特許 6443515 光学部材、光源装置及び照射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6443515

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】光学部材、光源装置及び照射システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/02 20060101AFI20181217BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20181217BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20181217BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20181217BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   G02B3/02

   G02B3/00 A

   F21V5/04 350

   F21V5/04 400

   F21V5/04 200

   F21S2/00 330

   G02B13/18

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-162251(P2017-162251)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2018-41072(P2018-41072A)

(43)【公開日】2018年3月15日

【審査請求日】2017年10月10日

(31)【優先権主張番号】特願2016-169714(P2016-169714)

(32)【優先日】2016年8月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100138863

【弁理士】

【氏名又は名称】言上 惠一

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145104

【弁理士】

【氏名又は名称】膝舘 祥治

(72)【発明者】

【氏名】藤森 廣司

(72)【発明者】

【氏名】若藤 晃由

【審査官】 井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２３９２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００４９９５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０７８３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ １／００−１／０８、３／００−３／１４

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｇ０２Ｂ １３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第１の方向及び第２の方向に曲率を有する曲面を有し、前記光軸方向から見た平面形状が、前記第１の方向に略平行な２つの辺及び前記第２の方向に略平行な２つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面を少なくとも１つ備え、
前記レンズ面の前記第１の方向の一方の端部から他方の端部へ向かって、前記第２の方向における曲率が連続的に大きくなり、
前記第１の方向における曲率でスプライン曲線またはベジエ曲線が形成され、前記一方の端部において前記第２の方向における曲率で楕円形の曲線の一部が形成され、前記他方の端部において前記第２の方向における曲率で円形の曲線の一部が形成されることを特徴とする光学部材。

【請求項2】

入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第１の方向及び第２の方向に曲率を有する曲面を有し、前記光軸方向から見た平面形状が、前記第１の方向に略平行な２つの辺及び前記第２の方向に略平行な２つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面を少なくとも１つ備え、
前記レンズ面の前記第１の方向の一方の端部から他方の端部へ向かって、前記第２の方向における曲率が前記一方の端部からの距離に比例して連続的に大きくなり、
前記一方の端部において前記第２の方向における曲率で楕円形の曲線の一部が形成され、前記他方の端部において前記第２の方向における曲率で円形の曲線の一部が形成されることを特徴とする光学部材。

【請求項3】

同じ向きに揃えられた複数の前記レンズ面がマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の光学部材。

【請求項4】

請求項１から３の何れか１項に記載の光学部材と、
前記光学部材へ平行光を入射する光源と、
を備えたことを特徴とする光源装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光源装置と、
前記光源装置により照射される被照射面と、
を備え、
前記被照射面が、前記光源装置の出射光と直交する仮想平面に対して、前記第１の方向の前記一方の端部側が前記光源装置に近く、前記他方の端部側が前記光源装置から遠くなるように傾斜して配置されていることを特徴とする照射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被照射面に光を照射するための光学部材、この光学部材を備えた光源装置及びこの光源装置を備えた照射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

被照射面に光の照射を行う光源装置が、看板や道路の照明または投写型の表示装置等に用いられている。その中でも、被照射面に長方形の照射領域を得るため、複数のレンズ面がマトリックス状に配置されたフライアイレンズを用いた光源装置がある。更に、正面照射時の照射領域内の照度を均一にするため、フライアイレンズを構成する各レンズ面（セル）の中心を幅方向の中心から偏芯させた光源装置を備えた投影型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−８３６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の光源装置では、各レンズ面の中心を幅方向の中心から偏芯させることで各レンズ面の間の面弛れを防いで、照射領域の照度を均一にしている。しかし、正面照射ではなく、出射された光の光軸に対して斜めに配置された被照射面に光を照射する場合には、被照射面における照射領域は長方形ではなく台形の形状となり、光源装置に近い側が明るく遠い側が暗くなって、被照射面の照度は均一でなくなる。よって、光軸に対して斜めに配置された被照射面を照明するのには適さない。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面に光を照射する場合に、被照射面に長方形の均一な照度の照射領域を得ることができる光学部材、この光学部材を備えた光源装置及びこの光源装置を備えた照射システム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光学部材は、入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第１の方向及び第２の方向に曲率を有する曲面を有し、前記光軸方向から見た平面形状が、前記第１の方向に略平行な２つの辺及び前記第２の方向に略平行な２つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面を少なくとも１つ備え、前記レンズ面の前記第１の方向の一方の端部から他方の端部へ向かって、前記第２の方向における曲率が連続的に大きくなっている。

【0007】

本発明の一態様に係る光源装置は、上記の光学部材と、前記光学部材へ平行光を入射する光源と、を備える。

【0008】

本発明の一態様に係る照射システムは、上記の光源装置と、前記光源装置により照射される被照射面と、を備え、前記被照射面が、前記光源装置の出射光と直交する仮想平面に対して、前記第１の方向の前記一方の端部側が前記光源装置に近く、前記他方の端部側が前記光源装置から遠くなるように傾斜して配置されている。

【発明の効果】

【0009】

上記の態様によれば、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面に光を照射する場合に、被照射面に長方形の均一な照度の照射領域を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の１つの実施形態に係るフライアイレンズ及びフライアイレンズを構成するレンズ面を模式的に示す平面図である。

【図2】図１に示すレンズ面の詳細を示す斜視図である。

【図3】図１に示すフライアイレンズを備えた光源装置が被照射面に光を照射する場合を模式的に示す図である。

【図4A】図１に示すフライアイレンズを備えた光源装置において、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面に光を照射する場合の照射領域の形状を模式的に示す斜視図である。

【図4B】図１に示すフライアイレンズを備えた光源装置において、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面に光を照射する場合の照射領域の形状を模式的に示す斜視図である。

【図5】フライアイレンズから照射半角度αの光で被照射面に光を照射する場合を、Ｘ−Ｚ平面上に示す模式図である。

【図6A】図３に示す光源装置を備えた１つの実施形態に係る照射システムを模式的に示す斜視図である。

【図6B】図６Ａの矢視Ｃ−Ｃの側面図である。

【図7A】図３に示す光源装置を備えたその他の実施形態に係る照射システムを模式的に示す斜視図である。

【図7B】図７Ａの矢視Ｅ−Ｅの側面図である。

【図8A】従来の光源装置において、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面に光を照射する場合の照射領域の形状を模式的に示す斜視図である。

【図8B】従来の光源装置において、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面に光を照射する場合の照射領域の形状を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（本発明の１つの実施形態に係る光学部材）
はじめに、図１及び図２を参照ながら、本発明の１つの実施形態に係る光学部材の説明を行う。ここでは、光学部材として、複数のレンズ面がマトリックス状に配置されたフライアイレンズの場合を例にとって説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係るフライアイレンズ１０及びフライアイレンズ１０を構成するレンズ面２を示す平面図である。図２は、図１に示すレンズ面２の詳細を示す斜視図である。

【0012】

本実施形態に係るフライアイレンズ１０では、図１の左側の図に示すように、複数のレンズ面２がマトリックス状に配置されている。各レンズ面２は、同じ向きに揃えられている。図１に示す場合には、全てのレンズ面２が図面手前側に凸となるように揃えられている。
図１の右側の図では、フライアイレンズ１０を構成する１つのレンズ面２を拡大して示す。図２の斜視図では、フライアイレンズ１０から１つのレンズ面２を有する部分を切り出した形で示している。

【0013】

全ての図面において、光源から入射する光軸の方向をZ軸方向とする。入射光の光軸（Z軸方向）に直交する仮想平面上の互いに直交する方向のうち、第１の方向をX軸方向、第２の方向をY軸方向とする。また、光源やフライアイレンズから出射された光を、点線の矢印で模式的に示す。
図１に示すように、レンズ面２は、光軸方向から見た平面形状が、第１の方向（X軸方向）に略平行な２つの辺及び第２の方向（Y軸方向）に略平行な２つの辺で囲まれた略長方形を有する。なお、ここで示す長方形には正方形も含まれる。

【0014】

図２から明らかなように、レンズ面２は、第１の方向（X軸方向）及び第２の方向（Y軸方向）に曲率を有する。レンズ面の第１の方向（X軸方向）の一方の端部４から他方の端部６へ向かって、第２の方向（Y軸方向）における曲率が連続的に大きくなっている。別の言い方をすれば、レンズ面の第１の方向（X軸方向）の一方の端部４から他方の端部６へ向かって、第２の方向（Y軸方向）における曲率半径Ｒｙｚが連続的に小さくなっている。

【0015】

つまり、一方の端部４における曲率半径をRｙｚ１とし、他方の端部６における曲率半径をRｙｚ２とし、X軸方向における両端部４、６の間の任意の位置の曲率半径をRｙｚとすると、
Rｙｚ１ ＞ Rｙｚ ＞ Rｙｚ２
の関係を有する。

【0016】

本実施形態では、曲率半径Rｙｚは、一方の端部４からの距離に比例して小さくなるようになっている。つまり、一方の端部４及び他方の端部６の間の距離をLとした場合、一方の端部４からの距離をｘとすると、
Rｙｚ＝（Rｙｚ１−Rｙｚ２）／L×ｘ
となる。

【0017】

ただし、これに限られるものではなく、曲率半径Rｙｚの値は、連続的に変化するものであれば、一方の端部４からの距離ｘを変数とする任意の関数を用いることができる。その場合、
Rｙｚ＝ｆ（ｘ）と表すことができる。
また、第１の方向（X軸方向）の任意の位置での第２の方向（Y軸方向）における曲率半径Rｙｚ（＝ｆ（ｘ））が定まると、第２の方向（Y軸方向）の任意の位置での第１の方向（X軸方向）における曲率半径Rｘｚが一意的に定まる。

【0018】

本実施形態では、一方の端部４において、第２の方向（Y軸方向）における曲率（曲率半径Ｒｙｚ１）で楕円形の曲線の一部が形成され、他方の端部６において、第２の方向（Y軸方向）における曲率（曲率半径Ｒｙｚ２）で円形の曲線の一部が形成される。これに応じて、第１の方向（Ｘ軸方向）における曲率（曲率半径Ｒｘｚ）でスプライン曲線またはベジエ曲線が形成される。

【0019】

このとき、第２の方向（Ｙ軸方向）の任意の位置における第１の方向（Ｘ軸方向）の曲率半径を、Ｒｘｚとすると、
Rｙｚ１ ＞ Ｒｘｚ＞ Rｙｚ２
の関係を有するようにすることもできる。

【0020】

図１に示すフライアイレンズ１０では、図２に示すレンズ面２を有する部分がマトリック状に配置されて一体成形されているので、例えば、Ｘ軸方向において、一方の端部４が、隣接するレンズ面２を有する部分の他方の端部６と接するように一体成形されている。
本実施形態では、複数のレンズ面２がマトリックス状に配置されたフライアイレンズ１０を例にとって説明したが、それに限られるものではなく、図２に示すような１つのレンズ面２だけを有する光学部材を用いる場合もあり得る。

【0021】

（本発明の１つの実施形態に係る光源装置）
次に、図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照ながら、本発明の１つの実施形態に係る光源装置の説明を行う。図３は、図１に示すフライアイレンズ１０を備えた光源装置４０が被照射面３２Ａ、３２Ｂに照射する場合を模式的に示す図である。図４Ａは、図１に示すフライアイレンズ１０を備えた光源装置４０において、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面３２Ａに照射する場合の照射領域３４Ａの形状を模式的に示す斜視図であり、図４Ｂは、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Ｂに照射する場合の照射領域３４Ｂの形状を模式的に示す斜視図である。なお図４Ａ及び図４Ｂには、光源装置４０に備えられたフライアイレンズ１０、及び被照射面３２Ａ、Ｂだけが示されている。

【0022】

本実施形態に係る光源装置４０は、フライアイレンズ１０と、フライアイレンズ１０に平行光を入射する光源２０とを備える。光源２０として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を例示することができる。また、フライアイレンズ１０に平行光を入射するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）の出射側にコリメートレンズを備えた光源装置を用いることが好ましい。

【0023】

後述するように、フライアイレンズ１０のレンズ面から、ある程度の照射半角度を有する光を出射する場合、光が広がって出射される発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが好ましいが、用途によっては、光の指向性の強いレーザダイオード（ＬＤ）を用いることもできる。更に、レーザダイオード（ＬＤ）に光を広げるための反射面や光学部材を組み合わせた光源を用いることもできる。

【0024】

図３において、光源２０からフライアイレンズ１０に平行光が入射され、フライアイレンズ１０のレンズ面から広がりのある光が出射され、被照射面に照射される。フライアイレンズ１０のレンズ面は、光源２０側に配置される場合も、その反対側の出射側に配置される場合もあり得る。レンズ面と反対側に配置される面は、平面であることが好ましいが、これに限るものではない。また、フライアイレンズ１０の取り付け面をレンズ面を有さない面にする場合、特に平面とする場合には、光学的に優れた効率的な光源装置４０の配置が実現できる。

【0025】

図３には、出射光の光軸と垂直に配置された被照射面３２Ａを有する壁部３０Ａと、出射光の光軸と垂直な面に対して角度θだけ傾いて配置された被照射面３２Ｂを有する壁部３０Ｂとが示されている。壁部３０Ｂについて言い換えれば、出射光の光軸に対して、法線が角度θだけ傾いて配置された被照射面３２Ｂを有する壁部３０Ｂが示されている。
出射光の光軸に対して、垂直に配置された被照射面３２Ａに光が照射された場合の照射領域３４Ａの形状が図４Ａに示され、角度θだけ傾いて配置された被照射面３２Ｂに光が照射された場合の照射領域３４Ｂの形状が図４Ａに示されている。

【0026】

ここで図８Ａは、従来の正面照射式の光源装置１４０において、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面１３２Ａに照射する場合の照射領域１３４Ａの形状を模式的に示す斜視図であり、図８Ｂは、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面１３２Ｂに照射する場合の照射領域１３４Ｂの形状を模式的に示す斜視図である。なお図８Ａ及び図８Ｂには、光源装置に備えられたフライアイレンズ１１０、及び被照射面１３２Ａ、Ｂのみが示されている。

【0027】

図８Ａ及び図８Ｂに示す従来の光源装置は正面照射式なので、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面１３２Ａに照射する場合には、照射領域１３４Ａは長方形の形状を有し、照射領域１３４Ａにおける照度は均一になっている。
しかし、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Ｂに照射する場合には、フライアイレンズ１１０から光が広がる方向に進むので、フライアイレンズ１１０から近い側の照射領域１３４Ｂの辺の長さが短く、フライアイレンズ１１０から遠い側の照射領域１３４Ｂの辺の長さが長くなり、図８Ｂに示すような台形の形状になる。

【0028】

図８Ｂに示すような台形の形状にした場合、辺の長さが長くなった側は面積が大きくなるので、単位面積当たりの光強度である照度は低くなり、長さが短くなった側は面積が小さくなるので、照度は高くなる。よって、フライアイレンズ１１０から近い側の照射領域が明るく、遠くなるにつれて暗くなり、均一な照射はできなくなる。例えば、看板を斜めから照明するような場合に、この光源装置を用いた場合、照明したい領域と照射領域が一致せず、照射領域の照度も不均一になるので、適用は困難である。

【0029】

一方、本実施形態においては、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面３２Ａに光が照射された場合には、図４Ａに示すように、フライアイレンズ１０のレンズ面の、曲率が小さい（曲率半径Ｒｙｚ１が大きい）一方の端部４側の辺が短く、曲率が大きい（曲率半径Ｒｙｚ２が小さい）他方の端部６側の辺が長くなっている。上記のように、第１の方向（Ｘ軸方向）における一方の端部４からの距離ｘに比例して曲率（曲率半径Ｒｙｚ）が変化するので、照射領域３４Ａは、長辺と短辺を直線で繋いだ台形の形状を有する。

【0030】

被照射面３２Ａに照射された光の照度は、一方の端部４で最も高く、他方の端部６側に進むにつれて照度が低くなり、他方の端部６で最も低くなっている。つまり、グラデーションを形成している。
ただし、第１の方向（Ｘ軸方向）における一方の端部４からの距離ｘを変数とする任意の関数を用いて、曲率（曲率半径Ｒｙｚ）変化させることができるので、長辺と短辺を関数に応じた曲線で繋いだ形状の場合もあり得る。照度もそれに応じて変化するので、それに応じたグラデーションが形成される。

【0031】

一方、出射光の光軸と垂直な面に対して角度θだけ傾いて（出射光の光軸に対して法線が角度θだけ傾いて）配置された被照射面３２Ｂに光が照射された場合には、図４Ｂに示すように、照射領域３４Ｂは、一方の端部４側の辺及び他方の端部６側の辺の長さが一致した長方形の形状を有する。なお、この長方形の形状には正方形も含まれる。また、照射領域３４Ｂにおける光の照度は均一になっている。
つまり、一方の端部４及び他方の端部６において、傾斜角度θに対応した適切な曲率を有するように、フライアイレンズ１０のレンズ面を形成することにより、角度θだけ傾いた場合に、最適な照射領域３４Ｂの形状を得ることができる。

【0032】

これにより、例えば、看板を斜めから照明するときに光源装置４０を用いた場合、照明したい領域と照射領域３４Ｂを一致させることができ、照射領域３４Ｂにおいて均一な照度で照明できるので、看板への優れた照射システムを提供できる。

【0033】

次に、図５を参照しながら、出射光の光軸と垂直な面に対して角度θだけ傾いて配置された被照射面３２Ｂに照射を行うフライアイレンズ１０のレンズ面の曲率の定め方について説明する。図５は、フライアイレンズ１０から照射半角度αの光で被照射面に光を照射する場合を、Ｘ−Ｚ平面上に示す模式図である。照射半角度αは照射開き角度の１／２の角度であり、ここでは、フライアイレンズ１０の中心点Ｐから照射半角度αの光が出射されたものとして示す。図面に対して垂直方向のＹ軸方向にも、フライアイレンズ１０の中心点Ｐから照射半角度αで光が広がって進む。

【0034】

フライアイレンズ１０のレンズ面の曲率の定め方は以下のようになる。まず、被照射面３２Ａの幅寸法Ｗと、フライアイレンズ１０から被照射面３２Ａへの距離Ｄとにより、照射半角度αの値が定まる。つまり、
Ｗ＝２×Ｄ×ｓｉｎα
となるようにαを定める。

【0035】

続いて、フライアイレンズ１０から照射半角度αの光が出射されるように、レンズ面の第１の方向（Ｘ軸方向）の曲率（図２の曲率半径Ｒｘｚ参照）を定め、次に、第１の方向（Ｘ軸方向）の曲率（半径Ｒｘｚ）が所定の値なるようにしながら、レンズ面の第２の方向（Ｙ軸方向）の曲率（図２の曲率半径Ｒｙｚ参照）を定める。

【0036】

ここで、フライアイレンズ１０の中心点Ｐから照射半角度αで進む光を示す線と、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面３２Ａを表す線との交点をＡ０及びＢ０とする。つまり、交点Ａ０及びＢ０が、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面３２Ａに光を照射する場合の照射領域３４Ａの両端部に該当する。
同様に、フライアイレンズ１０の中心点Ｐからの照射半角度αで進む光を示す線と、出射光の光軸と垂直な面に対して角度θだけ斜めに配置された被照射面３２Ｂを示す線との交点をＡθ及びＢθとする。つまり、交点Ａθ及びＢθが、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Ｂに光を照射する場合の照射領域３４Ｂの両端部に該当する。

【0037】

以上により、辺Ｐ−Ａ０の長さＤ_ＰＡ０、辺Ｐ−Ｂ０の長さＤ_ＰＢ０、辺Ｐ−Ａθの長さＤ_ＰＡθ、及び辺Ｐ−Ｂθの長さＤ_ＰＢθが定まる。よって、照射領域３４Ａの両端点Ａ０及びＢ０におけるＹ軸方向の辺の長さが定まり、照射領域３４Ｂの両端部Ａθ及びＢθにおけるＹ軸方向の辺の長さが定まる。

【0038】

例えば、点ＡθにおけるＹ軸方向の辺の長さは、点Ａ０におけるＹ軸方向の辺の長さに比べて、
２×（Ｄ_ＰＡ０−Ｄ_ＰＡθ）×ｔａｎα
だけ短くなる。
点ＢθにおけるＹ軸方向の辺の長さは、点Ｂ０におけるＹ軸方向の辺の長さに比べて、
２×（Ｄ_ＰＢθ−Ｄ_ＰＢ０）×ｔａｎα
だけ長くなる。

【0039】

よって、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Ｂの照射領域３４Ｂの両端部Ａθ及びＢθにおけるＹ軸方向の辺の長さが同じになるようにするため（つまり長方形の照射領域にするため）、出射光の光軸と垂直な被照射面３２Ａの照射領域３４Ａの両端部Ａ０及びＢ０におけるＹ軸方向の辺の長さ（つまり台形の照射領域の形状）を定めることができる。

【0040】

次に、上記の照射領域の形状が定まるように、レンズ面の第２の方向（Ｙ軸方向）の曲率（曲率半径Ｒｙｚ参照）を定める。更に詳細には、第１の方向（X軸方向）の一方の端部４における曲率半径Rｙｚ１及び他方の端部６における曲率半径Rｙｚ２を定める。そして、一方の端部４に及び他方の端部６の間の曲率半径Ｒｙｚを連続的に変化させて定める（図２参照）。
このとき、照射半角度αの光が出射されるような第１の方向（Ｘ軸方向）の曲率半径Ｒｘｚが得られるように、必要に応じて、曲率半径Ｒｙｚを調整する。

【0041】

次に、フライアイレンズ１０から照射半角度αの光が照射された場合において、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Ｂの照射領域３４Ｂの両端部Ａθ及びＢθにおける照度ＴＡθ及びＴＢθを算出し、両端部での照度の比であるＴAθ／ＴBθを下表に示す。ここでは、照射半角度αが１４度（照射開き角度２８度）の場合及び２６．５度（照射開き角度５３度）の場合を示す。

【0042】

【表1】

【0043】

照度は単位面積当たりの光の強さなので、照射領域の面積に反比例する。照射半角度αの光は、Ｘ軸方向だけでなくＹ軸方向にも広がるので、照度は辺の長さの二乗に反比例する。実際にフライアイレンズ１０のレンズ面２の曲率を定める当たり、照射領域の両端の辺の長さの比が２倍を超える場合、一方の端部４及び他方の端部６での曲率の差が非常に大きくなる。よって、照射領域の両端部での辺の長さの比が２倍以内、つまり両端部での照度の比ＴAθ／ＴＢθが４倍以内に収まるのが好ましい。

【0044】

上記の表１に示す場合であれば、照射半角度αが１４度の場合には、傾斜角度θが５０度であっても適用可能であるが、照射半角度αが２６．５度の場合には、傾斜角度θが３０度を少し上回る程度以内で適用するのが好ましい。

【0045】

以上のように、本実施形態に係る光学部材では、図２に示すように、入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第１の方向（X軸方向）及び第２の方向（Y軸方向）に曲率を有する曲面を有し、光軸方向から見た平面形状が、第１の方向（X軸方向）に略平行な２つの辺及び第２の方向（Ｙ軸方向）に略平行な２つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面２を少なくとも１つ備える。そして、レンズ面２の第１の方向（X軸方向）の一方の端部４から他方の端部６へ向かって、第２の方向（Y軸方向）における曲率が連続的に大きくなっている。

【0046】

１つのレンズ面２を有する光学部材もあり得るし、同じ向きに揃えられた複数のレンズ面２がマトリックス状に配置されたフライアイレンズ１０の場合もあり得る。

【0047】

何れの場合も、図４Bに示すように、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Bに光を照射する場合に、被照射面３２Ｂに長方形の均一な照度の照射領域３４Ｂを得ることができる。

【0048】

更に、図２に示すように、第１の方向（X軸方向）における曲率でスプライン曲線またはベジエ曲線が形成され、一方の端部４において第２の方向（Y軸方向）における曲率で楕円形の曲線の一部が形成され、他方の端部６において第２の方向（Y軸方向）における曲率で円形の曲線の一部が形成されることができる。

【0049】

この場合には、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面３２Bに照射する場合に、被照射面３２Ｂを均一な照度で長方形に照射可能なレンズ面２をシンプルな構成で効率的に形成することができる。

【0050】

図３に示すように、このような光学部材１０と、光学部材１０へ平行光を入射する光源２０と、を備えたる光源装置４０においても、被照射面３２Ｂに長方形の均一な照度の照射領域３４Ｂを得ることができる。

【0051】

（本発明の１つの実施形態に係る照射システム）
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照ながら、本発明の１つの実施形態に係る照射システムの説明を行う。図６Ａは、図３に示す光源装置４０を備えた１つの実施形態に係る照射システム５０を模式的に示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａの矢視Ｃ−Ｃの側面図である。

【0052】

本実施形態に係る照射システム５０は、上記の光源装置４０と、光源装置４０により照射される被照射面３２Ｂを有する壁部である看板３０を備えている。光源装置４０は、看板３０の上側に取り付けられ、斜め上方から看板３０の被照射面３２Ｂを照らすようになっている。

【0053】

更に詳細に述べれば、図６Ｂに示すように、看板３０の被照射面３２Ｂが、光源装置４０の出射光と直交する平面に対して角度θだけ傾斜して配置されている。光源装置４０に備えられたフライアイレンズのレンズ面において、図２に示すような第１の方向（Ｘ軸方向）における一方の端部４及び他方の端部６を考えると、一方の端部４側の被照射面３２Ｂが光源装置４０に近く、他方の端部６側が光源装置４０から遠くなるように、光源装置４０が看板３０に取り付けられている。
これにより、図６Ａに示すように、看板３０の被照射面３２Ｂに長方形の均一な照度の照射領域３４Ｂを得ることができる。

【0054】

（本発明のその他の実施形態に係る照射システム）
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照ながら、本発明のその他の実施形態に係る照射システムの説明を行う。図７Ａは、図３に示す光源装置４０を備えたその他の実施形態に係る照射システム５０を模式的に示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａの矢視Ｅ−Ｅの側面図である。

【0055】

本実施形態に係る照射システム５０では、上記の光源装置４０が道路の側部に設置されたポール６０の上部に取り付けられ、斜め上方から道路を照らしている。つまり、本システムは、光源装置４０により照射される道路上の被照射面３２Ｂを含む。

【0056】

更に詳細に述べれば、図７Ｂに示すように、道路上の被照射面３２Ｂが、光源装置４０の出射光と直交する平面に対して、角度θだけ傾斜して配置されている。光源装置４０に備えられたフライアイレンズのレンズ面において、図２に示すような第１の方向（Ｘ軸方向）における一方の端部４及び他方の端部６を考えると、一方の端部４側の被照射面３２Ｂが光源装置４０に近く、他方の端部６側が光源装置４０から遠くなるように、光源装置４０がポール６０に取り付けられている。
これにより、図７Ａに示すように、道路上の被照射面３２Ｂに長方形の均一な照度の照射領域３４Ｂを得ることができる。

【0057】

本発明の１つの実施形態及びその他の実施形態に係る照射システム何れにおいても、光源装置４０の出射光と直交する平面に対して角度θだけ傾斜して配置された被照射面３２Ｂに、長方形の均一な照度の照射領域３４Ｂを得ることができる。

【0058】

ここでは、一例として、看板に斜めから光を当てる照射システムや、道路を斜めから照明する照射システムを示したが、これに限られるものではなく、投影型の表示装置に用いる場合を含め、斜めから被照射面に照射するその他の任意の照射システムが本発明に含まれる。

【0059】

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

【符号の説明】

【0060】

２ レンズ面
４ 一方の端部
６ 他方の端部
１０ フライアレンズ
２０ 光源
３０Ａ 壁部、看板（光軸に対して垂直）
３０Ｂ 壁部、看板（光軸に対して斜め）
３２Ａ 被照射面（光軸に対して垂直）
３２Ｂ 被照射面（光軸に対して斜め）
３４Ａ 照射領域（光軸に対して垂直）
３４Ｂ 照射領域（光軸に対して斜め）
４０ 光源装置
５０ 照射システム
６０ ポール
１１０ フライアレンズ
１３２Ａ 被照射面（光軸に対して垂直）
１３２Ｂ 被照射面（光軸に対して斜め）
１３４Ａ 照射領域（光軸に対して垂直）
１３４Ｂ 照射領域（光軸に対して斜め）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】