(57)【要約】【課題】光源部品が発する光に色むらがある場合でも、光源装置が放射する光の色むらを抑える。【解決手段】ＬＥＤ１１０（光源部品）は、光軸を中心とする方向へ向けて光を放射する。レンズ（光学部品）は、反射面１２４を有する。反射面１２４は、ＬＥＤ１１０が放射した光を反射する。反射面１２４の形状は、放物線４２６（円錐曲線）の一部を、放物線４２６の対称軸４２３と異なり、対称軸４２３とほぼ平行な回転軸４２２を中心として回転した回転面とほぼ一致する。レンズは、反射面１２４の回転軸４２２が、ＬＥＤ１１０の光軸とほぼ一致する位置に配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部品と、光学部品とを有し、
上記光源部品は、所定の光軸を中心とする方向へ向けて、光を放射し、
上記光学部品は、上記光源部品が放射した光を反射する反射面を有し、
上記反射面の形状は、円錐曲線の一部を、上記円錐曲線の対称軸と異なり上記対称軸と略平行な回転軸を中心として回転した回転面と略一致し、
上記光学部品は、上記反射面の回転軸が上記光学部品の光軸と略一致する位置に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
上記反射面の回転軸と、上記円錐曲線の対称軸との間の距離は、上記光源部品の光軸と、上記光源部品が光を放射する出射面の端との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
上記光学部品は、上記光源部品が光を放射する出射面上に、上記円錐曲線の焦点が乗る位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
上記反射面の形状は、上記円錐曲線のうち、上記回転軸に対して上記対称軸とは反対側の一部を回転した回転面と略一致することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
上記反射面の形状は、以下の式のいずれかによって表わされる曲面の一部と略一致することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
４ａ（ｙ＋ａ）＝［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２
［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２／ｂ２＋（ｙ−ａ）２／（ａ２＋ｂ２）＝１
ただし、（ｘ，ｙ，ｚ）は、上記光源部品の光軸と上記光源部品が光を放射する出射面との交点を原点とし、上記光学部品の光軸をｙ軸とし、上記ｙ軸に直交する軸をｘ軸とし、上記ｙ軸及び上記ｘ軸に直交する軸をｚ軸とする三次元直交座標系における座標である。ａ，ｂ，ｄは、０でない所定の実数である。
【請求項６】
上記光源部品は、光を発する光源素子と、上記光源素子が発した光によって励起されて蛍光を発する蛍光体とを有し、上記光源素子が発した光と、上記蛍光体が発した蛍光とを放射することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源装置を有することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源と、光源が発した青色光によって励起され黄色い蛍光を発する蛍光体とを混合することにより、白色光を放射する光源部品がある。
また、光源部品が発した光を屈折・反射などする光学部品を使って、配光を制御することにより、所望の配光を得る光源装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、波長や色度座標などが異なる複数種類の光を混合する光源部品は、光の出射点によって光の混合率が異なり、色むらが生じる場合がある。
特に、光源部品が発した光を光学部品により反射屈折する場合、色むらが強調される場合がある。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、光源部品が発する光に色むらがある場合でも、光源装置が放射する光の色むらを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる光源装置は、
光源部品と、光学部品とを有し、
上記光源部品は、所定の光軸を中心とする方向へ向けて、光を放射し、
上記光学部品は、上記光源部品が放射した光を反射する反射面を有し、
上記反射面の形状は、円錐曲線の一部を、上記円錐曲線の対称軸と異なり上記対称軸と略平行な回転軸を中心として回転した回転面と略一致し、
上記光学部品は、上記反射面の回転軸が上記光学部品の光軸と略一致する位置に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる光源装置によれば、光源装置が放射する光の色むらを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における光源装置１００の構成の一例を示す分解斜視図。
【図２】実施の形態１におけるＬＥＤ１１０の構造の一例を示す正面図。
【図３】実施の形態１におけるＬＥＤ１１０の構造の一例を示す断面図。
【図４】実施の形態１におけるＬＥＤ１１０が放射する光の一例を示す模式図。
【図５】実施の形態１におけるレンズ１２０の形状の一例を示す断面図。
【図６】実施の形態１における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【図７】実施の形態１における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図。
【図８】実施の形態１における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【図９】実施の形態１における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図。
【図１０】実施の形態１における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【図１１】実施の形態１における光源装置１００によって照射される照射面の照度分布の一例を示す図。
【図１２】実施の形態１における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図。
【図１３】実施の形態１におけるレンズ１２０の形状と、比較例におけるレンズ１２０ａの形状とを比較した図。
【図１４】比較例におけるレンズ１２０ａを用いた光源装置によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図。
【図１５】実施の形態２における光源装置１００の構成の一例を示す分解斜視図。
【図１６】実施の形態２におけるリフレクタ１５０の形状の一例を示す断面図。
【図１７】実施の形態２における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【図１８】実施の形態２における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【図１９】実施の形態２における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図１４を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における光源装置１００の構成の一例を示す分解斜視図である。
光源装置１００は、例えば、枠体（図示せず）と、ＬＥＤ１１０と、レンズ１２０とを備える。
【００１０】
枠体は、高反射の材料によって形成されている。枠体は、ＬＥＤ１１０と、レンズ１２０とを位置決めする。
ＬＥＤ１１０（光源部品）は、光軸４２１を中心とする方向へ向けて、光を出射する。ＬＥＤ１１０は、白色光を発する。
レンズ１２０（光学部品）は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの樹脂やガラスなど、透明で屈折率が１より大きい材料（レンズ素材）で形成されている。レンズ１２０は、ＬＥＤ１１０が光を出射する方向のほぼ正面に位置する。レンズ１２０は、例えば、屈折面１２３と、反射面１２４と、出射面１２５とを有する。屈折面１２３は、ＬＥＤ挿入穴１２２の表面である。屈折面１２３は、ＬＥＤ１１０が発した光を屈折透過して入射する。反射面１２４は、レンズ１２０の周部である。反射面１２４は、屈折面１２３から入射した光を正反射する。出射面１２５は、屈折面１２３から入射した光や、反射面１２４に当たって反射した光を屈折透過して出射する。レンズ１２０（特に、屈折面１２３や反射面１２４）は、ＬＥＤ１１０の光軸４２１とほぼ一致する軸（回転軸）を中心とする回転体である。
【００１１】
図２は、この実施の形態におけるＬＥＤ１１０の構造の一例を示す正面図である。
ＬＥＤ１１０は、例えば、パッケージ１１１と、電極（図示せず）と、ＬＥＤ素子１１２と、ワイヤ（図示せず）と、樹脂１１４とを有する。
【００１２】
パッケージ１１１は、例えばセラミックス、樹脂、金属などの材料により形成されている。パッケージ１１１は、凹部１１３を有する。凹部１１３は、略円柱形状の窪みである。凹部１１３は、パッケージ１１１の略中心部分に設けられている。
電極は、ＬＥＤ素子１１２に対して供給される電力を入力する。電極は、パッケージ１１１の底面に一対設けられている。
ＬＥＤ素子１１２（光源素子、発光体）は、電気エネルギーにより発光する。ＬＥＤ素子１１２は、例えば青色光を発する。ＬＥＤ素子１１２は、凹部１１３の略中央に配置されている。
ワイヤは、ＬＥＤ素子１１２と電極とを電気接続し、電極が入力した電力を、ＬＥＤ素子１１２に供給する。
樹脂１１４は、例えばシリコーン樹脂などであり、蛍光体が混入されている。蛍光体は、ＬＥＤ素子１１２が発した光によって励起され、蛍光を発する。蛍光体は、例えば青色光を黄色光に波長変換する。樹脂１１４は、パッケージ１１１の凹部１１３に充填されている。樹脂１１４は、ＬＥＤ素子１１２の周りを覆っている。
【００１３】
図３は、この実施の形態におけるＬＥＤ１１０の構造の一例を示す断面図である。
この図は、図２に示したＡ−Ａ断面を示す。
【００１４】
ＬＥＤ素子１１２が発した光や、樹脂１１４に混入された蛍光体が発した蛍光は、ＬＥＤ開口面１１５（出射面）から、ＬＥＤ１１０の外部に放射される。ＬＥＤ開口面１１５は、略円形平面であり、光軸４２１に対して略垂直である。
【００１５】
図４は、この実施の形態におけるＬＥＤ１１０が放射する光の一例を示す模式図である。
【００１６】
ＬＥＤ素子１１２が発した青色光は、樹脂１１４に混入された蛍光体に当たると、吸収され、黄色光に変換される。ＬＥＤ素子１１２から光軸４２１に近い方向に放射された光４１２は、樹脂１１４の厚さが比較的薄いので、蛍光体に当たる確率が低い。このため、黄色光に変換される光は少なく、青味の強い白色光となる。これに対し、光軸４２１から遠い方向に放射された光４１１は、樹脂１１４の厚さが比較的厚いので、蛍光体に当たる確率が高い。このため、黄色光に変換される光が多くなり、光軸４２１から遠いＬＥＤ開口面１１５から放射される光４１３は、黄色味の強い白色光となる。このように、ＬＥＤ開口面１１５から放射される光は、光軸４２１から遠くなるほど黄色味が強くなり、色むらが生じている。
【００１７】
図５は、この実施の形態におけるレンズ１２０の形状の一例を示す断面図である。
レンズ１２０は、例えば、鍔部１２６を有する。鍔部１２６は、出射面１２５の周囲に設けられている。鍔部１２６は、レンズ１２０を枠体に対して位置決めする。
レンズ１２０は、回転軸４２２を中心とする回転体であり、例えば釣鐘状やコップ状である。レンズ１２０は、回転軸４２２が、ＬＥＤ１１０の光軸４２１とほぼ一致する位置に固定される。
ＬＥＤ挿入穴１２２は、回転軸４２２を中心とした回転体である。
屈折面１２３は、例えば、回転軸４２２を中心として、円４２５の弧を回転させた面とほぼ一致する形状である。円４２５の中心は、回転軸４２２上にはなく、回転軸４２２から離れている。円４２５の中心と、回転軸４２２との間の距離４２４は、ＬＥＤ開口面１１５の半径よりも短い。円４２５の中心の軌跡は、距離４２４を半径とする円形である。レンズ１２０は、円４２５の中心の軌跡がＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５内にほぼ含まれる位置に固定される。
反射面１２４は、例えば、回転軸４２２を中心として、放物線４２６の一部を回転させた面とほぼ一致する形状である。放物線４２６の対称軸４２３は、回転軸４２２と一致せず、回転軸４２２とほぼ平行である。この例において、放物線４２６の焦点は、円４２５の中心とほぼ一致している。放物線４２６の対称軸４２３と、回転軸４２２との間の距離４２４は、ＬＥＤ開口面１１５の半径よりも短い。放物線４２６の焦点の軌跡は、距離４２４を半径とする円形である。レンズ１２０は、放物線４２６の焦点の軌跡がＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５内にほぼ含まれる位置に固定される。
出射面１２５は、例えば、回転軸４２２に対して垂直な平面とほぼ一致する形状である。
【００１８】
次のような三次元直交座標系を使って、レンズ１２０の形状を記述する。原点は、光軸４２１とＬＥＤ開口面１１５との交点である。ｙ軸は、光軸４２１であり、ＬＥＤ１１０が放射する光が進む方向を正方向とする。ｘ軸は、原点を通り、ｙ軸に対して直交している。ｚ軸は、原点を通り、ｘ軸及びｙ軸に対して直交している。
ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５は、例えば、次の式によって表わされる。
ｙ＝０，  ｘ２＋ｚ２＜Ｄ２
ただし、Ｄは、ＬＥＤ開口面１１５の半径を表わす。
【００１９】
屈折面１２３の形状は、例えば、次の式によって表わされる。
［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｃ］２＋ｙ２＝ｒ２
ただし、ｃは、円４２５の中心と回転軸４２２との間の距離を表わす。ｃは、０ではなく、−Ｄより大きく、Ｄより小さい。ｒは、円４２５の半径を表わす。ｒは、０より大きい。
【００２０】
また、反射面１２４の形状は、例えば、次の式によって表わされる。
［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２＝４ａ（ｙ＋ａ）
ただし、ｄは、放物線４２６の対称軸と回転軸４２２との間の距離を表わす。ｄは、０ではなく、−Ｄより大きく、Ｄより小さい。なお、ｄは、ｃと異なっていてもよい。ａは、放物線４２６の頂点と焦点との間の距離を表わす。ａは、０より大きい。
【００２１】
数値例として、例えば、Ｄ＝０．５［ｍｍ］、ｒ＝２．８［ｍｍ］、ｃ＝ｄ＝０．２５［ｍｍ］、ａ＝１．２５［ｍｍ］である。
【００２２】
図６は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５の中央、光軸４２１との交点付近の点４５１から出射する光の経路を示す。
【００２３】
点４５１でＬＥＤ１１０から出射した光は、屈折面１２３でレンズ１２０に入射して屈折する。例えば、光４３０は、点４５２でレンズ１２０に入射する。点４５２における屈折面１２３の法線は、点４５２を通る円４２５の中心である点４５０の方向を向いている。レンズ１２０の屈折率が１より大きいので、光４３０は、点４５２における屈折面１２３の法線との間の角度が小さくなる方向へ屈折する。すなわち、光４３０は、わずかに右側へ向けて曲げられる。
屈折面１２３からレンズ１２０に入射した光４３０は、点４５３で反射面１２４に当たって反射する。点４５３における光４３０の入射方向は、点４５３を通る放物線４２６の焦点である点４５０よりも右なので、点４５３で反射した光４３０の出射方向は、放物線４２６の対称軸に対して右方向へわずかに傾いた方向である。
反射面１２４で反射した光４３０は、点４５４でレンズ１２０から出射して屈折する。レンズ１２０の屈折率が１より大きいので、光４３０は、出射面１２５の法線との間の角度が大きくなる方向へ屈折する。すなわち、光４３０は、わずかに右側へ向けて曲げられる。また、屈折面１２３で屈折し、反射面１２４に当たらず出射面１２５に直接到達した光４３１も、出射面１２５でレンズ１２０から出射して、右方向へ屈折する。
【００２４】
点４５１でＬＥＤ１１０から左方向へ出射した光は、逆に、左方向へ屈折する。
すなわち、点４５１でＬＥＤ１１０から出射した光は、光軸４２１と平行な向きではなく、光軸４２１から離れる向きに、レンズ１２０から出射する。
【００２５】
図７は、この実施の形態における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図である。
この図は、点４５１から出射した光による照度分布を示す。斜線の密度が高いほど、明るいことを表わす。
照射面２００は、光軸４２１に対して垂直な平面であり、２つの軸２０１，２０２の交点が光軸４２１の正面に位置する。また、レンズ１２０の出射面１２５の正面に当たる位置を、破線で示している。
【００２６】
レンズ１２０から出射する光のうち、光４３１のように、反射面１２４に当たらない光は、広い範囲に拡散する。これに対し、光４３０のように、反射面１２４に当たって反射した光は、照射面の比較的狭い範囲を照射する。このため、反射面１２４に当たって反射した光によって照らされる部分が明るく照らされる。
【００２７】
点４５１から出射した光は、光軸４２１を中心として回転対称に放射される。反射面１２４に当たって反射した光は、光軸４２１から離れる方向へ進む。このため、レンズ１２０の出射面１２５よりも広い範囲が、照射面２００において明るく照らされる。また、光軸４２１に比較的近い範囲は、レンズ１２０の屈折面１２３の位置に対応し、反射面１２４に当たって反射した光が届かないので、周囲よりも暗く照らされる。
【００２８】
図８は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点から離れた点４５５から出射する光の経路を示す。
【００２９】
ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点と点４５５との間の距離が、距離４２４とほぼ等しい場合、点４５５は、円４２５の中心の軌跡や、放物線４２６の焦点の軌跡の上に位置する。光４３２，４３３は、屈折面１２３でレンズ１２０へ入射する入射点において、入射点を通る円４２５の中心が点４５５にほぼ一致しているので、屈折面１２３に対してほぼ垂直に入射し、そのまま真っ直ぐに進む。また、光４３２は、反射面１２４で反射する反射点において、反射点を通る放物線４２６の焦点が点４５５にほぼ一致しているので、光軸４２１にほぼ平行な方向へ反射する。光４３２は、出射面１２５でレンズ１２０から出射する出射点において、出射面１２５に対してほぼ垂直に入射するので、そのまま真っ直ぐ進み、光軸４２１に対して平行に進む。
光４３３は、反射面１２４に当たらず、出射面１２５に直接到達するので、出射面１２５で左方向へ屈折する。
また、点４５５でＬＥＤ１１０から他の方向へ出射した光は、光軸４２１と平行な向きではなく、光軸４２１から離れる向きに、レンズ１２０から出射する。屈折面１２３での入射点における円４２５の中心や反射面１２４での反射点における放物線４２６の焦点と、点４５５との間の距離が大きいほど、レンズ１２０から出射する光の向きの、光軸４２１に対する傾きが大きくなる。例えば、光４３４，４３５は、点４５１でＬＥＤ１１０から出射した光よりも、外側に傾いた向きに、レンズ１２０から出射する。
【００３０】
図９は、この実施の形態における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図である。
この図は、点４５５から出射した光による照度分布を示す。
【００３１】
点４５５から出射した光は、点４５５と光軸４２１とを含む平面に対して面対称に放射される。点４５５から光軸４２１のある方向へ放射され、反射面１２４に当たって反射した光は、光軸４２１に対して平行な方向へ進む。点４５５からそれ以外の方向へ放射され、反射面１２４に当たって反射した光は、光軸４２１から離れる方向へ進む。このため、点４５５から光軸４２１のある方向では、点４５１から出射した光によって照らされる範囲よりも、光軸４２１に近い範囲が明るく照らされる。また、それ以外の方向では、点４５１から出射光した光によって照らされる範囲と同じか、それより光軸４２１から遠い範囲が明るく照らされる。
【００３２】
図１０は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点から更に離れた点４５６から出射する光の経路を示す。
【００３３】
ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点と点４５６との間の距離が、距離４２４より大きい場合、点４５６は、円４２５の中心の軌跡や、放物線４２６の焦点の軌跡の外側に位置する。このため、光４３６は、光軸４２１のほうへ近づく向きに、レンズ１２０から出射する。また、光４３８は、光軸４２１から遠ざかる向きに、レンズ１２０から出射する。すなわち、光４３６，４３８は、いずれも、光軸４２１に対して右のほうへ傾いた向きへ進む。
【００３４】
図１１は、この実施の形態における光源装置１００によって照射される照射面の照度分布の一例を示す図である。
この図は、点４５６から出射した光による照度分布を示す。
【００３５】
点４５６から出射した光は、点４５６と光軸４２１とを含む平面に対して面対称に放射される。点４５６から光軸４２１のある方向へ放射され、反射面１２４に当たって反射した光は、光軸４２１に近づく方向へ進む。点４５６からそれ以外の方向へ放射され、反射面１２４に当たって反射した光は、光軸４２１と平行または光軸４２１から離れる方向へ進む。このため、点４５６から光軸４２１のある方向では、点４５１から出射した光によって照らされる範囲よりも、光軸４２１に近い範囲が明るく照らされる。また、それ以外の方向では、点４５１から出射した光によって照らされる範囲と同じか、それより光軸４２１から遠い範囲が明るく照らされる。
【００３６】
ＬＥＤ開口面１１５において、光軸４２１からの距離が同じ点からは、ほぼ同じ強さや色味の光が出射するので、全体を総合すると、照射面２００は、光軸４２１を中心として回転対称に照らされる。したがって、照射面２００上における照度分布は、光軸４２１からの距離の関数となる。
【００３７】
図１２は、この実施の形態における光源装置１００によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図である。
横軸は、照射面２００上における光軸４２１から距離を表わす。縦軸は、照度を表わす。実線４６１は、点４５１から出射した光による照度を示す。破線４７１は、光軸４２１からの距離が点４５５と同じ点全体から出射した光による照度を示す。点線４８１は、光軸４２１からの距離が点４５６と同じ点全体から出射した光による照度を示す。
【００３８】
上述したように、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５のうち、光軸４２１に近い出射点から放射される光は、青みの強い白色光であり、光軸４２１から出射点までの距離が遠くなるほど、黄色みが強くなる。例えば、点４５１から放射される光は、青みが強く、点４５５から放射される光は、青みと黄色みとのバランスがよく、点４５６から放射される光は、黄色みが強い。
【００３９】
この図に示したように、光源装置１００は、ＬＥＤ開口面１１５上における光軸４２１からの距離が異なる点から出射した光による照度のバランスが良いので、照射面２００上に色むらが発生するのを抑えることができる。
【００４０】
反射面１２４を構成する放物線４２６の焦点の軌跡が、ＬＥＤ開口面１１５上において、光軸４２１を中心とした円周上に位置する。この円周上（環状）の領域から出射した光の一部が、平行光に変換される。
このように、レンズ１２０が、光軸４２１からずれた光を平行光に変換するため、回転放物面形状のレンズに比べ、青味が緩和された光が平行光となり、この光を取り囲む傾いた光も青味が強い光と黄色味が強い光が混合した状態となる。
【００４１】
図１３は、この実施の形態におけるレンズ１２０の形状と、比較例におけるレンズ１２０ａの形状とを比較した図である。
比較例におけるレンズ１２０ａの断面形状を二点鎖線で示す。
【００４２】
比較例におけるレンズ１２０ａの屈折面及び反射面は、レンズ１２０と同じ円及び放物線に基づく形状を有する。ただし、比較例におけるレンズ１２０ａの屈折面及び反射面は、円の中心を通り、放物線の対称軸と一致する回転軸を中心として、円及び放物線を回転した形状である。すなわち、比較例におけるレンズ１２０ａの屈折面は、球面形状であり、比較例におけるレンズ１２０ａの反射面は、回転放物面形状である。
【００４３】
この実施の形態におけるレンズ１２０のレンズ径４４０と、比較例におけるレンズ１２０ａのレンズ径とが等しいとすると、この実施の形態におけるレンズ１２０のほうが、比較例におけるレンズ１２０ａよりも、光軸４２１方向の長さが長い。このため、この実施の形態におけるレンズ１２０の光取込み量のほうが、比較例におけるレンズ１２０ａの光取込み量よりも大きい。
ここで、「光取込み量」とは、ＬＥＤ開口面１１５から出射した光のうち、反射面１２４に当たって反射する光の量の割合のことである。光取込み量は、ＬＥＤ開口面１１５から見た反射面１２４のある方向の範囲（光取込み角）が大きいほど大きくなる。この実施の形態におけるレンズ１２０の光取込み角４４１のほうが、比較例におけるレンズ１２０ａの光取込み角４４１ａよりも、大きいので、光取込み量が大きい。
【００４４】
図１４は、比較例におけるレンズ１２０ａを用いた光源装置によって照射される照射面２００の照度分布の一例を示す図である。
【００４５】
比較例におけるレンズ１２０ａは、点４５１から出射した最も青みが強い光を平行光に変換するので、照射面２００上における光軸４２１からの距離が近い範囲において、青みが強い光が強くなり、その周囲に黄色みが強い光が照射されるので、円環状の色むらが見える。
【００４６】
これに対し、図１２に示したように、この実施の形態における光源装置１００は、点４５１から出射した最も青みが強い光のピークが小さくなり、黄色みの強い光との強度の差が小さいため、青みが緩和される。また、黄色みの強い光のピークも小さくなり、青みが強い光との強度の差が小さいため、黄色みも緩和される。これにより、色むらが抑えられる。
【００４７】
このように、反射面１２４により平行光に変換する焦点を環状とすることにより、光源（ＬＥＤ１１０）の発光面（ＬＥＤ開口面１１５）内に色むらがある場合でも、被照射面の色むらを低減し、指向性の高い光を出射することができる。
【００４８】
この実施の形態における光源装置１００は、ｙ＝ａ×（√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ）２（ただしａ≠０、ｄ＞０）で表される反射面１２４を有するレンズ１２０と、ＬＥＤ素子１１２が配置される凹部１１３（ＬＥＤ開口面１１５）がｙ＝１／（４×ａ）に位置するように配置されたＬＥＤ１１０とで構成されている。このため、色むらが緩和された光を平行光とすることができる。また、平行光を取り囲む傾いた光も、青味が強い光と黄色味が強い光が混ざる。
【００４９】
この実施の形態における照明装置（光源装置１００）は、光源（ＬＥＤ１１０；光源部品）と、前記光源からの光を反射する反射面（１２４）を有する光学素子（レンズ１２０）とからなる。
前記反射面は、前記光源の光軸（４２１）方向をｙ軸、前記光軸に垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸としたとき、ｙ＝ａ・（√（ｘ２＋ｚ２）±ｄ）２（ただしａ≠０、ｄ≠０）を満たす。
これにより、光源からの光を平行光にレンズで配光制御した場合でも、照射面の色むらを低減することができる。
【００５０】
前記光源（ＬＥＤ１１０；光源部品）は、パッケージ（１１１）と、前記パッケージ内に配置されたＬＥＤ素子（１１２）と、前記ＬＥＤ素子を覆うように前記ＬＥＤ素子から出射された光を波長変換する蛍光体からなるＬＥＤである。
蛍光体を用いたＬＥＤは、出射面の色むらが激しいが、上記反射面（１２４）を有する光学素子（レンズ１２０）と組み合わせることにより、照射面での色むらを顕著に低減できる。
【００５１】
上述した光源装置１００は、例えば照明装置などに組み込んで使用される。
これにより、色むらが軽減され照射面の色むらの少ない高品質な光を取り出す照明装置を得ることができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態２について、図１５〜図１９を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
図１５は、この実施の形態における光源装置１００の構成の一例を示す分解斜視図である。
光源装置１００は、実施の形態１で説明したレンズ１２０に代えて、リフレクタ１５０を有する。
リフレクタ１５０（光学部品）は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの樹脂や、ガラスなどにより形成されている。リフレクタ１５０は、ＬＥＤ１１０が光を出射する方向のほぼ正面に位置する。リフレクタ１５０は、例えば、反射面１５１と、ＬＥＤ挿入穴１５２とを有する。反射面１５１は、光を正反射する。反射面１５１は、例えば、アルミニウム、銀あるいは誘電体多層膜などを蒸着するなどして反射率を高めてあり、例えば９０％以上の反射率を有する。反射面１５１は、ＬＥＤ１１０が出射した光を反射する。
【００５４】
図１６は、この実施の形態におけるリフレクタ１５０の形状の一例を示す断面図である。
リフレクタ１５０は、回転軸４２２を中心とする回転体である。リフレクタ１５０は、回転軸４２２が、ＬＥＤ１１０の光軸４２１とほぼ一致する位置に固定される。
ＬＥＤ挿入穴１５２は、リフレクタ１５０の底部に設けられ、ＬＥＤ１１０からの光を取り込む。
反射面１５１は、例えば、回転軸４２２を中心として、楕円４２７の弧を回転させた面とほぼ一致する形状である。楕円４２７の長軸４２８は、回転軸４２２と一致せず、回転軸４２２とほぼ平行である。楕円４２７の長軸４２８と、回転軸４２２との間の距離４２４は、ＬＥＤ開口面１１５の半径Ｄよりも短い。楕円４２７の焦点の軌跡は、距離４２４を半径とする円形である。リフレクタ１５０は、楕円４２７の焦点の軌跡がＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５内にほぼ含まれる位置に固定される。
【００５５】
実施の形態１と同様、光軸４２１とＬＥＤ開口面１１５との交点を原点とし、光軸４２１をｙ軸とする三次元直交座標系を使って、リフレクタ１５０の形状を記述する。
反射面１５１の形状は、例えば、次の式によって表わされる。
［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２／ｂ２＋（ｙ−ａ）２／（ａ２＋ｂ２）＝１
ただし、ｄは、楕円４２７の長軸４２８と回転軸４２２との間の距離を表わす。ｄは、０ではなく、−Ｄより大きく、Ｄより小さい。ａは、楕円４２７の中心と焦点との間の距離を表わす。ａは、０より大きい。ｂは、楕円４２７の短径を表わす。
【００５６】
数値例として、例えば、Ｄ＝０．５［ｍｍ］、ａ＝１７．３［ｍｍ］、ｂ＝１０［ｍｍ］である。
【００５７】
図１７は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５の中央、光軸４２１との交点付近の点４５１から出射する光の経路を示す。
【００５８】
点４５１でＬＥＤ１１０から出射した光には、光４３０のように反射面１５１で反射する光と、光４３１のように反射面１５１に当たらず、そのまま真っ直ぐ進む光とがある。例えば、光４３０は、点４５３で反射面１５１に当たり、正反射する。点４５３における光４３０の入射方向は、点４５３を通る楕円４２７の焦点よりも右なので、点４５３で反射した光４３０の出射方向は、楕円４２７のもう一つの焦点である点４５７よりも右方向である。
点４５１でＬＥＤ１１０から左方向へ出射して反射面１５１で反射する光は、反射点を通る楕円４２７のもう一つの焦点よりも左を通る。
【００５９】
ＬＥＤ１１０から出射する光のうち、光４３１のように、反射面１２４に当たらない光は、広い範囲に拡散する。これに対し、光４３０のように、反射面１２４に当たって反射した光は、照射面の比較的狭い範囲を照射する。このため、反射面１２４に当たって反射した光によって照らされる部分が明るく照らされる。
特に、楕円４２７のもう一つの焦点付近は、反射面１２４に当たって反射した光が集まるので、特に明るく照らされる。
この付近において、点４５１から出射した青みが強い光は、一点に集中せず、ある程度の範囲を照らす。
【００６０】
図１８は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点から離れた点４５５から出射する光の経路を示す。
【００６１】
ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点と点４５５との間の距離が、距離４２４とほぼ等しい場合、点４５５は、楕円４２７の焦点の軌跡の上に位置する。光４３２は、反射面１５１で反射する反射点において、反射点を通る楕円４２７の焦点が点４５５にほぼ一致しているので、楕円４２７のもう一つの焦点４５７に向かう方向へ反射する。
また、点４５５でＬＥＤ１１０から他の方向へ出射して反射面１５１で反射した光は、楕円４２７のもう一つの焦点４５７とは異なる方向へ進む。反射面１５１での反射点における楕円４２７の焦点と、点４５５との間の距離が大きいほど、リフレクタ１５０で反射した光の経路と、焦点４５７との間の距離が大きくなる。
【００６２】
点４５５から出射した光の一部は、焦点４５７に集まり、それ以外は、ある程度の範囲を照らす。
【００６３】
図１９は、この実施の形態における光源装置１００が出射する光の方向の一例を示す図である。
この図は、ＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５から出射される光のうち、ＬＥＤ開口面１１５と光軸４２１との交点から更に離れた点４５６から出射する光の経路を示す。
【００６４】
点４５６から出射した光も、一点に集中せず、ある程度の範囲を照らす。
【００６５】
このように、ＬＥＤ開口面１１５上のいずれの点から出射した光も、一点に集中しない。特に、青みが強い光や、黄色みが強い光が一点に集中しないので、色むらを抑えることができる。
【００６６】
この実施の形態におけるリフレクタ１５０は、（√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ）２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＝１で表される反射面１５１を有しているため、反射面１５１によりＬＥＤ１１０のＬＥＤ開口面１１５における円周上（環状）の領域からの光の一部が集光される。
【００６７】
一般的な回転楕円面形状のリフレクタを使う場合、楕円面の第一焦点および第二焦点が光軸上に存在するため、ＬＥＤを第一焦点に配置して収集光を得ると照射面は、青味が強い光と黄色みの強い光の色むらが生じる。
【００６８】
これに対し、この実施の形態におけるリフレクタ１５０は、光軸からずれた光が収集光となるため、回転楕円面形状のリフレクタに比べ青味が緩和された光が収集光となり、この光を取り囲む傾いた光も青味が強い光と黄色味が強い光が混合した状態となる。
【００６９】
この実施の形態における光源装置１００は、（√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ）２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＝１（ただしａ＞０、ｂ＞０、ｄ≠０）を満たす反射面１５１を有するリフレクタ１５０と、ＬＥＤ素子１１２が配置される凹部１１３（ＬＥＤ開口面１１５）がｙ＝−√（ｂ２−ａ２）に位置するように配置されたＬＥＤ１１０とで構成されている。このため、色むらが緩和された光を収集光とすることができる。また、平行光を取り囲む光も青味が強い光と黄色味が強い光が混ざることにより色むらが軽減され、照射面の色むらの少ない高品質な光を取り出す照明装置を得ることができる。
【００７０】
この実施の形態における照明装置（光源装置）は、光源（ＬＥＤ１１０；光源部品）と、前記光源からの光を反射する反射面（１５１）を有する光学素子（リフレクタ１５０）とからなる。
前記反射面は、前記光源の光軸（４２１）方向をｙ軸、前記光軸に垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸としたとき、（√（ｘ２＋ｚ２）±ｄ）２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＝１（ただしａ＞０、ｂ＞０、ｄ≠０）を満たす。
これにより、光源からの光を収束光にレンズで配光制御した場合でも、照射面の色むらを低減することができる。
【００７１】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を他の構成で置き換えた構成であってもよい。
例えば、実施の形態１で説明したレンズ１２０をリフレクタ１５０など他の光学部品で置き換えた構成としてもよいし、実施の形態２で説明したリフレクタ１５０をレンズ１２０など他の光学部品で置き換えた構成としてもよい。
また、レンズ１２０の反射面１２４の形状は、楕円を、長軸と異なる軸を中心として回転した形状であってもよいし、双曲線を、対称軸と異なる軸を中心として回転した形状など、他の円錐曲線に基づく形状であってもよい。同様に、リフレクタ１５０の反射面１５１の形状は、放物線や双曲線を、対称軸と異なる軸を中心として回転した形状など、他の円錐曲線に基づく形状であってもよい。
円錐曲線の対称軸と、回転軸との間のずれ方向は、レンズ１２０のレンズ径４４０が小さくなる方向（すなわち、ｄ＞０）であるほうが、光の取込み量が多くなるので好ましいが、レンズ１２０のレンズ径４４０が大きくなる方向（すなわち、ｄ＜０）であってもよい。
【００７２】
以上説明した光源装置（１００）は、光源部品（ＬＥＤ１１０）と、光学部品（レンズ１２０；リフレクタ１５０）とを有する。
上記光源部品は、所定の光軸（４２１）を中心とする方向へ向けて、光を放射する。
上記光学部品は、上記光源部品が放射した光を反射する反射面（１２４；１５１）を有する。
上記反射面の形状は、円錐曲線の一部を、上記円錐曲線の対称軸（４２３）と異なり上記対称軸と略平行な回転軸（４２２）を中心として回転した回転面と略一致している。
上記光学部品は、上記反射面の回転軸が上記光学部品の光軸と略一致する位置に配置されている。
【００７３】
これにより、光源部品が光を放射する位置の違いによる色むらがある場合でも、反射面で反射した光の色むらを抑えることができる。
【００７４】
上記反射面（１２４；１５１）の回転軸（４２２）と、上記円錐曲線の対称軸（４２３）との間の距離は、上記光源部品（１１０）の光軸（４２１）と、上記光源部品が光を放射する出射面（ＬＥＤ開口面１１５）の端との間の距離よりも短い。
【００７５】
これにより、光源部品の出射面における色むらがある場合でも、反射面で反射した光の色むらを抑えることができる。
【００７６】
上記光学部品（１２０；１５０）は、上記光源部品（１１０）が光を放射する出射面（ＬＥＤ開口面１１５）上に、上記円錐曲線の焦点が乗る位置に配置されている。
【００７７】
これにより、色むらを抑えつつ、光源部品が放射した光を適度に集めることができる。
【００７８】
上記反射面（１２４；１５１）の形状は、上記円錐曲線のうち、上記回転軸（４２２）に対して上記対称軸（４２３）とは反対側の一部を回転した回転面と略一致する。
【００７９】
これにより、色むらを抑えつつ、光取込み量を多くすることができるので、照射面の照度を高めることができる。
【００８０】
上記反射面（１２４；１５１）の形状は、以下の式のいずれかによって表わされる曲面の一部と略一致する。
４ａ（ｙ＋ａ）＝［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２
［√（ｘ２＋ｚ２）＋ｄ］２／ｂ２＋（ｙ−ａ）２／（ａ２＋ｂ２）＝１
ただし、（ｘ，ｙ，ｚ）は、上記光源部品（１１０）の光軸（４２１）と上記光源部品が光を放射する出射面（１１５）との交点を原点とし、上記光学部品の光軸をｙ軸とし、上記ｙ軸に直交する軸をｘ軸とし、上記ｙ軸及び上記ｘ軸に直交する軸をｚ軸とする三次元直交座標系における座標である。ａ，ｂ，ｄは、０でない所定の実数である。
【００８１】
これにより、色むらを抑えつつ、光源部品が放射した光を、ほぼ平行な光や、一定の範囲内に集まる光に変換することができる。
【００８２】
上記光源部品（１１０）は、光を発する光源素子（ＬＥＤ素子１１２）と、上記光源素子が発した光によって励起されて蛍光を発する蛍光体とを有し、上記光源素子が発した光と、上記蛍光体が発した蛍光とを放射する。
【００８３】
このような構成の光源部品は、光源素子が発する光と、蛍光体が発する光との波長の違いによって、光源部品が発する光に色むらが生じるが、光源装置を、上述した構成とすることにより、光源装置が放射する光の色むらを抑えることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１００  光源装置、１１１  パッケージ、１１２  ＬＥＤ素子、１１３  凹部、１１４  樹脂、１１５  ＬＥＤ開口面、１１０  ＬＥＤ、１２０  レンズ、１２２，１５２  ＬＥＤ挿入穴、１２３  屈折面、１２４  反射面、１２５  出射面、１２６  鍔部、１５０  リフレクタ、１５１  反射面、２００  照射面、２０１，２０２  軸、４１１〜４１３，４３０〜４３９  光、４２１  光軸、４２２  回転軸、４２３  対称軸、４２４  距離、４２５  円、４２６  放物線、４２７  楕円、４２８  長軸、４４０  レンズ径、４４１  光取込み角、４５０〜４５７  点、４６１  実線、４７１  破線、４８１  点線。
【図１】
2012234650.tif 000003
【図２】
2012234650.tif 000004
【図３】
2012234650.tif 000005
【図４】
2012234650.tif 000006
【図５】
2012234650.tif 000007
【図６】
2012234650.tif 000008
【図７】
2012234650.tif 000009
【図８】
2012234650.tif 000010
【図９】
2012234650.tif 000011
【図１０】
2012234650.tif 000012
【図１１】
2012234650.tif 000013
【図１２】
2012234650.tif 000014
【図１３】
2012234650.tif 000015
【図１４】
2012234650.tif 000016
【図１５】
2012234650.tif 000017
【図１６】
2012234650.tif 000018
【図１７】
2012234650.tif 000019
【図１８】
2012234650.tif 000020
【図１９】
2012234650.tif 000021