WO2015125215A1 - 発光装置 - Google Patents

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ヘウン ジョン
秀訓 野中
ヨフン チョ
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アジアブリッジジャパン株式会社
ヘウン ジョン
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    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device including a light control member that controls light emitted from a light emitting element.
  • a conventional light emitting device includes a bottom surface on which divergent light of a light emitting element is incident, a conical first lens surface that protrudes in the central axis direction of the lens and totally reflects light incident through the bottom surface in the lens central direction, A second lens surface extending obliquely upward from the periphery of the first lens surface and totally reflecting light incident through the bottom surface in the peripheral direction of the lens, and extending from the outer periphery of the second lens surface to the bottom surface.
  • a third lens surface that refracts light incident through the bottom surface in a lateral direction is formed (see, for example, Patent Document 1).
  • the above-described conventional technique has a problem that the distance between the light emitting element and the bottom surface becomes long and the light emitting device becomes large.
  • An object of the present invention is to solve such a problem and to reduce the thickness of a light emitting device.
  • the present invention provides a light-emitting device having a light-emitting element and a light control member that has a rotationally symmetric shape about the optical axis and controls and outputs light incident from the light-emitting element.
  • the member has a first surface on which light emitted from the light emitting element is incident, and a second surface that transmits a part of the light incident from the first surface and reflects other light. And a third surface for diffusing light incident from the second surface, wherein the first surface refracts the incident light substantially parallel to the optical axis. .
  • the above-described present invention has an effect that the light emitting device can be thinned.
  • Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device in 1st Example Explanatory drawing of the shape of the 1st surface of the light control member in a 1st Example Explanatory drawing of the shape of the 2nd surface and 3rd surface of the light control member in a 1st Example Explanatory drawing of the light control member in 1st Example Explanatory drawing which shows the effect
  • Explanatory drawing which shows arrangement
  • Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device in 2nd Example Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device in 3rd Example Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device in the modification of a 3rd Example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device in the first embodiment.
  • a light emitting device 1 is employed for a direct type backlight of a liquid crystal display, and includes a light emitting element 2 and a light control member 3 that outputs light by controlling light incident from the light emitting element 2.
  • the light emitting device 1 has a rotationally symmetric shape about the optical axis 21.
  • the light emitting element 2 is a light source that emits light around the optical axis 21, and is, for example, an LED (Light Emitting Diode) light emitting element.
  • the optical axis 21 is the axis of light at the center of the three-dimensional outgoing light beam from the light emitting element 2 which is a point light source.
  • the light control member 3 includes a first surface 31 on which light emitted from the light emitting element 2 enters, and a second surface 32 as a light splitting surface on which light incident from the first surface 31 is irradiated. And a third surface 33 for emitting the light reflected by the second surface 32, and is formed in a rotationally symmetric shape about the optical axis 21.
  • the light control member 3 is formed of a light transmission member for changing the direction of light emitted from the light emitting element 2 and is disposed so as to cover the light emitting element 2.
  • the light control member 3 is formed with a concave cavity facing the light emitting element 2 between the light emitting element 2, and a first surface 31 is formed on the inner surface of the cavity facing the light emitting element 2. Has been. In addition, a second surface 32 and a third surface 33 are formed on the outer surface of the light control member 3.
  • the cross-sectional shape of the first surface 31 is formed as a linear inclined surface that is away from the light emitting element 2 toward the outside from the optical axis 21 so as to form an acute angle ⁇ 1 with respect to the optical axis 21. Further, the inner surface of the cavity is formed at the edge of the first surface 31 so as to be substantially parallel to the optical axis 21.
  • the cross-sectional shape of the second surface 32 is formed as a linear inclined surface that is away from the light emitting element 2 toward the outside from the optical axis 21 so as to form an acute angle ⁇ 2 with respect to the optical axis 21.
  • the cross-sectional shape of the third surface 33 is linearly outward from the optical axis 21 so as to form an acute angle ⁇ 3 with respect to the line 21a parallel to the optical axis 21 from the edge of the second surface 32. It is formed as an inclined surface that inclines.
  • the angle ⁇ 1, the angle ⁇ 2, and the angle ⁇ 3 are the distance between the light emitting element 2 and the first surface 31, the light distribution on the first surface 31, the second surface 32, and the third surface 33, the light uniformity, the color It is determined by temperature uniformity, diffusion distance, and the like.
  • the cross-sectional shape of the light control member 3 is formed in an M shape.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the shape of the first surface of the light control member in the first embodiment.
  • the first surface 31 of the light control member 3 has an axially symmetric shape with respect to the optical axis (reference optical axis) 21, and the intersection of the optical axis 21 and the light emitting surface of the light emitting element 2 is a reference point.
  • the angle formed by the optical axis 21 and the straight line OP1 connecting the reference point O and the arbitrary point P1 of the first surface 31 is defined as an angle ⁇ 1.
  • the shape of the first surface 31 is such that when the angle ⁇ 1 is 0 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 (radian), the distance D1 between the reference point O and the point P1 increases as the angle ⁇ 1 increases, and ⁇ 1 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ( ⁇ / 2) (radians), the distance D1 between the reference point O and the point P1 decreases as the angle ⁇ 1 increases. Therefore, the first surface 31 is formed in the range where the angle ⁇ 1 is 0 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 (radian).
  • the predetermined angle ⁇ 1 can be changed according to the type of the light emitting element 2.
  • the first surface 31 formed in this way makes incident light into a light beam substantially parallel to the optical axis 21.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the shapes of the second surface and the third surface of the light control member in the first embodiment.
  • the second surface 32 and the third surface 33 of the light control member 3 have an axisymmetric shape with respect to the optical axis (reference optical axis) 21, and the optical axis 21 and the light emitting surface of the light emitting element 2.
  • the shape of the second surface 32 is such that when the angle ⁇ 2 is 0 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 2 (radian), the distance D2 between the reference point O and the point P2 increases as the angle ⁇ 2 increases, and the third surface 33 The shape is such that when ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 ⁇ ( ⁇ / 2) (radian), the distance D2 between the reference point O and the point P2 decreases as the angle ⁇ 2 increases.
  • the predetermined angle ⁇ 2 can be changed according to the type of the light emitting element 2.
  • the second surface 32 formed in this way transmits a part of the light incident through the first surface 31 and reflects the other light to the third surface 33. Further, the third surface 33 diffuses light that has entered through the first surface 31 and the second surface 32.
  • the angle formed by the straight line connecting the light emitting element 2 and an arbitrary point P1 of the first surface 31 and the optical axis 21 is an angle ⁇ 11
  • the light beam incident from the first surface 31 Is the angle ⁇ 12 formed by the light beam reflected by the second surface 32 and the line 21b parallel to the optical axis 21, and the light beam and the optical axis from which the light beam incident from the second surface 32 exits from the third surface 33.
  • the angle formed by the line 21c parallel to 21 is the angle ⁇ 13
  • the angle ⁇ 13 decreases as the angle ⁇ 11 increases
  • the angle ⁇ 12 also decreases as the angle ⁇ 11 increases.
  • a second surface 32 and a third surface 33 are formed.
  • the light control member 3 includes the first surface 31 on which the light emitted from the light emitting element 2 enters and a part of the light incident on the first surface 31. And a second surface 32 for reflecting other light and a third surface 33 for diffusing the light incident from the second surface.
  • the first surface 31 enters from the light emitting element 2.
  • the emitted light is refracted so as to be substantially parallel to the optical axis 21 so as to enter the second surface 32.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the operation of the light emitting device in the first embodiment.
  • light L 1 to L 4 and light L 5 to L 8 emitted from the light emitting element 2 enter the first surface 31 of the light control member 3, and are substantially parallel to the optical axis 21 and the second surface 32. To reach.
  • the distance between the light emitting element 2 and the first surface 31 is shortened by causing the light incident on the first surface 31 to reach the second surface 32 substantially parallel to the optical axis 21.
  • the light emitting device 1 can be thinned.
  • the distance between the light emitting element 2 and the first surface 31 is about 0.5 mm.
  • the lights L 1 to L 4 and the lights L 5 to L 8 that have reached the second surface 32 are reflected by the second surface 32 and enter the third surface 33. Further, some of the light beams L 1 ′ to L 8 ′ of the light beams L 1 to L 4 and the light beams L 5 to L 8 that have reached the second surface 32 pass through the second surface 32.
  • the incident angle of the light incident on the second surface 32 from the first surface 31 with respect to the normal line of the second surface 32 is 43 degrees or more, and a part of the incident light is transmitted. And reflect other light.
  • the reason why the incident angle with respect to the normal line of the second surface 32 is 43 degrees or more is to reduce the transmission of the incident light on the second surface 32 and increase the amount of reflected light.
  • the light incident on the third surface 33 is refracted by the third surface 33 and irradiates the target irradiation surface 4 with light.
  • the light beams L1 to L4 and the light beams L1 ′ to L8 ′ that are a part of the light beams L1 to L8 that have reached the second surface 32 are Fresnel-reflected on the second surface 32, and the irradiated surface 4 in the vicinity of the optical axis 21. To reach.
  • a second surface 32 that transmits a part of the light incident from the first surface 31 and reflects other light, and a third surface that diffuses the light incident from the second surface 32 By forming the surface 33, the distance between the light emitting element 2 and the first surface 31 can be made closer, and the light emitting device 1 can be made thinner and smaller.
  • the distance between the light emitting elements 2 can be increased, and the number of the light emitting elements 2 can be reduced.
  • the brightness in the vicinity of the optical axis 42 of each light emitting device 1 can be supplemented by the light 41 from the adjacent light emitting device 1.
  • the inclination angle of each lens surface with respect to the lens center axis can be easily set.
  • the second surface 32 that transmits part of the light and reflects the other light, and the third surface 33 that diffuses the incident light from the second surface 32 are formed. The effect of being able to reduce the thickness and size is obtained.
  • the configuration of the second embodiment will be described based on a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device in the second embodiment of FIG. Note that parts similar to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the light control member 3 has a first surface 31a on which the light emitted from the light emitting element 2 enters and a light splitting surface on which the light incident on the first surface 31a is irradiated.
  • the second surface 32 a and the third surface 33 a that emits the light reflected by the second surface 32 a are formed in a rotationally symmetric shape about the optical axis 21.
  • the light control member 3 is formed of a light transmission member for changing the direction of light emitted from the light emitting element 2 and is disposed so as to cover the light emitting element 2.
  • the light control member 3 is formed with a concave cavity facing the light emitting element 2 between the light emitting element 2, and a first surface 31 a is formed on the inner surface of the cavity facing the light emitting element 2.
  • a second surface 32 a and a third surface 33 a are formed on the outer surface of the light control member 3.
  • the cross-sectional shape of the first surface 31a is formed as a curved curved surface protruding outward from the optical axis 21 toward the light emitting element 2 side. Further, the inner surface of the cavity is formed at the edge of the first surface 31 a so as to be substantially parallel to the optical axis 21.
  • the cross-sectional shape of the second surface 32a is formed as a curved curved surface protruding outward from the optical axis 21 in a direction away from the light emitting element 2.
  • the cross-sectional shape of the third surface 33a is formed as a curved curved surface that protrudes in the direction away from the light emitting element 2 from the edge of the second surface 32a toward the outside of the optical axis 21.
  • the cross-sectional shape of the 3rd surface 33b is made into the direction which approaches the light emitting element 2 toward the outer side of the optical axis 21 from the edge of the 2nd surface 32a. It may be formed as a curved curved surface having a concave shape.
  • the shape of the first surface 31a is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment.
  • the angle ⁇ 1 is 0 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 (radian)
  • the reference point O and the point P1 increase as the angle ⁇ 1 increases.
  • the distance D1 between the reference point O and the point P1 decreases with an increase in the angle ⁇ 1 when ⁇ 1 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ( ⁇ / 2) (radians).
  • the first surface 31a is formed in the range where the angle ⁇ 1 is 0 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 (radian).
  • the shape of the second surface 32a is the same as that in FIG. 3 of the first embodiment.
  • the angle ⁇ 2 is 0 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 2 (radian)
  • the reference point O and the point P2 are increased as the angle ⁇ 2 increases.
  • the distance D2 between the reference point O and the point P2 increases with the increase of the angle ⁇ 2 when ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 ⁇ ( ⁇ / 2) (radians). The distance D2 is reduced.
  • the light emitted from the light emitting element 2 enters the first surface 31a of the light control member 3, and reaches the second surface 32a substantially parallel to the optical axis 21.
  • the light that has reached the second surface 32a is reflected by the second surface 32a and enters the third surface 33a (third surface 33b). Further, some of the light reaching the second surface 32a is transmitted through the second surface 32a.
  • the light incident on the third surface 33a is refracted by the third surface 33a (third surface 33b) and irradiates the target irradiation surface 4 with light.
  • part of the light that has reached the second surface 32 a is Fresnel-reflected on the second surface 32 a and reaches the irradiation surface 4 in the vicinity of the optical axis 21.
  • the distance T2 and the distance T3 can be shortened.
  • the diffusion angle of light to the irradiation surface 4 can be adjusted by making the third surface 33b concave.
  • the first surface 31a, the second surface 32a, and the third surface 33a (33b) are curved, thereby reducing the thickness and size of the light emitting device 1. The effect of being able to do it is acquired.
  • a lens is provided in the vicinity of the optical axis of the first surface 31 of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8A is a sectional view of the first surface of the third embodiment
  • FIG. 8B is a sectional view of the first surface of the comparative example.
  • the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • a concave lens 311 is formed in the vicinity of the optical axis 21 of the first surface 31 so as to face the light emitting element 2.
  • a fine R shape 321 is formed in the vicinity of the optical axis 21 of the second surface 32 due to the processing limit of the machine tool. Therefore, the light rays near the optical axis 21 are totally transmitted through the R shape 321, causing a light omission phenomenon in which the central portion near the optical axis 21 becomes bright on the light irradiation surface.
  • a concave lens 311 is formed in the vicinity of the optical axis 21 of the first surface 31 so as to face the light emitting element 2, and the light in the vicinity of the optical axis 21 is refracted and diffused by the lens 311. This prevents the occurrence of light leakage.
  • the light emitted from the light emitting element 2 enters the first surface 31, and the light in the vicinity of the optical axis 21 is refracted and diffused by the lens 311 and reaches the second surface 32.
  • FIG. 8A the light emitted from the light emitting element 2 enters the first surface 31, and the light in the vicinity of the optical axis 21 is refracted and diffused by the lens 311 and reaches the second surface 32.
  • the light that has diffused and reached the second surface 32 is reflected by the second surface 32 and enters the third surface, as in the first embodiment. A part of the light reaching the second surface 32 passes through the second surface 32.
  • the light transmission preventing portion 313 is formed by two-color molding or applying paint on the R shape 321 formed in the vicinity of the optical axis 21 of the second surface 32.
  • the omission phenomenon may be prevented.
  • the lens 311 is formed in the vicinity of the optical axis 21 of the first surface 31, an effect of preventing light leakage can be obtained.

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Abstract

　本発明は、発光装置を小型化できるようにする手段を提供することを課題とする。　本発明の発光装置（１）は、発光素子（２）と、光軸（２１）を中心とした回転対称の形状であり、発光素子（２）から入光した光を制御して出光する光制御部材（３）とを有し、光制御部材（３）は、発光素子（２）から出射された光が入光する第１の面（３１）と、第１の面（３１）から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面（３２）と、第２の面（３２）から入光した光を拡散させる第３の面（３３）とを有し、第１の面（３１）は、入光した光を光軸と略平行に屈折させる。

Description

発光装置
　本発明は、発光素子から出射された光を制御する光制御部材を備えた発光装置に関する。
　従来の発光装置は、発光素子の発散光が入光する底面と、レンズの中心軸方向に突出し、底面を通じて入光する光をレンズ中心方向に全反射させる円錐状の第１のレンズ面と、その第１のレンズ面の周縁から上向き斜めに延長され、底面を通じて入光した光をレンズの周辺方向に全反射させる第２のレンズ面と、その第２のレンズ面の外周縁から底面に延長され、底面を通じて入光した光を側方向に屈折させる第３のレンズ面を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－３３２０５４号公報
　しかしながら、上述した従来の技術においては、発光素子と底面との距離が長くなってしまい発光装置が大型化してしまうという問題がある。
　本発明は、このような問題を解決することを課題とし、発光装置を薄型化できるようにすることを目的とする。
　そのため、本発明は、発光素子と、光軸を中心とした回転対称の形状であり、前記発光素子から入光した光を制御して出光する光制御部材とを有する発光装置において、前記光制御部材は、前記発光素子から出射された光が入光する第１の面と、前記第１の面から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面と、前記第２の面から入光した光を拡散させる第３の面とを有し、前記第１の面は、入光した光を光軸と略平行に屈折させることを特徴とする。
　このようにした本発明は、発光装置を薄型化できるという効果が得られる。
第１の実施例における発光装置の構成を示す断面図 第１の実施例における光制御部材の第１の面の形状の説明図 第１の実施例における光制御部材の第２の面および第３の面の形状の説明図 第１の実施例における光制御部材の説明図 第１の実施例における発光装置の作用を示す説明図 第１の実施例における発光装置の配置を示す説明図 第２の実施例における発光装置の構成を示す断面図 第３の実施例における発光装置の構成を示す断面図 第３の実施例の変形例における発光装置の構成を示す断面図
　以下、図面を参照して本発明による発光装置の実施例を説明する。
　図１は第１の実施例における発光装置の構成を示す断面図である。
　図１において、発光装置１は、液晶ディスプレイの直下型バックライトに採用されるものであり、発光素子２と、発光素子２から入光した光を制御して出光する光制御部材３とにより構成されている。この発光装置１は、光軸２１を中心として回転対称の形状になっている。
　発光素子２は、光軸２１を中心に周囲に光を出射する光源であり、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）発光素子である。ここで、光軸２１は、点光源である発光素子２からの立体的な出射光束の中心における光の軸である。
　光制御部材３は、発光素子２から出射された光が入光する第１の面３１と、第１の面３１から入光した光が照射される光線分割面としての第２の面３２と、第２の面３２で反射された光を出光する第３の面３３とを有し、光軸２１を中心に回転対称な形状に形成されている。また、光制御部材３は、発光素子２から出射された光の方向を変化させるための光透過部材で形成され、発光素子２を覆うように配置されている。
　この光制御部材３は、発光素子２との間に、発光素子２と対向した凹状の空洞部が形成され、その空洞部における発光素子２と対向する内表面には第１の面３１が形成されている。また、光制御部材３の外表面には第２の面３２および第３の面３３が形成されている。
　第１の面３１の断面形状は、光軸２１に対して鋭角な角θ１を成すように、光軸２１から外側に向かって発光素子２から離れる直線状の傾斜面として形成されている。また、第１の面３１の縁部には、光軸２１と略平行するように、空洞部の内表面が形成されている。
　第２の面３２の断面形状は、光軸２１に対して鋭角な角θ２を成すように、光軸２１から外側に向かって発光素子２から離れる直線状の傾斜面として形成されている。
　第３の面３３の断面形状は、第２の面３２の縁部から光軸２１に平行する線２１ａに対して鋭角な角θ３を成すように、光軸２１から外側に向かって直線状に傾斜する傾斜面として形成されている。
　角θ１、角θ２および角θ３は、発光素子２と第１の面３１との距離、第１の面３１、第２の面３２および第３の面３３における光線分布、光の均斉度、色温度の均斉度、拡散距離等により決定される。
　このように、光制御部材３の断面形状は、Ｍ字状に形成されている。
　図２は第１の実施例における光制御部材の第１の面の形状の説明図である。
　図２において、光制御部材３の第１の面３１は、光軸（基準光軸）２１に対して軸対称の形状であり、光軸２１と発光素子２の発光面との交点を基準点Ｏとし、基準点Ｏと第１の面３１の任意の点Ｐ１とを結ぶ直線ＯＰ１と、光軸２１とが成す角を角α１とする。
　第１の面３１の形状は、角α１が０≦α１＜β１（ラジアン）のとき、角α１の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ１との距離Ｄ１が増加し、β１≦α１＜（π／２）（ラジアン）のとき、角α１の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ１との距離Ｄ１が減少する形状となっている。したがって、角α１が０≦α１＜β１（ラジアン）の範囲で第１の面３１が形成される。
　所定角β１は、発光素子２の種類に応じて変化させることが可能である。
　このように形成された第１の面３１は、入光する光を光軸２１と略平行する光線にする。
　図３は第１の実施例における光制御部材の第２の面および第３の面の形状の説明図である。
　図３において、光制御部材３の第２の面３２および第３の面３３は、光軸（基準光軸）２１に対して軸対称の形状であり、光軸２１と発光素子２の発光面との交点を基準点Ｏとし、基準点Ｏと、第２の面３２または第３の面３３の任意の点Ｐ２とを結ぶ直線ＯＰ２と、光軸２１とが成す角を角α２とする。
　第２の面３２の形状は、角α２が０≦α２＜β２（ラジアン）のとき、角α２の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ２との距離Ｄ２が増加し、第３の面３３の形状は、β２≦α２＜（π／２）（ラジアン）のとき、角α２の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ２との距離Ｄ２が減少する形状となっている。
　所定角β２は、発光素子２の種類に応じて変化させることが可能である。
　このように形成された第２の面３２は、第１の面３１を介して入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を第３の面３３へ反射させる。また、第３の面３３は、第１の面３１および第２の面３２を介して入光した光を拡散させる。
　また、図４に示すように、発光素子２と第１の面３１の任意の点Ｐ１とを結ぶ直線と、光軸２１とがなす角を角θ１１、第１の面３１から入光した光線が第２の面３２で反射した光線と光軸２１に平行する線２１ｂとがなす角を角θ１２、第２の面３２から入光した光線が第３の面３３から出光する光線と光軸２１に平行する線２１ｃとがなす角を角θ１３とすると、角θ１３は角θ１１の増加に伴って減少し、角θ１２も角θ１１の増加に伴って減少するように、第１の面３１、第２の面３２、および第３の面３３が形成されている。
　例えば、θ１２＝（－ａ）θ１１＋ｂ　または　θ１２＝（－ｃ）θ１１2＋ｄ
　　　　　θ１３＝（－ｅ）θ１１＋ｆ　または　θ１３＝（－ｇ）θ１１2＋ｈ
の関係を有するものとする。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは所定の値である。
　このように、本実施例では、光制御部材３は、発光素子２から出射された光が入光する第１の面３１と、第１の面３１から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面３２と、第２の面から入光した光を拡散させる第３の面３３とを有し、第１の面３１は発光素子２から入光した光を光軸２１と略平行するように屈折させて第２の面３２に入光させるようにしている。
　上述した構成の作用について説明する。
　図５は第１の実施例における発光装置の作用を示す説明図である。
　図５において、発光素子２から出射された光Ｌ１～Ｌ４および光Ｌ５～Ｌ８は、光制御部材３の第１の面３１に入光し、光軸２１に略平行して第２の面３２へ到達する。
　このように、第１の面３１に入光した光を光軸２１に略平行して第２の面３２へ到達させることにより、発光素子２と第１の面３１との距離を短くすることができ、発光装置１を薄型化することができる。なお、本実施例では、発光素子２と第１の面３１との距離を０．５ｍｍ程度としている。
　第２の面３２へ到達した光Ｌ１～Ｌ４および光Ｌ５～Ｌ８は、第２の面３２で反射して第３の面３３に入光する。また、第２の面３２へ到達した光Ｌ１～Ｌ４および光Ｌ５～Ｌ８のうち一部の光Ｌ１´～Ｌ８´は第２の面３２を透過する。
　このとき、第１の面３１から第２の面３２へ入光する光の第２の面３２の法線に対する入光角は４３度以上とし、入光する光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる。なお、第２の面３２の法線に対する入光角を４３度以上とするのは、第２の面３２での入光した光の透過を少なくし、反射する光を多くさせるためである。
　さらに、第３の面３３に入光した光は、第３の面３３で屈折して目的とする照射面４に光を照射する。一方、第２の面３２へ到達した光Ｌ１～Ｌ４および光Ｌ５～Ｌ８の一部である光Ｌ１´～Ｌ８´は、第２の面３２においてフレネル反射し、光軸２１近傍の照射面４に到達する。
　このように、本実施例では、光制御部材３に、発光素子２から入光した光を光軸２１と略平行するように屈折させて第２の面３２に入光させる第１の面３１と、第１の面３１から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面３２と、第２の面３２からの入光を拡散させる第３の面３３を形成したことにより、発光素子２と第１の面３１との距離を接近させることができ、発光装置１を薄型化および小型化することができるようになる。
　また、図６に示すように、発光装置１を複数配設した場合、発光素子２間の距離を広げることができ、その発光素子２の数を減らすことができるようになる。なお、それぞれの発光装置１の光軸近傍４２の明るさは、隣り合う発光装置１からの光４１で補うことができる。
　さらに、各レンズ面のレンズ中心軸に対する傾斜角を容易に設定することができる。
　以上説明したように、第１の実施例では、発光素子２から入光した光を光軸２１と略平行するように屈折させる第１の面３１と、第１の面３１から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面３２と、第２の面３２からの入光を拡散させる第３の面３３を形成したことにより、発光装置１を薄型化および小型化することができるようになるという効果が得られる。
　第２の実施例の構成は、図１に示す第１の実施例の第１の面３１、第２の面３２、および第３の面３３を曲面としている。
　第２の実施例の構成を図７の第２の実施例における発光装置の構成を示す断面図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図７（ａ）において、光制御部材３は、発光素子２から出射された光が入光する第１の面３１ａと、第１の面３１ａから入光した光が照射される光線分割面としての第２の面３２ａと、第２の面３２ａで反射された光を出光する第３の面３３ａとを有し、光軸２１を中心に回転対称な形状に形成されている。また、光制御部材３は、発光素子２から出射された光の方向を変化させるための光透過部材で形成され、発光素子２を覆うように配置されている。
　この光制御部材３は、発光素子２との間に、発光素子２と対向した凹状の空洞部が形成され、その空洞部における発光素子２と対向する内表面には第１の面３１ａが形成されている。また、光制御部材３の外表面には第２の面３２ａおよび第３の面３３ａが形成されている。
　第１の面３１ａの断面形状は、光軸２１から外側に向かって、発光素子２側に突出する曲線状の曲面として形成されている。また、第１の面３１ａの縁部には、光軸２１と略平行するように、空洞部の内表面が形成されている。
　第２の面３２ａの断面形状は、光軸２１から外側に向かって、発光素子２から離れる方向に突出する曲線状の曲面として形成されている。
　第３の面３３ａの断面形状は、第２の面３２ａの縁部から光軸２１の外側に向かって、発光素子２から離れる方向に突出する曲線状の曲面として形成されている。
　また、変形例として図７（ｂ）に示すように、第３の面３３ｂの断面形状を、第２の面３２ａの縁部から光軸２１の外側に向かって、発光素子２に近づく方向に凹形状となる曲線状の曲面として形成するようにしても良い。
　なお、第１の面３１ａの形状は、第１の実施例の図２と同様に、角α１が０≦α１＜β１（ラジアン）のとき、角α１の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ１との距離Ｄ１が増加し、β１≦α１＜（π／２）（ラジアン）のとき、角α１の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ１との距離Ｄ１が減少する形状となっている。したがって、角α１が０≦α１＜β１（ラジアン）の範囲で第１の面３１ａが形成される。
　また、第２の面３２ａの形状は、第１の実施例の図３と同様に、角α２が０≦α２＜β２（ラジアン）のとき、角α２の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ２との距離Ｄ２が増加し、第３の面３３ａ（３３ｂ）の形状は、β２≦α２＜（π／２）（ラジアン）のとき、角α２の増加に伴って基準点Ｏと点Ｐ２との距離Ｄ２が減少する形状となっている。
　上述した構成の作用について説明する。
　図７において、発光素子２から出射された光は、光制御部材３の第１の面３１ａに入光し、光軸２１に略平行して第２の面３２ａへ到達する。
　第２の面３２ａへ到達した光は、第２の面３２ａで反射して第３の面３３ａ（第３の面３３ｂ）に入光する。また、第２の面３２ａへ到達した光のうち一部の光は第２の面３２ａを透過する。
　さらに、第３の面３３ａ（第３の面３３ｂ）に入光した光は、第３の面３３ａ（第３の面３３ｂ）で屈折して目的とする照射面４に光を照射する。一方、第２の面３２ａへ到達した光の一部は、第２の面３２ａにおいてフレネル反射し、光軸２１近傍の照射面４に到達する。
　図４に示す第１の実施例において、光軸２１を挟んだ第１の面３１の断面形状を直線に近づけ、発光素子２と第１の面３１との距離Ｔ１を短くした場合、発光素子２と、第２の面３２および第３の面３３の境界との距離Ｔ２が大きくなってしまい、その結果、発光素子２と照射面４との距離Ｔ３が大きくなってしまう。
　しかしながら、図７に示す本実施例では、第２の面３２ａを凸形状にしているため、距離Ｔ２および距離Ｔ３を短縮することができる。
　さらに、図７（ｂ）に示す変形例のように、第３の面３３ｂを凹形状とすることにより、照射面４への光の拡散角を調整することができる。
　以上説明したように、第２の実施例では、第１の面３１ａ、第２の面３２ａおよび第３の面３３ａ（３３ｂ）を曲面形状としたことにより、発光装置１を薄型化および小型化することができるようになるという効果が得られる。
　第３の実施例の構成は、図１に示す第１の実施例の第１の面３１の光軸近傍にレンズを設けたものとしている。
　第３の実施例の構成を図８の第３の実施例における発光装置の構成を示す断面図に基づいて説明する。なお、図８（ａ）は第３の実施例の第１の面の断面図、図８（ｂ）は比較例の第１の面の断面図である。また、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図８（ａ）において、第１の面３１の光軸２１の近傍に発光素子２に対向して凹形状のレンズ３１１を形成している。
　図８（ｂ）に示す比較例では、第２の面３２の光軸２１の近傍は、工作機械の加工限界により微細なＲ形状３２１が形成されてしまう。そのため、光軸２１近傍の光線がＲ形状３２１において全透過し、光の照射面において光軸２１近傍の中央部が明るくなる光抜け現象を引き起こしてしまう。
　そのため、本実施例では、第１の面３１の光軸２１の近傍に発光素子２に対向して凹形状のレンズ３１１を形成し、光軸２１近傍の光線をレンズ３１１で屈折させて拡散させ、光抜け現象の発生を防止している。
　上述した構成の作用について説明する。
　図８（ａ）において、発光素子２から出射された光は、第１の面３１に入光し、光軸２１近傍の光はレンズ３１１で屈折拡散されて第２の面３２へ到達する。
　拡散されて第２の面３２へ到達した光は、第１の実施例と同様に、第２の面３２で反射して第３の面に入光する。また、第２の面３２へ到達した光のうち一部の光は第２の面３２を透過する。
　また、図９に示すように、第２の面３２の光軸２１の近傍に形成されたＲ形状３２１を２色成型、または塗料を塗布することにより、光線透過防止部３１３を形成し、光抜け現象を防止するようにしても良い。
　以上説明したように、第３の実施例では、第１の面３１の光軸２１の近傍にレンズ３１１を形成したことにより、光抜け現象を防止することができるという効果が得られる。
　１　　発光装置
　２　　発光素子
　３　　光制御部材
　４　　照射面
　３１、３１ａ　第１の面
　３２、３２ａ　第２の面
　３３、３３ａ、３３ｂ　第３の面
　３１１　レンズ

Claims (6)

  1. 発光素子と、光軸を中心とした回転対称の形状であり、前記発光素子から入光した光を制御して出光する光制御部材とを有する発光装置において、
    　前記光制御部材は、前記発光素子から出射された光が入光する第１の面と、前記第１の面から入光した光のうち一部の光を透過させ、他の光を反射させる第２の面と、前記第２の面から入光した光を拡散させる第３の面とを有し、
    　前記第１の面は、入光した光を光軸と略平行に屈折させることを特徴とする発光装置。
  2. 請求項１に記載の発光装置において、
    　前記光軸と、前記発光素子の発光面との交点を基準点としたとき、
    　前記第１の面の任意の点と前記基準点とを結ぶ直線と、前記光軸がなす角をα１、前記入光面の任意の点と、前記基準点との距離をＤ１とすると、
    　前記入光面は、０≦α１＜所定角β１（ラジアン）の範囲で前記距離Ｄ１が増加し、所定角β１≦α１＜（π／２）（ラジアン）の範囲で前記距離Ｄ１が減少し、
    　前記第２の面または第３の面の任意の点と前記基準点とを結ぶ直線と、前記光軸がなす角をα２、前記出光面の任意の点と、前記基準点との距離をＤ２とすると、
    　前記第２の面または第３の面は、０≦α２＜所定角β２（ラジアン）の範囲で前記距離Ｄ２が増加し、所定角β２≦α１＜（π／２）（ラジアン）の範囲で前記距離Ｄ２が減少することを特徴とする発光装置。
  3. 請求項２に記載の発光装置において、
    　前記第１の面から前記第２の面へ入光する光の前記第２の面の法線に対する入光角は４３度以上であることを特徴とする発光装置。
  4. 請求項２または請求項３に記載の発光装置において、
    　前記第１の面、前記第２の面および前記第３の面の断面形状は、直線状の傾斜面として形成されていることを特徴とする発光装置。
  5. 請求項２または請求項３に記載の発光装置において、
    　前記第１の面、前記第２の面および前記第３の面の断面形状は、曲線状の曲面として形成されていることを特徴とする発光装置。
  6. 請求項２または請求項３に記載の発光装置において、
    　前記第１の面、前記第２の面および前記に記載の発光装置において、
    　前記第１の面の光軸近傍に、レンズが形成されていることを特徴とする発光装置。
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