フレネルレンズおよび照明装置
【課題】中心部分の急激な照度変化が無く、しかも中心部の周囲にリング状のパターンが発生しないようにすること。
【解決手段】凸部１２の頂上部または凹部１３の最深部のいずれか一方または双方に弧状部Ｒを有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部としてのブラスト面１１（表面散乱部）および／または光散乱導光体で形成されるレンズ本体１０（体積散乱部）を有するフレネルレンズ１を構成する。
【解決手段】凸部１２の頂上部または凹部１３の最深部のいずれか一方または双方に弧状部Ｒを有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部としてのブラスト面１１（表面散乱部）および／または光散乱導光体で形成されるレンズ本体１０（体積散乱部）を有するフレネルレンズ１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダウンライトまたはスポットライトのような比較的狭い光の照射範囲に集中的に強い照度を必要とする照明では、狭い光の照射範囲に光を集中させるために、光源の出射側にフレネルレンズを用いるものが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示されているようなフレネルレンズを平板化した一般的な従来のフレネルレンズについて、図１２〜図１７を参照しながら説明する。図１２は、たとえばＬＥＤ(Light Emitting Diode)である光源１００と、光源１００に対向する側にフレネルレンズ面が形成されているフレネルレンズ１０１と、フレネルレンズ１０１への入射光１０２と、フレネルレンズ１０１からの出射光のうちで本来の出射光となる中心光１０３および周辺に屈折して集光されない光となる損失光１０４とを示す図である。図１３は、図１２のフレネルレンズ１０１を光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源１００を二点鎖線（仮想線）で示す図である。図１４は、図１２におけるフレネルレンズ１０１を拡大して示す図で併せて入射光１０２、中心光１０３、および損失光１０４の状態を示す図である。なお、図１２に示す光源１００の半円形は、光源１００の照射範囲を模式的に示すものである。
【０００４】
図１４に示すように、フレネルレンズ１０１は、フレネルレンズ面がのこぎり状となっており、通常のレンズ面として働く緩斜面１０５と損失光を発生させる急斜面１０６とが繰り返し交互に配置されている。図１３の右上にも緩斜面１０５と急斜面１０６の状態を拡大して図示してある。この結果、凸部１０７と凹部１０８が交互に形成される。光源１００からの入射光１０２は、フレネルレンズ１０１の緩斜面１０５および急斜面１０６によって屈折または反射し、フレネルレンズを通過していく。なお、図１２、図１４では、反射光については図示を省略してある。
【０００５】
図１５は、図１２および図１４に示す中心光１０３および損失光１０４の投影パターンであり、フレネルレンズ１０１と平行かつ所定の距離離れた投影面に投影されたパターンを示している。図１５の上段の四角の範囲は光源１００の中心から垂直に出射した光を中心にして左右および上下に各５０ｍｍ（ミリメートル）の範囲を表し、図１５の下段の四角の範囲は光源１００の中心から垂直に出射した光を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図１５において、上下のスケール表示は省略してある。図１５の上段の図は、中心光１０３の投影パターンであり、下段の図は、中心光１０３と損失光１０４の投影パターンである。図１５の上段の図において、領域１１０は、最も照度が高い部分である。次いで、領域１１１〜１１４と順次照度が低くなっている。また、図１５の下段の図において、領域１１５は、図１５の上段の図の中心光１０３の投影部分である。また、図１５の下段の図において、領域１１６、１１７、１１８、１１９、１２０のうち、領域１１７、１１９は照度が比較的に高い部分である。
【０００６】
図１５の上段の図における中心光１０３の照度分布を図１６の下段の図に示す。図１６に示すように、領域１１０の部分が中心光１０３の投影面積の大部分を占めていることがわかる。図１５の下段の図における中心光１０３と損失光１０４の照度分布を図１７の下段の図に示す。図１６の下段の縦軸は、照度の単位であるＬｕｘである。図１７に示すように、領域１１６、１１８、１２０の部分の照度がきわめて低く、特に領域１１８，１２０の部分の照度が低く、一方、領域１１７、１１９の照度が高いために、損失光１０４は、中心光１０３の周囲にリング状のパターンを形成することがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、中心光１０３の投影パターンは、照度が最も高い領域１１０の面積が大部分を占め、その周囲の狭い領域１１１〜１１３で急激に照度が低下し、領域１１４では領域１１０と比較したらほとんどゼロになる。このような照度変化は、急激であるため人間の眼には不自然であり不快である。また、中心光１０３の周囲に生じる損失光１０４によるリング状のパターン、すなわち領域１１７、１１９は、リング斑のように見えてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、中心光に相当する部分の急激な照度変化が無く、しかも照度が高い中心部分の周囲にリング状のパターンの発生がないようにできるフレネルレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のひとつの観点は、フレネルレンズとしての観点である。本発明のフレネルレンズは、光を透過させるレンズ本体のいずれか片面に凹部と凸部とが繰り返し交互に配置されるフレネルレンズにおいて、凸部の頂上部または凹部の最深部のいずれか一方または双方に弧状部を有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部を有するものである。
【００１１】
たとえばフレネルレンズの散乱部は、表面散乱部と体積散乱部のいずれか一方または両方を有することができる。たとえば、表面散乱部は、レンズ本体の凸部と凹部とを有さない側の面、またはレンズ本体の凸部と凹部とを有する側の面、もしくはレンズ本体の凸部と凹部とを有さない側の面およびレンズ本体の凸部と凹部とを有する側の面の両面にブラスト加工されることで形成される。また、たとえば、体積散乱部は、レンズ本体が透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光体で形成されるようにする。
【００１２】
本発明の他の観点は、照明装置としての観点である。本発明の照明装置は、本発明のフレネルレンズと、フレネルレンズの片面側に対向して配置された光源と、を有するものである。
【００１３】
たとえば本発明の照明装置は、凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネル面と対向する側に前記光源が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中心光の急激な照度変化が無く、しかも損失光によるリング状のパターンが発生しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態のフレネルレンズを光源、入射光、中心光、および損失光と共に示す図である。
【図２】図１のフレネルレンズを光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源を仮想線（二点鎖線）で示す図である。
【図３】図１のフレネルレンズを部分的に拡大して示すと共に併せて、入射光の一部から生ずる中心光、および損失光の光路を示す図である。
【図４】図２のフレネルレンズを通過した光の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図５】図４の上段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図６】図４の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図７】比較例その１の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図８】図７の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図９】比較例その２の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図１０】下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態、比較例１、比較例２、および従来例のフレネルレンズの配光分布を示す図である。
【図１２】従来例のフレネルレンズを光源、入射光、中心光、および損失光と共に示す図である。
【図１３】図１２のフレネルレンズを光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源を仮想線（二点鎖線）で示す図である。
【図１４】図１２のフレネルレンズの一部を拡大して示すと共に、併せて入射光の一部から生ずる中心光、および損失光の光路を拡大して示す図である。
【図１５】図１２のフレネルレンズを透過した光の投影パターンを示す図で上段が中心光とその近傍を示し、下段が中心光と損失光とその周囲を示す図である。
【図１６】図１５の上段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図１７】図１５の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態のフレネルレンズ１を図１〜図１１を参照しながら説明する。図１に示すように、フレネルレンズ１は、距離Ｌ離れた位置の光源２とそのフレネルレンズ面が対向するように配置されている。この照明装置において、距離Ｌは、約２０ｍｍ（ミリメートル）となっている。光源２は、ＬＥＤ７でありその照射範囲を模式的に示すと半円形８のようになる。この照明装置では、光源２から出射された光の一部である入射光３はフレネルレンズ１で屈折された中心光４、およびフレネルレンズ１で屈折された損失光５ならびに後述する出射光１８，１９となりフレネルレンズ１から出射する。図２に示すように、フレネルレンズ１を光が入射する側の正面から見ると、複数の大小の同心円６が形成された状態となっている。この同心円６は、後述する凸部１２による同心円６ａと、凹部１３による同心円６ｂとが形成されている。フレネルレンズ１と光源２とは、図１、図２に示すように、フレネルレンズ１のフレネルレンズ面に対して垂直方向に、かつフレネルレンズ面の中心から距離Ｌだけ離れた位置に光源２がくるように配置されている。
【００１７】
図１、図３に示すように、フレネルレンズ１は、レンズ本体１０、表面を粗したブラスト面１１、凸部１２、凹部１３、通常のレンズ面として働く緩斜面１４、および損失光を発生させる急斜面１５を有している。フレネルレンズ１を形成するレンズ本体１０は、たとえば透明樹脂製である。レンズ本体１０の光源２に対向する側には、凸部１２と凹部１３とがフレネルレンズ面の中央を中心として交互に繰り返し配置されている。また、凸部１２と凹部１３でつながれる緩斜面１４と急斜面１５も同様に交互に繰り返すように配置されている。また、レンズ本体１０の光源２と反対側の面は、表面が粗いブラスト面１１になっている。また、凸部１２の頂上部と凹部１３の最深部とは、それぞれ弧状を呈している。以下では、これを弧状部Ｒと称することとする。
【００１８】
フレネルレンズ１のフレネルレンズ面は、図３に示すように、凸部１２の最上部（すなわち頂上部）から緩やかに下がっていき凹部１３の最下部（すなわち最深部）に至る緩斜面１４と、凸部１２の最上部（頂上部）から急速に下がっていき凹部１３の最下部（最深部）に至る急斜面１５とに区分けされる。また、緩斜面１４から弧状部Ｒを除いた直線状の直線緩斜面１６を有し、急斜面１５は弧状部Ｒを除いた直線状の直線急斜面１７を有している。たとえば入射光３が直線緩斜面１６に入射すると中心光４として出射され、入射光３が直線急斜面１７に入射すると損失光５として出射される。一方、凸部１２と凹部１３とが有する弧状部Ｒに入射すると、入射光３は、従来より広い方向に拡散させられる。さらにブラスト面１１から出射する中心光４、損失光５、および弧状部Ｒからの光は、ブラスト面１１によってさらに散乱させられる。
【００１９】
すなわち、図３に示すように、入射光３のうち、直線緩斜面１６に入る光の束３ａはブラスト面１１によって散乱させられ中心光４ａとなって出射する。また、直線急斜面１７に入る光の束３ｂもブラスト面１１によって散乱させられ損失光５ａとなって出射する。さらに凸部１２の弧状部Ｒに入射する光の束３ｃは、従来に比べ、より広い角度範囲にわたって屈折し、同様に、凹部１３の弧状部Ｒに入射する光の束３ｄは、従来に比べ、より広い角度範囲にわたって屈折する。広い角度範囲にわたって屈折した光は、フレネルレンズ１のブラスト面１１によって散乱させられ、より分散化し、光の束３ｃは、出射光１８となって出射し、光の束３ｄは出射光１９となって出射する。このように、このフレネルレンズ１は、弧状部Ｒでの拡散と、ブラスト面１１による散乱とによって、フレネルレンズ１からの出射光が中心光４と損失光５とに分離されることはない。
【００２０】
上述した凸部１２と凹部１３との弧状部Ｒの形状は、図３に示すように、凸部１２と凸部１２、または凹部１３と凹部１３との間隔をＰ（ｍｍ：ミリメートル）とし、弧状部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）とすると、たとえば
０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３
である。この実施の形態のフレネルレンズ１では、
ｒ／Ｐ＝０．１７
とした。ブラスト面１１を形成せずに、鏡面としたものでｒ／Ｐの値を様々に変更してみたが、ｒ／Ｐの値が０．０１以下であると、直線緩斜面１６からの出射光である中心光４と、直線急斜面１７からの出射光である損失光５との間に入る光がほとんどなく、一方、ｒ／Ｐの値が０．３よりも大きいと照度が高い領域が広がり過ぎてしまうことがわかった。
【００２１】
また、ブラスト面１１の表面粗さＲａ（μｍ：マイクロメートル）は、
０．３≦Ｒａ≦４０
である。この実施の形態のフレネルレンズ１では、
Ｒａ＝２５（μｍ）
とした。弧状部Ｒを形成しない従来と同様なものでＲａの値を様々に変更してみたが、Ｒａの値が０．３μｍより小さいと表面散乱がほとんど確認されず、従来の鏡面と同じような配光状態となり、Ｒａの値が４０μｍより大きいと中心光４の照度が低下し、配光が広がり過ぎることがわかった。
【００２２】
図４は、図２のフレネルレンズ１を通過した光の投影パターンを示す図である。この投影パターンは、光源２のＬＥＤ７から出射する光がフレネルレンズ面全体に入射し、ブラスト面１１の全体から出射する場合を示している。図４の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍ（ミリメートル）の範囲を表し、図４の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図４において、上下のスケール表示は省略してある。図４は、フレネルレンズ１から出射された光が、フレネルレンズ１と平行かつ所定の距離離れた投影面に投影されたパターンを示している。図４の上段の図は、従来の中心光１０３とその近傍に相当する範囲の投影パターンであり、下段の図は、従来の中心光１０３と従来の損失光１０４とその周囲に相当する範囲の投影パターンである。
【００２３】
図４の上段の図において、領域２０は、最も照度が高い部分である。領域２０の外周の狭い領域２１は、領域２１の外周の領域２２よりも若干照度が低い。次いで、領域２２〜２６と順次照度が低くなっている。また、図４の下段の図において、領域３０は、図４の上段の図の領域２０〜２５の部分である。また、図４の下段の図において、領域３１は従来の損失光１０４に相当する範囲の投影パターンである。
【００２４】
図４の上段の図における投影パターンの照度分布を図５の下段の図に示す。図５の下段の縦軸は照度の単位であるＬｕｘを示している。図５に示すように、領域２１が少しくぼんでいるが全体的には領域２０から領域２６まで段階的になだらかに照度が下がっていることがわかる。これは従来例の図１６との比較によっても明らかである。図１６における領域１１０の照度が図５における領域２０の照度に対応しているが、領域２０の面積は、領域１１０の面積よりも小さい。これにより領域２０の周囲の領域２１〜２６の照度低下変化は、領域１１０の周囲の領域１１１〜１１４の照度低下変化よりもなだらかになっている。
【００２５】
図４の下段の図における投影パターンの照度分布を図６の下段の図に示す。図６の下段の縦軸は照度の単位であるＬｕｘを示している。図６に示すように、領域３０の外周には、従来の損失光１０４に相当する領域３１が存在し、しかも照度低下変化はなだらかである。領域３２には出射光はほとんど照射されていない。図６の照度分布を図１７の従来例の照度分布と比較すると、図１７で生じている照度が隣接する部分よりも高くなる領域１１７、１１９は、図６の照度分布では存在しない。したがって、図６の照度分布では、リング状のパターンは存在しない。
【００２６】
（比較例１）
次に、比較例１として、図３に示したフレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒを無くして弧状部Ｒによる散乱を無くし、ブラスト面１１のみにより散乱が生じるようにしたフレネルレンズ１Ａの投影パターンを図７に示す。図７の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍの範囲を表し、図７の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図７において、上下のスケール表示は省略してある。また、比較例１では、従来の中心光１０３に相当する領域を中心光４Ａとし、従来の損失光１０４に相当する領域を損失光５Ａと標記する。
【００２７】
図７に示すように、中心光４Ａの投影パターンは、図５に示した投影パターンとほぼ同じであり、領域２０〜２６を有する。一方、損失光５Ａの投影パターンは、図６に示した本発明の実施の形態に係る投影パターンとは異なり、明るい領域３０，４１の間に暗い領域４０を有する。図８の下段に、図７の下段に示した損失光５Ａの投影パターンの照度分布を示す。図８に示すように、比較例１によれば、損失光５Ａの投影パターンは、領域４０の照度が領域４１の照度よりも低いため、領域４１が僅かではあるが薄いリング状のパターンを呈する。
【００２８】
比較例１と本発明実施の形態とを比較すれば、フレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒは、主に、従来の損失光１０４に相当する領域にリング状のパターンを発生させないようにする作用が認められる。一方、ブラスト面１１は、中心光４Ａの照度低下を緩やかにする作用が認められる。この比較例１は、従来のものに比べればより良いものであり、用途によっては比較例１を採用してもよい。
【００２９】
（比較例２）
次に、比較例２として、図３に示したフレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒを有するが、ブラスト面１１を無くしたフレネルレンズ１Ｂの投影パターンを図９に示す。図９の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍの範囲を表し、図９の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図９において、上下のスケール表示は省略してある。また、比較例２では、従来の中心光１０３に相当する領域を中心光４Ｂとし、従来の損失光１０４に相当する領域を損失光５Ｂと標記する。
【００３０】
図９に示すように、中心光４Ｂの投影パターンは、従来例として図１６に示した中心光１０３とほぼ同じであり、領域５０〜５４を有し、急激な照度低下が発生している。また、損失光５Ｂの投影パターンは、領域６０〜６３を有し、リング班となるリング状のパターンは薄くなっている。図１０の下段に、図９の下段に示した損失光５Ｂの投影パターンの照度分布を示す。図１０に示すように、比較例２によれば、損失光５Ｂの投影パターンについては、領域６１に周囲より僅かに暗い部分が生じているが全体的には領域６０〜６３の順で照度が段階的に低くなっている。これにより領域６０〜６２の範囲にはリング状のパターンはほとんど発生しない。
【００３１】
比較例２と本実施の形態とを比較すれば、フレネルレンズ１のブラスト面１１は、主に、従来の中心光１０３に相当する領域の照度変化をなだらかにする作用が認められる。すなわち比較例２では、ブラスト面１１が無いため中心部分で急激な照度低下が生じている。なお、この比較例２も従来例よりは改善されているため、用途によっては、この比較例２を採用してもよい。
【００３２】
（配光分布について）
フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂ、および従来のフレネルレンズ１０１の配光分布について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂ、および従来のフレネルレンズ１０１の配光分布を示す図である。図１１は、横軸に光源２から見た角度をとり、縦軸に光度比率をとる。図１１では、実線でフレネルレンズ１の配光分布を示し、破線でフレネルレンズ１Ａの配光分布を示し、二点鎖線でフレネルレンズ１Ｂの配光分布を示し、一点鎖線で従来のフレネルレンズ１０１の配光分布を示している。
【００３３】
図１１に示すように、フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂの光度比率の半値（０．５）での角度は、従来例のフレネルレンズ１０１とほぼ同じであり、中心付近でも充分な光を得ることができている。
【００３４】
（効果）
以上説明したように、この実施の形態に係るフレネルレンズ１は、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が弧状部Ｒを有すると共に、入射した光を表面散乱させるブラスト面１１を有する。これによれば図５に示すように、中心部分の照度変化が、たとえば図１６に示す従来例に比べてなだらかである。また、図６に示すように、従来の損失光１０４に相当する領域、すなわち中心部分を囲む領域の照度変化についてもなだらかであり、たとえば図１７に示す従来例のようなリング状のパターンを呈することがない。これにより、従来の課題を解決し、中心部分の急激な照度変化が無く、照度が高い中心部分の周囲にリング状のパターンが発生しないようにできる。
【００３５】
すなわち、従来のフレネルレンズ１０１では、緩斜面１０５および急斜面１０６のつながり部である凸部１０７と凹部１０８が共に鋭角であるため、入射光１０２が緩斜面１０５に入射したものと急斜面１０６に入射したものに二分される。言い換えると、従来のフレネルレンズ１０１では、中心光１０３と損失光１０４の間に領域１１６、１１７、１１８のような照度が低い部分が生じ、リング状のパターンとなる。本実施の形態のフレネルレンズ１では、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が弧状部Ｒを有するため、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部を通過する光が広い角度範囲にわたって屈折しているため、中心光１０３と損失光１０４の間がその光によって埋まるので、損失光１０４に相当する領域にはリング状のパターンは生じない。さらに、本実施の形態のフレネルレンズ１は、ブラスト面１１を有するので、フレネルレンズ１から出射される中心部分が散乱され、なだらかな照度変化を呈する。
【００３６】
また、フレネルレンズ１では、凸部１２と凹部１３とが、レンズ本体１０の光源２に対向する側に設けられている。これによれば凸部１２と凹部１３とが外気に晒されることがなく、凹部１３に塵が溜まるなどの不具合が発生しないようにできる。
【００３７】
また、フレネルレンズ１では、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が鋭角ではなく丸い弧状部Ｒを有するため、フレネルレンズ１を金型で成形する際に、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部を金型から抜け易くできる。これによれば、フレネルレンズ１を製造する工程における歩留まり率を向上させることができる。また、金型の低コスト化、長寿命化にも有利となる。
【００３８】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。
【００３９】
たとえば上述の実施の形態では、凸部１２と凹部１３との双方に弧状部Ｒを設けたが、凸部１２または凹部１３のいずれか一方に弧状部Ｒを設けるようにしてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、表面散乱部としてブラスト加工が施されたブラスト面１１を有したが、ブラスト面１１に替えて、ヤスリかけなどで表面を細かく粗らした面としてもよい。あるいは、ブラスト面１１に替えて、光を散乱させるシートをレンズの表面に貼り付けてもよい。もしくは、ブラスト面１１などの表面散乱部を設けずに、またはブラスト面１１などの表面散乱部を設けた上でさらに、レンズ本体１０を形成する透明樹脂体を、光散乱粒子が含有される光散乱導光体（たとえば特開２０１１−４９２３３号公報参照）で形成した体積散乱部を設けてもよい。
【００４１】
また、ブラスト面１１は、レンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面に有するとして説明したが、その他にもレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面、もしくはレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面およびレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面の両面に有してもよい。特に、ブラスト面１１を、レンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面およびレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面の両面に有すれば、表面散乱部の面積が増えるので、表面散乱光を増やすことができる。これによれば、ブラスト面１１の従来の中心光１０３に相当する領域の照度変化をなだらかにする作用がさらに増強される。
【００４２】
また、上述の実施の形態では、レンズ本体１０の光源２に対向する側に凸部１２と凹部１３とを設け、レンズ本体１０の光源２とは反対側にブラスト面１１を設けたが、凸部１２と凹部１３を出射面側に設けブラスト面１１を光源２と対向する側に設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、レンズ本体１０の面を平面としてフレネルレンズ１を構成したが、レンズ本体１０を円弧状等とし、フレネルレンズ面を曲面としてもよい。その場合、フレネルレンズ面のみを曲面とし、反対側を平面としたり、フレネルレンズ面とその反対側の両面を曲面としたりしてもよい。また、ブラスト面１１の表面粗さＲａを、０．３≦Ｒａ≦４０の範囲のいずれかとし、弧状部Ｒの半径ｒとフレネルレンズ面のピッチＰとの関係であるｒ／Ｐを０．１７としたり０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３の範囲のいずれかとしてもよい。また、ｒ／Ｐを０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３の範囲のいずれかとしＲａを２５μｍとしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…フレネルレンズ、２…光源、１０…レンズ本体（体積散乱部）、１１…ブラスト面（表面散乱部）、１２…凸部、１３…凹部、Ｒ…弧状部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダウンライトまたはスポットライトのような比較的狭い光の照射範囲に集中的に強い照度を必要とする照明では、狭い光の照射範囲に光を集中させるために、光源の出射側にフレネルレンズを用いるものが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示されているようなフレネルレンズを平板化した一般的な従来のフレネルレンズについて、図１２〜図１７を参照しながら説明する。図１２は、たとえばＬＥＤ(Light Emitting Diode)である光源１００と、光源１００に対向する側にフレネルレンズ面が形成されているフレネルレンズ１０１と、フレネルレンズ１０１への入射光１０２と、フレネルレンズ１０１からの出射光のうちで本来の出射光となる中心光１０３および周辺に屈折して集光されない光となる損失光１０４とを示す図である。図１３は、図１２のフレネルレンズ１０１を光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源１００を二点鎖線（仮想線）で示す図である。図１４は、図１２におけるフレネルレンズ１０１を拡大して示す図で併せて入射光１０２、中心光１０３、および損失光１０４の状態を示す図である。なお、図１２に示す光源１００の半円形は、光源１００の照射範囲を模式的に示すものである。
【０００４】
図１４に示すように、フレネルレンズ１０１は、フレネルレンズ面がのこぎり状となっており、通常のレンズ面として働く緩斜面１０５と損失光を発生させる急斜面１０６とが繰り返し交互に配置されている。図１３の右上にも緩斜面１０５と急斜面１０６の状態を拡大して図示してある。この結果、凸部１０７と凹部１０８が交互に形成される。光源１００からの入射光１０２は、フレネルレンズ１０１の緩斜面１０５および急斜面１０６によって屈折または反射し、フレネルレンズを通過していく。なお、図１２、図１４では、反射光については図示を省略してある。
【０００５】
図１５は、図１２および図１４に示す中心光１０３および損失光１０４の投影パターンであり、フレネルレンズ１０１と平行かつ所定の距離離れた投影面に投影されたパターンを示している。図１５の上段の四角の範囲は光源１００の中心から垂直に出射した光を中心にして左右および上下に各５０ｍｍ（ミリメートル）の範囲を表し、図１５の下段の四角の範囲は光源１００の中心から垂直に出射した光を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図１５において、上下のスケール表示は省略してある。図１５の上段の図は、中心光１０３の投影パターンであり、下段の図は、中心光１０３と損失光１０４の投影パターンである。図１５の上段の図において、領域１１０は、最も照度が高い部分である。次いで、領域１１１〜１１４と順次照度が低くなっている。また、図１５の下段の図において、領域１１５は、図１５の上段の図の中心光１０３の投影部分である。また、図１５の下段の図において、領域１１６、１１７、１１８、１１９、１２０のうち、領域１１７、１１９は照度が比較的に高い部分である。
【０００６】
図１５の上段の図における中心光１０３の照度分布を図１６の下段の図に示す。図１６に示すように、領域１１０の部分が中心光１０３の投影面積の大部分を占めていることがわかる。図１５の下段の図における中心光１０３と損失光１０４の照度分布を図１７の下段の図に示す。図１６の下段の縦軸は、照度の単位であるＬｕｘである。図１７に示すように、領域１１６、１１８、１２０の部分の照度がきわめて低く、特に領域１１８，１２０の部分の照度が低く、一方、領域１１７、１１９の照度が高いために、損失光１０４は、中心光１０３の周囲にリング状のパターンを形成することがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、中心光１０３の投影パターンは、照度が最も高い領域１１０の面積が大部分を占め、その周囲の狭い領域１１１〜１１３で急激に照度が低下し、領域１１４では領域１１０と比較したらほとんどゼロになる。このような照度変化は、急激であるため人間の眼には不自然であり不快である。また、中心光１０３の周囲に生じる損失光１０４によるリング状のパターン、すなわち領域１１７、１１９は、リング斑のように見えてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、中心光に相当する部分の急激な照度変化が無く、しかも照度が高い中心部分の周囲にリング状のパターンの発生がないようにできるフレネルレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のひとつの観点は、フレネルレンズとしての観点である。本発明のフレネルレンズは、光を透過させるレンズ本体のいずれか片面に凹部と凸部とが繰り返し交互に配置されるフレネルレンズにおいて、凸部の頂上部または凹部の最深部のいずれか一方または双方に弧状部を有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部を有するものである。
【００１１】
たとえばフレネルレンズの散乱部は、表面散乱部と体積散乱部のいずれか一方または両方を有することができる。たとえば、表面散乱部は、レンズ本体の凸部と凹部とを有さない側の面、またはレンズ本体の凸部と凹部とを有する側の面、もしくはレンズ本体の凸部と凹部とを有さない側の面およびレンズ本体の凸部と凹部とを有する側の面の両面にブラスト加工されることで形成される。また、たとえば、体積散乱部は、レンズ本体が透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光体で形成されるようにする。
【００１２】
本発明の他の観点は、照明装置としての観点である。本発明の照明装置は、本発明のフレネルレンズと、フレネルレンズの片面側に対向して配置された光源と、を有するものである。
【００１３】
たとえば本発明の照明装置は、凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネル面と対向する側に前記光源が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中心光の急激な照度変化が無く、しかも損失光によるリング状のパターンが発生しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態のフレネルレンズを光源、入射光、中心光、および損失光と共に示す図である。
【図２】図１のフレネルレンズを光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源を仮想線（二点鎖線）で示す図である。
【図３】図１のフレネルレンズを部分的に拡大して示すと共に併せて、入射光の一部から生ずる中心光、および損失光の光路を示す図である。
【図４】図２のフレネルレンズを通過した光の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図５】図４の上段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図６】図４の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図７】比較例その１の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図８】図７の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図９】比較例その２の投影パターンを示す図で上段が従来の中心光に相当する部分とその近傍を示し下段が従来の中心光と損失光に相当する部分とその周囲を示す図である。
【図１０】下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態、比較例１、比較例２、および従来例のフレネルレンズの配光分布を示す図である。
【図１２】従来例のフレネルレンズを光源、入射光、中心光、および損失光と共に示す図である。
【図１３】図１２のフレネルレンズを光が入射する側の正面から見た状態を示す図で光源を仮想線（二点鎖線）で示す図である。
【図１４】図１２のフレネルレンズの一部を拡大して示すと共に、併せて入射光の一部から生ずる中心光、および損失光の光路を拡大して示す図である。
【図１５】図１２のフレネルレンズを透過した光の投影パターンを示す図で上段が中心光とその近傍を示し、下段が中心光と損失光とその周囲を示す図である。
【図１６】図１５の上段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【図１７】図１５の下段に示す投影パターンと、その照度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態のフレネルレンズ１を図１〜図１１を参照しながら説明する。図１に示すように、フレネルレンズ１は、距離Ｌ離れた位置の光源２とそのフレネルレンズ面が対向するように配置されている。この照明装置において、距離Ｌは、約２０ｍｍ（ミリメートル）となっている。光源２は、ＬＥＤ７でありその照射範囲を模式的に示すと半円形８のようになる。この照明装置では、光源２から出射された光の一部である入射光３はフレネルレンズ１で屈折された中心光４、およびフレネルレンズ１で屈折された損失光５ならびに後述する出射光１８，１９となりフレネルレンズ１から出射する。図２に示すように、フレネルレンズ１を光が入射する側の正面から見ると、複数の大小の同心円６が形成された状態となっている。この同心円６は、後述する凸部１２による同心円６ａと、凹部１３による同心円６ｂとが形成されている。フレネルレンズ１と光源２とは、図１、図２に示すように、フレネルレンズ１のフレネルレンズ面に対して垂直方向に、かつフレネルレンズ面の中心から距離Ｌだけ離れた位置に光源２がくるように配置されている。
【００１７】
図１、図３に示すように、フレネルレンズ１は、レンズ本体１０、表面を粗したブラスト面１１、凸部１２、凹部１３、通常のレンズ面として働く緩斜面１４、および損失光を発生させる急斜面１５を有している。フレネルレンズ１を形成するレンズ本体１０は、たとえば透明樹脂製である。レンズ本体１０の光源２に対向する側には、凸部１２と凹部１３とがフレネルレンズ面の中央を中心として交互に繰り返し配置されている。また、凸部１２と凹部１３でつながれる緩斜面１４と急斜面１５も同様に交互に繰り返すように配置されている。また、レンズ本体１０の光源２と反対側の面は、表面が粗いブラスト面１１になっている。また、凸部１２の頂上部と凹部１３の最深部とは、それぞれ弧状を呈している。以下では、これを弧状部Ｒと称することとする。
【００１８】
フレネルレンズ１のフレネルレンズ面は、図３に示すように、凸部１２の最上部（すなわち頂上部）から緩やかに下がっていき凹部１３の最下部（すなわち最深部）に至る緩斜面１４と、凸部１２の最上部（頂上部）から急速に下がっていき凹部１３の最下部（最深部）に至る急斜面１５とに区分けされる。また、緩斜面１４から弧状部Ｒを除いた直線状の直線緩斜面１６を有し、急斜面１５は弧状部Ｒを除いた直線状の直線急斜面１７を有している。たとえば入射光３が直線緩斜面１６に入射すると中心光４として出射され、入射光３が直線急斜面１７に入射すると損失光５として出射される。一方、凸部１２と凹部１３とが有する弧状部Ｒに入射すると、入射光３は、従来より広い方向に拡散させられる。さらにブラスト面１１から出射する中心光４、損失光５、および弧状部Ｒからの光は、ブラスト面１１によってさらに散乱させられる。
【００１９】
すなわち、図３に示すように、入射光３のうち、直線緩斜面１６に入る光の束３ａはブラスト面１１によって散乱させられ中心光４ａとなって出射する。また、直線急斜面１７に入る光の束３ｂもブラスト面１１によって散乱させられ損失光５ａとなって出射する。さらに凸部１２の弧状部Ｒに入射する光の束３ｃは、従来に比べ、より広い角度範囲にわたって屈折し、同様に、凹部１３の弧状部Ｒに入射する光の束３ｄは、従来に比べ、より広い角度範囲にわたって屈折する。広い角度範囲にわたって屈折した光は、フレネルレンズ１のブラスト面１１によって散乱させられ、より分散化し、光の束３ｃは、出射光１８となって出射し、光の束３ｄは出射光１９となって出射する。このように、このフレネルレンズ１は、弧状部Ｒでの拡散と、ブラスト面１１による散乱とによって、フレネルレンズ１からの出射光が中心光４と損失光５とに分離されることはない。
【００２０】
上述した凸部１２と凹部１３との弧状部Ｒの形状は、図３に示すように、凸部１２と凸部１２、または凹部１３と凹部１３との間隔をＰ（ｍｍ：ミリメートル）とし、弧状部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）とすると、たとえば
０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３
である。この実施の形態のフレネルレンズ１では、
ｒ／Ｐ＝０．１７
とした。ブラスト面１１を形成せずに、鏡面としたものでｒ／Ｐの値を様々に変更してみたが、ｒ／Ｐの値が０．０１以下であると、直線緩斜面１６からの出射光である中心光４と、直線急斜面１７からの出射光である損失光５との間に入る光がほとんどなく、一方、ｒ／Ｐの値が０．３よりも大きいと照度が高い領域が広がり過ぎてしまうことがわかった。
【００２１】
また、ブラスト面１１の表面粗さＲａ（μｍ：マイクロメートル）は、
０．３≦Ｒａ≦４０
である。この実施の形態のフレネルレンズ１では、
Ｒａ＝２５（μｍ）
とした。弧状部Ｒを形成しない従来と同様なものでＲａの値を様々に変更してみたが、Ｒａの値が０．３μｍより小さいと表面散乱がほとんど確認されず、従来の鏡面と同じような配光状態となり、Ｒａの値が４０μｍより大きいと中心光４の照度が低下し、配光が広がり過ぎることがわかった。
【００２２】
図４は、図２のフレネルレンズ１を通過した光の投影パターンを示す図である。この投影パターンは、光源２のＬＥＤ７から出射する光がフレネルレンズ面全体に入射し、ブラスト面１１の全体から出射する場合を示している。図４の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍ（ミリメートル）の範囲を表し、図４の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図４において、上下のスケール表示は省略してある。図４は、フレネルレンズ１から出射された光が、フレネルレンズ１と平行かつ所定の距離離れた投影面に投影されたパターンを示している。図４の上段の図は、従来の中心光１０３とその近傍に相当する範囲の投影パターンであり、下段の図は、従来の中心光１０３と従来の損失光１０４とその周囲に相当する範囲の投影パターンである。
【００２３】
図４の上段の図において、領域２０は、最も照度が高い部分である。領域２０の外周の狭い領域２１は、領域２１の外周の領域２２よりも若干照度が低い。次いで、領域２２〜２６と順次照度が低くなっている。また、図４の下段の図において、領域３０は、図４の上段の図の領域２０〜２５の部分である。また、図４の下段の図において、領域３１は従来の損失光１０４に相当する範囲の投影パターンである。
【００２４】
図４の上段の図における投影パターンの照度分布を図５の下段の図に示す。図５の下段の縦軸は照度の単位であるＬｕｘを示している。図５に示すように、領域２１が少しくぼんでいるが全体的には領域２０から領域２６まで段階的になだらかに照度が下がっていることがわかる。これは従来例の図１６との比較によっても明らかである。図１６における領域１１０の照度が図５における領域２０の照度に対応しているが、領域２０の面積は、領域１１０の面積よりも小さい。これにより領域２０の周囲の領域２１〜２６の照度低下変化は、領域１１０の周囲の領域１１１〜１１４の照度低下変化よりもなだらかになっている。
【００２５】
図４の下段の図における投影パターンの照度分布を図６の下段の図に示す。図６の下段の縦軸は照度の単位であるＬｕｘを示している。図６に示すように、領域３０の外周には、従来の損失光１０４に相当する領域３１が存在し、しかも照度低下変化はなだらかである。領域３２には出射光はほとんど照射されていない。図６の照度分布を図１７の従来例の照度分布と比較すると、図１７で生じている照度が隣接する部分よりも高くなる領域１１７、１１９は、図６の照度分布では存在しない。したがって、図６の照度分布では、リング状のパターンは存在しない。
【００２６】
（比較例１）
次に、比較例１として、図３に示したフレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒを無くして弧状部Ｒによる散乱を無くし、ブラスト面１１のみにより散乱が生じるようにしたフレネルレンズ１Ａの投影パターンを図７に示す。図７の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍの範囲を表し、図７の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図７において、上下のスケール表示は省略してある。また、比較例１では、従来の中心光１０３に相当する領域を中心光４Ａとし、従来の損失光１０４に相当する領域を損失光５Ａと標記する。
【００２７】
図７に示すように、中心光４Ａの投影パターンは、図５に示した投影パターンとほぼ同じであり、領域２０〜２６を有する。一方、損失光５Ａの投影パターンは、図６に示した本発明の実施の形態に係る投影パターンとは異なり、明るい領域３０，４１の間に暗い領域４０を有する。図８の下段に、図７の下段に示した損失光５Ａの投影パターンの照度分布を示す。図８に示すように、比較例１によれば、損失光５Ａの投影パターンは、領域４０の照度が領域４１の照度よりも低いため、領域４１が僅かではあるが薄いリング状のパターンを呈する。
【００２８】
比較例１と本発明実施の形態とを比較すれば、フレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒは、主に、従来の損失光１０４に相当する領域にリング状のパターンを発生させないようにする作用が認められる。一方、ブラスト面１１は、中心光４Ａの照度低下を緩やかにする作用が認められる。この比較例１は、従来のものに比べればより良いものであり、用途によっては比較例１を採用してもよい。
【００２９】
（比較例２）
次に、比較例２として、図３に示したフレネルレンズ１の凸部１２および凹部１３における弧状部Ｒを有するが、ブラスト面１１を無くしたフレネルレンズ１Ｂの投影パターンを図９に示す。図９の上段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各５０ｍｍの範囲を表し、図９の下段の四角の範囲は光源２を中心にして左右および上下に各２５０ｍｍの範囲を表している。なお、図９において、上下のスケール表示は省略してある。また、比較例２では、従来の中心光１０３に相当する領域を中心光４Ｂとし、従来の損失光１０４に相当する領域を損失光５Ｂと標記する。
【００３０】
図９に示すように、中心光４Ｂの投影パターンは、従来例として図１６に示した中心光１０３とほぼ同じであり、領域５０〜５４を有し、急激な照度低下が発生している。また、損失光５Ｂの投影パターンは、領域６０〜６３を有し、リング班となるリング状のパターンは薄くなっている。図１０の下段に、図９の下段に示した損失光５Ｂの投影パターンの照度分布を示す。図１０に示すように、比較例２によれば、損失光５Ｂの投影パターンについては、領域６１に周囲より僅かに暗い部分が生じているが全体的には領域６０〜６３の順で照度が段階的に低くなっている。これにより領域６０〜６２の範囲にはリング状のパターンはほとんど発生しない。
【００３１】
比較例２と本実施の形態とを比較すれば、フレネルレンズ１のブラスト面１１は、主に、従来の中心光１０３に相当する領域の照度変化をなだらかにする作用が認められる。すなわち比較例２では、ブラスト面１１が無いため中心部分で急激な照度低下が生じている。なお、この比較例２も従来例よりは改善されているため、用途によっては、この比較例２を採用してもよい。
【００３２】
（配光分布について）
フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂ、および従来のフレネルレンズ１０１の配光分布について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂ、および従来のフレネルレンズ１０１の配光分布を示す図である。図１１は、横軸に光源２から見た角度をとり、縦軸に光度比率をとる。図１１では、実線でフレネルレンズ１の配光分布を示し、破線でフレネルレンズ１Ａの配光分布を示し、二点鎖線でフレネルレンズ１Ｂの配光分布を示し、一点鎖線で従来のフレネルレンズ１０１の配光分布を示している。
【００３３】
図１１に示すように、フレネルレンズ１、１Ａ、１Ｂの光度比率の半値（０．５）での角度は、従来例のフレネルレンズ１０１とほぼ同じであり、中心付近でも充分な光を得ることができている。
【００３４】
（効果）
以上説明したように、この実施の形態に係るフレネルレンズ１は、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が弧状部Ｒを有すると共に、入射した光を表面散乱させるブラスト面１１を有する。これによれば図５に示すように、中心部分の照度変化が、たとえば図１６に示す従来例に比べてなだらかである。また、図６に示すように、従来の損失光１０４に相当する領域、すなわち中心部分を囲む領域の照度変化についてもなだらかであり、たとえば図１７に示す従来例のようなリング状のパターンを呈することがない。これにより、従来の課題を解決し、中心部分の急激な照度変化が無く、照度が高い中心部分の周囲にリング状のパターンが発生しないようにできる。
【００３５】
すなわち、従来のフレネルレンズ１０１では、緩斜面１０５および急斜面１０６のつながり部である凸部１０７と凹部１０８が共に鋭角であるため、入射光１０２が緩斜面１０５に入射したものと急斜面１０６に入射したものに二分される。言い換えると、従来のフレネルレンズ１０１では、中心光１０３と損失光１０４の間に領域１１６、１１７、１１８のような照度が低い部分が生じ、リング状のパターンとなる。本実施の形態のフレネルレンズ１では、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が弧状部Ｒを有するため、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部を通過する光が広い角度範囲にわたって屈折しているため、中心光１０３と損失光１０４の間がその光によって埋まるので、損失光１０４に相当する領域にはリング状のパターンは生じない。さらに、本実施の形態のフレネルレンズ１は、ブラスト面１１を有するので、フレネルレンズ１から出射される中心部分が散乱され、なだらかな照度変化を呈する。
【００３６】
また、フレネルレンズ１では、凸部１２と凹部１３とが、レンズ本体１０の光源２に対向する側に設けられている。これによれば凸部１２と凹部１３とが外気に晒されることがなく、凹部１３に塵が溜まるなどの不具合が発生しないようにできる。
【００３７】
また、フレネルレンズ１では、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部が鋭角ではなく丸い弧状部Ｒを有するため、フレネルレンズ１を金型で成形する際に、凸部１２の頂上部および凹部１３の最深部を金型から抜け易くできる。これによれば、フレネルレンズ１を製造する工程における歩留まり率を向上させることができる。また、金型の低コスト化、長寿命化にも有利となる。
【００３８】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。
【００３９】
たとえば上述の実施の形態では、凸部１２と凹部１３との双方に弧状部Ｒを設けたが、凸部１２または凹部１３のいずれか一方に弧状部Ｒを設けるようにしてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、表面散乱部としてブラスト加工が施されたブラスト面１１を有したが、ブラスト面１１に替えて、ヤスリかけなどで表面を細かく粗らした面としてもよい。あるいは、ブラスト面１１に替えて、光を散乱させるシートをレンズの表面に貼り付けてもよい。もしくは、ブラスト面１１などの表面散乱部を設けずに、またはブラスト面１１などの表面散乱部を設けた上でさらに、レンズ本体１０を形成する透明樹脂体を、光散乱粒子が含有される光散乱導光体（たとえば特開２０１１−４９２３３号公報参照）で形成した体積散乱部を設けてもよい。
【００４１】
また、ブラスト面１１は、レンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面に有するとして説明したが、その他にもレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面、もしくはレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面およびレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面の両面に有してもよい。特に、ブラスト面１１を、レンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有さない側の面およびレンズ本体１０の凸部１２と凹部１３とを有する側の面の両面に有すれば、表面散乱部の面積が増えるので、表面散乱光を増やすことができる。これによれば、ブラスト面１１の従来の中心光１０３に相当する領域の照度変化をなだらかにする作用がさらに増強される。
【００４２】
また、上述の実施の形態では、レンズ本体１０の光源２に対向する側に凸部１２と凹部１３とを設け、レンズ本体１０の光源２とは反対側にブラスト面１１を設けたが、凸部１２と凹部１３を出射面側に設けブラスト面１１を光源２と対向する側に設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、レンズ本体１０の面を平面としてフレネルレンズ１を構成したが、レンズ本体１０を円弧状等とし、フレネルレンズ面を曲面としてもよい。その場合、フレネルレンズ面のみを曲面とし、反対側を平面としたり、フレネルレンズ面とその反対側の両面を曲面としたりしてもよい。また、ブラスト面１１の表面粗さＲａを、０．３≦Ｒａ≦４０の範囲のいずれかとし、弧状部Ｒの半径ｒとフレネルレンズ面のピッチＰとの関係であるｒ／Ｐを０．１７としたり０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３の範囲のいずれかとしてもよい。また、ｒ／Ｐを０．０１＜ｒ／Ｐ≦０．３の範囲のいずれかとしＲａを２５μｍとしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…フレネルレンズ、２…光源、１０…レンズ本体（体積散乱部）、１１…ブラスト面（表面散乱部）、１２…凸部、１３…凹部、Ｒ…弧状部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させるレンズ本体のいずれか片面に凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネルレンズにおいて、
前記凸部の頂上部または前記凹部の最深部のいずれか一方または双方に弧状部を有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部を有する、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
前記散乱部は、表面散乱部と体積散乱部のいずれか一方または両方を有する、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項３】
請求項２記載のフレネルレンズにおいて、
前記表面散乱部は、前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有さない側の面、または前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有する側の面、もしくは前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有さない側の面および前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有する側の面の両面にブラスト加工されることで形成される、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項４】
請求項２または３記載のフレネルレンズにおいて、
前記体積散乱部は、前記レンズ本体が透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光体で形成される、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載のフレネルレンズと、
前記フレネルレンズの片面側に対向して配置された光源と、
を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５記載の照明装置において、
凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネル面と対向する側に前記光源が設けられる、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
光を透過させるレンズ本体のいずれか片面に凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネルレンズにおいて、
前記凸部の頂上部または前記凹部の最深部のいずれか一方または双方に弧状部を有すると共に、入射した光を散乱させる散乱部を有する、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
前記散乱部は、表面散乱部と体積散乱部のいずれか一方または両方を有する、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項３】
請求項２記載のフレネルレンズにおいて、
前記表面散乱部は、前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有さない側の面、または前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有する側の面、もしくは前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有さない側の面および前記レンズ本体の前記凸部と前記凹部とを有する側の面の両面にブラスト加工されることで形成される、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項４】
請求項２または３記載のフレネルレンズにおいて、
前記体積散乱部は、前記レンズ本体が透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光体で形成される、
ことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載のフレネルレンズと、
前記フレネルレンズの片面側に対向して配置された光源と、
を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５記載の照明装置において、
凸部と凹部とが繰り返し交互に配置されるフレネル面と対向する側に前記光源が設けられる、
ことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９２７１７（Ｐ２０１３−９２７１７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５９３９（Ｐ２０１１−２３５９３９）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【出願人】（５９１０６１０４６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【出願人】（５９１０６１０４６）
【Ｆターム（参考）】
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