(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる分光分布の光を照射する複数のＬＥＤ素子が同一の円上に等間隔に配置されてなる発光ユニットと、
前記発光ユニットの前記複数のＬＥＤ素子からの光を集光する光学素子とを備え、
前記光学素子は、前記ＬＥＤ素子の数に応じて均等に分割された領域を有する回折レンズであり、前記各領域は、その重心からの距離が最も遠い前記ＬＥＤ素子からの光を集光し、他の光を拡散させ、
前記ＬＥＤ素子の分光分布のピーク波長をλ、前記ＬＥＤ素子の重心からの距離が最も遠い領域の前記回折レンズの格子高さをｈ、前記回折レンズ材料の屈折率をｎ、回折次数をｍとした場合に、前記格子高さｈが、実質的に式（１）を満たす発光装置。
0005562177.tif 000008
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
前記回折次数が、１または２である発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置において、
前記各領域の中央の前記格子高さｈが前記式（１）を満たし、かつ前記各領域の境界において前記格子高さｈが滑らかに変化する発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の発光装置において、
前記回折レンズが、屈折および全反射を利用したレンズの入射面に形成される発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の発光装置において、
前記回折レンズが、屈折および全反射を利用したレンズの出射面に形成される発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤ素子と光学素子とを備える発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導光部材と、導光部材に収容された赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子および青色ＬＥＤ素子と、導光部材の出射面に設けられて出射面から出射される光を拡散する拡散層とを備えた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来より、基板の法線と直交する出射面と、出射面から基板に向かって凸状に延びる反射面と、反射面の基板側から出射面に折り返す側方入射面と、側方入射面の反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面とを有するレンズユニットを備え、青色光および黄色光を平行光に変換すると共に、レンズユニット内に備えた反射部材により光を拡散させる発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３３９３２号公報（図１、請求項１）
【特許文献２】特開２００９−２６６５１６号公報（図１、段落００１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、光源部に発光ダイオードであるＬＥＤ素子を用いた製品が多くなっている。そのような傾向において、照明器具においてもシーリングライトやベースライトのように光を拡散させるタイプや、ダウンライトやスポットライトのように光を集光させるタイプ等、多種多様な照明器具にＬＥＤ素子が用いられている。
【０００６】
光源として用いられるＬＥＤ素子としては、単色ＬＥＤ素子を用いるタイプ、単色ＬＥＤを複数色組み合わせたＲＧＢ素子の組み合わせ等からなる白色ＬＥＤ素子を用いるタイプ、単色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組み合わせからなる白色ＬＥＤ素子のタイプ等がある。
本発明は、前述した３個のタイプのうち、単色ＬＥＤを複数色組み合わせた白色ＬＥＤ素子を用いるタイプに該当する。
【０００７】
単色ＬＥＤを複数色組み合わせた白色ＬＥＤ素子は、組み合わせる色を任意に変更できるために、光源全体の発光スペクトル分布を任意に変更できる。それにより、単色ＬＥＤ素子を用いるタイプや、単色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ素子のタイプと比べて演色性を高くできるために優位である。
【０００８】
また、単色ＬＥＤを複数色組み合わせた白色ＬＥＤ素子は、各単色の発光強度を変化させることにより、発光の色を調色したりして変えることができる点においても、単色ＬＥＤ素子を用いるタイプや、単色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ素子のタイプの光源と比べて優位である。
【０００９】
ところで、図３１（Ａ）および図３１（Ｂ）に示すように、２色の単色ＬＥＤ１０１，１０２を組み合わせた白色ＬＥＤ素子を光源として、屈折レンズ１０３により集光して平行光に変換する発光装置１００が提案されている。
このような従来の発光装置１００は、屈折レンズ１０３により照射面１０４に円形状に集光する。
【００１０】
しかし、このような従来の発光装置１００は、各単色ＬＥＤ１０１，１０２の基板１０５上の座標が距離Ｌ１００だけ異なるために、照射面１０４において、ＬＥＤ１０１の集光の中心１０６と、ＬＥＤ１０２の集光の中心１０７との位置が異なるために円形状の中心１０６，１０７が各色により異なって照射面１０４に色むら１０８が生ずる。
【００１１】
また、図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）に示すように、３色の単色ＬＥＤ２０１，２０２，２０３を組み合わせた白色ＬＥＤ素子を光源とした発光装置２００が提案されている。
しかし、このような従来の発光装置２００は、発光装置１００と同様に色むらが生ずる。
【００１２】
一方、前述した特許文献１に記載された発光装置は、拡散層により光を拡散させて色むらを改善した。
しかし、前述した特許文献１に記載された発光装置は、拡散層の透過率が低いために効率が低いうえに集光できない。
【００１３】
また、前述した特許文献２に記載された発光装置は、集光時にレンズから斜めに出射される光線の方向を一部反射させて混色できる。
しかし、前述した特許文献２に記載された発光装置は、レンズ形状が複雑になる。
【００１４】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単色ＬＥＤ素子を光源として効率良く集光および拡散でき、大型化することなく簡易に色むらを低減できる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る発光装置は、異なる分光分布の光を照射する複数のＬＥＤ素子が同一の円上に等間隔に配置されてなる発光ユニットと、発光ユニットの複数のＬＥＤ素子からの光を集光する光学素子とを備え、光学素子は、ＬＥＤ素子の数に応じて均等に分割された領域を有する回折レンズであり、各領域は、その重心からの距離が最も遠いＬＥＤ素子からの光を集光し、他の光を拡散させ、ＬＥＤ素子の分光分布のピーク波長をλ、ＬＥＤ素子の重心からの距離が最も遠い領域の回折レンズの格子高さをｈ、回折レンズ材料の屈折率をｎ、回折次数をｍとした場合に、格子高さｈが、実質的に式（１）を満たす。
【数１】
0005562177.tif 000002
【００１８】
本発明に係る発光装置は、回折次数が、１または２である。
【００１９】
本発明に係る発光装置は、各領域の中央の格子高さｈが式（１）を満たし、かつ各領域の境界において格子高さｈが滑らかに変化する。
【００２０】
本発明に係る発光装置は、回折レンズが、屈折および全反射を利用したレンズの入射面に形成される。
【００２１】
本発明に係る発光装置は、回折レンズが、屈折および全反射を利用したレンズの出射面に形成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る発光装置によれば、単色ＬＥＤ素子を光源として効率良く集光および拡散でき、大型化することなく簡易に色むらを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）は回折レンズの概念を説明する断面図、（Ｂ）は（Ａ）の回折レンズの正面図
【図２】図１の回折レンズの位相形状の変化を説明する断面図
【図３】図２の回折レンズの拡大図
【図４】図１の回折レンズの設計時のパラメータ
【図５】図１の回折レンズの概要図
【図６】図１の回折レンズの照射面における光強度分布図
【図７】図１の回折レンズの設計波長と同じ波長図
【図８】図１の回折レンズの設計波長と異なる波長図
【図９】（Ａ）は本発明に係る第１実施形態の発光装置に適用される白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子との組み合わせの側面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図、（Ｃ）は本発明に係る第１実施形態の発光装置に適用される白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子との組み合わせの正面図、（Ｄ）は本発明に係る第１実施形態の発光装置に適用される白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子との組み合わせの正面図
【図１０】ＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＢｌｕｅＬＥＤ素子との分光分布図
【図１１】（Ａ）は本発明に係る第１実施形態の発光装置に適用される設計波長Ｂｌｕｅと設計波長Ｙｅｌｌｏｗとが設定された回折レンズの断面図、（Ｂ）は（Ａ）の回折レンズの正面図
【図１２】回折レンズの拡大断面図
【図１３】設計波長Ｂｌｕｅと設計波長Ｇｒｅｅｎと設計波長Ｒｅｄとを有する回折レンズの正面図
【図１４】設計波長Ｂｌｕｅと設計波長Ｇｒｅｅｎと設計波長Ｒｅｄと設計波長Ａｍｂｅｒとを有する回折レンズの正面図
【図１５】（Ａ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の光路図、（Ｂ）は（Ａ）による照射面の状態図
【図１６】（Ａ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＹｅｌｌｏｗが発光した場合の光路図、（Ｂ）は（Ａ）による照射面の状態図
【図１７】（Ａ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＢｌｕｅおよびＹｅｌｌｏｗが発光した場合の光路図、（Ｂ）は（Ａ）による照射面の状態図
【図１８】（Ａ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図、（Ｂ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＧｒｅｅｎが発光した場合の照度分布図、（Ｃ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＲｅｄが発光した場合の照度分布図、（Ｄ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置における照射面の状態図、（Ｅ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置における屈折レンズを用いた場合の照射面の状態図
【図１９】（Ａ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子の組み合わせの発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図、（Ｂ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子の組み合わせの発光装置においてＧｒｅｅｎが発光した場合の照度分布図、（Ｃ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＡｍｂｅｒが発光した場合の照度分布図、（Ｄ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置においてＲｅｄが発光した場合の照度分布図、（Ｅ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子の組み合わせの発光装置における照射面の状態図、（Ｆ）はＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子との組み合わせの発光装置における屈折レンズを用いた場合の照射面の状態図
【図２０】発光装置において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを１とした場合の各次数の回折効率図
【図２１】発光装置において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを２とした場合の各次数の回折効率図
【図２２】発光装置において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを３とした場合の各次数の回折効率図
【図２３】発光装置において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを４とした場合の各次数の回折効率図
【図２４】発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の設計波長で集光した照度分布図
【図２５】（Ａ）は第１実施形態の回折レンズの外観斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の回折レンズを用いた発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図
【図２６】（Ａ）は本発明に係る第２実施形態の発光装置に適用される回折レンズの外観斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の回折レンズを用いた発光装置においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図
【図２７】（Ａ）は従来の発光装置における照射面の状態図、（Ｂ）は第１実施形態の発光装置における照射面の状態図、（Ｃ）は第２実施形態の発光装置における照射面の状態図
【図２８】（Ａ）は回折レンズを有さない発光装置の光路図、（Ｂ)は回折レンズを有さない発光装置における照射面の状態図
【図２９】（Ａ）は本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの入射面に回折レンズを形成した場合の光路図、（Ｂ）は本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの入射面に回折レンズを形成した場合における照射面の状態図
【図３０】（Ａ）は本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの出射面に回折レンズを形成した場合の光路図、（Ｂ）に本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの出射面に回折レンズを形成した場合における照射面の状態図
【図３１】（Ａ）は従来の発光装置の光路図、（Ｂ）は（Ａ）の照射面の状態図
【図３２】（Ａ）は図３１とは異なる従来の発光装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の照射面の状態図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、回折レンズの概念について説明する。
図１（Ａ）に回折レンズの概念を説明する断面図を示し、図１（Ｂ）に図１（Ａ）の回折レンズの正面図を示す。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、回折レンズ５００は、回折現象を利用したレンズである。屈折率が１以上の物質を通過する光の速度は、真空中の光の速度に比べて遅く、屈折率に反比例する。屈折率が１以上の透過部材の形状が平坦ではない場合、形状の各点における単位時間あたりの光の進んだ距離が異なり、位相形状に相当する波形が変化する。
【００２５】
図２に回折レンズ５００の位相形状の変化を説明する断面図を示し、図３に回折レンズ５００の拡大図を示す。
図２および図３に示すように、透過部材である回折レンズ５００に、波長オーダーの形状をつけることにより、光の位相形状を制御することができる。ホイヘンスの定理より、位相形状が変化すると光の進む方向が変化することになる。つまり、回折レンズ５００は、光の位相形状を制御して、光の進む方向を変化させる。また、回折レンズ５００は、狙った方向で光が強め合うようにするために、隣り合う形状から出た光の位相は１周期分または整数の周期分ずれるように形状設計される。このとき、光路差は１波長または１波長の整数倍となる。
【００２６】
図４に回折レンズ５００の設計時のパラメータを示す。
図４に示すように、光路差が１波長または１波長の整数倍となるように光の位相を１周期分または整数の周期分ずれるように形状設計されるときの形状は、レンズの半径距離をｒとし、距離をＬ１〜Ｌ３とし、光の位相差が何周期分かをｍとした場合、下記の式で表される。
【００２７】
【数２】
0005562177.tif 000003
【００２８】
【数３】
0005562177.tif 000004
ここで、ｍは回折次数と呼ばれる。
【００２９】
式（１）および式（２）から判るように、回折レンズ５００の形状は制御したい光の波長、および回折次数によって決まる。
本発明においては、回折レンズ５００の形状を決定する波長および回折次数を、設計波長、設計次数と定義する。
なお、上記から判るように、回折レンズ５００の形状は、使用される光源の波長や光源からレンズまでの焦点距離に相当する距離に依存するために、レンズ形状の具体的な数値は設計事項となる。
【００３０】
図５に回折レンズ５００の概要図を示し、図６に回折レンズ５００の照射面における光強度分布図を示す。
ここでは、形状設計された回折レンズ５００に設計波長とは異なる波長の光が入射されたときの光の振る舞いについて説明する。なお、波長４６０ｎｍ／５２０ｎｍ／６３０ｎｍは、ＲＧＢ表示での代表的な波長である。
【００３１】
図５に示す設計波長が５２０ｎｍ／設計次数ｍ＝１で形状設計された回折レンズ５００に、波長４６０ｎｍ／波長６３０ｎｍの光を入射したときの概要図、および、図６に示す照射面の光強度分布図から明らかなように、設計波長である波長５２０ｎｍの光が入射されると、光は平行光化して集光される。
【００３２】
図７に回折レンズ５００の設計波長と同じ波長図を示し、図８に回折レンズ５００の設計波長と異なる波長図を示す。
図７および図８に示すように、設計波長とは異なる光が入射されると、図８中に示す位置Ａ５００において光が集光されずにわずかに広がった光となる。
【００３３】
本発明においては、設計波長と同じ波長の光が入射された時に光が平行光化して集光することを、回折レンズによる集光、と定義する。また、設計波長と異なる光が入射された時に光が集光しきれずにわずかに広がることを、回折レンズによる拡散、と定義する。
このような回折レンズ５００による拡散が生ずる原因としては、設計波長と異なる波長の光が回折レンズ５００を通過した際に、回折レンズ５００の形状による光の位相差が１または整数倍にならずに、位相が揃わないことが挙げられる。
そのため、制御したい方向で光を強め合うことができない。
【００３４】
以下、本発明に係る複数の実施形態の発光装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図９に示すように、本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、異なる分光分布の光を照射するＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の組み合わせが同一の円上に等間隔に配置されてなる発光ユニット１６と、発光ユニット１６のＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の組み合わせからの光を集光する光学素子１７とを備え、光学素子１７が、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の数に応じて均等に分割された領域を有する回折レンズ１７であり、各領域は、その重心からの距離が最も遠いＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５のうちのいずれかからの光を集光し、他の光を拡散させる。
【００３５】
また、本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の分光分布のピーク波長をλ、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の重心からの距離が最も遠い領域の回折レンズ１７の格子高さをｈ、回折レンズ１７の材料の屈折率をｎ、回折次数をｍとした場合に、格子高さｈが、実質的に式（１）を満たす。
【００３６】
【数４】
0005562177.tif 000005
【００３７】
図９（Ａ）に白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２との組み合わせの側面図、図９（Ｂ）に図９（Ａ）の正面図を示す。
図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２とは、異なる分光分布の光を照射するＬＥＤ素子であって、基板１８上に、例えば１ｍｍの距離Ｌ１０を介して同一の円上に等間隔に実装されている。
【００３８】
図９（Ｃ）に白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＲｅｄＬＥＤ素子１４との組み合わせの正面図を示す。
図９（Ｃ）に示すように、白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＲｅｄＬＥＤ素子１４とは、異なる分光分布の光を照射するＬＥＤ素子であって、基板１８上の同一の円上に等間隔に実装されている。
【００３９】
図９（Ｄ）に白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの正面図を示す。
図９（Ｄ）に示すように、白色を得るＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５とは、異なる分光分布の光を照射するＬＥＤ素子であって、基板１８上の同一の円上に等間隔に実装されている。
【００４０】
なお、これらの組み合わせ以外で白色を得られる組み合わせでもよい。また、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１，ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２，ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３，ＲｅｄＬＥＤ素子１４，ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５の分光分布の半値幅は数ｎｍ〜数十ｎｍの間でよい。
【００４１】
図１０にＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＢｌｕｅＬＥＤ素子１１との分光分布図を示す。
図１０に示すように、ＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＢｌｕｅＬＥＤ素子１１は代表的なＬＥＤ素子であり、それぞれが分光分布のピーク波長を有する。
【００４２】
図１１（Ａ）に発光装置１０に適用される回折レンズ１７の断面図を示し、図１１（Ｂ）に回折レンズ１７の正面図を示し、図１２に回折レンズ１７の拡大断面図を示す。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、回折レンズ１７は、回折現象を利用したレンズであり、アクリル，ポリカーボネート等のプラスチックや一般的な光学ガラスが基材として用いられる。製造方法としては、射出成形や切削加工等が適用される。回折レンズ１７は、円周上の上半分の１８０度の領域を有する設計波長Ｂｌｕｅと、設計波長Ｂｌｕｅに対向する円周上の下半分の１８０度の領域を有する設計波長Ｙｅｌｌｏｗとが設定されている。
【００４３】
図１２に示すように、回折レンズ１７は、屈折率ｎが設定されており、格子高さｈが設定されている。
このとき、設計波長をλ、回折レンズ１７の格子高さをｈ、回折レンズ１７の屈折率をｎ、回折次数をｍとした場合に、格子高さｈが式（１）で表わされる。ただし、整数ｍは１〜数十の値の範囲であり、より好ましくは１または２である。
【００４４】
【数５】
0005562177.tif 000006
【００４５】
図１３に設計波長Ｂｌｕｅと設計波長Ｇｒｅｅｎと設計波長Ｒｅｄとを有する回折レンズ１７の正面図を示す。
図１３に示すように、回折レンズ１７は、円周上の上部の１２０度の領域を有する設計波長Ｂｌｕｅと、設計波長Ｂｌｕｅに隣り合う円周上の左下の１２０度の領域を有する設計波長Ｇｒｅｅｎと、設計波長Ｇｒｅｅｎに隣り合う円周上の右下の１２０度の領域を有する設計波長Ｒｅｄとが設定されている。
【００４６】
図１４に設計波長Ｂｌｕｅと設計波長Ｇｒｅｅｎと設計波長Ａｍｂｅｒと設計波長Ｒｅｄとを有する回折レンズ１７の正面図を示す。
図１４に示すように、回折レンズ１７は、円周上の左上の９０度の領域を有する設計波長Ｂｌｕｅと、設計波長Ｂｌｕｅに隣り合う円周上の左下の９０度の領域を有する設計波長Ｇｒｅｅｎと、設計波長Ｇｒｅｅｎに隣り合う円周上の右下の９０度の領域を有する設計波長Ａｍｂｅｒと、設計波長Ａｍｂｅｒに隣り合う円周上の右上の９０度の領域を有する設計波長Ｒｅｄとが設定されている。
【００４７】
各領域の設計波長は、その重心からの距離が最も遠いＬＥＤ素子のピーク波長である。そのため、回折レンズ１７に設定される領域によって設計波長が異なるために、式（１）により異なる値の高さｈが算出される。
回折レンズ１７は、設計波長の光が入射されれば、理論上、設計次数の回折光を効率１００％で出射する。しかし、設計波長以外の光が入射されると、設計次数以外の回折光も出射する。
【００４８】
なお、高さｈは、実質的に、１０％程度の誤差を有してよい。これは、ＬＥＤ素子の分光分布の半値幅がピーク波長の１０％程度の広がりを有するからである。また、回折レンズ１７の生産時における精度誤差も、その程度である。
【００４９】
図１５（Ａ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の光路図を示し、図１５（Ｂ）に照射面１９の平面図を示す。
図１５（Ａ）に示すように、回折レンズ１７は、図１５（Ａ）中の上半分の領域に照射されるＢｌｕｅ光が、その分光分布のピーク波長が回折レンズ１７の設計波長と同じであるために、回折レンズ１７によって集光される。
【００５０】
これとは異なり、回折レンズ１７の図１５（Ａ）中の下半分の領域に照射されるＢｌｕｅ光は、その分光分布のピーク波長が回折レンズ１７の設計波長、つまり設計波長Ｙｅｌｌｏｗと異なるために、狙った次数以外の回折光が発生されて拡散され、複数の次数の回折光が出射される。そのため、光源から出射される光が角度広がりを有するために、Ｂｌｕｅ光は拡散される。
図１５（Ｂ）に示すように、Ｂｌｕｅ光は、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１１を有し、図１５（Ｂ）中の上半分の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１５（Ｂ）中の下半分の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００５１】
図１６（Ａ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２との組み合わせの発光装置１０においてＹｅｌｌｏｗが発光した場合の光路図を示し、図１６（Ｂ）に照射面１９の平面図を示す。
図１６（Ａ）に示すように、回折レンズ１７は、図１６（Ａ）中の下半分の領域に照射されるＹｅｌｌｏｗ光が、その分光分布のピーク波長が回折レンズ１７の設計波長と同じであるために、回折レンズ１７によって集光される。
【００５２】
これとは異なり、回折レンズ１７の図１６（Ａ）中の上半分の領域に照射されるＹｅｌｌｏｗ光は、その分光分布のピーク波長が回折レンズ１７の設計波長、つまり設計波長Ｂｌｕｅと異なるために、狙った次数以外の回折光が発生されて拡散され、複数の次数の回折光が出射される。そのため、光源から出射される光が角度広がりを有するために、Ｙｅｌｌｏｗ光は拡散される。
図１６（Ｂ）に示すように、Ｙｅｌｌｏｗ光は、照射面１９において、集光および拡散中心位置Ａ１２を有し、図１６（Ｂ）中の下半分の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１６（Ｂ）中の上半分の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００５３】
図１７（Ａ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子１２との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅおよびＹｅｌｌｏｗが発光した場合の光路図を示し、図１７（Ｂ）に照射面１９の平面図を示す。
図１７（Ａ）に示すように、回折レンズ１７は、図１７（Ａ）中の下半分の領域に照射されるＢｌｕｅ光およびＹｅｌｌｏｗ光が足し合わされる。同じく、回折レンズ１７の図１７（Ａ）中の上半分の領域に照射されるＢｌｕｅ光およびＹｅｌｌｏｗ光が足し合わされる。
【００５４】
図１７（Ｂ）に示すように、照射面１９において、波長が異なる光が、集光された分布と、拡散された分布とが足し合わされ、足し合わされないＢｌｕｅのみとＹｅｌｌｏｗのみが外側の小さい面積を照射する。
このように、照射面１９において単一の分光分布の光が照射される面積が小さくなり、かつ、その照度値が小さいために、視認される色むらを低減できる。
【００５５】
図１８（Ａ）に図９（Ｃ）および図１３に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図を示し、図１８（Ｂ）に図９（Ｃ）および図１３に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＧｒｅｅｎが発光した場合の照度分布図を示し、図１８（Ｃ）に図９（Ｃ）および図１３に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＲｅｄが発光した場合の照度分布図を示し、図１８（Ｄ）に図９（Ｃ）および図１３に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０における照射面１９の状態図を示し、図１８（Ｅ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置における屈折レンズを用いた場合の照射面３０１の状態図を示す。
【００５６】
図１８(Ａ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合、Ｂｌｕｅ光は、図１３に示した設計波長Ｂｌｕｅにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１３を有し、図１８（Ａ）中の上部の３分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１８（Ａ）中の残りの３分の２の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００５７】
図１８(Ｂ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＧｒｅｅｎが発光した場合、Ｇｒｅｅｎ光は、図１３に示した設計波長Ｇｒｅｅｎにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１４を有し、図１８（Ｂ）中の斜め左下の３分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１８（Ｂ）中の残りの３分の２の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００５８】
図１８(Ｃ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０においてＲｅｄが発光した場合、Ｒｅｄ光は、図１３に示した設計波長Ｒｅｄにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１５を有し、図１８（Ｃ）中の斜め右下の３分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１８（Ｃ）中の残りの３分の２の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００５９】
図１８（Ｄ）に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０は、照射面１９において、波長が異なる光が、集光された分布と、拡散された分布とが足し合わされ、足し合わされないＢｌｕｅのみとＧｒｅｅｎのみとＲｅｄのみが外側の小さい面積を照射する。
このように、照射面１９において単一の分光分布の光が照射される面積が小さくなり、かつ、その照度値が小さいために、視認される色むらを低減できる。
【００６０】
図１８（Ｅ）に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置において、従来のもののように屈折レンズを用いた場合、回折レンズ１７を用いた場合と比べて、照射面３０１において、屈折レンズにより色むらの領域が拡大される。
【００６１】
図１９（Ａ）に図９（Ｄ）および図１４に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図を示し、図１９（Ｂ）に図９（Ｄ）および図１４に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＧｒｅｅｎが発光した場合の照度分布図を示し、図１９（Ｃ）に図９（Ｄ）および図１４に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＡｍｂｅｒが発光した場合の照度分布図を示し、図１９（Ｄ）に図９（Ｄ）および図１４に示したＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０における照度分布図を示し、図１９（Ｅ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０における照射面１９の状態図を示し、図１９（Ｆ）にＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置における屈折レンズを用いた場合の照射面３０１の状態図を示す。
【００６２】
図１９(Ａ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合、Ｂｌｕｅ光は、図１４に示した設計波長Ｂｌｕｅにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１６を有し、図１９（Ａ）中の上方左の４分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１９（Ａ）中の残りの４分の３の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００６３】
図１９(Ｂ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＧｒｅｅｎが発光した場合、Ｇｒｅｅｎ光は、図１４に示した設計波長Ｇｒｅｅｎにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１７を有し、図１９（Ｂ）中の下方左の４分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１９（Ｂ）中の残りの４分の３の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００６４】
図１９(Ｃ)に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＡｍｂｅｒが発光した場合、Ａｍｂｅｒ光は、図１４に示した設計波長Ａｍｂｅｒにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１８を有し、図１９（Ｃ）中の下方右の４分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１９（Ｃ）中の残りの４分の３の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００６５】
図１９（Ｄ）に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０においてＲｅｄが発光した場合、Ｒｅｄ光は、図１４に示した設計波長Ｒｅｄにおいて集光されるために、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ１９を有し、図１９（Ｄ）中の上方右の４分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図１９（Ｄ）中の残りの４分の３の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００６６】
図１９（Ｅ）に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置１０は、照射面１９において、波長が異なる光が、集光された分布と、拡散された分布とが足し合わされ、足し合わされないＢｌｕｅのみとＧｒｅｅｎのみとＡｍｂｅｒのみとＲｅｄのみが外側の小さい面積を照射する。
このように、照射面１９において単一の分光分布の光が照射される面積が小さくなり、かつ、その照度値が小さいために、視認される色むらを低減できる。
【００６７】
図１９（Ｆ）に示すように、ＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３とＡｍｂｅｒＬＥＤ素子１５との組み合わせの発光装置において、従来のもののように屈折レンズを用いた場合、回折レンズ１７を用いた場合と比べて、照射面３０１において、屈折レンズにより色むらの領域が拡大される。
【００６８】
図２０に発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを１とした場合の各次数の回折効率図を示す。
図２０に示すように、発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを１とした場合、可視光波長領域における設計波長と異なる波長が入射された場合に集光されることが無いために、設計波長と異なる波長が入射された場合に常に回折レンズ１７による拡散が起こる。
【００６９】
図２１に発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを２とした場合の各次数の回折効率図を示す。
図２１に示すように、発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを２とした場合、可視光波長領域における設計波長と異なる波長が入射された場合に集光されることがないために、設計波長と異なる波長が入射された場合に常に回折レンズ１７による拡散が起こる。
【００７０】
図２２に発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを３とした場合の各次数の回折効率図を示す。
図２２に示すように、発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを３とした場合、可視光波長領域である波長４４０ｎｍの光が入射された場合、図２２に矢印で示す設計波長以外の位置Ｂ１０および位置Ｂ１１において集光が起こる。
【００７１】
図２３に発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを４とした場合の各次数の回折効率図を示す。
図２３に示すように、発光装置１０において設計波長を５５０ｎｍとし、設計次数ｍを４とした場合、可視光波長領域である波長４４０ｎｍの光が入射された場合、回折次数ｍ´＝５で回折効率が１００％になるために、図２３に矢印で示す設計波長以外の位置Ｂ１２および位置Ｂ１３において集光が起こる。
【００７２】
図２４（Ａ）に発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の設計次数１または２の回折レンズ１７で集光した照度分布図を示し、図２４（Ｂ）に発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の設計次数３以上の回折レンズ１７で集光した照度分布図を示す。
図２４（Ａ）および図２４（Ｂ）に示すように、発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の設計次数１または２の回折レンズ１７で集光した場合、図１８(Ａ)を参照して、Ｂｌｕｅ光は、照射面１９において、集光および拡散の中心位置Ａ２０を有し、図２４（Ａ）中の上部の３分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図２４（Ａ）中の残りの３分の２の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。
【００７３】
これとは異なり、発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の設計次数３以上の回折レンズ１７で集光した場合、拡散したい領域Ａ２１において拡散されずに集光してしまう。そのため、拡散によって混色した領域Ａ２１に照射できずに色むらが低減しない。
【００７４】
以上、説明した本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、光学素子１７がＬＥＤ素子の数に応じて均等に分割された領域を有する回折レンズ１７であり、各領域が、その重心からの距離が最も遠いＬＥＤ素子からの光を集光し、他の光を拡散させる。
従って、本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、従来のもののように屈折レンズを用いた場合に被照射面に周縁で色むらとして現れていなかった各ＬＥＤ素子からの照射領域の面積を拡大することにより、色むらを低減でき、単色ＬＥＤ素子を光源として効率良く集光および拡散でき、大型化することなく簡易に色むらを低減できる。
【００７５】
また、本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤ素子の分光分布のピーク波長をλ、ＬＥＤ素子の重心からの距離が最も遠い領域の回折レンズ１７の格子高さをｈ、回折レンズ１７の材料の屈折率をｎ、回折次数をｍとした場合に、格子高さｈが、実質的に式（１）を満たすことにより、各ＬＥＤ素子からの照射領域の面積を拡大することにより、色むらを低減できる。
【００７６】
【数６】
0005562177.tif 000007
【００７７】
また、本発明に係る第１実施形態の発光装置１０は、回折次数が、１または２であるために、可視光波長領域における設計波長と異なる波長が入射された場合に集光されることがないために、設計波長と異なる波長が入射された場合に常に回折レンズ１７による拡散が起こる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の発光装置について説明する。
なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
本発明に係る第２実施形態の発光装置２０は、各領域の中央の格子高さｈが式（１）を満たし、かつ各領域の境界において格子高さｈが滑らかに変化する。
【００７９】
図２５（Ａ）に第１実施形態の回折レンズ１７の外観斜視図を示し、図２５（Ｂ）に図２５（Ａ）の回折レンズ１７を用いた第１実施形態の発光装置１０においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図を示し、図２６（Ａ）に本発明に係る第２実施形態の発光装置２０に適用される回折レンズ２１の外観斜視図を示し、図２６（Ｂ）に図２６（Ａ）の回折レンズ２１を用いた発光装置２０においてＢｌｕｅが発光した場合の照度分布図を示す。
【００８０】
図２５（Ａ）に示すように、第１実施形態のＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との組み合わせの発光装置１０における回折レンズ１７は、各領域により格子高さｈが異なる。
図２５（Ｂ）に示すように、第１実施形態の発光装置１０は、図１８（Ａ）を参照して、図２５（Ａ）中の上部の３分の１の領域において集光されるために照射面積が縮小され、図２５（Ａ）中の残りの３分の２の領域において拡散されるために照射面積が拡大される。このとき、集光される領域と拡散される領域とが位置Ａ２２において急激に変化する。
【００８１】
これに対して、図２６（Ａ）に示すように、発光装置２０に適用される回折レンズ２１は、領域の中央では、格子高さｈが式（１）を満たし、かつ各領域の境界において格子高さｈが滑らかに変化する。
図２６（Ｂ）に示すように、発光装置２０は、集光される照射径と拡散される照射径とが滑らかな変化線Ａ２３を有する。
【００８２】
図２７（Ａ）に例えばＢｌｕｅＬＥＤ素子とＲｅｄＬＥＤ素子とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子との組み合わせの従来の発光装置における照射面３０１の状態図を示し、図２７（Ｂ）に第１実施形態のＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との発光装置１０における照射面１９の状態図を示し、図２７（Ｃ）に第２実施形態のＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との発光装置２０における照射面１９の状態図を示す。
【００８３】
図２７（Ａ）に示すように、従来の発光装置における照射面３０１は、色むらの発生する領域が大きい。
図２７（Ｂ）および図２７（Ｃ）に示すように、第１実施形態のＢｌｕｅＬＥＤ素子１１とＲｅｄＬＥＤ素子１４とＧｒｅｅｎＬＥＤ素子１３との発光装置１０の照射面１９において色むらの低減される領域よりも、発光装置２０の照射面１９において色むらの低減される領域の方がはるかに大きいことが判る。これは、照射面１９に丸みが得られるために、領域の境界が、より混色されるからである。
【００８４】
本発明に係る第２実施形態の発光装置２０は、回折レンズ２１の高さが急激に変わらないので、領域の境界を、より混色できる。
【００８５】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の発光装置について説明する。
本発明に係る第３実施形態の発光装置３０は、回折レンズ３１が、屈折および全反射を利用したレンズ３２の入射面３３または出射面３４に形成される。
【００８６】
図２８（Ａ）に回折レンズを有さない発光装置の光路図を示し、図２８（Ｂ)に回折レンズを有さない発光装置における照射面の状態図を示し、図２９（Ａ）に本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの入射面に回折レンズを形成した場合の光路図を示し、図２９（Ｂ）に本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの入射面に回折レンズを形成した場合における照射面の状態図を示し、図３０（Ａ）に本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの出射面に回折レンズを形成した場合の光路図を示し、図３０（Ｂ）に本発明に係る第３実施形態の発光装置において屈折および全反射を利用したレンズの出射面に回折レンズを形成した場合における照射面の状態図を示す。
【００８７】
図２８（Ａ）および図２８（Ｂ）に示すように、回折レンズを有さない発光装置４００は、屈折部分が凸レンズであるレンズ４０１を備えている。そのため、発光装置４００は、レンズ４０１の屈折部分が凸レンズであるために、照射面４０２において色むら４０３を生ずる。
図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に示すように、回折レンズ３１が、屈折および全反射を利用したレンズ３２の入射面３３に形成される発光装置３０は、レンズ３２において制御できる光量が大きいために光利用効率をよくできる。そして、回折レンズ３１が屈折および全反射を利用したレンズ３２の入射面３３に形成される発光装置３０は、レンズ３２の回折レンズ３１により照射面１９における色むらを低減できる。
【００８８】
図３０（Ａ）および図３０（Ｂ）に示すように、回折レンズ３１が、屈折および全反射を利用したレンズ３２の出射面３４に形成される発光装置３０は、レンズ３２において制御できる光量が大きいために光利用効率をよくできる。そして、回折レンズ３１が屈折および全反射を利用したレンズ３２の出射面３４に形成される発光装置３０は、レンズ３２の回折レンズ３１により照射面１９における色むらを低減できる。
【００８９】
本発明に係る第３実施形態の発光装置３０は、レンズ３２において制御できる光量が大きいために光利用効率をよくできるとともに、回折レンズ３１が屈折および全反射を利用したレンズ３２の入射面３３に形成されることにより、レンズ３２の回折レンズ３１により照射面１９における色むらを低減できる。
【００９０】
本発明に係る第３実施形態の発光装置３０は、レンズ３２において制御できる光量が大きいために光利用効率をよくできるとともに、回折レンズ３１が屈折および全反射を利用したレンズ３２の出射面３４に形成されることにより、レンズ３２の回折レンズ３１により照射面１９における色むらを低減できる。
【００９１】
なお、本発明の発光装置において発光ユニット等は前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２０，３０  発光装置
１１  ＢｌｕｅＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子）
１２  ＹｅｌｌｏｗＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子）
１３  ＧｒｅｅｎＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子）
１４  ＲｅｄＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子）
１５  ＡｍｂｅｒＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子）
１６  発光ユニット
１７，２１，３１  光学素子，回折レンズ
３２  レンズ
３３  入射面
３４  出射面
【図１】
0005562177.tif 000009
【図２】
0005562177.tif 000010
【図３】
0005562177.tif 000011
【図４】
0005562177.tif 000012
【図５】
0005562177.tif 000013
【図６】
0005562177.tif 000014
【図７】
0005562177.tif 000015
【図８】
0005562177.tif 000016
【図９】
0005562177.tif 000017
【図１０】
0005562177.tif 000018
【図１１】
0005562177.tif 000019
【図１２】
0005562177.tif 000020
【図１３】
0005562177.tif 000021
【図１４】
0005562177.tif 000022
【図１５】
0005562177.tif 000023
【図１６】
0005562177.tif 000024
【図１７】
0005562177.tif 000025
【図１８】
0005562177.tif 000026
【図１９】
0005562177.tif 000027
【図２０】
0005562177.tif 000028
【図２１】
0005562177.tif 000029
【図２２】
0005562177.tif 000030
【図２３】
0005562177.tif 000031
【図２４】
0005562177.tif 000032
【図２５】
0005562177.tif 000033
【図２６】
0005562177.tif 000034
【図２７】
0005562177.tif 000035
【図２８】
0005562177.tif 000036
【図２９】
0005562177.tif 000037
【図３０】
0005562177.tif 000038
【図３１】
0005562177.tif 000039
【図３２】
0005562177.tif 000040