(57)【要約】【課題】光源から発する光を出射面側へ効率よく屈折及び／または反射させることを可能とする、プリズムを提供する。【解決手段】光源１３の上方に設けられており、光源１３から発する光を屈折及び／または反射させるためのプリズム１であって、光が入射する入射面２と、入射面２から入射した光を反射する反射面３と、反射面３で反射した光を出射する出射面４と、対向し合う第１の側面及び第２の側面と、を備え、入射面２、反射面３及び出射面４が、第１の側面及び第２の側面を結んでおり、反射面３に、第１の反射膜３ａが設けられており、第１の側面及び第２の側面が、それぞれ、光を反射させる反射機能を有する、プリズム１。【選択図】図１
2019095536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の上方に設けられており、前記光源から発する光を屈折及び／または反射させるためのプリズムであって、
光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した光を反射する反射面と、
前記反射面で反射した光を出射する出射面と、
対向し合う第１の側面及び第２の側面と、
を備え、
前記入射面、反射面及び前記出射面が、前記第１の側面及び前記第２の側面を結んでおり、
前記反射面に、第１の反射膜が設けられており、
前記第１の側面及び第２の側面が、それぞれ、光を反射させる反射機能を有する、プリズム。
【請求項２】
前記第１の反射膜が、金属膜である、請求項１に記載のプリズム。
【請求項３】
前記第１の反射膜が、誘電体多層膜である、請求項１又は２に記載のプリズム。
【請求項４】
前記第１の側面及び第２の側面において光を全反射させるように、前記第１の側面及び第２の側面が、それぞれ、前記入射面に直交する方向に対して傾斜している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズム。
【請求項５】
前記第１の側面及び前記第２の側面に、それぞれ、第２の反射膜が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズム。
【請求項６】
前記出射面に、反射防止膜が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズム。
【請求項７】
容器、前記容器に搭載された光源、及び前記容器内に配置された樹脂層を有する、パッケージと、
前記パッケージの上方に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリズムと、
を備える、発光装置。
【請求項８】
平面視において、前記第１の反射膜が、前記樹脂層と重なるように配置されている、請求項７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、プリズム及び該プリズムを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から発する光を屈折、反射させるためにプリズムが用いられている。例えば、下記の特許文献１には、光が入射する第１の面と、第１の面を透過した光が反射される第２の面と、第２の面で反射された光が出射される第３の面とを有する、プリズムが開示されている。特許文献１では、第２の面である斜面に位相差調整膜が成膜されている。上記位相差調整膜は、光を反射する反射膜であり、光源から発する光を屈折、反射させることができる。また、特許文献１では、位相差調整膜が、誘電体多層膜により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ディスプレイや自動車のヘッドランプなどの用途においても、光源からの光を屈折させるためのプリズムが広く用いられている。このような用途では、光源として例えばＬＥＤ素子が用いられ、ＬＥＤ素子から発せられた光を、プリズムにより屈折、反射することができる。しかしながら、ＬＥＤ素子が内部に配置されたパッケージを用いた場合、さまざまな方向に光が広がるため、光を出射面側へ効率よく屈折、反射させることができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、光源から発する光を出射面側へ効率よく屈折及び／または反射させることを可能とする、プリズム及び該プリズムを用いた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】
【０００６】
本発明のプリズムは、光源の上方に設けられており、前記光源から発する光を屈折及びまたは反射させるためのプリズムであって、光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光を反射する反射面と、前記反射面で反射した光を出射する出射面と、対向し合う第１の側面及び第２の側面と、を備え、前記入射面、前記反射面及び前記出射面が、前記第１の側面及び前記第２の側面を結んでおり、前記反射面に、第１の反射膜が設けられており、前記第１の側面及び第２の側面が、それぞれ、光を反射させる反射機能を有することを特徴としている。
【０００７】
本発明のプリズムでは、前記第１の反射膜が、金属膜であることが好ましい。
【０００８】
本発明のプリズムでは、前記第１の反射膜が、誘電体多層膜であることが好ましい。
【０００９】
本発明のプリズムでは、前記第１の側面及び第２の側面において光を全反射させるように、前記第１の側面及び前記第２の側面が、それぞれ、前記入射面に直交する方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００１０】
本発明のプリズムでは、前記第１の側面及び第２の側面に、それぞれ、第２の反射膜が設けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明のプリズムでは、前記出射面に、反射防止膜が設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明の発光装置は、容器、前記容器に搭載された光源、及び前記容器内に配置された樹脂層を有する、パッケージと、前記パッケージの上方に配置されている、上記本発明のプリズムと、を備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明の発光装置では、平面視において、前記第１の反射膜が、前記樹脂層と重なるように配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源から発する光を出射面側へ効率よく屈折及び／または反射させることを可能とする、プリズムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプリズム及び発光装置を出射面側から視たときの模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプリズム及び発光装置を出射面側から視たときの模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係るプリズム及び発光装置を出射面側から視たときの模式図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。
【００１８】
図１に示すように、発光装置１０は、パッケージ１１と、プリズム１とを備える。
【００１９】
パッケージ１１は、容器１２と、光源１３とを有する。容器１２は、底部１２ａと、底部１２ａ上に設けられた枠状の側壁１２ｂとを有する。底部１２ａ上に、光源１３が搭載されている。また、容器１２内には、光源１３を覆うように樹脂層１４が設けられている。
【００２０】
容器１２は、底部１２ａ及び側壁１２ｂが一体成形されたものであってもよいし、底部１２ａ及び側壁１２ｂがそれぞれ別々に成形されたものが接着剤などにより接合されたものであってもよい。
【００２１】
光源１３としては、例えば、ＬＥＤ光源やＬＤ光源を用いることができる。また、樹脂層１４を構成する樹脂としては、例えば、透光性を有する紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂が用いられる。具体的には、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることができ、本実施形態ではシリコーン樹脂が用いられている。シリコーン樹脂としては、例えば、屈折率が１．５程度のシリコーン樹脂を用いることができる。
【００２２】
容器１２の側壁１２ｂ上に、プリズム１が設けられている。容器１２とプリズム１は、樹脂層１４を構成する樹脂により接合されている。もっとも、容器１２とプリズム１は、接着剤などの他の接合材により接合されていてもよい。また、本実施形態では、プリズム１がパッケージ１１内における光源１３の上方に設けられているが、プリズム１は光源１３の上方に設けられていればよく、パッケージ１１内に設けられていなくともよい。
【００２３】
プリズム１は、図１に示す断面形状が三角形であり、略三角柱状の形状を有している。プリズム１の断面形状は、直角三角形であってもよく、直角三角形でなくともよい。また、プリズム１の角部や稜線部は、面取り状又はＲ面取り状であってもよい。なお、プリズム１は、後述する第２〜第６の実施形態のように、他の形状を有していてもよい。
【００２４】
また、本実施形態において、プリズム１は、ガラスにより構成されている。より具体的に、プリズム１は、屈折率が１．５程度のホウケイ酸ガラスにより構成されている。プリズム１は、他の透光性材料によって構成されていてもよい。
【００２５】
本実施形態では、プリズム１を構成するガラスの屈折率と、樹脂層１４を構成する樹脂の屈折率とが近づけられている。この場合、プリズム１と樹脂層１４の界面における光の反射を抑制することができ、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００２６】
プリズム１は、入射面２、反射面３、及び出射面４を有する。入射面２は、光が入射する面である。反射面３は、入射面２から入射した光が反射する面である。出射面４は、反射面３で反射した光が出射する面である。本実施形態において、入射面２は、パッケージ１１に接しており、出射面４は、その入射面２に直交している。反射面３は、プリズム１の斜面である。
【００２７】
反射面３には、第１の反射膜３ａが設けられている。より具体的には、プリズム本体５の第１の主面５ａ上に第１の反射膜３ａが設けられており、それによって反射面３が形成されている。なお、本実施形態においては、第１の反射膜３ａが、第１の主面５ａの全面に設けられている。もっとも、第１の反射膜３ａは、第１の主面５ａの少なくとも一部に設けられていればよい。
【００２８】
また、本実施形態では、平面視において、第１の反射膜３ａが、光源１３及び樹脂層１４と重なるように配置されている。このように、第１の反射膜３ａは、平面視において、光源１３及び樹脂層１４の少なくとも一部と重なるように配置されていることが好ましく、光源１３及び樹脂層１４と完全に重なるように設けられていることがより好ましい。この場合、出射面４からより一層効率よく光を出射させることができる。また、第１の反射膜３ａとしては、例えば、銀、アルミニウム、白金等の金属膜や、誘電体多層膜を用いることができる。
【００２９】
また、出射面４には、反射防止膜４ａが設けられている。より具体的には、プリズム本体５の第３の主面５ｃ上に、反射防止膜４ａが設けられており、それによって出射面４が形成されている。出射面４からより一層効率よく光を出射させる観点からは、反射防止膜４ａが設けられていることが好ましいが、反射防止膜４ａは設けられていなくともよい。反射防止膜４ａとしては、例えば、誘電体多層膜を用いることができる。なお、プリズム本体５の第２の主面５ｂ上に反射防止膜が設けられ、それによって入射面２にも反射防止膜が設けられていてもよい。もっとも、本実施形態では、プリズム１を構成するガラスの屈折率と、樹脂層１４を構成する樹脂の屈折率とが近づけられており、プリズム１と樹脂層１４との界面における光の反射が抑制されていることから、入射面２に反射防止膜は設けられていない。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態においては、入射面２を通ってプリズム１内に光Ｌ１〜Ｌ３が入射する。入射面２を通ってプリズム１内に入射した光Ｌ１〜Ｌ３は、反射面３で反射する。反射面３で反射した光Ｌ１〜Ｌ３は、出射面４を通ってプリズム１の外に出射される。このように、プリズム１では、プリズム１の下方から入射した光Ｌ１〜Ｌ３を反射面３によって反射させ、出射面４から出射させることができる。
【００３１】
図２に示すように、プリズム１は、さらに対向し合う第１の側面６及び第２の側面７を有する。上述の入射面２、反射面３及び出射面４は、この第１の側面６及び第２の側面７を結んでいる。
【００３２】
本実施形態において、第１の側面６は、図２に示すＸ方向から外側に拡げられており、傾斜している。同様に、第２の側面７も、図２に示すＸ方向から外側に拡げられており、傾斜している。第１の側面６及び第２の側面７は、光源１３から出射された光が拡がり、第１の側面６及び第２の側面７に至る光を、全反射させるように傾斜している。なお、図２に示すＸ方向は、入射面２に直交する方向である。また、入射面２に直交するＸ方向に対する第１の側面６及び第２の側面７の傾斜角θは、光の全反射条件を満たす限りにおいて、特に限定されないが、例えば、１５度〜４５度の範囲とすることができ、本実施形態では３０度である。
【００３３】
このように、プリズム１においては、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７によっても、光を反射させることができる。そのため、下方の光源１３から出射された光が、第１の側面６及び第２の側面７から抜けることを防止することができる。従って、発光装置１０では、光源１３から発する光を効率よく屈折及び／または反射させ、出射面４側へ出射することができる。
【００３４】
また、下方の光源１３から発する光を出射面４側へ効率よく屈折及び／または反射させることができるので、発光装置１０は、ディスプレイや、自動車のヘッドランプなどの用途に好適に用いることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るプリズム及び発光装置を出射面側から視たときの模式図である。図３に示すように、発光装置２０では、プリズム２１の第１の側面６及び第２の側面７が入射面２に直交するように設けられており、第１の側面６及び第２の側面７が傾斜していない。一方、発光装置２０では、プリズム２１の第１の側面６及び第２の側面７に、第２の反射膜２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００３６】
より具体的には、プリズム本体５の側面５ｄ，５ｅ上にそれぞれ第２の反射膜２２ａ，２２ｂが設けられており、それによって第１の側面６及び第２の側面７が形成されている。なお、本実施形態においては、第２の反射膜２２ａ，２２ｂが、第１の側面６及び第２の側面７の全面に設けられている。もっとも、第２の反射膜２２ａ，２２ｂは、第１の側面６及び第２の側面７の少なくとも一部に設けられていればよい。また、第２の反射膜２２ａ，２２ｂとしては、例えば、銀、アルミニウム、白金等の金属膜や、誘電体多層膜を用いることができる。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００３７】
第２の実施形態においては、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７においても反射膜が設けられている。従って、第２の実施形態においても、下方の光源１３から発する光を出射面４側へ効率よく屈折及び／または反射させることができる。
【００３８】
このように、本発明においては、第１の側面６及び第２の側面７を傾斜させる代わりに、第１の側面６及び第２の側面７に第２の反射膜２２ａ，２２ｂを設けてもよい。すなわち、第１の側面６及び第２の側面７は、反射機能を有していればよく、第１の側面６及び第２の側面７に反射機能を付与する方法は特に限定されない。第１の側面６及び第２の側面７に反射機能を付与することにより、下方の光源１３から出射された光の第１の側面６及び第２の側面７からの漏れを防止することができ、光を出射面側へ効率よく屈折及び／または反射させることができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。図４に示すように、発光装置３０では、パッケージ１１の上に上述のプリズム１と同じプリズムである第１のプリズム３１ａが設けられており、さらにその上に第２のプリズム３１ｂが設けられている。
【００４０】
第２のプリズム３１ｂの形状は、略三角柱状であり、第１のプリズム３１ａと実質的に同一の形状を有する。なお、本発明において、「実質的に同一の形状」とは、第１のプリズム３１ａ及び第２のプリズム３１ｂが完全に同一である場合に加えて、本発明の作用効果を発揮することができる範囲で異なる形状である場合も含むことを意味している。
【００４１】
本実施形態では、第１のプリズム３１ａの斜面である反射面３上に、第２のプリズム３１ｂが設けられている。第２のプリズム３１ｂは、斜面が反射面３と接するように設けられている。従って、第１のプリズム３１ａ及び第２のプリズム３１ｂにより、断面形状が矩形であり、略直方体状の形状を有するプリズム３１が構成されている。なお、第１のプリズム３１ａ及び第２のプリズム３１ｂは、例えば、紫外線硬化型の接着剤や耐熱性を考慮して無機のゾルゲルなどの接合材を用いて接合することができる。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
第３の実施形態においても、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７によっても、光を反射させることができる。従って、下方の光源１３から出射された光の第１の側面６及び第２の側面７からの漏れを防止することができ、光を出射面４側へ効率よく屈折及び／または反射させることができる。
【００４３】
また、第３の実施形態では、プリズム３１の形状が直方体状であることから、パッケージ１１上にプリズム３１を実装する際に、吸着コレットによりプリズム３１の上面３２を吸着することができる。そのため、パッケージ１１上にプリズム３１をより一層容易に実装することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。図５に示すように、発光装置４０では、プリズム４１の断面形状が略円状であり、略円柱状の形状を有している。プリズム４１では、円弧４２の２／３が反射面３とされており、他の１／３が出射面４とされている。なお、円弧４２は、プリズム４１の外周縁のうち、入射面２を除く部分である。また、発光装置４０において、第１の反射膜３ａは、平面視において、樹脂層１４の少なくとも一部と重なるように配置されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
第４の実施形態においても、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７によっても、光を反射させることができる。従って、下方の光源１３から出射された光の第１の側面６及び第２の側面７からの漏れを防止することができ、光を出射面４側へ効率よく屈折、反射させることができる。
【００４６】
また、第４の実施形態のように、プリズム４１の断面形状が略円状の場合、パッケージ１１を覆っている円弧４２の１／２〜２／３が反射面３とされていることが好ましい。この場合、反射面３によってより一層確実に光を出射面側へ反射させることができる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。図６に示すように、発光装置５０では、プリズム５１の断面形状が略台形状であり、略四角柱状の形状を有している。プリズム５１では、さらに入射面２に対向しており、出射面４に接続されている対向面５３が設けられている。この対向面５３と入射面２とを結ぶ斜面が、反射面３とされている。なお、対向面５３にも反射防止膜５３ａが設けられている。また、発光装置５０において、第１の反射膜３ａは、平面視において、樹脂層１４及び光源１３の少なくとも一部と重なるように配置されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
第５の実施形態においても、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７によっても、光を反射させることができる。従って、下方の光源１３から出射された光の第１の側面６及び第２の側面７からの漏れを防止することができ、光を出射面４側へ効率よく屈折及び／または反射させることができる。
【００４９】
（第６の実施形態）
図７は、本発明の第６の実施形態に係るプリズム及び発光装置を示す模式的断面図である。図７に示すように、発光装置６０では、プリズム６１の入射面２に溝部６２ａ，６２ｂが設けられている。この溝部６２ａ，６２ｂには、樹脂層１４を構成する樹脂が充填されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
第６の実施形態においても、反射面３だけでなく、第１の側面６及び第２の側面７によっても、光を反射させることができる。従って、下方の光源１３から出射された光の第１の側面６及び第２の側面７からの漏れを防止することができ、光を出射面４側へ効率よく屈折及び／または反射させることができる。
【００５１】
また、第６の実施形態では、プリズム６１が樹脂層１４と接する入射面２に、溝部６２ａ，６２ｂが設けられている。そのため、発光装置６０の製造時において、樹脂層１４を構成する樹脂が充填されたパッケージ１１上に、プリズム６１を実装する際に、パッケージ１１内に余分に充填されていた樹脂が溝部６２ａ，６２ｂ内に充填される。従って、発光装置６０の製造時においては、パッケージ１１内に余分に充填されている樹脂が、プリズム６１を実装することによって外側に溢れ出すことを抑制することができる。なお、本実施形態においては、２つの溝部６２ａ，６２ｂが設けられているが、樹脂が外側に溢れ出すことを抑制し得る限りにおいて、プリズム６１に設けられる溝部の数は特に限定されない。
【００５２】
なお、樹脂層１４を構成する樹脂は、容器１２内及び溝部６２ａ，６２ｂにおいて密に充填されていることが好ましい。プリズム６１を構成するガラスの屈折率と、樹脂層１４を構成する樹脂の屈折率とが近づけられていることから、隙間なく樹脂を充填することにより、プリズム６１と樹脂層１４界面における光の反射をより一層確実に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，２１，３１，４１，５１，６１…プリズム
２…入射面
３…反射面
３ａ…第１の反射膜
４…出射面
４ａ，５３ａ…反射防止膜
５…プリズム本体
５ａ，５ｂ，５ｃ…第１，第２，第３の主面
５ｄ，５ｅ…側面
６，７…第１，第２の側面
１０，２０，３０，４０，５０，６０…発光装置
１１…パッケージ
１２…容器
１２ａ…底部
１２ｂ…側壁
１３…光源
１４…樹脂層
２２ａ，２２ｂ…第２の反射膜
３１ａ，３１ｂ…第１，第２のプリズム
３２…上面
４２…円弧
５３…対向面
６２ａ，６２ｂ…溝部
【図１】
2019095536.tif 000003
【図２】
2019095536.tif 000004
【図３】
2019095536.tif 000005
【図４】
2019095536.tif 000006
【図５】
2019095536.tif 000007
【図６】
2019095536.tif 000008
【図７】
2019095536.tif 000009