(57)【要約】【課題】ＬＥＤ光源からの放射される出射光の利用効率の向上と出射光強度分布の均一化を図れるＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】このＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ光源２が屈折材料１Ａで充填された光学素子１の内部にインサートされている。光学素子１は光軸Ｊの方向の前方の出射面(前面)３を有している。光学素子１の幅方向(径方向)外側の側面４は光軸Ｊの回りに環状に延在している。光学素子１の側面４は出射面３よりも光線の出射方向の後方に位置している。側面４は出射面３で全反射された光線Ｓ２を幅方向内側に向かって反射して光線Ｓ３とし、続いて壁面(後面)５で光軸方向前方へ反射して平行な光線Ｓ４として出射面３から光軸方向前方へ出射させる。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、
上記ＬＥＤ光源に取付けられると共に屈折材料で作製された光学素子とを備え、
上記光学素子は、
上記ＬＥＤ光源よりも上記ＬＥＤ光源による光線の出射方向の前方に位置していると共に上記ＬＥＤ光源から放射された光線を透過あるいは全反射する前面と、
上記前面で全反射された光線を反射させる側面と、
上記側面によって反射された光線を上記前面に向かって反射させる後面とを有することを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記光学素子は、
上記前面のうちの上記ＬＥＤ光源の光軸が通る中央部に形成された凸レンズ部を有し、
上記前面は、上記凸レンズ部の凸レンズ面とこの凸レンズ面に連なる平坦面とを有することを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記ＬＥＤ光源と上記前面の平坦面の延長面との間の距離がＤａ(ｍｍ)であり、
上記ＬＥＤ光源の光軸と上記前面の平坦面の延長面との交点から上記平坦面もしくは上記平坦面の延長面上で上記ＬＥＤ光源から放射された光線が通過する点までの距離がＤｂ(ｍｍ)であり、
上記光学素子の屈折率がｎであるときに、次式(１)が成立していることを特徴とするＬＥＤモジュール。
Ｄｂ≧Ｄａ・(ｎ２−１)１/２          … (１)
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記前面で全反射された複数の光線を互いに平行な光線として上記後面に向かって反射すると共に上記側面に含まれる第一の放物面と、
上記側面で反射された複数の光線を互いに平行な光線として上記前面に向かって反射すると共に上記後面に含まれる第二の放物面とのうちの少なくとも一方の放物面を有することを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記ＬＥＤ光源は、上記光学素子の内部にインサートされていることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記光学素子は、上記ＬＥＤ光源が嵌着されると共に上記ＬＥＤ光源から放射された光線を取り込む光線取り込み部を有することを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記光学素子は金属ベースに形成された窪みに嵌合されており、
上記光学素子の側面と後面は上記金属ベースに形成された窪みの壁面に接していることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記前面に形成された凸レンズ部は、上記光学素子と一体成形されていることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項９】
請求項２から７のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールにおいて、
上記凸レンズ部は、上記光学素子とは別部材であることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールと、
ユニットケースと、
上記ユニットケースの開口部に配置された発光面部材と、
上記ユニットケース内に配置されて上記ＬＥＤモジュールおよび発光面部材との間に中空導光領域を形成すると共に上記ＬＥＤモジュールから上記中空導光領域に出射された光線を反射して上記発光面部材に向かわせる反射部材とを備えることを特徴とするＬＥＤバックライトユニット。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュールを備え、
偏光変換素子と偏光ビームスプリッターと反射型液晶素子パネルと投影レンズとが上記ＬＥＤモジュールが放射する光線が順に入射するように配置されていることを特徴とするマイクロプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤモジュールに関し、一例として、足元灯、表示灯、スポットライト、ウォールウォッシャ、建築化照明、スタンド、車内灯などの照明器具、信号灯、視線誘導灯、超小型プロジェクタ、ＬＥＤ(Ｌight-Ｅmitting Ｄiode：発光ダイオード)バックライト、その他の強度分布が均一で指向性の高い光を供給することを必要とするＬＥＤ光源装置、およびこれらを組み込んだ装置などに用いられるＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤ光源から放射された光線を平行に制御し、光軸方向前方へ射出するために、ＬＥＤ光源の前方に砲弾型レンズを設けたＬＥＤモジュールがある(特許文献１(特開昭６１‐１４７５８７号公報)参照)。光軸とは、ＬＥＤ光源の発光面の中心から、光学素子の中心前方へ向かう方向であり、光軸方向前方は、光軸と平行で光線の射出方向であり、光軸方向後方は、光軸と平行で光線の射出方向と逆方向である。
【０００３】
上記特許文献１では、図１１に示すように、ＬＥＤ光源１０１から放射された光線を平行にするために、光軸方向前方に砲弾型レンズ１０２を設け、砲弾型レンズ１０２から平行な光線を取り出している。なお、図１１において、１０３はリードフレームである。
【０００４】
しかし、ＬＥＤ光源１０１から放射した光線の利用効率が悪く、光線を有効に利用するためにはＬＥＤモジュールが光軸方向前方に大きくなる欠点がある。また、ＬＥＤ光源１０１から大きな角度で射出した光線を平行にすることができないため、射出した光線の径は小さくなる欠点がある。
【０００５】
そこで、上記欠点を解決するために、図１２に示すように、ＬＥＤ光源２０１の光軸方向に設けた射出面２０４の中央に凸レンズ部２０３を設け、その周辺部に反射面２０２を設けて射出面２０４から平行な光線を取り出す技術がある(特許文献２(特開平１−１３０５７８号公報)参照)。
【０００６】
この技術では、ＬＥＤ光源２０１から放射された光線の内、放射角の小さい光線は、射出面２０４の中央に設けられた凸レンズ部２０３に集光され、平行光として光軸方向前方へ取り出される。一方、ＬＥＤ光源２０１から大きな角度で放射された光線は、射出面２０４において全反射条件を満たしているので、凸レンズ部２０３周辺に設けられた反射面２０２によって、光軸方向後方かつ幅方向外側に折り曲げられる。ここで、幅方向外側とは、光軸と垂直で光軸から遠ざかる方向であり、幅方向内側は、光軸と垂直で光軸に近づく方向である。この折り曲げられた光線は、ＬＥＤ光源２０１から光軸方向に椀状に突出した反射面２０６で反射し、射出面２０４から光軸方向前方へ平行な光線として取り出される。なお、図１２において、２０７はＬＥＤ光源配置面であり、２０５はＬＥＤ光源１０１への配線である。
【０００７】
ところで、この特許文献２に示された技術では、ＬＥＤ光源１０１から放射した光線を有効に利用するために、ＬＥＤモジュールの幅方向寸法が大きくなる欠点がある。また、射出面２０４に光線を射出しない領域が存在するため、光線の強度分布が不均一になるという欠点がある。
【０００８】
そこで、上記特許文献２の技術の欠点を解決するために、図１３に示すように、ＬＥＤ光源３０１から放射した光線を出射面３０４の３つの領域３０４Ａ,３０４Ｂ,３０４Ｃから平行な光線として取り出す技術がある(特許文献３(特開２００１―２３７４６３号公報))。
【０００９】
この特許文献３の技術では、ＬＥＤ光源３０１からの放射角が小さな光線は、光軸方向に設けられた出射面３０４の凸レンズ部３０３によって平行な光線として領域３０４Ａから光軸方向前方へ取り出される。一方、ＬＥＤ光源３０１から大きい角度で放射された光線は、ＬＥＤ光源３０１から光軸方向へ椀状に突き出した反射面３０６によって反射され、出射面３０４の領域３０４Ｂから光軸方向前方へ取り出される。
【００１０】
一方、出射面３０４の領域３０４Ａ,３０４Ｂから取り出される光線の間の角度に放射された光線は、射出面３０２で全反射条件を満たし、射出面３０２で光軸方向後方かつ幅方向外側に折り曲げられ、その後、ＬＥＤ光源３０１から光軸方向に椀状に突出した反射面３０６で全反射され、領域３０４Ｃから射出される。上記反射面３０６をこのような椀形状にすることで、ＬＥＤ光源３０１から放射された光線を平行な光線に変換し、光軸方向前方へ取り出すことができる。
【００１１】
ところで、特許文献３に開示された技術において、図１３に示す出射面３０４の領域３０４Ａと領域３０４Ｃから射出される光線は、光線の本数が多いため光束が大きく、平行かつ均一な光線として取り出される。
【００１２】
しかし、出射面３０４の領域３０４Ｂから取り出される光線は、ＬＥＤ光源３０１からの放射角が大きいため、光線の密度が小さく強度が低い。したがって、図１３に示した出射面３０４から取り出された光線は、強度分布が不均一な領域を生じ、ドーナツ型の強度分布となるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−１４７５８７号公報
【特許文献２】特開平１−１３０５７８号公報
【特許文献３】特開２００１―２３７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、ＬＥＤ光源からの放射される出射光の利用効率の向上と出射光強度分布の均一化を図れるＬＥＤモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ光源と、
上記ＬＥＤ光源に取付けられると共に屈折材料で作製された光学素子とを備え、
上記光学素子は、
上記ＬＥＤ光源よりも上記ＬＥＤ光源による光線の出射方向の前方に位置していると共に上記ＬＥＤ光源から放射された光線を透過あるいは全反射する前面と、
上記前面で全反射された光線を反射させる側面と、
上記側面によって反射された光線を上記前面に向かって反射させる後面とを有することを特徴としている。
【００１６】
この発明のＬＥＤモジュールによれば、上記ＬＥＤ光源から光軸方向前方に小さい角度で放射された光線は、上記光学素子の前面で折り曲げられ、平行光線として光軸方向前方へ取り出される。一方、上記ＬＥＤ光源から光軸に対して大きい角度で放射された光線は、上記光学素子の前面で全反射されて光軸方向後方かつ径方向(幅方向)外方へ折り曲げられる。その後、上記光線は、上記光学素子の側面で径方向内方へ反射されて、上記光学素子の後面で反射して上記前面から光軸方向前方へ射出される。
【００１７】
このように、この発明のＬＥＤモジュールによれば、光学素子内部においてＬＥＤ光源から放射した光線が光軸方向前方へ射出されるまでに十分な光路長を稼いで、光学素子の前面から光軸方向前方へ平行な光線を取り出すことができ、ＬＥＤ光源からの放射される出射光の利用効率を向上できると共に出射光の強度分布の均一化を図れる。
【００１８】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記光学素子は、
上記前面のうちの上記ＬＥＤ光源の光軸が通る中央部に形成された凸レンズ部を有し、
上記前面は、上記凸レンズ部の凸レンズ面とこの凸レンズ面に連なる平坦面とを有する。
【００１９】
この実施形態によれば、上記光学素子の前面の中央部に設けた凸レンズ部によって、上記ＬＥＤ光源から小さな角度で放射した光線を効率よく平行に取り出すことができる。
【００２０】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記ＬＥＤ光源と上記前面の平坦面の延長面との間の距離がＤａ(ｍｍ)であり、
上記ＬＥＤ光源の光軸と上記前面の平坦面の延長面との交点から上記平坦面もしくは上記平坦面の延長面上で上記ＬＥＤ光源から放射された光線が通過する点までの距離がＤｂ(ｍｍ)であり、
上記光学素子の屈折率がｎであるときに、次式(１)が成立している。
Ｄｂ≧Ｄａ・(ｎ２−１)１/２          … (１)
【００２１】
この実施形態によれば、上式(１)による条件を満たす距離Ｄａ,距離Ｄｂ,屈折率ｎを決定することによって、凸レンズ部の形状が求まる。また、上記凸レンズと上記凸レンズの周りの前面の平坦面との接点が求まる。一例として、上記凸レンズ部の半径を、上式(１)を満たす距離Ｄｂの条件の中で、最小の値(Ｄａ・(ｎ２−１)１/２)に設定することによって、ＬＥＤ光源から放射した光を最も有効に利用できる。
【００２２】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記前面で全反射された複数の光線を互いに平行な光線として上記後面に向かって反射すると共に上記側面に含まれる第一の放物面と、
上記側面で反射された複数の光線を互いに平行な光線として上記前面に向かって反射すると共に上記後面に含まれる第二の放物面とのうちの少なくとも一方の放物面を有する。
【００２３】
この実施形態によれば、上記光学素子の側面と後面の少なくとも一方の面が上記放物面を含んでいることによって、上記ＬＥＤ光源から放射された光線を上記光学素子の内部で効率よく平行にすることができる。
【００２４】
また、上記前面からの反射光を側面で幅方向内側へ反射させることによって、平行に変換された光線が前面から射出する位置をＬＥＤ光源付近にすることができ、光軸方向へ取り出された光線の照度ムラを抑制することができ、強度分布が均一かつ平行な光線を取り出すことができる。また、上記前面からの反射光を側面で幅方向内側へ反射させるように、側面を光軸に対して小さい角度で配置することによって、光学素子が幅方向に大きくなるのを抑制でき、高性能かつ小型化が可能になる。
【００２５】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記ＬＥＤ光源は、上記光学素子の内部にインサートされている。
【００２６】
この実施形態によれば、ＬＥＤ光源を例えばインサート成形でもって光学素子内部に配置することによって、ＬＥＤ光源と光学素子の成形と同時に光学素子内にＬＥＤ光源を組み込むことができる。よって、ＬＥＤ光源を後から取り付ける必要がなく、大量生産に適応できる。また、光学素子の成形時にＬＥＤ光源の位置ずれを考慮する必要がなくなる。
【００２７】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記光学素子は、上記ＬＥＤ光源が嵌着されると共に上記ＬＥＤ光源から放射された光線を取り込む光線取り込み部を有する。
【００２８】
この実施形態によれば、上記光学素子の光線取り込み部に対して上記ＬＥＤ光源を着脱することで、ＬＥＤ光源およびＬＥＤチップの交換を容易に行うことができる。また、上記光学素子の成形時にＬＥＤ光源の配置のずれを考慮する必要がなく、製造コスト、成形時間を削減できる。
【００２９】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記光学素子は金属ベースに形成された窪みに嵌合されており、
上記光学素子の側面と後面は上記金属ベースに形成された窪みの壁面に接している。
【００３０】
この実施形態によれば、上記光学素子の側面および後面を金属ベース上に成形することによって、金属ベースを反射面として利用できるから、光学素子の成形後に側面および後面を反射面に加工する必要がない。
【００３１】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記前面に形成された凸レンズ部は、上記光学素子と一体成形されている。
【００３２】
この実施形態によれば、光学素子と凸レンズ部を一体成形することで、ＬＥＤ光源の発光面の中心と凸レンズ部の中心を精密に制御できるので、ＬＥＤ光線から放射された光線の利用効率の向上を図れる。
【００３３】
また、一実施形態のＬＥＤモジュールでは、上記凸レンズ部は、上記光学素子とは別部材である。
【００３４】
この実施形態によれば、上記凸レンズ部を成形した後に上記光学素子に取り付けることによって、成形時のＬＥＤ光源の配置のずれを考慮する必要がなく、製造コストと成形時間を削減できる。
【００３５】
また、一実施形態のＬＥＤバックライトユニットは、上記ＬＥＤモジュールと、
ユニットケースと、
上記ユニットケースの開口部に配置された発光面部材と、
上記ユニットケース内に配置されて上記ＬＥＤモジュールおよび発光面部材との間に中空導光領域を形成すると共に上記ＬＥＤモジュールから上記中空導光領域に出射された光線を反射して上記発光面部材に向かわせる反射部材とを備える。
【００３６】
この実施形態のＬＥＤバックライトユニットによれば、上記ＬＥＤモジュールはＬＥＤ光源からの発散光を平行かつ均一に取り出すことができ、さらに、ＬＥＤ光源の光利用効率を向上できるので、発光性能が高くて発光面部材の発光面の法線方向のサイズを縮小して小型化が可能になる。
【００３７】
また、一実施形態のマイクロプロジェクタは、上記ＬＥＤモジュールを備え、
偏光変換素子と偏光ビームスプリッターと反射型液晶素子パネルと投影レンズとが上記ＬＥＤモジュールが放射する光線が順に入射するように配置されている。
【００３８】
この実施形態のマイクロプロジェクタによれば、上記ＬＥＤモジュールから放射されて偏光変換素子と偏光ビームスプリッターを通って反射型液晶素子パネルで反射された光線は投影レンズを通って、スクリーン上にそのまま映し出される。このため、反射型液晶素子パネルには指向性が高い光を照射する必要がある。ここで、上記ＬＥＤモジュールはＬＥＤ光源からの放射角を例えば５°以内に制御することができるので、高い指向性を持った光線を反射型液晶素子(ＬＣＯＳ)パネルに照射することができる。また、高性能かつ小型化のマイクロプロジェクタを実現でき、携帯電話や小型のＰＤＡに搭載可能になる。
【発明の効果】
【００３９】
この発明のＬＥＤモジュールによれば、ＬＥＤ光源から光軸に対して大きい角度で放射された光線を、光学素子の前面,側面,後面で順次反射させて前面から光軸方向前方へ射出させるので、光学素子内部においてＬＥＤ光源から放射した光線が光軸方向前方へ射出されるまでに十分な光路長を稼いで、光学素子の前面から光軸方向前方へ平行な光線を取り出すことができる。よって、この発明によれば、ＬＥＤ光源からの放射される出射光の利用効率を向上できると共に出射光の強度分布の均一化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】この発明のＬＥＤモジュールの第１実施形態を示す断面図である。
【図１Ｂ】ＬＥＤ光源４２から出射面４３までの光線ｃの経路を示す模式図である。
【図１Ｃ】上記第１実施形態のＬＥＤ光源２から放射された光線が出射面３から射出されるまでの経路を示した図である。
【図２】この発明のＬＥＤモジュールの第２実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】この発明のＬＥＤモジュールの第３実施形態を示す断面図である。
【図３Ｂ】上記第３実施形態の変形例を示す断面図である。
【図４】この発明のＬＥＤモジュールの第４実施形態を示す断面図である。
【図５】この発明のＬＥＤモジュールの第５実施形態を示す断面図である。
【図６】上記第５実施形態の変形例を示す断面図である。
【図７】この発明の第６実施形態としての液晶表示用のバックライトユニットの断面図である。
【図８】この発明の第７実施形態としての超小型プロジェクタを模式的に示す図である。
【図９】上記第７実施形態が有するＬＥＤモジュール８１〜８３の配光特性を示す図である。
【図１０】上記第７実施形態が有するＬＥＤモジュール８１〜８３の強度分布特性を示す図である。
【図１１】従来のＬＥＤモジュールを示す断面図である。
【図１２】従来のもう１つのＬＥＤモジュールを示す断面図である。
【図１３】従来のさらにもう１つのＬＥＤモジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４２】
(第１の実施の形態)
図１Ａは、この発明の第１実施形態のＬＥＤモジュールを示す断面図である。この第１実施形態のＬＥＤモジュールは、光源であるＬＥＤ光源２が屈折材料１Ａで充填された光学素子１の内部にインサートされている。例えば、ＬＥＤ光源２をインサート成形によって光学素子１内部に配置できる。光学素子１は、光軸Ｊの方向の前方の出射面３を有しており、この出射面３は、光学素子１の前面をなし、ＬＥＤ光源２から放射された光線を射出する。なお、ＬＥＤ光源２の発光面の中心は光軸Ｊ上にある。
【００４３】
また、光学素子１の幅方向(径方向)外側の側面４は、光軸Ｊの回りに環状に延在していると共に断面において放物線となる形状である。この光学素子１の側面４は、上記出射面３よりも上記光線の出射方向の後方に位置している。図１において、この側面４は、光軸Ｊを基準として、光軸に対して、例えば１２°と小さな角度で傾斜して配置されている。この側面４に反射膜(図示せず)を形成することで出射面(前面)３で全反射された光線を側面４で反射するようにしている。
【００４４】
また、光学素子１の光軸方向の後方には円錐台形状の窪み９があり、この窪み９の壁面５に反射膜(図示せず)を形成している。この壁面５は、光学素子１の後面を構成している。上記壁面５は、環状の側面４により反射された光線を出射面(前面)３に向かって反射させる。上記ＬＥＤ光源２は、窪み９の底に位置しており、配線６が接続されている。
【００４５】
この第１実施形態のＬＥＤモジュールでは、前面である出射面３、側面４、後面である壁面５は、次式(２)を満たす非球面である。この式(２)において、α＝Ｙ２/Ｒであり、β＝(１−(１＋Ｋ)・(Ｙ２/Ｒ２))１/２である。
Ｚ＝α/(１＋β)＋ＡＹ４＋ＢＹ６               … (２)
式(２)において、
α＝Ｙ２/Ｒ、
β＝(１−(１＋Ｋ)・(Ｙ２/Ｒ２))１/２、
Ｋ：円錐定数、
Ａ,Ｂ：非球面係数、
Ｙ：光軸からの高さ、
Ｒ：非球面頂点の曲率半径、
Ｚ：光軸から高さＹの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの
垂直方向の距離、
そして、上記曲率半径Ｒ、円錐定数Ｋ、非球面係数Ａ,Ｂは、例えば、以下の(表１)に示すような値となっている。なお、曲率半径Ｒの単位は、ｍｍである。
(表１)
2010238686.tif 000003
【００４６】
また、ＬＥＤ光源２の背面には、電力供給のための配線６が接続されており、ＬＥＤ光源２は、電力供給のための配線６を介して外部より電力の供給を受ける。上記光学素子１の側面４および壁面(後面)５に形成する反射膜(図示せず)は、例えばアルミ等の金属や誘電体多層膜を蒸着することで形成できる。
【００４７】
一般に、光透過性樹脂として用いられる屈折材料では周辺部への入射光の角度に関して次のことが言える。すなわち、図１Ｂに示すように、ＬＥＤ光源４２から出射面４３までの距離をＺａ(ｍｍ)、光軸Ｊと出射面４３との交点から出射面４３上で光線ｃ２が通過する点までの距離をＺｂ(ｍｍ)、屈折材料４１Ａの屈折率をｎとすると、次式(３)を満たす光線ｃ２は、出射面４３を透過し、次式(３)を満たさない光線ｃ２は、出射面４３で全反射する。
Ｚｂ＜Ｚａ・(ｎ２−１)１/２              … (３)
【００４８】
一方、図１Ｃに示す第１実施形態のＬＥＤモジュールの構成において、ＬＥＤ光源２から出射面３までの距離をＤａ、光軸Ｊと出射面３との交点から出射面３上で光線が通過する点までの距離をＤｂ、屈折材料１Ａの屈折率をｎとする。ここで、ＬＥＤ光源２から放射された光線のうち、光学素子１の出射面(前面)３で次式(４)を満たす範囲に入射した光線Ｓ０は、出射面３を透過し、光軸方向へ平行な光として射出される。なお、距離Ｄａ,Ｄｂの単位は、ｍｍである。
Ｄｂ＜Ｄａ・(ｎ２−１)１/２              … (４)
【００４９】
一方、ＬＥＤ光源２から放射された光線のうち、出射面３の上記式(４)を満たさない大きな角度で入射した光線Ｓ１は、出射面３を透過せず、光軸方向後方かつ幅方向外側へ全反射される。出射面３で全反射した光線Ｓ２は、側面４で光軸方向後方かつ幅方向(径方向)内側に向かって反射される。つまり、上記光線Ｓ２は、側面４で光軸Ｊを含む平面に向かって反射される。この反射された光線Ｓ３は、さらに窪み９の壁面５で光軸方向前方に反射され、平行な光線Ｓ４として出射面３から光軸方向前方へ射出される。
【００５０】
このように、この実施形態では、ＬＥＤ光源２の発光面から光学素子１の出射面３に全反射条件で入射した光が側面４,壁面５で反射を繰り返して出射面３から出射されるまでの間に、光学素子１内部で十分な光学長を稼ぐことができ、出射面３から平行な光線Ｓ４として取り出すことができる。したがって、この実施形態によれば、ＬＥＤ光源２からの放射される出射光の利用効率の向上と出射光強度分布の均一化を図れる。
【００５１】
また、この実施形態では、図１Ｃに示すように、光学素子１の側面４を、光軸Ｊを基準として、光軸Ｊに対して例えば１２°と小さな角度で配置することによって、光線Ｓ２を幅方向(径方向)内側に反射させることができ、光線Ｓ４の射出領域を出射面３において半径方向内方の領域にすることができる。これにより、光学素子１の出射面３から強度分布にムラのない光線を取り出すことができる。また、光学素子１の側面４を光軸Ｊに対して、例えば１２°と小さな角度で配置することによって、ＬＥＤモジュールの幅方向寸法が大きくなるのを抑制できる。また、上記実施形態では、光学素子１の側面４と壁面５が、上式(２),(表１)で表される放物面であることによって、ＬＥＤ光源２から放射された光線を光学素子１の内部で効率よく平行にすることができる。
【００５２】
(第２の実施の形態)
図２は、この発明の第２実施形態のＬＥＤモジュールを示す断面図である。この第２実施形態のＬＥＤモジュールは、光源であるＬＥＤ光源１２が屈折材料１１Ａで充填された光学素子１１の内部にインサートされている。この第２実施形態は、光学素子１１が出射面１３の中央部に凸レンズ部１７を有する点が前述の第１実施形態と異なる。
【００５３】
光学素子１１は、光軸Ｊの方向の前方の前面としての出射面１３と、この出射面１３のうちの上記ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊが通る中央部に形成された凸レンズ部１７を有する。そして、上記出射面１３は、上記凸レンズ部１７の凸レンズ面１７Ａとこの凸レンズ面１７Ａの径方向外側に形成された平坦面１８とを有する。この出射面１３は、ＬＥＤ光源１２から放射された光線を射出する出射面である。
【００５４】
この第２実施形態では、ＬＥＤ光源１２から放射された光線を有効に利用するために、凸レンズ部１７の有効径は、次の式(１)を満たす距離Ｄｂの値とした。なお、凸レンズ部１７の有効径を、式(１)を満たす距離Ｄｂの値の中で最小の値(Ｄａ・(ｎ２−１)１/２)に設定することが望ましい。なお、凸レンズ部１７の中心、および、ＬＥＤ光源１２の発光面の中心は光軸Ｊ上にある。
Ｄｂ≧Ｄａ・(ｎ２−１)１/２          … (１)
【００５５】
この式(１)において、上記ＬＥＤ光源１２と上記出射面１３の平坦面１８の延長面Ｓｐとの間の距離をＤａ(ｍｍ)としている。また、上記ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊと上記平坦面１８の延長面Ｓｐとの交点Ｐ０から上記平坦面１８もしくは平坦面１８の延長面Ｓｐ上でＬＥＤ光源１２から放射された光線が通過する点までの距離をＤｂ(ｍｍ)としている。また、上記光学素子１１の屈折率をｎとしている。
【００５６】
また、この第２実施形態では、光学素子１１の幅方向(径方向)外側の側面１４は、光軸Ｊの回りに環状に延在していると共に断面において放物線となる形状である。この側面１４は光軸Ｊを基準として、光軸Ｊに対して１２°と小さな角度で傾斜して配置されており、この側面１４に反射膜(図示せず)を形成することで反射面としている。また、光学素子１１の光軸後方には円錐台形状の窪み１９が形成されており、この窪み１９の壁面１５に反射膜(図示せず)を形成することで反射面としている。
【００５７】
この実施形態では、一例として、光学素子１１の形状は、幅方向(径方向)の寸法が１１ｍｍで、光軸方向の寸法が５ｍｍであり、光学素子１１の前面をなす出射面１３から射出する光線の光束径は９ｍｍとなっている。
【００５８】
この第２実施形態の光学素子１１において、上記前面をなす出射面１３上の凸レンズ部１７、出射面１３上の平坦面１８、側面１４、後面をなす壁面１５は、前述の式(２)を満たす非球面であり、曲率半径Ｒ、円錐定数Ｋ、非球面係数Ａ,Ｂは、例えば、以下の(表２)に示すような値となっている。なお、曲率半径Ｒの単位は、ｍｍである。
(表２)
2010238686.tif 000004
【００５９】
また、ＬＥＤ光源１２の背面には電力供給のための配線１６が接続されており、ＬＥＤ光源１２は、電力供給のための配線１６を介して外部より電力の供給を受ける。上記光学素子１１の側面１４および壁面(後面)１５に形成される反射膜(図示せず)は、例えば、アルミ等の金属や誘電体多層膜を蒸着することで形成することができる。
【００６０】
この第２実施形態のＬＥＤモジュールでは、ＬＥＤ光源１２から放射された光線のうち、出射面１３において凸レンズ１７の有効径Ｄｂの範囲内に入射した光線は、凸レンズ部１７で折り曲げられ、光軸方向前方へ平行な光として射出される。また、ＬＥＤ光源１２から放射された光線のうち、出射面１３において凸レンズ１７の有効径Ｄｂの範囲外つまり平坦面１８に入射した光線は、前面である出射面１３を透過せずに、光軸方向後方かつ幅方向外側へ全反射される。この出射面１３で全反射した光線は、側面１４で光軸方向後方かつ幅方向内側に向かって反射され、後面である壁面１５で光軸方向に反射され、前面である出射面１３から平行な光線として光軸方向前方へ射出される。
【００６１】
この第２実施形態のＬＥＤモジュールでは、ＬＥＤ光源１２から光軸Ｊに対して大きな角度(つまり凸レンズ１７の有効径Ｄｂの範囲外)で放射された光線は、光学素子１１の出射面１３の平坦面１８で全反射した後、光学素子１１の側面１４および壁面１５で反射し、出射面１３から光軸Ｊに対して平行に射出される。このように、この第２実施形態では、ＬＥＤ光源１２の発光面から光学素子１１の出射面１３に全反射条件で入射した光が側面１４,壁面１５で反射を繰り返すので、出射面１３から出射されるまでの間に、光学素子１１の内部で十分な光学長を稼ぐことができ、出射面１３から平行な光線として取り出すことができる。
【００６２】
また、この第２実施形態では、出射面１３上に凸レンズ部１７を設けることによって、ＬＥＤ光源１２から小さな角度で放射されて上述の式(１)による交点Ｐ０からの距離Ｄｂ以内の箇所に入射した光線を効率よく平行に取り出すことができる。また、光学素子１１の側面１４を光軸Ｊに対して小さな角度(一例として１２°)で配置することによって、光線を側面１４で幅方向(径方向)内側に反射させるので、出射面１３からの光線の射出領域を径方向内側の領域にすることができる。これにより、光学素子１１の出射面１３から強度分布にムラのない光線を取り出すことができる。また、光学素子１１の側面１４を光軸Ｊに対して、例えば、１２°と小さな角度で配置することによって、ＬＥＤモジュールの幅方向寸法が大きくなるのを抑制できる。
【００６３】
(第３の実施の形態)
図３Ａは、この発明の第３実施形態のＬＥＤモジュールを示す断面図である。この第３実施形態のＬＥＤモジュールでは、光源であるＬＥＤ光源２２が屈折材料２１Ａで充填された光学素子２１の内部にインサートされていない。この第３実施形態では、図３Ａに示すように、光学素子２１の内部には、円錐台形状の窪み２９の壁面(後面)２５に光線取り込み部３０が設けられている。この窪み２９の壁面２５が光学素子２１の後面をなす。上記光線取り込み部３０には砲弾型キャップ４０を取り付けたＬＥＤ光源２２が嵌着されており、ＬＥＤ光源２２から放射された光線は光線取り込み部３０から光学素子２１内に取り込まれる。
【００６４】
なお、図３Ｂに示すように、光学素子２１の窪み２９の壁面２５に設けた光線取り込み部３１に、砲弾型キャップ４０の無いＬＥＤ光源２２を直接組み込んでもよい。
【００６５】
この第３実施形態では、光学素子２１は、光軸Ｊの方向の前方の前面としての出射面２３を備える。この出射面２３は、前述の式(１)を満たす範囲に形成された凸レンズ部２７と、この凸レンズ部２７の径方向外側に形成された平坦面２８とを有する。この出射面２３は、ＬＥＤ光源２２から放射された光線を射出する出射面である。
【００６６】
この第３実施形態では、ＬＥＤ光源２２から放射された光線を有効に利用するために、凸レンズ部２７の有効径は、前述の式(１)を満たす距離Ｄｂの値の中で最小の値に設定されることが望ましい。なお、凸レンズ部２７の中心、および、ＬＥＤ光源２２の発光面の中心は光軸Ｊ上にある。
【００６７】
また、光学素子２１の幅方向外側の側面２４は、光軸Ｊの回りに環状に延在していると共に断面において放物線となる形状である。この側面２４は、上記出射面２３よりも上記光線の出射方向の後方に位置している。この側面２４は、光軸Ｊを基準として、光軸Ｊに対して例えば１２°と小さな角度で傾斜して配置されており、この側面２４に反射膜(図示せず)を形成することで反射面としている。また、光学素子２１の光軸後方には円錐台形状の窪み２９があり、この窪み２９の壁面２５に反射膜(図示せず)を形成することで反射面としている。
【００６８】
この実施形態では、一例として、光学素子２１の形状は、幅方向(径方向)の寸法が１１ｍｍで、光軸方向の寸法が５ｍｍであり、出射面２３から射出する光線の光束径は９ｍｍとなっている。
【００６９】
この第３実施形態の光学素子２１において、前面をなす出射面２３上の凸レンズ部２７、出射面２３上の平坦面２８、側面２４、後面をなす壁面２５、光線取り込み部３０は、上述した式(２)を満たす非球面であり、曲率半径Ｒ、円錐定数Ｋ、非球面係数Ａ,Ｂは、例えば、以下の(表３)に示すような値となっている。なお、曲率半径Ｒの単位は、ｍｍである。
(表３)
2010238686.tif 000005
【００７０】
また、ＬＥＤ光源２２の背面には電力供給のための配線２６が接続されており、ＬＥＤ光源２２は、電力供給のための配線２６を介して外部より電力の供給を受ける。上記光学素子２１の側面２４および壁面(後面)２５に形成される反射膜(図示せず)は、例えば、アルミ等の金属や誘電体多層膜を蒸着することで形成することができる。
【００７１】
この第３実施形態のＬＥＤモジュールでは、ＬＥＤ光源２２から放射された光線のうち、出射面(前面)２３において上述の式(１)を満たす凸レンズ部２７の有効径Ｄｂ内に入射した光線は、凸レンズ部２７で折り曲げられ、光軸方向前方へ平行な光として射出される。一方、ＬＥＤ光源２２から放射された光線のうち、出射面(前面)２３において、凸レンズ部２７の有効径Ｄｂの範囲外に入射した光線は、出射面２３を透過せずに、光軸方向後方かつ幅方向外側へ全反射される。この出射面２３で全反射した光線は、側面２４で光軸方向後方かつ幅方向内側に向かって反射され、さらに壁面(後面)２５で光軸方向前方に反射され、出射面２３から平行な光線として光軸方向前方へ射出される。
【００７２】
この第３実施形態のＬＥＤモジュールでは、ＬＥＤ光源２２から光軸方向に対して大きな角度(全反射条件)で放射されて凸レンズ部２７の有効径Ｄｂの範囲外に放射された光線は、出射面２３で全反射した後、光学素子２１の側面２４および壁面２５で反射し、出射面２３から光軸方向に対して平行に射出される。すなわち、この第３実施形態によれば、ＬＥＤ光源２２の発光面から光学素子２１の出射面２３に全反射条件で入射した光が側面２４,壁面２５で反射を繰り返すので、出射面２３から出射されるまでの間に、光学素子２１の内部で十分な光学長を稼ぐことができ、出射面２３から平行な光線として取り出すことができる。
【００７３】
また、この第３実施形態では、側面２４を光軸Ｊに対して、例えば１２°と小さな角度で傾斜して配置することによって、光線を側面２４で幅方向(径方向)内側に反射させるので、出射面２３からの光線の射出領域を径方向内側の領域にすることができる。よって、光学素子２１の出射面２３から強度分布にムラのない光線を取り出すことができる。
【００７４】
また、光学素子２１の側面２４を光軸Ｊに対して小さな角度(一例として１２°)で配置することによって、ＬＥＤモジュールの幅方向寸法が大きくなるのを抑制できる。また、光学素子２１に光線取り込み部３０を設けたことにより、ＬＥＤ光源２２を簡便に交換できる。また、この構成によって、製造時のＬＥＤ光源２２のずれによる不良品の発生を抑制することができ、歩留まりが向上し、コスト削減が可能である。
【００７５】
(第４の実施の形態)
図４は、この発明の第４実施形態のＬＥＤモジュールを示す断面図である。この第４実施形態のＬＥＤモジュールは、金属ベース５０上に形成されている点、および光学素子２１の側面２４および壁面２５に反射膜を形成していない点だけが、前述の第３実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、前述の第３実施形態と同じ部分には同じ符号を付して、前述の第３実施形態と異なる部分を主に説明する。
【００７６】
図４に示すように、この第４実施形態のＬＥＤモジュールは、金属ベース５０に形成されている窪みＶに嵌合するように成形されている。これにより、この第４実施形態では、光学素子２１の側面２４は金属ベース５０の窪みＶの壁面５０Ａに接し、光学素子２１の壁面(後面)２５は金属ベース５０の窪みＶの壁面５０Ｂに接している。よって、この第４実施形態では、そのままでは透過面である光学素子２１の側面２４,壁面２５に反射膜としての蒸着膜等を設けることなくミラー面として利用することができる。よって、光学素子２１の側面２４,壁面２５の各々の面をミラー面に加工する必要がない。また、光学素子２１を金属ベース５０上に成形することによって、図４に示すように、ＬＥＤ光源２２と金属ベース５０が接している。このため、金属ベース５０を放熱機構として利用することができ、放熱性に優れたＬＥＤモジュールとすることができる。
【００７７】
この実施形態では、ＬＥＤ光源２２の放熱性を向上することによってＬＥＤ光源２２の寿命を長くすることができる。さらに、この実施形態は、金属ベース５０と一体成形されていることで、別の放熱機構を必要とせず、ＬＥＤモジュールの部材点数を削減することができ、コストを削減できる。
【００７８】
(第５の実施の形態)
図５は、この発明の第５実施形態のＬＥＤモジュールを示す断面図である。この第５実施形態は、前述の第２実施形態の光学素子１１に替えて、光学素子５１を有した点だけが、前述の第２実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、前述の第２実施形態と同じ部分には同じ符号を付して、前述の第２実施形態と異なる部分を主に説明する。
【００７９】
この第５実施形態のＬＥＤモジュールは、光源であるＬＥＤ光源１２が屈折材料５１Ａで充填された光学素子５１の内部にインサートされている。この光学素子５１は、基部５２と凸レンズ部５３とを有する。この基部５２は、光軸Ｊの方向の前方の前面としての出射面５５を備える。この出射面５５上に凸レンズ部５３が接着剤等によって固定されている。この凸レンズ部５３の中心は光軸Ｊ上にあり、前述の第２実施形態の凸レンズ部１７と同様の形状である。
【００８０】
また、この第５実施形態の光学素子５１の基部５２の出射面(前面)５５,側面５６,壁面(後面)５７および窪み５８は、それぞれ、前述の第２実施形態の光学素子１１の出射面１３,側面１４,壁面１５および窪み１９と同様の構造である。
【００８１】
この第５実施形態では、光学素子５１を構成する基部５２と凸レンズ部５３とを別部材として成形している。これにより、ＬＥＤモジュールの成形プロセスにおいて、ＬＥＤ光源１２の配置にずれが生じた際に、基部５２の出射面５５に対する凸レンズ部５３の配置を調整することによって位置ずれを容易に補正できる。よって、ＬＥＤ光源１２と凸レンズ部５３との位置調節を正確に行うことができ、光軸のずれによる不良品の発生を抑制でき、歩留りを向上させることができる。
【００８２】
尚、図６に、上記第５実施形態の変形例を示す。この図６に示す変形例では、光学素子５１に替えて光学素子６１を備える。この光学素子６１は、基部６２と凸レンズ部６３とで構成され、前述の光学素子５１と同様の出射面６５,側面６６,壁面６７および窪み６８を有する。この変形例では、基部６２は、嵌合凹部６４を有し、この嵌合凹部６４に凸レンズ部６３の嵌合凸部６３Ａが嵌合されて固定される。また、上述の第５実施形態において、図５の基部５２の出射面５５に凸レンズ部５３を位置決めするためのガイドを設けてもよい。また、上記光学素子５１,６１の基部５２,６２をなす屈折材料と凸レンズ部５３,６３をなす屈折材料とを異なる材料としてもよい。
【００８３】
(第６の実施の形態)
次に、図７に、この発明の第６実施形態としての液晶表示用のバックライトユニットの断面を示す。このバックライトユニットは、前述の第１実施形態のＬＥＤモジュール７７を備える。
【００８４】
この第６実施形態のバックライトユニットは、矩形のユニットケース７３と、このユニットケース７３の底面中央で１つの辺に平行な線に沿って配置されていると共に頂きから稜線の両側に遠ざかるほど漸次低くなる山形の光反射部材７４とを有している。また、上記ユニットケース７３の表開口面に発光面部材７５が配置されている。
【００８５】
そして、ユニットケース７３に発光面部材７５側からフロントフレーム７６を被せ、ユニットケース７３と一体化することで、この実施形態のバックライトユニットが組み上げられている。ユニットケース７３内の、山形の光反射部材７４と発光面部材７５とで挟む空間部分は中空導光領域７９となっている。山形の光反射部材７４は、金属あるいは樹脂の機材に高反射性かつ拡散反射性を有する材料として例えば白色ＰＥＴ(Ｐolyethylene Ｔerephthalate：ポリエチレンテレフタレート)フィルムや白色インクを積層したものとした。また、発光面部材７５の輝度分布を有する材料としては、上記白色ＰＥＴの他に、鏡面反射性を持つ高反射アルミニウム等に光透過性拡散材をコーティングしたものでもよい。この発光面部材７５は、少なくとも上記光透過拡散材に対して、さらに拡散シート,レンズシート等の光学シートを重ねて構成した。この発光面部材７５は、中空導光領域７９を通り、山形の光反射部材７４に当たって反射して来た光を均一に拡散して出射させることで、発光面での輝度むらをなくし、均斉度を高くする働きをする。なお、ユニットケース７３は、アルミニウム合金等の高熱伝導性の金属で形成されている。
【００８６】
このユニットケース７３における山形の光反射部材７４の稜線に平行な両側面それぞれに、上述の第１実施形態のＬＥＤモジュール７７が配置してある。この第６実施形態のバックライトユニットでは、ユニットケース７３の該当側面に収容できる幅を持つ細長い配線基板(図示せず)上に多数個のＬＥＤモジュール７７を一列もしくは複数列に実装している。また、電力供給のための配線６は、光熱伝導性のアルミ系、アルミ系合金などの金属や、窒化アルミニウム等のセラミックにより形成している。この配線６は、高熱伝導性のユニットケース７３の側壁にねじ止め、あるいは接着その他の手段で固定されている。
【００８７】
尚、この第６実施形態では、ＬＥＤモジュール７７を第１実施形態のＬＥＤモジュールとしたが、上述の第２〜第５実施形態のうちのいずれかのＬＥＤモジュールを採用してもよい。
【００８８】
(第７の実施の形態)
図８に、この発明の第７実施形態としての超小型プロジェクタを模式的に示す。この超小型プロジェクタは、３つのＬＥＤモジュール８１,８２,８３と、ダイクロイックプリズム８５とを備える。上記３つのＬＥＤモジュール８１,８２,８３は、三方からダイクロイックプリズム８５に対向している。また、この第７実施形態では、ＬＥＤモジュール８１〜８３を前述の第１実施形態のＬＥＤモジュールとしたが、前述の第２〜第５実施形態のＬＥＤモジュールを採用してもよい。また、この超小型プロジェクタは、上記ダイクロイックプリズム８５からの光線が入射する偏光変換素子８６と、この偏光変換素子８６からの光線が入射する偏光ビームスプリッター(Ｐolarizing Ｂeam Ｓplitter)８８と、表示装置用の反射型ＬＣＯＳ(Ｌiquid Ｃrystal Ｏn Ｓilicon)パネル８９と、投影レンズ８７Ａ,８７Ｂ,８７Ｃとを有している。そして、上述の各光学部品は、ユニットケース９０内に配置されている。
【００８９】
この第７実施形態の超小型プロジェクタでは、ＬＥＤモジュール８１,８２,８３が有するＬＥＤ光源８１Ａ,８２Ａ,８３Ａは、それぞれ、赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤ,青色ＬＥＤを採用している。この第７実施形態では、これら３つのＬＥＤ光源８１Ａ〜８３Ａの配置は任意であり互いに入れ換えてもよい。
【００９０】
この第７実施形態の超小型マイクロプロジェクタのユニットケース９０の大きさは、縦×横×高さが、一例として５０ｍｍ×４０ｍｍ×１５ｍｍと超小型であり、薄型のノートパソコンや携帯電話、ＰＤＡ(Ｐersonal Ｄigital Ａssistance：携帯情報端末)に搭載することが可能である。
【００９１】
上記偏光ビームスプリッター８８から反射型ＬＣＯＳパネル８９に入射する光線は、この反射型ＬＣＯＳパネル８９で反射した後、そのまま投影レンズ８７Ｃ,８７Ｂ,８７Ａによって拡大投影される。この超小型プロジェクトでは、投影レンズ８７Ａ,８７Ｂ,８７ＣのＦナンバーの改善のため、および偏光ビームスプリッター８８によるコントラスト低下を抑制するために、反射型ＬＣＯＳパネル８９に入射する光線は、高い平行を持った光線に変換されていることが望まれる。
【００９２】
次に、図９,図１０を参照して、この第７実施形態が有するＬＥＤモジュール８１〜８３の光学特性をシミュレーションした結果を説明する。このシミュレーション条件に関して、ＬＥＤ光源８１Ａ〜８３Ａはランバート分布を示しており、発光面のサイズは１ｍｍ角とし、光学素子１とＬＣＯＳパネル８９との距離を２０ｍｍとした。
【００９３】
図９に示す配光特性Ｋ１は、各ＬＥＤモジュール８１〜８３から取り出した光線の配光特性をシミュレーションした結果である。ＬＥＤ光源８１Ａ〜８３Ａから放射した光は、ＬＥＤモジュール８１〜８３によって角度５°以下に平行変換されており、各ＬＥＤモジュール８１〜８３から取り出された光線は平行度が高いことが分かる。また、従来１０％程度であったＬＥＤモジュールの光利用効率は、上記実施形態のＬＥＤモジュール８１〜８３を採用したことによって３０％まで上昇している。
【００９４】
また、図１０に示す強度分布特性Ｋ２は、各ＬＥＤモジュール８１〜８３から取り出した光線のＬＣＯＳパネル８９上での強度分布をシミュレーションした結果である。なお、図１０において、横軸はＬＥＤモジュールの光軸からの距離Ｙ(ｍｍ)を表しており、縦軸は、光線の強度(光束/ｍｍ２)を表している。この強度分布特性Ｋ２によれば、８ｍｍ角のＬＣＯＳパネル８９を使用する場合、上記実施形態のＬＥＤモジュール８１〜８３を用いることによって平行かつ強度分布が均一な光を供給できることが分る。
【００９５】
上記ＬＥＤモジュール８１〜８３の光学特性を表す図９の配光特性Ｋ１と図１０の強度分布特性Ｋ２によれば、ＬＥＤモジュール８１〜８３から取り出した光線の配光特性は揃っており、かつ強度分布が均一であることが分る。すなわち、上記ＬＥＤモジュール８１〜８３を採用することによって、平行で強度分布が均一な光線を取り出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
この発明のＬＥＤモジュールは、足元灯、表示灯、スポットライト、ウォールウォッシャ、建築化照明、スタンド、車内灯などの照明器具、信号灯、視線誘導灯、超小型プロジェクタ、ＬＥＤバックライトなど、平行で均一な光線を必要とする用途に利用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１,１１,２１,５１,６１  光学素子
１Ａ,１１Ａ,２１Ａ,５１Ａ  屈折材料
２,１２,２２  ＬＥＤ光源
３,１３,２３,５５  出射面(前面)
４,１４,２４,５６  側面
５,１５,２５,５７  壁面(後面)
６,１６,２６  配線
９,１９,２９,５８  窪み
１７,２７,５３,６３  凸レンズ部
１８,２８  平坦面
３０  光線取り込み部
４０  砲弾型キャップ
５０  金属ベース
５２,６２  基部
７３  ユニットケース
７４  光反射部材
７５  発光面部材
７６  フロントフレーム
７７,８１〜８３  ＬＥＤモジュール
７９  中空導光領域
８５  ダイクロックプリズム
８６  偏光変換素子
８７Ａ〜８７Ｃ  投影レンズ
８８  偏光ビームスプリッター
８９  反射方ＬＣＯＳパネル
９０  ユニットケース
【図１Ａ】
2010238686.tif 000006
【図１Ｂ】
2010238686.tif 000007
【図１Ｃ】
2010238686.tif 000008
【図２】
2010238686.tif 000009
【図３Ａ】
2010238686.tif 000010
【図３Ｂ】
2010238686.tif 000011
【図４】
2010238686.tif 000012
【図５】
2010238686.tif 000013
【図６】
2010238686.tif 000014
【図７】
2010238686.tif 000015
【図８】
2010238686.tif 000016
【図９】
2010238686.tif 000017
【図１０】
2010238686.tif 000018
【図１１】
2010238686.tif 000019
【図１２】
2010238686.tif 000020
【図１３】
2010238686.tif 000021