(57)【要約】【課題】照明装置の照明光の輝度を損なうことなく色むらを低減する。【解決手段】光源１２の光軸Ｃ上に配置されるレンズ１４の、光源１２側の面、又は光源１２とは反対側の面に設けられた回折光学素子１６によって、光源１２からの出射光Ｌの光路が、その回折光学素子１６の形状に特有の、光の波長に依存した各方向へと偏向される。この波長依存性を利用した光路偏向の制御は、光源１２からの出射光Ｌのうち、黄色光を含む波長帯の光を、マイナスの回折光として分光するような特性を持つように、レンズ１４に設けられている回折光学素子１６の形状を調整することで、光源１２からの出射光Ｌの光路を、効率的に制御するものである。そして、照明装置１０の光源１２に、擬似白色ダイオードを用いた場合に不可避の、イエローリング等の色むらが、軽減される。【選択図】図１
2013008631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子及び蛍光体を有する光源と、該光源の光軸上に配置されるレンズとを含む照明装置であって、
前記レンズは、前記光源側の面、又は、前記光源とは反対側の面の、いずれか一方の面に、回折光学素子が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記回折光学素子は、前記光源の光軸を中心として、円環状の領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記回折光学素子は、前記光源の光軸を中心とする、２つ以上の同心の円環状の領域に形成され、各領域ごとに特性の異なる回折光学素子が用いられていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記回折光学素子の特性は、特定の周波数の光に対する、回折角度の偏向特性であることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記回折光学素子は、前記レンズの、前記光源とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の照明装置。
【請求項６】
前記回折光学素子は、回折格子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の照明装置。
【請求項７】
前記回折光学素子は、ホログラム素子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体は前記青色発光ダイオードから出射される青色光を黄色系の蛍光へと波長変換するものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内照明等一般照明用の光源としては、白熱灯や蛍光灯を用いることが一般的であったが、今日の青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の高性能化に伴い、シーリングライトやダウンライト等の光源にもＬＥＤが用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図７には、照明装置の光源として用いることが可能な、いわゆる擬似白色ＬＥＤ１００が示されている。この擬似白色ＬＥＤ１００は、発光素子としての青色発光ＬＥＤ１０２が底部に配置されたランプハウス１０４と、ランプハウス１０４の凹部を封止する透明樹脂１０６とを含み、透明樹脂１０６に、ガーネット（ＹＡＧ）等の黄色蛍光体１０８を分散させたものである。そして、青色発光ＬＥＤ１０２から出射される青色光は、ランプハウス１０４の透明樹脂１０６内を拡散し、この際に黄色蛍光体１０８によって、黄色系の蛍光へと波長変換された状態で、便宜上、二点鎖線で示されるような出射光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２）として、ランプハウス１０４の外部へと出射されるものである。なお、図７の符号１０３で示される部分は、電極端子である。
【０００３】
ところで、上記のごとく擬似白色ＬＥＤ１００を光源として用いた照明装置の発光は、擬似白色ＬＥＤ１００の光軸Ｃを基準として、中心部は若干青色を帯び、外縁部は若干黄色を帯びる傾向にある。これは、図７に符号Ｌ１で示される、擬似白色ＬＥＤ１００の光軸Ｃと平行な光路をたどる出射光に対し、符号Ｌ２で示される、擬似白色ＬＥＤ１００の光軸Ｃに対して傾斜した光路をたどる出射光の方が、黄色蛍光体１０８が分散された透明樹脂１０６を通過する光路長が長く、黄色蛍光体１０８によって黄色系の蛍光へと波長変換される割合が多くなることが原因である。
このような、照明光の色むらは、白熱灯や蛍光灯を用いた従来の照明装置では問題となっておらず、擬似白色ＬＥＤ１００を光源として用いた照明装置特有の、品質低下要因となっている。
【０００４】
この問題を解決するため、図８に示すような照明装置が考えられている（特許文献２参照）。図８に示す照明装置は、青色発光ＬＥＤ１０２と黄色蛍光体１０９から構成される複数の光源を有しており、光源の光軸上に配置される板状部材１１４は、光源との対向面には光拡散部１１２が設けられており、光源とは反対側の面にはフレネルレンズ部１１０が設けられている。従って、各光源からの出射光は、光拡散部１１２で拡散された後、フレネルレンズ部１１０を通過するため、照明光の色むらを低減するものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２０４６５号公報
【特許文献２】特開２００９−１５８４７３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、図８に示す照明装置は、板状部材１１４の光源との対向面の全面に、光拡散部１１２が設けられているため、板状部材１１４に入射する全ての光を拡散させるものである。そのため、色むらの原因となる黄色光のみならず、他の波長の光も拡散させることになり、照明光の色むらを低減する上で、効率性が良くないものになってしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、照明装置の照明光の輝度を損なうことなく色むらを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００８】
（１）発光素子及び蛍光体を有する光源と、該光源の光軸上に配置されるレンズとを含む照明装置であって、前記レンズは、前記光源側の面、又は、前記光源とは反対側の面の、いずれか一方の面に、回折光学素子が設けられている照明装置（請求項１）。
【０００９】
本項に記載の照明装置は、光源の光軸上に配置されるレンズの、光源側の面、又は光源とは反対側の面に設けられた回折光学素子によって、光源からの出射光の光路が、その回折光学素子の形状に特有の、光の波長に依存した各方向へと偏向される。この波長依存性を利用した光路偏向の制御は、レンズに設けられている回折光学素子の、その頂角や配列ピッチ等の調整により、回折光学素子での分光の割合を制御することによって可能となる。ここで、回折光学素子での分光とは、回折光学素子に入射された光が、その波長により、回折光学素子で光路偏向されなかった光（以下、「０次光」という。）、０次光よりも光源の光軸に対して外側へと光路偏向される回折光（以下、「プラスの回折光」という。）、０次光よりも光源の光軸に対して内側へと光路偏向される回折光（以下、「マイナスの回折光」という。）の３種の光へと分光される作用をいう。つまりは、光源からの出射光のうち、例えば、発光素子からの光（青色光を含む波長帯の光）を、主として０次光として分光し（回折させることなく）、蛍光体からの光（黄色光を含む波長帯の光）を、主としてマイナスの回折光として分光するような特性を持つように、レンズに設けられている回折光学素子の形状を調整することで、光源からの出射光の光路を、効率的に制御するものである。
【００１０】
（２）上記（１）項において、前記回折光学素子は、前記光源の光軸を中心として、円環状の領域に形成されている照明装置（請求項２）。
本項に記載の照明装置は、レンズに設けられている回折光学素子が、レンズの全面ではなく、光源の光軸を中心とした円環状の領域に形成されるものである。そして、レンズの全面に入射した光ではなく、レンズの所定の領域に入射した光のみを、回折光学素子で偏向制御することで、光源からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うものである。
【００１１】
（３）上記（１）（２）項において、前記回折光学素子は、前記光源の光軸を中心とする、２つ以上の同心の円環状の領域に形成され、各領域ごとに特性の異なる回折光学素子が用いられている照明装置（請求項３）。
本項に記載の照明装置は、レンズに設けられている回折光学素子が、レンズの全面ではなく、光源の光軸を中心とした２つ以上の同心の円環状の領域に形成され、夫々の領域ごとに特性の異なる回折光学素子が用いられているものである。そして、レンズの全面に入射した光ではなく、レンズの夫々の所定の領域に入射した光のみを、その領域ごとに別々に、特性の異なる回折光学素子で偏向制御することで、光源からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うものである。
【００１２】
（４）上記（３）項において、前記回折光学素子の特性は、特定の周波数の光に対する、回折角度の偏向特性である照明装置（請求項４）。
本項に記載の照明装置は、レンズの領域ごとに異なる回折光学素子の特性が、特定の周波数の光に対しての、回折角度の偏向特性となっている。つまりは、レンズの夫々の領域に入射した光は、特定の周波数の光ごとに、その領域の回折光学素子に特有の回折角度で、光路偏向されるものである。そして、光源からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うものである。
【００１３】
（５）上記（１）から（４）項において、前記回折光学素子は、前記レンズの、前記光源とは反対側の面に設けられている照明装置（請求項５）。
本項に記載の照明装置は、レンズの回折光学素子が、レンズの光源とは反対側の面に設けられていることで、レンズの光源側の面に設けられる場合と比較し、レンズの設計を容易とするものである。
【００１４】
（６）上記（１）から（５）項において、前記回折光学素子は、回折格子である照明装置（請求項６）。
本項に記載の照明装置は、レンズに設けられる回折光学素子として、回折格子を用いることで、上記（１）から（５）項記載の作用を奏するものとなる。
【００１５】
（７）上記（１）から（５）項において、前記回折光学素子は、ホログラム素子である照明装置（請求項７）。
本項に記載の照明装置は、レンズに設けられる回折光学素子として、ランダムドットの凹凸パターンで構成される、ホログラム素子を用いることで、特定の周波数の光に対して、伝搬光の分岐や光強度分布変換を行うものである。そして、レンズに入射した光の強度分布を、レンズの径方向（内周側と外周側）だけではなく、レンズの周方向に対しても制御することで、光源からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な強度分布の制御を行うものである。
【００１６】
（８）上記（１）から（７）項において、前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体は前記青色発光ダイオードから出射される青色光を黄色系の蛍光へと波長変換するものである照明装置（請求項８）。
本項に記載の照明装置は、光源が、青色発光ダイオードから出射される青色光を蛍光体によって黄色系の蛍光へと波長変換し、擬似白色発光ダイオードを構成するものである。そして、擬似白色発光ダイオードから出射される光源からの出射光のうち主として黄色光を含む波長帯の光が、上述の如く、レンズに設けられた回折光学素子によって、光源の光軸に対して内側へと光路偏向されることで、擬似白色発光ダイオードに不可避の色むらを、軽減ないし解消するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明はこのように構成したので、照明装置の照明光の輝度を損なうことなく色むらを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、照明装置の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は全体的構成を、（ｂ）は、（ａ）に示されるレンズの、光源の光軸より上側に位置する回折光学素子が設けられている領域を、拡大図示したものである。
【図２】図１に示される照明装置の、回折光学素子が２つの同心の円環状の領域に設けられているレンズを模式的に示す平面図と、その円環状の領域ごとに、回折光学素子の一部分を別々に拡大した断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示される照明装置の、レンズに設けられる回折光学素子の配列ピッチと、各回折光の成分の割合との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）のグラフを、マイナスの回折光の成分の割合に限定し、更に−ｎ次回折光ごとに細分化したグラフである。
【図４】図１に示される照明装置の、レンズに設けられる回折光学素子の配列ピッチと頂角の値を固定した場合において、（ａ）は、回折光学素子に入射される光の波長と、−１次回折光の成分の割合との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、回折光学素子に入射される光の波長と、−１次回折光の回折角度との関係を示すグラフある。
【図５】図１に示される照明装置の、レンズに設けられる回折光学素子の配列ピッチと頂角の値を、２つの円環状の領域ごとに別々の値に固定し、照明装置の色度分布を測定した場合において、（ａ）は、色度ｘの測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は、色度ｙの測定結果を示すグラフある。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の、レンズの外周沿いの円環状の領域に、回折光学素子としてホログラム素子が設けられているレンズを模式的に示す平面図と、そのホログラム素子が設けられている領域を一部拡大した平面図である。
【図７】擬似白色ＬＥＤ及びその出射光を示す断面図である。
【図８】従来の擬似白色ＬＥＤを光源に用いた照明装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１（ａ）に示されるように、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１０は、光源１２と、光源１２の光軸Ｃ上に配置され、光源１２とは反対側の面に回折光学素子１６を有するレンズ１４とを含むものである。ここで、本実施の形態に係る回折光学素子１６としては、回折格子が採用されている。光源１２は、図７に示される従来と同様の擬似白色ＬＥＤ１００の構成を有しており、各部の構成については図７を参照されたい。
更に、光源１２及びレンズ１４の外縁部を一体に覆う椀状又は有底円筒状の反射鏡（図示省略）を備えることで、照明装置１０が構成されている。
【００２０】
図示のように、レンズ１４は、光源１２の発光面の前方（光の出射方向）に配置されている。そして、光源１２から出射された光は、レンズ１４に入射され、レンズ１４に設けられた回折光学素子１６によって光路偏向された後、出射光Ｌとして出射される。この際、特に黄色光Ｌ４は、レンズ１４に設けられた回折光学素子１６により、マイナスの回折光として、光源１２の光軸Ｃに対して内側へと偏向される。
【００２１】
又、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるレンズ１４の、光源１２の光軸Ｃより上側に位置する、回折光学素子１６が設けられている領域を、拡大図示したものである。回折光学素子１６は、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する面と、光源１２の光軸Ｃと平行となる面とを有している。そして、各回折光学素子が、光源１２の光軸Ｃを中心とする円環状に、複数列に連なって配置されている。レンズ１４に入射された入射光Ｌ１０は、レンズ１４の光源１２とは反対側の面に設けられた回折光学素子１６の光回折作用により、０次光Ｌ１２、プラスの回折光Ｌ１４、マイナスの回折光Ｌ１６の３種の光に分光される。ここで、本発明の第１の実施の形態では、後述する理由により、レンズに入射する青色光を主として０次光とし、黄色光を主としてマイナスの回折光とするように、光路偏向することが好ましい。
【００２２】
図２には、図１の応用例として、回折光学素子が２つの同心の円環状の領域に設けられているレンズ１４を、模式的に示している。直径をＤとするレンズ１４には、その片側の面に、レンズ１４と同心の円環状の領域１４Ａと、円環状の領域１４Ａよりも外側に、レンズ１４と同心の円環状の領域１４Ｂとが設けられている。ここで、内径をｄ１、外径をｄ２とする、円環状の領域１４Ａには、回折光学素子１６Ａが設けられている。又、内径をｄ２、外径をｄ３とする、円環状の領域１４Ｂには、回折光学素子１６Ｂが設けられている。
なお、レンズ１４の、円環状の領域１４Ａよりも内側の領域、及び円環状の領域１４Ｂよりも外側の領域には、回折光学素子が設けられていない。
【００２３】
ところで、回折光学素子１６Ａ、回折光学素子１６Ｂは、図２の拡大断面図で示されるように、若干の形状の違いを有している。すなわち、回折光学素子１６Ａは、レンズ１４の中心軸側とは反対側を向いて頂角θ１で傾斜する面と、レンズ１４の中心軸と平行となる高さがＨ１の面とを有し、レンズ１４の中心軸を中心とする円環状に、配列ピッチＷ１で複数列に連なって配置される。一方、回折光学素子１６Ｂは、レンズ１４の中心軸側とは反対側を向いて頂角θ１で傾斜する面と、レンズ１４の中心軸と平行となる高さがＨ２の面とを有し、レンズ１４の中心軸を中心とする円環状に、配列ピッチＷ２で複数列に連なって配置される。両者の形状の違いは、具体的には、後述のごとく、Ｈ１、Ｈ２、Ｗ１、Ｗ２の違いとして表れるものである。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１０において、図２に示すようなレンズ１４の構成を有する場合には、光源１２から出射された光は、レンズ１４に入射された後、円環状の領域１４Ａを通過する光は、回折光学素子１６Ａの形状に起因する固有の光路偏向特性を発揮する。又、円環状の領域１４Ｂを通過する光は、回折光学素子１６Ｂの形状に起因する固有の光路偏向特性を発揮する。これに対して、回折光学素子が設けられていない領域を通過する光は、当然に回折光学素子特有の光路偏向はされない。つまりは、レンズ１４の全面に入射した光ではなく、レンズ１４の夫々の所定の領域に入射した光のみを、その領域ごとに別々に、特性の異なる回折光学素子で偏向制御することで、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うものである。
【００２５】
ここで、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１０の、レンズ１４に設けられる回折光学素子の好ましい形状を、本発明者らによるシミュレーション結果に基づいて例示する。図３（ａ）には、波長５６０ｎｍ、入射角６．７°で、回折光学素子１６に光を入射した場合の、回折光学素子１６の配列ピッチｐ（μｍ）を横軸に、回折光の成分の割合ｅを縦軸に示している。なお、入射される回折光学素子の頂角、つまりは、図２で例示される回折光学素子１６Ａにおける頂角θ１は、５５°に設定されている。
図３（ａ）において、マイナスの回折光の総和を符号−で、０次光を符号０で、プラスの回折光の総和を符号＋で、各々示している。図３（ａ）のシミュレーション結果から明らかなように、回折光学素子の配列ピッチを調整することにより、本発明の第１の実施の形態にとって不要な、プラスの回折光（＋）の成分の割合を抑制した状態で、本発明の第１の実施の形態にとって必須となる、マイナスの回折光（−）の成分の割合を制御できることが分かる。
【００２６】
又、図３（ｂ）には、図３（ａ）のシミュレーション結果を、マイナスの回折光の成分の割合に限定し、更に−３次回折光まで細分化したグラフを示しており、マイナスの回折光の総和を符号Ｔで、−１次回折光を符号−１で、−２次回折光を符号−２で、−３次回折光を符号−３で、各々示している。図３（ｂ）のシミュレーション結果によれば、回折光学素子の配列ピッチを調整することにより、−１次回折光と−２次回折光の成分の割合、つまりは、回折光の角度分布を制御できることが分かる。
【００２７】
なお、図３に示されるシミュレーションを行うにあたり、入射角６．７°で回折光学素子に光を入射したのは、０次光の出射角を約１０°にするためである。又、回折光学素子の頂角は５５°に限定されるものではないが、５５°に設定した理由として、５５°よりも小さく（例えば４０°に）設定した場合、回折角度が所定値以下（例えば−１５°以下）になる傾向があり、レンズから出射した光の出射角度分布を一定の範囲内に収束させるには、４０°よりも５５°の方が好ましいという、本発明者らの解析結果に基づくものである。
【００２８】
図４（ａ）には、回折光学素子に光を入射した場合の、光の波長λ（ｎｍ）を横軸に、−１次回折光の成分の割合ｅを縦軸に示している。なお、入射される回折光学素子の頂角は、図３のシミュレーションと同様に５５°である。又、配列ピッチは１．８７μｍ、高さは１．３１μｍに設定されている。ここで、配列ピッチを１．８７μｍと設定したのは、図３（ｂ）におけるシミュレーション結果から、−１次回折光の成分の割合が最大となる値のためである。
【００２９】
図４（ａ）によると、波長が５８０ｎｍ帯である黄色光の、−１次回折光の成分の割合は約７２％、波長が４５０ｎｍ帯である青色光の、−１次回折光の成分の割合は約５２％となっており、黄色光の−１次回折光の成分の割合の方が高くなっていることが分かる。従って、本発明の第１の実施の形態として、レンズに入射する青色光を主として０次光とし、黄色光を主としてマイナスの回折光とするという、好ましい作用が、実現できることが確認できる。
【００３０】
更に、図４（ｂ）には、図４（ａ）と同条件で、光の波長λ（ｎｍ）を横軸に、−１次回折光の回折角ｄｒ（°）を縦軸に示している。図４（ｂ）によると、光の波長が長いほど、−１次回折光の回折角が大きくなることが分かる。つまりは、同じマイナスの回折光であっても、波長の短い青色光よりも、波長の長い黄色光の方が、より光源の光軸側に向くように回折できることとなる。
【００３１】
図５には、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の、色度分布を測定した測定結果が示されている。なお、レンズ１４は、図２に示される例と同様に、回折光学素子１６Ａの頂角θ１は５５°、配列ピッチＷ１は１．４８μｍ、高さＨ１は１．０４μｍに設定されている。又、回折光学素子１６Ｂの頂角θ１は５５°、配列ピッチＷ２は１．８４μｍ、高さＨ２は１．２９μｍに設定されている。図５において、回折光学素子が設けられているレンズ１４を用いた測定結果を符号ｄで、回折光学素子が設けられていないレンズを用いた測定結果を符号ｆで、各々示しており、図５（ａ）には色度ｘ、図５（ｂ）には色度ｙの測定結果を示している。
【００３２】
図５の測定結果によると、矢印で示された箇所で確認できるように、回折光学素子が設けられているレンズ１４を用いた測定結果（ｄ）の方が、回折光学素子が設けられていないレンズを用いた測定結果（ｆ）よりも、色度差が減少することが明確に読み取れる。これにより、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の色むら軽減機能が、実験的にも確認されたこととなる。
【００３３】
上記構成をなす本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、図１に示されるように、光源１２の光軸Ｃ上に配置されるレンズ１４の、光源１２とは反対側の面に設けられた回折光学素子１６によって、光源１２からの出射光Ｌの光路が、その回折光学素子１６の形状に特有の、光の波長に依存した各方向へと偏向される。この波長依存性を利用した光路偏向の制御は、レンズ１４に設けられている回折光学素子１６の、その頂角θ１や配列ピッチＷ１、Ｗ２（図２参照）の調整により、回折光学素子１６での分光の割合を制御することによって可能となる。つまりは、光源１２からの出射光Ｌのうち、青色光を含む波長帯の光を、主として０次光として分光し、黄色光を含む波長帯の光を、主としてマイナスの回折光として分光するような特性を持つように、レンズ１４に設けられている回折光学素子１６の形状を調整することで、光源１２からの出射光Ｌの光路を、効率的に制御するものである。そして、この光の波長に依存した制御により、照明装置１０の光源１２に、擬似白色ダイオード１００（図７参照）を用いた場合に不可避の、イエローリング等の色むらが、軽減されることとなる。
【００３４】
又、レンズ１４に設けられている回折光学素子１６は、レンズ１４の全面ではなく、光源１２の光軸Ｃを中心とした円環状の領域に形成される。これにより、レンズ１４の全面に入射した光ではなく、レンズ１４の所定の領域に入射した光のみを、回折光学素子１６で偏向制御することで、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うことができる。つまりは、レンズ１４の全面に入射した光を偏向制御する場合と比較して、効率的に、イエローリング等の色むらを、軽減させることができる。
【００３５】
又、図２に示されるように、レンズ１４に設けられている回折光学素子１６が、レンズ１４の全面ではなく、光源１２の光軸Ｃを中心とした２つ以上の同心の円環状の領域１４Ａ、１４Ｂに形成され、夫々の領域ごとに特性の異なる回折光学素子１６Ａ、１６Ｂが用いられている。そして、レンズ１４の全面に入射した光ではなく、レンズ１４の夫々の所定の領域に入射した光のみを、その領域ごとに別々に、特性の異なる回折光学素子１６Ａ、１６Ｂで偏向制御することで、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うことができる。換言すれば、光源１２から出射する光の色度分布及び輝度分布に応じて、レンズ１４に同心の円環状に配置される領域ごとに、回折光学素子の配置・非配置を選択し、また、回折光学素子の特性を変えることができるため、効率的に、イエローリング等の色むらを軽減させる制御が行えることとなる。
【００３６】
又、レンズ１４の領域ごとに異なる回折光学素子１６の特性は、特定の周波数の光に対しての、回折角度の偏向特性である。つまりは、レンズ１４の夫々の領域に入射した光は、特定の周波数の光ごとに、その領域の回折光学素子１６に特有の回折角度で、光路偏向されるものである。そして、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な光路偏向の制御を行うことで、イエローリング等の色むらを軽減させることができる。
【００３７】
更に、レンズ１４の回折光学素子１６が、レンズ１４の光源１２とは反対側の面に設けられていることで、レンズ１４の光源１２側の面に設けられる場合と比較し、レンズ１４の設計が容易となるものである。
【００３８】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１０は、レンズ１４に設けられる回折光学素子１６として、回折格子を用いることで、上述と同様の作用効果を奏するものとなる。
【００３９】
又、本発明の第１の実施の形態によれば、光源１２が、発光素子としての青色発光ダイオード１０２と、この発光素子１０２から出射される光を受けて蛍光を発する蛍光体１０８とを含むことから、青色発光ダイオード１０２から出射される青色光を蛍光体１０８によって黄色系の蛍光へと波長変換し、擬似白色発光ダイオード１００を構成するものである。そして、擬似白色発光ダイオード１００から出射される出射光が、上述の如く、レンズ１４に設けられた回折光学素子１６によって、光源１２の光軸Ｃに対して内側へと光路偏向されることで、擬似白色発光ダイオード１００に不可避の色むらを、軽減ないし解消するものである。
【００４０】
続いて、図６を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置を説明する。図６において、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置と同一部分、若しくは相当する部分については、同一の符号を付している。なお、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置について、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置との、相違部分についてのみ説明をすることとし、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置と、同様の部分の構成や作用効果については、説明を省略する。
【００４１】
図６には、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の、レンズ１４の外周沿いの円環状の領域１４Ｃに、回折光学素子としてホログラム素子１８が設けられているレンズ１４を示している。そして、ホログラム素子１８は、ランダムドットの凹凸パターンとして、円環状の領域１４Ｃに形成されている。ここで、ホログラム素子１８はランダムドットの凹凸パターンであるため、円環状の領域１４Ｃの中においても、ホログラム素子１８が配置されている箇所に応じて、その形状が異なっている。
なお、レンズ１４の、円環状の領域１４Ｃよりも内側の領域には、回折光学素子が設けられていない。
【００４２】
本実施の形態において、ホログラムパターンは、位相型ホログラムであってもよく、または、振幅型ホログラムであってもよい。但し、位相型ホログラムは、記録材料の屈折率変化または表面の凹凸として干渉縞が記録されるものであり、一方、振幅型ホログラムは、干渉縞の明暗の強度分布を記録材料上に白黒の濃淡の変化として記録し、光の透過率の変化によって回折を生じさせるものであるため、光の吸収がなく、高い回折効率が得られる。
【００４３】
本発明の第２の実施の形態に係る照明装置１０において、図６に示すようなレンズ１４の構成を有する場合には、光源１２から出射された光は、レンズ１４に入射された後、円環状の領域１４Ｃを通過する光は、ホログラム素子１８のランダムドットの凹凸パターンの、夫々の形状に起因する固有の光強度分布変換が行われる。これに対して、回折光学素子が設けられていない領域を通過する光は、当然に回折光学素子特有の光路偏向はされない。つまりは、レンズ１４の全面に入射した光ではなく、レンズ１４の所定の領域に入射した光のみを、その領域内でも配置される箇所により特性の異なる、ホログラム素子１８で光強度分布変換することで、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な強度分布の制御を行うものである。
【００４４】
上記のごとく、本発明の第２の実施の形態によれば、レンズ１４に設けられる回折光学素子として、ランダムドットの凹凸パターンで構成される、ホログラム素子１８を用いることで、特定の周波数の光に対して、伝搬光の分岐や光強度分布変換を行うものである。そして、レンズ１４に入射した光の強度分布を、レンズ１４の径方向（内周側と外周側）だけではなく、レンズ１４の周方向に対しても制御することで、光源１２からの出射光の色度分布及び輝度分布に応じた、適切な強度分布の制御を行うことができる。つまり、本発明の第１の実施の形態と比較して、更に効率的に、イエローリング等の色むらを軽減させる制御が行えることとなる。
【符号の説明】
【００４５】
１０：照明装置、１２：光源、１４：レンズ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ：円環状の領域、１６：回折光学素子、１８：ホログラム素子、１００：擬似白色ＬＥＤ、１０２：青色発光ＬＥＤ、１０８：黄色蛍光体
【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７】
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【図８】
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【図１】
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【図６】
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