、実施例２の照明装置による被照射面２０１の照度分布を示す図である。図１０の横方向がx軸方向であり、縦方向がy軸方向である。図１０において円形の実線は光学素子(レンズ)１０３の光学面を示す。複数の光学素子(レンズ)１０３は、それらの光学面を含む面において、x軸方向及びy軸方向に５０mmの間隔で配置される。図１０において、ｘ軸方向に４個、ｙ軸方向に３個の光学素子(レンズ)が配置されている。図１０において、色が黒いほど照度が低く、色が白いほど照度が高い。点線A1と点線B1はそれぞれ光源とレンズの中心を含むｙｚ断面とｘｚ断面であり、点線A2と点線B2はそれぞれ隣り合う光学素子の中心の中間点を含むｙｚ断面とｘｚ断面である。
【００７１】
図１１は、実施例２の照明装置によるyz断面及びxz断面における照度分布を示す図である。
【００７２】
図１１（A） は、光学素子(レンズ)の中心を含むｙｚ断面（A1断面）の照度分布を示す図である。図１１（A）の横軸は、y軸方向の位置を示し、図１１（A）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図１１（A）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００７３】
図１１（B） は、隣り合う光学素子(レンズ)の中心の中間点を含むｙｚ断面（A2断面）の照度分布を示す図である。図１１（B）の横軸は、y軸方向の位置を示し、図１１（B）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図１１（B）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００７４】
図１１（C） は、光学素子(レンズ)の中心を含むｘｚ断面（B1断面）の照度分布を示す図である。図１１（C）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図１１（C）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図１１（C）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００７５】
図１１（D） は、隣り合う光学素子(レンズ)の中心の中間点を含むｘｚ断面（B2断面）の照度分布を示す図である。図１１（D）の横軸は、ｘ軸方向の位置を示し、図１１（D）の縦軸は、照度の最大値を１００％としたときの相対照度を示す。図１１（D）において、光学素子（レンズ）の中心を点線で示した。
【００７６】
入射面がバイコーニック面である実施例
上記の実施例１及び２を含み、実施例がバイコーニック面である照明装置の実施例の仕様を以下の表９乃至表１１に示す。入射面は式(１)で表され、出射面は式(３)で表される。表９は、光源及び光学素子の入射面の仕様を示し、表１０は、光学素子の入射面の仕様及び照度のばらつきを示し、表１１は、光学素子の出射面の仕様を示す。
【表９】
2012073398.tif 000026
表９において、
【数１６】
2012073398.tif 000027
である。
【表１０】
2012073398.tif 000028
【００７７】
表１０において、照度のばらつきは、被照射面における最大照度及び最小照度を、それぞれImax及びImiとして、
(Imax-Imin)/Imax
で表す。実施例１乃至２１の照度のばらつきは、１２％よりも小さい。これに対して、比較例１の照度のばらつきは、３７．２％である。
【表１１】
2012073398.tif 000029
【００７８】
図１２は、habの絶対値と照度のばらつきとの関係を示す図である。
【００７９】
実施例２２
実施例２２の照明装置の仕様は以下のとおりである。
【表１２】
2012073398.tif 000030
【００８０】
入射面は、以下の式で表せる。
【数１７】
2012073398.tif 000031
【００８１】
ここでzは、入射面の頂点から入射面上の点までの中心軸方向の距離を表す。cx とcy はそれぞれXZ断面の曲率、YZ断面の曲率であり、RxとRyはそれぞれXZ断面の曲率半径、YZ断面の曲率半径であり、kxとkyはそれぞれXZ断面のコーニック係数、YZ断面のコーニック係数である。
【００８２】
入射面の仕様は以下のとおりである。
【表１３】
2012073398.tif 000032
また、本実施例において
【数１８】
2012073398.tif 000033
とすると、hab＝1.87 %である。
【００８３】
出射面も式(５)で表せる。ここでzは、出射面と中心軸(z軸)との交点から出射面上の点までの中心軸方向の距離を表す。cx とcy はそれぞれXZ断面の曲率、YZ断面の曲率であり、RxとRyはそれぞれXZ断面の曲率半径、YZ断面の曲率半径であり、kxとkyはそれぞれXZ断面のコーニック係数、YZ断面のコーニック係数である。
【００８４】
出射面の仕様は以下のとおりである。
【表１４】
2012073398.tif 000034
【００８５】
実施例２２の照度のばらつきは５．９％である。
【００８６】
その他の好ましい実施形態
図１３は、射出成形によって製造される光学素子であって、出射面と中心軸との交点付近に樹脂の供給ゲートを設けた光学素子(レンズ)を示す図である。本実施形態において光学素子は射出成形によって製造される。図１３(A)は、樹脂の供給ゲート１０３５A及び光学素子１０３Aを示す図である。図１３（B）は、樹脂の供給ゲート１０３５Aを分離した後の、供給ゲート痕１０３７Aを備えた光学素子１０３Aを示す図である。本実施形態において、中心軸付近に樹脂の供給ゲートを設けることにより、レンズの金型内でレンズ中心より中心軸に関してほぼ対称に樹脂が流れ、良好な成形が可能である。樹脂が中心軸に関してほぼ対称に流れることにより、成形性が向上し、圧力による屈折率分布の低減や複屈折の低減などの効果がある。また、樹脂が中心軸に関してほぼ対称に流れることにより成形のサイクルタイム短くなり、同時間でより多くのレンズが成形可能である。このようなゲート配置はセンターゲートやピンゲートと呼ぶこともある。
【００８７】
図１４は、射出成形によって製造される光学素子であって、出射面と中心軸との交点付近に円錐台状の突起部を設け、そこに樹脂の供給ゲートを設けた光学素子(レンズ)を示す図である。本実施形態において光学素子は射出成形によって製造される。図１３(A)は、樹脂の供給ゲート１０３５B及び光学素子１０３Bを示す図である。図１３（B）は、樹脂の供給ゲート１０３５Bを分離した後の、円錐台状の突起部１０３７Bを備えた光学素子１０３Bを示す図である。本実施形態において、出射面と中心軸との交点付近に設置された円錐台状の突起部１０３７Bは、特に被照射面が近接に位置する際に、光源の中心部の強度の強い光線の拡散を促進する。また、中心軸付近に樹脂の供給ゲートを設けることにより、レンズの金型内でレンズ中心より中心軸に関してほぼ対称に樹脂が流れ、良好な成形が可能である。樹脂が中心軸に関してほぼ対称に流れることにより、成形性が向上し、圧力による屈折率分布の低減や複屈折の低減などの効果がある。また、樹脂が中心軸に関してほぼ対称に流れることにより成形のサイクルタイム短くなり、同時間でより多くのレンズが成形可能である。
【００８８】
図１５乃至図１８は、いずれかの面に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。
【００８９】
拡散構造は、アクリル粉末、ポリスチレン粒子、シリコン粉末、銀粉末、酸化チタン粉末、アルミニウム粉末、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の散乱材料から形成してもよい。あるいは、拡散構造は、いずれかの面に微小な球面形状、非球面形状、円錐形状、三角錐形状、四角錐形状などを付加した構造またはいずれかの面からこれらの微小形状を差し引いた構造であってもよい。微小構造は、たとえば、いずれかの面において、直径１mmの円に含まれる構造であってもよい。あるいは、拡散構造は、マイクロレンズアレイなどの微小の曲面、プリズムなどの屈折構造または全反射構造であってもよい。
【００９０】
図１５は、入射面１０３１Cと中心軸との交点付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。光源の中心の光量が高いために、特に被照射面が近い場合には、中心軸付近に拡散構造を与えるのは有用である。
【００９１】
図１６は、出射面１０３３Dと中心軸との交点付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。中心軸との交点付近とは、レンズの中心からレンズの半径の半分以内までの範囲とする。光源の中心の光量が高いために、特に被照射面が近い場合には、中心軸付近に拡散構造を与えるのは有用である。
【００９２】
図１７は、レンズの入射面１０３１Cと中心軸との交点を含む面を上面として、レンズの該上面と側面との境界付近に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。中心軸に対して大きな角度を持った光線の制御が困難なために、特に被照射面が近い場合には、外周部に拡散構造を与えるのは有用である。
【００９３】
図１８は、原点を含むxy面に形成される面を底面として、該底面に拡散構造を備えた光学素子を示す図である。光学素子（レンズ）内部での全反射による光線や、被照射面からの反射による光線や、複数のレンズを配置した際に隣接したレンズからの光線などがレンズの底面を経由して被照射面へ到達すれば被照射面に輝度ムラを与える。レンズの底面に備えた拡散構造により被照射面の輝度ムラを低減することができる。
【００９４】
また、他の実施形態として、図１５乃至図１８に示す実施形態のうち複数のものを組み合わせたものであってもよい。
【図１】
2012073398.tif 000040
【図２】
2012073398.tif 000041
【図３】
2012073398.tif 000042
【図４】
2012073398.tif 000043
【図５】
2012073398.tif 000044
【図７】
2012073398.tif 000045
【図９】
2012073398.tif 000046
【図１１】
2012073398.tif 000047
【図１２】
2012073398.tif 000048
【図１３】
2012073398.tif 000049
【図１４】
2012073398.tif 000050
【図１５】
2012073398.tif 000051
【図１６】
2012073398.tif 000052
【図１７】
2012073398.tif 000053
【図１８】
2012073398.tif 000054
【図６】
2012073398.tif 000055
【図８】
2012073398.tif 000056
【図１０】
2012073398.tif 000057
【国際調査報告】
2012073398.tif 000058
2012073398.tif 000059
2012073398.tif 000060