照明装置
【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を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４の、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａに含まれる、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシート１４から出射する際の光路は、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向される。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促される結果、照明装置１０の光源１２に、擬似白色発光ダイオード１００を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
【解決手段】光源１２の光軸Ｃを中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４の、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａに含まれる、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシート１４から出射する際の光路は、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向される。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促される結果、照明装置１０の光源１２に、擬似白色発光ダイオード１００を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
【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】
又、擬似白色ＬＥＤ１００からの出射光Ｌは、図８に示されるように、擬似白色ＬＥＤ１００の前方に配置されたレンズシート１１０を介することで、必要な方向へと偏向され、照明装置として機能するものとなる。図８のレンズシート１１０は、擬似白色ＬＥＤ１００の光軸Ｃを基準位置として、内側に配置される第１のレンズ群１１２が、屈折プリズムにより構成されている。又、第１のレンズ群１１２の外側に配置される第２のレンズ群１１４が、反射プリズム（ＴＩＲ：Total Internal Reflection）レンズにより構成されているものである。
そして、第１のレンズ群１１２、第２のレンズ群１１４の双方によって、擬似白色ＬＥＤ１００からの出射光Ｌの出射角度が、光軸Ｃと平行な方向へと偏向されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２０４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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、該光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートとを含む照明装置であって、前記レンズシートは、少なくとも、前記光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群と、該第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群とを含み、前記第１のレンズ群は、前記光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む照明装置。（請求項１）。
【０００９】
本項に記載の照明装置は、光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートの、光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群に含まれる、光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムによって、光源からの出射光が、レンズシートから出射する際の光路が、光源の光軸に対して外側へと偏向される。ここで、偏向方向を制御するに際し、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面の傾斜角度を変化させるべくプリズムの高さを増大させる結果として、プリズムを構成する光軸と平行な面の面積を増大させることとなる。しかしながら、第１のレンズ群の傾斜面は、光源の光軸側を向いて傾斜していることから、プリズムを構成する光軸と平行な面に光源からの出射光が直接的に入射することはなく、光利用効率の低下を来たすものでもない。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１０】
（２）上記（１）項において、前記第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムは、前記光源の光軸からの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で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、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムが、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面の傾斜角度が小さくなるように構成することで、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムによる、光源の光軸からの距離に応じた、偏向方向の制御がなされるものである。例えば、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源の光軸からの距離に関わらず一定となるように、各プリズムの傾斜面の傾斜角度を、光源の光軸からの距離に応じて小さくするものである。
【００１１】
（３）上記（１）（２）項において、前記第２のレンズ群は、複数の反射プリズムを含む照明装置（請求項３）。
本項に記載の照明装置は、第２のレンズ群に、複数の反射プリズムを含むことで、第１のレンズ群よりも光源の光軸から遠い領域において、第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光軸と平行な方向又は光源の光軸に接近する方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１２】
（４）上記（３）項において、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む、第３のレンズ群が形成されている照明装置（請求項４）。
本項に記載の照明装置は、第１のレンズ群と第２のレンズ群との間の、第３のレンズ群によっても、光源からの出射光が偏向されるものである。ここで、第３のレンズ群は、光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有することから、光源からの出射光が、第３のレンズ群の傾斜面に照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源の光軸方向、又は、光源の光軸方向と平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光に、更に、第１のレンズ群と第２のレンズ群との間の、第３のレンズ群を介して出射される光源からの出射光とが合わさり、更なる混色が促されるものである。
【００１３】
（５）上記（１）（２）項において、前記第２のレンズ群は、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む照明装置（請求項５）。
本項に記載の照明装置は、第２のレンズ群に、光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含むことで、第１のレンズ群よりも光源の光軸から遠い領域において、光源からの出射光が、第２のレンズ群の傾斜面に照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源の光軸方向、又は、光源の光軸方向と平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１４】
（６）上記（１）から（５）項において、前記各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、前記光源の光軸を中心として、回転対称をなす照明装置（請求項６）。
本項に記載の照明装置は、レンズシートの各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、光源の光軸を中心として回転対称をなすことで、光源の光軸を中心とする放射方向の全方向に対し、レンズシートを介して出射される光源からの出射光の、混色が促されるものである。
【００１５】
（７）上記（１）から（６）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７）。
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が、上述の如く、レンズシートのプリズムによって混色が促されることで、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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明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）に示されるレンズシートの、光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群を、光軸の片側の半分のみ示すものである。
【図２】図１に示される照明装置の、レンズシートを、光軸の片側の半分のみ模式的に示す断面図であり、（ａ）は図１に係るレンズシート、（ｂ）は応用例に係るレンズシート、（ｃ）は更に別の応用例に係るレンズシートである。
【図３】（ａ）は図１に示される照明装置の、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の光路を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、比較例に係る光路を示す断面図である。
【図４】図１に示される照明装置の、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度と、光源の光軸からの距離との関係を示すグラフを、レンズシートの模式図と共に図示したものである。
【図５】（ａ）は、図４のグラフのうち、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源に係る範囲を部分的に抽出した図であり、（ｂ）は、同第２のレンズ群を介して出射される光源に係る範囲を部分的に抽出した図である。
【図６】図１に示される照明装置の照明光の色度分布を、参考例に係る照明装置の照明光の色度分布と比較したグラフである。
【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】
【００１７】
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に示されるように、本発明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を中心として、対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４とを含むものである。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と同一の符号を付している。
【００１８】
レンズシート１４は、光源１２の発光面１２ａの前方（光の出射方向）に配置されている。そして、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａには、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａと、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂとが形成されている。又、レンズシート１４は、光源１２の光軸Ｃを中心とする円盤状に形成されている。そして、各レンズ群１４Ａ、１４Ｂに含まれる複数のプリズム（後述する）が、光源１２の光軸Ｃを中心として、回転対称をなすように形成されているものである。
更に、光源１２及びレンズシート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。
【００１９】
ここで、第１のレンズ群１４Ａは、図１（ｂ）に拡大図示されるように、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６を含むものである。本説明ではこのように、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６からなるレンズ群１４Ａを「凹フレネルレンズ」ともいう。
そして、第１のレンズ群１４Ａに含まれる複数のプリズム１６１、１６２、１６３‥‥は、図１（ｂ）に示されるように、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が小さくなる態様（θ１＞θ２＞θ３）で形成されている。なお、図１（ａ）（ｂ）の例では、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｌ（又は、発光面１２ａおよび対向面１４ａを結ぶ仮想線と光軸とがなす角度）を考慮しつつ、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に関わらず２０°で一定となるように、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が設定されている。なお、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３は、公知の関係式から容易に求めることが可能である。
【００２０】
一方、レンズシート１４の第２のレンズ群１４Ｂには、複数の反射プリズム１８が形成されている。
なお、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｙは、本発明の実施の形態では、光源１２の発光面１２ａの直径ｄと略一致するように設定されているが、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し、かつ、照明装置１０の小型化を促進する観点から、０．５ｄ≦Ｙ≦１．５の範囲に設定することが望ましい。又、同様の観点から、レンズシート１４の直径Ｄについては、ＴＡＮ−１（Ｄ／２Ｌ）＜８０°に設定することが望ましい。
【００２１】
図２には、本発明の実施の形態に係る照明装置１０のレンズシート１４として採用し得る、レンズ群の各態様が、模式的に例示されている。まず、図２（ａ）は、図１に示される態様と同様であることから、説明を省略する。
又、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間に、光源の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズムを含む、第３のレンズ群１４Ｃが形成されているものである。本説明では、このように、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズム２０からなるレンズ群１４Ｃを「凸フレネルレンズ」ともいう。
【００２２】
なお、第３のレンズ群１４Ｃの設置範囲は、図２（ｂ）に示されるように、図２（ａ）の例との比較において、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの双方の設置範囲を狭めるようにして設置されていても良い。又、第１のレンズ群１４Ａの一部、すなわち、第１のレンズ群１４Ａの、第２のレンズ群１４Ｂと隣接する一定幅の範囲を、第３のレンズ群１４Ｃと置換する態様で設置しても良い。更には、第２のレンズ群１４Ｂの一部、すなわち、第２のレンズ群１４Ｂの、第１のレンズ群１４Ａと隣接する一定幅の範囲を、第３のレンズ群１４Ｃと置換する態様で設置しても良い。
一方、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される第２のレンズ群１４Ｂを、図２（ｂ）で説明したように、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズム２０からなる、凸フレネルレンズに置換したものである。
【００２３】
ここで、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、第１のレンズ群１４Ａの複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシートから出射する際の光路が偏向される様子を、図３において、他の形態のレンズシートと比較しながら説明する。
まず、図３（ａ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを構成する複数のプリズム１６が、凹フレネルレンズである場合には、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム１６の、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向される。このため、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光Ｌは、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂ（図１、図２）の、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との、混色が促されるものである。
【００２４】
一方、図３（ｂ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’がプリズムを備えず、平坦面のみで形成されている場合を想定すると、光源１２からの出射光Ｌは、レンズシート１４への入射の際、及び、出射の際の屈折により、幾分光路が変化するが、概ね入射光と出射光の光路は同じ角度となる。このため、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色は、本発明の実施の形態に係る、図３（ａ）と同等程度には、期待できないものとなる。
【００２５】
又、図３（ｃ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ”が、凸フレネルレンズからなり、かつ、各プリズム２０の傾斜角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が大きくなる態様で形成されている場合を想定する。
この場合は、その傾斜角度にもよるが、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム２０の、光源１２の光軸Ｃとは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃと平行な方向へと偏向されることとなる。又、仮に、各プリズム２０の傾斜面２０ａの傾斜角度を増大させても、レンズシート１４からの出射光Ｌの出射角度は、図３（ｂ）に示されるような、プリズムを備えず平坦面のみで形成されているものよりも、（光源１２の光軸Ｃに対して外側への）出射角度を大きくすることは出来ない。すなわち、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ”を介して出射される光源１２からの出射光Ｌは、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色が、殆ど期待できないものである。
【００２６】
更に、図３（ｄ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’”が、凸フレネルレンズからなり、かつ、各プリズム２０の傾斜角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で形成されている場合を想定する。
この場合は、その傾斜角度にもよるが、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム２０の、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面２０ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃに対して内側へと、明確に偏向されるものとなる。
【００２７】
しかしながら、この偏向効果をより大きく得るために、傾斜面２０ａの傾斜角度を大きくすると、それに応じて各プリズム２０の高さが大きくなり、光源１２からの出射光Ｌのうち、光源１２の光軸Ｃ側を向いた光軸Ｃと平行な面２０ｂに入射する、光源１２からの出射光Ｌの割合が増加することとなる。この、光源１２の光軸Ｃ側を向いた光軸Ｃと平行な面２０ｂに入射する光は、光源１２の発光面１２ａ（図１（ａ））の前方へとは向かわずに、いわゆる迷光となり、有効光として機能しないことから、光の利用効率の低下を招くことになってしまう。
従って、図３（ｄ）の例では、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’”を介して出射される光源１２からの出射光Ｌと、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色は期待できるが、照明装置１０の照明光の輝度を損なうことになってしまう。
【００２８】
更に、図４、図５には、本発明の実施の形態に係る、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、第１のレンズ群１４Ａ及び第２のレンズ群１４Ｂのレンズ中心（光源１２の光軸Ｃ）からの距離ｒ（ｍｍ）を横軸に、レンズシート１４からの出射光出射角度α（°）を縦軸に示している。
なお、図４、図５において、本発明の実施の形態に係るデータは、符号凹で示されている。又、参考例として、第１のレンズ群１４Ａに係る、図３（ｂ）の比較例に係るデータを符号ＦＬで、図３（ｃ）の比較例に係るデータを符号凸で、図３（ｄ）の比較例に係るデータを符号凸２で、各々示している。更に、第２のレンズ群１４Ｂに係る、傾斜面の傾斜角度がランダムに形成された反射プリズムのデータを符号ＴＩＲ（ＲＤＭ）で、従来の、傾斜面の傾斜角度が一定の反射プリズムに係るデータを符号ＴＩＲ（ＰＡ）で、各々示している。
【００２９】
本発明の実施の形態に係るレンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａは、ｒが１ｍｍまでの領域は、図１（ａ）（ｂ）の例のごとく、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｌを考慮しつつ、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源の光軸からの距離に関わらず２０°で一定となるように、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて小さくなるように形成されている。このため、ｒが１ｍｍまでの領域は、出射角度α＝２０°で一定となっていることが解る。一方、ｒが１ｍｍから２ｍｍの領域は、出射角度αが連続的に増大するように、各プリズム１６の傾斜面１６ａの傾斜角度が設定されているものである。
そして、本発明の実施の形態に係る凹の出射角度は、第１のレンズ群１４Ａが形成されたｒが２ｍｍまでの全領域において、上記各比較例よりも、出射角度αが大きくなっていることが解る。
【００３０】
又、本発明の実施の形態に係る凹の出射角度は、第２のレンズ群１４Ｂが形成されたｒが２ｍｍよりも外側の全領域において、光源１２の光軸Ｃからの距離と無関係に、ランダムな出射角度αが得られていることが解る。よって、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が、より促されるものとなる。
【００３１】
図６には、本発明の実施の形態に係る、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、指向角γ（ｄｅｇ）と色度Ｘとの関係（右図）を、図３（ｃ）の比較例の構成を有するものと対比している。図６において、符号Ｖは縦方向、符号Ｈは横方向（発光面が四角形の擬似白色発光ダイオード１００の縦方向と横方向）を示している。この比較図から、本発明の実施の形態に係る照明装置１０は、中心（光源１２の光軸Ｃ上）の色度が向上し、かつ、指向角±２０（ｄｅｇ）付近の色度が低下して、中心からピークへの色度Ｘの変化ΔＸが、０．５３から０．３４へと減少していることが解る。よって、照明装置１０の光源１２に擬似白色発光ダイオード１００（図７参照）を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
なお、本発明の実施の形態に係る、図２（ｂ）（ｃ）の例についての具体的数値の開示は省略するが、図２（ａ）の例と同様に、第１のレンズ群１４Ａに、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６を含むことから、同様の色むら軽減効果が期待できるものである。
【００３２】
上記構成をなす本発明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、光源１２の光軸Ｃを中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４の、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａに含まれる、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシート１４から出射する際の光路は、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向されるものである。ここで、出射光Ｌの偏向方向を制御するに際し、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、傾斜面１６ａの傾斜角度θｎを変化させるべくプリズム１６の高さを増大させる結果として、プリズム１６を構成する光軸と平行な面１６ｂ（図１（ｂ）参照）の面積を増大させることとなる。しかしながら、第１のレンズ群１４Ａの傾斜面１６ａは、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜していることから、プリズム１６を構成する光軸Ｃと平行な面１６ｂに、光源１２からの出射光Ｌが直接的に入射することはなく、光利用効率の低下を来たすものでもない。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促される結果、照明装置１０の光源１２に、擬似白色発光ダイオード１００（図７参照）を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
【００３３】
又、第１のレンズ群１４Ａに含まれる複数のプリズム１６１、１６２、１６３‥‥が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、傾斜面１６ａの角度θ１、θ２、θ３‥‥が小さくなる態様（θ１＞θ２＞θ３）で構成されていることから、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズム１６による、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じた、偏向方向の制御がなされるものである。そして、図１（ｂ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光Ｌの出射角度が、光源１２の光軸からの距離に関わらず一定となるように、各プリズムの傾斜面の傾斜角度を、光源の光軸からの距離に応じて小さくすることで、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色を制御することが出来るものとなる。
【００３４】
又、第２のレンズ群１４Ｂに、複数の反射プリズム１８を含むことで、第１のレンズ群１４Ａよりも光源１２の光軸Ｃから遠い領域において、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光Ｌの出射角度が、光源１２の光軸Ｃと平行な方向又は光軸Ｃに接近する方向へと偏向されるものとなる。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促されるものとなる。
【００３５】
又、図２（ｂ）に示されるように、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間に、第３のレンズ群１４Ｃを配置することで、第３のレンズ群１４Ｃによっても、光源１２からの出射光Ｌが偏向されるものである。ここで、第３のレンズ群１４Ｃは、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有することから、光源１２からの出射光Ｌが、第３のレンズ群１４Ｃの傾斜面２０ａに照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源１２の光軸Ｃ方向、又は、光源１２の光軸Ｃと平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光に、更に、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間の、第３のレンズ群１４Ｃを介して出射される光源１２からの出射光とが合わさり、更なる混色が促されるものとなる。
【００３６】
更に、図２（ｃ）に示されるように、第２のレンズ群１４Ｂに、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズムを含むこととしても、上述のごとく、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促されるものとなり、同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明の実施の形態では、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに含まれる複数のプリズム１６、１８、２０が、光源１２の光軸Ｃを中心として回転対称をなすことで、光源１２の光軸Ｃを中心とする放射方向の全方向に対し、レンズシート１４を介して出射される光源１２からの出射光Ｌの、混色が促されるものである。しかしながら、例えば、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが直線状に形成されたリニアプリズムであっても、ある程度の指向性をもって、同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３８】
又、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、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの、プリズム１６、１８、２０によって、混色が促され、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ことが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：照明装置、１２：光源、１４：レンズシート、１４Ａ：第１のレンズ群、１４Ｂ：第２のレンズ群、１４Ｃ：第３のレンズ群、１６、１８、２０：プリズム、１６ａ、２０ａ：傾斜面、１６ｂ、２０ｂ：光源の光軸と平行な面、１００：擬似白色ＬＥＤ、１０２：青色発光ＬＥＤ、１０８：黄色蛍光体
【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】
又、擬似白色ＬＥＤ１００からの出射光Ｌは、図８に示されるように、擬似白色ＬＥＤ１００の前方に配置されたレンズシート１１０を介することで、必要な方向へと偏向され、照明装置として機能するものとなる。図８のレンズシート１１０は、擬似白色ＬＥＤ１００の光軸Ｃを基準位置として、内側に配置される第１のレンズ群１１２が、屈折プリズムにより構成されている。又、第１のレンズ群１１２の外側に配置される第２のレンズ群１１４が、反射プリズム（ＴＩＲ：Total Internal Reflection）レンズにより構成されているものである。
そして、第１のレンズ群１１２、第２のレンズ群１１４の双方によって、擬似白色ＬＥＤ１００からの出射光Ｌの出射角度が、光軸Ｃと平行な方向へと偏向されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２０４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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、該光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートとを含む照明装置であって、前記レンズシートは、少なくとも、前記光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群と、該第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群とを含み、前記第１のレンズ群は、前記光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む照明装置。（請求項１）。
【０００９】
本項に記載の照明装置は、光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートの、光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群に含まれる、光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムによって、光源からの出射光が、レンズシートから出射する際の光路が、光源の光軸に対して外側へと偏向される。ここで、偏向方向を制御するに際し、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面の傾斜角度を変化させるべくプリズムの高さを増大させる結果として、プリズムを構成する光軸と平行な面の面積を増大させることとなる。しかしながら、第１のレンズ群の傾斜面は、光源の光軸側を向いて傾斜していることから、プリズムを構成する光軸と平行な面に光源からの出射光が直接的に入射することはなく、光利用効率の低下を来たすものでもない。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１０】
（２）上記（１）項において、前記第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムは、前記光源の光軸からの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で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、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムが、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面の傾斜角度が小さくなるように構成することで、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムによる、光源の光軸からの距離に応じた、偏向方向の制御がなされるものである。例えば、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源の光軸からの距離に関わらず一定となるように、各プリズムの傾斜面の傾斜角度を、光源の光軸からの距離に応じて小さくするものである。
【００１１】
（３）上記（１）（２）項において、前記第２のレンズ群は、複数の反射プリズムを含む照明装置（請求項３）。
本項に記載の照明装置は、第２のレンズ群に、複数の反射プリズムを含むことで、第１のレンズ群よりも光源の光軸から遠い領域において、第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光軸と平行な方向又は光源の光軸に接近する方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１２】
（４）上記（３）項において、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む、第３のレンズ群が形成されている照明装置（請求項４）。
本項に記載の照明装置は、第１のレンズ群と第２のレンズ群との間の、第３のレンズ群によっても、光源からの出射光が偏向されるものである。ここで、第３のレンズ群は、光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有することから、光源からの出射光が、第３のレンズ群の傾斜面に照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源の光軸方向、又は、光源の光軸方向と平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光に、更に、第１のレンズ群と第２のレンズ群との間の、第３のレンズ群を介して出射される光源からの出射光とが合わさり、更なる混色が促されるものである。
【００１３】
（５）上記（１）（２）項において、前記第２のレンズ群は、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む照明装置（請求項５）。
本項に記載の照明装置は、第２のレンズ群に、光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含むことで、第１のレンズ群よりも光源の光軸から遠い領域において、光源からの出射光が、第２のレンズ群の傾斜面に照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源の光軸方向、又は、光源の光軸方向と平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシートの、第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光と、第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群を介して出射される光源からの出射光との、混色が促されるものである。
【００１４】
（６）上記（１）から（５）項において、前記各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、前記光源の光軸を中心として、回転対称をなす照明装置（請求項６）。
本項に記載の照明装置は、レンズシートの各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、光源の光軸を中心として回転対称をなすことで、光源の光軸を中心とする放射方向の全方向に対し、レンズシートを介して出射される光源からの出射光の、混色が促されるものである。
【００１５】
（７）上記（１）から（６）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７）。
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が、上述の如く、レンズシートのプリズムによって混色が促されることで、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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明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）に示されるレンズシートの、光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群を、光軸の片側の半分のみ示すものである。
【図２】図１に示される照明装置の、レンズシートを、光軸の片側の半分のみ模式的に示す断面図であり、（ａ）は図１に係るレンズシート、（ｂ）は応用例に係るレンズシート、（ｃ）は更に別の応用例に係るレンズシートである。
【図３】（ａ）は図１に示される照明装置の、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の光路を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、比較例に係る光路を示す断面図である。
【図４】図１に示される照明装置の、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源からの出射光の出射角度と、光源の光軸からの距離との関係を示すグラフを、レンズシートの模式図と共に図示したものである。
【図５】（ａ）は、図４のグラフのうち、レンズシートの第１のレンズ群を介して出射される光源に係る範囲を部分的に抽出した図であり、（ｂ）は、同第２のレンズ群を介して出射される光源に係る範囲を部分的に抽出した図である。
【図６】図１に示される照明装置の照明光の色度分布を、参考例に係る照明装置の照明光の色度分布と比較したグラフである。
【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】
【００１７】
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に示されるように、本発明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を中心として、対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４とを含むものである。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と同一の符号を付している。
【００１８】
レンズシート１４は、光源１２の発光面１２ａの前方（光の出射方向）に配置されている。そして、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａには、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａと、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂとが形成されている。又、レンズシート１４は、光源１２の光軸Ｃを中心とする円盤状に形成されている。そして、各レンズ群１４Ａ、１４Ｂに含まれる複数のプリズム（後述する）が、光源１２の光軸Ｃを中心として、回転対称をなすように形成されているものである。
更に、光源１２及びレンズシート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。
【００１９】
ここで、第１のレンズ群１４Ａは、図１（ｂ）に拡大図示されるように、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６を含むものである。本説明ではこのように、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６からなるレンズ群１４Ａを「凹フレネルレンズ」ともいう。
そして、第１のレンズ群１４Ａに含まれる複数のプリズム１６１、１６２、１６３‥‥は、図１（ｂ）に示されるように、光源の光軸からの距離に応じて、傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が小さくなる態様（θ１＞θ２＞θ３）で形成されている。なお、図１（ａ）（ｂ）の例では、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｌ（又は、発光面１２ａおよび対向面１４ａを結ぶ仮想線と光軸とがなす角度）を考慮しつつ、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に関わらず２０°で一定となるように、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が設定されている。なお、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３は、公知の関係式から容易に求めることが可能である。
【００２０】
一方、レンズシート１４の第２のレンズ群１４Ｂには、複数の反射プリズム１８が形成されている。
なお、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｙは、本発明の実施の形態では、光源１２の発光面１２ａの直径ｄと略一致するように設定されているが、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し、かつ、照明装置１０の小型化を促進する観点から、０．５ｄ≦Ｙ≦１．５の範囲に設定することが望ましい。又、同様の観点から、レンズシート１４の直径Ｄについては、ＴＡＮ−１（Ｄ／２Ｌ）＜８０°に設定することが望ましい。
【００２１】
図２には、本発明の実施の形態に係る照明装置１０のレンズシート１４として採用し得る、レンズ群の各態様が、模式的に例示されている。まず、図２（ａ）は、図１に示される態様と同様であることから、説明を省略する。
又、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間に、光源の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズムを含む、第３のレンズ群１４Ｃが形成されているものである。本説明では、このように、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズム２０からなるレンズ群１４Ｃを「凸フレネルレンズ」ともいう。
【００２２】
なお、第３のレンズ群１４Ｃの設置範囲は、図２（ｂ）に示されるように、図２（ａ）の例との比較において、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの双方の設置範囲を狭めるようにして設置されていても良い。又、第１のレンズ群１４Ａの一部、すなわち、第１のレンズ群１４Ａの、第２のレンズ群１４Ｂと隣接する一定幅の範囲を、第３のレンズ群１４Ｃと置換する態様で設置しても良い。更には、第２のレンズ群１４Ｂの一部、すなわち、第２のレンズ群１４Ｂの、第１のレンズ群１４Ａと隣接する一定幅の範囲を、第３のレンズ群１４Ｃと置換する態様で設置しても良い。
一方、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される第２のレンズ群１４Ｂを、図２（ｂ）で説明したように、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズム２０からなる、凸フレネルレンズに置換したものである。
【００２３】
ここで、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、第１のレンズ群１４Ａの複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシートから出射する際の光路が偏向される様子を、図３において、他の形態のレンズシートと比較しながら説明する。
まず、図３（ａ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを構成する複数のプリズム１６が、凹フレネルレンズである場合には、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム１６の、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向される。このため、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光Ｌは、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂ（図１、図２）の、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との、混色が促されるものである。
【００２４】
一方、図３（ｂ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’がプリズムを備えず、平坦面のみで形成されている場合を想定すると、光源１２からの出射光Ｌは、レンズシート１４への入射の際、及び、出射の際の屈折により、幾分光路が変化するが、概ね入射光と出射光の光路は同じ角度となる。このため、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色は、本発明の実施の形態に係る、図３（ａ）と同等程度には、期待できないものとなる。
【００２５】
又、図３（ｃ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ”が、凸フレネルレンズからなり、かつ、各プリズム２０の傾斜角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が大きくなる態様で形成されている場合を想定する。
この場合は、その傾斜角度にもよるが、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム２０の、光源１２の光軸Ｃとは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃと平行な方向へと偏向されることとなる。又、仮に、各プリズム２０の傾斜面２０ａの傾斜角度を増大させても、レンズシート１４からの出射光Ｌの出射角度は、図３（ｂ）に示されるような、プリズムを備えず平坦面のみで形成されているものよりも、（光源１２の光軸Ｃに対して外側への）出射角度を大きくすることは出来ない。すなわち、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ”を介して出射される光源１２からの出射光Ｌは、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色が、殆ど期待できないものである。
【００２６】
更に、図３（ｄ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’”が、凸フレネルレンズからなり、かつ、各プリズム２０の傾斜角度が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で形成されている場合を想定する。
この場合は、その傾斜角度にもよるが、光源１２からの出射光Ｌは、各プリズム２０の、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面２０ａでの屈折により、レンズシート１４から出射する際の光路が、光源１２の光軸Ｃに対して内側へと、明確に偏向されるものとなる。
【００２７】
しかしながら、この偏向効果をより大きく得るために、傾斜面２０ａの傾斜角度を大きくすると、それに応じて各プリズム２０の高さが大きくなり、光源１２からの出射光Ｌのうち、光源１２の光軸Ｃ側を向いた光軸Ｃと平行な面２０ｂに入射する、光源１２からの出射光Ｌの割合が増加することとなる。この、光源１２の光軸Ｃ側を向いた光軸Ｃと平行な面２０ｂに入射する光は、光源１２の発光面１２ａ（図１（ａ））の前方へとは向かわずに、いわゆる迷光となり、有効光として機能しないことから、光の利用効率の低下を招くことになってしまう。
従って、図３（ｄ）の例では、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａ’”を介して出射される光源１２からの出射光Ｌと、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂの、複数の反射プリズム１８を介して出射される、光源１２の光軸Ｃと平行な出射光（図８参照）との混色は期待できるが、照明装置１０の照明光の輝度を損なうことになってしまう。
【００２８】
更に、図４、図５には、本発明の実施の形態に係る、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、第１のレンズ群１４Ａ及び第２のレンズ群１４Ｂのレンズ中心（光源１２の光軸Ｃ）からの距離ｒ（ｍｍ）を横軸に、レンズシート１４からの出射光出射角度α（°）を縦軸に示している。
なお、図４、図５において、本発明の実施の形態に係るデータは、符号凹で示されている。又、参考例として、第１のレンズ群１４Ａに係る、図３（ｂ）の比較例に係るデータを符号ＦＬで、図３（ｃ）の比較例に係るデータを符号凸で、図３（ｄ）の比較例に係るデータを符号凸２で、各々示している。更に、第２のレンズ群１４Ｂに係る、傾斜面の傾斜角度がランダムに形成された反射プリズムのデータを符号ＴＩＲ（ＲＤＭ）で、従来の、傾斜面の傾斜角度が一定の反射プリズムに係るデータを符号ＴＩＲ（ＰＡ）で、各々示している。
【００２９】
本発明の実施の形態に係るレンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａは、ｒが１ｍｍまでの領域は、図１（ａ）（ｂ）の例のごとく、光源１２の発光面１２ａと、レンズシート１４の光源１２との対向面１４ａとの距離Ｌを考慮しつつ、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源からの出射光の出射角度が、光源の光軸からの距離に関わらず２０°で一定となるように、各プリズム１６１、１６２、１６３‥‥の傾斜面１６ａの傾斜角度θ１、θ２、θ３‥‥が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて小さくなるように形成されている。このため、ｒが１ｍｍまでの領域は、出射角度α＝２０°で一定となっていることが解る。一方、ｒが１ｍｍから２ｍｍの領域は、出射角度αが連続的に増大するように、各プリズム１６の傾斜面１６ａの傾斜角度が設定されているものである。
そして、本発明の実施の形態に係る凹の出射角度は、第１のレンズ群１４Ａが形成されたｒが２ｍｍまでの全領域において、上記各比較例よりも、出射角度αが大きくなっていることが解る。
【００３０】
又、本発明の実施の形態に係る凹の出射角度は、第２のレンズ群１４Ｂが形成されたｒが２ｍｍよりも外側の全領域において、光源１２の光軸Ｃからの距離と無関係に、ランダムな出射角度αが得られていることが解る。よって、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が、より促されるものとなる。
【００３１】
図６には、本発明の実施の形態に係る、図１及び図２（ａ）に示された態様のレンズシート１４を採用した照明装置１０の、指向角γ（ｄｅｇ）と色度Ｘとの関係（右図）を、図３（ｃ）の比較例の構成を有するものと対比している。図６において、符号Ｖは縦方向、符号Ｈは横方向（発光面が四角形の擬似白色発光ダイオード１００の縦方向と横方向）を示している。この比較図から、本発明の実施の形態に係る照明装置１０は、中心（光源１２の光軸Ｃ上）の色度が向上し、かつ、指向角±２０（ｄｅｇ）付近の色度が低下して、中心からピークへの色度Ｘの変化ΔＸが、０．５３から０．３４へと減少していることが解る。よって、照明装置１０の光源１２に擬似白色発光ダイオード１００（図７参照）を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
なお、本発明の実施の形態に係る、図２（ｂ）（ｃ）の例についての具体的数値の開示は省略するが、図２（ａ）の例と同様に、第１のレンズ群１４Ａに、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６を含むことから、同様の色むら軽減効果が期待できるものである。
【００３２】
上記構成をなす本発明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、光源１２の光軸Ｃを中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシート１４の、光源１２の光軸Ｃを基準位置として内側に配置される第１のレンズ群１４Ａに含まれる、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜する傾斜面１６ａを有する複数のプリズム１６によって、光源１２からの出射光Ｌが、レンズシート１４から出射する際の光路は、光源１２の光軸Ｃに対して外側へと偏向されるものである。ここで、出射光Ｌの偏向方向を制御するに際し、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、傾斜面１６ａの傾斜角度θｎを変化させるべくプリズム１６の高さを増大させる結果として、プリズム１６を構成する光軸と平行な面１６ｂ（図１（ｂ）参照）の面積を増大させることとなる。しかしながら、第１のレンズ群１４Ａの傾斜面１６ａは、光源１２の光軸Ｃ側を向いて傾斜していることから、プリズム１６を構成する光軸Ｃと平行な面１６ｂに、光源１２からの出射光Ｌが直接的に入射することはなく、光利用効率の低下を来たすものでもない。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促される結果、照明装置１０の光源１２に、擬似白色発光ダイオード１００（図７参照）を用いた場合に不可避の色むらが、軽減されることとなる。
【００３３】
又、第１のレンズ群１４Ａに含まれる複数のプリズム１６１、１６２、１６３‥‥が、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じて、傾斜面１６ａの角度θ１、θ２、θ３‥‥が小さくなる態様（θ１＞θ２＞θ３）で構成されていることから、第１のレンズ群に含まれる複数のプリズム１６による、光源１２の光軸Ｃからの距離に応じた、偏向方向の制御がなされるものである。そして、図１（ｂ）に示されるように、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光Ｌの出射角度が、光源１２の光軸からの距離に関わらず一定となるように、各プリズムの傾斜面の傾斜角度を、光源の光軸からの距離に応じて小さくすることで、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色を制御することが出来るものとなる。
【００３４】
又、第２のレンズ群１４Ｂに、複数の反射プリズム１８を含むことで、第１のレンズ群１４Ａよりも光源１２の光軸Ｃから遠い領域において、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光Ｌの出射角度が、光源１２の光軸Ｃと平行な方向又は光軸Ｃに接近する方向へと偏向されるものとなる。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第１のレンズ群１４Ａの外側に配置される第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促されるものとなる。
【００３５】
又、図２（ｂ）に示されるように、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間に、第３のレンズ群１４Ｃを配置することで、第３のレンズ群１４Ｃによっても、光源１２からの出射光Ｌが偏向されるものである。ここで、第３のレンズ群１４Ｃは、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有することから、光源１２からの出射光Ｌが、第３のレンズ群１４Ｃの傾斜面２０ａに照射されて屈折し、レンズシートから出射する際の光路が、第１のレンズ群を介する出射光とは逆に光源１２の光軸Ｃ方向、又は、光源１２の光軸Ｃと平行な方向へと偏向されるものである。そして、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光に、更に、第１のレンズ群１４Ａと第２のレンズ群１４Ｂとの間の、第３のレンズ群１４Ｃを介して出射される光源１２からの出射光とが合わさり、更なる混色が促されるものとなる。
【００３６】
更に、図２（ｃ）に示されるように、第２のレンズ群１４Ｂに、光源１２の光軸Ｃ側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面２０ａを有する複数のプリズムを含むこととしても、上述のごとく、レンズシート１４の、第１のレンズ群１４Ａを介して出射される光源１２からの出射光と、第２のレンズ群１４Ｂを介して出射される光源１２からの出射光との、混色が促されるものとなり、同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明の実施の形態では、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに含まれる複数のプリズム１６、１８、２０が、光源１２の光軸Ｃを中心として回転対称をなすことで、光源１２の光軸Ｃを中心とする放射方向の全方向に対し、レンズシート１４を介して出射される光源１２からの出射光Ｌの、混色が促されるものである。しかしながら、例えば、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが直線状に形成されたリニアプリズムであっても、ある程度の指向性をもって、同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３８】
又、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、レンズシート１４の各レンズ群１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの、プリズム１６、１８、２０によって、混色が促され、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ことが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：照明装置、１２：光源、１４：レンズシート、１４Ａ：第１のレンズ群、１４Ｂ：第２のレンズ群、１４Ｃ：第３のレンズ群、１６、１８、２０：プリズム、１６ａ、２０ａ：傾斜面、１６ｂ、２０ｂ：光源の光軸と平行な面、１００：擬似白色ＬＥＤ、１０２：青色発光ＬＥＤ、１０８：黄色蛍光体
【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、該光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートとを含む照明装置であって、
前記レンズシートは、少なくとも、前記光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群と、該第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群とを含み、
前記第１のレンズ群は、前記光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムは、前記光源の光軸からの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で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】
前記第２のレンズ群は、複数の反射プリズムを含む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】
前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む第３のレンズ群が形成されていることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２のレンズ群は、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む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６】
前記各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、前記光源の光軸を中心として、回転対称をなす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６のいずれか１項記載の照明装置。
【請求項１】
発光素子及び蛍光体を有する光源と、該光源の光軸を中心として対称に配置される複数のプリズムを有するレンズシートとを含む照明装置であって、
前記レンズシートは、少なくとも、前記光源の光軸を基準位置として内側に配置される第１のレンズ群と、該第１のレンズ群の外側に配置される第２のレンズ群とを含み、
前記第１のレンズ群は、前記光源の光軸側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１のレンズ群に含まれる複数のプリズムは、前記光源の光軸からの距離に応じて、前記傾斜面の傾斜角度が小さくなる態様で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】
前記第２のレンズ群は、複数の反射プリズムを含む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】
前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む第３のレンズ群が形成されていることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２のレンズ群は、前記光源の光軸側とは反対側を向いて傾斜する傾斜面を有する複数のプリズムを含む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６】
前記各レンズ群に含まれる複数のプリズムが、前記光源の光軸を中心として、回転対称をなす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６のいずれか１項記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４８４０７（Ｐ２０１２−２４８４０７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３１２（Ｐ２０１１−１１９３１２）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
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