(57)【要約】【課題】集光性がよく均一に光を投射できる光投射装置を提供する。【解決手段】光投射装置１は、ＬＥＤ素子２０とレンズ効果パッケージ２１とを備える発光装置２と、この発光装置２からの光を反射する放物面３０を備える反射部材３と、を備え、放物面３０の焦点が、ＬＥＤ素子２０の発光面とレンズ効果パッケージ２１による疑似光源の中心との間に位置するので、放物面３０の焦点から光源および／または疑似光源までの位置のずれを最小限に抑えることができる。したがって、集光性が良く、均一に光を投射することができる。【選択図】図１
2018092853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子とレンズ効果パッケージとを備える発光装置と、この発光装置からの光を反射する放物面を備える反射部材と、を備える光投射装置であって、
前記放物面の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と前記レンズ効果パッケージによる疑似光源の中心との間に位置することを特徴とする光投射装置。
【請求項２】
前記発光装置から放出された光および前記発光装置から放出され前記放物面で反射された光を集光する集光レンズを備え、
前記集光レンズの焦点位置はＬＥＤ素子の発光面の背面側に位置するように、前記集光レンズのパワーが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光投射装置。
【請求項３】
前記反射部材と前記集光レンズとを備える光学系の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と前記放物面の焦点との間に位置することを特徴とする請求項２に記載の光投射装置。
【請求項４】
前記反射部材と前記集光レンズとを備える光学系の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と、前記ＬＥＤ素子の発光面から前記集光レンズに向かって前記発光装置の全長の１/３の位置との間に位置することを特徴とする請求項２に記載の光投射装置。
【請求項５】
前記集光レンズはフレネルレンズであることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車等に、光を投射する装置（光投射装置）が取り付けられ、様々な目的に使用されている。例えば、赤外光を投射する光投射装置とセンサとを車に設け、光投射装置から投射された光の反射光をセンサで検知することで、車の周囲にある物体を認識したりする技術が知られている。
このような目的に使用される光投射装置では、センシングの精度を高めるため等に、ＬＥＤ（発光装置）から放出された光を所定方向に向けて集光し、所定範囲に均一に光を投射することが求められる。光を所定方向に向けて集光し、光を投射する装置としては、例えば、特許文献１のもののように、ＬＥＤを放物面状の反射面の焦点位置に置き、ＬＥＤからの光を、この反射面で反射させ平行光とする技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発光装置としてレンズ効果パッケージ付きのＬＥＤを用い、ＬＥＤ素子が放物面の焦点位置と一致するように発光装置を配置した場合、発光装置のレンズ部に疑似光源が発生し、光投射装置の集光性が悪くなるといった問題や、意図しない配光により不均一な照明となってしまうといった問題がある。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、集光性がよく均一に光を投射できる光投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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の光投射装置は、
ＬＥＤ素子とレンズ効果パッケージとを備える発光装置と、この発光装置からの光を反射する放物面を備える反射部材と、を備える光投射装置であって、
前記放物面の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と前記レンズ効果パッケージによる疑似光源の中心との間に位置することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、ＬＥＤ素子の発光面から放出された光は、発光装置のレンズ効果パッケージを通り、反射部材の放物面で反射され、あるいは直接、光投射装置から投射される。
ＬＥＤ素子の発光面から放出された光は、発光装置のレンズ効果パッケージを通るため、レンズ効果パッケージの頂点部等が疑似的に光源（疑似光源）のように振る舞うこととなる。つまり、ＬＥＤ素子とレンズ効果パッケージとを備える発光装置は、ＬＥＤ素子（光源）とレンズ効果パッケージによる疑似光源との２種類の光源を有するかのように振る舞う。なお、発生する疑似光源は、ＬＥＤ素子の発光面とレンズ効果パッケージの位置関係やレンズ効果パッケージの形状により、１つに限らず複数発生することもあり、その位置もＬＥＤ素子の光軸上に限られるものではない。
【０００８】
放物面の焦点から放出された光は、放物面で反射されると、平行光となって出射される。しかし、放物面の焦点から離れた位置から放出される光は、その位置が焦点から離れているほど、放物面で反射されたときに、より強く集束あるいは発散されることとなる。よって、ＬＥＤ素子の発光面（光源）を放物面の焦点位置に設定した場合には、疑似光源から放出された光は、強く集束（あるいは発散）してしまうこととなる。しかし、本発明のように、放物面の焦点が、ＬＥＤ素子の発光面（光源）とレンズ効果パッケージによる疑似光源の中心との間に位置するようにすることで、焦点からの光源および／または疑似光源までの位置のずれを最小限に抑え、全体として、放物面から平行に近い状態で出射される光の量を多くすることができる。ここで、疑似光源の中心とは、発生する複数の疑似光源の中心であり、光軸をＺ軸とした場合の各疑似光源のＺ軸座標を平均したものとして計算される。
したがって、集光性が良く、均一に光を投射することができる。
【０００９】
また、本発明の前記構成において、
前記発光装置から放出された光および前記発光装置から放出され前記放物面で反射された光を集光する集光レンズを備え、
前記集光レンズの焦点位置はＬＥＤ素子の発光面の背面側に位置するように、前記集光レンズのパワーが設定されていることが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、発光装置から放出され、放物面によって所定の方向に向けて均一に向かうように集光された光を集光レンズでさらに集光させることができるので、より集光性を高めることができる。集光レンズの屈折力を調整することにより、限定された照射対象に略均一な光を照射することが可能となる。また、発光装置から放出される光のうち放物面で反射されずに直接集光レンズに向かう光は、発光装置から発散するようにして進むが、この光を集光レンズによって集光させることができるので、より光投射装置の集光性を高めることができる。
なお、集光レンズの焦点位置は、フレネルレンズの場合は焦点が所定範囲の幅を有するため、フレネルレンズの出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントと定義する。また、後述する、反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点位置についても、集光レンズがフレネルレンズ等の場合は同様に、フレネルレンズの出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントと定義する。
【００１１】
また、本発明の前記構成において、
前記反射部材と前記集光レンズとを備える光学系の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と前記放物面の焦点との間に位置することが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点が、ＬＥＤ素子の発光面と、放物面の焦点との間に位置することになる。前述のように、放物面の焦点が、ＬＥＤ素子（光源）とレンズ効果パッケージによる疑似光源の中心との間に位置するようにすることで、放物面の焦点からの光源または疑似光源までの位置のずれを最小限に抑え、全体として、放物面から平行に近い状態で出射される光の量を多くすることができるが、それだけだと、放物面から出射された光が、集光レンズで必要以上に集光されたり、逆に集光力が足りなかったりして、所望の照射範囲に略均一な光を照射することができなくなるおそれがある。反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点が、ＬＥＤ素子の発光面と放物面の焦点との間に位置するようにすることで、当該光学系の焦点からの光源および／または疑似光源までの位置のずれを最小限に抑え、所望の位置および所望の範囲における集光性を高め、より均一に光を投射することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の前記構成において、前記反射部材と前記集光レンズとを備える光学系の焦点が、前記ＬＥＤ素子の発光面と、前記ＬＥＤ素子の発光面から前記集光レンズに向かって前記発光装置の全長の１/３の位置との間に位置することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点が、ＬＥＤ素子の発光面と、ＬＥＤ素子の発光面から集光レンズに向かって発光装置の全長の１/３の位置との間に位置することになる。ＬＥＤ素子から反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点までの距離が離れすぎてしまうと、ＬＥＤ素子から放出される光が集光あるいは発散され過ぎてしまうおそれがある。しかし、反射部材と集光レンズとを備える光学系の焦点が、ＬＥＤ素子の発光面と、ＬＥＤ素子の発光面から集光レンズに向かって発光装置の全長の１/３の位置との間に位置するようにすることで、ＬＥＤ素子から放出される光が集光あるいは発散され過ぎてしまうのを防ぎ、所望の位置および所望の範囲における集光性を高め、より均一に光を投射することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の前記構成において、前記集光レンズはフレネルレンズであることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、光投射装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、集光性がよく均一に光を投射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、光投射装置の側面図である。
【図２】同、光投射装置の背面図である。
【図３】同、反射部材の側面図である。
【図４】同、反射部材の焦点の位置を示す図である。
【図５】同、集光レンズの焦点の位置を示す図である。
【図６】同、反射部材と集光レンズとで構成される光学系の焦点の位置を示す図である。
【図７】同、反射面の焦点の位置とＬＥＤ素子の位置とを一致させたときの、発光装置と反射部材とによる配光分布を直角座標表示した図である。
【図８】同、反射面の焦点の位置とＬＥＤ素子の位置とを一致させたときの、発光装置と反射部材とによる配光分布を極座標等表示した図である。
【図９】同、反射面の焦点が、ＬＥＤ素子と疑似光源の中心との間に位置するようにしたときの、発光装置と反射部材とによる配光分布を直角座標表示した図である。
【図１０】同、反射面の焦点が、ＬＥＤ素子と疑似光源の中心との間に位置するようにしたときの、発光装置と反射部材とによる配光分布を極座標等表示した図である。
【図１１】同、光投射装置の配光分布を直角座標表示した図である。
【図１２】同、光投射装置の配光分布を極座標等表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態の光投射装置は、例えば、車に設けられ、赤外光を投射し、この投射された光の反射光を、車に設けられたセンサで検知することで、車の周囲にある物体の外形を把握したり、物体との距離を計測したりするのに用いられる。
【００２０】
光投射装置１は、図１に示すように、発光装置２と、反射部材３と、集光レンズ４と、取付部材５と、を備えている。なお、図１は、光投射装置１の内部が分かりやすいように、光投射装置１の図１における手前側部分を透過させて表示している。
反射部材３と集光レンズ４とは、それぞれの光軸を一致させた状態で配置されている。また、発光装置２から放出される光の中心を通る線は、反射部材３および集光レンズ４の光軸と一致するようになっている。以下では、この反射部材３および集光レンズ４の光軸と、発光装置２から放出される光の中心を通る線と、をまとめて光軸Ｘと呼ぶ。
【００２１】
また、発光装置２は、ＬＥＤ素子２０と、レンズ効果パッケージ２１と、基板２２と、を備えている。また、ＬＥＤ素子２０は、発光面から赤外光を発する赤外ＬＥＤである。また、レンズ効果パッケージ２１は、レンズ効果をもった樹脂製の部材であるが、ガラス製等であってもよい。
【００２２】
ＬＥＤ素子２０は、正方形の板状の基板２２の一方の面２２ａの中心部に設けられている。また、ＬＥＤ素子２０の形状は、正方形の板状となっている。また、ＬＥＤ素子２０からの光は、基板２２に垂直な方向（光軸Ｘ方向）を中心に放出される。
面２２ａには、ＬＥＤ素子２０を覆うようにして、ドーム状のレンズ効果パッケージ２１が設けられている。また、レンズ効果パッケージ２１は、光軸Ｘが、ドーム状のレンズ効果パッケージ２１の頂点を通るようにして、配置されている。つまり、レンズ効果パッケージ２１の光軸と光軸Ｘとは一致した状態となっている。また、図２に示すように、基板２２の他方の面２２ｂには、電極（アノード２３ａおよびカソード２３ｂ）が設けられており、アノード２３ａからカソード２３ｂに向けて電流が流されることでＬＥＤ素子２０の発光面が発光するようになっている。
つまり、基板２２上に設けられたＬＥＤ素子２０が、レンズ効果パッケージ２１に封入されることで、赤外光を放出する１つの発光素子が形成されている。したがって、例えば、レンズ付きのチップＬＥＤや砲弾型のＬＥＤ等のレンズ付きＬＥＤを、発光装置２として用いることができる。
ＬＥＤ素子２０の発光面から放出された光は、発光装置２のレンズ効果パッケージ２１を通るため、レンズ効果パッケージ２１の頂点部等が疑似的に光源（疑似光源）のように振る舞うこととなる。つまり、ＬＥＤ素子２０とレンズ効果パッケージ２１とを備える発光装置２は、ＬＥＤ素子２０（光源）とレンズ効果パッケージ２１による疑似光源との２種類の光源を有するかのように振る舞う。なお、発生する疑似光源は、ＬＥＤ素子２０の発光面とレンズ効果パッケージ２１の位置関係やレンズ効果パッケージ２１の形状により、１つに限らず複数発生することもあり、その位置もＬＥＤ素子２０の光軸上に限られるものではない。そして、これらの疑似光源の中心は、光軸をＺ軸とした場合の各疑似光源のＺ軸座標を平均したものとして計算される。光軸方向に凸形状となっているレンズ効果パッケージ２１に覆われたＬＥＤの発光装置は、疑似光源の中心がレンズ効果パッケージ２１の頂点付近に来ることが多いため、以下の実施例では疑似光源の中心はレンズ効果パッケージ２１の頂点付近にあるものとして説明する。
【００２３】
反射部材３は、図３に示すように、反射面３０と取付部３１とを備える。また、反射面３０の形状は、頂点部が切り取られた回転放物面状となっている。つまり、反射面３０は、両端にそれぞれ円形の開口部（第一開口部３２、第二開口部３３）を備え、第一開口部３２側から第二開口部３３側に向けて内径が徐々に広がった形状となっている。
また、反射面３０の第一開口部３２には、取付部３１が反射面３０と一体的に設けられている。また、取付部３１は、円錐筒状であり、第一開口部３２からその逆側に向けて広がった形状となっている。
なお、上述した反射部材３の光軸とは、反射面３０の回転放物面の中心軸と一致するものである。また、反射面３０は、それ自体が光を反射する素材により形成されていてもよく、光を反射するためのめっきが施されていてもよい。つまり、反射面３０は、光を反射することができるようになっていればよい。
【００２４】
取付部３１の、反射部材３と逆側の開口部には、図１および図２に示すように、この開口部の直径と略同じ長さの辺を持つ正方形の枠状の取付部材５が設けられている。また、取付部材５の枠内には、発光装置２が嵌め込まれている。つまり、取付部材５によって、反射部材３に発光装置２が取り付けられている。また、取付部材５と、基板２２との厚さは略一致しており、レンズ効果パッケージ２１が、取付部材５および基板２２から反射部材３側に突出し、レンズ効果パッケージ２１の頂点が、第一開口部３２よりも反射面３０側に突出した状態となっている。
【００２５】
また、反射面３０の第二開口部３３を覆うようにして（図１および図３参照）、反射面３０（第二開口部３３）に集光レンズ４が接着されている。また、集光レンズ４は、フレネルレンズとなっている。また、集光レンズ４の中心軸（光軸）は、光軸Ｘと一致している。
なお、集光レンズ４は、球面や非球面の凸レンズ等でもよく、反射部材３側からの光を集光できるレンズであればよい。また、集光レンズ４は、第二開口部３３に嵌合されたり、集光レンズ４を取り付けるための取付部材を介して反射面３０に取り付けられたりするものであってもよい。
【００２６】
次に、各部材の焦点の位置について説明する。
図４に、反射部材３の反射面３０の焦点Ａの位置を示す。反射面（放物面）３０の焦点Ａは、発光装置２のＬＥＤ素子２０の発光面とレンズ効果パッケージ２１との間（ＬＥＤ素子２０の発光面と疑似光源の中心との間）に位置している（図１参照）。また、反射面３０の焦点Ａは、光軸Ｘ上に位置している。したがって、図４に示すように、焦点Ａから出射し、反射面３０で反射された光Ｌは、光軸Ｘに平行な方向に進む。また、逆に、光軸Ｘに平行に進み、反射部材３に入ってくる光Ｌは、反射面３０で反射された後、焦点Ａを通過する。
【００２７】
図５に、集光レンズ４の焦点の位置を示す。集光レンズ４の焦点は、ＬＥＤ素子２０からの光が進む方向に対して、ＬＥＤ素子２０よりも後方に位置している（図１参照）。つまり、集光レンズ４の焦点は、ＬＥＤ素子の発光面の背面側に位置している。また、本実施の形態の集光レンズ４は、焦点の位置が一つに定まらないものになっている。つまり、集光レンズ４であるフレネルレンズの同心円状の各凸部は、それぞれ異なる位置に焦点をもっている。そして、これら集光レンズ４の各焦点は、全て、ＬＥＤ素子２０からの光が進む方向に対して、ＬＥＤ素子２０よりも後方に位置している。また、これら集光レンズ４の各焦点は、全て、光軸Ｘ上に位置している。
なお、このように、集光レンズ４の焦点の位置が一つに定まらないようにするのは、光投射装置１から光を投射したい範囲や、投射する光の均一度を調整するためなので、光投射装置１の用途に応じて焦点の位置が一つに定まる集光レンズ４を用いてもよい。また、集光レンズ４の集光作用を強くしたい場合には、集光レンズ４の焦点が、ＬＥＤ素子２０からの光が進む方向に対して、ＬＥＤ素子２０の発光面よりも前方に位置するようにしてもよい。また、集光レンズ４の各焦点のうちの一部がＬＥＤ素子２０からの光が進む方向に対して、ＬＥＤ素子２０の発光面よりも前方に位置するものであってもよい。
【００２８】
図６に反射部材３と集光レンズ４とで構成される光学系４０の焦点の位置を示す。
前述のように、集光レンズ４の焦点が複数あるため、光学系４０の焦点の位置も複数あるが、光学系４０の焦点は、全て、ＬＥＤ素子２０の発光面から１ｍｍ以内に位置している。また、光学系４０の焦点は、全て、光軸Ｘ上に位置している。
なお、光学系４０の全ての焦点がＬＥＤ素子２０の発光面から１ｍｍ以内に位置していなくてもよい。例えば、光学系４０の、集光レンズ３４の出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントがＬＥＤ素子２０の発光面から１ｍｍ以内に位置していれば、ＬＥＤ素子２０から放出され、反射面３０で反射され、集光レンズ４で集光された光の多くを光軸Ｘに平行な方向に近い方向に導くことができる。
【００２９】
また、光学系４０の、集光レンズ３４の出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントは、ＬＥＤ素子２０の発光面と、ＬＥＤ素子２０の発光面から集光レンズ３４に向かって発光装置２の全長の１/３の位置との間に位置している。
【００３０】
次に、本実施の形態の発光装置２および反射部材３について、発光装置２の位置を変えて行ったシミュレーションについて説明する。
本シミュレーションは、反射部材３の反射面３０は同一の形状（Ｒ＝１．２、Ｋ＝−１）とし、発光装置２の位置を変えることで、反射面３０の焦点Ａに対するＬＥＤ素子２０およびレンズ効果パッケージ２１の相対的な位置を変え、それぞれの場合における配光分布を調べたものである。図７〜図１０に、本シミュレーションにより得られた、配光分布を示す。なお、本シミュレーションは、集光レンズ４を除いて行っており、図７〜図１０の配光分布は、発光装置２と反射部材３とによる配光分布を示すものである。また、反射面３０の反射率は９５％でシミュレーションを行っている。
【００３１】
図７および図８に、反射面３０の焦点Ａの位置を、ＬＥＤ素子２０の発光面の位置と一致させた場合のシミュレーション結果を示す。図７は、配光分布を直角座標表示したものであり、図８は、配光分布を極座標等表示したものである。
反射面３０の焦点位置を、ＬＥＤ素子２０の発光面の位置と一致させた場合、半値幅（ＦＷＨＭ）が±６°になっており、発光装置２と反射部材３とから放出される光が広がりをもってしまっている。このように、光が広がってしまうのは、発光装置２のレンズ効果パッケージ２１に疑似光源が発生することによるものである。
【００３２】
ここで、疑似光源について説明する。ＬＥＤ素子２０から放出された光は、レンズ効果パッケージ２１を通る時に内部反射と屈折が発生し、あたかもレンズ効果パッケージ２１付近から光が放出されているようにみえる（なお、ＬＥＤ素子２０は赤外光を発するものなので、肉眼では確認できない）。つまり、レンズ効果パッケージ２１が光源として振る舞っているようにみえ、レンズ効果パッケージ２１が疑似光源として働くことになる。また、疑似光源は、レンズ効果パッケージ２１の複数箇所に表れるが、疑似光源の中心は、レンズ効果パッケージ２１の頂点付近となることが多い。
【００３３】
反射面３０の焦点Ａの位置を、ＬＥＤ素子２０の発光面の位置と一致させた場合、光源としてのＬＥＤ素子２０から放出され、反射面３０で反射された光は、平行光となって光軸Ｘと平行に進むことになる。しかし、疑似光源としてのレンズ効果パッケージ２１から放出された（ようにみえる）光は、反射面３０の焦点Ａからずれた位置から放出され、反射面３０で反射されるので、平行光とはならず、平行光（光軸Ｘ）に対して角度をもって進むことになる。また、光が放出される位置が焦点Ａの位置から遠ざかるほど、その位置から放出された光は、反射面３０で反射された後、平行光（光軸Ｘ）に対して角度をもって進むことになってしまう。したがって、反射面３０の焦点Ａの位置を、ＬＥＤ素子２０の発光面の位置と一致させた場合、疑似光源の中心（レンズ効果パッケージ２１の頂点付近）と反射面３０の焦点Ａとの距離が長くなってしまうので、疑似光源からの光が平行光（光軸Ｘ）に対して角度をもってしまい、発光装置２と反射部材３とから放出される光の集光性が悪くなってしまう。
【００３４】
図９および図１０に、反射面３０の焦点Ａを、ＬＥＤ素子２０の発光面と疑似光源の中心（レンズ効果パッケージ２１の頂点付近）との間に配置した場合のシミュレーション結果を示す。図９は、配光分布を直角座標表示したものであり、図１０は、配光分布を極座標等表示したものである。
反射面３０の焦点Ａの位置を、ＬＥＤ素子２０の発光面と疑似光源の中心との間に配置することで、半値幅（ＦＷＨＭ）が±４．５°となり、反射面３０の焦点Ａの位置を、ＬＥＤ素子２０の位置と一致させた場合に比べ、集光性が向上し、所定範囲に均一に光を投射できていることが確認できる。
【００３５】
このように、反射面３０の焦点Ａを、ＬＥＤ素子２０の発光面と疑似光源の中心との間に配置することで、反射面３０で反射され平行光に近い光となる光の量を増やすことができる。言い換えると、全体として、光軸Ｘに対する光の進む方向のずれ幅を最小限に抑えることができる。
【００３６】
次に、本実施の形態の光投射装置１のシミュレーション結果について説明する。
反射部材３の反射面３０の焦点Ａは、発光装置２のＬＥＤ素子２０の発光面とレンズ効果パッケージ２１頂点部との中間に位置している。また、反射部材３と集光レンズ４とで構成される光学系４０の焦点は、全て、ＬＥＤ素子２０の発光面から１ｍｍ以内の距離に位置している。また、光学系４０の、集光レンズ３４の出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントは、ＬＥＤ素子２０の発光面と、ＬＥＤ素子２０の発光面から集光レンズ３４に向かって発光装置２の全長の１/３の位置との間に位置する。また、反射面３０の反射率は９５％としてシミュレーションを行っている。
図１１および図１２に、本実施の形態の光投射装置１のシミュレーション結果を示す。図１１は、配光分布を直角座標表示したものであり、図１２は、配光分布を極座標等表示したものである。
本実施の形態の光投射装置１においては、±７°の範囲で、光の放射強度が、最大値の８０％以上となっている。また、半値幅（ＦＷＨＭ）が±９．４°となっている。したがって、狭い範囲に光を集光することができていることが確認できる。また、この集光した範囲内で均一にムラなく光を投射できていることが確認できる。
【００３７】
このような構成の光投射装置においては、反射面（放物面）３０の焦点Ａが、発光装置２のＬＥＤ素子２０の発光面とレンズ効果パッケージ２１頂点部との間に位置するので、焦点Ａは、光源（ＬＥＤ素子２０の発光面）とレンズ効果パッケージ２１による疑似光源の中心との間に位置することになる。したがって、焦点Ａから光源（ＬＥＤ素子２０）および／または疑似光源の中心までの距離を短くすることができ、反射面３０から、平行に近い状態で（光軸Ｘに平行に近い向きに）出射される光の量を多くすることができる。したがって、集光性が良く、均一に投射することができる。
なお、ＬＥＤ素子２０の発光面から焦点Ａまでの距離と、レンズ効果パッケージ２１の頂点から焦点Ａまでの距離とが等しくなるように焦点Ａを設定すると、光源としてのＬＥＤ素子２０から放出され反射面３０で反射された光が進む方向と、疑似光源としてのレンズ効果パッケージ２１の頂点から放出され反射面３０で反射された光が進む方向との、光軸Ｘに対する角度が等しくなる。よって、ＬＥＤ素子２０の発光面から焦点Ａまでの距離と、レンズ効果パッケージ２１の頂点から焦点Ａまでの距離とが等しくなるように焦点Ａを設定することで、ＬＥＤ素子２０およびレンズ効果パッケージ２１の頂点から放出され反射面３０で反射された光が進む方向の、光軸Ｘに対する角度を最小限にすることができる。ただし、光源としてのＬＥＤ素子２０から放出される光と、疑似光源としてのレンズ効果パッケージ２１から放出される光の量が等しくない場合もあるので、これらの光の量に応じて、焦点Ａの位置は適宜調整すればよい。
【００３８】
また、このような構成の光投射装置においては、反射面３０で反射された光を集光する集光レンズ４を備えるので、発光装置２から放出され、反射面３０によって平行光に近い状態となった光を、集光レンズ４によって、所定の方向、所定の範囲に向けて集光させることができる。したがって、集光レンズ４がない場合に比べ、光投射装置１の集光性を高めることができ、所定範囲に均一に光を投射することができる。また、反射面３０によって、平行光に近い状態の光をつくり、この光を集光レンズ４によって集光することで、所望の範囲に向けて光を集光させることが容易となる。
また、発光装置２から放出され、反射面３０に当たらずに集光レンズ４に向かう光は、発光装置２から発散するようにして進むが、この光を集光レンズ４によって集光させることができるので、より光投射装置１の集光性を高めることができる。
【００３９】
また、このような構成の光投射装置においては、反射部材３と集光レンズ４とを備える光学系４０の集光レンズ３４の出射側から平行光線を入射させて焦点付近でスクリーンを配置した際に光が最も集光するポイントが、ＬＥＤ素子２０の発光面と、ＬＥＤ素子２０の発光面から集光レンズ３４に向かって発光装置２の全長の１/３の位置との間に位置するので、ＬＥＤ素子２０から放出される光が、過度に集光あるいは発散され光投射装置１から投射されるのを防ぎ、所望の位置および所望の範囲における集光性を高め、より均一に光を投射することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  光投射装置
２  発光装置
３  反射部材
４  集光レンズ
２０  ＬＥＤ素子
２１  レンズ効果パッケージ
３０  反射面（放物面）
４０  光学系
【図１】
2018092853.tif 000003
【図２】
2018092853.tif 000004
【図３】
2018092853.tif 000005
【図４】
2018092853.tif 000006
【図５】
2018092853.tif 000007
【図６】
2018092853.tif 000008
【図７】
2018092853.tif 000009
【図８】
2018092853.tif 000010
【図９】
2018092853.tif 000011
【図１０】
2018092853.tif 000012
【図１１】
2018092853.tif 000013
【図１２】
2018092853.tif 000014