発光装置及び照明器具
【課題】発光装置において、照射面における色ムラを抑制し、光学部材による光の反射を抑制して、光利用効率を向上させる。
【解決手段】発光装置１は、光源２と、光源２の前面に設けられた光学部材３とを備える。光学部材３は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２とを有する。この構成によれば、第１の凹凸部３１によって光学部材３が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、第２の凹凸部３２によって光の反射が抑制されるので、光利用効率を向上させることができる。
【解決手段】発光装置１は、光源２と、光源２の前面に設けられた光学部材３とを備える。光学部材３は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２とを有する。この構成によれば、第１の凹凸部３１によって光学部材３が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、第２の凹凸部３２によって光の反射が抑制されるので、光利用効率を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の前面に光学部材を設けた発光装置及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、表示等や照明器具等の様々な電気機器の光源として使用されている。近年では、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤに加えて、青色ＬＥＤが実用化され、これらＲＧＢ３色のＬＥＤを組み合わせることにより、様々な光色を発光することができる。
【０００３】
また、青色ＬＥＤの光を蛍光体に当てて黄色の光を出力し、青色光と黄色光とを混色させて白色光を作り出す、いわゆる白色ＬＥＤが知られている。白色ＬＥＤは、発光強度及び発光効率において優れ、これを用いた発光装置が、シーリングライト及びベースライトといった光を拡散させる照明器具や、ダウンライト及びスポットライトといった光を集光させる照明器具等に利用されている。
【０００４】
上記のような白色ＬＥＤを光源とし、ＬＥＤの前面に設けられたレンズを用いて平行光を出射する発光装置においては、レンズの結像効果により、照射面に光源像が写ることがある。一般的な白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップに黄色蛍光体を含有する透光性樹脂を被覆さた構成となっているので、青色光を出射する領域よりも、黄色光を出射する領域の方が大きい。そのため、図２４（ａ）に示すように、白色ＬＥＤ１０２から出射された光を、レンズ１０３を用いて青色光（実線矢印）を平行光とした場合、青色光が照射面の中央部に照射され、黄色光が周辺部に照射されて、照射面において色ムラが生じる。また、図２４（ｂ）に示すように、白色ＬＥＤ１０２から出射された光を、レンズ１０３によって黄色光（破線矢印）を平行光とした場合も、上述の場合と同様である。更に、図２４（ｃ）に示すように、屈折反射レンズ１０３を用いて、青色光及び黄色光の両方を平行光とした場合も、照射面において色ムラが生じる。
【０００５】
そこで、複数の凸レンズが出射面に形成された反射レンズを用いて、光を拡散させることにより、色ムラを抑制することができる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のレンズ等の光学部材は、光源からの光をレンズ表面で反射してしまい、発光装置の光利用効率を低下させることがある。そこで、光学素子表面に微小凹凸部が形成された光学部材を用いて、光の反射を抑制した発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６５９６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３０８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置は、照射光を拡散させるので、レンズの集光効果が抑制され、特にスポットライト等の照明器具に用いられる発光装置には適していない。また、このものは、レンズによって漏れ光や戻り光が発生し易く、光利用効率が低下する虞がある。また、上記特許文献２に記載の発光装置は、レンズの入射角度の依存性が大きく、入射角度が大きくなると所望の反射抑制効果が得られないことがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、照射面における色ムラを抑制することができ、且つ光学部材による光の反射を抑制して、光利用効率を向上させることができる発光装置及びそれを用いた照明器具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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、光源と、前記光源の前面に設けられた光学部材とを備え、前記光学部材は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の１周期を構成する凹凸に形成されていることが好ましい。
【００１１】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状であることが好ましい。
【００１２】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の斜辺部に形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、前記光学部材の前記光源と対向する面とは反対側の面に設けられていることが好ましい。
【００１４】
上記発光装置において、前記光源は、第１の分光分布を有する光を発光する固体発光素子と、前記固体発光素子の光を受けて第２の分光分布を有する光を発光する波長変部材と、を備え、前記第１の分光分布のピーク波長が、４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、前記第２の分光分布のピーク波長が、５５０〜６００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００１５】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部が、前記光学部材の前記光源と対向する面に設けられていることが好ましい。
【００１６】
上記発光装置において、前記光源が実装される基板と、前記光源からの出射光の配光を制御する透光性部材と、を備え、前記透光性部材は、前記光源の発光領域の略中心部を通る直線と直交する出射面と、前記出射面の外周から前記基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の前記基板側から前記出射面側に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、から構成され、前記出射面に前記光学部材が設けられていることが好ましい。
【００１７】
上記発光装置において、第２の凹凸部は、その凸部の中心線が、前記光源からの出射光の光軸と略平行となるように形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記発光装置において、前記光学部材は、前記第１の凹凸部が形成されていない領域を有し、該領域に前記第２の凹凸部が形成されていることが好ましい。
【００１９】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、その頂点部に、前記第２の凹凸部の１周期よりも幅が大きく、前記第２の凹凸部の高さよりも高くなるように形成された凸状部を有することが好ましい。
【００２０】
上記発光装置において、前記凸状部は、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記発光装置において、前記凸状部は、断面形状において高さ０．５〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることが好ましい。
【００２２】
上記発光装置において、前記凸状部は、前記第１の凹凸部において、数周期毎に形成されていることが好ましい。
【００２３】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面を有することが好ましい。
【００２４】
上記発光装置において、前記平坦面の高さは、前記第１の凹凸部の頂点部の高さよりも低いことが好ましい。
【００２５】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、３０％以下であることが好ましい。
【００２６】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、前記光学部材の中央領域の方が外側の領域よりも小さいことが好ましい。
【００２７】
上記発光装置は、照明器具に用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第１の凹凸部によって光学部材が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、また、第２の凹凸部によって光の反射が抑制されるので、光利用効率向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図２】（ａ）は同発光装置に用いられる光学部材の斜視図、（ｂ）は同光学部材の第２の凹凸を拡大した側断面図。
【図３】同発光装置に用いられる光源の側断面構成図。
【図４】同光源からの出射光の分光スペクトルを示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）は同発光装置に用いられる光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図６】（ａ）は同光学部材による波長別の回折効率を示す図、（ｂ）は同回折角度を示す図。
【図７】（ａ）（ｂ）は同光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図８】（ａ）（ｂ）は同光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図９】（ａ）は同光学部材における第１の凹凸部の周期及び高さを変化させたときの出射光の直下照度を示す図、（ｂ）は同色差を示す図。
【図１０】（ａ）は上記実施形態の変形例を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した側断面図。
【図１１】同光学部材の波長別の積算透過率を示す図。
【図１２】（ａ）（ｂ）は同光学部材において第２の凹凸部の周期が２００ｎｍであり、高さを変化させたときの入射角度別の透過率を示す図、（ｃ）（ｄ）は同周期が３００ｎｍであるときの入射角度別の透過率を示す図、（ｅ）（ｆ）は同周期が４００ｎｍであるときの入射角度別の透過率を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る発光装置に組み込まれる光学部材の側断面図。
【図１４】（ａ）は同光学部材における波長４５０ｎｍの光の入射角度別の透過率を示す図、（ｂ）は波長５５０ｎｍの光の入射角度別の透過率を示す図。
【図１５】（ａ）（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１６】同発光装置の一部を拡大した側断面図。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１９】上記実施形態の変形例を示す側断面図。
【図２０】上記実施形態の別の変形例を示す側断面図。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る発光装置の側断面図と回折光を示す図。
【図２２】（ａ）は同発光装置の光学部材の側断面図、（ｂ）は上記第３の実施形態における波長別の回折効率を示す図、（ｃ）は上記第６の実施形態による波長別の３次の回折効率を示す図、（ｄ）同波長別の０次の回折効率を示す図。
【図２３】（ａ）は同発光装置の変形例における光学部材の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１領域における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ２領域における側断面図。
【図２４】（ａ）乃至（ｃ）は従来の発光装置において、照射面における色ムラの発生を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１〜図１２を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１に示されるように、光源２と、この光源２の前面に設けられた光学部材３とを備える。光源２は、青色領域の光を出射するＬＥＤチップ２１に、黄色蛍光体を含有する透光性樹脂から成る波長変換部材２２を被覆させた構成となっている。光学部材３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート又はガラス等の透光性材料を用いて、後述する形状に形成加工されたレンズ部材である。また、発光装置１は、光源２及び光学部材３を所定間隔に保持する保持部材（不図示）を備え、この保持部材に収容された状態でスポットライト等の照明器具に組み込まれる。
【００３１】
光学部材３は、光源２と対向する面とは反対側の面に、周期的に連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１が設けられている。この第１の凹凸部３１は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状の凹凸として形成される。また、第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸、本例では、第１の凹凸部３１の斜辺部に、第１の凹凸部３１を構成する１周期の凹凸よりも小さい周期で連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２が形成されている。なお、図１においては、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２のサイズを、実際の光学部材３全体のサイズに比べて過大に表記している。第１の凹凸部３１は、周期（ｄ１）が１〜５０μｍ、高さ（ｈ１）０．５〜５μｍとなるように形成される。第２の凹凸部３２は、図２（ａ）に示すように、三角錐形状に形成された連続する凹凸である（図１も参照）。また、図２（ｂ）に示すように、第２の凹凸部３２は、周期（ｄ２）１００〜３００ｎｍ、高さ（ｈ２）２００〜６００ｎｍとなるように形成される。
【００３２】
図３に示すように、光源２は、断面矩形状のマウント基材２０と、マウント基材２０上に実装された固体発光素子（ＬＥＤチップ）２１と、ＬＥＤチップ２１を被覆する波長変換部材２２と、を備える。ＬＥＤチップ２１には、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが用いられる。波長変換部材２２は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料から成る充填材２３に、ＬＥＤチップ２１からの出射光の波長を変換する蛍光体２４を含有させたものである。また、マウント基材２０の一側面にはカソード電極２５が、他側面にはアノード電極２６が設けられ、マウント基材２０の下面両端部に形成された外部接続電極２７，２８に夫々接続される。また、カソード電極２５及びアノード電極２６は、ワイヤ２９によってＬＥＤチップ２１の各電極端子（不図示）に夫々接続される。マウント基材２０の実装面は、光反射又は光拡散機能を有するように構成されていてもよい。蛍光体２４には、黄色蛍光体として汎用されるＹＡＧ系蛍光体が樹脂材料に混練され、所定形状の波長変換部材２２が作成される。なお、蛍光体２４に加えて、又はそれに換えて所定の波長の光を選択的に透過させることによってＬＥＤ２の出射光の波長を変換するフィルタ（不図示）が用いられてもよい。
【００３３】
図４は、上述のように構成された光源２の出射光の分光スペクトルを示す。光源２は、ＬＥＤチップ２１から出射される第１の分光分布を有する光と、ＬＥＤチップ２１の光を受けて、波長変換部材２２から出射される第２の分光分布の光とを混色させることにより、白色光を出射する。ＬＥＤチップ２１に起因する第１の分光分布のピーク波長は４３０〜４６０ｎｍ（紫〜青）の範囲、波長変換部材２２に起因する第２の分光分布のピーク波長は５５０〜６００ｎｍ（緑〜黄）の範囲となることが好ましい。これらの光を混色することにより、自然な白色光を得ることができる。しかしながら、ＬＥＤチップ２１は、マウント基材２０の中央領域に設けられ、このＬＥＤチップ２１を覆うように波長変換部材２２が設けられている。そのため、光源２の中央領域からの出射光は、第１の分光分布の光の強度が強く、周辺領域から出射光は第２の分光分布の光の強度が強くなる。
【００３４】
光学部材３は、上述したように、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２とが形成されている。このような第１の凹凸部の周期及び高さは、下記式によって与えられる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記式において、光学部材３による回折光の次数をｍ＝−５〜５（ｍ≠０）とし、光源２からの出射光の波長を可視光（λ＝３８０〜７８０ｎｍ）の範囲で変化させ、回折角度を−９０?≦θｏｕｔ≦９０?とする。この場合、第１の凹凸部３１の周期は、１〜５０μｍの範囲に設定される。また、上記と同様の条件において、光学部材３の屈折率をｎ＝１．３〜２の範囲で変化させる。この場合、第１の凹凸部３１の高さが０．５〜５μｍの範囲に設定される。第１の凹凸部３１の周期及び高さが、上記の範囲に設定されることにより、発光装置１において想定される可視光を十分に制御することができる。
【００３７】
第１の凹凸部３１に可視光が入射したときの波長別のふるまい、すなわち光学部材３の出射光における回折角度及び回折効率は、スカラー理論より下記式によって与えられる。なお、スカラー理論は誤差を含む簡易的な解析手法であり、第２の凹凸部３２が無くても回折効率が１００％に達するという矛盾がある。より正確な回折効率の導出方法であるベクトル理論による解析結果については後述する。
【００３８】
【数２】
【００３９】
図５（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を１０μｍ、高さ（ｈ１）を２．３μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）を１．５とし、この光学部材３によって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。なお、以下の説明において、第１の凹凸部３１が上記周期及び高さになるよう形成されたものを光学部材３Ａという。また、第２の凹凸部３２の具体的な作用については別途後述する。図５（ａ）に示すように、波長４５０ｎｍの光は、光学部材３Ａによって回折光を生じ、３次光の回折効率が４９．７５％と最も高くなり、この３次光の回折角度は７．７６°であった。次いで、２次光の回折効率が３１．８％と高く、２次光の回折角度は５．１６°であった。波長４５０ｎｍの光において、光学部材３Ａによる回折光の多くは、２次光と３次光に集中した。一方、図５（ｂ）に示すように、波長５５０ｎｍの光は、光学部材３Ａによって回折光を生じ、この回折光は、２次光の回折効率が９７．３％であり、回折角度は６．３２°であった。つまり、光学部材３Ａによれば、波長４５０ｎｍの光が回折角度５．１６〜７．７６°で照射され、波長５５０ｎｍの光が回折角度６．３２°で照射される。つまり、波長４５０ｎｍの光と波長５５０ｎｍの光とは、照射面における近接した座標に照射されることになる。その結果、波長４５０ｎｍの光と波長５５０ｎｍの光とが効果的に混色されるので、発光装置１は、照射面において色ムラを生じることなく、自然な白色光を照射することができる。
【００４０】
図６（ａ）は、上述した光学部材３Ａにおける波長別の回折効率を示す。光学部材３Ａによれば、波長３８０〜５５０ｎｍの光は、殆どが２次光（ｍ＝２）又は３次光（ｍ＝３）に回折され、上記範囲において、低波長側ほど３次光の占める割合が多くなり、高波長側ほど２次光の占める割合が多くなる。また、波長５５０〜７８０ｎｍの光は、殆どが２次光（ｍ＝２）又は１次光（ｍ＝１）に回折され、上記範囲において、低波長側ほど２次光の占める割合が多くなり、高波長側ほど３次光の占める割合が多くなる。なお、同図においては、上記図５（ａ）で示した波長４５０ｎｍの光の回折効率を黒丸点（●）で、上記図５（ｂ）で示した波長５５０ｎｍの光の回折効率を白丸点（○）で示す。
【００４１】
図６（ｂ）は、上述した光学部材３Ａにおける波長別の回折角度を示す。回折角度は、いずれの次数の回折光においても、高波長側ほど大きくなる。ここでも、上記図５（ａ）で示した波長４５０ｎｍの光の回折角度を黒丸点（●）で、上記図５（ｂ）で示した波長５５０ｎｍの光の回折角度を白丸点（○）で示す。つまり、光学部材３Ａによれば、波長５５０ｎｍの光の回折光が、波長４５０ｎｍの光の回折角度の範囲に含まれるので、各波長の光が効果的に混色され、照射面において色ムラを生じ難くすることができる。
【００４２】
図７（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を１μｍ、高さ（ｈ１）を０．５μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）１．５とした光学部材３Ｂによって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。つまり、光学部材３Ｂによって、波長４５０ｎｍ及び波長５５０ｎｍの光は、主に０次光及び１次光として回折され、上記光学部材３Ａと同様に、照射面の近接した座標に照射される。また、図８（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を５０μｍ、高さ（ｈ１）を５．０μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）１．５とした光学部材３Ｃによって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。つまり、光学部材３Ｃによって、波長４５０ｎｍ光は主に５次光及び６次光に、波長５５０ｎｍの光は主に４次光及び５次光として回折され、上記光学部材３Ａ，３Ｂと同様に、照射面の近接した座標に照射される。
【００４３】
図９（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期を１０〜５０μｍ、高さを０．３〜４．５μｍの範囲でパラメータを変化させて、光学部材３から５００ｍｍ離れた照射面の照度分布を計算した解析結果を示す。なお、この結果は、後述する図１５に示すような透光性部材を用いて、光学部材３へ平行光を入射させた構成に基くものである。図９（ａ）は、中心照度値（＝直下照度）示し、最大照度値を１００としたときの、上記周期及び高さにおける照度値を１００から３０の範囲で、（Ａ）〜（Ｈ）の８段階に分けて表示している。同図に示すように、第１の凹凸部３１の周期が大きく、且つその高さが小さいほど（図中（Ａ）領域）、直下照度は大きくなる。これに対して、第１の凹凸部３１の周期が小さく、且つその高さが大きいほど（図中（Ｈ）領域）、直下照度は小さくなる。
【００４４】
図９（ｂ）は、照射面の最大色差を示し、色差（Δｘｙ）を０から０．０５６の範囲で（Ａ）〜（Ｉ）の９段階に分けて表示している。色差の値が小さいほど、照射面における色ムラは少なくなる。同図に示すように、第１の凹凸部３１の周期が小さく、且つその高さが大きいほど（図中（Ｉ）領域）、色差は大きくなる。しかし、第１の凹凸部３１の周期が大きく、且つその高さが小さい程、色差は小さくなるのではなく、最も色差が小さい（Ａ）領域は、周期１０〜３０μｍ、高さ１５００ｎｍ（１．５μｍ）〜３８００ｎｍ（３．８μｍ）に分布している。すなわち、直下照度を高くするためには、第１の凹凸部３１の周期を大きく、且つその高さを小さくすればよいが、色ムラを抑制するためには、ある程度、第１の凹凸部３１の周期を小さく、且つその高さを大きくする必要がある。従って、直下照度の低下を抑制し、且つ色ムラを改善するには、図９（ａ）（ｂ）の一対の平行破線で挟まれる領域に第１の凹凸部３１の周期及び高さを設定することが好ましく、周期５〜４０μｍ、高さ１．５〜３．８μｍの範囲に設定することが特に好ましい。
【００４５】
図１０（ａ）（ｂ）は、本実施形態の変形例を示す。上述の図１においては、第１の凹凸部３１が、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面に設けられている構成を示したが、図１０（ａ）に示す変形例のように、第１の凹凸部３１は、光学部材３の光源２と対向する面に設けられていてもよい。この変形例においても、上述した構成と同様に、照射面における色ムラを抑制することができる。しかしながら、この変形例においては、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状の凹凸である場合、光源２から出射された光の一部は、図１０（ｂ）に示すように、垂辺部に入射する。この垂辺部に入射した光は、第１の凹凸部３１によって、所望の方向に光制御できないので、結果として、照射光として利用されず、発光装置１の光利用効率を低下させることになる。従って、上述した図１に示したように、第１の凹凸部３１は、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面に設けられていることが好ましく、こうすれば、発光装置１における光利用効率を高くすることができる。
【００４６】
図１１は、第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸に、第２の凹凸部３２が形成されている光学部材３における波長別の積算透過率（＝各回折次数の回折効率の総和）について、結果が正確なベクトル理論による解析結果を示す。なお、比較例として、第１の凹凸部３１のみが形成され、第２の凹凸部３２が形成されていない光学部材における波長別の積算透過率の解析結果も示す。ここで用いられる光学部材３は、図５に示したように、第１の凹凸部３１が周期（ｄ１）１６μｍ、高さ（ｈ１）２．６μｍ、屈折率１．５となるように設定されている。また、第２の凹凸部３２は、周期（ｄ２）１００ｎｍ、高さ（ｈ２）２００ｎｍとなるように設定されている。
【００４７】
同図に示すように、第１の凹凸部３１に第２の凹凸部３２を設けた光学部材３は、第１の凹凸部３１のみの場合に比べて、積算透過率が１〜２％程向上した。つまり、第１の凹凸部３１に第２の凹凸部３２を設けることにより、光学部材３は光を効果的に透過することができ、全反射等による光の損失を抑制することができる。従って、この光学部材３を備えた発光装置１の光利用効率、及びこれを組み込んだ照明器具の器具効率を向上させることができる。
【００４８】
図１２（ａ）〜（ｆ）は、周期及び高さの異なる第２の凹凸部３２を有する光学部材３に対して、波長４５０ｎｍの光を、所定の入射角度で照射したときの、０次光及び−１次光の透過率を示す。第２の凹凸部３２の周期は２００ｎｍ、４００ｎｍ又は３００ｎｍの３段階に設定され、夫々高さが２０〜１５００ｎｍの範囲で８又は９段階に設定された。図１２（ａ）に示すように、周期２００ｎｍの第２の凹凸部３２においては、高さが大きくなるほど、０次光の透過率が高くなり、入射角度が大きくなるほど、いずれの高さにおいても、透過率は低下した。また、図１２（ｂ）に示すように、周期２００ｎｍにおいて、回折光は発生しなかった。
【００４９】
図１２（ｃ）に示すように、周期３００ｎｍの第２の凹凸部３２においても、高さが大きくなるほど、０次光の透過率が高くなり、入射角度が大きくなるほど、透過率は低下した。特に、入射角度が４５°以上の光の透過率は著しく低下した。これは、図１２（ｄ）に示すように、回折光が生じたことによる。回折光は、第２の凹凸部３２の周期が大きくなるほど、発生し易くなる。図１２（ｅ）（ｆ）に示すように、周期４００ｎｍの場合、高さ及び入射角度によっては、回折光が直射光よりも多くなるケースがあった。第２の凹凸部３２に起因する回折光は、第１の凹凸部３１による所望の色ムラ抑制効果を阻害する虞がある。従って、第２の凹凸部３２の周期の上限値は、回折光を生じ難い３００ｎｍ以下とされる。また、第２の凹凸部３２の周期は、理論上は小さいほど透過率を向上させることができる。しかし、現実的には、周期１００ｎｍ以下であると、金型による射出成形を行なうことができず、光学部材３の生産性が悪くなる。従って、透過率の向上と加工形成の実現性を鑑みれば、第２の凹凸部３２の周期は、１００〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００５０】
また、第２の凹凸部の高さは、高いほど透過率が向上するが、高すぎると加工成形が困難となる。従って、透過率の向上と加工形成の実現性を鑑みれば、第２の凹凸部３２の高さは、２００〜６００ｎｍであることが好ましい。なお、第２の凹凸部３２に関して、現実的に加工成形できる形状は、高さ（ｈ２）／周期（ｄ２）のアスペクト比によって決定される（図２（ｂ）参照）。現状の加工技術において成形できるアスペクト比は１〜３、好ましくは２程度であり、第２の凹凸部３２は、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの範囲において、アスペクト比が上記範囲となるように形成される。
【００５１】
上述した構成によれば、第１の凹凸部３１によって光学部材３が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、しかも、第２の凹凸部３２によって光の反射が抑制されるので、光利用効率向上させることができる。また、上述した解析結果に示されるように、第１の凹凸部３１の周期及び高さを上述した範囲に設定することにより、可視光を全般的に回折させると共に、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。また、第２の凹凸部３２の周期及び高さを、上述した範囲に設定することにより、透過率に対する入射角度の依存性が少なくなり、光利用効率を向上させることができる。従って、この光学部材３を光源２の前面に設けることにより、発光装置１を組み込んだ照明器具の器具効率を向上させることができると共に、照射面における色ムラを抑制し、自然な光色の光を照射することができる。
【００５２】
ところで、レンズ表面に微小な孔部を多数設けることにより、その表面における光の反射を抑制する技術が知られている。しかし、孔部の孔径が１００ｎｍ以下であると、金型による射出成形を現実的に行なうことができない。そこで、この種のレンズ孔部は、電子ビーム描画装置等を用いてレンズ表面に形成される。しかし、このような形成方法では、生産性が悪く、高コスト化の原因となる。これに対して、本実施形態の光学部材３は、金型による射出成形により製造することができるので、生産性をよくすることができる。また、光学部材３の材料は、所定の屈折率を有する透光性材料であれば、特に限定されないので、原料の調達が容易になり、また、製品のコストダウンをすることができる。
【００５３】
また、第１の凹凸部３１の形状として、鋸歯形状を用いることにより、波長により光の進行方向を任意に制御することができるので、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１３に示すように、第２の凹凸部３２が、光学部材３の光源２と対向する面（図１参照）に設けられているものである。図１４（ａ）（ｂ）は、第２の凹凸部３２の周期を１００ｎｍ、高さを１０〜６００ｎｍの範囲で５段階に変化させた光学部材３に対して、波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍの平行光を入射させたときの透過率について、ベクトル理論による解析結果を示す。これらの結果は、上述した図１１の結果と同様である。すなわち、光学部材３の光源２と対向する面に、第２の凹凸部３２を設けることにより、この表面における反射が低減されるので、光学部材３による利用光を多くすることができ、光利用効率を更に向上させることができる。
【００５５】
なお、従来から、光学部材の表面における光の反射を抑制するものとして、低屈折率材料を用いた反射防止膜や、屈折率の異なる材料を積層させた多層膜を用いることが知られている。しかし、これらのものは入射角度の依存性が大きく、また、波長依存性が高いものが多く、所望の反射抑制効果を得られないことがあった。これに対して、本実施形態の発光装置１に用いられる光学部材３は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、いずれの波長においても少なくとも入射角度７５°以下の光を透過するので、入射角度依存性及び波長依存性を低くすることができ、より多くの光を利用することができる。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施形態について、図１５及び図１６を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、光源２が実装される基板４と、光源２からの出射光の配光を制御する透光性部材５と、を備えるものである。透光性部材５は、出射面５１と、反射面５２と、側方入射面５３と、上方入射面５４と、から構成される。出射面５１は、光源２の発光領域の略中心部を通る直線と直交する面である。反射面５２は、出射面５１の外周から基板４に向かって凸状に延びる面であり、基板４方向に凸形状の湾曲面から成る。側方入射面５３は、反射面５２の基板４側から出射面５１側に折り返す面であり、光出射方向に先細りとなる筒状面から成る。上方入射面５４は、側方入射面５３の反射面５２と接していない端部をつなぐ面であり、光源２方向に凸形状の湾曲面から成る。出射面５１に光学部材３が設けられる。この光学部材３は、上記第１の実施形態と同様のものであり、図１６示すように、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２が形成されている。
【００５７】
光源２から出射された光のうち、上方入射面５４に入射した光は、この界面で屈折されて光源２の実装面（基板４）の法線に平行な平行光となり、出射面５１に対して垂直に入射する。また、側方入射面５３に入射した光は、この界面で屈折される、更に反射面５２で全反射されて平行光となり、出射面５１に対して垂直に入射する。そして、これら出射面５１から出射した平行光が、光学部材３に入射し、第１の凹凸部３１の作用により回折光として出射される。なお、図１５（ｂ）の断面図においては、光の経路を示すため、ハッチングの記載を省略している。
【００５８】
この構成によれば、透光性部材５によって光学部材３に平行光が入射するので、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２の入射角度依存性を低減することができ、照射面における色ムラをより抑制することができると共に、光利用効率を向上させることができる。また、透光性部材５の側方入射面５３及び上方入射面５４によって、光源２からの出射光を効率的に光学部材３へ導出することができるので、光利用効率を更に向上させることができる。
【００５９】
また、透光性部材５によって光学部材３に平行光を生成すると共に、第１の凹凸部３１の形状として、鋸歯形状を周期的に連続させた形状を用いれば、連続する凹凸の１つを解析するだけでよいので、第１の凹凸部３１の設計を簡易にすることができる。
【００６０】
本実施形態において、第２の凹凸部３２は、図１６の拡大図に示すように、その凸部の中心線が、光源２からの出射光の光軸Ｌと略平行となるように形成されていることが好ましい。第２の凹凸部３２のような、ナノサイズの光学構造体は、光線の入射方向に対して対称な形状とすることにより、反射率を最も低減することができる。従って、図例のような第２の凹凸部３２を有する光学部材３を用いることにより、各凸部には、光軸方向に最も光度が高い角度強度分布の光線が到達するので、トータルとして反射率をより効果的に低減することができる。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施形態に係る発光装置１について、図１７を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、光学部材３が、第１の凹凸部３１が形成されている領域Ｂと、第１の凹凸部３１が形成されていない領域Ａを有し、この領域Ａに第２の凹凸部３２が形成されているものである。また、第２の凹凸部３２は、Ｂ領域の第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸にも形成されている。図１７の断面図においても、光の経路を示すため、一部、ハッチングの記載を省略している。
【００６２】
上述したように、光源２は、ＬＥＤチップ２１と波長変換部材２２とを組み合わせて作成されているので、光の出射方向によって、色ムラを発生させる方向依存性が異なる。具体的には、光源２の光軸方向（正面方向）ほど、色ムラを発生させる方向依存性が強く、これに対して、光源２の放射方向（周辺方向）ほど、この方向依存性が弱くなる。上述した透光性部材５によれば、上方入射面５４に入射した光は、出射面５１の中央領域から出射されるが、側方入射面５３の上方に入射した光は、側方入射面５３の下方に入射した光よりも、出射面５１の外周領域から出射される。すなわち、透光性部材５の出射面５１においては、中央領域及び周縁領域から方向依存性の強い光が出射され、中央領域と周縁領域との間の領域からは、比較的、方向依存性の弱い光が出射される。
【００６３】
そこで、光学部材３において、色ムラを発生させる方向依存性の強い光が入射される箇所（領域Ｂ）に、第１の凹凸部３１を設けることにより、色ムラを抑制する。一方、第１の凹凸部３１は、僅かながら透過率を低下させる。そこで、方向依存性の弱い光が入射される箇所（領域Ａ）には、第１の凹凸部３１を設けなくても、色ムラは発生し難いので、透過率を向上させる第２の凹凸部３２のみを設ける。この構成によれば、光学部材３における透過率の低下を抑制して、光利用効率を向上させることができると共に、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施形態に係る発光装置１について、図１８を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、光学部材３において、第１の凹凸部３１が、その頂点部に、第２の凹凸部３２の１周期よりも幅が大きく、第２の凹凸部３２の高さよりも高くなるように形成された凸状部３３が設けられているものである。本例においては、上記第１の実施形態と同様に、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状として形成され、斜辺部に第２の凹凸部３２が形成されると共に、垂直辺の延長方向に凸状部３３が設けられる。凸状部３３は、その両側を構成する２面が、鋸歯状のなった第１の凹凸部３１の垂辺部と平行であり、これら２面をつなぐ面が平坦面となるように構成されている。
【００６５】
上述した実施形態において、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２は、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面、すなわち光出射面に設けられている。この構成においては、光学部材３を備えた発光装置１が照明器具に組み込まれた状態で、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２が露出することになる。そのため、光学部材３の光出射面が、物理的な接触や圧力に曝されることがある。しかし、第２の凹凸部３２はナノオーダーの凹凸であり、外部からの物理的な力によって容易に破壊される。第２の凹凸部３２が破壊されると、反射防止機能が損なわれ、光利用効率が低下する。
【００６６】
そこで、本実施形態においては、第１の凹凸部３１の頂点部に、上記凸状部３３を設けることにより、外部からの物理的な力が、第２の凹凸部３２に届かないようにすることにより、第２の凹凸部３２を保護し、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００６７】
次に、本実施形態の変形例について、図１９を参照して説明する。この変形例では、光学部材３の凸状部３３が、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されているものである。本例では、断面形状において、凸上部３３の一方の辺が、鋸歯状に形成された第１の凹凸部３１の垂辺部とつながる垂辺として構成され、凸上部３３の他方の辺が、第２の凹凸部３２につながる斜辺として構成されたものを示す。
【００６８】
上述した実施形態においては、凸状部３３の両側を構成する２面のうち、第２の凹凸部３２と隣接する１面が、鋸歯状に形成された第１の凹凸部３１の垂辺部と平行である。そのため、第２の凹凸部３２から出射した光の一部が、凸状部３３の側面で反射して、有効光として利用されないことがある。これに対して、この変形例においては、第２の凹凸部３２と隣接する面を傾斜面としているので、この面による反射が低減され、光利用効率を向上させることができる。
【００６９】
凸状部３３は、断面形状において高さ０．１〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることが好ましい。この形状であれば、第２の凹凸部３２を保護するのに十分な強度を確保することができる共に、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００７０】
次に、上記変形例の更なる変形例について、図２０を参照して説明する。この変形例では、光学部材３の凸状部３３が、第１の凹凸部３２において、数周期毎に形成されているものである。言い換えると、凸状部３３は、第１の凹凸部３２を構成する凹凸毎には形成されず、数周期の間隔をあけて形成されている。第１の凹凸部３１の１周期は１〜５０μｍであり、光学部材３に接触する可能性がある人の指や爪等のサイズよりも遥かに小さい。従って、凸状部３３は、第１の凹凸部３２の数周期毎に形成されてれば、第２の凹凸部３２を保護することができ、しかも凸状部３３を設けたことによる光利用効率の低下を最低限に抑制することができる。
【００７１】
次に、本発明の第６の実施形態に係る発光装置１について、図２１を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、第１の凹凸部３２が、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面３４を有するものである。本例においては、上記第１の実施形態と同様に、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状として形成される一方、上記第１の実施形態よりも、斜辺部が短く、且つ垂辺部が低く形成され、平坦面３４が、垂辺部と斜辺部との間に設けられる。斜辺部には第２の凹凸部３２が形成されているが、平坦面３４には第２の凹凸部３２が形成されていない。また、平坦面３４は、その高さが、第１の凹凸部３１の頂点部の高さよりも低くなるように形成されている。平坦面３４の高さは、図２１（ａ）に示すように、第１の凹凸部３１の斜辺部の最も低い位置と同じ高さであってもよい。また、平坦面３４の高さは、図２１（ｂ）に示すように、第１の凹凸部３１の斜辺部の最も高い位置と同じ高さで、且つ第２の凹凸部３２より低い位置であってもよい。このように構成された光学部材３に光が入射すると、斜辺部及び垂辺部から成る凹凸が形成されている領域からは、高次（２次以上）の回折光が出射され、平坦面３４からは低次（０次、±１次）の回折光が出射される。
【００７２】
上述した第１の実施形態においては、第１の凹凸部３１を設けることにより、回折光を利用して色ムラを解消しているが、光を所定角度で回折させることによって、直下照度が僅かに低下することがある。これに対して、本実施形態においては、上述したように、平坦面３４を設けることによって、色ムラの改善に寄与する高次の回折光を抑制し、抑制された光を直下照度に寄与する低次の回折光に充当させて、直下照度を増加させる。これにより、直下照度と色ムラの両方を改善させることができる。また、図２１（ｂ）に示したように、平坦面３４の高さを低くすれば、光学部材３の容積を小さくすることができ、光学部材３を形成する際に用いられる樹脂材料の使用量を削減することができる。
【００７３】
また、本実施形態の発光装置１において、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４が形成されている領域の割合（ｄ３／ｄ１）は、３０％以下であることが好ましく、１０〜２０％程度であることがより好ましい。
【００７４】
ここで、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合と回折光の関係について、図２２を参照して説明する。図２２（ａ）に示すように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する平坦部の形成された領域の長さをｄ３とし、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する凹凸（図例では斜辺部）の形成された領域の長さをｄ４とする。第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を増やすことにより、直下照度を改善することができる。図２２（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）と回折効率の関係を示す。なお、図２２（ｂ）は、ｄ３／ｄ１が１００％であるときの各回折次数の回折効率と波長との関係を示す。また、図２２（ｃ）は、ｄ３／ｄ１を０％、１５％、３０％と変えた時の高次光（３次光：ｍ＝３）の回折効率の例を、図２２（ｄ）は、ｄ３／ｄ１を同じく０％、１５％、３０％と変えた時の低次光（０次光：ｍ＝０）の回折効率の例を示す。
【００７５】
これらの例から示されるように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を増やすと、図２２（ｃ）に示すように、高次光の回折効率は減少し、回折光を利用して色ムラ抑制効果は劣化する。しかしながら、図２２（ｄ）に示すように、ｄ３／ｄ１を増やすと、低次光の回折効率は増加し、直下照度を増加させることができる。つまり、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を３０％以下とすることにより、色ムラ抑制と直下照度の両方を改善させることができる。
【００７６】
次に、本実施形態の変形例について、図２３を参照して説明する。この変形例は、第１の凹凸部３１の１周期における平坦面３４が形成されている領域の割合は、光学部材３の中央領域Ａ１の方が外側の領域Ａ２よりも小さくなるように構成されているものである。具体的には、図２３（ａ）に示す中央領域Ａ１又は外側の領域Ａ２において、図２３（ｂ）（ｃ）に示すように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４が形成されている領域の長さを夫々ｄ３ａ，ｄ３ｂとする。このとき、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における中央領域Ａ１における長さｄ３ａの割合（ｄ３ａ／ｄ１）が、外側の領域Ａ２における長さｄ３ｂの割合（ｄ３ｂ／ｄ１）よりも小さい。一方、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における凹凸が形成されている領域は、中央領域Ａ１における長さｄ４ａの方が、外側の領域Ａ２における長さｄ４ｂよりも大きい。
【００７７】
通常、光源２（図２１参照）から入射した光は、光学部材３の中央領域Ａ１において、輝度が高くなり、その外側において輝度が低くなり、これによって、照射面上において輝度ムラ及び色ムラが生じる。これに対して、上記変形例においては、第１の凹凸部３１の１周期における平坦面３４が形成されている領域の割合を、光学部材３の中央領域Ａ１において小さくしている。つまり、中央領域Ａ１において凹凸が形成されている領域（本例では斜辺部）の長さｄ４ａを大きくする。こうすれば、光学部材３の中央領域Ａ１において、色ムラを強く抑制することができる。一方、外側の領域Ａ２において平坦面３４が形成されている領域の長さｄ３ｂを大きくする。こうすれば、光学部材３の外側の領域Ａ２において、直下照度の低下を抑制することができる。これにより、照射面上においても、その中央領域及びその外側の領域において輝度を均一化し、且つ色ムラを抑制することができる。
【００７８】
本発明は、上述した記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上述した第３の実施形態（図１５参照）において、光学部材３と透光性部材５とは、金型を用いた射出成形により一体的に作成されてもよい。また、透光性部材５の上方入射面５４に第２の凹凸部３２が形成されていてもよい。
【００７９】
１ 発光装置
２ 光源
２１ ＬＥＤチップ（固体発光素子）
２２ 波長変換部材
３ 光学部材
３１ 第１の凹凸部
３２ 第２の凹凸部
３３ 凸状部
３４ 平坦面
４ 基板
５ 透光性部材
５１ 出射面
５２ 反射面
５３ 側方入射面
５４ 上方入射面
ｄ１ 第１の凹凸部の周期
ｄ２ 第２の凹凸部の周期
ｈ１ 第１の凹凸部の高さ
ｈ２ 第２の凹凸部の高さ
ｄ３ 第１の凹凸部の１周期における平坦部の長さ
Ａ１ 光学部材の中央領域
Ａ２ 光学部材の外側の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の前面に光学部材を設けた発光装置及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、表示等や照明器具等の様々な電気機器の光源として使用されている。近年では、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤに加えて、青色ＬＥＤが実用化され、これらＲＧＢ３色のＬＥＤを組み合わせることにより、様々な光色を発光することができる。
【０００３】
また、青色ＬＥＤの光を蛍光体に当てて黄色の光を出力し、青色光と黄色光とを混色させて白色光を作り出す、いわゆる白色ＬＥＤが知られている。白色ＬＥＤは、発光強度及び発光効率において優れ、これを用いた発光装置が、シーリングライト及びベースライトといった光を拡散させる照明器具や、ダウンライト及びスポットライトといった光を集光させる照明器具等に利用されている。
【０００４】
上記のような白色ＬＥＤを光源とし、ＬＥＤの前面に設けられたレンズを用いて平行光を出射する発光装置においては、レンズの結像効果により、照射面に光源像が写ることがある。一般的な白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップに黄色蛍光体を含有する透光性樹脂を被覆さた構成となっているので、青色光を出射する領域よりも、黄色光を出射する領域の方が大きい。そのため、図２４（ａ）に示すように、白色ＬＥＤ１０２から出射された光を、レンズ１０３を用いて青色光（実線矢印）を平行光とした場合、青色光が照射面の中央部に照射され、黄色光が周辺部に照射されて、照射面において色ムラが生じる。また、図２４（ｂ）に示すように、白色ＬＥＤ１０２から出射された光を、レンズ１０３によって黄色光（破線矢印）を平行光とした場合も、上述の場合と同様である。更に、図２４（ｃ）に示すように、屈折反射レンズ１０３を用いて、青色光及び黄色光の両方を平行光とした場合も、照射面において色ムラが生じる。
【０００５】
そこで、複数の凸レンズが出射面に形成された反射レンズを用いて、光を拡散させることにより、色ムラを抑制することができる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のレンズ等の光学部材は、光源からの光をレンズ表面で反射してしまい、発光装置の光利用効率を低下させることがある。そこで、光学素子表面に微小凹凸部が形成された光学部材を用いて、光の反射を抑制した発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６５９６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３０８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置は、照射光を拡散させるので、レンズの集光効果が抑制され、特にスポットライト等の照明器具に用いられる発光装置には適していない。また、このものは、レンズによって漏れ光や戻り光が発生し易く、光利用効率が低下する虞がある。また、上記特許文献２に記載の発光装置は、レンズの入射角度の依存性が大きく、入射角度が大きくなると所望の反射抑制効果が得られないことがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、照射面における色ムラを抑制することができ、且つ光学部材による光の反射を抑制して、光利用効率を向上させることができる発光装置及びそれを用いた照明器具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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、光源と、前記光源の前面に設けられた光学部材とを備え、前記光学部材は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の１周期を構成する凹凸に形成されていることが好ましい。
【００１１】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状であることが好ましい。
【００１２】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の斜辺部に形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、前記光学部材の前記光源と対向する面とは反対側の面に設けられていることが好ましい。
【００１４】
上記発光装置において、前記光源は、第１の分光分布を有する光を発光する固体発光素子と、前記固体発光素子の光を受けて第２の分光分布を有する光を発光する波長変部材と、を備え、前記第１の分光分布のピーク波長が、４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、前記第２の分光分布のピーク波長が、５５０〜６００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００１５】
上記発光装置において、前記第２の凹凸部が、前記光学部材の前記光源と対向する面に設けられていることが好ましい。
【００１６】
上記発光装置において、前記光源が実装される基板と、前記光源からの出射光の配光を制御する透光性部材と、を備え、前記透光性部材は、前記光源の発光領域の略中心部を通る直線と直交する出射面と、前記出射面の外周から前記基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の前記基板側から前記出射面側に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、から構成され、前記出射面に前記光学部材が設けられていることが好ましい。
【００１７】
上記発光装置において、第２の凹凸部は、その凸部の中心線が、前記光源からの出射光の光軸と略平行となるように形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記発光装置において、前記光学部材は、前記第１の凹凸部が形成されていない領域を有し、該領域に前記第２の凹凸部が形成されていることが好ましい。
【００１９】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、その頂点部に、前記第２の凹凸部の１周期よりも幅が大きく、前記第２の凹凸部の高さよりも高くなるように形成された凸状部を有することが好ましい。
【００２０】
上記発光装置において、前記凸状部は、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記発光装置において、前記凸状部は、断面形状において高さ０．５〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることが好ましい。
【００２２】
上記発光装置において、前記凸状部は、前記第１の凹凸部において、数周期毎に形成されていることが好ましい。
【００２３】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部は、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面を有することが好ましい。
【００２４】
上記発光装置において、前記平坦面の高さは、前記第１の凹凸部の頂点部の高さよりも低いことが好ましい。
【００２５】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、３０％以下であることが好ましい。
【００２６】
上記発光装置において、前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、前記光学部材の中央領域の方が外側の領域よりも小さいことが好ましい。
【００２７】
上記発光装置は、照明器具に用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第１の凹凸部によって光学部材が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、また、第２の凹凸部によって光の反射が抑制されるので、光利用効率向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図２】（ａ）は同発光装置に用いられる光学部材の斜視図、（ｂ）は同光学部材の第２の凹凸を拡大した側断面図。
【図３】同発光装置に用いられる光源の側断面構成図。
【図４】同光源からの出射光の分光スペクトルを示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）は同発光装置に用いられる光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図６】（ａ）は同光学部材による波長別の回折効率を示す図、（ｂ）は同回折角度を示す図。
【図７】（ａ）（ｂ）は同光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図８】（ａ）（ｂ）は同光学部材の一例における第１の凹凸部の作用を示す側断面図。
【図９】（ａ）は同光学部材における第１の凹凸部の周期及び高さを変化させたときの出射光の直下照度を示す図、（ｂ）は同色差を示す図。
【図１０】（ａ）は上記実施形態の変形例を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した側断面図。
【図１１】同光学部材の波長別の積算透過率を示す図。
【図１２】（ａ）（ｂ）は同光学部材において第２の凹凸部の周期が２００ｎｍであり、高さを変化させたときの入射角度別の透過率を示す図、（ｃ）（ｄ）は同周期が３００ｎｍであるときの入射角度別の透過率を示す図、（ｅ）（ｆ）は同周期が４００ｎｍであるときの入射角度別の透過率を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る発光装置に組み込まれる光学部材の側断面図。
【図１４】（ａ）は同光学部材における波長４５０ｎｍの光の入射角度別の透過率を示す図、（ｂ）は波長５５０ｎｍの光の入射角度別の透過率を示す図。
【図１５】（ａ）（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１６】同発光装置の一部を拡大した側断面図。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る発光装置の側断面図。
【図１９】上記実施形態の変形例を示す側断面図。
【図２０】上記実施形態の別の変形例を示す側断面図。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る発光装置の側断面図と回折光を示す図。
【図２２】（ａ）は同発光装置の光学部材の側断面図、（ｂ）は上記第３の実施形態における波長別の回折効率を示す図、（ｃ）は上記第６の実施形態による波長別の３次の回折効率を示す図、（ｄ）同波長別の０次の回折効率を示す図。
【図２３】（ａ）は同発光装置の変形例における光学部材の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１領域における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ２領域における側断面図。
【図２４】（ａ）乃至（ｃ）は従来の発光装置において、照射面における色ムラの発生を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１〜図１２を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１に示されるように、光源２と、この光源２の前面に設けられた光学部材３とを備える。光源２は、青色領域の光を出射するＬＥＤチップ２１に、黄色蛍光体を含有する透光性樹脂から成る波長変換部材２２を被覆させた構成となっている。光学部材３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート又はガラス等の透光性材料を用いて、後述する形状に形成加工されたレンズ部材である。また、発光装置１は、光源２及び光学部材３を所定間隔に保持する保持部材（不図示）を備え、この保持部材に収容された状態でスポットライト等の照明器具に組み込まれる。
【００３１】
光学部材３は、光源２と対向する面とは反対側の面に、周期的に連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１が設けられている。この第１の凹凸部３１は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状の凹凸として形成される。また、第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸、本例では、第１の凹凸部３１の斜辺部に、第１の凹凸部３１を構成する１周期の凹凸よりも小さい周期で連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２が形成されている。なお、図１においては、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２のサイズを、実際の光学部材３全体のサイズに比べて過大に表記している。第１の凹凸部３１は、周期（ｄ１）が１〜５０μｍ、高さ（ｈ１）０．５〜５μｍとなるように形成される。第２の凹凸部３２は、図２（ａ）に示すように、三角錐形状に形成された連続する凹凸である（図１も参照）。また、図２（ｂ）に示すように、第２の凹凸部３２は、周期（ｄ２）１００〜３００ｎｍ、高さ（ｈ２）２００〜６００ｎｍとなるように形成される。
【００３２】
図３に示すように、光源２は、断面矩形状のマウント基材２０と、マウント基材２０上に実装された固体発光素子（ＬＥＤチップ）２１と、ＬＥＤチップ２１を被覆する波長変換部材２２と、を備える。ＬＥＤチップ２１には、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが用いられる。波長変換部材２２は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料から成る充填材２３に、ＬＥＤチップ２１からの出射光の波長を変換する蛍光体２４を含有させたものである。また、マウント基材２０の一側面にはカソード電極２５が、他側面にはアノード電極２６が設けられ、マウント基材２０の下面両端部に形成された外部接続電極２７，２８に夫々接続される。また、カソード電極２５及びアノード電極２６は、ワイヤ２９によってＬＥＤチップ２１の各電極端子（不図示）に夫々接続される。マウント基材２０の実装面は、光反射又は光拡散機能を有するように構成されていてもよい。蛍光体２４には、黄色蛍光体として汎用されるＹＡＧ系蛍光体が樹脂材料に混練され、所定形状の波長変換部材２２が作成される。なお、蛍光体２４に加えて、又はそれに換えて所定の波長の光を選択的に透過させることによってＬＥＤ２の出射光の波長を変換するフィルタ（不図示）が用いられてもよい。
【００３３】
図４は、上述のように構成された光源２の出射光の分光スペクトルを示す。光源２は、ＬＥＤチップ２１から出射される第１の分光分布を有する光と、ＬＥＤチップ２１の光を受けて、波長変換部材２２から出射される第２の分光分布の光とを混色させることにより、白色光を出射する。ＬＥＤチップ２１に起因する第１の分光分布のピーク波長は４３０〜４６０ｎｍ（紫〜青）の範囲、波長変換部材２２に起因する第２の分光分布のピーク波長は５５０〜６００ｎｍ（緑〜黄）の範囲となることが好ましい。これらの光を混色することにより、自然な白色光を得ることができる。しかしながら、ＬＥＤチップ２１は、マウント基材２０の中央領域に設けられ、このＬＥＤチップ２１を覆うように波長変換部材２２が設けられている。そのため、光源２の中央領域からの出射光は、第１の分光分布の光の強度が強く、周辺領域から出射光は第２の分光分布の光の強度が強くなる。
【００３４】
光学部材３は、上述したように、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部３１と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部３２とが形成されている。このような第１の凹凸部の周期及び高さは、下記式によって与えられる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記式において、光学部材３による回折光の次数をｍ＝−５〜５（ｍ≠０）とし、光源２からの出射光の波長を可視光（λ＝３８０〜７８０ｎｍ）の範囲で変化させ、回折角度を−９０?≦θｏｕｔ≦９０?とする。この場合、第１の凹凸部３１の周期は、１〜５０μｍの範囲に設定される。また、上記と同様の条件において、光学部材３の屈折率をｎ＝１．３〜２の範囲で変化させる。この場合、第１の凹凸部３１の高さが０．５〜５μｍの範囲に設定される。第１の凹凸部３１の周期及び高さが、上記の範囲に設定されることにより、発光装置１において想定される可視光を十分に制御することができる。
【００３７】
第１の凹凸部３１に可視光が入射したときの波長別のふるまい、すなわち光学部材３の出射光における回折角度及び回折効率は、スカラー理論より下記式によって与えられる。なお、スカラー理論は誤差を含む簡易的な解析手法であり、第２の凹凸部３２が無くても回折効率が１００％に達するという矛盾がある。より正確な回折効率の導出方法であるベクトル理論による解析結果については後述する。
【００３８】
【数２】
【００３９】
図５（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を１０μｍ、高さ（ｈ１）を２．３μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）を１．５とし、この光学部材３によって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。なお、以下の説明において、第１の凹凸部３１が上記周期及び高さになるよう形成されたものを光学部材３Ａという。また、第２の凹凸部３２の具体的な作用については別途後述する。図５（ａ）に示すように、波長４５０ｎｍの光は、光学部材３Ａによって回折光を生じ、３次光の回折効率が４９．７５％と最も高くなり、この３次光の回折角度は７．７６°であった。次いで、２次光の回折効率が３１．８％と高く、２次光の回折角度は５．１６°であった。波長４５０ｎｍの光において、光学部材３Ａによる回折光の多くは、２次光と３次光に集中した。一方、図５（ｂ）に示すように、波長５５０ｎｍの光は、光学部材３Ａによって回折光を生じ、この回折光は、２次光の回折効率が９７．３％であり、回折角度は６．３２°であった。つまり、光学部材３Ａによれば、波長４５０ｎｍの光が回折角度５．１６〜７．７６°で照射され、波長５５０ｎｍの光が回折角度６．３２°で照射される。つまり、波長４５０ｎｍの光と波長５５０ｎｍの光とは、照射面における近接した座標に照射されることになる。その結果、波長４５０ｎｍの光と波長５５０ｎｍの光とが効果的に混色されるので、発光装置１は、照射面において色ムラを生じることなく、自然な白色光を照射することができる。
【００４０】
図６（ａ）は、上述した光学部材３Ａにおける波長別の回折効率を示す。光学部材３Ａによれば、波長３８０〜５５０ｎｍの光は、殆どが２次光（ｍ＝２）又は３次光（ｍ＝３）に回折され、上記範囲において、低波長側ほど３次光の占める割合が多くなり、高波長側ほど２次光の占める割合が多くなる。また、波長５５０〜７８０ｎｍの光は、殆どが２次光（ｍ＝２）又は１次光（ｍ＝１）に回折され、上記範囲において、低波長側ほど２次光の占める割合が多くなり、高波長側ほど３次光の占める割合が多くなる。なお、同図においては、上記図５（ａ）で示した波長４５０ｎｍの光の回折効率を黒丸点（●）で、上記図５（ｂ）で示した波長５５０ｎｍの光の回折効率を白丸点（○）で示す。
【００４１】
図６（ｂ）は、上述した光学部材３Ａにおける波長別の回折角度を示す。回折角度は、いずれの次数の回折光においても、高波長側ほど大きくなる。ここでも、上記図５（ａ）で示した波長４５０ｎｍの光の回折角度を黒丸点（●）で、上記図５（ｂ）で示した波長５５０ｎｍの光の回折角度を白丸点（○）で示す。つまり、光学部材３Ａによれば、波長５５０ｎｍの光の回折光が、波長４５０ｎｍの光の回折角度の範囲に含まれるので、各波長の光が効果的に混色され、照射面において色ムラを生じ難くすることができる。
【００４２】
図７（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を１μｍ、高さ（ｈ１）を０．５μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）１．５とした光学部材３Ｂによって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。つまり、光学部材３Ｂによって、波長４５０ｎｍ及び波長５５０ｎｍの光は、主に０次光及び１次光として回折され、上記光学部材３Ａと同様に、照射面の近接した座標に照射される。また、図８（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期（ｄ１）を５０μｍ、高さ（ｈ１）を５．０μｍ、光学部材３の屈折率（ｎ）１．５とした光学部材３Ｃによって波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍの平行光がどのように回折されるか、夫々の光のふるまいを示す。つまり、光学部材３Ｃによって、波長４５０ｎｍ光は主に５次光及び６次光に、波長５５０ｎｍの光は主に４次光及び５次光として回折され、上記光学部材３Ａ，３Ｂと同様に、照射面の近接した座標に照射される。
【００４３】
図９（ａ）（ｂ）は、第１の凹凸部３１の周期を１０〜５０μｍ、高さを０．３〜４．５μｍの範囲でパラメータを変化させて、光学部材３から５００ｍｍ離れた照射面の照度分布を計算した解析結果を示す。なお、この結果は、後述する図１５に示すような透光性部材を用いて、光学部材３へ平行光を入射させた構成に基くものである。図９（ａ）は、中心照度値（＝直下照度）示し、最大照度値を１００としたときの、上記周期及び高さにおける照度値を１００から３０の範囲で、（Ａ）〜（Ｈ）の８段階に分けて表示している。同図に示すように、第１の凹凸部３１の周期が大きく、且つその高さが小さいほど（図中（Ａ）領域）、直下照度は大きくなる。これに対して、第１の凹凸部３１の周期が小さく、且つその高さが大きいほど（図中（Ｈ）領域）、直下照度は小さくなる。
【００４４】
図９（ｂ）は、照射面の最大色差を示し、色差（Δｘｙ）を０から０．０５６の範囲で（Ａ）〜（Ｉ）の９段階に分けて表示している。色差の値が小さいほど、照射面における色ムラは少なくなる。同図に示すように、第１の凹凸部３１の周期が小さく、且つその高さが大きいほど（図中（Ｉ）領域）、色差は大きくなる。しかし、第１の凹凸部３１の周期が大きく、且つその高さが小さい程、色差は小さくなるのではなく、最も色差が小さい（Ａ）領域は、周期１０〜３０μｍ、高さ１５００ｎｍ（１．５μｍ）〜３８００ｎｍ（３．８μｍ）に分布している。すなわち、直下照度を高くするためには、第１の凹凸部３１の周期を大きく、且つその高さを小さくすればよいが、色ムラを抑制するためには、ある程度、第１の凹凸部３１の周期を小さく、且つその高さを大きくする必要がある。従って、直下照度の低下を抑制し、且つ色ムラを改善するには、図９（ａ）（ｂ）の一対の平行破線で挟まれる領域に第１の凹凸部３１の周期及び高さを設定することが好ましく、周期５〜４０μｍ、高さ１．５〜３．８μｍの範囲に設定することが特に好ましい。
【００４５】
図１０（ａ）（ｂ）は、本実施形態の変形例を示す。上述の図１においては、第１の凹凸部３１が、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面に設けられている構成を示したが、図１０（ａ）に示す変形例のように、第１の凹凸部３１は、光学部材３の光源２と対向する面に設けられていてもよい。この変形例においても、上述した構成と同様に、照射面における色ムラを抑制することができる。しかしながら、この変形例においては、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状の凹凸である場合、光源２から出射された光の一部は、図１０（ｂ）に示すように、垂辺部に入射する。この垂辺部に入射した光は、第１の凹凸部３１によって、所望の方向に光制御できないので、結果として、照射光として利用されず、発光装置１の光利用効率を低下させることになる。従って、上述した図１に示したように、第１の凹凸部３１は、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面に設けられていることが好ましく、こうすれば、発光装置１における光利用効率を高くすることができる。
【００４６】
図１１は、第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸に、第２の凹凸部３２が形成されている光学部材３における波長別の積算透過率（＝各回折次数の回折効率の総和）について、結果が正確なベクトル理論による解析結果を示す。なお、比較例として、第１の凹凸部３１のみが形成され、第２の凹凸部３２が形成されていない光学部材における波長別の積算透過率の解析結果も示す。ここで用いられる光学部材３は、図５に示したように、第１の凹凸部３１が周期（ｄ１）１６μｍ、高さ（ｈ１）２．６μｍ、屈折率１．５となるように設定されている。また、第２の凹凸部３２は、周期（ｄ２）１００ｎｍ、高さ（ｈ２）２００ｎｍとなるように設定されている。
【００４７】
同図に示すように、第１の凹凸部３１に第２の凹凸部３２を設けた光学部材３は、第１の凹凸部３１のみの場合に比べて、積算透過率が１〜２％程向上した。つまり、第１の凹凸部３１に第２の凹凸部３２を設けることにより、光学部材３は光を効果的に透過することができ、全反射等による光の損失を抑制することができる。従って、この光学部材３を備えた発光装置１の光利用効率、及びこれを組み込んだ照明器具の器具効率を向上させることができる。
【００４８】
図１２（ａ）〜（ｆ）は、周期及び高さの異なる第２の凹凸部３２を有する光学部材３に対して、波長４５０ｎｍの光を、所定の入射角度で照射したときの、０次光及び−１次光の透過率を示す。第２の凹凸部３２の周期は２００ｎｍ、４００ｎｍ又は３００ｎｍの３段階に設定され、夫々高さが２０〜１５００ｎｍの範囲で８又は９段階に設定された。図１２（ａ）に示すように、周期２００ｎｍの第２の凹凸部３２においては、高さが大きくなるほど、０次光の透過率が高くなり、入射角度が大きくなるほど、いずれの高さにおいても、透過率は低下した。また、図１２（ｂ）に示すように、周期２００ｎｍにおいて、回折光は発生しなかった。
【００４９】
図１２（ｃ）に示すように、周期３００ｎｍの第２の凹凸部３２においても、高さが大きくなるほど、０次光の透過率が高くなり、入射角度が大きくなるほど、透過率は低下した。特に、入射角度が４５°以上の光の透過率は著しく低下した。これは、図１２（ｄ）に示すように、回折光が生じたことによる。回折光は、第２の凹凸部３２の周期が大きくなるほど、発生し易くなる。図１２（ｅ）（ｆ）に示すように、周期４００ｎｍの場合、高さ及び入射角度によっては、回折光が直射光よりも多くなるケースがあった。第２の凹凸部３２に起因する回折光は、第１の凹凸部３１による所望の色ムラ抑制効果を阻害する虞がある。従って、第２の凹凸部３２の周期の上限値は、回折光を生じ難い３００ｎｍ以下とされる。また、第２の凹凸部３２の周期は、理論上は小さいほど透過率を向上させることができる。しかし、現実的には、周期１００ｎｍ以下であると、金型による射出成形を行なうことができず、光学部材３の生産性が悪くなる。従って、透過率の向上と加工形成の実現性を鑑みれば、第２の凹凸部３２の周期は、１００〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００５０】
また、第２の凹凸部の高さは、高いほど透過率が向上するが、高すぎると加工成形が困難となる。従って、透過率の向上と加工形成の実現性を鑑みれば、第２の凹凸部３２の高さは、２００〜６００ｎｍであることが好ましい。なお、第２の凹凸部３２に関して、現実的に加工成形できる形状は、高さ（ｈ２）／周期（ｄ２）のアスペクト比によって決定される（図２（ｂ）参照）。現状の加工技術において成形できるアスペクト比は１〜３、好ましくは２程度であり、第２の凹凸部３２は、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの範囲において、アスペクト比が上記範囲となるように形成される。
【００５１】
上述した構成によれば、第１の凹凸部３１によって光学部材３が光を所定の回折角度で回折させるので、照射面における色ムラを抑制することができ、しかも、第２の凹凸部３２によって光の反射が抑制されるので、光利用効率向上させることができる。また、上述した解析結果に示されるように、第１の凹凸部３１の周期及び高さを上述した範囲に設定することにより、可視光を全般的に回折させると共に、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。また、第２の凹凸部３２の周期及び高さを、上述した範囲に設定することにより、透過率に対する入射角度の依存性が少なくなり、光利用効率を向上させることができる。従って、この光学部材３を光源２の前面に設けることにより、発光装置１を組み込んだ照明器具の器具効率を向上させることができると共に、照射面における色ムラを抑制し、自然な光色の光を照射することができる。
【００５２】
ところで、レンズ表面に微小な孔部を多数設けることにより、その表面における光の反射を抑制する技術が知られている。しかし、孔部の孔径が１００ｎｍ以下であると、金型による射出成形を現実的に行なうことができない。そこで、この種のレンズ孔部は、電子ビーム描画装置等を用いてレンズ表面に形成される。しかし、このような形成方法では、生産性が悪く、高コスト化の原因となる。これに対して、本実施形態の光学部材３は、金型による射出成形により製造することができるので、生産性をよくすることができる。また、光学部材３の材料は、所定の屈折率を有する透光性材料であれば、特に限定されないので、原料の調達が容易になり、また、製品のコストダウンをすることができる。
【００５３】
また、第１の凹凸部３１の形状として、鋸歯形状を用いることにより、波長により光の進行方向を任意に制御することができるので、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１３に示すように、第２の凹凸部３２が、光学部材３の光源２と対向する面（図１参照）に設けられているものである。図１４（ａ）（ｂ）は、第２の凹凸部３２の周期を１００ｎｍ、高さを１０〜６００ｎｍの範囲で５段階に変化させた光学部材３に対して、波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍの平行光を入射させたときの透過率について、ベクトル理論による解析結果を示す。これらの結果は、上述した図１１の結果と同様である。すなわち、光学部材３の光源２と対向する面に、第２の凹凸部３２を設けることにより、この表面における反射が低減されるので、光学部材３による利用光を多くすることができ、光利用効率を更に向上させることができる。
【００５５】
なお、従来から、光学部材の表面における光の反射を抑制するものとして、低屈折率材料を用いた反射防止膜や、屈折率の異なる材料を積層させた多層膜を用いることが知られている。しかし、これらのものは入射角度の依存性が大きく、また、波長依存性が高いものが多く、所望の反射抑制効果を得られないことがあった。これに対して、本実施形態の発光装置１に用いられる光学部材３は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、いずれの波長においても少なくとも入射角度７５°以下の光を透過するので、入射角度依存性及び波長依存性を低くすることができ、より多くの光を利用することができる。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施形態について、図１５及び図１６を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、光源２が実装される基板４と、光源２からの出射光の配光を制御する透光性部材５と、を備えるものである。透光性部材５は、出射面５１と、反射面５２と、側方入射面５３と、上方入射面５４と、から構成される。出射面５１は、光源２の発光領域の略中心部を通る直線と直交する面である。反射面５２は、出射面５１の外周から基板４に向かって凸状に延びる面であり、基板４方向に凸形状の湾曲面から成る。側方入射面５３は、反射面５２の基板４側から出射面５１側に折り返す面であり、光出射方向に先細りとなる筒状面から成る。上方入射面５４は、側方入射面５３の反射面５２と接していない端部をつなぐ面であり、光源２方向に凸形状の湾曲面から成る。出射面５１に光学部材３が設けられる。この光学部材３は、上記第１の実施形態と同様のものであり、図１６示すように、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２が形成されている。
【００５７】
光源２から出射された光のうち、上方入射面５４に入射した光は、この界面で屈折されて光源２の実装面（基板４）の法線に平行な平行光となり、出射面５１に対して垂直に入射する。また、側方入射面５３に入射した光は、この界面で屈折される、更に反射面５２で全反射されて平行光となり、出射面５１に対して垂直に入射する。そして、これら出射面５１から出射した平行光が、光学部材３に入射し、第１の凹凸部３１の作用により回折光として出射される。なお、図１５（ｂ）の断面図においては、光の経路を示すため、ハッチングの記載を省略している。
【００５８】
この構成によれば、透光性部材５によって光学部材３に平行光が入射するので、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２の入射角度依存性を低減することができ、照射面における色ムラをより抑制することができると共に、光利用効率を向上させることができる。また、透光性部材５の側方入射面５３及び上方入射面５４によって、光源２からの出射光を効率的に光学部材３へ導出することができるので、光利用効率を更に向上させることができる。
【００５９】
また、透光性部材５によって光学部材３に平行光を生成すると共に、第１の凹凸部３１の形状として、鋸歯形状を周期的に連続させた形状を用いれば、連続する凹凸の１つを解析するだけでよいので、第１の凹凸部３１の設計を簡易にすることができる。
【００６０】
本実施形態において、第２の凹凸部３２は、図１６の拡大図に示すように、その凸部の中心線が、光源２からの出射光の光軸Ｌと略平行となるように形成されていることが好ましい。第２の凹凸部３２のような、ナノサイズの光学構造体は、光線の入射方向に対して対称な形状とすることにより、反射率を最も低減することができる。従って、図例のような第２の凹凸部３２を有する光学部材３を用いることにより、各凸部には、光軸方向に最も光度が高い角度強度分布の光線が到達するので、トータルとして反射率をより効果的に低減することができる。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施形態に係る発光装置１について、図１７を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、光学部材３が、第１の凹凸部３１が形成されている領域Ｂと、第１の凹凸部３１が形成されていない領域Ａを有し、この領域Ａに第２の凹凸部３２が形成されているものである。また、第２の凹凸部３２は、Ｂ領域の第１の凹凸部３１の１周期を構成する凹凸にも形成されている。図１７の断面図においても、光の経路を示すため、一部、ハッチングの記載を省略している。
【００６２】
上述したように、光源２は、ＬＥＤチップ２１と波長変換部材２２とを組み合わせて作成されているので、光の出射方向によって、色ムラを発生させる方向依存性が異なる。具体的には、光源２の光軸方向（正面方向）ほど、色ムラを発生させる方向依存性が強く、これに対して、光源２の放射方向（周辺方向）ほど、この方向依存性が弱くなる。上述した透光性部材５によれば、上方入射面５４に入射した光は、出射面５１の中央領域から出射されるが、側方入射面５３の上方に入射した光は、側方入射面５３の下方に入射した光よりも、出射面５１の外周領域から出射される。すなわち、透光性部材５の出射面５１においては、中央領域及び周縁領域から方向依存性の強い光が出射され、中央領域と周縁領域との間の領域からは、比較的、方向依存性の弱い光が出射される。
【００６３】
そこで、光学部材３において、色ムラを発生させる方向依存性の強い光が入射される箇所（領域Ｂ）に、第１の凹凸部３１を設けることにより、色ムラを抑制する。一方、第１の凹凸部３１は、僅かながら透過率を低下させる。そこで、方向依存性の弱い光が入射される箇所（領域Ａ）には、第１の凹凸部３１を設けなくても、色ムラは発生し難いので、透過率を向上させる第２の凹凸部３２のみを設ける。この構成によれば、光学部材３における透過率の低下を抑制して、光利用効率を向上させることができると共に、照射面における色ムラを効果的に抑制することができる。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施形態に係る発光装置１について、図１８を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、光学部材３において、第１の凹凸部３１が、その頂点部に、第２の凹凸部３２の１周期よりも幅が大きく、第２の凹凸部３２の高さよりも高くなるように形成された凸状部３３が設けられているものである。本例においては、上記第１の実施形態と同様に、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状として形成され、斜辺部に第２の凹凸部３２が形成されると共に、垂直辺の延長方向に凸状部３３が設けられる。凸状部３３は、その両側を構成する２面が、鋸歯状のなった第１の凹凸部３１の垂辺部と平行であり、これら２面をつなぐ面が平坦面となるように構成されている。
【００６５】
上述した実施形態において、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２は、光学部材３の光源２と対向する面とは反対側の面、すなわち光出射面に設けられている。この構成においては、光学部材３を備えた発光装置１が照明器具に組み込まれた状態で、第１の凹凸部３１及び第２の凹凸部３２が露出することになる。そのため、光学部材３の光出射面が、物理的な接触や圧力に曝されることがある。しかし、第２の凹凸部３２はナノオーダーの凹凸であり、外部からの物理的な力によって容易に破壊される。第２の凹凸部３２が破壊されると、反射防止機能が損なわれ、光利用効率が低下する。
【００６６】
そこで、本実施形態においては、第１の凹凸部３１の頂点部に、上記凸状部３３を設けることにより、外部からの物理的な力が、第２の凹凸部３２に届かないようにすることにより、第２の凹凸部３２を保護し、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００６７】
次に、本実施形態の変形例について、図１９を参照して説明する。この変形例では、光学部材３の凸状部３３が、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されているものである。本例では、断面形状において、凸上部３３の一方の辺が、鋸歯状に形成された第１の凹凸部３１の垂辺部とつながる垂辺として構成され、凸上部３３の他方の辺が、第２の凹凸部３２につながる斜辺として構成されたものを示す。
【００６８】
上述した実施形態においては、凸状部３３の両側を構成する２面のうち、第２の凹凸部３２と隣接する１面が、鋸歯状に形成された第１の凹凸部３１の垂辺部と平行である。そのため、第２の凹凸部３２から出射した光の一部が、凸状部３３の側面で反射して、有効光として利用されないことがある。これに対して、この変形例においては、第２の凹凸部３２と隣接する面を傾斜面としているので、この面による反射が低減され、光利用効率を向上させることができる。
【００６９】
凸状部３３は、断面形状において高さ０．１〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることが好ましい。この形状であれば、第２の凹凸部３２を保護するのに十分な強度を確保することができる共に、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００７０】
次に、上記変形例の更なる変形例について、図２０を参照して説明する。この変形例では、光学部材３の凸状部３３が、第１の凹凸部３２において、数周期毎に形成されているものである。言い換えると、凸状部３３は、第１の凹凸部３２を構成する凹凸毎には形成されず、数周期の間隔をあけて形成されている。第１の凹凸部３１の１周期は１〜５０μｍであり、光学部材３に接触する可能性がある人の指や爪等のサイズよりも遥かに小さい。従って、凸状部３３は、第１の凹凸部３２の数周期毎に形成されてれば、第２の凹凸部３２を保護することができ、しかも凸状部３３を設けたことによる光利用効率の低下を最低限に抑制することができる。
【００７１】
次に、本発明の第６の実施形態に係る発光装置１について、図２１を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、第１の凹凸部３２が、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面３４を有するものである。本例においては、上記第１の実施形態と同様に、第１の凹凸部３１が、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状として形成される一方、上記第１の実施形態よりも、斜辺部が短く、且つ垂辺部が低く形成され、平坦面３４が、垂辺部と斜辺部との間に設けられる。斜辺部には第２の凹凸部３２が形成されているが、平坦面３４には第２の凹凸部３２が形成されていない。また、平坦面３４は、その高さが、第１の凹凸部３１の頂点部の高さよりも低くなるように形成されている。平坦面３４の高さは、図２１（ａ）に示すように、第１の凹凸部３１の斜辺部の最も低い位置と同じ高さであってもよい。また、平坦面３４の高さは、図２１（ｂ）に示すように、第１の凹凸部３１の斜辺部の最も高い位置と同じ高さで、且つ第２の凹凸部３２より低い位置であってもよい。このように構成された光学部材３に光が入射すると、斜辺部及び垂辺部から成る凹凸が形成されている領域からは、高次（２次以上）の回折光が出射され、平坦面３４からは低次（０次、±１次）の回折光が出射される。
【００７２】
上述した第１の実施形態においては、第１の凹凸部３１を設けることにより、回折光を利用して色ムラを解消しているが、光を所定角度で回折させることによって、直下照度が僅かに低下することがある。これに対して、本実施形態においては、上述したように、平坦面３４を設けることによって、色ムラの改善に寄与する高次の回折光を抑制し、抑制された光を直下照度に寄与する低次の回折光に充当させて、直下照度を増加させる。これにより、直下照度と色ムラの両方を改善させることができる。また、図２１（ｂ）に示したように、平坦面３４の高さを低くすれば、光学部材３の容積を小さくすることができ、光学部材３を形成する際に用いられる樹脂材料の使用量を削減することができる。
【００７３】
また、本実施形態の発光装置１において、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４が形成されている領域の割合（ｄ３／ｄ１）は、３０％以下であることが好ましく、１０〜２０％程度であることがより好ましい。
【００７４】
ここで、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合と回折光の関係について、図２２を参照して説明する。図２２（ａ）に示すように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する平坦部の形成された領域の長さをｄ３とし、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する凹凸（図例では斜辺部）の形成された領域の長さをｄ４とする。第１の凹凸部３１の１周期ｄ１に対する平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を増やすことにより、直下照度を改善することができる。図２２（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）と回折効率の関係を示す。なお、図２２（ｂ）は、ｄ３／ｄ１が１００％であるときの各回折次数の回折効率と波長との関係を示す。また、図２２（ｃ）は、ｄ３／ｄ１を０％、１５％、３０％と変えた時の高次光（３次光：ｍ＝３）の回折効率の例を、図２２（ｄ）は、ｄ３／ｄ１を同じく０％、１５％、３０％と変えた時の低次光（０次光：ｍ＝０）の回折効率の例を示す。
【００７５】
これらの例から示されるように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を増やすと、図２２（ｃ）に示すように、高次光の回折効率は減少し、回折光を利用して色ムラ抑制効果は劣化する。しかしながら、図２２（ｄ）に示すように、ｄ３／ｄ１を増やすと、低次光の回折効率は増加し、直下照度を増加させることができる。つまり、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４の割合（ｄ３／ｄ１）を３０％以下とすることにより、色ムラ抑制と直下照度の両方を改善させることができる。
【００７６】
次に、本実施形態の変形例について、図２３を参照して説明する。この変形例は、第１の凹凸部３１の１周期における平坦面３４が形成されている領域の割合は、光学部材３の中央領域Ａ１の方が外側の領域Ａ２よりも小さくなるように構成されているものである。具体的には、図２３（ａ）に示す中央領域Ａ１又は外側の領域Ａ２において、図２３（ｂ）（ｃ）に示すように、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における平坦面３４が形成されている領域の長さを夫々ｄ３ａ，ｄ３ｂとする。このとき、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における中央領域Ａ１における長さｄ３ａの割合（ｄ３ａ／ｄ１）が、外側の領域Ａ２における長さｄ３ｂの割合（ｄ３ｂ／ｄ１）よりも小さい。一方、第１の凹凸部３１の１周期ｄ１における凹凸が形成されている領域は、中央領域Ａ１における長さｄ４ａの方が、外側の領域Ａ２における長さｄ４ｂよりも大きい。
【００７７】
通常、光源２（図２１参照）から入射した光は、光学部材３の中央領域Ａ１において、輝度が高くなり、その外側において輝度が低くなり、これによって、照射面上において輝度ムラ及び色ムラが生じる。これに対して、上記変形例においては、第１の凹凸部３１の１周期における平坦面３４が形成されている領域の割合を、光学部材３の中央領域Ａ１において小さくしている。つまり、中央領域Ａ１において凹凸が形成されている領域（本例では斜辺部）の長さｄ４ａを大きくする。こうすれば、光学部材３の中央領域Ａ１において、色ムラを強く抑制することができる。一方、外側の領域Ａ２において平坦面３４が形成されている領域の長さｄ３ｂを大きくする。こうすれば、光学部材３の外側の領域Ａ２において、直下照度の低下を抑制することができる。これにより、照射面上においても、その中央領域及びその外側の領域において輝度を均一化し、且つ色ムラを抑制することができる。
【００７８】
本発明は、上述した記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上述した第３の実施形態（図１５参照）において、光学部材３と透光性部材５とは、金型を用いた射出成形により一体的に作成されてもよい。また、透光性部材５の上方入射面５４に第２の凹凸部３２が形成されていてもよい。
【００７９】
１ 発光装置
２ 光源
２１ ＬＥＤチップ（固体発光素子）
２２ 波長変換部材
３ 光学部材
３１ 第１の凹凸部
３２ 第２の凹凸部
３３ 凸状部
３４ 平坦面
４ 基板
５ 透光性部材
５１ 出射面
５２ 反射面
５３ 側方入射面
５４ 上方入射面
ｄ１ 第１の凹凸部の周期
ｄ２ 第２の凹凸部の周期
ｈ１ 第１の凹凸部の高さ
ｈ２ 第２の凹凸部の高さ
ｄ３ 第１の凹凸部の１周期における平坦部の長さ
Ａ１ 光学部材の中央領域
Ａ２ 光学部材の外側の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源の前面に設けられた光学部材とを備え、
前記光学部材は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の１周期を構成する凹凸に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の凹凸部は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の斜辺部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の凹凸部は、前記光学部材の前記光源と対向する面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記光源は、第１の分光分布を有する光を発光する固体発光素子と、前記固体発光素子の光を受けて第２の分光分布を有する光を発光する波長変部材と、を備え、
前記第１の分光分布のピーク波長が、４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、
前記第２の分光分布のピーク波長が、５５０〜６００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第２の凹凸部が、前記光学部材の前記光源と対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記光源が実装される基板と、前記光源からの出射光の配光を制御する透光性部材と、を備え、
前記透光性部材は、前記光源の発光領域の略中心部を通る直線と直交する出射面と、前記出射面の外周から前記基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の前記基板側から前記出射面側に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、から構成され、
前記出射面に前記光学部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
第２の凹凸部は、その凸部の中心線が、前記光源からの出射光の光軸と略平行となるように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光学部材は、前記第１の凹凸部が形成されていない領域を有し、該領域に前記第２の凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１の凹凸部は、その頂点部に、前記第２の凹凸部の１周期よりも幅が大きく、前記第２の凹凸部の高さよりも高くなるように形成された凸状部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記凸状部は、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記凸状部は、断面形状において高さ０．５〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記凸状部は、前記第１の凹凸部において、数周期毎に形成されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第１の凹凸部は、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記平坦面の高さは、前記第１の凹凸部の頂点部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、３０％以下であることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、前記光学部材の中央領域の方が外側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光装置を用いたことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
光源と、前記光源の前面に設けられた光学部材とを備え、
前記光学部材は、周期１〜５０μｍ、高さ０．５〜５μｍの連続する凹凸から成る第１の凹凸部と、周期１００〜３００ｎｍ、高さ２００〜６００ｎｍの連続する凹凸から成る第２の凹凸部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の１周期を構成する凹凸に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の凹凸部は、斜辺部及び垂辺部を連続させた鋸歯形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の凹凸部は、前記第１の凹凸部の斜辺部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の凹凸部は、前記光学部材の前記光源と対向する面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記光源は、第１の分光分布を有する光を発光する固体発光素子と、前記固体発光素子の光を受けて第２の分光分布を有する光を発光する波長変部材と、を備え、
前記第１の分光分布のピーク波長が、４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、
前記第２の分光分布のピーク波長が、５５０〜６００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第２の凹凸部が、前記光学部材の前記光源と対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記光源が実装される基板と、前記光源からの出射光の配光を制御する透光性部材と、を備え、
前記透光性部材は、前記光源の発光領域の略中心部を通る直線と直交する出射面と、前記出射面の外周から前記基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の前記基板側から前記出射面側に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、から構成され、
前記出射面に前記光学部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
第２の凹凸部は、その凸部の中心線が、前記光源からの出射光の光軸と略平行となるように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光学部材は、前記第１の凹凸部が形成されていない領域を有し、該領域に前記第２の凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１の凹凸部は、その頂点部に、前記第２の凹凸部の１周期よりも幅が大きく、前記第２の凹凸部の高さよりも高くなるように形成された凸状部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記凸状部は、断面形状において基端部から頂点部へ先細りとなる台形形状になるように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記凸状部は、断面形状において高さ０．５〜１．０μｍ、基端部の幅が０．２５〜０．５μｍであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記凸状部は、前記第１の凹凸部において、数周期毎に形成されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第１の凹凸部は、連続する凹凸の一部が平坦に形成された平坦面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記平坦面の高さは、前記第１の凹凸部の頂点部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、３０％以下であることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記第１の凹凸部の１周期における前記平坦面が形成されている領域の割合は、前記光学部材の中央領域の方が外側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光装置を用いたことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２０４０２４（Ｐ２０１２−２０４０２４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５０６５（Ｐ２０１１−６５０６５）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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