(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と、光入射面とは反対側面の光出射面と、光入射面の中心を通る中心軸上に配置されたフレネルレンズと、中心軸を中心としてフレネルレンズの外周に配置された回折格子構造と、を有するレンズ部材と、
レンズ部材の光入射面と対向配置されて、レンズ部材の中心軸と中心を一致させた発光面を有する光源とを備え、
光源の発光面の半径をＲ、レンズ部材の光入射面の中心軸から光入射面の半径方向の距離をrとし、光源の発光面からレンズ部材の光入射面までの距離をｈ、光源の発光面からレンズ部材の光入射面に入射する光の入射角の範囲をΔθとしたとき、回折格子構造は、Δθ=arctan{(r+R)/h}-arctan{(r-R)/h}≦15°の範囲にある、発光装置。
【請求項２】
光入射面と、光入射面とは反対側面の光出射面と、光入射面の中心を通る中心軸上に配置されたフレネルレンズと、中心軸を中心としてフレネルレンズの外周に配置された回折格子構造と、を有するレンズ部材と、
レンズ部材の光入射面と対向配置されて、レンズ部材の中心軸と中心を一致させた発光面を有する光源とを備え、
光源の発光面の半径をＲ、レンズ部材の光入射面の中心軸から光入射面の半径方向の距離をrとし、光源の発光面からレンズ部材の光入射面までの距離をｈ、光源の発光面からレンズ部材の光入射面に入射する光の線と中心軸とのなす角度をθ’とし、前記回折格子構造の環状微細溝の溝ピッチをｐ、環状微細溝の溝深さをＨ、レンズ部材の屈折率をｎとしたとき、前記環状微細溝の外側斜面の傾斜角度α及び内側斜面の傾斜角度βは、以下の式を満たす値である、発光装置。
Tanα＝P/H-tanβ
β＝45-｛（arcsin{sin(90-θ’-α)/ｎ}+α）｝/2
arctan{(r-R)/h}≦θ’≦arctan{(r+R)/h}
【請求項３】
前記フレネルレンズは、光入射面の中心軸を中心として配置され凸レンズから分割された複数の環状プリズムを有する第１フレネルレンズと、光入射面の中心軸を中心として第１フレネルレンズの外周に配置されＴＩＲレンズから分割された複数の環状プリズムを有する第２フレネルレンズとを備える、請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
光入射面と、光入射面とは反対側面の光出射面と、光入射面の中心を通る中心軸上に配置されたフレネルレンズと、中心軸を中心としてフレネルレンズの外周に配置された回折格子構造と、を有するレンズ部材と、
レンズ部材の光入射面と対向配置されて、レンズ部材の中心軸と中心を一致させた発光面を有する光源とを備え、
前記フレネルレンズは、光入射面の中心軸を中心として配置された、凸レンズから分割された複数の環状プリズムを有する第１フレネルレンズと、光入射面の中心軸を中心として第１フレネルレンズの外周に配置された、ＴＩＲレンズから分割された複数の環状プリズムを有する第２フレネルレンズと、を備え、
光源の発光面の半径をＲ、レンズ部材の光入射面の中心軸から光入射面の半径方向の距離をrとしたとき、第１フレネルレンズは、ｒ＜Ｒの範囲にある、発光装置。
【請求項５】
光入射面と、光入射面とは反対側面の光出射面と、光入射面の中心を通る中心軸上に配置されたフレネルレンズと、中心軸を中心としてフレネルレンズの外周に配置された回折格子構造と、を有するレンズ部材と、
レンズ部材の光入射面と対向配置されて、レンズ部材の中心軸と中心を一致させた発光面を有する光源とを備え、
前記フレネルレンズは、光入射面の中心軸を中心として配置された、凸レンズから分割された複数の環状プリズムを有する第１フレネルレンズと、光入射面の中心軸を中心として第１フレネルレンズの外周に配置された、ＴＩＲレンズから分割された複数の環状プリズムを有する第２フレネルレンズと、を備え、
光源の発光面の半径をＲ、レンズ部材の光入射面の中心軸から光入射面の半径方向の距離をrとし、光源の発光面からレンズ部材の光入射面に入射する光の入射角の範囲をΔθとしたとき、第２フレネルレンズは、ｒ≧Ｒで、かつΔθ＞15°の範囲にある、発光装置。
【請求項６】
前記回折格子構造は、溝ピッチが一定である複数の環状微細溝を有する請求項１又は請求項３から請求項５のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記回折格子構造の環状微細溝は、溝ピッチが一定である複数の環状微細溝から成る、請求項２に記載の発光装置。
【請求項８】
フレネルレンズに含まれる環状プリズムと、回折格子構造とは、受ける光の入射角の範囲が互いに異なる、請求項３から請求項５のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１フレネルレンズの複数の環状プリズムの各先端及び第２フレネルレンズの複数の環状プリズムの各先端は、フレネルレンズの外側に配置された回折格子構造の先端と面一である、請求項３から請求項５のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１フレネルレンズはさらに中心軸上に凸状レンズを有し、前記回折格子構造は複数の環状微細溝を有し、
前記凸状レンズの頂部、第１フレネルレンズの複数の環状プリズムの各先端及び第２フレネルレンズの複数の環状プリズムの各先端は、前記回折格子構造が有する環状微細溝間の先端と面一である、請求項３から請求項５のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記環状微細溝はそれぞれが略三角形状の断面を有している、請求項２，請求項６，請求項７及び請求項１０のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項１２】
前記環状微細溝のそれぞれが、外側斜面と外側斜面より光入射面の中心軸に近い内側斜面とを有し、環状微細溝の外側斜面と内側斜面の傾斜角度が、中心軸からの距離に基づいて変化する、請求項２，請求項６，請求項７，請求項１０及び請求項１１のうちのいずれかに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記光源の発光面の外周縁が、中心軸を中心として光入射面に配置された回折格子構造の内径より内側に位置する、請求項１から請求項４のうちのいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ部材及びこのレンズ部材と光源とを対向配置させた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明、プロジェクター、フラッシュ、自動車等のヘッドライト及びテールランプ等の発光装置は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものが増えている。このような発光装置や、特に狭指向性のＬＥＤの光源として使用する装置等には、ＬＥＤの光射出面から出射された光を集光又はコリメートさせるレンズが使用されている。このようなレンズとしては、通常、凸状の屈折レンズが使用されているが、凸部に厚みがあるので、薄型化を図るためにフレネルレンズを採用することも提案されている。  【０００３】
従来、光源と対向する光入射面である内面の光軸（すなわちレンズの中心軸）近傍の中央部に格子状屈折系プリズム部を有すると共に、該格子状屈折系プリズム部の周辺部に格子状反射系プリズム部を有する灯具のレンズが提案されている（特許文献１参照）。また、光入射面に設けたフレネルレンズ面が複数のプリズムを有し、入射した光線の一部がその複数のプリズムの一部のプリズムに設けられた非レンズ面で全反射されたのち、光入射面とは反対側の光出射面へ出射するように形成したレンズ部材が提案されている（特許文献２参照）。さらに、レンズ部材の中心軸を中心とした中心部に設けた屈折レンズ部と反射体部とを有し、反射体部が内側の面部から光線を入射させると共に放物面状をなす光反射面で全反射して平行光線に変換する光学装置が提案されている（特許文献３参照）。  【０００４】
しかしながら、上記のフレネルレンズでは、プリズムの先端がプリズム入射面とプリズム反射面とにより鋭角に構成されている場合、金型に樹脂を充填する時に、先端が細く樹脂が先端まで入りきらない場合がある。この場合、プリズムの先端に丸みがついて、プリズムの先端で光の入射と反射とが高精度で行われず、このフレネルレンズの光出射面の正面照度等の性能劣化の原因となってしまうという問題等があった。また、上記特許文献３に記載されたレンズ部材では、丸みが付いたプリズムの先端部に近い光入射面から入射された光を全て反射させるには、プリズムの光反射面を高く設定する必要があり、結果としてレンズ厚が厚くなってしまう不都合もあった。  【０００５】
さらに、上記特許文献１乃至３に記載されたレンズでは、プリズムの光入射面から入射した光の一部がプリズムの光反射面に達せずにロスが生じてしまい、光源から出射された光の利用効率を最大とすることが難しいという不都合があった。例えば、特許文献３では、中心軸を中心とした凸形状の屈折レンズ部と、屈折レンズ部の外側に位置する反射体部との間に、入射した光が反射体部の光反射面に到達しない部分があるため、この部分を透過した光が損失となっている。  【０００６】
また、光源として使用されるＬＥＤからの放射光は、光の放射角度が大きくなるほど光強度が小さくなる配光分布を有する。図６に示すように、光源２であるＬＥＤの光出射面を従来のＴＩＲ（Total Internal Reflection）レンズ１の光入射面に対向配置させたとき、ＬＥＤ２の光出射面に対向して配置されたＴＩＲレンズ１の内側の凹状レンズ面３の光入射面から入射された光は、外側の凸状レンズ面４の光反射面で全反射される。最終的に比較的光強度の強い光が、ＬＥＤ２の中央部周辺から中心軸ＡＸに近い位置でＴＩＲレンズ１の光入射面に入射光Ｌ２として入射した場合、凸状レンズ面４の外周上方の光反射面で反射されることになる。したがって、このＴＩＲレンズ１は、中心軸ＡＸ付近の光度は高いが、中心軸付近の外側の中間付近の光度が低くなると共に、中間付近の外側の光度が高くなってしまう。そのため、このＴＩＲレンズ１を従来の手法でそのままフレネルレンズ化しても、出射された光はＴＩＲレンズ１の時と同様に光軸を中心としたリング状の不要な光（レンズフレア）が発生して見栄えが悪くなる問題が残る。さらに、特許文献３に記載されたレンズでは、反射レンズ部の光入射面及び出射面が共に非球面となっているため、フレネルレンズ化する際の加工も難しくコストも高くなってしまう問題があった。
【０００７】
その対策として、光源に対向配置されるレンズの光入射面を光源の光軸を中心とした複数の同心円状の分割領域に分割して、これらに対応した屈折角の異なる複数のプリズム部からなるフレネルレンズを光入射面に有するレンズ部材が提案されている。ＴＩＲレンズは、中心軸を中心としてＴＩＲレンズの下方に配され、光源の発光面と対向配置される凹状レンズ面と、ＴＩＲレンズの周側面における凸状レンズ面と、を有し、下方の該凹状レンズ面から入射された光を、凸状レンズ面で全反射させて、ＴＩＲレンズの上部に位置し、光源の発光面の上方で光源の発光面と平行なＴＩＲレンズの光出射面に向かわせるよう構成されている。このＴＩＲレンズをフレネルレンズ化して複数のプリズムに分割する。各プリズムは、凹状レンズ面の分割領域に対応したプリズム入射面と、該分割領域から入射された光を全反射させる凸状レンズ面の分割領域に対応したプリズム反射面とで構成される。フレネルレンズとして、ＴＩＲレンズから分割されたプリズムが配置される場合、ＴＩＲレンズにおいて凸状レンズ面のうち外側上方の分割領域に対応するプリズムほどフレネルレンズの内側位置（中心軸に近い位置）に配置される。ＴＩＲレンズにおいて、凸状レンズ面のうち外側下方の分割領域に対応するプリズムほど、フレネルレンズの外側位置（フレネルレンズの外周領域）に配置されたレンズ部材が提案されている（特許文献４，５参照）。  【０００８】
このレンズ部材では、ＴＩＲレンズのレンズ面を複数のプリズムにフレネルレンズ化する際に、上記の分割配置がなされているので、比較的光強度の強い中央部周辺の光が中心軸に近い位置のプリズムの光入射面から入射されると共に該プリズムの光反射面で全反射されることになる。したがって、従来のＴＩＲレンズでは外側で出射していた強い光を、内側の中間付近で出射させることができる。これにより、明るい中心から外側に向かって徐々に光度が下がって暗くなる、光源として人の目に自然に見える輝度分布が得られる。結果として、不自然に見えていたリング状のレンズフレアの発生を抑制し、見栄えを改善することができる。また、互いに対応した光入射面と光反射面とが稜線を介して一つのプリズムを構成し、かつ複数のプリズムが連続して配置されているので、各プリズムにおいて光入射面から入射された光が全て隣接する光反射面に到達した時点で全反射される。上記から、このレンズ部材を光源と共に使用することで、光の利用効率を飛躍的に向上させた照明装置を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５７−５５００２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１１９３４０号公報
【特許文献３】特開平５−２８１４０２号公報
【特許文献４】特開２０１０−２６２１８７号公報
【特許文献５】特開２０１１−１４１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。すなわち、特許文献４，５に記載されたレンズ部材では、ある程度の薄型化を図ることが可能であるが、フレネルレンズ化される前のＴＩＲレンズの形状によってはレンズ部材の外周側が肉厚になることもあり、その分、レンズ部材全体が厚くなってしまう不都合があった。このため、より薄型で集光性の高いレンズ部材が要望されている。特に、レンズ部材が厚みを有すると、樹脂成形時の成形時間もその厚み分長くなることから、コスト面及び量産性の点からも薄型化が必要とされている。また、複数のＬＥＤ素子を面状に配置して広い発光面とした、光束量の多い光源と共に使用される場合でも高い信頼性を得ることが出来る、板状のレンズ部材が要望されている。  【００１１】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、さらなる薄型化が可能であり、高い集光性を有するレンズ部材及びこのレンズ部材を使用した発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明に係るレンズ部材は、光入射面と、光入射面とは反対側面の光出射面と、光入射面の中心を通る中心軸上に配置されたフレネルレンズと、中心軸を中心としてフレネルレンズの外側に配置された回折格子構造とを有する。  【００１３】
また、本発明に係るレンズ部材は、前記フレネルレンズが、光入射面の中心軸を中心として配置され凸レンズから分割された複数の環状プリズムを有する第１フレネルレンズと、光入射面の中心軸を中心として第１フレネルレンズの外側に配置されＴＩＲレンズから分割された複数の環状プリズムを有する第２フレネルレンズとを備える。  【００１４】
また、本発明に係るレンズ部材は、前記回折格子構造が、溝ピッチが一定である複数の環状微細溝を有し、この環状微細溝が略三角形状の断面を有している。  【００１５】
また、本発明に係るレンズ部材は、前記回折格子構の環状微細溝が、外側斜面と外側斜面より光入射面の中心軸に近い内側斜面とを有し、環状微細溝の外側斜面と内側斜面の傾斜角度が、中心軸からの距離に基づいて変化している。  【００１６】
また、本発明に係るレンズ部材は、フレネルレンズに含まれる環状プリズムと回折格子構造とは、受ける光の入射角の範囲が互いに異なっている。  【００１７】
また、本発明に係る発光装置は、本発明に係るレンズ部材と、レンズ部材の光入射面と対向配置されて、レンズ部材の中心軸と中心を一致させた発光面を有する光源とを備え、光源の発光面の外周縁が、中心軸を中心とした配置された回折格子構造の内径より内側に位置している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下の効果を奏する。  すなわち、本発明に係るレンズ部材及び発光装置によれば、フレネルレンズの外周側に環状に形成されて光源からの光を回折させて光入射面の反対側に配された出射面から回折光として出射可能な回折格子構造を有しているので、全体をより薄型化することができると共に高い集光性を得ることができる。したがって、低コストで作製でき、量産性にも優れていると共に、高い集光性を有した照明等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレンズ部材の断面図である。
【図２】上記レンズ部材の光入射面側を示す平面図である。
【図３】上記レンズ部材の光出射面側を示す平面図である。
【図４】図１のＩ部を拡大した断面図である。
【図５】凸レンズをフレネル化して第１フレネルレンズとした場合の説明図である。
【図６】ＴＩＲレンズをフレネル化する場合の説明図である。
【図７】ＴＩＲレンズをフレネル化して第２フレネルレンズとした場合の説明図である。
【図８】図１に示したレンズ部材の回折格子構造を拡大した説明図である。
【図９】第１実施形態に係るレンズ部材の回折格子構造を設計する場合の原理説明図である。
【図１０】回折格子構造の環状微細溝における外側傾斜面及び内側傾斜面の角度設定を示す説明図である。
【図１１】第１実施形態に係るレンズ部材において、レンズ中心からの距離に対する回折格子構造の環状微細溝における外側傾斜面及び内側傾斜面の角度を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態に係るレンズ部材において、レンズ中心からの距離に対するレンズへの到達光量の割合（累計）を示すグラフである。
【図１３】第１実施形態に係るレンズ部材において、レンズ中心からの距離に対する入射角の範囲Δθ（発光面のうち最も近い位置からの光の入射角度と最も遠い位置からの光の入射角度との角度差）を示すグラフである。
【図１４】第１実施形態に係るレンズ部材において、レンズ中心からの距離に対するレンズへの到達光量を示すグラフである。
【図１５】第１実施形態に係るレンズ部材を使用した発光装置の断面図である。
【図１６】図１５に示した発光装置の外観形状を示す斜視図である。
【図１７】第１実施形態に係るレンズ部材の回折格子構造、フレネルレンズ部及びレンズ部材全体の各指向性を示すグラフである。
【図１８】本発明の第２実施形態に係るレンズ部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るレンズ部材及びこのレンズ部材を用いた発光装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明に用いる各図面の中には、各部材や形状を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更しているものがある。  
【００２１】
本実施形態におけるレンズ部材１０は、図１に示されるように、光入射面１０aと、光入射面１０ａとは反対側の光出射面１０ｂと、光入射面１０ａの中心を通る中心軸ＡＸ上に配置されたフレネルレンズ１４と、中心軸ＡＸを中心としてフレネルレンズ１４の外側に配置された回折格子構造１５と、を有している。図１乃至図４に示される実施例においては、レンズ部材１０は円形の板状レンズとして示されている。なお、中心軸ＡＸはレンズ部材１０の中心を示す仮想線であり、光源２と共に配置された場合、光源２の光軸と一致して配置され、レンズ部材１０の光入射面１０ａは光源２の発光面２ａと対向配置される。レンズ部材１０の光入射面１０ａに設けられたフレネルレンズ１４は中心軸ＡＸを中心として複数の同心円状の環状プリズムを有する。
【００２２】
この実施形態において、上記フレネルレンズ１４は、図５に示されるような凸レンズ６から分割された複数の環状プリズムを有する第１フレネルレンズ１４ａと、図６に示されるようなＴＩＲレンズ１から分割された環状プリズムを有する第２フレネルレンズ１４ｂとで構成されている。第１フレネルレンズ１４ａは、光入射面１０ａの中心軸ＡＸ上に配置された凸状レンズ１４ｃを中心としてその回りに複数の環状プリズムを有し、第２フレネルレンズ１４ｂは、中心軸ＡＸを中心とした複数の環状プリズムを有して第１フレネルレンズ１４ａの外側に配置されている。  
【００２３】
前記第１フレネルレンズ１４ａは、図５に示されるように、光源２と対向する位置に配置された凸レンズ６の光入射面６ａを光源２の光軸ＡＸを中心とした複数の同心円状の分割領域ａ〜ｆに分割し、これら分割片を屈折角の異なる複数の環状プリズムａ’〜ｆ’としてフレネル化したものである。光源２の発光面２ａから出射した光は、環状プリズムａ’〜ｆ’に入射した後、上方向に屈折してそのまま光出射面１０ｂから出射する。  
【００２４】
また、前記第２フレネルレンズ１４ｂは、図６に示されるように、ＴＩＲレンズ１の光入射面を光源２の光軸を中心とした複数の同心円状の分割領域３ａ〜３ｃと４ａ〜４ｃに分割し、これら分割片を図７に示したように屈折角の異なる複数の環状プリズム１３Ａ〜１３Ｃとしてフレネル化したものである。  
【００２５】
上記第２フレネルレンズ１４ｂをさらに詳細に説明する。第２フレネルレンズ１４ｂの領域は、ＴＩＲレンズとして機能する。すなわち、図６に示したようなＴＩＲレンズ１は、光軸ＡＸの周囲に配され光源２からの光を内部に入射させる凹状レンズ面３と、該凹状レンズ面３の回りに配され凹状レンズ面３から入射された光を周辺側面で上方の出射面側へ全反射させる凸状レンズ面４とを有している。図７に示したように、第２フレネルレンズ１４ｂの環状プリズム１３Ａ〜１３Ｃは、凹状レンズ面３の分割領域３ａ〜３ｃに対応したプリズム入射面１３ａと、該分割領域３ａ〜３ｃから入射された光を全反射させる凸状レンズ面４の分割領域４ａ〜４ｃに対応したプリズム反射面１３ｂとを有している。
【００２６】
すなわち、図６及び図７に示したように、ＴＩＲレンズ１の凹状レンズ面３において、中央部周辺の内側の分割領域３ａと該分割領域３ａから入射した光が全反射される凸状レンズ面４の外周部周辺の外側の分割領域４ａとは、フレネルレンズ化により、本実施形態のレンズ部材１０の中央部周辺の環状プリズム１３Ａのプリズム入射面１３ａと該環状プリズム１３Ａのプリズム反射面１３ｂとに相当する。  
【００２７】
また、ＴＩＲレンズ１の凹状レンズ面３において、分割領域３ａの外側の分割領域３ｂと、該分割領域３ｂから入射した光が全反射される凸状レンズ面４の分割領域４ａの内側の分割領域４ｂとは、本実施形態のレンズ部材１０の中心部と外周近傍との中間部における環状プリズム１３Ｂのプリズム入射面１３ａと、該環状プリズム１３Ｂのプリズム反射面１３ｂとに相当する。  
【００２８】
さらに、ＴＩＲレンズ１の凹状レンズ面３において、凸状レンズ面４に近い外側の分割領域３ｃと、該分割領域３ｃから入射した光が全反射される凸状レンズ面４の内周部周辺の分割領域４ｃとは、第２フレネルレンズ１４ｂの外周部周辺における環状プリズムのプリズム入射面１３ａと、該環状プリズム１３Ｃのプリズムに反射面１３ｂとに相当する。  
【００２９】
このように第２フレネルレンズ１４ｂは、ＴＩＲレンズ１における凸状レンズ面４のうち、外側上方の分割領域４ａに対応する環状プリズムほど内側（中心軸ＡＸに近い位置）に配置され、外側下方の分割領域４ｃに対応する環状プリズムほど外側（中心軸ＡＸに垂直方向で遠い位置）に配置されて構成されている。したがって、各環状プリズム１３Ａ〜１３Ｃは、光源２との相対的な位置によって頂角が変化している。なお、この頂角は、プリズム屈折面１３ｃが形成された環状プリズム１３Ａ〜１３Ｃの各プリズムにおける入射面１３ａとプリズム反射面１３ｂとが成す角度である。  
【００３０】
上記プリズム反射面１３ｂは、平面又は放物面・双曲面・楕円面などの２次曲面で構成されているが、加工性を考慮すると平面で構成されることが好ましい。また、上記プリズム入射面１３ａは、光軸ＡＸに対して傾斜して光源２側に向けられている。また、プリズム入射面１３ａは、平面又は凸状の２次曲面で構成されているが、加工性を考慮すると平面で構成されることが好ましい。なお、本実施形態では、フレネルレンズ１４が設けられた光入射面１０ａの反対側の光出射面１０ｂは、平坦面とされている。  
【００３１】
上記フレネルレンズ１４の回りに配置された回折格子構造１５は、同心円状の複数の環状微細溝１５ａを有している。回折格子構造１５は、光源２からの光を回折させて光入射面１０ａの反対側に配置された光出射面１０ｂから回折光として出射する。  
【００３２】
上記回折格子構造１５は、図１に示すように、光入射面１０ａの中心軸ＡＸを中心とした同心円状の複数の環状微細溝１５ａをフレネルレンズ１４の外側に配置したものである。各環状微細溝１５ａは、図８に示されるように略三角形状の断面を有しており、これら環状微細溝１５ａは、入射される光の波長に対応して波動光学的な振る舞い、光干渉の効果を得るために、例えば１０μｍ以下の微細な溝ピッチで形成されている。この溝ピッチは図１０で示されるように、隣り合う２つの環状微細溝１５ａの中心を通る２つの基準線間の幅ｐのことであり、溝ピッチｐは回折格子構造１５の全体を通して一定である。また、各環状微細溝１５ａ間の鋸歯における頂角は、９０°以下に設定される。  
【００３３】
また、図８に示されるように、回折格子構造１５を構成する複数の環状微細溝１５ａ間の頂部（鋸歯部分の頂部）は、前記フレネルレンズ１４の第１フレネルレンズ１４ａ及び第２フレネルレンズ１４ｂの各環状プリズムの頂部と同一平面Ｋ上に配置されている。このレンズ部材１０では、上記各頂部が、光出射面１０ｂと平行な光入射面１０ａ側の平面上に配置されるように、上記各頂部の高さ位置が一定に設定されている。すなわち、第１フレネルレンズ１４ａの複数の環状プリズムの各先端及び第２フレネルレンズ１４ｂの複数の環状プリズムの各先端は、フレネルレンズ１４の外側に配置された回折格子構造１５の先端と面一である。なお、本実施例において、中心軸ＡＸ上に配置された凸状レンズ１４ｃも、その頂部が各環状プリズムの頂部と同一平面Ｋ上に配置されているもので、高さ位置が一定に設定されている。すなわち、第１フレネルレンズ１４ａはさらに中心軸ＡＸ上に凸状レンズ１４ｃを有し、前記回折格子構造１５は複数の環状微細溝１５ａを有し、前記凸状レンズ１４ｃの頂部、第１フレネルレンズ１４ａの複数の環状プリズムの各先端及び第２フレネルレンズ１４ｂの複数の環状プリズムの各先端は、前記回折格子構造１５が有する環状微細溝１５ａ間の先端と面一である。  
【００３４】
このように、本発明の実施例に係るレンズ部材１０の光入射面１０ａには、中心軸ＡＸを中心とした環状プリズムを有する第１フレネルレンズ１４ａ及び第２フレネルレンズ１４ｂからなるフレネルレンズ１４が配置され、このフレネルレンズ１４の外側には中心軸ＡＸを中心とした同心円状の複数の環状微細溝１５ａを有する回折格子構造１５が配置されている。なお、このレンズ部材１０の実施例としては、例えばアクリル樹脂などの光透過性材料で全体が円板状に一体成形されたものである。  
【００３５】
上記光源２は、複数のＬＥＤ素子を面状に配列したものであって、例えば、回路基板上の円形領域に複数のＬＥＤ素子を配置したＬＥＤが採用される。したがって、光源２は、点光源ではなく、比較的広い面積の発光面を有する面光源である。また、図１及び図４に示されるように、光源２はフレネルレンズ１４に対向した発光面２ａを有し、この発光面２ａの半径Ｒは、フレネルレンズ１４の第１フレネルレンズ１４ａの半径方向の距離ｒ’より大きく、第２フレネルレンズ１４ｂの半径方向の距離ｒ”より小さく設定されている。すなわち、回折格子構造１５の内径までの距離は、光源の発光面の半径Ｒよりも大きく設定されている。なお、光源２として、複数のＬＥＤ素子を面状に配置したＬＥＤだけでなく、１つのＬＥＤ素子を有するものも採用可能である。  
【００３６】
レンズ部材１０の光入射面１０ａを構成する第１及び第２フレネルレンズ１４ａ，１４ｂ、回折格子構造１５は、以下のような比率で構成された場合にバランスのとれた集光性の高いレンズが得られる。例えば、図１及び図４において、光源２の発光面２ａの半径をＲ、レンズ部材１０の光入射面１０ａの中心軸ＡＸから半径方向の距離をrとし、光源２の発光面２ａからレンズ部材１０の光入射面１０ａまでの距離をｈ、光源２の発光面２ａからレンズ部材１０の光入射面１０ａに入射する光の入射角の範囲をΔθとしたとき、回折格子構造１５は、Δθ=arctan{(r+R)/h}-arctan{(r-R)/h}≦15°の範囲であることが望ましい。なお、Δθは、発光面２ａのうち最も近い位置からの光の入射角度θｎと最も遠い位置からの光の入射角度θｆとの角度差である。  
【００３７】
また、第１フレネルレンズ１４ａの半径方向の距離ｒ’は、ｒ’＜Ｒの範囲が望ましく、第２フレネルレンズ１４ｂは、半径方向の距離ｒ”が、ｒ”≧Ｒで、かつΔθ＞15°の範囲であることが望ましい。  
【００３８】
次に、本実施形態のレンズ部材１０において、光源２からの光の入射及び出射について説明する。  まず、レンズ部材１０の光入射面１０aの中央部に配置されたフレネルレンズ１４における光の入射及び出射について説明する。図４に示されるように、第１フレネルレンズ１４ａでは光源２から出射された光はレンズ部材１０の光入射面１０ａで屈折し、この屈折した光が上方に向かい、レンズ部材１０の光出射面１０ｂから平行光として出射される。すなわち、第１フレネルレンズ１４ａでは環状プリズムの入射面で屈折した光は、環状プリズムの反射面に向かうことなく上方に光線を向けて、直接レンズ部材１０の光出射面１０ｂから平行光として出射されることになる。  
【００３９】
次に、第２フレネルレンズ１４ｂにおける光の入射及び出射について説明する。例えば、図６に示したＴＩＲレンズ１では、光源２から直上の中央部に向けて出射された最も光強度の強い光Ｌ１は、内側の凹状レンズ面３の光入射面中央部（分割領域３ａ）から入射されると共に、凸状レンズ面４の外縁近傍の光反射面（分割領域４ａ）で全反射され、光源の上方に位置するＴＩ
Ｒレンズの光出射面の外周部近傍から出射される。これに対して、ＴＩＲレンズ１を図７に示すようなフレネル化した第２フレネルレンズ１４ｂでは、光源２から直上の中央部に向けて出射された最も光強度の強い光Ｌ１は、内側中央部の環状プリズム１３Ａのプリズム入射面１３ａから入射されると共に、該環状プリズム１３Ａのプリズム反射面１３ｂで全反射され、レンズ部材１０の光出射面１０ｂの中央部から出射される。  
【００４０】
また、ＴＩＲレンズ１では、光源２から光軸ＡＸに対してやや斜め方向に出射された比較的光強度の強い中央部周辺の光Ｌ２は、内側の凹状レンズ面３の光入射面（分割領域３ｂ）から入射されると共に、凸状レンズ面４の外側の光反射面（分割領域４ｂ）で全反射され、出射面の中央部と外縁との中間部から出射される。これに対して本実施形態のレンズ部材１０では、図７に示されるように、光源２から光軸ＡＸに対してやや斜め方向に出射された比較的光強度の強い中央部周辺の光Ｌ２は、内側の環状プリズム１３Ｂのプリズム入射面１３ａから入射されると共に、該環状プリズム１３Ｂのプリズム反射面１３ｂで全反射され、光出射面１０ｂのうち第２フレネルレンズ１４ｂに対向した領域の中央部と外縁との中間部から出射される。  
【００４１】
さらに、ＴＩＲレンズ１では、光源２から光軸ＡＸに対して大きく斜め方向に出射された比較的光強度の弱い光Ｌ３は、内側の凹状レンズ面３の光入射面（分割領域３ｃ）から入射されると共に、凸状レンズ面４の内側の光反射面（分割領域４ｃ）で全反射され、出射面の中央部周囲から出射される。これに対して本実施形態のレンズ部材１０では、光源２から光軸ＡＸに対して大きく斜め方向に出射された比較的光強度の弱い光Ｌ３は、外側の環状プリズム１３Ｃのプリズム入射面１３ａから入射されると共に、該環状プリズム１３Ｃのプリズム反射面１３ｂで全反射され、光出射面１０ｂのうち第２フレネルレンズ１４ｂに対向した領域の外縁部近傍から出射される。  
【００４２】
すなわち、図４に示されるように、第２フレネルレンズ１４ｂでは光源２から出射された光は光入射面１０ａで屈折し、この屈折した光が反射面で全反射して上方に向かい、レンズ部材１０の光出射面１０ｂから平行光として出射される。  
【００４３】
上述したように、フレネルレンズ１４を構成する環状プリズムは、光源２から光入射面１０ａに入射された光を環状プリズムの入射面のみで屈折し、あるいは環状プリズムの入射面と反射面の両方で屈折することによって、レンズ部材１０の光出射面１０ｂから平行光として出射する。  
【００４４】
次に、回折格子構造１５の設計について説明する。  上記回折格子構造１５は、図９に示されるように、光源２からの光が白色光として、白色光に含まれる光成分のうち代表的に青色光（波長λ１：例えば４６０ｎｍ）、緑色光（波長λ２：例えば５５５ｎｍ）及び赤色光（波長λ３：例えば６３０ｎｍ）の３種類を用いて形状が設計される。  
【００４５】
すなわち、環状微細溝１５ａの溝ピッチをｐ、光入射面の中心軸と平行な垂直仮想線に対する光の入射角度をθi、中心軸と平行な垂直仮想線に対する上記３種類の光（回折光）の出射角度をθ１（青色光）、θ２（緑色光）、θ３（赤色光）、回折光の次数をｍとしたとき、回折格子構造１５では、以下の関係式が成立する。  ｐ（sinθi＋sinθ２）＝ｍλ２・・・（１）  ｐ（sinθi＋sinθ１）＝（ｍ＋ｍ０）λ１・・・（２）  ｐ（sinθi＋sinθ３）＝（ｍ−ｍ０）λ３・・・（３）  
【００４６】
ここで、白色光の分光を抑える為には、  ｜θ２−θ１｜＝δ１，｜θ２−θ３｜＝δ３とすると０≦δ１≦５，０≦δ３≦５が必要である。  ただ、計算を簡単にするため、δ１＝δ３と仮定して計算を行う。つまり、  ０≦δ≦５  ・・・（４）が必要な条件である。  
【００４７】
上記（２）（３）（４）式から以下の式（５）（６）が導かれる。  ｍ｛λ２（１−sinδ／sinθｉ）−λ１｝≦ｍ０λ１≦ｍ｛λ２（１＋sinδ／sinθｉ）−λ１｝・・・（５）  ｍ｛λ３−λ２（１＋sinδ／sinθｉ）｝≦ｍ０λ１≦ｍ｛λ３−λ２（１−sinδ／sinθｉ）｝・・・（６）  このとき、式（１）（５）（６）を満たせば、λ１，λ２，λ３がθ２±δの方向へ回折されることになる。  
【００４８】
このように設定することで、白色光を構成する光成分のうち短波長、中間的な波長、長波長の３種類において、角度差が±δの狭い範囲でほぼ同方向に回折させて出射させる回折格子構造１５を得ることができ、白色光全体として、ほぼ同方向へ出射させることができる。  
【００４９】
また、図１０に示されるように、環状微細溝１５ａを構成する外側斜面１５ｂの角度α及び内側斜面１５ｃの角度βは、光入射面の中心（レンズ中心）からの距離ｒに応じて変更され、各環状微細溝１５ａによる回折光の出射方向が同方向になるように設定されている。すなわち、図１０に示すように、環状微細溝１５ａ間の鋸歯部の頂角θｍと、この頂角θｍを構成する外側斜面１５ｂの角度α及び内側斜面１５ｃの角度βは、例えば図１１に示すように、光学設計に基づいてレンズ中心からの距離ｒに応じて僅かに変化させている。すなわち、頂角θｍ、外側斜面１５ｂの角度α及び内側斜面１５ｃの角度βが変化するため、距離ｒに応じて環状微細溝１５ａの深さＨも僅かに変化している。  
【００５０】
なお、この光学設計のシミュレーションでは、光源２の発光面直径を８．５ｍｍ、回折格子構造１５の内径を７ｍｍ、回折格子構造１５の外径を１２ｍｍ、光源２の発光面２ａとレンズ部材１０との距離ｈを３．０ｍｍに設定している。また、図１１のグラフでは、鋸歯部の頂角θｍと外側斜面１５ｂの角度α及び内側斜面１５ｃの角度βとについて、光学設計の精度を考慮して、頂角θｍ、角度α及び角度βに対して、それぞれ−５．０ｄｅｇとした頂角θｍ（ｍｉｎ）、角度α（ｍｉｎ）及び角度β（ｍｉｎ）と、＋５．０ｄｅｇとした頂角θｍ（ｍａｘ）、角度α（ｍａｘ）及び角度β（ｍａｘ）についても参考に図示している。  
【００５１】
また、上記外側斜面１５ｂの角度α及び内側斜面１５ｃの角度βを、下記の計算式によって求めることもできる。これらの角度α、βは、回折格子構造１５での光の出射方向が幾何光学における光の出射方向と一致するような角度とするのが望ましく、下記の式（７）（８）（９）を満たすような範囲が望ましい。  
【００５２】
Tanα＝P/H-tanβ・・・（７）  β＝45-｛（arcsin{sin(90-θ’-α)/ｎ}+α）｝/2・・・（８）  arctan{(r-R)/h}≦θ’≦arctan{(r+R)/h}・・・（９）  
【００５３】
ここで、上記の式において、Ｒは光源２の発光面２ａの半径、ｒはレンズ部材１０の光入射面１０ａの中心軸ＡＸから光入射面の半径方向の距離、ｈは光源２の発光面２ａからレンズ部材１０の光入射面１０ａまでの距離、θ’は光源２の発光面２ａからレンズ部材１０の光入射面１０ａに入射する光の中心軸ＡＸに対する入射角度、ｐは前記回折格子構造の環状微細溝１５ａの溝ピッチ、Ｈは環状微細溝１５ａの深さ、ｎはレンズ部材１０の屈折率である。  
【００５４】
上記（７）（８）（９）式を用いて外側斜面１５ｂの角度α、内側斜面１５ｃの角度β及び頂角θｍを計算し、その計算値を図１１にそれぞれ点線でプロットしたところ、その値がシュミレーションの中心値と略一致することがわかった。したがって、上記の計算式は妥当なものである。  
【００５５】
上記回折格子構造１５を設定する際に、レンズ中心からの距離ｒに対するレンズへの到達光量の割合（累計）は、図１２に示すように、レンズ中心からの距離ｒに応じて変化するが、レンズ部材１０と光源２の発光面２ａとの距離ｈが変わっても変化する。例えば、到達光量の割合（累計）を９５％以上に設定すると、このシミュレーション結果から、レンズ部材１０と光源２の発光面２ａとの距離ｈを３．０ｍｍ以下に設定する必要がある。  
【００５６】
また、レンズ中心からの距離ｒに対する入射角の範囲Δθ（発光面のうち最も近い位置からの光の入射角度θｎと最も遠い位置からの光の入射角度θｆとの角度差）をシミュレーションにより求めると、例えば図１３に示すような特性となる。このシミュレーション結果から、レンズ中心からの距離ｒが７ｍｍ程度までは、Δθが大きく、フレネルレンズ１４により屈折させることが効果的であると共に、７ｍｍ以上では、Δθが小さくなるので、回折格子構造１５により回折させることが効果的であることがわかる。例えば、レンズ部材１０と光源２の発光面との距離ｈを３．０ｍｍに設定した場合、レンズ中心からの距離ｒが７ｍｍ以上では、入射角の範囲Δθが１５°以下となる。
【００５７】
さらに、レンズ中心からの距離ｒに対するレンズへの到達光量をシミュレーションにより求めると、例えば図１４に示すような特性となる。このシミュレーション結果から、レンズ中心からの距離ｒが７ｍｍ程度までは到達光量が大きく、フレネルレンズ１４により屈折させることが効果的である。  
【００５８】
したがって、本実施形態のレンズ部材１０では、フレネルレンズ１４の半径が大きいほどレンズが肉厚になってしまうため、これらシミュレーション結果を考慮して、上記フレネルレンズ１４の領域をできるだけ小さくし、回折格子構造１５の内径を小さくできるかが、薄型化及び集光性において重要になる。  
【００５９】
次に、上述した本発明のレンズ部材を組み込んだ発光装置について説明する。この発光装置は、図１５及び図１６に示されるように、光源２としてのＬＥＤと、上記レンズ部材１０と、これらを収納する筐体１２１とを備えている。上記筐体１２１は、上面部の中央に光源２が設置される半球状部１２２と、レンズ部材１０を収納すると共に半球状部１２２の上面部に設置される略円筒状のレンズ支持枠部１２３とを備えている。このレンズ支持枠部１２３は、その中心軸を半球状部の中心軸に合わせてレンズ部材１０を光源２に対向させた状態にして、半球状部１２２の上面部に設置される。  
【００６０】
次に、レンズ部材１０におけるレンズ全体の指向性と、フレネルレンズ１４のみの場合の指向性と、回折格子構造１５のみの場合の指向性とについて調べた結果を、図１７に示す。この結果からわかるように、回折格子構造１５のみの場合は、フレネルレンズ１４のみの場合よりも中心軸方向への指向性が高い。そのため、フレネルレンズ１４と合成されたレンズ全体の指向性では、フレネルレンズ１４のみの場合よりも高い指向性が得られる。  
【００６１】
このように本実施形態のレンズ部材１０は、光入射面１０ａの中心軸ＡＸの回りに配置されたフレネルレンズ１４と、フレネルレンズ１４の回りに円環状に配置され、光源２からの光を回折させて光入射面１０ａの反対側に配置された光出射面１０ｂから回折光として出射可能な回折格子構造１５とを有しているので、光源２から光入射面１０ａの中央部に到達した光は、フレネルレンズ１４により屈折され集光されて光出射面１０ｂから出射され、フレネルレンズ１４の外周側領域に到達した光は、回折格子構造１５により回折され集光されて光出射面１０ｂから出射される。  
【００６２】
すなわち、レンズ部材１０の光入射面１０ａの外周側までフレネルレンズ１４にした場合、ＴＩＲレンズ１の形状によっては外周端では肉厚になってレンズ部材全体が厚くなってしまうおそれがある。これに対して、本実施形態のレンズ部材１０では光入射面１０ａの外周側が平板面に形成可能な回折格子構造１５となっており、全
体をより薄型化することができる。また、特に、点光源ではなく、比較的広い面積の発光面を有する面光源からの光に対し、発光面のうち最も近い位置からの光の入射角度θｎと最も遠い位置からの光の入射角度θｆとの角度差が、光入射面１０ａの外周側では中央部よりも小さくなり、回折格子構造１５での回折によって高い集光性を得ることができる。このため、レンズ中心側のフレネルレンズ１４と外周側の回折格子構造１５との両方の集光性によって、より高い指向性を得ることが可能になる。  
【００６３】
なお、本実施形態のレンズ部材１０では外周側に回折格子構造１５を設けているので、レンズ中心部に比べて曲率が小さく、微細な回折格子を高精度に作製することが容易である。また、レンズ全体をさらに薄くすることが可能になるため、樹脂成形の際には成形時間が短くなり、低コストで作製可能になり、量産性にも優れている。さらに、射出成形等の樹脂成形以外の製造方法でも作製可能であり、例えばガラス基板上にインプリントする手法でも作製可能である。また、レンズ材料として樹脂以外を用いて作製することもでき、例えばガラス基板の上面に樹脂によりフレネルレンズ１４や回折格子構造１５を形成することも可能である。  
【００６４】
また、フレネルレンズ１４の環状プリズムの頂部と回折格子構造１５を構成する複数の環状微細溝１５ａ間の頂部とが、同一平面Ｋ上に配置されているので、フレネルレンズ１４の領域と回折格子構造１５の領域とを同一厚さにすることができ、レンズ全体を厚さ一定の薄い平板状とすることができる。  
【００６５】
また、回折格子構造１５が、略三角形状の断面を有して光入射面の中心を軸とした同心円を描いて配置された複数の環状微細溝１５ａで構成されているので、環状微細溝１５ａの形状（溝ピッチ、深さ、環状微細溝を構成する外側斜面及び内側斜面）の設定により所望の集光性を得ることができる。  
【００６６】
さらに、環状微細溝１５ａを構成する外側斜面１５ｂ及び内側斜面１５ｃの角度が、光入射面１０ａの中心軸ＡＸ（レンズ中心）からの距離ｒに応じて変更され、各環状微細溝１５ａによる回折光の出射方向が同方向に設定されているので、外側斜面１５ｂ及び内側斜面１５ｃの角度が一定の場合に比べて、より高い集光性を得ることができる。  
【００６７】
また、フレネルレンズ１４が、図６に示されたＴＩＲレンズ１の凸状レンズ面４のうち外側の分割領域３ａ〜３ｃに対応する環状プリズムほど内側に配置され、内側の分割領域３ａ〜３ｃに対応する環状プリズムほど外側に配置されて構成されているので、光強度の強い中央部の光が中央部の環状プリズム１３Ａのプリズム入射面１３ａから入射されると共に、該環状プリズム１３Ａのプリズム反射面１３ｂで全反射されることになる。したがって、従来のＴＩＲレンズやフレネルレンズでは外側で出射していた強い光を、本実施形態のレンズ部材１０では中央部から出射させることができる。  これにより、本実施形態のレンズ部材１０では、中心から外側に向かって徐々に光度が下がって中心が明るく外側が暗い輝度分布が得られ、リング状のレンズフレアの発生を抑制し、見栄えを改善することができる。  
【００６８】
また、互いに対応したプリズム入射面１３ａとプリズム反射面１３ｂとが稜線を介して連続して各環状プリズムを構成しているので、プリズム入射面１３ａから入射された光が全てプリズム反射面１３ｂに到達して全反射され、光の利用効率を飛躍的に向上させることができる。なお、本実施形態ではフレネルレンズ１４が第１フレネルレンズ１４ａと第２フレネルレンズ１４ｂとで構成され、フレネル化する際に分割数を多くしているので、より集光性を高めることも可能となった。  
【００６９】
さらに、回折格子構造１５の内径が、光源２の発光面２ａの外径よりも大きいので、フレネルレンズ１４では対向直下の発光面２ａから強い光を受けて効率的に屈折させ集光できると共に、回折格子構造１５では斜め方向から入射される発光面２ａからの光を受けて効率的に回折させ集光させることができる。したがって、このレンズ部材１０を備えた発光装置１２０では、高い正面照度等が得られると共に薄いレンズ部材１０により、光源２としてのＬＥＤから出射された光の利用効率が高くかつ薄型の照明、プロジェクター、フラッシュ、自動車のヘッドランプ・テールランプ等のＬＥＤ光学製品などを得ることができる。  
【００７０】
次に、本発明に係るレンズ部材及び発光装置の第２実施形態について、図１８を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。  
【００７１】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、フレネルレンズ１４及び回折格子構造１５の反対側の光出射面１０ｂが平坦面であったのに対し、第２実施形態のレンズ部材２０では、図１８に示したように、第１実施形態と同様のフレネルレンズ１４及び回折格子部１５が設けられる光入射面２０ａとは反対側の光出射面２０ｂの全体に多数の凹凸２１が配置され、光出射面２０ｂから出射される光の拡散性および指向性の少なくとも一方を制御している点である。すなわち、第２実施形態のレンズ部材２０では、凹凸２１の例としては、出射される光を拡散させるために、拡散性を有する楕円形状の凸部を光出射面２０ｂに複数配列した構成からなる。なお、この凹凸２１は、効率的に光を屈折させるために非球面の凸部とすることが好ましい。また、他の凹凸として、例えば四角錐形状などを採用しても構わない。  
【００７２】
このように、第２実施形態のレンズ部材２０では、光出射面２０ｂから出射される光の拡散性および指向性の少なくとも一方を制御する凹凸２１が配置されているので、フレネルレンズ１４及び回折格子構造１５で可能な限り集光させた光を、光出射面２０ｂの凹凸２１による屈折や散乱によって所望の拡散性や指向性で出射させることが容易になる。また、第２実施形態のレンズ部材２０では、光出射面２０ｂの凹凸２１によって、第１実施形態のレンズ部材１０に比べて、色ムラを低減させることができる。  
【００７３】
なお、光出射面２０ｂのうちレンズ中心部側の凹凸２１を、外周側よりも拡散性が高くなるような凹凸２１にしても構わない。この場合、光出射面２０ｂのうち中心部側が外周側よりも拡散性が高くなるので、特に光源２の色ムラが反映されやすい中心部側でより多く光を拡散させることで、効果的に色ムラを抑制することができると共に、外周側では低い拡散性により正面照度の低下を抑制したり、狭指向性を得ることも可能となる。
【００７４】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。  
【００７５】
例えば、上記レンズ部材の光出射面に、透過される光の拡散性および指向性の少なくとも一方を制御する光学シートを設置しても構わない。すなわち、上記光出射面に直接凹凸を形成するのではなく、透過する光を一様に散乱させる拡散シート、透過する光を特定の方向に多く散乱または屈折させる異方性拡散シートまたはプリズムシートなどの光学シートを設置して、多様な光の拡散性や指向性を任意に設定可能としてもよい。なお、光学シートとしては、レンズ部材本体の材料と屈折率差が小さい材料とすることが好ましい。  
【００７６】
このように、レンズ部材の光出射面に、透過される光の拡散性および指向性の少なくとも一方を制御する光学シートを設置することにより、レンズ部材の光入射面に配置したフレネルレンズや回折格子構造で可能な限り集光させた光を、光出射面側の光学シートによる屈折や散乱によって所望の拡散性や指向性で出射させることが容易になる。
【符号の説明】
【００７７】
１  ＴＩＲレンズ  ２  光源  ３  凹状レンズ面  ３ａ〜３ｃ  凹状レンズ面の分割領域  ４  凸状レンズ面  ４ａ〜４ｃ  凸状レンズ面の分割領域  ６  凸レンズ  １０  レンズ部材  １０ａ  光入射面  １０ｂ  光出射面  １３Ａ〜１３Ｃ  環状プリズム  １３ａ  プリズム入射面  １３ｂ  プリズム反射面  １３ｃ  プリズム屈折面  １４  フレネルレンズ  １４ａ  第１フレネルレンズ  １４ｂ  第２フレネルレンズ  １４ｃ  凸状レンズ  １５  回折格子構造  １５ａ  環状微細溝  １５ｂ  外側斜面  １５ｃ  内側斜面  ２１  凹凸  ２０  レンズ部材  １２０  発光装置  ＡＸ  光入射面の中心軸
【図１】
0005571251.tif 000002
【図２】
0005571251.tif 000003
【図３】
0005571251.tif 000004
【図４】
0005571251.tif 000005
【図５】
0005571251.tif 000006
【図６】
0005571251.tif 000007
【図７】
0005571251.tif 000008
【図８】
0005571251.tif 000009
【図９】
0005571251.tif 000010
【図１０】
0005571251.tif 000011
【図１１】
0005571251.tif 000012
【図１２】
0005571251.tif 000013
【図１３】
0005571251.tif 000014
【図１４】
0005571251.tif 000015
【図１５】
0005571251.tif 000016
【図１６】
0005571251.tif 000017
【図１８】
0005571251.tif 000018
【図１７】
0005571251.tif 000019