JP2015225849A - 光束制御部材、発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】四角形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材を提供すること。
【解決手段】本発明に係る光束制御部材１３０の入射領域１４１は、フレネルレンズ部１６０と、最外レンズ部１７０と、リフレクター保持部１８０とを有する。フレネルレンズ部１６０は、第１入射面１６２と、第１反射面１６３と、第１稜線１６５とを含む第１凸条１６１を有する。最外レンズ部１７０は、第２入射面１７２と、第２反射面１７３とを含む第２凸条１７１を有する。リフレクター保持部１８０は、リフレクター１９０を保持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材に関する。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置および照明装置に関する。

近年、省エネルギーや小型化の観点から、撮像カメラ用の発光装置として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする発光装置（ＬＥＤフラッシュ）が使用されるようになってきた。このような発光装置としては、ＬＥＤと、フレネルレンズとを組み合わせたものがよく知られている。

一般的に、撮像カメラの撮像領域の形状は、四角形である。よって、鮮明な撮像画像を得るためには、発光装置は被照射領域を四角形に照らすことが好ましい。したがって、撮像カメラ用の発光装置に使用されるフレネルレンズには、発光素子から出射された光を四角形状の被照射領域に均一かつ効率的に照射することが要求される。これまでにも、四角形状の被照射領域を照らすためのフレネルレンズとして様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１Ａは、特許文献１に記載のフレネルレンズ１０の斜視図である。図１Ａに示されるフレネルレンズ１０は、図１Ｂに示されるシリンドリカルレンズ２０と同じ機能を果たすことができる。図１Ａに示されるように、特許文献１に記載のフレネルレンズ１０には、平面視形状が長方形状の複数の溝１２が互いに離間して同心に形成されている。

特開平１１−０６５４９０号公報

しかしながら、特許文献１のフレネルレンズを用いて四角形状の被照射領域に光を照射した場合、発光素子から出射された光を四角形状の被照射領域に十分に均一かつ効率的に照射することができず、特許文献１のフレネルレンズには改善の余地があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、四角形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材を提供することを目的とする。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置および照明装置を提供することも目的とする。

本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、前記入射領域の反対側に形成され、前記入射領域で入射した光を出射させる出射領域と、を有し、前記入射領域は、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、前記第１入射面と対に形成され、前記第１入射面で入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第１反射面と、前記第１入射面および前記第１反射面の間に配置されるとともに、第１仮想四角形の隣接する２本の対角線を繋ぐ第１稜線とを有する第１凸条を複数含むフレネルレンズ部と、前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、前記第２入射面と対に形成され、前記第２入射面で入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第２反射面とをそれぞれ有し、かつ前記第１仮想四角形の外側に配置された第２仮想四角形の各辺上にそれぞれ配置された４つの第２凸条と、前記第２仮想四角形の四隅に配置され、前記発光素子から出射された光の残部の一部を入射させる第３入射面とを有する最外レンズ部と、少なくとも前記第２仮想四角形の四隅に配置されるリフレクターを保持するためのリフレクター保持部と、を含み、前記第１仮想四角形および前記第２仮想四角形は、互いに相似し、同心かつ各辺が平行となるように配置されており、前記入射領域は、前記第１仮想四角形および前記第２仮想四角形の中心を回転軸として２回対称または４回対称である、構成を採る。

本発明の発光装置は、発光素子と、本発明の光束制御部材と、を有し、前記光束制御部材は、その中心軸が前記発光素子の光軸に合致するように配置されている、構成を採る。

本発明の照明装置は、本発明の発光装置と、前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有する、構成を採る。

本発明の光束制御部材を有する発光装置および照明装置は、従来の光束制御部材を有する発光装置および照明装置に比べて、四角形状の被照射領域により均一かつ効率的に光を照射することができる。

図１Ａ，Ｂは、特許文献１に係るフレネルレンズの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る発光装置の断面図である。 図３Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材の斜視図であり、図３Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材本体の斜視図である。 図４Ａ〜Ｃは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図であり、図４Ｄ〜Ｆは、実施の形態１に係る光束制御部材本体の構成を示す図である。 図５Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材本体の屈折部、フレネルレンズ部、最外レンズ部およびリフレクター保持部を省略した底面図である。 図６Ａ〜Ｃは、実施の形態１に係る光束制御部材の断面図である。 図７Ａ〜Ｆは、実施の形態１に係るリフレクターの構成を示す図である。 図８Ａは、比較用の光束制御部材の斜視図であり、図８Ｂは、比較用の光束制御部材本体の斜視図である。 図９Ａ〜Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図であり、図９Ｄ〜Ｆは、比較用の光束制御部材本体の構成を示す図である。 図１０Ａ，Ｂは、比較用の光束制御部材の断面図である。 図１１Ａは、発光素子およびリフレクターのみを有する比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図１１Ｂは、比較用の光束制御部材を有する比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 図１２Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材を有する発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図１２Ｂは、比較用の光束制御部材を有する比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図ある。 図１３は、実施の形態１に係る照明装置の構成を示す図である。 図１４は、実施の形態２に係る光束制御部材の斜視図である。 図１５Ａ〜Ｃは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１６Ａ〜Ｆは、実施の形態２に係るリフレクターの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（光束制御部材および発光装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。図２に示されるように、発光装置１００は、発光素子１２０と、光束制御部材１３０とを有する。

発光素子１２０は、発光装置１００の光源であり、基板上に実装されている。発光素子１２０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

光束制御部材１３０は、発光素子１２０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１３０は、その中心軸ＣＡが発光素子１２０の光軸ＬＡに合致するように配置される。なお、後述する光束制御部材１３０の入射面および出射面はいずれも２回対称または４回対称であり、かつこれらの回転軸は一致する。この入射面および出射面の回転軸を「光束制御部材（本体）の中心軸ＣＡ」という。また、「発光素子の光軸ＬＡ」とは、発光素子１２０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。光束制御部材１３０は、光束制御部材本体１４０およびリフレクター１９０を有する。光束制御部材本体１４０は、リフレクター１９０と組み合わされて使用される。

図３〜図６は、実施の形態１に係る光束制御部材１３０の構成を示す図である。図３Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材１３０の斜視図であり、図３Ｂは、光束制御部材本体１４０の斜視図である。図４Ａは、光束制御部材１３０の平面図であり、図４Ｂは、光束制御部材１３０の底面図であり、図４Ｃは、光束制御部材１３０の側面図であり、図４Ｄは、光束制御部材本体１４０の平面図であり、図４Ｅは、光束制御部材本体１４０の底面図であり、図４Ｆは、光束制御部材本体１４０の側面図である。図５Ａは、第１仮想四角形Ｓ１のみを示した光束制御部材本体１４０の底面図であり、図５Ｂは、第１仮想四角形Ｓ１および第２仮想四角形Ｓ２のみを示した光束制御部材本体１４０の底面図である。図６Ａは、図４Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図６Ｂは、図６Ａにおいて破線で示される領域の部分拡大断面図であり、図６Ｃは、図４Ｂに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。

図２〜図６に示されるように、光束制御部材本体１４０は、発光素子１２０から出射された光を入射させる入射領域１４１と、入射領域１４１の反対側に位置し、入射領域１４１で入射した光を出射させる出射領域１４２とを有する。入射領域１４１と出射領域１４２との間には、フランジ１４３が設けられていてもよい。

光束制御部材本体１４０の平面視形状は、特に限定されない。図４Ａに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材本体１４０の平面視形状は、正方形である。また、本実施の形態に係る光束制御部材本体１４０の一辺の長さは、例えば４．７ｍｍ程度である。

光束制御部材本体１４０の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。光束制御部材本体１４０の材料は、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。光束制御部材本体１４０は、例えば射出成形により製造することができる。

入射領域１４１は、発光素子１２０から出射された光を入射させる。入射領域１４１は、入射領域１４１の中央部分に位置する屈折部１５０と、屈折部１５０の外側に位置するフレネルレンズ部１６０と、フレネルレンズ部１６０の外側に位置する最外レンズ部１７０と、リフレクター保持部１８０とを有する。入射領域１４１は、後述する第１仮想四角形Ｓ１および第２仮想四角形Ｓ２の中心を回転軸として２回対称または４回対称である。この回転軸は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡおよび発光素子１２０の光軸ＬＡと一致する。したがって、入射領域１４１は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡおよび発光素子１２０の光軸ＬＡを回転軸として２回対称または４回対称でもある。入射領域１４１の外形は、例えば長方形または正方形である。

屈折部１５０は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して小さな角度で出射された光）を光束制御部材本体１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向かって屈折させる。図２に示されるように、屈折部１５０は、発光素子１２０と対向する位置に、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡ（発光素子１２０の光軸ＬＡ）と交わるように配置されている。なお、屈折部１５０の形状は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。屈折部１５０の形状は、例えば屈折型フレネルレンズであってもよい。また、屈折部１５０の表面は、球面または非球面であってもよい。本実施の形態では、図２および図３Ｂに示されるように、屈折部１５０の表面は非球面であり、屈折部１５０の形状は略四角錐状である。

フレネルレンズ部１６０は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して比較的大きな角度で出射された光）を光束制御部材本体１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。フレネルレンズ部１６０は、発光素子１２０から出射された光の進行方向を制御するための複数の第１凸条１６１を有する。

図５Ａに示されるように、フレネルレンズ部１６０に、第１仮想四角形Ｓ１が配置されていると仮定する。第１仮想四角形Ｓ１の中心Ｏ１（第１対角線Ｌ１の交点）は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡと合致している。第１仮想四角形Ｓ１および４本の第１対角線Ｌ１は、複数の第１凸条１６１の配置の基準となる。複数の第１凸条１６１は、隣接する２本の第１対角線Ｌ１間を繋ぐように配置される。複数の第１凸条１６１は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。また、図６Ｂに示されるように、複数の第１凸条１６１は、隣接する２本の第１対角線Ｌ１間の領域において隣接する２つの第１凸条１６１間に谷部が形成されるように配置される。

第１凸条１６１の形状および大きさは、特に限定されず、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、図６Ｂに示されるように、複数の第１凸条１６１の大きさは、それぞれ異なっている。また、光軸ＬＡ方向における、光束制御部材本体１４０の下端部と各第１凸条１６１の第１稜線１６５との距離ｄ（基準面から第１稜線１６５までの距離ｄ）は、内側から外側に向かうにつれて徐々に短くなっている。ここで「光束制御部材本体１４０の下端部」とは、後述する第２凸条１７１の頂部（第２稜線１７５）を意味し、「基準面」とは、第２凸条１７１の頂部（第２稜線１７５）を含む平面を意味する。

第１凸条１６１は、図６Ｂに示されるように、第１入射面１６２、第１反射面１６３、第１接続面１６４および第１稜線１６５を有する。第１凸条１６１において、第１入射面１６２は内側（中心軸ＣＡ側）に配置され、第１反射面１６３は外側に配置される。

第１入射面１６２は、発光素子１２０から出射された光の一部を入射させるとともに、第１反射面１６３側に屈折させる。第１入射面１６２は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１入射面１６２は、曲面である。また、第１入射面１６２は、中心軸ＣＡ（発光素子１２０の光軸ＬＡ）に平行であってもよいし、中心軸ＣＡに対して傾斜していてもよい。本実施の形態では、離型を容易にする観点から、第１入射面１６２は、光束制御部材本体１４０の下端部（基準面）に近づくにつれて、中心軸ＣＡから離れるように傾斜している。第１入射面１６２の傾斜角度は、中心軸ＣＡを含む任意の断面において、中心軸ＣＡに対して０°超であって、１０°以下の範囲内であることが好ましい。第１入射面１６２の傾斜角度は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがさらに好ましい。

第１反射面１６３は、第１入射面１６２と対に形成され、第１入射面１６２で入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。第１反射面１６３は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１反射面１６３は、曲面である。また、第１反射面１６３は、到達した光を全反射させる観点から、中心軸ＣＡに対して傾斜している。第１反射面１６３は、光束制御部材本体１４０の下端部（基準面）に近づくにつれて、中心軸ＣＡに近づくように傾斜している。

第１接続面１６４は、第１入射面１６２および第１反射面１６３を繋ぐ。第１接続面１６４は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１接続面１６４は、平面である。また、第１接続面１６４を形成せずに、第１入射面１６２と第１反射面１６３とを直接繋いでもよい。

第１稜線１６５は、第１入射面１６２および第１接続面１６４の境界線である。第１稜線１６５は、第１仮想四角形Ｓ１の隣接する２つの第１対角線Ｌ１を繋ぐように配置されている。なお、第１接続面１６４を形成しない場合、第１稜線１６５は、第１入射面１６２および第１反射面１６３の境界線である。第１入射面１６２と第１反射面１６３との間に第１接続面１６４を設けた場合、鋭角部分を無くすことで、製造性を向上させることができる。入射領域１４１を平面視したとき、第１稜線１６５は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、入射領域１４１を平面視したとき、第１稜線１６５は、中心軸ＣＡ側に凸の曲線である。

最外レンズ部１７０は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光）を光束制御部材本体１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。最外レンズ部１７０は、４つの第２凸条１７１および４つの第３入射面１７６を有する。

図５Ｂに示されるように、最外レンズ部１７０に第２仮想四角形Ｓ２が配置されていると仮定する。第２仮想四角形Ｓ２の中心Ｏ２（第２対角線Ｌ２の交点）は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡと合致している。第２仮想四角形Ｓ２は、４つの第２凸条１７１の配置の基準となる。第２仮想四角形Ｓ２は、第１仮想四角形Ｓ１より外側に配置されている。第２仮想四角形Ｓ２および第１仮想四角形Ｓ１は、互いに相似し、同心かつ各辺が平行となるように配置されている。前述の通り、第１稜線１６５は、第１仮想四角形Ｓ１の隣接する２つの第１対角線Ｌ１を繋ぐように配置されていればよい。よって、第１稜線１６５および後述の第２稜線１７５は、曲線で形成される場合もあるため、平行でなくてもよい。

４つの第２凸条１７１は、第２仮想四角形Ｓ２の各辺上にそれぞれ配置されている。当該第２凸条１７１が配置されている辺に直交する面の第２凸条１７１の断面積は、当該第２凸条１７１が配置されている辺に直交する面の第１凸条１６１の断面積より大きい。第２仮想四角形Ｓ２の辺と平行な方向における第２凸条１７１の長さは、最も外側に配置された第１凸条１６１の長さより短い。光束制御部材本体１４０が上記の発光装置１００に用いられる場合、第２仮想四角形Ｓ２の辺と平行な方向における第２凸条１７１の長さは、発光装置１００に用いられる発光素子１２０の幅より長いことが好ましい。

第２凸条１７１は、略三角柱形状に形成されている。当該第２凸条１７１が配置されている辺に直交する面の第２凸条１７１の断面形状は、略三角形である。図６Ｂに示されるように、各第２凸条１７１は、第２入射面１７２、第２反射面１７３、第２接続面１７４および第２稜線１７５を有する。第２凸条１７１において、第２入射面１７２は内側（中心軸ＣＡ側）に配置され、第２反射面１７３は外側に配置される。

第２入射面１７２は、発光素子１２０から出射された光を入射させるとともに、第２反射面１７３側に屈折させる。第２入射面１７２は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２入射面１７２は、平面である。また、第２入射面１７２は、中心軸ＣＡに平行であってもよいし、中心軸ＣＡに対して傾斜していてもよい。本実施の形態では、離型を容易にする観点から、第２入射面１７２は、光束制御部材本体１４０の下端部（基準面）に近づくにつれて、中心軸ＣＡから離れるように傾斜している。

第２反射面１７３は、第２入射面１７２と対に形成され、第２入射面１７２で入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。第２反射面１７３は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２反射面１７３は、曲面である。第２反射面１７３は、中心軸ＣＡに直交する断面（水平断面）において直線である。また、第２反射面１７３は、中心軸ＣＡを含む断面（垂直断面）において外側に凸となるような曲線である。

第２接続面１７４は、第２入射面１７２および第２反射面１７３を繋ぐ。第２接続面１７４は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２接続面１７４は、平面である。また、第２接続面１７４を形成せずに、第２入射面１７２と第２反射面１７３とを直接繋いでもよい。

第２稜線１７５は、第２入射面１７２および第２接続面１７４の境界線である。なお、第２稜線１７５は、第２接続面１７４を形成しない場合、第２入射面１７２および第２反射面１７３の境界線である。このように、第２入射面１７２と第２反射面１７３との間に第２接続面１７４を設けた場合、鋭角部分を無くすことで、製造性を向上させることができる。

４つの第３入射面１７６は、発光素子１２０から出射された光の残部（屈折部１５０、フレネルレンズ部１６０および第２凸条１７１に入射しなかった光）の一部を入射させる。具体的には、第３入射面１７６は、発光素子１２０から出射され、後述するリフレクター１９０で反射された光を入射させる。第３入射面１７６は、平面であってもよいし、曲面であってもよく、後述するリフレクター保持部１８０の形状や大きさなどにより適宜設計されうる。本実施の形態では、第３入射面１７６は、平面である。また、第３入射面１７６は、第２仮想四角形Ｓ２の四隅に配置されている。

リフレクター保持部１８０は、リフレクター１９０を所定の位置に保持する。リフレクター保持部１８０は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡを全周に亘って囲うように形成されていてもよいし、全周のうちの一部にのみ形成されていてもよい。リフレクター保持部１８０の形状、大きさおよび数は、リフレクター１９０を所定の位置に保持することができ、かつ光束制御部材１３０による光束の配光の制御に影響を与えなければ特に限定されない。たとえば、リフレクター保持部１８０は、互いに隣接する第２凸条１７１の間やフランジ１４３上などに配置された凸部または凹部である。本実施の形態では、図３Ｂに示されるように、リフレクター保持部１８０は、第２仮想四角形の四隅に配置されている４つの段部を有する。各段部は、第３入射面１７６の外側に配置されている。このため、リフレクター１９０からの反射光は、第３入射面１７６で光束制御部材本体１４０に入射することができる。段部の高さは、例えば０．１〜０．３ｍｍ程度である。

出射領域１４２は、入射領域１４１の反対側に形成され、入射領域１４１で入射した光を出射させる。出射領域１４２は、発光素子１２０とは反対側の、被照射領域側に形成された平面または曲面である。本実施の形態では、出射領域１４２は、平面である。図２および図６Ａ，Ｂに示されるように、出射領域１４２は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡと交わるように形成されている。出射領域１４２は、屈折部１５０で入射した光と、第１入射面１６２で入射し、第１反射面１６３で反射した光と、第２入射面１７２で入射し、第２反射面１７３で反射した光と、リフレクター１９０の第３反射面１９５で反射し、第３入射面１７６で入射した光とを被照射領域に向けて出射させる。

リフレクター１９０は、リフレクター保持部１８０に保持されている。リフレクター１９０は、発光素子１２０から出射され、入射領域１４１で入射した光以外の光（例えば、互いに隣接する第２凸条１７１間の隙間を通過した光）の少なくとも一部を出射領域１４２に向けて反射させる。リフレクター１９０からの反射光は、主として第３入射面１７６で光束制御部材本体１４０に入射する。

図７は、本実施の形態に係るリフレクター１９０の構成を示す図である。図７Ａは、上側（出射領域１４２側）から見た斜視図であり、図７Ｂは、平面図であり、図７Ｃは、側面図であり、図７Ｄは、下側（入射領域１４１側）から見た斜視図であり、図７Ｅは、底面図であり、図７Ｆは、図７ＢにおけるＦ−Ｆ線の断面図である。

図７Ａ〜Ｆに示されるように、リフレクター１９０は、発光素子１２０から出射され、入射領域１４１で入射した光以外の光の一部を出射領域１４２に向けて反射させる第３反射面１９５を有する。第３反射面１９５は、特に、互いに隣接する第２凸条１７１間の隙間を通過した光を出射領域１４２に向けて反射させる。リフレクター１９０の平面視形状は、特に限定されない。図７Ｂに示されるように、本実施の形態に係るリフレクター１９０の平面視形状は、１つの貫通孔を有する正方形である。本実施の形態に係るリフレクター１９０の一辺の長さは、例えば４．７ｍｍ程度である。また、リフレクター１９０の貫通孔の内面は、第３反射面１９５となる。すなわち、本実施の形態に係るリフレクター１９０は、１つの第３反射面１９５を有する。貫通孔の形状は、第３反射面１９５としての上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。本実施の形態では、図７Ｆに示されるように、貫通孔の形状は、入射領域１４１側の開口部から出射領域１４２側の開口部に向かって径が連続的に大きくなる円錐台形状である。すなわち、１つの第３反射面１９５は、発光素子１２０の光軸ＬＡに対して垂直な断面において、円形状である。貫通孔の入射領域１４１側の開口径は、例えば３〜５ｍｍ程度である。貫通孔の出射領域１４２側の開口径は、例えば４〜６ｍｍ程度である。第３反射面１９５は、光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡを全周に亘って囲うように形成されていてもよいし、全周のうちの一部にのみ形成されていてもよい。しかしながら、入射領域１４１で入射した光以外の光を効率よく出射領域１４２に向かって反射させる観点から、リフレクター１９０は、少なくとも第２仮想四角形Ｓ２の四隅に配置される。本実施の形態では、図６Ｂに示されるように、１つの第３反射面１９５が、第２反射面１７３の外側において発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材本体１４０の中心軸ＣＡ）を取り囲むように、リフレクター１９０は配置される。

リフレクター１９０の材料は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。リフレクター１９０の材料の例には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂などの白色樹脂；アルミニウムや銀、銅、これらの合金などの金属が含まれる。リフレクター１９０の材料として樹脂を使用する場合、リフレクター１９０は、例えば射出成形により製造されうる。リフレクター１９０の材料として金属を使用する場合、リフレクター１９０は、例えばプレス加工により製造されうる。また、光をより反射させる観点からは、リフレクター１９０の第３反射面１９５には、銀やアルミニウム、金、銅、これらの合金などからなる金属層が配置されていてもよい。金属層は、例えば蒸着法、スパッタ法、ディップコーティング法により形成されうる。金属層を配置する場合には、リフレクター１９０の材料は、特に限定されず、光透過性の樹脂や反射率の低い金属などであってもよい。

（シミュレーション）
上述した実施の形態１に係る光束制御部材１３０を有する発光装置１００について、照度分布のシミュレーションを行った。また、比較のため、光束制御部材本体１４０を有しない（発光素子１２０およびリフレクター１９０のみを有する）発光装置と、第２凸条１７１を含まない光束制御部材を有する発光装置と、光束制御部材本体１４０’が４つの角部１４４’をさらに含む光束制御部材１３０’を有する発光装置についても、それぞれ照度分布のシミュレーションを行った。

図８〜図１０は、比較用の光束制御部材１３０’の構成を示すための図である。図８Ａは、光束制御部材１３０’の斜視図であり、図８Ｂは、光束制御部材本体１４０’の斜視図である。図９Ａは、光束制御部材１３０’の平面図であり、図９Ｂは、光束制御部材１３０’の底面図であり、図９Ｃは、光束制御部材１３０’の側面図であり、図９Ｄは、光束制御部材本体１４０’の平面図であり、図９Ｅは、光束制御部材本体１４０’の底面図であり、図９Ｆは、光束制御部材本体１４０’の側面図である。図１０Ａは、図９ＢにおけるＡ−Ａ線の断面図であり、図１０Ｂは、図９ＢにおけるＢ−Ｂ線の断面図である。

図８Ｂに示されるように、４つの角部１４４’は、発光素子１２０から出射された光の一部を入射させる第３入射面１７６’と、第３入射面１７６’で入射した光を出射領域１４２に向けて反射する第３反射面１７７’とを有する。４つの角部１４４’は、第２仮想四角形Ｓ２の四隅において、第２反射面１７３間を繋ぐように配置されている。すなわち角部１４４’は、リフレクター１９０と同様の機能を有し、光を出射領域１４２に向けて反射することができる。また、４つの角部１４４’は、リフレクター保持部１８０としても機能する。角部１４４’は、例えば光束制御部材本体１４０’と一体として射出成形により形成される。

図１１Ａは、光束制御部材本体１４０を有しない比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図１１Ｂは、第２凸条１７１を含まない比較用の光束制御部材を有する比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図１２Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材１３０を有する発光装置１００についての照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図１２Ｂは、比較用の光束制御部材１３０’を有する比較用の発光装置についての照度分布のシミュレーション結果を示す図である。これらの図は、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の、被照射領域における照度分布のシミュレーション結果である。図１１，１２の左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡからの距離（ｍｍ）を示している。また、右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。

図１１Ａに示されるように、光束制御部材本体１４０を有しない比較用の発光装置は、被照射領域を円形に照らした。このことから、リフレクター１９０は、被照射領域を四角形に照らすことに寄与しないことがわかる。また、図１１Ｂに示されるように、第２凸条１７１を含まない比較用の光束制御部材を有する比較用の発光装置は、被照射領域を略円形に照らした。このことから、屈折部１５０およびフレネルレンズ部１６０だけでは、被照射領域を四角形に照らすには十分でないことがわかる。

これに対し、図１２Ａ，Ｂに示されるように、実施の形態１に係る光束制御部材１３０を有する発光装置１００は、被照射領域を四角形に照らした。同様に、図１２Ｂに示されるように、４つの角部１４４’をさらに含む比較用の光束制御部材１３０’を有する比較用の発光装置も、被照射領域を四角形に照らした。このことから、第２凸条１７１が、被照射領域を四角形に照らすことに大きく寄与していることがわかる（図１１Ｂと図１２Ａとを比較参照）。また、本実施の形態に係る光束制御部材１３０は、角部１４４’を有しないため角部１４４’を有する光束制御部材１３０’よりも容易に製造されうるにもかかわらず、光束制御部材１３０’と同等の機能を有することもわかる。

（照明装置の構成）
次に、本実施の形態に係る発光装置１００を有する照明装置４００について説明する。

図１３は、本実施の形態に係る照明装置４００の構成を示す図である。図１３に示されるように、照明装置４００は、発光装置１００およびカバー４１０を有する。前述したように、発光装置１００は、発光素子１２０および光束制御部材１３０を含む。発光素子１２０は、基板４２０に固定されている。

カバー４１０は、発光装置１００からの出射光を拡散させつつ透過させるとともに、発光装置１００を保護する。カバー４１０は、発光装置１００から出射される光の光路上に配置されている。カバー４１０の材料は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。カバー４１０の材料は、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材１３０は、発光素子１２０から出射された光を四角形状の被照射領域内に均一かつ効率的に照射することができる。また、本実施の形態に係る光束制御部材１３０は、角部１４４’を有する光束制御部材１３０’よりも容易に製造されうるにもかかわらず、光束制御部材１３０’と同等の機能を有する。本実施の形態に係る光束制御部材１３０を有する発光装置１００および照明装置４００は、四角形状の被照射領域を均一に照らすことができ、発光素子１２０から出射した光の利用効率を向上させることができるとともに、品位を向上させることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る光束制御部材２３０、発光装置および照明装置は、光束制御部材２３０のリフレクター２９０の形状のみが実施の形態１に係る光束制御部材１３０、発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る光束制御部材１３０、発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

（光束制御部材の構成）
図１４，１５は、実施の形態２に係る光束制御部材２３０の構成を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態２に係る光束制御部材２３０の斜視図である。図１５Ａは、光束制御部材２３０の平面図であり、図１５Ｂは、底面図であり、図１５Ｃは、側面図である。図１４，１５に示されるように、実施の形態２に係る光束制御部材２３０は、光束制御部材本体１４０および４つのリフレクター２９０を有する。

図１６は、リフレクター２９０の構成を示す図である。図１６Ａは、上側（出射領域１４２側）から見た斜視図であり、図１６Ｂは、平面図であり、図１６Ｃは、側面図であり、図１６Ｄは、下側（入射領域１４１側）から見た斜視図であり、図１６Ｅは、底面図であり、図１６Ｆは、図１６ＢにおけるＦ−Ｆ線の断面図である。

図１６Ａ〜Ｆに示されるように、４つのリフレクター２９０は、それぞれ、発光素子１２０から出射され、入射領域１４１で入射した光以外の光の一部を出射領域１４２に向けて反射させる第３反射面２９５を含む。４つのリフレクター２９０は、それぞれ、第３反射面２９５が第２仮想四角形Ｓ２の四隅に配置されるように、光束制御部材本体１４０のリフレクター保持部１８０により保持される。本実施の形態に係るリフレクター２９０は、実施の形態１に係るリフレクター１９０の一部に相当する。前述したとおり、実施の形態１に係るリフレクター１９０の形状は、１つの貫通孔を有する直方体である。貫通孔の形状は、入射領域１４１側の開口部から出射領域１４２側の開口部に向かって径が連続的に大きくなる円錐台形状である。リフレクター２９０の貫通孔の内面は、第３反射面２９５となる。図１６Ｂに示されるように、本実施の形態に係る４つのリフレクター２９０は、実施の形態１に係るリフレクター１９０を所定の幅を有する十字で垂直方向に切断することで形成されうる。このとき、十字の幅は、第２仮想四角形Ｓ２の辺の方向の第２凸状１７１の長さと同じである。

リフレクター２９０の材料や製造方法などについての説明は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

（効果）
実施の形態２に係る光束制御部材２３０、発光装置および照明装置は、実施の形態１に係る光束制御部材１３０、発光装置１００および照明装置４００と同様の効果を有する。

なお、本実施の形態では、４つのリフレクター２９０の形状および大きさが同じ場合について説明したが、複数のリフレクターを有する場合、各リフレクターの形状および大きさは異なっていてもよい。

また、上記実施の形態では、リフレクター保持部１８０として段部を有する光束制御部材１３０，２３０について説明した。しかし、本発明に係るリフレクター保持部は、リフレクターを第２仮想四角形の四隅に配置することができればよく、上記実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る光束制御部材、発光装置および照明装置は、四角形状の被照射領域を均一かつ効率的に照らすことができる。本発明に係る発光装置は、例えば、カメラのフラッシュなどとして有用である。また、本発明に係る照明装置は、例えば、室内の一般照明、液晶パネルを被照射面とする面光源装置などとして有用である。

１０ フレネルレンズ
１２ 溝
２０ シリンドリカルレンズ
１００ 発光装置
１２０ 発光素子
１３０，１３０’，２３０ 光束制御部材
１４０，１４０’ 光束制御部材本体
１４１ 入射領域
１４２ 出射領域
１４３ フランジ
１４４’ 角部
１５０ 屈折部
１６０ フレネルレンズ部
１６１ 第１凸条
１６２ 第１入射面
１６３ 第１反射面
１６４ 第１接続面
１６５ 第１稜線
１７０ 最外レンズ部
１７１ 第２凸条
１７２ 第２入射面
１７３ 第２反射面
１７４ 第２接続面
１７５ 第２稜線
１７６，１７６’ 第３入射面
１７７’ 第３反射面
１８０ リフレクター保持部
１９０，２９０ リフレクター
１９５，２９５ 第３反射面
４００ 照明装置
４１０ カバー
４２０ 基板
Ｌ１ 第１対角線
Ｌ２ 第２対角線
Ｓ１ 第１仮想四角形
Ｓ２ 第２仮想四角形
Ｏ１ 第１仮想四角形の中心
Ｏ２ 第２仮想四角形の中心
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸

Claims (9)

1. 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
   発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、
   前記入射領域の反対側に形成され、前記入射領域で入射した光を出射させる出射領域と、
   を有し、
   前記入射領域は、
   前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、前記第１入射面と対に形成され、前記第１入射面で入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第１反射面と、前記第１入射面および前記第１反射面の間に配置されるとともに、第１仮想四角形の隣接する２本の対角線を繋ぐ第１稜線とを有する第１凸条を複数含むフレネルレンズ部と、
   前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、前記第２入射面と対に形成され、前記第２入射面で入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第２反射面とをそれぞれ有し、かつ前記第１仮想四角形の外側に配置された第２仮想四角形の各辺上にそれぞれ配置された４つの第２凸条と、前記第２仮想四角形の四隅に配置され、前記発光素子から出射された光の残部の一部を入射させる第３入射面とを有する最外レンズ部と、
   少なくとも前記第２仮想四角形の四隅に配置されるリフレクターを保持するためのリフレクター保持部と、
   を含み、
   前記第１仮想四角形および前記第２仮想四角形は、互いに相似し、同心かつ各辺が平行となるように配置されており、
   前記入射領域は、前記第１仮想四角形および前記第２仮想四角形の中心を回転軸として２回対称または４回対称である、
   光束制御部材。
2. 前記リフレクター保持部に保持され、かつ前記発光素子から出射され、前記入射領域で入射した光以外の光の一部を前記出射領域に向けて反射させる第３反射面を含むリフレクターをさらに有する、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記リフレクターは、前記第２反射面の外側において前記発光素子の光軸を取り囲むように配置される１つの第３反射面を有する、請求項２に記載の光束制御部材。
4. 前記１つの第３反射面は、前記発光素子の光軸に対して垂直な断面において、円形状である、請求項３に記載の光束制御部材。
5. 前記リフレクターは、前記第２仮想四角形の四隅に配置される４つの第３反射面を有する、請求項２に記載の光束制御部材。
6. 前記リフレクターの前記第３反射面には金属層が配置されている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
7. 前記リフレクターは、白色樹脂からなる、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
8. 発光素子と、
   請求項２〜７のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
   を有し、
   前記光束制御部材は、その中心軸が前記発光素子の光軸に合致するように配置されている、
   発光装置。
9. 請求項８に記載の発光装置と、
   前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
   を有する、照明装置。