(57)【要約】【課題】多角形状などの円対称以外の形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材を提供すること。【解決手段】光束制御部材１４０は、入射領域１４１および出射領域１４２を有する。入射領域１４１は、入れ子状に配置され、かつ互いに同数の頂点を有する複数の仮想四角形Ｓを想定し、仮想四角形Ｓの隣接する２頂点を繋ぐ第１仮想直線Ｌ１に沿う稜線１４６ｄを有する複数の凸部１４６と、仮想四角形Ｓの対応する各頂点を繋ぐ第２仮想直線Ｌ２に沿って配置される複数の壁部１４７とを含む。壁部１４７は、第２仮想直線Ｌ２において最も内側の凸部１４６との接続部と最も外側の凸部１４６との接続部との間に連続して配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、
前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域と、を有し、
前記入射領域は、仮想ｎ角形状のｎ個の各頂点から中央部に向かって延設されるｎ個の壁部と、隣り合う２つの前記壁部間を繋ぐ稜線を有する複数の凸部と、を含み、
前記複数の凸部は、隣接する２つの凸部間に谷部が形成されるように配置され、
前記壁部は、少なくとも、最も内側にある前記凸部との接続部と最も外側にある前記凸部との接続部との間に連続して配置されている、
光束制御部材。
【請求項２】
前記稜線は、前記壁部の頂部または前記壁部の側面部に接続されている、請求項１に記載の光束制御部材。
【請求項３】
前記稜線は、直線である、請求項１または請求項２に記載の光束制御部材。
【請求項４】
隣り合う２つの前記壁部間を繋ぐ前記複数の凸部は、それぞれの前記稜線が互いに平行となるように配置されている、請求項３に記載の光束制御部材。
【請求項５】
前記仮想ｎ角形状は、回転対称である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光束制御部材。
【請求項６】
前記凸部は、全ての隣接する２つの前記壁部間に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
【請求項７】
発光素子と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光装置と、
前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
を有する、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材、前記光束制御部材を有する発光装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーや小型化の観点から、撮像カメラ用の発光装置として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする発光装置（ＬＥＤフラッシュ）が使用されるようになってきた。このような発光装置としては、ＬＥＤと、フレネルレンズとを組み合わせたものがよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１Ａは、特許文献１に記載の発光装置の断面図である。図１Ａに示されるように、特許文献１に記載の発光装置１０は、基板２０と、光源用基板２１と、発光素子および蛍光体を含む光源３０と、フレネルレンズ４０とを有する。フレネルレンズ４０は、光源３０の発光面と対向するように基板２０上に配置されている。
【０００４】
図１Ｂは、フレネルレンズ４０の断面図である。図１Ｂに示されるように、フレネルレンズ４０の一方の面には、屈折型フレネルレンズ部４１および反射型フレネルレンズ部４２が形成されている。屈折型フレネルレンズ部４１および反射型フレネルレンズ部４２は、それぞれ、同心円状に配置された円環状の突起を複数有している。屈折型フレネルレンズ部４１は、光源３０と対向する位置に形成されている。反射型フレネルレンズ部４２は、屈折型フレネルレンズ部４１の周囲に、光源３０を取り囲むように形成されている。フレネルレンズ４０において、屈折型フレネルレンズ部４１および反射型フレネルレンズ部４２が形成されている面は、入射領域４３として機能し、入射領域４３の反対側の面は出射領域４４として機能する。
【０００５】
図１Ａに示される発光装置１０では、光源３０から光軸に対して小さな角度で出射した光は、屈折型フレネルレンズ部４１において所定の方向に屈折されて、出射領域４４から出射される。一方、光源３０から光軸に対して大きな角度で出射した光は、反射型フレネルレンズ部４２の入射面４５から入射し、反射面４６で所定の方向に反射されて、出射領域４４から出射される。このように、特許文献１に記載の発光装置１０は、屈折型フレネルレンズ部４１および反射型フレネルレンズ部４２を有するフレネルレンズ４０を用いて、光源３０から出射された光の配光を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９２４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、撮像カメラの撮像領域の形状は、四角形である。よって、鮮明な撮像画像を得るためには、発光装置は被照射領域を四角形状に照らすことが好ましい。しかしながら、特許文献１のフレネルレンズを用いて四角形状の被照射領域に光を照射した場合、被照射領域の四隅が暗くなるおそれがある。また、被照射領域の四隅に十分に光を照射しようとすると、光を拡げる必要があるため、無駄な光が発生してしまう。このように、特許文献１のフレネルレンズを使用した場合、発光素子から出射された光を四角形状の被照射領域に均一かつ効率的に照射することができなかった。また、このような問題は、被照射領域が四角形の場合だけでなく、被照射領域の形状が六角形などの多角形の場合にも生じていた。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、多角形状などの円対称以外の形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材を提供することを目的とする。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置および照明装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域と、を有し、前記入射領域は、仮想ｎ角形状のｎ個の各頂点から中央部に向かって延設されるｎ個の壁部と、隣り合う２つの前記壁部間を繋ぐ稜線を有する複数の凸部と、を含み、前記複数の凸部は、隣接する２つの凸部間に谷部が形成されるように配置され、前記壁部は、少なくとも、最も内側にある前記凸部との接続部と最も外側にある前記凸部との接続部との間に連続して配置されている構成を採る。
【００１０】
本発明の発光装置は、発光素子と本発明の光束制御部材とを有する構成を採る。
【００１１】
本発明の照明装置は、本発明の発光装置と、前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーとを有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光束制御部材を有する発光装置は、多角形状などの円対称以外の形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる。また、本発明の照明装置は、多角形状などの円対称以外の形状の被照射領域に均一かつ効率的に光を照らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａ，Ｂは、特許文献１に記載の発光装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る発光装置の断面図である。
【図３】実施の形態１に係る光束制御部材の斜視図である。
【図４】図４Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。
【図５】凸部の稜線のみを模式的に示した実施の形態１に係る光束制御部材の底面図である。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、実施の形態１に係る光束制御部材の断面図である。
【図７】図７Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材の部分拡大図である。
【図８】図８Ａ，Ｂは、壁部を有さない光束制御部材の構成を示す図である。
【図９】図９Ａ，Ｂは、照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る照明装置の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る光束制御部材の斜視図である。
【図１２】図１２Ａ，Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材の底面図である。
【図１３】図１３Ａ〜Ｃは、実施の形態２に係る光束制御部材の断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る光束制御部材の部分拡大図である。
【図１５】図１５は、照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】実施の形態３に係る光束制御部材の斜視図である。
【図１７】図１７Ａ〜Ｃは、実施の形態３に係る光束制御部材の構成を示す図である。
【図１８】照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
（光束制御部材および発光装置の構成）
図２は、実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。図２に示されるように、発光装置１００は、発光素子１２０および光束制御部材１４０を有する。発光素子１２０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光束制御部材１４０は、発光素子１２０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１４０の中心軸ＣＡは、発光素子１２０の光軸ＬＡと合致するように配置される。
【００１６】
光束制御部材１４０は、射出成形により形成されうる。光束制御部材１４０の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１４０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。
【００１７】
図３〜図７は、実施の形態１に係る光束制御部材１４０の構成を示す図である。図３は、光束制御部材１４０の斜視図である。図４Ａは、光束制御部材１４０の平面図であり、図４Ｂは、側面図であり、図４Ｃは、底面図であり、図４Ｄは、凹凸を省略した底面図である。図５は、凸部１４６の稜線１４６ｄ（後述）のみを模式的に示した底面図である。図６Ａは、図４Ｃに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図６Ｂは、Ｂ−Ｂ線の断面図であり、図６Ｃは、図６Ｂに示される破線部分の拡大図である。図７Ａは、図３に示される破線部分の拡大図であり、図７Ｂは、図４Ｃに示される破線部分の拡大図である。
【００１８】
図３〜図７に示されるように、光束制御部材１４０は、発光素子１２０から出射された光を入射させる入射領域１４１と、入射領域１４１の反対側に位置し、入射領域１４１から入射した光を出射させる出射領域１４２とを有する。入射領域１４１と出射領域１４２との間には、フランジ１４３が設けられていてもよい。
【００１９】
光束制御部材１４０の入射領域１４１を平面視したときの外形は、多角形状であり、被照射領域の形状に併せて適宜設定される。本実施の形態では、光束制御部材１４０の入射領域１４１およびフランジ１４３を含む光束制御部材１４０を平面視したときの外形は、四角形（より具体的には正方形）である（図４Ａ参照）。
【００２０】
入射領域１４１は、発光素子１２０から出射された光を入射させる。入射領域１４１は、中央部分に位置する屈折部１４４と、屈折部１４４の外側に位置するフレネルレンズ部１４５とを有する（図２参照）。
【００２１】
屈折部１４４は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して小さな角度で出射された光）を光束制御部材１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向かって屈折させる。屈折部１４４は、発光素子１２０と対向する位置に、光束制御部材１４０の中心軸ＣＡ（発光素子１２０の光軸ＬＡ）と交わるように配置されている（図２参照）。なお、屈折部１４４の形状は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。たとえば、屈折部１４４の形状は、屈折型フレネルレンズであってもよい。また、屈折部１４４の表面は、球面または非球面であってもよい。本実施の形態では、屈折部１４４の表面は非球面であり、屈折部１４４の形状は略四角錐状である（図３，図６Ｂ参照）。
【００２２】
フレネルレンズ部１４５は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光）を光束制御部材１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。フレネルレンズ部１４５は、発光素子１２０から出射された光の進行方向を制御するための複数の凸部１４６と、複数の凸部１４６の両端に配置された複数の壁部１４７とを有する（図３参照）。
【００２３】
図４Ｄおよび図５に示されるように、フレネルレンズ部１４５に、仮想四角形（仮想ｎ角形、本実施の形態においてはｎ＝４）Ｓが平面視において配置されていると仮定する。本明細書では、仮想四角形Ｓが、４回回転対称である正方形である場合について説明する。ここで、「４回回転対称」とは、仮想四角形Ｓを９０°（３６０／４°）回転させた場合に、回転前の仮想四角形Ｓの形状と、回転後の仮想四角形Ｓの形状とが合致することを意味する。
【００２４】
仮想四角形Ｓは、複数の凸部１４６および複数の壁部１４７の配置の基準となる。複数の壁部１４７は、仮想四角形Ｓの各頂点（本実施の形態においては４つの頂点）から仮想四角形Ｓの中央部に向かって延設されている。複数の凸部１４６は、隣り合う壁部１４７間のｎ個の領域（本実施の形態においては４つの領域）に、隣り合う壁部１４７間を繋ぐように配置される。隣り合う壁部１４７間の各領域では、隣接する２つの凸部１４６間に谷部が形成され、稜線１４６ｄが互いに平行となる。本明細書では、仮想四角形Ｓの辺（隣接する２頂点を繋ぐ線）およびこの辺と平行な直線を「第１仮想直線Ｌ１」という（図４Ｄ参照）。壁部１４７は、複数の第１仮想直線Ｌ１からなる複数の四角形（仮想四角形Ｓおよび仮想四角形Ｓと相似の仮想四角形Ｓ’）の対応する頂点を繋ぐ線（本実施の形態では対角線と重なる線）に沿って配置される。本明細書では、仮想四角形Ｓおよびこれに相似な複数の仮想四角形Ｓ’の対応する頂点を繋ぐ線を「第２仮想直線Ｌ２」という（図４Ｄ参照）。
【００２５】
図５に示されるように、本実施の形態では、凸部１４６は、仮想四角形Ｓおよび仮想四角形Ｓ’のそれぞれにおいて、対向する一対の第１仮想直線Ｌ１に沿ってそれぞれ配置されている。なお、図５の破線は第１仮想直線Ｌ１であり、太い実線は凸部１４６の稜線１４６ｄである。また、図５において、左右方向をＸ軸方向とし、上下方向をＹ軸方向とする。
【００２６】
また、Ｘ軸方向における凸部１４６の稜線１４６ｄ間の間隔（ピッチ）Ｐ１は、被照射領域のＸ軸方向の長さに応じて適宜設計される。同様に、Ｙ軸方向における凸部１４６の稜線１４６ｄ間の間隔（ピッチ）Ｐ２は、被照射領域のＹ軸方向の長さに応じて適宜設計される。すなわち、光束制御部材１４０の集光度合は、被照射領域のＸ軸方向およびＹ軸方向の長さに応じて調整される。また、フレネルレンズ部１４５における集光度合は、凸部１４６を形成する後述の傾斜面の傾きによって調整される。さらに、凸部１４６の高さやピッチは、光束制御部材１４０の使用環境や製造方法を考慮して設定される。本実施の形態では、Ｘ軸方向における稜線１４６ｄ間の間隔（ピッチ）Ｐ１が一定であるため、Ｙ軸方向に延びる稜線１４６ｄは、互いに平行である。同様に、Ｙ軸方向における稜線１４６ｄ間の間隔（ピッチ）Ｐ２も同じであるため、Ｘ軸方向に延びる稜線１４６ｄも互いに平行である。また、本実施の形態では、凸部１４６の稜線１４６ｄ間の間隔Ｐ１は、凸部１４６の稜線１４６ｄ間の間隔Ｐ２より広い。これにより、稜線１４６ｄが間隔Ｐ２となるように配置された領域は、稜線１４６ｄが間隔Ｐ１となるように配置された領域よりも集光度合が高くなる。
【００２７】
凸部１４６の形状および大きさは、特に限定されず、それぞれ異なっていてもよい。本実施の形態では、光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光を漏れなく光束制御部材１４０で制御するために、最も外側にある凸部１４６を、内側（中心軸ＣＡ側）にある凸部１４６より大きくしている。内側にある複数の凸部１４６の大きさは、それぞれ同じである（図６Ｃ参照）。また、光軸ＬＡ方向における、光束制御部材１４０の下端部と各稜線１４６ｄとの距離ｄ（基準面から稜線１４６ｄまでの距離ｄ）は、内側から外側に向かうにつれて徐々に短くなっている（図６Ｃ参照）。
【００２８】
凸部１４６は、第１傾斜面１４６ａ、第２傾斜面１４６ｂ、第３傾斜面１４６ｃおよび稜線１４６ｄを有する。凸部１４６において、第１傾斜面１４６ａは内側（中心軸ＣＡ側）に配置され、第２傾斜面１４６ｂは外側に配置される（図６Ｃ参照）。
【００２９】
第１傾斜面１４６ａは、発光素子１２０から出射された光を入射させるとともに、第２傾斜面１４６ｂ側に屈折させる入射面である。第１傾斜面１４６ａは、中心軸ＣＡを含む断面において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
【００３０】
第２傾斜面１４６ｂは、第１傾斜面１４６ａから入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる反射面である。第２傾斜面１４６ｂは、中心軸ＣＡを含む断面において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
【００３１】
Ｘ軸方向に延在する傾斜面（第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂ）の角度と、Ｙ軸方向に延在する傾斜面（第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂ）の角度とは、被照射領域におけるＹ軸方向の領域およびＸ軸方向の領域をそれぞれ適切に照らすことができれば、異なっていてもよい。なお、中心軸ＣＡを含む断面において、第１傾斜面１４６ａが曲線の場合、「第１傾斜面１４６ａの角度」とは、光の入射点における第１傾斜面１４６ａの接線の角度をいう。また、中心軸ＣＡを含む断面において、第２傾斜面１４６ｂが曲線の場合、「第２傾斜面１４６ｂの角度」とは、光の入射点における第２傾斜面１４６ｂの接線の角度をいう。
【００３２】
第３傾斜面１４６ｃは、第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂを繋ぐ面である。第３傾斜面１４６ｃは、中心軸ＣＡを含む断面において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。また、第３傾斜面１４６ｃを形成せずに、第１傾斜面１４６ａと第２傾斜面１４６ｂとを直接繋いでもよい。なお、中心軸ＣＡを含む断面において、第３傾斜面１４６ｃが曲線の場合、「第３傾斜面１４６ｃの角度」とは、光の入射点における第３傾斜面１４６ｃの接線の角度をいう。
【００３３】
稜線１４６ｄは、第１傾斜面１４６ａおよび第３傾斜面１４６ｃ、または第２傾斜面１４６ｂおよび第３傾斜面１４６ｃの境界線である。第３傾斜面１４６ｃを形成しない場合は、稜線１４６ｄは、第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂの境界線である。本実施の形態では、稜線１４６ｄは、第１傾斜面１４６ａおよび第３傾斜面１４６ｃの境界線である。このように、第１傾斜面１４６ａと第２傾斜面１４６ｂとの間に第３傾斜面１４６ｃを設けた場合、鋭角部分を無くすことで、製造性を向上させることができる。
【００３４】
図４Ｃ，Ｄおよび図７Ａ，Ｂに示されるように、壁部１４７は、第２仮想直線Ｌ２（仮想四角形Ｓの対角線）上に、かつ凸部１４６の両端に配置されている。図４，７，８を参照して、壁部１４７の構成および効果について説明する。図８は、壁部１４７を有さない光束制御部材１４０’の構成を示した図である。図８Ａは、壁部１４７を有さない光束制御部材１４０’の斜視図であり、図８Ｂは、図８Ａに示される破線部分の拡大図である。
【００３５】
図８に示されるように、第２仮想直線Ｌ２の両側の領域を比較したとき、凸部１４６の高さおよび／または凸部１４６の稜線１４６ｄ間の間隔がそれぞれ異なる光束制御部材１４０’では、第２仮想直線Ｌ２上において凸部１４６間でずれが生じ、エッジ部１４８が生じる。また、第２仮想直線Ｌ２の両側において凸部１４６の形状が異なる場合も、第２仮想直線Ｌ２上において凸部１４６間でずれが生じ、エッジ部１４８が生じる。
【００３６】
上記したような光束制御部材１４０’を射出成形により形成する場合、エッジ部１４８（凸部１４６の両端部）に対応する成形型の部分に気泡が残ってしまい、溶融樹脂が十分にキャビティー内に充填されないおそれがある。また、エッジ部１４８（凸部１４６の両端部）に対応する成形型の部分に溶融樹脂が十分に充填されて、適切に成形された場合であっても、エッジ部１４８が他の部品と接触して欠損するおそれがある。このような「エッジ部（凸部の両端部）の欠損」が生じた場合、光束制御部材１４０は、所望の配光特性が得られなくなる可能性が高い。また、このような光束制御部材１４０を有する後述の照明装置４００などにおいては、発光素子１２０の発光面にエッジ部１４８（凸部１４６）の欠片が付着して、均一な照度分布が得られない可能性がある。
【００３７】
これに対し、本実施の形態に係る光束制御部材１４０では、上記のような問題を全て解決すべく、図７に示されるように、壁部１４７が、第２仮想直線Ｌ２上に配置されている。壁部１４７は射出成形により形成され、射出成形時の壁部１４７に対応する部位はガス抜き用の通路として機能する。
【００３８】
壁部１４７は、図７Ａに示されるように、頂部１４７ａおよび側面部１４７ｂを有している。壁部１４７には、第２仮想直線Ｌ２を挟んで両側から凸部１４６がそれぞれ連接されている。凸部１４６の稜線１４６ｄは、壁部１４７の頂部１４７ａまたは壁部１４７の側面部１４７ｂに接続されている。すなわち、壁部１４７の高さは、少なくとも、凸部１４６が連接されている部分において、凸部１４６の高さと同じ、またはそれ以上となるように設計されている。このため、本発明の光束制御部材１４０では、凸部１４６の両端部が壁部１４７により保護され、エッジ部１４８が生じない。したがって、本実施の形態に係る光束制御部材１４０では、凸部１４６の両端部が欠損することなく、所望の配光特性を得ることができる。
【００３９】
なお、壁部１４７は、凸部１４６が連接されていない部分においては、凸部１４６より低く形成されていてもよい。第２仮想直線Ｌ２に直交する断面における壁部１４７の断面形状は、特に限定されず、例えば縦長の長方形（図６参照）または三角形である。
【００４０】
また、壁部１４７は、少なくとも、第２仮想直線Ｌ２上において、最も内側にある凸部１４６との接続部と最も外側にある凸部１４６との接続部との間に連続して配置されている。このことから、射出成形時において、壁部１４７が形成されるべき成形型の部位がガス抜き用の通路として機能するため、溶融樹脂はキャビティー内に適切に充填される。
【００４１】
なお、第２仮想直線Ｌ２の方向における壁部１４７の内側端部の位置は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態において、壁部１４７は、光束制御部材１４０の中心まで延在しており、その中心で他の壁部１４７と接続されている（図４Ｃ参照）。
【００４２】
出射領域１４２は、発光素子１２０とは反対側の、被照射領域側に形成された面である。出射領域１４２は、光束制御部材１４０の中心軸ＣＡと交わるように形成されている（図４Ｂ参照）。出射領域１４２は、屈折部１４４から入射した光およびフレネルレンズ部１４５の第１傾斜面１４６ａから入射し、第２傾斜面１４６ｂで反射した光を被照射領域に向けて出射させる。出射領域１４２の形状は、被照射領域の外形を崩すことなく、被照射面の照度ムラを小さくすることができれば、特に限定されない。出射領域１４２は、平面であってもよいし、粗面化された面であってもよい。粗面化された出射領域１４２の表面粗さは、十点平均粗さＲｚＪＩＳ、算術平均粗さＲａおよび最大高さ粗さＲｙ（いずれもＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定される粗さパラメータ）などで規定することができる。たとえば、被照射領域の外形を崩さない程度の出射領域１４２の十点平均粗さＲｚＪＩＳは、３μｍ以下が好ましく、かつ適度な拡散効果を得るためには１μｍ以上が好ましい。
【００４３】
［照度シミュレーション］
壁部１４７を有する実施の形態１に係る光束制御部材１４０を有する発光装置１００について、照度分布のシミュレーションを行った。また、比較のため、図８に示される壁部を有さない光束制御部材１４０’を有する発光装置についても、照度分布のシミュレーションを行った。
【００４４】
図９Ａは、本実施の形態に係る発光装置１００を用いた照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図９Ｂは、比較の発光装置を用いた照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図９Ａ，Ｂは、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果であり、図９Ａ，Ｂの左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材１４０，１４０’の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。
【００４５】
図９Ａ，Ｂに示されるように、仮想四角形Ｓの辺（第１仮想直線Ｌ１）に沿って凸部１４６が配置された光束制御部材１４０，１４０’を有する発光装置は、被照射領域を四角形（長方形）に照らすことができる。また、壁部１４７の有無に関わらず、被照射領域の形状は四角形（長方形）であり、かつ照度がほぼ均一であった。これにより、被照射領域の形状に仮想ｎ角形の形状を合わせることで、多角形の被照射領域を適切に照らすことができることがわかった。また、壁部１４７は、光束制御部材１４０の配光特性に影響を与えないことがわかった。
【００４６】
［照明装置の構成］
次に、本実施の形態に係る発光装置１００を有する照明装置４００について説明する。
【００４７】
図１０は、実施の形態１に係る照明装置４００の構成を示す図である。図１０に示されるように、照明装置４００は、複数の発光装置１００およびカバー４２０を有していてもよい。前述したように、発光装置１００は、光束制御部材１４０および発光素子１２０を含む。発光素子１２０は、基板４４０に固定されている。
【００４８】
カバー４２０は、発光装置１００からの出射光を拡散させつつ透過させるとともに、発光装置１００を保護する。カバー４２０は、発光装置１００から出射される光の光路上に配置されている。カバー４２０の材料は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。カバー４２０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。
【００４９】
（効果）
以上のように、実施の形態１に係る光束制御部材１４０は、仮想ｎ角形を仮想四角形Ｓとすることによって、四角形状の被照射領域を均一かつ効率的に照らすことができる。実施の形態１に係る光束制御部材１４０は、射出成形時において成形型の壁部１４７に対応する部分によって適切にガス抜きされて、適切に形成されうる。さらに、光束制御部材１４０では、壁部１４７により凸部１４６の両端部が保護されているため、成形後に凸部１４６の両端部が欠損することがない。
【００５０】
なお、上述したように、入射領域１４１に想定される仮想ｎ角形（四角形）は、被照射領域の形状に合わせて設計すればよい。たとえば、被照射領域の形状が三角形の場合には、仮想三角形にすればよく、被照射領域の形状が五角形の場合には仮想五角形にすればよい。この場合、複数の仮想ｎ角形は、大きさの異なる複数の仮想ｎ角形が光束制御部材の中心軸ＣＡを取り囲むように配置され、かつ互いに同数の頂点を有すればよい。複数の仮想ｎ角形のそれぞれは、他の仮想ｎ角形の辺と互いに交わることのないように配置される。仮想ｎ角形として複数の仮想四角形を想定する場合、ある仮想四角形が正方形であって、他の仮想四角形が長方形や平行四辺形などであってもよい。
【００５１】
また、前述のとおり、凸部１４６は、仮想ｎ角形の隣接する２頂点間を繋ぐ線に稜線１４６ｄが沿うように配置される。本実施の形態では、仮想ｎ角形の隣接する２頂点間を繋ぐ線は、直線（第１仮想直線Ｌ１）であったが、仮想ｎ角形の隣接する２頂点間を繋ぐ線は、曲線（第１仮想曲線）であってもよい。この場合、凸部１４６の稜線１４６ｄも曲線となる。
【００５２】
また、本実施の形態のように、仮想ｎ角形が正多角形（正方形）の場合、大きさの異なる複数の仮想正多角形は、最小の正多角形の「中心」を取り囲むように配置されうる。一方、仮想ｎ角形が中心を規定することができない多角形の場合、仮想ｎ角形は、例えば最小の多角形の「重心」を取り囲むように配置されうる。
【００５３】
また、発光素子１２０の平面形状は、特に限定されない。発光素子１２０の平面形状の例には、円形状、四角形状などの多角形状が含まれる。たとえば、四角形状の発光素子１２０の場合、発光素子１２０の一辺と、光束制御部材１４０の仮想多角形の一辺との位置関係も特に限定されない。
【００５４】
［実施の形態２］
（光束制御部材の構成）
実施の形態２に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材２４０のフレネルレンズ部２４５の構成が実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
図１１〜１４は、実施の形態２に係る光束制御部材２４０の構成を示す図である。図１１は、光束制御部材２４０の斜視図である。図１２Ａは、光束制御部材２４０の底面図であり、図１２Ｂは、凸部２４６の稜線２４６ｄのみを模式的に示した底面図である。図１３Ａは、図１２Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図であり、図１３Ｂは、Ｄ−Ｄ線の断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ｂにおいて破線で示される部分の拡大図である。図１４は、図１１において破線で示される部分の拡大図である。
【００５６】
図１１〜１４に示されるように、光束制御部材２４０のフレネルレンズ部２４５は、複数の凸部２４６と、複数の壁部１４７とを有する。
【００５７】
壁部１４７は、平面視において仮想正方形（仮想ｎ角形）Ｓの４つの頂点から中央部（中心軸ＣＡ）に向かって延設される。凸部２４６は、隣り合う壁部１４７間の領域に、隣り合う壁部１４７を繋ぐように配置される。それぞれの領域には、複数の凸部２４６が配置されており、凸部１４７間には谷部が形成される。壁部１４７は、複数の仮想正方形（仮想ｎ角形）Ｓの対応する頂点を繋ぐ線（第２仮想直線Ｌ２；対角線と重なる線）に沿って配置される。このとき、壁部１４７は、対角線の全長に亘って配置される必要はない。
【００５８】
図１２Ｂに示されるように、Ｘ軸方向における凸部２４６の稜線２４６ｄ間の間隔は、Ｙ軸方向における凸部２４６の稜線２４６ｄ間の間隔と同じである。また、最も外側にある凸部２４６は、内側にある凸部２４６より大きく形成されている。
【００５９】
凸部２４６は、実施の形態１における第３傾斜面１４６ｃを有さない。したがって、稜線２４６ｄは、第１傾斜面２４６ａおよび第２傾斜面２４６ｂの境界線である。
【００６０】
壁部１４７は、平面視において第２仮想直線Ｌ２における最も内側にある凸部２４６と、最も外側にある凸部２４６を除く凸部２４６との間に連続して配置されている。本実施の形態では、壁部１４７の内側端部は、屈折部１４４まで延在されていないが、屈折部１４４まで延在されていてもよい。
【００６１】
［照度シミュレーション］
壁部１４７を含む実施の形態２に係る光束制御部材２４０を有する発光装置について、照度分布のシミュレーションを行った。
【００６２】
図１５は、本実施の形態に係る発光装置を用いた照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図１５は、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果であり、図１５の左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材２４０の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。
【００６３】
図１５に示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材２４０を有する発光装置では、仮想ｎ角形が仮想正方形Ｓであるため、被照射領域を正方形に照らすことができる。また、被照射領域の照度は、ほぼ均一であった。これにより、被照射領域の形状に仮想ｎ角形の形状を合わせることで、多角形の被照射領域を適切に照らすことができることがわかった。また、実施の形態２に係る光束制御部材２４０は、射出成形時において成形型の壁部１４７に対応する部分によって適宜ガス抜きされて、適切に形成されうる。さらに、光束制御部材２４０では、壁部１４７により凸部２４６の両端部が保護されているため、成形後に凸部２４６の両端部が欠損することがない。
【００６４】
［効果］
以上のように、実施の形態２に係る光束制御部材２４０は、実施の形態１の光束制御部材１４０と同様の効果を有する。
【００６５】
［実施の形態３］
（光束制御部材の構成）
実施の形態３に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材３４０のフレネルレンズ部３４５の構成が実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図１６，１７は、実施の形態３に係る光束制御部材３４０の構成を示す図である。図１６は、光束制御部材３４０の斜視図である。図１７Ａは、光束制御部材３４０の底面図であり、図１７Ｂは、光束制御部材３４０の平面図であり、図１７Ｃは、光束制御部材３４０の側面図である。
【００６７】
図１６および図１７に示されるように、実施の形態３に係る光束制御部材３４０のフレネルレンズ部３４５は、複数の凸部３４６と、複数の壁部１４７とを有する。
【００６８】
壁部１４７は、平面視において仮想正方形（仮想ｎ角形）Ｓの４つの頂点から中央部（中心軸ＣＡ）に向かって延設される。
【００６９】
複数の凸部３４６は、隣り合う壁部１４７間の４個の領域において、隣り合う壁部１４７間を繋ぐように配置される。本実施の形態では、光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光を漏れなく光束制御部材３４０で制御するために、最も外側にある凸部３４６を、内側（中心軸ＣＡ側）にある凸部３４６より大きくしている。なお、本実施の形態では、光束制御部材３４０の内側にある複数の凸部３４６は、同じピッチで形成されている。本発明はこれに限らず、内側の複数の凸部３４６のピッチ、頂角および高さを異ならせて形成してもよく、要求される光束制御性能に応じて自由度の高い設計が可能である。
【００７０】
最も外側にある凸部３４６の平面視形状は直線状であり、内側（中心軸ＣＡ側）にある複数の凸部３４６の平面視形状は円弧状である。円弧（稜線３４６ｄ）の曲率半径は、仮想正方形Ｓの対角線の交点から稜線３４６ｄの中点までの距離より長い。円弧の曲率半径は、上記の条件を満たすことができれば、特に限定されない。円弧の曲率半径を調整することにより、仮想正方形Ｓの辺に沿う方向の配光特性と、仮想正方形Ｓの対角線に沿う方向の配光特性との差を調整することができる。たとえば、円弧の曲率半径が大きい場合（稜線３４６ｄが直線に近い場合）、光束制御部材３４０から出射された光による被照射領域は四角形となる。
【００７１】
前記４個の領域のうち、中心軸ＣＡを挟んで対向する一対の領域（図１７において右側および左側の領域）では、稜線３４６ｄは、平面視したときに中心軸ＣＡ側に凸となるように配置されている。この場合、円弧（稜線３４６ｄ）の曲率中心は、仮想正方形Ｓの中心（対角線の交点）と仮想正方形Ｓの一辺の中点とを通る直線上であって、最も外側の凸部３４６より外側に配置される。
【００７２】
また、中心軸ＣＡを挟んで対向する他の一対の領域（図１７において上側および下側の領域）では、稜線３４６ｄは、平面視したときに外側に凸となるように配置されている。この場合、円弧（稜線３４６ｄ）の曲率中心は、仮想正方形Ｓの中心（対角線の交点）と仮想正方形Ｓの一辺の中点とを通る直線上であって、当該円弧からの距離が仮想正方形Ｓの中心よりも遠い位置に配置される。
【００７３】
このように、中心軸ＣＡを挟んで対向する一対の領域と、残る一対の領域とでは、稜線３４６ｄ（凸部３４６）の形状がそれぞれ異なっているため、本実施の形態においても、第２仮想直線Ｌ２上において凸部１４６間でずれが生じ、エッジ部１４８が生じてしまう。よって、本実施の形態における光束制御部材３４０においても、凸部３４６の両端部が壁部１４７により保護される。したがって、本実施の形態に係る光束制御部材３４０でも、凸部３４６の両端部が欠損することなく、所望の配光特性を得ることができる。
【００７４】
［照度シミュレーション］
実施の形態３に係る光束制御部材３４０を有する発光装置について、照度分布のシミュレーションを行った。
【００７５】
図１８は、実施の形態３に係る光束制御部材３４０を有する発光装置を用いた照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図１８は、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果であり、図１８の左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材３４０の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。
【００７６】
図１８に示されるように、実施の形態３に係る光束制御部材３４０を有する発光装置は、稜線３４６ｄの形状が領域ごとに異なるため、仮想四角形Ｓが正方形であるにも関わらず、被照射領域を長方形に照らすことができる。また、特に図示しないが、壁部１４７の有無に関わらず、被照射領域の形状は長方形であり、かつ照度がほぼ均一であった。これにより、壁部１４７は、光束制御部材３４０の配光特性に影響を与えないことがわかった。
【００７７】
（効果）
実施の形態３に係る光束制御部材３４０は、実施の形態１および実施の形態２に係る光束制御部材１４０，２４０と同様の効果を有する。
【００７８】
なお、前記４つの領域における稜線３４６ｄの平面視形状の組み合わせは、上述した組み合わせでなくてもよい。たとえば、全ての稜線３４６ｄの平面視形状が外側に凸となるように配置されていてもよいし、全ての稜線３４６ｄの平面視形状が中心軸ＣＡ側に凸となるように配置されていてもよい。また、隣接する２つの領域に配置された稜線３４６ｄが内側に凸となるように配置されており、他の隣接する２つの領域に配置された稜線３４６ｄが外側に凸となるように配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る光束制御部材、発光装置および照明装置は、多角形状の被照射領域を均一かつ効率的に照らすことができる。本発明に係る発光装置は、例えば、カメラのフラッシュなどとして有用である。また、本発明に係る照明装置は、例えば、室内の一般照明、液晶パネルを被照射面とする面光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１００  発光装置
２０，４４０  基板
２１  光源用基板
３０  光源
４０  フレネルレンズ
４１  屈折型フレネルレンズ部
４２  反射型フレネルレンズ部
４３，１４１  入射領域
４４，１４２  出射領域
４５  入射面
４６  出射面
１２０  発光素子
１４０，１４０’，２４０，３４０  光束制御部材
１４３  フランジ
１４４  屈折部
１４５，２４５，３４５  フレネルレンズ部
１４６，２４６，３４６  凸部
１４６ａ，２４６ａ  第１傾斜面
１４６ｂ，２４６ｂ  第２傾斜面
１４６ｃ  第３傾斜面
１４６ｄ，２４６ｄ，３４６ｄ  稜線
１４７  壁部
１４７ａ  頂部
１４７ｂ  側面部
１４８  エッジ部
４００  照明装置
４２０  カバー
ＣＡ  中心軸
ＬＡ  光軸
Ｓ  仮想四角形，仮想正方形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図９】
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【図１５】
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【図１８】
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