(57)【要約】【課題】  より一層光の利用効率を高める。【解決手段】  配光制御部材２は、光軸Ｏを含む断面内において所定の発散角度を持つ入射光束を前記所定断面内において前記発散角度より小さい照射角度を持つ出射光束として出射する。配光制御部材２は、領域Ｒ３に、入射光束の入射側に複数の断面四角形状の凸条部２３を備える。各凸条部２３は、光軸Ｏに近い側において当該凸条部の基部から立ち上がる面２３ａと、光軸Ｏから遠い側において当該凸条部２３の基部から立ち上がる面２３ｂと、面２３ａ，２３ｂ間を接続する先端側の面２３ｃと、を有する。凸条部２３の面２３ｃした入射光は、凸条部内へ進行し、面２３ｂで反射された後に出射面２１から出射する。光の利用効率が高まるように、領域Ｒ３内の凸条部２３の面２３ｂ，２３ｃ間の角部２３ｄの光軸Ｏ方向位置が変化している。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を含む所定断面内において所定の発散角度を持つ入射光束を前記所定断面内において前記発散角度より小さい照射角度を持つ出射光束として出射する透光材料からなる配光制御部材であって、
前記入射光束の入射側に複数の第１の凸条部を備え、
前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で互いに並列し、
前記各第１の凸条部は、前記光軸に近い側において当該第１の凸条部の基部から立ち上がる第１の面と、前記光軸から遠い側において当該第１の凸条部の基部から立ち上がる第２の面と、前記第１及び第２の面間を接続する先端側の第３の面と、を有し、
前記入射光束のうちの前記各第１の凸条部の前記第３の面に到達した部分光束の大部分又は全部が、当該第１の凸条部の前記第３の面から当該第１の凸条部内へ進入した後に当該第１の凸条部の前記第２の面で反射された後に、前記出射光束の一部をなす部分光束となるように、当該第１の凸条部の前記第２及び第３の面の前記所定断面内における角度が設定され、
前記所定断面内における前記複数の第１の凸条部の前記第２及び第３の面間の角部の前記光軸方向の位置が全て同一である場合に比べて、前記出射光束に対する前記入射光束の利用効率が高まるように、前記複数の第１の凸条部のうちの少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置が、前記複数の第１の凸条部のうちの他の少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置と異なるように設定されたことを特徴とする配光制御部材。
【請求項２】
前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記光軸を中心として同心円状に配列されたことを特徴とする請求項１記載の配光制御部材。
【請求項３】
前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記所定断面と直交する方向に直線状に延びるように配列されたことを特徴とする請求項１記載の配光制御部材。
【請求項４】
前記入射光束の入射側に、前記断面内において三角形状をなす第２の凸条部を備え、
前記第２の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記複数の第１の凸条部と並ぶようにかつ前記前記複数の第１の凸条部より前記光軸に近い側に位置するように、配列されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配光制御部材。
【請求項５】
前記出射光束の出射側の面における少なくとも前記出射光束の出射領域が、平面をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配光制御部材。
【請求項６】
（
前記出光束の出射側の面における少なくとも前記出射光束の出射領域が、凸曲面又は凹曲面をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配光制御部材。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の配光制御部材と、前記入射光束となる光を発する光源と、を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項８】
前記光源は、直方体状の外形を有しかつ１つの面側から光を発し、
前記配光制御部材を前記光源の前記１つの面上に間隔をあけて保持するホルダを更に備え、
前記ホルダが筒状内面を有し、
前記筒状内面が、前記光源における前記１つの面を上面としたときの４つの側面間の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合したことを特徴とする請求項７記載の照射装置。
【請求項９】
入射光束を配光の異なる出射光束として出射する、透光材料からなる配光制御部材と、
直方体状の外形を有しかつ１つの面側から前記入射光束となる光を発する光源と、
前記配光制御部材を前記光源の前記１つの面上に間隔をあけて保持するホルダと、
を備え、
前記ホルダが筒状内面を有し、
前記筒状内面が、前記光源における前記１つの面を上面としたときの４つの側面間の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合したことを特徴とする照射装置。
【請求項１０】
前記ホルダに、前記４つの側面付近の空間を側方外部へ連通させる連通路が形成されたことを特徴とする請求項８又は９記載の照射装置。
【請求項１１】
前記光源が、回路基板上に実装される表面実装型発光デバイスであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の照射装置。
【請求項１２】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光束を異なる配光の出射光束として出射する透光材料からなる配光制御部材、及びこれを用いた照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、入射光束を異なる配光の出射光束として出射する透光材料からなる種々の配光制御部材が提供されている。
【０００３】
このような配光制御部材の１つとして、下記の特許文献１に開示された車両用灯具のインナーレンズが提供されている。このインナーレンズは、光源バルブからの入射光を平行光として出射させるフレネルレンズから構成された車両用灯具のインナーレンズにおいて、前記フレネルレンズの反射系プリズムの中心側の面を、先端側の有効面と基側の肉厚成形面とになし、これにより、反射系プリズムの断面形状を四角形状にしたものである。また、このインナーレンズでは、前記反射系プリズムが外周側に配置され、反射系プリズムに対する中心側に断面三角形状の屈折系プリズムが配置されている。さらに、このインナーレンズでは、反射系プリズムの先端の高さ（すなわち、反射系プリズムの有効面と外周側の面との間の角部の光軸方向の位置）は、全ての反射系プリズムについて同一であった。
【０００４】
このインナーレンズでは、反射系プリズムの基部が肉厚となるので、成形時間を長くしたり、圧力を加えたりしないで、反射系プリズムの先端まで樹脂を行き渡らせることができる。この結果、反射系プリズムの先端が丸くならずに鋭角となる。このために、前記インナーレンズによれば、プリズムの先端に入射した光は平行光として出射され、光のロスが少なくなり、光の利用効率が上がる。さらに、前記インナーレンズでは、反射系プリズムを断面三角形状とした場合に比べて、反射系プリズムの中心とは反対側の面（光全反射側の面）が増すため、その分、光のロスが少なくなり、光の利用効率が上がる。
【０００５】
また、下記の特許文献１には、配光制御部材と光源とを有する照射装置として、前記インナーレンズと光源バルブとを有する車両用灯具が開示されている。この車両用灯具では、上側が開口したカップ状の筐体内に光源バルブを配置し、インナーレンズが、カップ状の筐体の上部開口を閉塞するようにカップ状の筐体の上縁部によって保持されることで、光源バルブ上に間隔をあけて配置されている。
【特許文献１】特開平１０−３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のインナーレンズでは、前述したように光の利用効率が高いが、より一層光の利用効率を高めることが要請されていることは、言うまでもない。このような要請は、インナーレンズ以外の他の配光制御部材についても、同様である。
【０００７】
また、前記従来の車両用灯具では、光源上に配光制御部材を保持する構造として前述したような構造を採用しているが、このような保持構造を、光源が例えば表面実装型発光デバイスなどのように直方体状の外形を有する場合にも適用すると、当該照射装置の大型化を招くことになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、より一層光の利用効率を高めることができる配光制御部材、及び、これを用いることでより一層効率良く照射光量を高めることができる照射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、より一層効率良く照射光量を高めることができるとともに、光源上への配光制御部材の保持構造を改善することで小型化を図ることができる照射装置を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は、光源上への配光制御部材の保持構造を改善することで小型化を図ることができる照射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】
【００１１】
本発明者の研究の結果、前記従来のインナーレンズでは全ての反射系プリズムの先端の高さが同一であるのに対し、この高さを異ならせることで、より一層光の利用効率を高めることができることが判明した。また、光源が直方体状の外形を有する場合、配光制御部材を保持するホルダに筒状内面を持たせ、この筒状内面を光源の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触させて嵌合させることで、光源に対する接触面積を低減して光源の放熱性を高めつつその構造を小型化することができることが、判明した。
【００１２】
本発明のこのような知見に基づいてなされたもので、前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による配光制御部材は、光軸を含む所定断面内において所定の発散角度を持つ入射光束を前記所定断面内において前記発散角度より小さい照射角度を持つ出射光束として出射する透光材料からなる配光制御部材であって、前記入射光束の入射側に複数の第１の凸条部を備え、前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で互いに並列し、前記各第１の凸条部は、前記光軸に近い側において当該第１の凸条部の基部から立ち上がる第１の面と、前記光軸から遠い側において当該第１の凸条部の基部から立ち上がる第２の面と、前記第１及び第２の面間を接続する先端側の第３の面と、を有し、前記入射光束のうちの前記各第１の凸条部の前記第３の面に到達した部分光束の大部分又は全部が、当該第１の凸条部の前記第３の面から当該第１の凸条部内へ進入した後に当該第１の凸条部の前記第２の面で反射された後に、前記出射光束の一部をなす部分光束となるように、当該第１の凸条部の前記第２及び第３の面の前記所定断面内における角度が設定され、前記所定断面内における前記複数の第１の凸条部の前記第２及び第３の面間の角部の前記光軸方向の位置が全て同一である場合に比べて、前記出射光束に対する前記入射光束の利用効率が高まるように、前記複数の第１の凸条部のうちの少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置が、前記複数の第１の凸条部のうちの他の少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置と異なるように設定されたものである。
【００１３】
この第１の態様における前記第１乃至第３の面が、前記従来のインナーレンズにおける、反射系プリズムの基側の肉厚成形面、先端側の有効面及び中心とは反対側の面に、それぞれ対応している。したがって、この第１の態様によれば、前記従来のインナーレンズと同様の理由で、光の利用効率が上がる。
【００１４】
そして、前記第１の態様では、前記従来のインナーレンズとは異なり、前述した本発明者による新たな知見に従って、前記所定断面内における前記複数の第１の凸条部の前記第２及び第３の面間の角部の前記光軸方向の位置が全て同一である場合に比べて、前記出射光束に対する前記入射光束の利用効率が高まるように、前記複数の第１の凸条部のうちの少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置が、前記複数の第１の凸条部のうちの他の少なくとも１つの凸条部の前記所定断面内における前記角部の前記光軸方向の位置と異なるように設定されている。したがって、前記第１の態様によれば、前記従来のインナーレンズと同様に前記所定断面内における前記複数の第１の凸条部の前記第２及び第３の面間の角部の前記光軸方向の位置を全て同一にする場合に比べて、より一層光の利用効率が高まる。
【００１５】
本発明の第２の態様による配光制御部材は、前記第１の態様において、前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記光軸を中心として同心円状に配列されたものである。
【００１６】
この第２の態様は、２次元方向の配光を制御する配光制御部材の例を挙げたものである。
【００１７】
本発明の第３の態様による配光制御部材は、前記第１の態様において、前記複数の第１の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記所定断面と直交する方向に直線状に延びるように配列されたものである。
【００１８】
この第３の態様は、１次元方向の配光を制御するいわゆるリニアタイプの配光制御部材の例である。この第３の態様による配光制御部材は、例えば、線状光源と組み合わせて用いられる。
【００１９】
本発明の第４の態様による配光制御部材は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記入射光束の入射側に、前記断面内において三角形状をなす第２の凸条部を備え、前記第２の凸条部は、前記光軸方向から見た平面視で前記複数の第１の凸条部と並ぶようにかつ前記前記複数の第１の凸条部より前記光軸に近い側に位置するように、配列されたものである。
【００２０】
この第４の態様によれば、前記第２の凸条部を前記従来のインナーレンズにおける屈折系プリズムとして利用することで、光軸側の光の利用効率をより高めることができる。また、この第４の態様によれば、前記第２の凸条部を利用することで、前記第２の凸条部の代わりに前記第１の凸条部を前記光軸付近にまで形成する場合に比べて、当該配光制御部材の光軸方向の厚さを薄くすることができる。
【００２１】
本発明の第５の態様による配光制御部材は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記出射光束の出射側の面における少なくとも前記出射光束の出射領域が、平面をなすものである。
【００２２】
本発明の第６の態様による配光制御部材は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記出光束の出射側の面における少なくとも前記出射光束の出射領域が、凸曲面又は凹曲面をなすものである。
【００２３】
前記第４乃至第６の態様は、配光制御部材の出射側の面形状の例を挙げたものであるが、前記第１乃至第３の態様はこれらの例に限定されるものではない。前記第５及び第６の態様の場合、当該曲面によっても、出射光の照射角度を調整することができる。
【００２４】
本発明の第７の態様による照射装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による配光制御部材と、前記入射光束となる光を発する光源と、を備えたものである。
【００２５】
この第７の態様によれば、前記第１乃至第６の態様による配光制御部材が用いられているので、従来に比べてより一層効率良く照射光量を高めることができる。
【００２６】
本発明の第８の態様による照射装置は、前記第７の態様において、前記光源は、直方体状の外形を有しかつ１つの面側から光を発し、前記配光制御部材を前記光源の前記１つの面上に間隔をあけて保持するホルダを更に備え、前記ホルダが筒状内面を有し、前記筒状内面が、前記光源における前記１つの面を上面としたときの４つの側面間の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合したものである。
【００２７】
この第８の態様によれば、前記第７の態様と同じくより一層効率良く照射光量を高めることができるだけでなく、ホルダの筒状内面が、光源の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合しているので、ホルダが光源に接触する面積が抑えられることから光源の放熱性を高めることができるとともに、配光制御部材の保持構造を小型化することができ、ひいては、照射装置全体の小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、前記筒状内面の形状は、前記光源の前記１つの面の形状に応じて適宜定めればよく、例えば、前記１つの面が正方形状である場合は円筒状にすればよいし、前記１つの面が正方形以外の場合は楕円筒状にすればよい。この点は、下記の第９の態様についても同様である。
【００２９】
本発明の第９の態様による照射装置は、入射光束を配光の異なる出射光束として出射する、透光材料からなる配光制御部材と、直方体状の外形を有しかつ１つの面側から前記入射光束となる光を発する光源と、前記配光制御部材を前記光源の前記１つの面上に間隔をあけて保持するホルダと、を備え、前記ホルダが筒状内面を有し、前記筒状内面が、前記光源における前記１つの面を上面としたときの４つの側面間の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合したものである。
【００３０】
この第９の態様によれば、ホルダの筒状内面が、光源の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に接触して嵌合しているので、ホルダが光源に接触する面積が抑えられることから光源の放熱性を高めることができるとともに、配光制御部材の保持構造を小型化することができ、ひいては、照射装置全体の小型化を図ることができる。
【００３１】
本発明の第１０の態様による照射装置は、前記第８又は第９の態様において、前記ホルダに、前記４つの側面付近の空間を側方外部へ連通させる連通路が形成されたものである。
【００３２】
この第１０の態様によれば、前記連通路により光源の４つの側面付近の空間が側方外部へ連通するので、光源の放熱性を格段に高めることができる。
【００３３】
本発明の第１１の態様による照射装置は、前記第８乃至第１０のいずれかの態様において、前記光源が、回路基板上に実装される表面実装型発光デバイスであるものである。
【００３４】
本発明の第１２の態様による照射装置は、前記第８乃至第１１のいずれかの態様において、前記光源がＬＥＤであるものである。
【００３５】
前記第１１及び第１２の態様は、光源の例を挙げたものであるが、前記第８乃至第１０の態様では、これらに限定されるものではない。
【００３６】
なお、前記第７乃至第１２の態様による照射装置は、例えば、カメラの閃光装置や、携帯電話機に内蔵されたカメラ用閃光装置や、スポットライトやダウンライトなどの各種の照明装置などとして用いることができる他、種々の装置を構成するために用いられる発光ユニットなどでもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、より一層光の利用効率を高めることができる配光制御部材、及び、これを用いることでより一層効率良く照射光量を高めることができる照射装置を提供することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、より一層効率良く照射光量を高めることができるとともに、光源上への配光制御部材の保持構造を改善することで小型化を図ることができる照射装置を提供することができる。
【００３９】
さらに、本発明によれば、光源上への配光制御部材の保持構造を改善することで小型化を図ることができる照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明による配光制御部材及び照射装置について、図面を参照して説明する。
【００４１】
図１は、本発明の一実施の形態による照射装置を示す断面図である。図２は、この照射装置の分解斜視図である。図３は、図１及び図２中のホルダ本体３ａを下側から見た斜視図である。図４は、図１中のＬＥＤ１とホルダ本体３ａとの嵌合状態を示す斜視図である。
【００４２】
本実施の形態による照射装置は、種々の装置を構成するために用いられる発光ユニットとして構成され、図１及び図２に示すように、光源としての表面実装型発光デバイスの一種であるハイパワーＬＥＤ１と、ＬＥＤ１からの入射光束を配光の異なる出射光束として出射する配光制御部材２と、配光制御部材２をＬＥＤから間隔をあけて保持するホルダ３とを備えている。
【００４３】
ＬＥＤ１は、直方体状の外形を有し、図中の上面側から光を発する。また、ＬＥＤ１は、光軸Ｏを含むいずれの断面内においても、ほぼ同一の発散角度（照射角度）θｉｎ（例えば、１１０゜〜１２０゜程度）の光束を発する。ＬＥＤ１から配光制御部材２へ入射される入射光束の様子を、図５に示している。
【００４４】
配光制御部材２は、透光材料で構成され、発散角度θｉｎの入射光束を発散角度θｉｎより小さい照射角度θｏｕｔを持つ出射光束として出射する。配光制御部材２の材料としては、例えば、アクリル等の透光樹脂や、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）等の透光性を有する耐熱樹脂などを用いることができる。本実施の形態では、配光制御部材２は、円板状に構成され、光軸Ｏを含むいずれの断面形状も同一とされており、いずれの断面内においても同一の配光制御特性を有している。配光制御部材２については、後に詳述する。
【００４５】
ホルダ３は、図１乃至図４に示すように、ホルダ本体３ａと、リング状部材３ｂとから構成されている。ホルダ本体３ａ及びリング状部材３は、例えば、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）などの耐熱樹脂で構成される。
【００４６】
ホルダ本体３ａは、上下に開口した孔部１１を有している。孔部１１の上側部分は配光制御部材２の径に応じて比較的大径となっているのに対し、孔部１１の下側部分はＬＥＤ１の大きさに合わせて比較的小径となっている。孔部１１の下側部分の周壁が、円筒状内面１２となっている。図１及び図４に示すように、円筒状内面１２は、ＬＥＤ１の４つの側面間の４つの辺部のみに接触して嵌合している。この嵌合により、ホルダ本体３ａがＬＥＤ１に対して固定されている。
【００４７】
そして、ホルダ本体３ａの上部の内側段差部１３に配光制御部材２の外周部が係合され、配光制御部材２の外周部は、更に、ホルダ本体３ａの上部の外側段差部１４に嵌合されたリング状部材３ｂによって押さえられている。これにより、配光制御部材２がホルダ本体３ａの上部に保持されて、配光制御部材２がＬＥＤ１の発光側の面上に間隔をあけて保持されている。
【００４８】
ホルダ本体３ａには、ＬＥＤ１の４つの側面付近の空間を側方外部へ連通させる連通路１５が形成されている。本実施の形態では、連通路１５は、下側に開口して溝状に形成されているが、必ずしも下側に開口する必要はない。
【００４９】
本実施の形態によれば、ホルダ３の円筒状内面１２がＬＥＤ１の４つの辺部のみにそれぞれ略々線状に嵌合しているので、ホルダ３がＬＥＤ１に接触する面積が抑えられることからＬＥＤ１の放熱性を高めることができるとともに、配光制御部材２の保持構造を小型化することができ、ひいては、照射装置全体の小型化を図ることができる。特に、本実施の形態では、連通路１５によってＬＥＤ１の４つの側面付近の空間が側方外部へ連通しているので、ＬＥＤ１の放熱性を格段に高めることができる。
【００５０】
次に、配光制御部材２について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、配光制御部材２を示す断面図であり、前述したようにＬＥＤ１からの入射光束も示している。図６は配光制御部材２の一部を拡大した図であり、図６（ａ）は配光制御部材２の半断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）中の領域Ｒ２の一部の領域Ｒ２’の拡大図、図６（ｃ）は図６（ａ）中の領域Ｒ３の一部の領域Ｒ３’の拡大図である。
【００５１】
説明の便宜上、図５及び図６に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。Ｚ軸は、光軸Ｏと平行となっている。−Ｚ側が光の入射側、＋Ｚが光の出射側である。
【００５２】
本実施の形態による配光制御部材２は、ＬＥＤ１からの発散角度θｉｎの入射光束を、照射角度θｏｕｔ（ただし、θｏｕｔ＜θｉｎ）を持つ出射光束として出射するように設計されている。
【００５３】
本実施の形態では、配光制御部材２は、図６（ａ）に示す半断面を光軸Ｏ回りに回転させた回転体として構成されている。配光制御部材２の＋Ｚ側の面は、出射面２１であり、ＸＹ平面と平行な平面となっている。
【００５４】
配光制御部材２の−Ｚ側における光軸Ｏ付近の領域Ｒ１は、ＸＹ平面と平行な平面とされている。配光制御部材２の−Ｚ側における領域Ｒ１の外周側の領域Ｒ２には、複数の断面三角形状の凸条部（第２の凸条部）２２がＺ軸方向（光軸Ｏ方向）から見たときに同心円状に並列されている。図６（ｂ）に示すように、各凸条部２２は、光軸Ｏに近い側の面２２ａと光軸Ｏから遠い側の面２２ｂとを有し、面２２ｂに入射した光が面２２ｂで屈折した後にそのまま出射面２１が出射するように、面２２ｂの角度が、当該面２２ｂへの入射光束の各光線の入射角度と、当該光束に対して設定した所望の出射角度とに応じて、設定されている。領域Ｒ１，Ｒ２に入射する光線の様子を図７に示している。
【００５５】
図５及び図６に示すように、配光制御部材２の−Ｚ側における領域Ｒ２の外周側の領域Ｒ３には、複数の断面四角形状の凸条部（第１の凸条部）２３がＺ軸方向（光軸Ｏ方向）から見たときに同心円状に並列されている。各凸条部２３は、光軸Ｏに近い側において当該凸条部２３の基部から立ち上がる第１の面２３ａと、前記光軸から遠い側において当該凸条部２３の基部から立ち上がる第２の面２３ｂと、前記第１及び第２の面２３ａ，２３ｂ間を接続する先端側の第３の面２３ｃと、を有している。本実施の形態では、第１の面２３ａは、光軸Ｏを含む断面において、直線をなしているが、光学的に有効な面ではないので、曲線をなすようにしてもよい。
【００５６】
発散角度θｉｎの入射光束のうちの各凸条部２３の第３の面２３ｃに到達した部分光束の大部分又は全部が、当該凸条部２３の第３の面２３ｃから当該凸条部２３内へ進入した後に当該凸条部２３の第２の面２３ｂで反射された後に、照射角度θｏｕｔの出射光束の一部をなす部分光束となるように、第２及び第３の面２３ｂ，２３ｃの、光軸Ｏを含む断面内における角度が設定されている。
【００５７】
このような角度設定について、図８を参照して説明する。今、図８に示すように、１つの凸条部２３において、ＬＥＤ１からＺ軸方向に対して角度θ１で面２３ｃから入射して、当該凸条部２３内へ進入した後に面２３ｂで反射された後に、出射面２１から出射する光線について、考える。ここで、図８に示すように、面２３ｃがＺ軸方向に対してなす角度をＡ、面２３ｂがＺ軸方向に対してなす角度をＢ、面２３ａがＺ軸方向に対してなす角度をＣ、出射面２１から出射した光線がＺ軸方向に対してなす角度をθ２、配光制御部材２の材料の屈折率をｎ、空気中から配光制御部材２へ光が進行する場合の臨界角をθ３、面２３ｃから凸条部２３内へ進入した後に面２３ｂに到達するまでの光線の進行方向がＺ軸方向に対してなす角度をθ４、面２３ｂで全反射された後に出射面２１に到達するまでの光線の進行方向がＺ軸方向に対してなす角度をθ５とする。
【００５８】
すると、光線がＺ軸方向に対して角度θ１で面２３ｃから入射して凸条部２３内へ進入するためには、角度Ａが、下記の数１を満たさなければならない。
【００５９】
【数１】
2006172772.tif 000003
【００６０】
また、光線が面２３ｂで反射した後に出射面２１から角度θ３で出射するためには、角度Ｂが下記の数２かあるいは下記の数３を満たさなければならない。なお、数２及び数３も実際は同じ条件である。
【００６１】
【数２】
2006172772.tif 000004
【００６２】
【数３】
2006172772.tif 000005
【００６３】
ここで、臨界角θ３は下記の数４で表され、角度θ４は下記の数５で表され、角度θ５は下記の数６で表される。
【００６４】
【数４】
2006172772.tif 000006
【００６５】
【数５】
2006172772.tif 000007
【００６６】
【数６】
2006172772.tif 000008
【００６７】
したがって、各凸条部２３について、当該凸条部２３の面２３ｃに入射する入射部分光束のうちの全部又は大部分の光線について、数１と数２又は数３を満たすように、角度Ａ，Ｂを設定すればよい。このとき、角度θ２については、予め角度θ１に対応づけた角度を用いればよい。例えば、角度θ２＝θ１・θｏｕｔ／θｉｎとする。また、配光制御部材２を樹脂成形により製造する場合は、樹脂成形の容易性等も考慮して角度Ａ，Ｂを定める。なお、角度Ｃは、樹脂成形の容易性等を考慮して定めればよい。
【００６８】
そして、本実施の形態では、配光制御部材２は、光軸Ｏを含む断面内における領域Ｒ３内の凸条部２３の面２３ｂ，２３ｃ間の角部（稜線）２３ｄのＺ軸方向（光軸Ｏ方向）の位置が全て同一である場合に比べて、照射角度θｏｕｔの出射光束に対する発散角度θｉｎの入射光束の利用効率が高まるように、領域Ｒ３内の凸条部２３のうちの少なくとも１つの凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向の位置が、領域Ｒ３内の凸条部２３のうちの他の少なくとも１つの凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向の位置と異なるように設定されている。
【００６９】
ここで、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を異ならせることにより、迷光が少なくなり入射光束の利用効率が高まる様子の例を、図９に示す。図９（ａ）は、４つの凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が互いに異なりこれらの角部２３ｄを結ぶラインＬ１がＸ軸方向に対して傾いている場合の、光線を示す。図９（ｂ）は、４つの凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が互いに同一でありこれらの角部２３ｄを結ぶラインＬ２がＸ軸方向と平行である場合の、光線を示す。図９（ａ）と図９（ｂ）とでは、最も右側の凸条部２３の角部２３ｄのＸＺ座標位置を同一とし、この位置を基準とした各入射光線の位置及び方向を同一とし、対応する凸条部２３同士の角度Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ同一とし、左側の３つの凸条部２３の角部２３ｄのＸ軸方向位置を同一とし、左側の３つの凸条部２３の角部のＺ軸方向位置を変えた。
【００７０】
図９（ａ）では、４本の入射光線は迷光とならずに有効な出射光束となり、入射光束の利用効率が高い。これに対し、図９（ｂ）では、２本の入射光線が迷光となって有効な出射光束とならず、入射光束の利用効率が低い。
【００７１】
図９から、領域Ｒ３内の凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を適宜異ならせることで、入射光束の利用効率を向上させることができることがわかる。このことは、後述するシミュレーション結果によっても裏付けられた。
【００７２】
具体的には、例えば、入射光束の発散角度θｉｎなどに応じて凸条部２３等の数をほぼ決め、当該凸条部２３が受け持つ入射部分光束の角度や出射部分光束の角度に従ってシミュレーションによる光線追跡等を行いながら、迷光が少なくなるように、光軸から遠い側の凸条部２３から順に角度Ａ，Ｂ，Ｃ及び角部２３ｄのＺ軸方向位置を決めていけばよい。なお、領域Ｒ２内の凸条部２４の設計手法については、凸条部２３を適切に利用できなくなった（すなわち、凸条部２３を用いると角度Ａ，Ｂを変更しても迷光が増大してしまう）場所に、凸条部２２を配置し、その面２２ａ，２２ｂの角度をシミュレーションによる光線追跡等を行いながら、迷光が少なくなるように、決めればよい。領域Ｒ１内の凸条部２２の
【００７３】
図１、図５及び図６には、入射光束の発散角度θｉｎを１２０゜とし出射光束の照射角度θｏｕｔを５゜とした場合において前述した手法により設計した第１の設計例による配光制御部材２を示している。図５及び図６からわかるように、この第１の設計例による配光制御部材２では、領域Ｒ３内の凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置は同一ではない。この第１の設計例による配光制御部材２は、本発明の一実施例による配光制御板である。
【００７４】
この第１の設計例による配光制御部材２に対して、領域Ｒ３内の凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を全て同一にするように変え、それ以外の点については第１の設計例による配光制御部材２と同一にした配光制御部材を、比較例として設計した。この配光制御部材を、第１の比較設計例による配光制御部材と呼ぶ。
【００７５】
また、図１０及び図１１には、入射光束の発散角度θｉｎを１２０゜とし出射光束の照射角度θｏｕｔを７０゜とした場合において前述した手法により設計した第２の設計例による配光制御部材２を示している。図１０は、この第２の設計例による配光制御部材２を示す断面図である。図１１は、図１０に示す配光制御部材２の半断面図である。図１０及び図１１において、図５及び図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。図１０及び図１１からわかるように、この第２の設計例による配光制御部材２では、領域Ｒ３内の凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置は同一ではない。この第２の設計例による配光制御部材２は、本発明の他の実施例による配光制御板である。
【００７６】
さらに、この第２の設計例による配光制御部材２に対して領域Ｒ３内の凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を全て同一にするように変え、それ以外の点については第２の設計例による配光制御部材２と同一にした配光制御部材を、比較例として設計した。この配光制御部材を、第２の比較設計例による配光制御部材と呼ぶ。
【００７７】
前記第１及び第２の設計例、並びに、第１及び第２の比較設計例について、シミュレーションにより、光線追跡を行うとともに、配光制御部材から＋Ｚ軸方向に５０ｃｍ離れＸ軸と平行な直線上の照度分布を得た。このとき、ＬＥＤ１は、図１２に示す指向特性を有するとともに、配光制御部材を設けない場合にＬＥＤ１から同一距離だけ＋Ｚ軸方向に離れたＸ軸と平行な直線上の照度分布が図１３に示す通りとなる特性を有しているものとした。これらのシミュレーション結果を図１４乃至図２１に示す。
【００７８】
図１４乃至図１６は、前記第１の設計例（θｏｕｔ＝５゜、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置の変化あり。）による配光制御部材２のシミュレーション結果を示す。図１４は光線追跡結果、図１５は図１４中のＥ部付近の拡大図、図１６は照度分布を示す。
【００７９】
図１７及び図１８は、前記第１の比較設計例（θｏｕｔ＝５゜、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置の変化なし。）による配光制御部材のシミュレーション結果を示す。図１７は図１４に対応する光線追跡結果、図１８は照度分布を示す。
【００８０】
図１４乃至図１６と図１７及び図１８とを比較すると、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が変化している第１の設計例による配光制御部材２では、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が変化していない第１の比較設計例による配光制御部材に比べて、迷光が少なくなって有効な出射光量が増大していることがわかる。
【００８１】
図１９及び図２０は、前記第２の設計例（θｏｕｔ＝７０゜、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置の変化あり。）による配光制御部材２のシミュレーション結果を示す。図１９は光線追跡結果、図２０は照度分布を示す。
【００８２】
図２１は、前記第２の比較設計例（θｏｕｔ＝７０゜、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置の変化なし。）による配光制御部材のシミュレーション結果を示す。図２１は照度分布を示す。
【００８３】
図１９乃至図２０と図２１とを比較すると、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が変化している第２の設計例による配光制御部材２では、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置が変化していない第２の比較設計例による配光制御部材に比べて、迷光が少なくなって有効な出射光量が増大していることがわかる。
【００８４】
本実施の形態によれば、凸条部２３を有していることに伴い、前記特許文献１に開示されているインナーレンズと同様の理由で、光の利用効率が上がる。そして、本実施の形態によれば、前記特許文献１に開示されているインナーレンズとは異なり、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を変えているので、凸条部２３の角部２３ｄのＺ軸方向位置を全て同一にする場合に比べて、より一層光の利用効率が高まる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態や実施例に限定されるものではない。
【００８６】
例えば、本発明では、ホルダ３の構造は前述した構造に限定されないし、また、光源もパワーＬＥＤに限定されるものではなく、任意の光源を用いてもよい。
【００８７】
また、本発明による配光制御部材は、図５や図１０に示す断面形状をＹ軸方向に移動して得られる立体形状を有するいわゆるリニアタイプの配光制御部材としてもよい。このようなリニアタイプの配光制御部材に対しては、Ｙ軸方向に延びた直線状光源を用いてもよい。
【００８８】
また、前記実施の形態では、配光制御部材２の出射面２１がＸＹ平面と平行な平面となっていたが、本発明ではこの出射面２１を球面などの凸曲面や凹曲面としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施の形態による照射装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す照射装置の分解斜視図である。
【図３】図１及び図２中のホルダ本体を下側から見た斜視図である。
【図４】図１中のＬＥＤとホルダ本体との嵌合状態を示す斜視図である。
【図５】図１中の配光制御部材の設計例を示す断面図である。
【図６】図５に示す配光制御部材の一部を拡大した図である。
【図７】配光制御部材の所定領域に入射する光線の様子を示す図である。
【図８】角度の設定方法を説明するための説明図である。
【図９】凸条部２３の角部の光軸方向位置を変えることにより光の利用効率が高まる様子の例を示す図である。
【図１０】配光制御部材の他の設計例を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す配光制御部材の半断面図である。
【図１２】ＬＥＤの指向特性図である。
【図１３】配光制御部材を用いない場合のＬＥＤによる照度分布を示す図である。
【図１４】第１の設計例による配光制御部材の光線追跡結果を示す図である。
【図１５】図１４中のＥ部付近の拡大図である。
【図１６】第１の設計例による配光制御部材の照度分布を示す図である。
【図１７】第１の比較設計例による配光制御部材の光線追跡結果を示す図である。
【図１８】第１の比較設計例による配光制御部材の照度分布を示す図である。
【図１９】第２の設計例による配光制御部材の光線追跡結果を示す図である。
【図２０】第２の設計例による配光制御部材の照度分布を示す図である。
【図２１】第２の比較設計例による配光制御部材の照度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  パワーＬＥＤ（光源）
２  配光制御部材
３  ホルダ
１５  連通路
２１  出射面
２２  第２の凸条部
２３  第１の凸条部
２３ａ  第１の面
２３ｂ  第２の面
２３ｃ  第３の面
【図１】
2006172772.tif 000009
【図２】
2006172772.tif 000010
【図３】
2006172772.tif 000011
【図４】
2006172772.tif 000012
【図５】
2006172772.tif 000013
【図６】
2006172772.tif 000014
【図７】
2006172772.tif 000015
【図８】
2006172772.tif 000016
【図９】
2006172772.tif 000017
【図１０】
2006172772.tif 000018
【図１１】
2006172772.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
2006172772.tif 000021
【図１４】
2006172772.tif 000022
【図１５】
2006172772.tif 000023
【図１６】
2006172772.tif 000024
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006172772.tif 000027
【図２０】
2006172772.tif 000028
【図２１】
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