(57)【要約】【課題】フレネルレンズを用いた際に生じる虹ムラを目立たなくさせる。【解決手段】照明装置１は、複数のレンズ面１２と、隣り合う二つのレンズ面を接続するライズ面１３と、を含むフレネルレンズ１１を、備えるフレネルレンズシート１０と、フレネルレンズシートのフレネルレンズが形成された面とは反対側の面１０ｃに対面して配置された光源２と、を備える。フレネルレンズシート１０のシート面１０ａに対する角度の大きさが最も小さくなるレンズ面１２が基準地点Ｔに位置する。光源２は、出光面５ａを有し、出光面５ａ上の各位置から拡散光が射出される。ライズ面１３の高さｈは、当該ライズ面１３よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された他のライズ面１３の高さｈよりも低い。【選択図】図１
2015141768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ面と、隣り合う二つのレンズ面を接続するライズ面と、を含むフレネルレンズを、備えるフレネルレンズシートであって、当該フレネルレンズシートのシート面に対する角度の大きさが最も小さくなるレンズ面が基準地点に位置する、フレネルレンズシートと、
前記フレネルレンズシートの前記フレネルレンズが形成された面とは反対側の面に対面して配置された光源と、を備え、
前記光源は、出光面を有し、前記出光面上の各位置から拡散光が射出され、
少なくとも一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低い、照明装置。
【請求項２】
前記出光面から前記フレネルレンズシートに入射し当該フレネルレンズシートの前記レンズ面を透過した光の一部は、当該入射したレンズ面の前記基準地点から離間する側に位置する前記ライズ面に接近していく、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記出光面から前記フレネルレンズシートに入射し当該フレネルレンズシートの前記レンズ面を透過した光の一部が接近していく前記ライズ面の高さは、当該ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低い、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
複数のライズ面は、複数の第一ライズ面を有する第一ライズ面群と、当該第一ライズ面群よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点から離間して配置され、複数の第二ライズ面を有する第二ライズ面群と、を含み、
任意の一つの第二ライズ面の高さは、当該一つの第二ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他の第二ライズ面の高さ以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
任意の一つの第一ライズ面の高さは、当該一つの第一ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他の第一ライズ面の高さ以上である、請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
任意の一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他のライズ面の高さ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記フレネルレンズシートは、光を拡散させる光拡散層をさらに備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記フレネルレンズシートの前記シート面に平行な投影面に前記出光面を投影した投影面積は、前記投影面に前記フレネルレンズを投影した投影面積よりも小さい、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
複数のレンズ面と、隣り合う二つのレンズ面を接続するライズ面と、を含むフレネルレンズを、備え、当該フレネルレンズシートのシート面に対する角度の大きさが最も小さくなるレンズ面が基準地点に位置する、フレネルレンズシートであって、
少なくとも一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低い、フレネルレンズシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズを有するフレネルレンズシート及びこのフレネルレンズシートを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレネルレンズシートに形成されるフレネルレンズは、配列方向に配列された複数のレンズ面を有しており、複数のレンズ面の組み合わせにより、発散光束や平行光束をなす入射光に対して一定のレンズ作用を及ぼす。隣り合う２つのレンズ面の間には、ライズ面が形成される。ライズ面は、通常、光に対するレンズ作用を期待されていない面である。典型的には、フレネルレンズの中央を通る光軸から離間したライズ面ほど、その高さが高くなっていく（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４９５９号公報
【特許文献２】特開２００８−３３２４５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、多くの照明装置では、比較的に小面積の出光面を有した光源から照射される白色光をフレネルレンズで集光することになる。このとき、光源の出光面がフレネルレンズの大きさと比較して十分に小さくなっていれば、フレネルレンズに入射する或る程度の光量の光が発散光束の光路をたどり、結果として、フレネルレンズのレンズ作用により、一定の領域に集光されるようになる。ただし、厳密には光源の出光面上の各位置から拡散光が射出されており、全体的に捉えると、光源は出光面から白色拡散光を射出する。すなわち、光源からの光には、フレネルレンズで光路を補正することができない光も含まれることになる。本件発明者らが確認したところ、このような照明装置において、白色光が集光された領域の周囲に色分散した虹状の色ムラ（以下、単に「虹ムラ」と呼ぶ）が生じることが確認された。このような虹ムラは、屋内照明用途、とりわけ舞台照明装置等に利用する場合には非常に重要な課題となる。また、虹ムラの発生を抑制することができれば、光源光の利用効率が改善されて、省エネルギーやＣＯ２削減を実現し得る。
【０００５】
本件発明者がこの虹ムラが生じる原因についてさらに調査したところ以下の知見が得られた。図８に、フレネルレンズに入射する光がレンズ面で屈折する様子を示す。図８に示されたフレネルレンズ５１１は、複数のレンズ面５１２の組み合わせによって、平凸レンズと同様のレンズ作用を発揮することを期待されている。したがって、フレネルレンズ５１１に予定されたレンズ作用を及ぼされ得る方向またはその近傍となる方向から入射する光Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４は、その光路を所定の方向に補正される。これらの光は、レンズ面５１２での屈折によって、光軸Ｘに接近する側に進行方向を曲げられる。その一方で、フレネルレンズ５１１のレンズ作用を期待し得る方向からある程度ずれた方向から入射する光Ｌ５５，Ｌ５６に対しては、レンズ面５１２でのレンズ作用が有効に発揮されることなく、当該光は、入射したレンズ面５１２に隣接するライズ面５１３に入射してしまうことがある。本件発明者らが、光路追跡を行ったところ、レンズ面５１２で屈折した後に意図せずライズ面５１３に入射する光が、さらに別のレンズ面５１２で屈折され、結果として虹ムラを形成していることが知見された。
【０００６】
本発明は、以上のような本件発明者らの知見に基づくものであり、フレネルレンズを用いた際に生じる虹ムラを目立たなくさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による照明装置は、複数のレンズ面と、隣り合う二つのレンズ面を接続するライズ面と、を含むフレネルレンズを、備えるフレネルレンズシートであって、当該フレネルレンズシートのシート面に対する角度の大きさが最も小さくなるレンズ面が基準地点に位置する、フレネルレンズシートと、
前記フレネルレンズシートの前記フレネルレンズが形成された面とは反対側の面に対面して配置された光源と、を備え、
前記光源は、出光面を有し、前記出光面上の各位置から拡散光が射出され、
少なくとも一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低い、照明装置。
【０００８】
本発明による照明装置において、前記出光面から前記フレネルレンズシートに入射し当該フレネルレンズシートの前記レンズ面を透過した光の一部は、当該入射したレンズ面の前記基準地点から離間する側に位置する前記ライズ面に接近していってもよい。
【０００９】
本発明による照明装置において、前記出光面から前記フレネルレンズシートに入射し当該フレネルレンズシートの前記レンズ面を透過した光の一部が接近していく前記ライズ面の高さは、当該ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低くてもよい。
【００１０】
本発明による照明装置において、複数のライズ面は、複数の第一ライズ面を有する第一ライズ面群と、当該第一ライズ面群よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点から離間して配置され、複数の第二ライズ面を有する第二ライズ面群と、を含み、
任意の一つの第二ライズ面の高さは、当該一つの第二ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他の第二ライズ面の高さ以下であってもよい。
【００１１】
本発明による照明装置において、任意の一つの第一ライズ面の高さは、当該一つの第一ライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他の第一ライズ面の高さ以上であってもよい。
【００１２】
本発明による照明装置において、任意の一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された他のライズ面の高さ以下であってもよい。
【００１３】
本発明による照明装置において、前記フレネルレンズシートは、光を拡散させる光拡散層をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明による照明装置において、前記フレネルレンズシートの前記シート面に平行な投影面に前記出光面を投影した投影面積は、前記投影面に前記フレネルレンズを投影した投影面積よりも小さくてもよい。
【００１５】
本発明によるフレネルレンズシートは、複数のレンズ面と、隣り合う二つのレンズ面を接続するライズ面と、を含むフレネルレンズを、備え、当該フレネルレンズシートのシート面に対する角度の大きさが最も小さくなるレンズ面が基準地点に位置する、フレネルレンズシートであって、
少なくとも一つのライズ面の高さは、当該一つのライズ面よりも前記レンズ面の配列方向に沿って前記基準地点に近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面の高さよりも低い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フレネルレンズを用いた際に生じる虹ムラを目立たなくさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるフレネルレンズシートを備えた照明装置を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示す領域Ａを拡大して示す概略断面図である。
【図３】図３は、図１に示す領域Ｂを拡大して示す概略断面図である。
【図４】図４は、図１に示す照明装置の光源の他の構成例を示す概略図である。
【図５】図５は、図１に示す照明装置のフレネルレンズシートの他の構成例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、図５に示す領域Ａを拡大して示す概略断面図である。
【図７】図７は、図５に示す領域Ｂを拡大して示す概略断面図である。
【図８】図８は、従来のフレネルレンズに入射する光がレンズ面で屈折する様子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。図１乃至図３は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態におけるフレネルレンズシートを備えた照明装置を示す概略図であり、図２及び図３は、それぞれ、図１に示す領域Ａ及び領域Ｂを拡大して示す概略断面図である。
【００１９】
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「板」はシートやフィルムとも呼ばれ得るような部材も含む概念である。
【００２０】
図１に示すように、照明装置１は、フレネルレンズ１１を備えるフレネルレンズシート１０と、フレネルレンズシート１０のフレネルレンズ１１が形成された面１０ｂとは反対側の面１０ｃに対面して配置された光源２と、を備えている。この光源２は、出光面５ａを有し、出光面５ａ上の各位置から拡散光を射出するようになっている。
【００２１】
図１に示すように、光源２から照射される光は、フレネルレンズ１１のレンズ作用により、焦点領域付近に集光され、その後、焦点から離れるにつれて拡がって進んでいく。以下、このような光学作用を及ぼすフレネルレンズ１１を備えるフレネルレンズシート１０について説明する。なお、以下の説明では、フレネルレンズシート１０のフレネルレンズ１１がサーキュラフレネルレンズで構成される例を用いて説明するが、このような例に限定されず、フレネルレンズ１１はリニアフレネルレンズであってもよい。
【００２２】
図２及び図３に示すように、フレネルレンズシート１０のフレネルレンズ１１は、複数のレンズ面１２と、隣り合う二つのレンズ面１２を接続するライズ面１３と、を含んでいる。
【００２３】
図示されたフレネルレンズ１１は、複数のレンズ面１２の組み合わせによって、凸レンズと同様のレンズ作用を発揮することを期待されている。各レンズ面１２は、環状の形状を有し、複数のレンズ面１２が、同心円状に配列されている。つまり、図２に示すように、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａに直交し、後述する基準地点Ｔを通る任意の断面において、複数のレンズ面１２は、配列方向ｄ１に沿って順に配列されている。
【００２４】
なお、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。本実施の形態では、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａと、フレネルレンズシート１０の光源２側の面１０ｃとは、平行になっている。図２において、フレネルレンズシート１０の光源２側の面１０ｃを、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａとして図示する。
【００２５】
図２及び図３に示すように、レンズ面１２がフレネルレンズシート１０のシート面１０ａとなす角度をレンズ角とし、αで示す。ここで、「レンズ面１２がフレネルレンズシート１０のシート面１０ａとなす角度」とは、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａに直交し配列方向ｄ１に沿った断面において、レンズ面１２の両端部を結ぶ直線とシート面１０ａとがなす角度をいう。また、レンズ角αの大きさ（絶対値）が最も小さくなるレンズ面１２の位置を基準地点Ｔとする。典型的な焦点をもつフレネルレンズでは、フレネルレンズ１１の両側に位置する一対の焦点を結ぶ直線上に、基準地点Ｔが位置することになる。
【００２６】
フレネルレンズ１１では、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから、より離間して配置されたレンズ面１２の方が、レンズ角αが大きくなる傾向にある。本実施の形態では、任意の一つのレンズ面１２のレンズ角αは、当該一つのレンズ面１２よりも配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された他のレンズ面１２のレンズ角α以上となる。このことから、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから最も離間して配置されたレンズ面１２のレンズ角αが最も大きくなる。
【００２７】
また、図２及び図３に示すように、隣り合う二つのレンズ面１２の間には、ライズ面１３が配置されている。典型的には、ライズ面１３は、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａへの法線方向ｎｄに沿って延びている。なお、このようなライズ面１３は、光のレンズ作用を期待されていない面である。  
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態では、複数のライズ面１３は、複数の第一ライズ面１３ａを有する第一ライズ面群Ｇ１と、当該第一ライズ面群Ｇ１よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから離間して配置され、複数の第二ライズ面１３ｂを有する第二ライズ面群Ｇ２と、を含んでいる。
【００２９】
図２に示すように、第一ライズ面群Ｇ１に含まれる第一ライズ面１３ａは、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されるほど、高さｈが高くなる傾向にある。ここで、「ライズ面１３の高さｈ」とは、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａに直交し配列方向ｄ１に沿った断面における、ライズ面１３の両端部の間の距離をいう。典型的なライズ面１３は、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａへの法線方向ｎｄとなす角度がかなり小さいため、ライズ面１３の高さｈは、前記法線方向ｎｄにおけるライズ面１３の長さに概ね相当する。
【００３０】
本実施の形態において、任意の一つの第一ライズ面１３ａの高さｈは、当該一つの第一ライズ面１３ａよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他の第一ライズ面１３ａの高さｈ以上である。さらには、任意の一つの第一ライズ面１３ａの高さｈは、当該一つの第一ライズ面１３ａよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他の第一ライズ面１３ａの高さｈよりも高い。このことから、第一ライズ面群Ｇ１に含まれる複数の第一ライズ面１３ａのうち、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから最も離間して配置された第一ライズ面１３ａの高さｈが最も高くなる。
【００３１】
一方、図３に示すように、第二ライズ面群Ｇ２に含まれる第二ライズ面１３ｂは、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されるほど、上記とは逆に高さｈが低くなる傾向にある。本実施の形態において、少なくとも一つの第二ライズ面１３ｂの高さｈは、当該一つの第二ライズ面１３ｂよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された少なくとも一つの他の第二ライズ面１３ｂの高さｈよりも低くなっている。さらには、任意の一つの第二ライズ面１３ｂの高さｈは、当該一つの第二ライズ面１３ｂよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他の第二ライズ面１３ｂの高さｈ以下である。より詳細には、任意の一つの第二ライズ面１３ｂの高さｈは、当該一つの第二ライズ面１３ｂよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他の第二ライズ面１３ｂの高さｈよりも低い。このことから、第二ライズ面群Ｇ２に含まれる複数の第二ライズ面１３ｂのうち、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから最も離間して配置された第二ライズ面１３ｂの高さｈが最も低くなる。
【００３２】
このようなレンズ面１２及びライズ面１３を含むフレネルレンズ１１において、レンズ面１２のピッチＰは、レンズ面１２のレンズ角αと、ライズ面１３の高さｈと、の幾何学的関係に基づいて決定される。上述のように、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置された第一ライズ面１３ａの方が、高さｈが高くなる傾向にあり、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたレンズ面１２の方が、レンズ角αが大きくなる傾向にある。本実施の形態では、図２に示すように、第一ライズ面１３ａの高さｈと、第一ライズ面１３ａと隣り合うレンズ面１２のレンズ角αとは、レンズ面１２のピッチＰが一定になるように選定されている。
【００３３】
一方、第二ライズ面群Ｇ２に含まれる複数の第二ライズ面１３ｂに関しては、上述したように、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置された第二ライズ面１３ｂの方が、高さｈが低くなる傾向にある。また、上述のように、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたレンズ面１２の方が、レンズ角αが大きくなる傾向にある。この場合、図３に示すように、第二ライズ面１３ｂと隣り合うレンズ面１２に関しては、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたレンズ面１２ほど、ピッチＰが狭くなっていく。
【００３４】
また、本実施の形態のフレネルレンズシート１０は、フレネルレンズ１１よりも光源２側に光拡散層２０をさらに備えている。光拡散層２０の光源２側の面は、フレネルレンズシート１０の光源２側の面を画成している。この光拡散層２０は、光源２からフレネルレンズシート１０に入射した光を拡散させる光拡散機能を有している。例えば、光拡散層２０は、主部２１と、主部２１に分散された光を拡散させる拡散成分２２と、を含んでいてもよい。ここでいう拡散成分２２とは、光拡散層２０内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進路方向を変化させる作用を及ぼし得る成分のことである。このような拡散成分２２の光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、光拡散層２０の主部２１をなす材料とは異なる屈折率を有した材料から拡散成分２２を構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分２２を構成することにより、付与され得る。主部２１をなす材料とは異なる屈折率を有する拡散成分２２として、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、さらには、単なる気泡が例示される。
【００３５】
あるいは、他の例として、光拡散層２０は、フレネルレンズシート１０の光源２側の面１０ｃに、エンボス加工等によって形成された微細な凹凸を含むようにしてもよい。
【００３６】
次に、フレネルレンズシート１０に拡散光を照射する光源２について説明する。本実施の形態の光源２は、いわゆるチップオンボード型ＬＥＤ光源として構成されている。具体的には、図１に示すように、光源２は、フレネルレンズシート１０に対向して配置された例えばアルミニウム製の基板３と、基板３の上に配列された複数のＬＥＤチップ４と、複数のＬＥＤチップ４を覆うカバー５と、を有している。
【００３７】
本実施の形態のカバー５は、フレネルレンズシート１０とＬＥＤチップ４との間に位置する前述の出光面５ａを形成するとともに、出光面５ａの周縁に接続されて複数のＬＥＤチップ４を環状に取り囲む側面５ｂも形成している。この出光面５ａは、フレネルレンズシート１０に対面しており、本実施の形態では、基準地点Ｔと出光面５ａの中心とが対面している。また、図示する例では、出光面５ａは、フレネルレンズ１１の形状に対応して円形の形状を有している。
【００３８】
また、出光面５ａは、ＬＥＤチップ４からの光を拡散させながらフレネルレンズシート１０に向けて射出する光拡散機能を有している。この光拡散機能は、等方性拡散機能であってもよいし、異方性拡散機能であってもよい。本実施の形態では、カバー５に光を拡散させる拡散成分を分散させることにより、出光面５ａの等方性拡散機能を実現している。
【００３９】
このような構成によって、各ＬＥＤチップ４からの光は出光面５ａに入射し、出光面５ａ上の各位置から拡散光が射出されるようになっている。
【００４０】
ここで、図１に示すように、フレネルレンズシート１０のシート面１０ａに平行な投影面に、出光面５ａを投影した投影面積Ｓ１は、前記投影面にフレネルレンズ１１を投影した投影面積Ｓ２よりも小さくなっている。このため、フレネルレンズ１１の各レンズ面１２に光を入射させるべく、出光面５ａの各位置から拡散光が射出し、全体的に捉えると、光源２からフレネルレンズ１１に向けて発散光が照射されるようになっている。図示する例では、投影面は、フレネルレンズシート１０の光源２側の面１０ｃとなっている。
【００４１】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について、図１を参照しながら説明する。
【００４２】
図１に示すように、光源２において各ＬＥＤチップ４からの光が出光面５ａに入射し、出光面５ａの各位置から拡散光Ｌがフレネルレンズシート１０に向けて射出される。全体的には、上述した投影面積Ｓ２の大きいフレネルレンズシート１０が、上述した投影面積Ｓ１が小さい光源２からの発散光を照射されることになる。おおよそ発散光の光路をたどってフレネルレンズシート１０に入射した光Ｌは、フレネルレンズ１１のレンズ作用により、焦点領域付近に集光され、その後、焦点から離れるにつれて拡がって進み、照明領域Ｒを照らす。なお、照明領域Ｒについては、照らしたい範囲に応じて焦点からの距離を適時設定してもよい。
【００４３】
ここで、図２及び図３を参照して、フレネルレンズ１１の各レンズ面１２に入射する光について考える。上述したように、基準地点Ｔと出光面５ａの中心とが対面しており、出光面５ａ上の各位置から拡散光が射出される。このため、出光面５ａ上の各位置からある一つのレンズ面１２に向かう光は、当該レンズ面１２と出光面５ａの中央を結ぶ方向に概ね輝度のピークを有し、輝度ピークが得られる方向に対して傾斜するにつれて当該方向での輝度は低下していく。レンズ面１２と出光面５ａの中央を結ぶ方向から概ね入射するピーク方向の光Ｌ１１は、当該レンズ面１２で屈折して集光領域付近に向かって進んでいく。従って、レンズ面１２に入射する大部分の光は、フレネルレンズ１１のレンズ作用によって所望の方向に進んでいく光となる。
【００４４】
一方、出光面５ａ上の各位置から拡散光が射出されるため、各レンズ面１２には、当該レンズ面１２へ入射する光の輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３も入射する。また、輝度ピークが得られる方向またはその近傍となる方向に沿ってフレネルレンズシート１０に入射する光であっても、レンズ面１２よりも光源２側に配置された光拡散層２０によって進路方向を変化させられて、その一部が輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した方向から各レンズ面１２に入射する。
【００４５】
図３に示すように、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した方向に進む光Ｌ１２、Ｌ１３、言い換えると、レンズ面１２での屈折によって焦点領域に向けて補正されるようになる方向に対して大きく傾斜した方向に進む光Ｌ１２、Ｌ１３は、レンズ面から有効なレンズ作用を及ぼされない。このため、当該光Ｌ１２、Ｌ１３は、レンズ面１２で基準地点Ｔから離間する側に屈折して、当該離間する側に位置するライズ面１３に接近していく。言い換えると、光Ｌ１２、Ｌ１３は、レンズ面１２で基準地点Ｔから離間する側に屈折して、当該離間する側に位置するライズ面１３の側に傾斜して進む。仮に、典型的な従来のフレネルレンズのように、基準地点Ｔから離間した位置にあるライズ面１３ほど高さｈが高くなっていく場合、図３に二点鎖線で示すように、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した方向からフレネルレンズ１１に入射した光Ｌ０は、レンズ面１２で基準地点Ｔから離間する側に屈折して、当該離間する側に位置するライズ面１３に入射してしまう。このライズ面１３に入射した光Ｌ０は、当該ライズ面１３にて屈折された後にさらに別のレンズ面１２で屈折され、虹ムラを引き起こすと共に光の利用効率を低下させる原因となる。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、少なくとも一つのライズ面１３の高さｈは、当該一つのライズ面１３よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面１３の高さｈよりも低くなっている。すなわち、典型的な従来のフレネルレンズのように、レンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間した位置にあるライズ面１３ほど、高さｈが高くなるように構成されていない。
【００４７】
このため、仮にレンズ面１２でのレンズ作用が十分に発揮されずに、当該レンズ面１２での屈折後における進行方向が法線方向ｎｄに対して基準地点Ｔから離間する側に傾斜しライズ面１３に接近していく光Ｌ１２、Ｌ１３であっても、このライズ面１３が上記特徴を持つ高さｈの低いライズ面であれば、当該ライズ面１３に入射し難くなる。すなわち、フレネルレンズ１１で予定したレンズ作用を及ぼされる方向に対して大きく傾斜した方向からフレネルレンズ１１に入射した光Ｌ１２、Ｌ１３であっても、基準地点Ｔから離間した位置にあるライズ面１３の高さｈが上記のように低くなっているため、当該ライズ面１３に入射することを効果的に回避することができる。この結果、この光Ｌ１２、Ｌ１３は、その後、照明領域Ｒに進むことが可能となる。
【００４８】
このように、フレネルレンズ１１で予定したレンズ作用を及ぼされる方向に対して大きく傾斜した方向からフレネルレンズ１１に入射した光Ｌ１２、Ｌ１３が、ライズ面１３に入射して別のレンズ面１２でさらに屈折する、ということが起こり難くなるため、基準地点Ｔから離間した位置にあるライズ面１３ほど高さｈが高くなる、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光が所望の照明領域Ｒに集光し易くなる。すなわち、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光の利用効率が向上する。これにより、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせることができる。
【００４９】
また、このような虹ムラを引き起こすと共に光の利用効率を低下させる原因となり得る、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３は、基準地点Ｔから離間した位置ほど入射し易い。そこで、本実施の形態では、基準地点Ｔから離間した位置にある第二ライズ面群Ｇ２において、基準地点Ｔからより離間した位置にあるライズ面１３ｂほど、高さｈが低くなっていく。このため、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し易い基準地点Ｔから離間した位置において、レンズ面１２で屈折した光Ｌ１２、Ｌ１３がライズ面１３ｂに入射することを効果的に回避することができる。ライズ面１３に入射しなかった光Ｌ１２、Ｌ１３は、その後、照明領域Ｒに進むことが可能となるため、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光が所望の照明領域Ｒに集光し易くなる。
【００５０】
一方、基準地点Ｔに相対的に近接した位置においては、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し難い。そこで、本実施の形態では、基準地点Ｔに相対的に近接した位置にある第一ライズ面群Ｇ１において、基準地点Ｔから離間した位置にあるライズ面１３ａほど、上記と逆に高さｈが高くなっていく。そもそも、図１に示す照明装置１においては、基準地点Ｔに相対的に近接した位置において、レンズ面１２にて屈折された光がライズ面１３に入射したとしても、フレネルレンズシート１０の法線方向ｎｄに対して極めて大きく傾斜した方向に進行しなければ、照明領域Ｒの周りにまでは到達することができない。すなわち、基準地点Ｔに相対的に近接した位置において、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し難い上に、レンズ面１２にて屈折された光がライズ面１３に入射したとしても、ライズ面１３で屈折した光は照明領域Ｒの周りに容易には到達することができない。したがって、基準地点Ｔに相対的に近接した位置にある第一ライズ面群Ｇ１において、基準地点Ｔから離間した位置にあるライズ面１３ａほど、高さｈが高くなっていても、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせる機能を大きく低減させることはない。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によれば、少なくとも一つのライズ面１３の高さｈは、当該一つのライズ面１３よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された少なくとも一つの他のライズ面１３の高さｈよりも低い。このような形態によれば、フレネルレンズ１１で予定したレンズ作用を及ぼされる方向に対して大きく傾斜した方向からフレネルレンズ１１に入射した光Ｌ１２、Ｌ１３を、基準地点Ｔから離間した側にあるライズ面１３に入射させ難くすることができる。ライズ面１３に入射しなかった光Ｌ１２、Ｌ１３は、その後、照明領域Ｒに進むことが可能となるため、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光が所望の照明領域Ｒに集光し易くなる。この結果、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせることができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、複数のライズ面１３は、複数の第一ライズ面１３ａを有する第一ライズ面群Ｇ１と、当該第一ライズ面群Ｇ１よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから離間して配置され、複数の第二ライズ面１３ｂを有する第二ライズ面群Ｇ２と、を含み、任意の一つの第二ライズ面１３ｂの高さｈは、当該一つの第二ライズ面１３ｂよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された他の第二ライズ面１３ｂの高さｈ以下である。このような形態によれば、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し易い基準地点Ｔから離間した位置において、レンズ面１２で屈折した光Ｌ１２、Ｌ１３がライズ面１３ｂに入射することを効果的に回避することができる。ライズ面１３に入射しなかった光Ｌ１２、Ｌ１３は、その後、照明領域Ｒに進むことが可能となるため、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光が所望の照明領域Ｒに集光し易くなる。この結果、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせる機能を効果的に発揮することができる。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、任意の一つの第一ライズ面１３ａの高さｈは、当該一つの第一ライズ面１３ａよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された他の第一ライズ面１３ａの高さｈ以上である。このような形態によれば、相対的に基準地点Ｔに近接した位置にあるレンズ面１２おいて、所望のレンズ機能を発揮するようにレンズ角αを維持した上で、ピッチＰを比較的広く確保することができる。このため、フレネルレンズ１１を賦型するための型を効率よく作製することができ、結果として、フレネルレンズシート１０を安価に作製することに寄与する。しかも、基準地点Ｔに相対的に近接した位置においては、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し難い上に、レンズ面１２にて屈折された光がライズ面１３に入射したとしても、ライズ面１３で屈折した光は照明領域Ｒの周りに容易に到達することはできない。したがって、このような形態を採用しても、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせ機能を大きく低減させることはない。
【００５４】
また、本実施の形態のフレネルレンズシート１０は、光を拡散させる光拡散層２０をさらに備えている。光拡散層２０によって、出光面５ａから照射される光の一部の進路方向を変化させることができるため、照明領域Ｒの周りに種々の波長からなる光を到達させることができる。このため、照明領域Ｒの周りで種々の波長からなる光が混ざり、虹ムラを目立たなくさせることができる。加えて、光拡散層２０によって進路方向を変更された光の一部は、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜してレンズ面１２に入射する。
本実施の形態によれば、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜してレンズ面１２に入射した光Ｌ１２、Ｌ１３が、ライズ面１３に入射した後別のレンズ面１２でさらに屈折する、ということを起こり難くすることができるため、このような光Ｌ１２、Ｌ１３であっても所望の照明領域Ｒにある程度向かわせることができる。この結果、光拡散層２０をさらに備えていても、レンズの集光効率を大きく低下させることなく、虹ムラを目立たなくさせることができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、フレネルレンズシート１０の法線方向ｎｄに直交する投影面１０ｃに出光面５ａを投影した投影面積Ｓ１は、投影面１０ｃにフレネルレンズ１１を投影した投影面積Ｓ２よりも小さい。この場合、出光面５ａからフレネルレンズ１１に向けて発散光が照射されることになるため、各レンズ面１２に、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が入射し易い。各レンズ面１２に、輝度ピークが得られる方向に対して大きく傾斜した光Ｌ１２、Ｌ１３が多く入射すると、レンズの集光効率を低下させ、所望の照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たせ易い。従って、本実施の形態のフレネルレンズシート１０及び照明装置１は、このような態様において、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせる、という機能を効果的に発揮することができる。
【００５６】
≪変形例≫
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００５７】
上述した実施の形態では、図１に示すように、光源２が、基板の３上に配列された複数のＬＥＤチップ４と、複数のＬＥＤチップ４を覆うカバー５と、を有したチップオンボード型ＬＥＤ光源として構成されている例を示したが、光源２の構成は、上述した構成に限定されない。照明装置の光源は、出光面を有する面光源装置として構成されていればそれ自体既知の種々の形態を採用することができる。例えば、光源は、有機ＥＬ素子にて出光面が形成された有機ＥＬ型光源であってもよいし、蛍光灯を用いた蛍光灯型光源であってもよい。図４に、光源が蛍光灯型光源として構成された例を平面図にて示す。図４に示す例では、光源２は、フレネルレンズシート１０に対向して配置された例えばアルミニウム製の基板３（図１参照）と、基板３の上に配列された複数の蛍光灯７と、複数の蛍光灯７を覆うカバー５と、を有している。図４に示す例では、各蛍光灯７は環状の形状を有し、複数の蛍光灯７が同心円状に配列されている。
【００５８】
図４に示すカバー５は、フレネルレンズシート１０と蛍光灯７との間に位置する出光面５ａを形成するとともに、出光面５ａの周縁に接続されて複数の蛍光灯７を環状に取り囲む側面５ｂも形成している。図示する例では、出光面５ａは、フレネルレンズ１１の形状に対応して円形の形状を有している。
【００５９】
また、出光面５ａは、蛍光灯７からの光を拡散させながらフレネルレンズシート１０に向けて射出する光拡散機能を有している。このような構成によって、各蛍光灯７からの光は出光面５ａに入射し、出光面５ａ上の各位置から拡散光が射出されるようになっている。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、図１に示すように、フレネルレンズシート１０は、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから離間するほど高さｈが高くなる複数の第一ライズ面１３ａと、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔから離間するほど高さｈが低くなる複数の第二ライズ面１３ｂと、を含む例を示したが、ライズ面１３の構成は、上述した構成に限定されない。図５乃至図７に、フレネルレンズシートのライズ面の他の例を示す。このうち図５は、図１に示す照明装置のフレネルレンズシートの他の構成例を示す概略断面図であり、図６及び図７は、それぞれ、図５に示す領域Ａ及び領域Ｂを拡大して示す概略断面図である。
【００６１】
図５乃至図７に示す例では、任意の一つのライズ面１３の高さｈが、当該一つのライズ面１３よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他のライズ面１３の高さｈ以下になっている。さらには、任意の一つの第一ライズ面１３ａの高さｈは、当該一つの第一ライズ面１３ａよりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他の第一ライズ面１３ａの高さｈよりも低い。
【００６２】
このようなライズ面１３を含むフレネルレンズ１１において、レンズ面１２のピッチＰは、レンズ面１２のレンズ角αと、ライズ面１３の高さｈと、の幾何学的関係に基づいて決定される。図５乃至図７に示すように、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたレンズ面１２の方が、レンズ角αが大きくなる傾向にあり、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたライズ面１３の方が、高さｈが低くなる傾向にある。この場合、配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔからより離間して配置されたレンズ面１２ほど、ピッチＰが狭くなっていく。
【００６３】
このような変形例によれば、任意の一つのライズ面１３の高さｈが、当該一つのライズ面１３よりもレンズ面１２の配列方向ｄ１に沿って基準地点Ｔに近接して配置された任意の他のライズ面１３の高さｈ以下になっている。このため、フレネルレンズ１１で予定したレンズ作用を及ぼされる方向に対して大きく傾斜した方向から任意のレンズ面１２に入射した光Ｌ１２、Ｌ１３を、当該レンズ面１２の基準地点Ｔから離間した側にあるライズ面１３に入射させ難くすることができる。ライズ面１３に入射しなかった光Ｌ１２、Ｌ１３は、その後、照明領域Ｒに進むことが可能となるため、図７に示す従来のフレネルレンズ５１１よりも、光が所望の照明領域Ｒに集光し易くなる。この結果、レンズの集光効率の低下を改善して、照明領域Ｒの周りに形成される虹ムラを目立たなくさせる機能をさらに効果的に発揮することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１    照明装置
２    光源
５ａ  出光面
１０  フレネルレンズシート
１０ａ  シート面
１１  フレネルレンズ
１２  レンズ面
１３  ライズ面
１３ａ  第一ライズ面
１３ｂ  第二ライズ面
２０  光拡散層
ｄ１  配列方向
θ    ライズ角θ
α    レンズ角
Ｓ１  投影面積
Ｓ２  投影面積
Ｔ    基準地点
Ｘ    光軸
Ｇ１  第一ライズ面群
Ｇ２  第二ライズ面群
【図１】
2015141768.tif 000003
【図２】
2015141768.tif 000004
【図３】
2015141768.tif 000005
【図４】
2015141768.tif 000006
【図５】
2015141768.tif 000007
【図６】
2015141768.tif 000008
【図７】
2015141768.tif 000009
【図８】
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