(57)【要約】【課題】簡易に道路の幅方向における配光特性を制御することができる照明デバイスおよび照明ユニット、ならびに照明装置を提供すること。【解決手段】光学レンズ１は、光反射面で反射されて光出射面から出射される光を、光軸および所定の方向の双方に直交する拡散方向に拡散させ、光入射面から入射して直接光出射面から出射される光を、光軸から所定の方向側へと離れていく集光方向に集光させると共に、拡散方向に拡散させる。【選択図】図１
2013093200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源の光が入射する光入射面と、上記光入射面から入射した光を出射する光出射面とを有する光学レンズと、
を備える照明デバイスであって、
上記光学レンズは、
上記入射面から入射して直接上記光出射面から出射される光を、上記光源の光軸から所定の方向側へと離れていく集光方向に集光させると共に、
上記光入射面に対して上記所定の方向と反対側に配置され、上記光入射面から入射した光を、上記集光方向へ反射させる光反射面を有することを特徴とする照明デバイス。
【請求項２】
上記光軸は、該光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光入射面から上記光出射面までの上記光軸の方向の距離が最も大きくなる位置よりも、上記光反射面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
上記光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光軸に直交する平面と該切断面とが交わる直線から上記光入射面までの上記光軸の方向の距離は、上記光反射面から離れるにつれて小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
上記光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光入射面から上記光出射面までの上記光軸の方向の距離は、上記光軸に近づくにつれて小さくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
上記光学レンズは、上記光入射面に入射した上記光源からの光を、上記光軸および上記所定の方向に直交する方向に拡散することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明デバイスを、板状の部材上に複数一体形成してなることを特徴とする照明ユニット。
【請求項７】
光源と、上記光源から出射された光が入射する光入射面および上記光入射面から入射した光を出射する光出射面を有する光学レンズとを備え、上記光学レンズが、上記光入射面から入射した光を、上記光源の光軸から離れていく集光方向に集光させると共に、上記光軸に直交する拡散方向に拡散させて上記光出射面から出射させる第一の照明デバイスと、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明デバイスである第二の照明デバイスとを一定の間隔で配設してなる照明ユニット。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明デバイスを備えた照明装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の照明ユニットを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路灯、防犯灯、街路灯、およびトンネル灯等に適用される照明デバイスおよび照明ユニット、ならびに照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交通安全および犯罪防止等のために、多数の照明装置が屋外に設置されている。例えば、道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明においては、運転手が道路状態を確実に把握できること、また走行中に照明装置からの光によって視認性が妨げられるのを防ぐことを目的として、照明された道路の平均輝度、輝度の均斉度、およびグレア等に関する評価値が規定されている。
【０００３】
一般に国内における道路灯は、設置高さおよそ７〜１０ｍ、設置間隔およそ３０〜４０ｍで使用される場合が多く、トンネル灯は、設置高さおよそ５ｍ、設置間隔およそ１２〜１５ｍで使用される場合が多い。これらの照明装置に必要とされる配光の特徴としては、照明装置から±６０°付近にピークを備え、かつ、±７５°以上の光をカットするというような特性である。また、海外においても、各国の道路事情に応じた照明装置の特性が要求されている。このような配光特性を実現し、道路灯およびトンネル灯に要求される規定値のうち、より高い基準をクリアするためには、照明装置の配光を精密に制御する必要がある。
【０００４】
照明装置の配光特性を制御するための技術として、特許文献１に記載の方法がある。特許文献１に記載された照明装置は、扁平面および回転楕円体からなる光学レンズを備えており、１つの光源と光学レンズとの組み合わせによって広角配光を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７７０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された照明装置を道路照明に用いた場合、道路以外の場所を照明する不要光が生じてしまったり、照明分布が不均一であったりする等、道路の幅方向における配光の制御は十分ではない。その結果、照明装置の取り付け角度ならびに設置位置が大きく制限されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易に道路の幅方向における配光特性を制御することができる照明デバイスおよび照明ユニット、ならびに照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る照明デバイスは、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源の光が入射する光入射面と、上記光入射面から入射した光を出射する光出射面とを有する光学レンズと、を備える照明デバイスであって、上記光学レンズは、上記入射面から入射して直接上記出射面から出射される光を、上記光源の光軸から所定の方向側へと離れていく集光方向に集光させると共に、上記光入射面に対して上記所定の方向と反対側に配置され、上記光入射面から入射した光を、上記集光方向へ反射させる光反射面を有することを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、本発明に係る照明デバイスを用いることによって、照明デバイスからの出射光を、光軸から所定の方向側へと離れていく集光方向に集光させることができる。特に、照明デバイスを道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置に適用する場合は、照明デバイスの上記所定の方向が道路の幅方向となり、上記拡散方向が道路の進行方向（車線軸方向）となるように設定することによって、道路の幅方向の所定幅の領域に光を集光することができる。
【００１０】
また、本来照明すべき道路の幅からはみ出す光についても、照明デバイスを用いることによって、道路を照明する有効な照明光に変換して利用することができるため、効率的な照明装置が実現できる。これによって、道路の幅方向への照明光の制御の自由度が高まり、照明条件のよりきめ細かな調整が可能となる。この他、照明装置の設置角度が予め決まっている場合でも、光学レンズだけで道路の幅方向の照明度合いを変化させることができるため、所望の配光分布を得やすくなる。
【００１１】
また、本発明に係る照明デバイスにおいて、光源面積が大きいアレイ状のＬＥＤ光源を用いた場合においても、各ＬＥＤ光源に対応するように光学レンズが形成されるため、照明デバイスは大型にならない。結果、照明デバイスを搭載する照明装置の大型化を招くことなく、配光特性に優れた照明装置を実現することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る照明デバイスにおいては、上記光軸は、該光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光入射面から上記光出射面までの上記光軸の方向の距離が最も大きくなる位置よりも、上記光反射面側に位置していることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、光軸を光反射面側にオフセットすることによって、照明デバイスからの光を光反射面とは反対側に照明させることができる。また、光軸を光反射面側にオフセットすることによって、光源と光反射面とが近づくため、光源から出射された水平に近い光も光反射面によって所定の方向に反射することができる。
【００１４】
また、本発明に係る照明デバイスにおいては、上記光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光軸に直交する平面と該切断面とが交わる直線から上記光入射面までの上記光軸の方向の距離は、上記光反射面から離れるにつれて小さくなることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、光入射面から入射してそのまま光出射面から出射される光のうち、光軸から近い位置から出射される光は大きい配光角度で所定の方向側に出射されるのに対して、光軸から離れた位置から出射される光は小さい配光角度で所定の方向側に出射される。これによって、照明デバイスから所定の方向側に出射される光の照度分布をより均一化することができる。
【００１６】
また、本発明に係る照明デバイスにおいては、上記光軸および上記所定の方向を通る平面で上記光学レンズを切断した切断面において、上記光入射面から上記光出射面までの上記光軸の方向の距離は、上記光軸に近づくにつれて小さくなることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、光入射面から入射して光出射面から出射される光は、拡散方向に大きく拡散されて出射されるので、照明デバイスは幅広い配光を実現することができる。
【００１８】
また、本発明に係る照明デバイスにおいては、上記光学レンズは、上記光入射面に入射した上記光源からの光を、上記光軸および上記所定の方向に直交する方向に拡散することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、本発明に係る照明デバイスを用いることによって、照明デバイスからの出射光を、光軸および所定の方向の双方に直交する拡散方向に大きく拡散させることができるようになる。特に、照明デバイスを道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置に適用する場合は、照明デバイスの上記所定の方向が道路の幅方向となり、上記拡散方向が道路の進行方向（車線軸方向）となるように設定することによって、道路の進行方向の照明範囲を広げることができる。
【００２０】
また、本発明に係る照明ユニットは、上記の課題を解決するために、上述したいずれかの照明デバイスを備えていることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、板状の部材上に照明デバイスを一体形成することによって、１つの照明デバイスから出射された光を板状の部材を導光させて、他の照明デバイスから出射させることができ、光の利用効率を上げることができる。また、光学レンズを射出形成によって形成することができるので、容易にユニット化した照明ユニットを製造することができる。
【００２２】
また、本発明に係る照明ユニットは、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源から出射された光が入射する光入射面および上記光入射面から入射した光を出射する光出射面を有する光学レンズとを備え、上記光学レンズが、上記光入射面から入射した光を、上記光源の光軸から離れていく集光方向に集光させると共に、上記光軸に直交する拡散方向に拡散させて上記光出射面から出射させる第一の照明デバイスと、上述したいずれかの照明デバイスである第二の照明デバイスとを一定の間隔で配設してなることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、第１照明デバイスおよび第２照明デバイスを組み合わせることによって、光源から出射された光を光軸から所定の方向側へと離れていく集光方向に集光させると共に、光軸および所定の方向の双方に直交する拡散方向に拡散させ、なおかつ、上記の所定の方向側とは反対側にも光を照射することができる。したがって、照明デバイスの光を、所定の方向側に集光させつつも、それとは反対側にも光を照射することが求められる場合には好適である。
【００２４】
また、本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、上述したいずれかの照明デバイスまたは照明ユニットを備えていることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、簡易に道路の幅方向における配光特性を制御することができるコンパクトな照明装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の照明デバイスによれば、１つの光学レンズのみによって、一方向およびそれに直交する他方向の２方向の配光特性を制御し、その配光特性を最適化することができる。したがって、本発明に係る照明デバイスを備えた照明装置を用いれば、リフレクタ等を使用せずとも、道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置として適した配光分布および照度を有する照明装置を実現することができる。
【００２７】
また、光源が複数になって光源面積が大きくなった場合においても、本発明に係る照明デバイスはコンパクトであるため、本発明に係る照明デバイスを搭載した照明装置においては、装置の大型化を招くことなく優れた配光特性を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る照明デバイスの外観を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｙ−ｚ平面で切断した切断面を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｙ−ｚ平面から見た図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｙ平面から見た図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｙ平面から見た図であり、（ｄ）は、光軸から近い位置で本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｚ平面に平行な面で切断した切断面を示す図であり、（ｅ）は、光軸から光反射面と反対側に離れた位置で本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｚ平面に平行な面で切断した切断面を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｙ−ｚ平面における光の屈折および反射を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｘ−ｙ平面における光の屈折を示す図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｘ−ｚ平面における光の屈折を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｙ−ｚ平面で切断した切断面を示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る照明デバイスの外観を示す図である。
【図７】本発明の実施の一形態に係る照明デバイスの断面を示す図である。
【図８】（ａ）本発明の実施の一形態に係る照明ユニットの概観を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスを板状の部材と一体形成したものを示す図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスを板状の部材と一体形成したものの断面を示す図である。
【図９】本発明の実施の一形態に係る照明ユニットを備えた照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る照明装置の設置状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の一形態に係る照明デバイスの外観を示す図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｚ平面から見た図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｙ平面から見た図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｘ−ｙ平面から見た図であり、（ｄ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスをｙ−ｚ平面で切断した切断面を示す図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｙ−ｚ平面における光の屈折を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｘ−ｙ平面における光の屈折を示す図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスのｘ−ｚ平面における光の屈折を示す図である。
【図１４】突起部を有する本発明の実施の一形態に係る照明デバイスの外観を示す図である。
【図１５】（ａ）本発明の実施の一形態に係る照明ユニットの概観を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスを板状の部材と一体形成したものを示す図であり、（ｃ）は、本発明の実施の一形態に係る照明デバイスを板状の部材と一体形成したものの断面を示す図である。
【図１６】本発明の実施の一形態に係る照明ユニットを備えた照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の一形態に係る照明装置の設置状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を以下の実施の形態により詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。なお、以下の説明では、光学レンズの切断面における長手方向を長軸とし、それに直交する方向を短軸とする。また、以下の説明では、説明の便宜上、図中に示すｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を用いて各方向および各面を説明する。＋ｘ軸方向とは、図中に示すｘ軸の矢印方向であり、−ｘ軸方向とは、図中に示すｘ軸の矢印方向とは反対の方向であり、いずれも光学レンズの長軸方向である。一方、＋ｙ軸方向とは、図中に示すｙ軸の矢印方向であり、−ｙ軸方向とは、図中に示すｙ軸の矢印方向とは反対の方向であり、いずれも光学レンズの短軸方向である。また、＋ｚ軸方向とは、図中に示すｚ軸の矢印方向であり、−ｚ軸方向とは、図中に示すｚ軸の矢印方向とは反対の方向であり、いずれも照明デバイスの光軸方向である。ここで言う光軸とは、光源から出射される光の立体的な出射光束の中心軸である。
【００３０】
そして、ｘ−ｚ平面とは、ｘ軸およびｚ軸を含む平面であり、長軸を含み、なおかつ、短軸に垂直な平面である。一方、ｙ−ｚ平面とは、ｙ軸およびｚ軸を含む平面であり、短軸を含み、なおかつ、長軸に垂直な平面である。また、ｘ−ｙ平面とは、ｘ軸およびｙ軸を含む平面であり、長軸および短軸を含む平面である。
【００３１】
〔第１の実施の形態〕
（照明デバイスの構成）
まず第１の実施の形態に係る照明デバイスの構成について、図１〜３を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る照明デバイス３０の外観を示す図である。図２は、本実施の形態に係る照明デバイス３０をｙ−ｚ平面で切断した切断面を示す図である。図３は、本実施の形態に係る照明デバイス３０を示す図である。
【００３２】
図１に示すように、照明デバイス３０は、光学レンズ１および光源２を備えている。光学レンズ１は、図２に示すように、光源２から出射された光を光源２の光軸Ｓから所定の方向Ｔ（図１の場合、＋ｙ軸方向側）へと離れていく集光方向Ｕに集光させると共に、光軸Ｓおよび上記の所定の方向Ｔの双方に直交する拡散方向（図１の場合、±ｘ軸方向）に拡散させる部材である。図３（ａ）に示すように、光学レンズ１は、光入射面３ａ、光反射面３ｂ、および光出射面３ｃを有している。光入射面３ａは、光源２から出射された光が入射する面を言う。また、光反射面３ｂは、光入射面３ａの上記の所定の方向Ｔとは反対側（図１の場合、−ｙ軸方向側）に配置されており、光入射面３ａから入射した光を、光軸から上記の所定の方向Ｔへと離れていく集光方向Ｕに反射する面を言う。そして、光出射面３ｃとは、光入射面３ａから入射した光、および光反射面３ｂから反射された光が出射する面を言う。
【００３３】
光学レンズ１は、回転楕円体をその長軸に平行な平面で切って得られる凸形状の短軸方向側の側面に突起部４を一体的に形成した形状をしており、凸形状の表面ならびに突起部４の表面が上記の光出射面３ｃである。また、光学レンズ１の光出射面３ｃとは反対側の面には、光出射面３ｃ側に凹んだ凹形状の第１凹部７と第２凹部８とが形成されており、第１凹部７が上記の光入射面３ａを形成しており、第２凹部８が上記の光反射面３ｂを形成している。光反射面３ｂを形成する第２凹部８は、突起部４の内部に形成されている。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、光入射面３ａを形成する第１凹部７は、ｙ−ｚ平面で切断した切断面において、ｘ−ｙ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｐから光入射面３ａまでの＋ｚ軸方向の距離が、光反射面３ｂに近づくにつれて大きくなるように形成されている。このｘ−ｙ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｐとは、光学レンズ１の設置面３ｄを通るｙ軸に平行な直線である。一方、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、ｘ−ｙ平面で切断した切断面においては、光入射面３ａの幅（±ｘ軸方向の幅）が、光反射面３ｂに近づくにつれて小さくなるように（すなわち、テーパ形状に）形成されている。
【００３５】
また、図３（ａ）に示すように、光反射面３ｂを形成する第２凹部は、ｙ−ｚ平面で切断した切断面において、ｘ−ｙ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線から光反射面３ｂまでの＋ｚ軸方向の距離が、光軸から離れるにつれて大きくなるように光軸に対して傾斜すべく形成されている。一方、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、ｘ−ｙ平面で切断した切断面においては、光反射面３ｂの幅（±ｘ軸方向の幅）が、光軸から離れるにつれて大きくなるように（すなわち、テーパ形状に）形成されている。この光反射面３ｂは、光入射面３ａからの光を、上記の所定の方向側に反射し、光出射面３ｃから出射させることができるような位置に形成されている。
【００３６】
光学レンズ１をｙ−ｚ平面で切断した切断面における光入射面３ａを形成する凹部の＋ｚ軸方向の深さが、光反射面３ｂに近づくにつれて大きくなっているが、光学レンズ１をｙ−ｚ平面で切断した切断面における光学レンズ１の＋ｚ軸方向の厚さは照明デバイス３０の中央部分が大きくなっている。一方、光学レンズ１をｘ−ｚ平面で切断した切断面における光学レンズ１の厚さ（第１凹部７の径方向の厚さ）は中央部分が両端部よりも小さくなっている。そのため、光学レンズ１をｙ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１は凸レンズ（集光レンズ）をなしており、光学レンズ１をｘ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１は凹レンズ（拡散レンズ）をなしている。
【００３７】
ここで、照明デバイス３０では、光源２の光軸Ｓが光反射面３ｂ側にオフセットされている。具体的には、光軸Ｓは、図３（ａ）に示すように、照明デバイス３０をｙ−ｚ平面で切断した切断面において、光入射面３ａから光出射面３ｃまでの＋ｚ軸方向の距離が最も大きくなる位置（すなわち、光学レンズ１の＋ｚ軸方向の厚さが最も大きくなる位置）よりも、光反射面３ｂ側に位置している。なお、本実施の形態においては、ｙ−ｚ平面で切断した切断面における第１凹部７の中心部を通る位置が、光入射面３ａから光出射面３ｃまでの＋ｚ軸方向の距離が最も大きくなる位置である。
【００３８】
このように、光源２の光軸Ｓを光反射面３ｂ側にオフセットすることによって、照明デバイス３０からの光を光反射面３ｂとは反対側（すなわち、所定の方向Ｔ側（＋ｙ軸方向側））に照明させることができる。つまり、光源２の光軸Ｓの方向から＋ｙ軸方向により離れた位置（集光方向Ｕ）に光源２からの出射光を集光させることが可能となる。また、光軸Ｓを光反射面３ｂ側にオフセットすることによって、光源２と光反射面３ｂとが近づくため、光源２から出射された水平に近い光も光反射面３ｂによって集光方向Ｕ側に反射することができる。
【００３９】
なお、以上では、図１〜３を参照して、光学レンズ１の具体的な形状を示したが、これはあくまでも一例であり、必ずしもこれに限定されるわけではなく、光学レンズ１は種々の形状を有していてもよい。すなわち、本実施の形態に係る照明デバイス３０は、光源２と、光源２の光が入射する光入射面３ａと、光入射面３ａに対して所定の方向Ｔとは反対側に配置され、光入射面３ａから入射した光を、光源２の光軸Ｓから上記の所定の方向Ｔ側へと離れていく集光方向Ｕに反射させる光反射面３ｂと、光入射面３ａから入射した光および光反射面３ｂによって反射された光を出射する光出射面３ｃとを有する光学レンズ１とを備え、光学レンズ１が、光入射面３ａから入射して直接光出射面３ｃから出射される光を、光軸Ｓの方向から所定方向Ｔに離れた集光方向Ｕに集光させると共に、拡散方向に拡散させることができればよい。
【００４０】
（照明デバイスの各種部材）
光学レンズ１としては、例えばアクリル樹脂の他、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、またはガラス等を用いることが好ましい。しかし、特に限定はなく、可視光域において透明性がよく、透過率が大きい材料であれば好適である。また、本実施の形態に係る光学レンズ１のような形状であれば、射出成形等による方法で大量に製造することが可能である。
【００４１】
一方、光源２としては、ＬＥＤを用いることができる他、半導体レーザー等の光源も適用可能であるが、特に限定はない。光源２の形状は、照明デバイス３０と同様に、回転対称であってもよいし、回転対称ではなく直方体等の形状であってもよい。
【００４２】
（光の入射および出射）
次に、光源２から光学レンズ１に入射される光の出射について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、照明デバイス３０のｙ−ｚ平面における光の屈折および反射を示す図である。図４（ｂ）は、照明デバイス３０のｘ−ｙ平面における光の屈折を示す図である。図４（ｃ）は、照明デバイス３０のｘ−ｚ平面における光の屈折を示す図である。
【００４３】
まず、照明デバイス３０のｙ−ｚ平面における光の屈折および反射について説明する。図４（ａ）に示すように、光源２から出射された光の多くは、光入射面３ａから入射してそのまま光出射面３ｃから出射される（矢印ＡおよびＢ）。光学レンズ１をｙ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１は凸レンズ（集光レンズ）をなしているため、光入射面３ａから入射してそのまま光出射面３ｃから出射される光は、光軸から＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに集光されて光出射面３ｃから出射される。すなわち、光入射面３ａから入射して、光入射面３ａと光出射面３ｃとの間の領域を通過する光は、光軸Ｓの方向から＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）に離れた集光方向Ｕに集光されて光出射面３ｃから出射される。なお、ここで言う集光方向Ｕとは、特定の一方向ではなく、矢印Ａ〜Ｃのように光軸から＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）に離れていく複数の方向群の総称である。すなわち、光出射面３ｃから出射される光は、図２に示したように、光軸Ｓの方向から＋ｙ軸方向に離れた所定幅の領域Ｖに集光される。
【００４４】
この際、図４（ａ）に示すように、照明デバイス３０をｙ−ｚ平面に平行な面で切断した切断面においては、光学レンズ１の設置面３ｄ上におけるｙ軸に平行な直線Ｐから入射面３ａまでの＋ｚ軸方向の距離は、光源２の光軸Ｓに近づくほど大きくなり、光軸Ｓから離れるほど小さくなる。つまり、入射面３ａは、光軸Ｓから＋ｙ軸方向に離れるに従って上記設置面３ｄに近づくように光源２に対して傾斜する傾斜面となっている。これにより、光軸Ｓとなす角度が小さい出射角度の光源２からの光は、入射面３ａにおける入射角度が小さいため比較的小さい屈折角度で光軸に対して＋ｙ軸方向へ屈折して進行する（矢印Ａ）。また、光軸となす角度が大きい出射角度の光源２からの光は、矢印Ａの光に比較して光入射面３ａにおける入射角度が大きいため比較的大きい屈折角度で光軸に対して−ｙ軸方向へ屈折して進行する（矢印Ｂ）。
【００４５】
これにより、図４（ａ）に示すｙ−ｚ平面に平行な面で切断した切断面において、光入射面３ａに入射した光は、光軸Ｓの方向から＋ｙ軸方向に離れた集光方向Ｕに出射され、ｙ軸方向の所定幅の領域Ｖに集光される。
【００４６】
ここで、図４（ａ）に示すように、光源から出射された光の一部は、光入射面３ａと光反射面３ｂとの間の領域に出射される（矢印Ｃ）。この光は、光入射面３ａから入射して光反射面３ｂにおいて、光軸から＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに反射される。その後、光反射面３ｂで反射された光は光出射面３ｃから出射される。すなわち、光入射面３ａから入射して、光入射面３ａと光反射面３ｂとの間の領域を通過する光は、＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに反射されて光出射面３ｃから出射される。
【００４７】
このように、本来であれば照明デバイス３０の−ｙ軸方向側に出射されて不要光となる光も、光反射面３ｂで＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに反射することによって、利用することができる。したがって、照明デバイス３０の光利用効率を向上することができると共に、所望の領域を照明するための光量を増加させることができる。
【００４８】
続いて、照明デバイス３０のｘ−ｙ平面およびｘ−ｚ平面における光の屈折について説明する。図４（ｂ）に示すように、光源２から出射された光のうち、光反射面３ｂによって反射される以外の光は、光入射面３ａから入射して光出射面３ｃから出射される（矢印Ｄ１〜Ｄ４）。この際、ｘ−ｙ平面で切断した切断面において、光学レンズ１の厚さ（±ｘ軸方向の厚さ）は照明デバイス３０の中央部分に向かうにつれて大きくなっている。このため、光学レンズ１はｘ−ｙ平面で切断した切断面において集光レンズとして作用する。光学レンズ１を±ｘ軸方向に進行する光は、ｙ軸方向の所定幅の領域Ｖに集光される。
【００４９】
また、図４（ｃ）に示すように、照明デバイス３０をｘ−ｚ平面で切断した切断面においては、光源２を通る第１凹部７の径方向の光学レンズ１の厚さは光軸に近づくにつれて小さくなるので、光学レンズ１はｘ−ｚ平面で切断した切断面において凹レンズ（拡散レンズ）として作用する。したがって、光出射面３ｃから出射される光は、±ｘ軸方向に大きく拡散されて出射される（矢印Ｅ１およびＥ２）。
【００５０】
このように、光入射面３ａから入射して光出射面３ｃから出射される光は、ｙ軸方向の所定幅の領域Ｖに集光されると共に、±ｘ軸方向に大きく拡散されて出射される。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る照明デバイス３０を用いることによって、照明デバイス３０からの出射光を、光源２の光軸Ｓの方向よりも＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに出射してｙ軸方向の所定幅Ｖの領域に集光させることができ、なおかつ、光軸Ｓおよび所定の方向Ｔの双方に直交する拡散方向（±ｘ軸方向）に出射光を拡散して広い領域を照明することができるようになる。
【００５２】
特に、照明デバイス３０を道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置に適用する場合は、照明デバイス３０のｙ軸方向が道路の幅方向となり、ｘ軸方向が道路の進行方向（車線軸方向）となるように設定することによって、道路の進行方向の照明範囲を拡げると共に、道路の幅方向（上記ｙ軸方向の所定幅の領域Ｖ）に光を集光することができる。そのため、照明装置を連結する灯具の設置間隔を広くすることができる。また、道路の幅方向への照明光の制御の自由度が高まり、照明条件のよりきめ細かな調整が可能となる。この他、照明装置の設置角度が予め決まっている場合でも、光学レンズ１だけで道路の幅方向の照明度合いを変化させることができるため、所望の配光分布を得やすくなる。
【００５３】
また、本来照明すべき道路の幅からはみ出す光についても、照明デバイス３０を用いることによって、道路を照明する有効な照明光に変換して利用することができるため、効率的な照明装置が実現できる。
【００５４】
このように、本実施の形態に係る照明デバイス３０によれば、１つの光学レンズ１のみによって、一方向およびそれに直交する他方向の２方向の配光特性を制御し、その配光特性を最適化することができる。したがって、本実施の形態に係る照明デバイス３０を備えた照明装置を用いれば、リフレクタ等を使用せずとも、道路照明に用いる照明装置として適した配光分布および照度を有する照明装置を実現することができる。
【００５５】
また、光源２が複数になって光源面積が大きくなった場合においても、本実施の形態に係る照明デバイス３０はコンパクトであるため、照明デバイス３０を搭載した照明装置においては、装置の大型化を招くことなく、優れた配光特性を実現することが可能となる。
【００５６】
（光反射面の形状）
光反射面３ｂは、光入射面３ａから入射した光を、集光方向Ｕに全反射させるような全反射面であることが好ましい。第２凹部８が光学レンズ１よりも屈折率の低い物質の領域（例えば、空気層）であれば、第２凹部８と光学レンズ１との境界面（光反射面３ｂ）に光学レンズ１側から入射した光の入射角度が臨界角より大きい場合、光反射面３ｂで全反射する。この際、第２凹部８は空気層である必要はなく、光学レンズ１よりも屈折率の低い材料であればよい。
【００５７】
このような条件を満たす光反射面３ｂであれば、その形状はいかなる形状であってもよいが、例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示す形状の光反射面３ｂが挙げられる。図５（ａ）〜（ｃ）は、照明デバイス３０をｙ−ｚ平面で切断した切断面を示す図である。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、光反射面３ｂは、照明デバイス３０をｙ−ｚ平面で切断した際に、直線状の断面となるような形状であってもよい。この際、光反射面３ｂは、光入射面３ａから入射した光を、光軸Ｓから＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに全反射させることができるような角度であって、なおかつ、反射した光を光出射面３ｃから出射させることができるような角度に傾斜している必要がある。このように入射光を全反射させることができるような光反射面３ｂにすることによって、光入射面３ａから入射した光のうち、光入射面３ａと光反射面３ｂとの間の領域を通過する光のほぼすべてを＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）へと離れていく集光方向Ｕに全反射させることができる。したがって、光反射面３ｂを抜けて−ｙ軸方向側に漏れ出る光を低減させることができる。
【００５９】
上記のような形状以外にも、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、光反射面３ｂは、照明デバイス３０をｙ−ｚ平面で切断した際に、曲線状の断面となるような形状であってもよい。この際、光反射面３ｂは、光入射面３ａから入射した光を、光軸から＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）に離れていく集光方向Ｕに全反射させることができるような曲面であって、なおかつ、反射した光を光出射面３ｃから出射させることができるような曲面を有している必要がある。例えば、図５（ｂ）に示すような光出射面３ｃ側に凸となる曲線状の断面の場合、＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）に全反射させる光の量をより多くすることができる。特に、図５（ａ）に示すような直線状の断面を有する場合と比較して、全反射させた光を広域に拡散して出射することができる。したがって、＋ｚ軸方向側や−ｙ軸方向側にも一部の光を反射させることができる。すなわち、所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも一部の光を照射したい場合には好適である。逆に、図５（ｃ）に示すような光出射面３ｃ側に凹となる曲線状の断面の場合、図５（ａ）に示すような直線状の断面を有する場合と比較して、全反射した光を光軸Ｓから＋ｙ軸方向側（所定の方向Ｔ側）に離れていく集光方向Ｕにより集光させることができる。すなわち、集光方向Ｕへの集光率を上げたい場合には好適である。
【００６０】
ところで、光学レンズ１には、全反射面である光反射面３ｂを形成するために第２凹部８が形成してあるが、光反射面３ｂを形成するために第２凹部８のような凹部を形成する必要はない。つまり、光源２に対して傾斜し全反射条件を満たす傾斜面が、光学レンズ１と空気との境界面（光学レンズ１の側面）に形成されていればよい。したがって、突起部４も必須ではない。なお、本実施の形態では、複数の光学レンズ１を板状に一体成型することを想定しているため、成型の際に型が抜けるように第２凹部８を設けることで光反射面３ｂを形成してあるが、複数の光学レンズ１をそれぞれ別体に成型する場合では第２凹部８を形成していなくても型が抜けるので、光反射面３ｂを形成するために第２凹部８を設ける必要はない。
【００６１】
以上では、光反射面３ｂを全反射面とする例を挙げたが、必ずしもこれに限定されないことは言うまでもない。光反射面３ｂは、鏡面加工等の光を反射する加工を施した反射面であってもよい。
【００６２】
ここで、図３（ｂ）に示したように、ｘ−ｙ平面で切断した切断面においては、光反射面３ｂは、テーパ形状に形成されている。この際、上記テーパ部分は、入射面３ａから−ｙ軸方向側に離れるに従って±ｘ軸方向の幅が大きくなるような形状にすることによって、光反射面３ｂによって全反射された光を±ｘ軸方向に大きく拡散して出射させることができる。逆に、テーパ部分を入射面３ａから−ｙ軸方向側に離れるに従って±ｘ軸方向の幅が小さくなるような形状にすることによって、光反射面３ｂによって全反射された光を±ｘ軸方向にあまり拡散させずに出射させることができる。
【００６３】
以上のように、光反射面３ｂの形状を種々に変更することによって、照明デバイス３０によって得られる配光特性が異なってくる。したがって、照明デバイス３０によって得たい配光特性に応じて、光反射面３ｂの形状を適宜選択すればよい。なお、ｘ−ｙ平面で切断した切断面における光反射面３ｂの形状は上記テーパ形状に限定されない。
【００６４】
（光出射面の形状）
光出射面３ｃの±ｘ軸方向側の端部に到達する光は、その入射角が大きくなるので、一部の光は外部に出射せずに内部に戻ってしまう。そこで、図１に示したように、光出射面３ｃの±ｘ軸方向側の端部（回転楕円体の長軸方向の端部）は切断されていることが好ましい。これは、±ｘ軸方向側の端部に到達する光が光出射面３ｃに入射する入射角度が小さくなるように光出射面３ｃの±ｘ軸方向側の端部が切断されていることによって、上記のような光をより出射しやすくなるためである。すなわち、フレネル反射をより低減することができる。
【００６５】
（照明ユニットの構成）
以上で説明したように、本実施の形態に係る照明デバイス３０は、光源２から出射された光を光源２の光軸Ｓから所定の方向Ｔ側（＋ｙ軸方向側）へと離れていく集光方向Ｕに集光させると共に、光軸Ｓと上記の所定の方向Ｔとを含む平面に直交する拡散方向（±ｘ軸方向）に拡散させる部材である。そこで、所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することが求められる場合には、所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することができる照明デバイスと組み合わせて用いることが好ましい。そのような照明デバイスとして、例えば図６および図７に示すような照明デバイス３０’が挙げられる。図６は、本実施の形態に係る照明デバイス３０’の外観を示す図である。図７は、本実施の形態に係る照明デバイス３０’の断面を示す図である。
【００６６】
図６に示すように、照明デバイス３０’は、光学レンズ１’および光源２’を備えている。光学レンズ１’は、光反射面３ｂに対応する凹部を持たない光学レンズ１に相当する。したがって、図７に示すように、光学レンズ１’は、光入射面３ａ’および光出射面３ｂ’を有している。光学レンズ１’は、回転楕円体をその長軸に平行な平面で切って得られる凸形状をしており、凸形状の表面が上記の光出射面３ｂ’である。また、光学レンズ１の光出射面３ｂ’とは反対側の面には、光出射面３ｂ’側に凹んだ凹形状の凹部が形成されており、この凹部が上記の光入射面３ａ’を形成している。光学レンズ１’は光学レンズ１の光反射面３ｂに相当する面を有していないため、光学レンズ１と比較して、所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）をより照射することができる。
【００６７】
なお、以上では、図６および図７を参照して、光学レンズ１’の具体的な形状を示したが、これはあくまでも一例であり、必ずしもこれに限定されるわけではなく、光学レンズ１’は種々の形状を有していてもよい。すなわち、本実施の形態に係る照明デバイス３０’は、光源２’と、光源２’から出射された光が入射する光入射面３ａ’および光入射面３ａ’から入射した光を出射する光出射面３ｂ’を有する光学レンズ１’とを備え、光学レンズ１’が、光入射面３ａ’から入射した光を、光学レンズ１と比較して、所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）からより出射させることができればよい。
【００６８】
これらの照明デバイス３０および３０’を組み合わせることによって、光源２および２’から出射された光を光軸Ｓから所定の方向Ｔ側（＋ｙ軸方向側）に離れていく集光方向Ｕに集光させると共に、光軸Ｓおよび所定の方向Ｔの双方に直交する拡散方向（±ｘ軸方向）に拡散させ、なおかつ、上記の所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することができる。したがって、照明デバイス３０および３０’の光を、所定の方向Ｔ側（＋ｙ軸方向側）に集光させつつも、上記の所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することが求められる場合には好適である。
【００６９】
これらの照明デバイス３０および３０’を組み合わせる場合、板状の部材上に両照明デバイス３０および３０’を一定の間隔で配置して使用してもよいし、図８（ａ）に示すように、一定の間隔で配置した照明デバイス３０および３０’を板状の部材５上に一体形成してもよい。一体形成とは、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、光学レンズ１および１’と板状の部材５とを一体化することであり、光学レンズ１および１’を板状の部材５と同じ材料で該板状の部材５上に形成することである（図８（ｂ）は、一体形成したものを光入射面３ａおよび３ａ’側から見た図である）。この一体形成したものを光源２および２’上に配置することによって、図８（ａ）に示したように、複数の照明デバイス３０および３０’をユニット化した照明ユニット６０を得ることができる。この場合、板状の部材５は、光学レンズ１および１’と同じ材料であるため、１つの照明デバイス３０または３０’から出射された光を板状の部材５を導光させて、他の照明デバイス３０または３０’から出射させることができ、光の利用効率を上げることができる。また、複数の光学レンズ１および１’を射出形成によって一度に形成することができるので、容易にユニット化した照明ユニット６０を製造することができる。
【００７０】
なお、図８では、照明デバイス３０および３０’を交互に配置した構成を示したが、必ずしもこれに限定されるわけではない。したがって、照明ユニット６０によって得たい配光特性に応じて、照明デバイス３０および３０’の配置および個数を適宜変更すればよい。また、照明ユニット６０は、照明デバイス３０のみで構成されていてもよいのは言うまでもない。
【００７１】
（照明装置への適用例）
以下には、本実施の形態に係る照明ユニット６０を照明装置に適用する場合の一具体例を示す。図９は、照明ユニット６０を備えた照明装置４０の概略構成を示す斜視図である。
【００７２】
図９に示すように、照明装置４０には、複数の照明デバイス３０および３０’からなる照明ユニット６０が搭載されている。照明ユニット６０は、複数の照明デバイス３０および３０’を板状の部材５上にマトリクス状に配置または一体形成して構成されている。図９には、一例として、照明デバイス３０および３０’を１行（±ｘ軸方向）当たり８個、１列（±ｙ軸方向）当たり１８個配置し、計１４４個の照明デバイス３０および３０’を配置している例を示す。なお、図９に示す照明装置４０は一例であり、本実施の形態に係る照明装置４０はこれに限定されるものではない。照明ユニット６０に搭載する照明デバイス３０および３０’の数については、照明装置４０に要求される光束の大きさによって適宜変更することができる。
【００７３】
照明装置４０では、照明ユニット６０を筐体６内に格納しており、複数の照明デバイス３０および３０’が筐体６の一面から露出するように配置されている。筐体６内には、照明ユニット６０と共に図示しない電源装置等も格納されている。
【００７４】
この照明装置４０を道路照明として適用した場合の一例を図９に示す。図１０は、照明装置４０の設置状態を示す図である。図１０に示すように、照明装置４０は、直線形ポールの道路灯に適用することが好ましい。これは、照明ユニット６０によって、光源２および２’から出射された光を光軸Ｓから所定の方向Ｔ側（＋ｙ軸方向側）離れていく集光方向Ｕに集光させつつも、上記の所定の方向Ｔ側とは反対側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することができることから、直線形ポールのように車道の端に立っている道路灯に好適なためである。この場合、照明装置４０の±ｘ軸方向が車道の進行方向（車線軸方向）と平行になるようにしたとする。こうすることによって、本実施の形態に係る照明装置４０においては、照明ユニット６０によって、光源２および２’から出射された光を車道の幅方向側（＋ｙ軸方向側）に集光させると共に、車道の進行方向（±ｘ軸方向）に拡散させ、なおかつ、車道の路肩側の歩道側（−ｙ軸方向側）にも光を照射することができる。このように、照明デバイス３０および３０’を組み合わせた照明ユニット６０を搭載した照明装置４０を用いることによって、車道側（＋ｙ軸方向側）と歩道側（−ｙ軸方向側）とで異なる配光分布となるように配光特性を制御し、配光分布を最適化することができる。したがって、所望な配光分布を実現することができるため、道路照明において求められる仕様を満たすことができる高い性能を備える道路灯を実現することができる。
【００７５】
また、照明デバイス３０および３０’において、光源面積が大きいアレイ状のＬＥＤ光源を用いた場合においても、各ＬＥＤ光源に対応するように光学レンズ１および１’が形成されるため、照明デバイス３０および３０’は大型にならない。結果、照明デバイス３０および３０’を搭載する照明装置４０の大型化を招くことなく、配光特性に優れた照明装置４０を実現することが可能となる。
【００７６】
なお、上述したように、図９に示す照明装置４０は一例であり、本実施の形態に係る照明装置４０はこれに限定されるものではない。したがって、道路照明において求められる配光特性に応じて、照明ユニット６０を構成する照明デバイス３０および３０’の数ならびに配置等を適宜変更して道路側（＋ｙ軸方向側）および歩道側（−ｙ軸方向側）の配光制御を行うことが好ましい。
【００７７】
〔第２の実施の形態〕
（照明デバイスの構成）
続いて、第２の実施の形態に係る照明デバイスの構成について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１は、本実施の形態に係る照明デバイス３１の外観を示す図である。図１２は、本実施の形態に係る照明デバイス３１を示す図である。
【００７８】
図１１に示すように、照明デバイス３１は、光学レンズ１１および光源１２を備えている。光学レンズ１１は、光源１２から出射された光を、第１方向の所定の範囲（図１１の場合、ｙ軸方向の所定の範囲）に集光させると共に、光軸および第１方向の双方に直交する第２方向（図１１の場合、±ｘ軸方向）に拡散させる部材である。図１２（ａ）に示すように、光学レンズ１１は、光入射面１３ａおよび光出射面１３ｂを有している。光入射面１３ａは、光源１２から出射された光が入射する面を言う。また、光出射面１３ｂとは、光入射面１３ａから入射した光を出射する面を言う。
【００７９】
光学レンズ１１は、回転楕円体をその長軸に平行な平面で切って得られる凸形状をしており、凸形状の表面が上記の光出射面１３ｂである。また、光学レンズ１１の光出射面１３ｂとは反対側の面には、光出射面１３ｂ側に凹んだ凹形状の凹部１７が形成されており、この凹部１７が上記の光入射面１３ａを形成している。
【００８０】
図１２（ａ）に示すように、光入射面１３ａを形成する凹部１７は、ｙ−ｚ平面で切断した切断面において、ｘ−ｙ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｑから光入射面１３ａまでの距離が、照明デバイス３１の−ｙ軸方向側の端部において最も小さくなるように形成されている。特に、ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｑから光入射面１３ａまでの距離は、光軸に対して一方側（−ｙ軸方向側の端部）よりも他方側（＋ｙ軸方向側の端部）の方が相対的に大きくなっている。このｘ−ｙ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｑとは、光学レンズ１１の設置面１３ｃを通るｙ軸に平行な直線である。一方、図１２（ｂ）および（ｃ）に示すように、ｘ−ｙ平面で切断した切断面においては、光入射面１３ａの幅（±ｘ軸方向の幅）が、＋ｙ軸方向側の端部で最も大きくなり、照明デバイス３１の中央部分で最も小さくなるように（すなわち、テーパ形状に）形成されている。
【００８１】
光学レンズ１１をｙ−ｚ平面で切断した切断面における光入射面１３ａを形成する凹部１７の＋ｚ軸方向の深さが、−ｙ軸方向側の端部において最も小さくなるが、光学レンズ１１をｙ−ｚ平面で切断した切断面における光学レンズ１１の＋ｚ軸方向の厚さは照明デバイス３１の中央部分が大きくなっている。一方、図１２（ｄ）に示すように、光学レンズ１１をｘ−ｚ平面で切断した切断面における光学レンズ１１の厚さ（凹部１７の径方向の厚さ）は中央部分が両端部よりも小さくなっている。そのため、光学レンズ１１をｙ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１１は凸レンズ（集光レンズ）をなしており、光学レンズ１１をｘ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１１は凹レンズ（拡散レンズ）をなしている。
【００８２】
ここで、照明デバイス３１では、光軸が＋ｙ軸方向または−ｙ軸方向にオフセットされている。具体的には、光軸は、照明デバイス３１をｙ−ｚ平面で切断した切断面において、光入射面１３ａから光出射面１３ｂまでの＋ｚ軸方向の距離が最も大きくなる位置（すなわち、光学レンズ１１の＋ｚ軸方向の厚さが最も大きくなる位置）よりも、＋ｙ軸方向または−ｙ軸方向に位置している。このように、光軸を＋ｙ軸方向または−ｙ軸方向にオフセットすることによって、照明デバイス３１からの光を、＋ｙ軸方向側にオフセットした場合には−ｙ軸方向側に、−ｙ軸方向側にオフセットした場合には＋ｙ軸方向側に照明させることができる。
【００８３】
なお、以上では、図１１および図１２を参照して、光学レンズ１１の具体的な形状を示したが、これはあくまでも一例であり、必ずしもこれに限定されるわけではなく、光学レンズ１１は種々の形状を有していてもよい。すなわち、本実施の形態に係る照明デバイス３１は、光源１２と、光源１２から出射された光が入射する光入射面１３ａと、光入射面１３ａから入射した光を出射する光出射面１３ｂとを有する光学レンズ１１であって、光入射面１３ａから入射した光を、光軸の方向に直交する第１方向には所定の範囲内に集光させると共に、光源１２の光軸および第１方向の双方に直交する第２方向には拡散させる光学レンズ１１とを備え、光学レンズ１１は、光軸を含み、第２方向に直交する平面で光学レンズ１１を切断した切断面において、光入射面１３ａから光出射面１３ｂまでの光軸の方向の距離が最も大きくなる最大点を有しており、該最大点に対して第１方向における切断面の一方側よりも他方側の方が上記の距離が相対的に大きくなっていればよい。
【００８４】
（照明デバイスの各種部材）
本実施の形態においても、光学レンズ１１としては、例えばアクリル樹脂の他、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、またはガラス等を用いることが好ましい。しかし、特に限定はなく、可視光域において透明性がよく、透過率が大きい材料であれば好適である。また、本実施の形態に係る光学レンズ１１のような形状であれば、射出成形等による方法で大量に製造することが可能である。
【００８５】
一方、光源１２としては、ＬＥＤを用いることができる他、半導体レーザー等の光源も適用可能であるが、特に限定はない。光源１２の形状は、照明デバイス３１と同様に、回転対称であってもよいし、回転対称ではなく直方体等の形状であってもよい。
【００８６】
（光の入射および出射）
次に、光源１２から光学レンズ１１に入射される光の出射について、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）は、照明デバイス３１のｙ−ｚ平面における光の屈折を示す図である。図１３（ｂ）は、照明デバイス３１のｘ−ｙ平面における光の屈折を示す図である。図１３（ｃ）は、照明デバイス３１のｘ−ｚ平面における光の屈折を示す図である。
【００８７】
まず、照明デバイス３１のｙ−ｚ平面における光の屈折について説明する。図１３（ａ）に示すように、光源１２から出射された光の多くは、光入射面１３ａから入射してそのまま光出射面１３ｂから出射される（矢印ＦおよびＧ）。光学レンズ１１をｙ−ｚ平面で切断した切断面においては、光学レンズ１１は凸レンズ（集光レンズ）をなしているため、光入射面１３ａから入射してそのまま光出射面１３ｂから出射される光は、光入射面１３ａにおいてｚ軸側に屈折し、さらに光出射面１３ｂにおいて光軸に近づく方向に屈折されて光出射面１３ｂから出射される。
【００８８】
このように、光出射面１３ｂから出射される光を、ｚ軸側に屈折して出射することによって、ｙ軸方向の所定の範囲内に集光させることができる。
【００８９】
この際、図１２（ａ）に示したように、ｙ−ｚ平面で切断した切断面において、ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面とが交わる直線Ｑから光入射面１３ａまでの距離は、光軸に対して一方側よりも他方側の方が相対的に大きくなっている（図１２の場合、−ｙ軸方向側の方が＋ｙ軸方向側よりも相対的に小さくなっている）。そのため、照明デバイス３１の中央部分から＋ｙ軸方向側に近づくにつれて、光出射面１３ｂから出射される光は、光入射面１３ａに対する入射角度が比較的大きいため屈折角が大きくなる（矢印Ｆ）。一方、照明デバイス３１の中央部分から−ｙ軸方向側に近づくにつれて、光出射面１３ｂから出射される光は、入射面１３ａに対する入射角度が矢印Ｆの光に比較して小さく、屈折角が小さくなる（矢印Ｇ）。
【００９０】
このように、光入射面１３ａから入射してそのまま光出射面１３ｂから出射される光のうち、光入射面１３ａの＋ｚ軸方向の深さが相対的に深くなっている位置から出射される光は進行方向におけるｚ軸からｙ軸側（＋ｙ軸方向）へ離れる距離が大きくなるのに対して、光入射面１３ａの＋ｚ軸方向の深さが相対的に浅くなっている位置から出射される光は進行方向におけるｚ軸からｙ軸側（−ｙ軸方向）へ離れる距離が比較的小さい。
【００９１】
続いて、照明デバイス３１のｘ−ｙ平面およびｘ−ｚ平面における光の屈折について説明する。図１３（ｂ）に示すように、光源１２から出射された光は、光入射面１３ａから入射して光出射面１３ｂから出射される（矢印Ｈ１およびＨ２）。この際、図１２（ｂ）に示したように、ｘ−ｙ平面で切断した切断面において、光学レンズ１１の厚さ（±ｘ軸方向の厚さ）は照明デバイス３１の中央部分に向かうにつれて大きくなっている。このため、光学レンズ１１はｘ−ｙ平面で切断した切断面において集光レンズとして作用する。光学レンズ１１を±ｘ軸方向に進行する光は、ｙ軸方向の所定の範囲内に集光される。
【００９２】
また、図１２（ｄ）に示したように、照明デバイス３１をｘ−ｚ平面で切断した切断面においては、光源２を通る凹部１７の径方向の光学レンズ１１の厚さは光軸に近づくにつれて小さくなるので、光学レンズ１１はｘ−ｚ平面で切断した切断面において拡散レンズとして作用する。したがって、光出射面１３ｂから出射される光は、±ｘ軸方向に大きく拡散されて出射される（矢印Ｉ１およびＩ２）。
【００９３】
このように、光入射面１３ａから入射して光出射面１３ｂから出射される光は、±ｘ軸方向に大きく拡散されて出射されている。これによって、照明デバイス３１は光出射面１３ｂから出射される光をｙ軸方向の所定の範囲内に集光させると同時に、±ｘ軸方向に広く拡散した配光を実現することができる。
【００９４】
特に、照明デバイス３１を道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置に適用する場合は、照明デバイス３１のｙ軸方向が道路の幅方向となり、ｘ軸方向が道路の進行方向（車線軸方向）となるように設定することによって、道路の進行方向の照明範囲を拡げると共に、道路の幅方向（上記ｙ軸方向の所定の範囲内）に光を集光することができる。そのため、照明装置を連結する灯具の設置間隔を広くすることができる。また、これによって道路の幅方向への照明光の制御の自由度が高まり、照明条件のよりきめ細かな調整が可能となる。この他、照明装置の設置角度が予め決まっている場合でも、光学レンズ１１だけで道路の幅方向の照明度合いを変化させることができるため、所望の配光分布を得やすくなる。
【００９５】
このように、本実施の形態に係る照明デバイス３１によれば、１つの光学レンズ１１のみによって、一方向およびそれに直交する他方向の２方向の配光特性を制御し、その配光特性を最適化することができる。したがって、本実施の形態に係る照明デバイス３１を備えた照明装置を用いれば、リフレクタ等を使用せずとも、道路照明に用いる照明装置として適した配光分布および照度を有する照明装置を実現することができる。
【００９６】
また、光源１２が複数になって光源面積が大きくなった場合においても、本実施の形態に係る照明デバイス３１はコンパクトであるため、照明デバイス３１を搭載した照明装置においては、装置の大型化を招くことなく、優れた配光特性を実現することが可能となる。
【００９７】
（突起部の利用）
本実施の形態に係る照明デバイス３１は、第１の実施の形態に係る照明デバイス３０のような光反射面３ｂを有していないため、＋ｙ軸方向あるいは−ｙ軸方向に出射されて不要光となる光が生じてしまう。そこで、照明デバイス３１は、＋ｙ軸方向あるいは−ｙ軸方向に出射されて不要光となる光を±ｘ軸方向側に反射させることができる突起部を有していてもよい。このような突起部の一例を図１４に示す。図１４は、突起部１４を有する照明デバイス３１の外観を示す図である。
【００９８】
図１４に示すように、突起部１４は、照明デバイス３１をｘ−ｙ平面で切断した際に、＋ｙ軸方向側に凸となるＶ字形状の断面を持つ反射面（第１反射面、第２反射面）を少なくとも有している。光源２から−ｙ軸方向に出射された光は、この反射面によって±ｘ軸方向側に反射されて、出射される。これによって、本来であれば−ｙ軸方向に出射されて不要光となる光も±ｘ軸方向側に反射して出射されることによって、利用することができる。したがって、照明デバイス３１の光利用効率を向上することができると共に、照明デバイス３１の照明率を向上することができる。すなわち、照明デバイス３１を道路灯あるいはトンネル灯等の道路照明に用いる照明装置に適用する場合は、本来照明すべき道路の幅からはみ出す光についても、突起部１４を照明デバイス３１に設けることによって、道路を照明する有効な照明光に変換して利用することができるため、効率的な照明装置が実現できる。
【００９９】
なお、突起部１４の形状はいかなる形状であってもよく、これに限定されるわけではない。したがって、突起部１４は、＋ｙ軸方向あるいは−ｙ軸方向に出射されて不要光となる光を±ｘ軸方向側に反射させることができる形状であればいかなる形状であってもよい。また、図１４では、突起部１４を照明デバイス３１の一方側（−ｙ軸方向側）に設けているが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、照明デバイスの他方側（＋ｙ軸方向側）に設けてもよいし、両側に設けてもよい。
【０１００】
（光出射面の形状）
光出射面１３ｂの±ｘ軸方向側の端部に到達する光は、その入射角が大きくなるので、一部の光は外部に出射せずに内部に戻ってしまう。そこで、図１１に示したように、光出射面１３ｂの±ｘ軸方向側の端部（回転楕円体の長軸方向の端部）は切断されていることが好ましい。これは、±ｘ軸方向側の端部に到達する光が光出射面１３ｂに入射する入射角度が小さくなるように光出射面１３ｂの±ｘ軸方向側の端部が切断されていることによって、上記のような光をより出射しやすくなるためである。すなわち、フレネル反射をより低減することができる。
【０１０１】
（照明ユニットの構成）
以上で説明した照明デバイス３１をユニット化する場合、板状の部材上に照明デバイス３１を一定の間隔で配置して使用してもよいし、図１５（ａ）に示すように、一定の間隔で配置した照明デバイス３１を板状の部材５上に一体形成してもよい。一体形成とは、図１５（ｂ）および（ｃ）に示すように、光学レンズ１１と板状の部材１５とを一体化することであり、光学レンズ１１を板状の部材１５と同じ材料で該板状の部材１５上に形成することである（図１５（ｂ）は、一体形成したものを光入射面１３ａ側から見た図である）。この一体形成したものを光源１２上に配置することによって、図１５（ａ）に示したように、複数の照明デバイス３１をユニット化した照明ユニット６１を得ることができる。この場合、板状の部材１５は、光学レンズ１１と同じ材料であるため、１つの照明デバイス３１から出射された光を板状の部材１５を導光させて、他の照明デバイス３１から出射させることができ、光の利用効率を上げることができる。また、光学レンズ１１を射出形成によって一度に形成することができるので、容易にユニット化した照明ユニット６１を製造することができる。
【０１０２】
（照明装置への適用例）
以下には、本実施の形態に係る照明ユニット６１を照明装置に適用する場合の一具体例を示す。図１６は、照明ユニット６１を備えた照明装置４１の概略構成を示す斜視図である。
【０１０３】
図１６に示すように、照明装置４１には、複数の照明デバイス３１からなる照明ユニット６１が搭載されている。照明ユニット６１は、複数の照明デバイス３１を板状の部材１５上にマトリクス状に配置または一体形成して構成されている。図１６には、一例として、照明デバイス３１を１行（±ｘ軸方向）当たり８個、１列（±ｙ軸方向）当たり１８個配置し、計１４４個の照明デバイス３１を配置している例を示す。なお、図１６に示す照明装置４１は一例であり、本実施の形態に係る照明装置４１はこれに限定されるものではない。照明ユニット６１に搭載する照明デバイス３１の数については、照明装置４１に要求される光束の大きさによって適宜変更することができる。
【０１０４】
照明装置４１では、照明ユニット６１を筐体１６内に格納しており、複数の照明デバイス３１が筐体１６の一面から露出するように配置されている。筐体１６内には、照明ユニット６１と共に図示しない電源装置等も格納されている。
【０１０５】
この照明装置４１を道路照明として適用した場合の一例を図１７に示す。図１７は、照明装置４１の設置状態を示す図である。図１７に示すように、照明装置４１は、アーム形ポールの道路灯に適用することが好ましい。これは、照明デバイス３１は、光源１２から出射された光を、第１方向（±ｙ軸方向）の所定の範囲内に集光させると共に、光軸および第１方向の双方に直交する第２方向（±ｘ軸方向）に拡散させる部材であることから、アーム形ポールのように車道側（＋ｙ軸方向側）に迫り出している道路灯に好適なためである。この場合、照明装置４０の±ｘ軸方向が車道の進行方向（車線軸方向）と平行になるようにする。こうすることによって、本実施の形態に係る照明装置４１においては、照明ユニット６１によって、光源１２から出射された光を車道幅方向（±ｙ軸方向）には車道部分に集光させると共に、車道の進行方向（±ｘ軸方向）には拡散させることができる。このように、照明デバイス３１からなる照明ユニット６１を搭載した照明装置４１を用いることによって、車道部分を照明する配光分布となるように配光特性を制御し、配光分布を最適化することができる。したがって、所望な配光分布を実現することができるため、道路照明において求められる仕様を満たすことができる高い性能を備える道路灯を実現することができる。
【０１０６】
また、照明デバイス３１において、光源面積が大きいアレイ状のＬＥＤ光源を用いた場合においても、各ＬＥＤ光源に対応するように光学レンズ１１が形成されるため、照明デバイス３１は大型にならない。結果、照明デバイス３１を搭載する照明装置４１の大型化を招くことなく、配光特性に優れた照明装置４１を実現することが可能となる。
【０１０７】
なお、上述したように、図１６に示す照明装置４１は一例であり、本実施の形態に係る照明装置４１はこれに限定されるものではない。したがって、道路照明において求められる配光特性に応じて、照明ユニット６１を構成する照明デバイス３１の数ならびに配置等を適宜変更して車道幅方向（±ｙ軸方向）の集光範囲の制御（配光制御）を行うことが好ましい。
【０１０８】
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０９】
例えば、以上では各実施の形態に係る照明デバイスを備えた照明装置を道路灯あるいはトンネル灯に適用する例を挙げているが、必ずしもこれに限定されるわけではない。各実施の形態に係る照明デバイスおよび該照明デバイスを備える照明装置は、防犯灯、街路灯、公園灯、および看板照明等の屋外照明、あるいはその他の照明に幅広く用いることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  光学レンズ
１’  光学レンズ
２  光源
２’  光源
３ａ  光入射面
３ａ’  光入射面
３ｂ  光反射面
３ｂ’  光出射面
３ｃ  光出射面
３ｄ  設置面
４  突起部
５  板状の部材
６  筐体
７  第１凹部
８  第２凹部
１１  光学レンズ
１２  光源
１３ａ  光入射面
１３ｂ  光出射面
１３ｃ  設置面
１４  突起部
１５  板状の部材
１６  筐体
１７  凹部
３０  照明デバイス
３０’  照明デバイス
３１  照明デバイス
４０  照明装置
４１  照明装置
６０  照明ユニット
６１  照明ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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