JP2017076590A

JP2017076590A - 照明装置

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Publication number: JP2017076590A
Application number: JP2015204989A
Authority: JP
Inventors: 中野　貴之; Takayuki Nakano; 貴之中野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: DE102016119394A1; US9857057B2; US20170108196A1; JP6583678B2

Abstract

【課題】照射領域のムラの発生を抑制しつつ配光制御の自由度を向上させる。【解決手段】照射されたレーザー光とは異なる波長の光を放射する発光部１０４を備える照明装置１００であって、レーザー光を集光することができる集光レンズ１５１と、集光レンズ１５１を通過したレーザー光を発光部１０４で結像させる結像レンズ１５２と、集光レンズ１５１と結像レンズ１５２との間に配置され、原点Ｏを中心とする複数の仮想同心円Ｄのそれぞれの周上の複数箇所に配置される小型レンズ１５４を有する光学部材１５３とを備え、原点Ｏを通る半径方向軸において隣接する小型レンズ１５４の位相が異なる。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザー光を光源とする照明装置に関する。

従来より、照明装置などにおいて、光の出射面から光が均一に出射されず、対象物に光が照射された際の領域である照射領域内において照度ムラや色ムラなどのムラが発生することがあり、このムラを低減するため様々な装置や方法が提案されている。

例えば、照射領域内のムラを低減する技術として、照明装置の出射面に正六角形状の凹型、または、凸型の小型レンズを隙間なく配置したハニカム構造の光学部材を配置する技術が知られている。このハニカム構造の光学部材が照明装置のカバーとして取り付けられることにより透過率の異なった光の減光域を作って光を干渉させ、かつ、光の透過率を保ちながら照射領域におけるムラを低減している。

さらに、特許文献１に記載の照明装置は、小型レンズをランダムに配置した光学部材を光の出射面に用いることで、照射領域の周縁部におけるムラを低減している。

特開２０１２−１７３５２２号公報

しかしながら、照明装置は、ムラの抑制ばかりでなく、配光を制御する必要もあるが、光学部材の設計において、ムラの抑制と配光制御の自由度とを両立させることは困難であった。

そこで本発明は、照射領域の見栄えの悪さの原因となるムラの発生を抑制しつつ、配光制御の自由度を向上させることができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る照明装置は、レーザー光を光源とし、レーザー光が照射されることにより照射されたレーザー光とは異なる波長の光を放射する発光部を備える照明装置であって、レーザー光を集光することができる集光レンズと、前記集光レンズを通過したレーザー光を前記発光部で結像させる結像レンズと、前記集光レンズと前記結像レンズとの間に配置され、所定の一点である原点を中心とした複数の仮想同心円のそれぞれの周上の複数箇所に配置される小型レンズを有する光学部材とを備え、前記原点を通る半径方向軸において隣接する前記小型レンズは、前記半径方向軸に対して位相が異なる。

本発明の一態様に係る照明装置によれば、励起光源であるレーザー光の段階でムラを抑制することで発光部から放射される可視光のムラを抑制することができる。このため、照射領域の見栄えの悪さの原因となるムラの発生を抑制しつつ、可視光において配光を制御できるため光学部材の設計の自由度を向上させることができる。

実施の形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。実施の形態に係る照明装置の断面図である。実施の形態に係るカバーの配光制御構造を示す断面図である。実施の形態に係るカバーの光散乱構造を示す断面図である。実施の形態に係る照明装置の光学系を詳細に示す側面図である。実施の形態に係る光学部材の表面に形成される小型レンズの配置の説明図である。実施の形態に係る照明装置の使用態様を模式的に示す図である。実施の形態にかかる照明装置において、発光部に照射されるレーザー光の照射領域の形状を従来例と比較して示す図である。実施の形態にかかる照明装置において、配光制御されて照射された可視光の照射領域の形状を従来例と比較して示す図である。実施の形態にかかる照明装置において、発光部が脱落した状態を示す断面図である。実施の形態２、３に係る照明装置が備える光学部材に形成される小型レンズの中心部の座標を求める数式に用いられる変数の説明図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
以下、実施の形態について説明する。

［照明装置の構成］
図１は、照明装置の外観を示す斜視図である。

図２は、照明装置の断面図である。

これらの図に示すように、照明装置１００は、レーザー光Ｌを光源として可視光を放射する装置であって、発光部１０４と、カバー１０１とを備えている。また本実施の形態の場合、照明装置１００は、筐体１０２と、光学系１０５と、ファイバー取付部１０６とを備えている。

発光部１０４は、図２に示すように、レーザー光Ｌが照射されることによりレーザー光Ｌとは異なる波長の光を放射するものである。発光部１０４は、例えば、レーザー光Ｌによって励起されて蛍光を放射する蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザー光Ｌの照射により蛍光体がレーザー光Ｌとは異なる波長の蛍光を放射する。具体的に、発光部１０４は、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。つまり発光部１０４は、レーザー光を蛍光に変換する波長変換部材であると言える。

本実施の形態の場合、発光部１０４は白色光を放射するものであり、レーザー光Ｌの照射によって赤色を発光する第一蛍光体、青色を発光する第二蛍光体、緑色を発光する第三蛍光体の３種類の蛍光体が適切な割合で含まれている。

蛍光体の種類や特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザー光Ｌが励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。

また、蛍光体を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、透明性が高ければ、白色光の放射効率も高くなるため好ましく、また、比較的高い出力のレーザー光Ｌが入射するため、耐熱性の高いものが好ましい。

また、発光部１０４には、レーザー光Ｌを蛍光体に効率よく照射するための機能膜、発光した可視光を効率よく放射するための機能膜などを備えていてもかまわない。

カバー１０１は、発光部１０４に対しレーザー光Ｌが照射される側（本実施の形態では光学系１０５が配置される側）とは反対側に配置され、発光部１０４から放射される光（可視光Ｖ）の配光を制御する配光制御構造１１１を有する部材である。カバー１０１は、レーザー光Ｌの光軸Ａが通過する部分、および、その近傍に、レーザー光Ｌを散乱する構造である光散乱構造１１２を一体に備えている。なお、光散乱構造１１２は、配光制御構造１１１と比較して小さな構造であるため、図１、図２には光散乱構造１１２は、具体的に図示されていない。

カバー１０１を構成する材料は、発光部１０４から放射される可視光Ｖが透過するものであれば特に制限されるものではないが、配光制御構造１１１と光散乱構造１１２とを一体に成形できるものが好ましい。カバー１０１を構成する材料としては例えば、アクリル、または、ポリカーボネート等の樹脂材料、または、ガラス材料などを例示することができる。

また、カバー１０１は、照明装置１００のうち筐体１０２とともに比較的大きな部材、少なくとも発光部１０４よりは大きな部材であり、また、照明装置１００の外部から視認可能な位置に配置されている。従って、照明装置１００からカバー１０１が脱落した場合は、その事実を容易に看取することができ、また、カバー１０１に欠けやひびなどが発生した場合でも、その事実を容易に看取することができるものである。

また、カバー１０１は、比較的大型の部材であるため、筐体１０２に強固に取り付けることが可能であり、カバー１０１の筐体１０２から脱落する可能性を可及的に低下刺せることが可能である。

図３は、カバーの配光制御構造を示す断面図である。

同図に示すように、配光制御構造１１１は、発光部１０４から放射方向に拡がる可視光を混色し、また、照明装置１００として所望の広がりのある光（平行光も含む）にするためのものであり、複数の構造単位１１５が光軸Ａと交差（直交含む）する面上に並べて配置された構造となっている。ここで、構造単位１１５とは、配光制御構造１１１を構成している要素の一つである。また本実施の形態の場合、配光制御構造１１１を構成する構造単位１１５は、相互に同一形状、または、相似形状となっている。

本実施の形態の場合、配光制御構造１１１は、光軸Ａに近い領域である屈折領域１１６に第一構造単位１１３を有し、光軸Ａに対して屈折領域１１６よりも遠い領域である反射領域１１７に第二構造単位１１４を有している。

屈折領域１１６とは、当該領域に配置される第一構造単位１１３が発光部１０４から放射される可視光Ｖを主として屈折によって配光制御する領域である。

反射領域１１７とは、当該領域に配置される第二構造単位１１４が発光部１０４から放射される可視光Ｖを主として反射（全反射）によって配光制御する領域である。

なお、第一構造単位１１３の面積、つまり、光軸Ａの方向に沿ってカバー１０１の第一構造単位１１３を見た場合の第一構造単位１１３が占める面積、いわゆる平面視における面積は、第二構造単位１１４の面積よりも小さい。これにより効果的に配光を制御することができ、カバー１０１から放射される可視光Ｖをほぼ平行光にすることも可能となる。

また本実施の形態の場合、構造単位１１５は、円盤状の基礎部１１０から一体に突出した半球形状の構造である。なお、構造単位１１５の形状は、特に限定されるものではなく、任意の形状を採用しうる。例えば、構造単位１１５の形状は、基礎部１１０の表面から陥凹した形状でもよく、凸形状と凹形状とを組み合わせてもかまわない。また、構造単位１１５の形状は、円錐や三角錐、四角錐など任意の形状を採用することができる。また、配光制御構造１１１は、異なる形状の構造単位１１５が混在した状態で構成されてもかまわない。

図４は、カバーの光散乱構造を示す断面図である。

光散乱構造１１２は、発光部１０４が割れたり筐体１０２から脱落したりした場合などにおいて、カバー１０１に到達したコヒーレントなレーザー光を人間の目に影響のない程度にまで拡散させ、照明装置１００の安全性を向上させるためのものである。光散乱構造１１２は、同図に示すように、光軸Ａと交差（直交含む）し光軸Ａが通過する面上に構造単位が並べて配置された構造となっている。ここで、光散乱構造１１２が配置される領域を散乱領域１１８とし、散乱領域１１８に配置される構造単位を第三構造単位１１９として説明する。

光散乱構造１１２は、第三構造単位１１９が周期的に配置され回折格子を形成する構造や、第三構造単位１１９が非周期的（ランダム）に配置された構造を例示することができる。また、隣接する第三構造単位１１９間の距離は、周期構造、および、非周期構造のいずれの場合においてもミクロンオーダーとなっている。これにより、発光部１０４が放射する可視光Ｖよりも波長の短いレーザー光Ｌを人間の目に影響のない程度にまで拡散させることが可能となる。

具体的には、光散乱構造１１２の隣接する第三構造単位１１９間の距離は、配光制御構造１１１における隣接する第一構造単位１１３間や隣接する第二構造単位１１４間の距離の１００分の１以下となっている。また、光散乱構造１１２が周期的な構造である場合、隣接する第三構造単位１１９間の距離（ピッチ）は５０ミクロン以下が好ましい。また、光散乱構造１１２が非周期的な構造である場合、隣接する第三構造単位１１９間の距離は最大でも５００ミクロン以下であり、平均は１ミクロン以上１００ミクロン以下が好ましい。

第三構造単位１１９の形状は、特に限定されるものではなく、球面や多項式曲線に基づく面を備えた立体形状、三角柱、多角柱、三角錐、多角錘などの凹形状や凸形状を例示することができる。また、全ての第三構造単位１１９が同じ形状である必要はなく、相互に異なる形状であってもかまわない。

本実施の形態の場合、第三構造単位１１９は、円盤状の基礎部１１０から一体に突出した半球形状であり、第一構造単位１１３、および、第二構造単位１１４突出する基礎部１１０の面と同じ面に設けられている。

散乱領域１１８は、発光部１０４が筐体１０２から脱落した場合において、レーザー光がカバー１０１に照射される領域を含む大きさ、および、位置に存在する必要がある。例えば、散乱領域１１８の直径をａ、光学系１０５（図２参照）がない場合において、光ファイバー２００の光出射端から散乱領域１１８までの距離をＬ、光ファイバー２００の光出射端から出射される光の発散角をθとした場合、散乱領域１１８の大きさは、a≧L・tanθの式を満たす必要がある。なお、本実施の形態の場合のように、光学系１０５を備える場合などは、前記式を満たす必要はなく、発光部１０４がないとした場合に、光散乱構造１１２に到達するレーザー光の全てを覆うように散乱領域１１８を設定すれば良い。

筐体１０２は、図１、図２に示すように、発光部１０４、および、光学系１０５を収容し、一方の端部にカバー１０１が取り付けられ、他方の端部にファイバー取付部１０６が取り付けられる箱状の構造部材である。本実施の形態の場合、筐体１０２は、円筒状の外殻部１２１と、発光部１０４を保持し発光部１０４から放射される光をカバー１０１方向に反射させる内殻部１２２とを備えている。

また、筐体１０２は、レーザー光Ｌの光路を覆う部材である。本実施の形態の場合筐体１０２の内周面には、レーザー光Ｌを吸収する部材、または、構造が設けられている（図示省略）。

ここで、レーザー光を吸収する部材とは、例えばレーザー光が青色であった場合、青色を吸収する色素を備えた部材である。また、レーザー光を吸収する構造とは、細かな小型レンズが内周面に設けられることによりレーザー光を乱反射させて消滅させる構造などである。これにより、レーザー光Ｌの光軸Ａが不本意にずれた場合でも、照明装置１００の安全性を高い状態で維持することが可能となる。

光学系１０５は、入射したレーザー光Ｌを発光部１０４において集光するように設定されたレンズ群などである。

図５は、光学系を詳細に示す側面図である。

同図に示す様に光学系１０５は、集光レンズ１５１と、結像レンズ１５２と、光学部材１５３とを備えている。

集光レンズ１５１は、レーザー光Ｌを集光することができるレンズである。本実施の形態の場合、光ファイバー２００の光出射端が焦点に配置されており、集光レンズ１５１は、光出射端から所定の広がりで出射したレーザー光Ｌをほぼ平行光にするものとなっている。

結像レンズ１５２は、集光レンズ１５１を通過したレーザー光Ｌを発光部１０４で結像させるレンズである。

図６は、光学部材における小型レンズの配置状態を説明するための図である。

図５、図６に示すように、光学部材１５３は、集光レンズ１５１と結像レンズ１５２との間に配置され、並べて配置される小型レンズ１５４により、レーザー光の光強度分布をガウシアン分布からトップハット分布に変換するいわゆるホモジナイザーである。本実施の形態の場合、図６に示す様に、光学部材１５３の表面には、平面視で円形の複数の小型レンズ１５４が原点Ｏを中心とした仮想同心円Ｄのそれぞれの上に並べて配置される。なお、この小型レンズ１５４の平面視形状は円形に限定されるものではなく、多角形などその他の形状でもよい。また、小型レンズ１５４は、ディンプル形状の窪みであってもよく、突出した形状であってもかまわない。

光学部材１５３の表面に形成される小型レンズ１５４は、次のようにして配置される。すなわち、仮想同心円Ｄの中心である原点Ｏを通る半径方向軸において隣接する小型レンズ１５４は、互いに位相が異なる位置（例えば、図６に示す小型レンズ１５４ａ及び小型レンズ１５４ｂとでは、位相差αが生じている）に配置される。本実施の形態の場合、隣接す小型レンズ１５４のいずれの位相もずれるように小型レンズ１５４は配置されている。さらに、図６に示すように、隣り合う仮想同心円の間隔は等しくなっている。

ファイバー取付部１０６は、照明装置１００とは別体の光源装置２０２（図１０参照）から発せられたレーザー光を伝送する光ファイバー２００を所定の光軸となるように筐体１０２に取り付ける部材である。ファイバー取付部１０６により、レーザー光Ｌの光軸Ａが散乱領域１１８を通過するように光ファイバー２００を取り付けることが可能となる。

［照明装置の使用態様］
次に、上記構成の照明装置１００の使用態様を具体的に説明する。

本実施の形態の場合、照明装置１００は、図７に示すように、建築物２０１の天井などに取り付けられて室内を照らす装置として使用されている。また、建築物２０１の外には、光源装置２０２が備えられており、光源装置２０２から発せられたレーザー光は、建築物２０１の外部に配線された光ファイバー２００により照明装置１００にまで伝送されている。

光源装置２０２は、レーザー光を発生させ、光ファイバー２００を用いて複数の照明装置１００に対しレーザー光を供給する装置である。具体的に例えば、光源装置２０２は、青紫〜青色（４３０〜４９０ｎｍ）の波長のレーザー光を放射する半導体レーザー素子を複数個備えている。このように、半導体レーザー素子を１箇所に配置することで、半導体レーザー素子を冷却する冷却装置を集中して配置することができ、冷却効率を高めることができると共に、排熱などを水の加温などに利用することが可能となる。

光源装置２０２から放射されたレーザー光は、光ファイバー２００を介して伝送され、図２に示す様に、光ファイバー２００の端部から放射されたレーザー光Ｌが照明装置１００内に導入される。

そして、光学系１０５を通過したレーザー光Ｌは、光強度分布をガウシアン分布からトップハット分布に変換され、照射領域の形状が円形に近い状態で発光部１０４に照射される。

発光部１０４では、照射されたレーザー光を励起光として複数種類の蛍光体により複数波長の蛍光が放射され、全体として白色に看取できる光が放射される。発光部１０４から放射される可視光は、カバー１０１に設けられた配光制御構造１１１により、配光が制御され照明装置１００から放射される。

通常の使用態様において、照明装置１００から放射される光は、配光制御構造１１１によって所望の配光制御される、例えば狭角配光となるように制御される。ここで、配光制御構造１１１の中央部に光散乱構造１１２が存在しているが、発光部１０４から放射される光に対する光散乱構造１１２の影響は小さく、照明装置１００から放射される可視光Ｖについては光散乱構造１１２は無視できる。

次に、不本意な衝撃が照明装置１００に発生した場合や経年劣化などにより発光部１０４が割れたり、内殻部１２２から脱落することにより、図１０に示すように、レーザー光Ｌが直接カバー１０１に到達した場合でも、光散乱構造１１２がレーザー光Ｌを回折し、また、散乱させるため、例えば人が照明装置１００をのぞき込んだような場合においても、レーザー光Ｌが人間の目に与える影響を低減することが可能となる。

［効果］
以上のように、集光レンズ１５１と結像レンズ１５２との間に配置された光学部材１５３により、発光部１０４の結像面におけるレーザー光の光強度分布をガウシアン分布からトップハット分布に変換される。ここで、光学部材１５３は、ほぼ平行で進行しているレーザー光の強度分布を変換するため、容易にムラを抑制したトップハット分布にすることができる。さらに、半径方向軸において隣接する小型レンズ１５４の位相をずらしているため、発光部１０４結像面における照射領域の形状が、図８の（ａ）で示した部分のように小型レンズをハニカム配置した従来の光学部材のように六角形となるのではなく、図８の（ｂ）で示した部分のように円形となる。従って、カバー１０１を透過して壁面などに照射される光は、図９の（ａ）で示した部分のように発光部１０４上のパターンが結像されて光の質が劣化することなく、図９の（ｂ）で示した部分のように照度ムラや色ムラを低減して、照射領域での見栄えを向上させることができる。また、小型レンズ１５４の中心が配置される仮想同心円Ｄの隣り合う間隔を等しくすることにより、光学部材１５３の設計を容易化できる。

さらに、本実施の形態の照明装置１００は、外部の光源装置２０２から伝送されるレーザー光を利用するものであり、自身は光源を備えていないため、照明装置１００自体に半導体レーザー素子などを冷却するための冷却装置などが不要となり、照明装置１００に電力を供給する必要もない。従って、照明装置１００を小型軽量化することができ、安価な照明装置を実現することができる。

（実施の形態２）
続いて、照明装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

本実施の形態２に係る照明装置１００では、次式（１）乃至（５）の条件を満たすように小型レンズ１５４の中心座標（ｘ，ｙ）を配置する。

（数１）
０＜Ｄｎ＋１−Ｄｎ≦２・ｄ・・・（１）
ｄ：平面視における小型レンズ１５４の半径（図１１参照）
ｎ：原点Ｏからの仮想同心円の周番（図１１参照）
Ｄｎ：原点からｎ周目の仮想同心円の半径（図１１参照）

（数２）
０＜ｋｎ＜２・Ｄｎ・π／ｄ・・・（２）
ｋｎ：原点からｎ周目の仮想同心円上にある小型レンズの数（整数）

（数３）
θｎ＝３６０／ｋｎ・・・（３）
θｎ：仮想同心円Ｄ上において隣接する小型レンズの中心部の角度（図１１参照）

（数４）
ｘ＝Ｄｎ・cos（θｎ・Ａｍ＋ｂｎ）・・・（４）
Ａｍ：初項１、項差１、末項ｋｎの等差数列
ｂｎ：小型レンズの中心部Ｃの位相

（数５）
ｙ＝Ｄｎ・sin（θｎ・Ａｍ＋ｂｎ）・・・（５）

これらの式（１）乃至（５）を用いることで、本実施の形態２に係る照明装置１００では、小型レンズ１５４の中心部Ｃの座標を容易に演算することができ、設計の容易化を図ることができる。また、上記実施の形態１と同様に、小型レンズ１５４を、一点を中心とした複数の仮想同心円Ｄ上に配置し、隣接する仮想同心円Ｄ上にある小型レンズ１５４であって原点Ｏを通る半径方向線に対して互いに隣接する小型レンズ１５４を異なる位相で配置することができ、照度ムラの発生を低減できる。

（実施の形態３）
続いて、照明装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１、２と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

本実施の形態３に係る照明装置１００では、次式（６）乃至（８）の条件を満たすように算出された座標（ｘ，ｙ）に小型レンズ１５４の中心部Ｃを配置する。

（数６）
θｎ＝３６０／（６・ｎ）・・・（６）
ｎ：原点からの仮想同心円Ｄの周番（図１１参照）
θｎ：隣接する小型レンズの中心部の角度（図１１参照）

（数７）
ｘ＝√３ｄ・ｎ・cos（θｎ・ｋｍ＋ｂｎ）・・・（７）
ｄ：平面視における小型レンズの半径（図１１参照）
ｂｎ：小型レンズの中心部の位相（当該位相は後述するフィボナッチ数列、トリボナッチ数列、テトラナッチ数列、リュカ数列、又は一様乱数のいずれかの数列に従う）
ｋｍ：初項１、項差１、末項６・ｎの等差数列

（数８）
ｙ＝√３ｄ・ｎ・sin（θｎ・ｋｍ＋ｂｎ）・・・（８）

ここでフィボナッチ数列に関して説明する。ｎ番目のフィボナッチ数（Ｆｎ）は下記の式（９）で表される。

（数９）
Ｆｎ＋２＝Ｆｎ＋Ｆｎ＋１（ｎ≧０）・・・（９）
ここで、Ｆ０＝０、Ｆ１＝１

このフィボナッチ数列は、2つの初期条件を持つ漸化式であり、どの項もその前の2つの項の和となり、例えば、最初の数項は0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89・・となる。なお、フィボナッチ数は自然界の現象に数多く出現し、例えば、花びらの数はフィボナッチ数であることが多く、葉序（植物の葉の付き方）はフィボナッチ数と関連している。

次に、トリボナッチ数列に関して説明する。ｎ番目のトリボナッチ数（Ｆｎ）は、下記の式（１０）に定義される。

（数１０）
Ｆｎ＋３＝Ｆｎ＋Ｆｎ＋１＋Ｆｎ＋２（ｎ≧０）・・・（１０）
ここで、Ｆ０＝Ｆ１＝０、Ｆ２＝１

上記のフィボナッチ数列が「前の２項の和」なのに対し、トリボナッチ数列は「前の３項の和」である。例えば、トリボナッチ数列の最初のいくつかの項は0,1,1,2,4,7,13,24,44,81,149,274,504・・のようになる。

次に、テトラナッチ数列に関して説明する。ｎ番目のテトラナッチ数（Ｆｎ）は、下記の式（１１）に定義される。

（数１１）
Ｆｎ＋４＝Ｆｎ＋Ｆｎ＋１＋Ｆｎ＋２＋Ｆｎ＋３（ｎ≧０）・・・（１１）
ここで、Ｆ０＝Ｆ１＝Ｆ２＝０、Ｆ３＝１

すなわち、テトラナッチ数列は「前の４項の和」である。例えば、テトラナッチ数列の最初のいくつかの項は、0,0,0,1,1,2,4,8,15,29,56,108,208,401・・となる。なお、フィボナッチ数列の最初の２項を２と１に置き換えた数列の項をリュカ数（Ｌｎ）という。このリュカ数列の一般項は下記の式（１２）で示される。また、一様乱数とはすべての値の出現確率が等しい乱数のことである。

（数１２）
Ｌｎ＝（（１＋√５）／２）ｎ＋（（１−√５）／２）ｎ・・・（１２）

以上のように、本実施の形態３に係る照明装置１００では、上記実施の形態２と同様に、上記式（６）乃至（１２）に基づいて小型レンズ１５４の中心部Ｃの座標を配置することで、照度ムラの発生を低減でき、設計の容易化を図ることができる。

（その他変形例）
以上、本発明に係る照明装置１００について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態では、照明装置１００の外部に半導体レーザー素子を備えた光源装置２０２が設けられ、光ファイバー２００によりレーザー光を伝送して照明装置１００内に導入していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、照明装置１００は、筐体１０２の端部に光軸Ａのレーザー光を放射することのできる半導体レーザー素子１４８を備えていてもかまわない。

また、小型レンズ１５４を光学部材１５３に設けられた陥凹部として説明したが、小型レンズ１５４は突出形状でもかまわない。また、光学部材１５３は、凹形状の小型レンズ１５４と凸形状の小型レンズ１５４とを備えるものでもかまわない。

また、カバー１０１の片方の面に配光制御構造１１１を備え、もう一方の面には光散乱構造１１２を備えてもよい。また、レーザー光Ｌの光軸Ａ上に光散乱構造１１２と配光制御構造１１１とが並んで配置されていてもよい。これにより、照明装置１００の安全性を維持しながら可視光Ｖの配光制御を容易に行うことができる。

また、カバー１０１に設ける構造単位１１５の面積を光軸Ａから遠ざかるに伴い段階的に変化させるものばかりでなく、構造単位１１５の面積は、光軸Ａからの距離により連続的に変化してもかまわない。また、段階的な変化と連続的な変化とを組み合わせてもかまわない。また、屈折領域１１６と散乱領域１１８とが一部重複していてもかまわない。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１００照明装置
１０４発光部
１５１集光レンズ
１５２結像レンズ
１５３光学部材
１５４小型レンズ

Claims

レーザー光を光源とし、レーザー光が照射されることにより照射されたレーザー光とは異なる波長の光を放射する発光部を備える照明装置であって、
レーザー光を集光することができる集光レンズと、
前記集光レンズを通過したレーザー光を前記発光部で結像させる結像レンズと、
前記集光レンズと前記結像レンズとの間に配置され、所定の一点である原点を中心とした複数の仮想同心円のそれぞれの周上の複数箇所に配置される小型レンズを有する光学部材とを備え、
前記原点を通る半径方向軸において隣接する前記小型レンズは、前記半径方向軸に対して位相が異なる
照明装置。
前記仮想同心円のピッチは等しい
請求項１記載の照明装置。
次式（１）乃至（５）の条件を満たすように前記小型レンズの中心座標（ｘ，ｙ）を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
０＜Ｄｎ＋１−Ｄｎ≦２・ｄ・・・（１）
ｄ：平面視における前記小型レンズの半径
ｎ：原点からの仮想同心円の周番
Ｄｎ：原点からｎ周目の仮想同心円の半径
０＜ｋｎ＜２・Ｄｎ・π／ｄ・・・（２）
ｋｎ：原点からｎ周目の仮想同心円上にある小型レンズの数（整数）
θｎ＝３６０／ｋｎ・・・（３）
θｎ：仮想同心円上において隣接する小型レンズの中心部間の原点における角度
ｘ＝Ｄｎ・cos（θｎ・Ａｍ＋ｂｎ）・・・（４）
Ａｍ：初項１、項差１、末項ｋｎの等差数列
ｂｎ：小型レンズの中心部の位相
ｙ＝Ｄｎ・sin（θｎ・Ａｍ＋ｂｎ）・・・（５）
次式（６）乃至（８）の条件を満たすように前記小型レンズの中心座標（ｘ，ｙ）を配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
θｎ＝３６０／（６・ｎ）・・・（６）
ｎ：原点からの仮想同心円の周番
θｎ：隣接する小型レンズの中心部間の角度
ｘ＝√３ｄ・ｎ・cos（θｎ・ｋｍ＋ｂｎ）・・・（７）
ｄ：平面視における小型レンズの半径
ｂｎ：小型レンズの中心部の位相（当該位相はフィボナッチ数列、トリボナッチ数列、テトラナッチ数列、リュカ数列、又は一様乱数のいずれかに従う）
ｋｍ：初項１、項差１、末項６・ｎの等差数列
ｙ＝√３ｄ・ｎ・sin（θｎ・ｋｍ＋ｂｎ）・・・（８）