特許 6481471 光学部材、発光装置及び照明装置

(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】6481471

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】光学部材、発光装置及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/08 20060101AFI20190304BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20190304BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20190304BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20190304BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20190304BHJP

   G09F 13/18 20060101ALN20190304BHJP

【ＦＩ】

   G02B3/08

   F21V5/00 510

   F21S2/00 494

   F21V8/00 310

   H01L33/00

   !G09F13/18 D

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-73893(P2015-73893)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-194568(P2016-194568A)

(43)【公開日】2016年11月17日

【審査請求日】2017年8月22日

(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】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】若藤 晃由

【審査官】 藤岡 善行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４５７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８６５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５２９１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９２５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ３／０８

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源が発する光を集光して平行光にして出射面から平行光として出射する第１光学部と、
前記第１光学部の出射面の一部に設けられ、前記平行光の一部を入射して前記平行光とは異なる方向に光を出射する第２光学部と、を備え、
前記第２光学部は、前記第１光学部の出射面に突出部材を備え、前記突出部材は、前記第１光学部の出射面の垂直方向に向かって広がるように傾斜した傾斜面を備え、
前記第２光学部は、前記第１光学部の出射面の中央部に設けられており、
前記突出部材は、円環状に形成されており、その内側全周に等方的に前記傾斜面を備え、
前記突出部材は、前記第１光学部の出射面から光の出射方向に突出しており、
平面視において前記突出部材の直径は、前記第１光学部において前記光源からの光が入射する入射面よりも小さい光学部材。

【請求項2】

前記第１光学部と前記第２光学部とは透光性部材で一体成形されてなり、
前記第１光学部は、
光軸上に形成され前記光源からの光が入射する第１入射面と、
前記第１入射面の外側に連続して前記光軸を囲むように形成され前記光源からの光が入射する第２入射面と、
前記第２入射面を囲むように形成され前記第２入射面で屈折した光を反射して前記出射面から出射させる反射面と、を備え、
前記第２入射面の形状は、前記反射面で反射した光が前記平行光になるような形状である請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記第１光学部は、前記光源が配置される側に凹部を備え、
前記第１入射面は前記凹部の底面であり、前記第２入射面は前記凹部の側面であり、
前記第１入射面は、前記光源からの入射光を屈折させて前記平行光になるように、前記光源に向かって所定の凸形状に形成されている請求項２に記載の光学部材。

【請求項4】

前記第１光学部は、
光軸上に支持され前記光源からの入射光を前記平行光にするレンズ部と、
前記光軸及び前記レンズ部を取り囲み、前記光源からの入射光を反射して前記平行光になるように基端から先端に向かって広がるように傾斜した反射面を有するリフレクタ部と、
前記リフレクタ部の先端を覆い前記第１光学部の出射面を形成するプレート部と、
を備え、
前記プレート部は、前記第２光学部と共に透光性部材で一体成形されてなる、
請求項１に記載の光学部材。

【請求項5】

前記第１光学部の出射面は、出射方向に突出した複数の直線状の凸部が並設された一軸拡散光学面である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学部材。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学部材と、
前記光学部材に入射する光を発する光源とを備える発光装置。

【請求項7】

対面する２つの被照射面を照射する複数の発光装置として請求項６に記載の発光装置を配列した照明装置。

【請求項8】

前記発光装置が備える前記光学部材の前記第２光学部は、前記複数の発光装置の配列方向に沿った中心軸上に設けられている請求項７に記載の照明装置。

【請求項9】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学部材と、前記光学部材に入射する光を発する光源と、を有する発光装置と、底板と天板との間に筒状の側面が形成された筺体と、を備え、前記発光装置によって前記筺体の側面を被照射面として照射する照明装置であって、
前記発光装置を前記筺体の底板に固定し、前記光学部材の前記第１光学部の出射面を、前記筺体の天板に向けて配設し、前記出射面を平坦面とした照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学部材、発光装置及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表面と裏面との両面が看板面となっており内部に設けた発光装置から光を照射する内照式両面看板等の照明装置が知られている。この照明方式として、従来、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すような側方照明方式を用いた照明装置１００が知られている。なお、この側方照明方式を以下、エッジライト方式と呼ぶ場合もある。

【0003】

照明装置１００は、筺体１１１と、その中に配設された複数の発光装置２００と、を備えている。筺体１１１は、発光装置２００が設置される底板１１２と、天板１１３と、看板面１１４，１１５と、側板１１６，１１７と、を備えている。底板１１２は例えば建物の壁に固定される。この側方照明方式は、発光面を上に向けて設置された発光装置２００によって、発光装置２００を間に挟むように側方にそれぞれ設置された２つの被照射面（両看板面１１４，１１５）を照射する方式である。この側方照明方式によれば、バックライトの照明方式として一般的な直下方式に比べて、照明装置をより薄型化できることが知られている。

【0004】

この種の照明装置では、図１６に示すように広配光角の発光装置２００Ａを用いた照明装置１００Ａとするか、又は、図１７に示すように狭配光角の発光装置２００Ｂを用いた照明装置１００Ｂとするかに応じて、発光装置同士の間隔を調整している。例えば図１６に示すように配光を広げた場合、隣り合う発光装置２００Ａからの光束の重なりによって、隣り合う発光装置２００Ａの中間地点に明るさが強調される箇所が生じてしまう。このとき発光装置２００Ａの間隔を単純に広くしても、発光装置２００Ａの配列方向（図１５のＸ軸方向）の照度ムラは解消できず、必要な明るさも得られなくなってしまう。

【0005】

特許文献１には、ＬＥＤからの光を所定形状の光束制御部材を介して出射する発光装置を備えた内照式の照明装置が記載されている。この照明装置は、発光装置と、隣り合う他の発光装置と、を光束制御部材の向きが１８０°異なるように交互に配置することで、複数の発光装置の配列方向（図１５のＸ軸方向）に均一の照度分布となるようにしている。

【0006】

また、特許文献２には、基板上の光源からの光を基板と直交する方向（発光ユニットの光軸方向）に配光制御する第１の光学部材の出射面と、第１の光学部材からの平行光と直交する方向に偏向拡散する第２の光学部材の入射面と、を一致させ、第２の光学部材を特別な形状にした発光ユニットにより、出射光の配光角度を広角にすることができ、かつ、光の利用効率の低下を抑制できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２２８２４１号公報

【特許文献2】特開２００９−２１０８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、側方照明方式では、発光装置の配列方向（図１５のＸ軸方向）だけでなく発光装置の高さ方向（主発光方向；図１５のＹ軸方向）においても照度ムラが生じ易い。例えば、発光装置の配光を広げる場合、側板１１７の側から側板１１６の側を見たときに、図１６に示すように発光装置２００Ａ近傍の看板面１１４，１１５の下部から中間部にかけての領域１６１では、到達光束が多いため明るくなるものの、看板面１１４，１１５の上部の領域１６２では到達光束が少なくなるため暗くなってしまう。なお、看板面１１４，１１５において発光装置２００Ａの近傍の領域１６３では、発光装置２００Ａからの漏れ光により明るくなる。

【0009】

一方、発光装置の配光を狭くする場合、図１７に示すように、看板面１１４，１１５の中間部から上部にかけての領域１７１では、到達光束が多いため明るくなるものの、看板面１１４，１１５の下部の領域１７２では到達光束が少なくなるため暗くなってしまう。加えて、発光装置２００Ｂの近傍の領域１７３では、発光装置２００Ｂからの漏れ光により明るくなるため、看板面１１４，１１５において発光装置２００Ｂの高さ方向（図１５のＹ軸方向）の照度ムラが目立ってしまう。

【0010】

特許文献１に記載された照明装置では、被照射面の下部（図１５の底板１１２の近傍に対応する部分）は暗くなっているので、被照射面の下部は看板面として使用できない。
特許文献２に記載された発光ユニットは、光軸上の光束が少ないため、光軸上に多くの光束を集めて遠くまで明るく照らすような用途には利用できず、発光装置の高さ方向（主発光方向；図１５のＹ軸方向）における照度ムラを改善することができない。

【0011】

本開示は、前記した問題点に鑑みてなされたものであり、照明装置において被照射面に生じる照度ムラを低減する光学部材、発光装置及び照明装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の実施形態に係る光学部材は、光源が発する光を集光して平行光にして出射面から出射する第１光学部と、前記第１光学部の出射面の一部に設けられ、前記平行光の一部を入射して前記平行光とは異なる方向に光を出射する第２光学部と、を備えることとした。
また、本開示の実施形態に係る発光装置は、前記光学部材と、前記光学部材に入射する光を発する光源とを備えることとした。
また、本開示の実施形態に係る照明装置は、対面する２つの被照射面を照射する複数の発光装置として請求項８に記載の発光装置を配列したことを特徴とする。

【0013】

また、本開示の実施形態に係る照明装置は、前記光学部材と、前記光学部材に入射する光を発する光源と、を有する発光装置と、底板と天板との間に筒状の側面が形成された筺体と、を備え、前記発光装置によって前記筺体の側面を被照射面として照射する照明装置であって、前記発光装置を前記筺体の底板に固定し、前記光学部材の前記第１光学部の出射面を、前記筺体の天板に向けて配設し、前記出射面を平坦面としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本開示の実施形態に係る光学部材、発光装置及び照明装置によれば、照明装置において被照射面に生じる照度ムラを低減できるので、表面裏面の両面に光を必要とする看板面等に均一な照度分布の光を用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る照明装置の概略を示す図であって、（ａ）は全体を示す斜視図、（ｂ）は看板面側から見た装置内部を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、発光装置の全体を示す斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、図２のIII−III矢視方向を示した断面図である。

【図4】第１実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、図２のIV−IV矢視方向を示した断面図である。

【図5】第１実施形態に係る光学部材の概略を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。

【図6】第１実施形態に係る光学部材の概略を示す図であり、第２光学部の拡大図である。

【図7】第１実施形態に係る光学部材の概略を示す図であって、（ａ）は図２のIII−III矢視方向の光路の説明図、（ｂ）は図２のIV−IV矢視方向の光路の説明図である。

【図8】第２実施形態に係る発光装置の概略を示す断面図である。

【図9】第２実施形態に係る光学部材の概略を示す図であり、光路の説明図である。

【図10】第３実施形態に係る照明装置の概略を示す図であって、（ａ）は発光装置を示す斜視図、（ｂ）は照明装置を示す斜視図である。

【図11】天板側から見た照明装置内部の概略を示す図であって、（ａ）は第１実施形態に係る照明装置の内部、（ｂ）は第４実施形態に係る照明装置の内部を示している。

【図12】発光装置の実施例に係る配光角の測定結果を示すグラフであって、（ａ）はグラフ全体、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大したグラフである。

【図13A】照明装置の実施例に係る看板面全体の輝度分布を示す画像である。

【図13B】図１３Ａの看板面のＸ中心軸上の輝度分布及びＹ中心軸上の輝度分布をそれぞれ示すグラフである。

【図14A】照明装置の比較例に係る看板面全体の輝度分布を示す画像である。

【図14B】図１４Ａの看板面のＸ中心軸上の輝度分布及びＹ中心軸上の輝度分布をそれぞれ示すグラフである。

【図15】従来の側方照明方式の照明装置の概略を示す図であって、（ａ）は全体を示す斜視図、（ｂ）は看板面側から見た装置内部を示す図である。

【図16】従来の広配光角の発光装置を用いた照明装置の概略を示す図であり、側板側から見た装置内部を示す図である。

【図17】従来の狭配光角の発光装置を用いた照明装置の概略を示す図であり、側板側から見た装置内部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

【0017】

（第１実施形態）
［照明装置の構成］
以下では、図１（ａ）において、看板面（被照射面）１４，１５に直交する方向をＺ軸方向、底板１２に平行かつＺ軸方向に直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明する。なお、照明装置１０は、底板１２の外面が例えば建物の壁に固定された状態で使用されることとする。

【0018】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す照明装置１０は、エッジライト方式の内照式両面看板である。この照明装置１０は、筺体１１と、その中に配設された複数の発光装置２０と、を備えている。筺体１１は、底板１２と、天板１３と、看板面１４，１５と、側板１６，１７と、を備えている。

【0019】

底板１２及び天板１３は、看板面１４，１５及び側板１６，１７に接続して筺体１１を構成するものである。この底板１２及び天板１３は、ここでは、光透過性を有しない材料で形成されている。底板１２及び天板１３の内側の面は光反射率が高い方が好ましい。
看板面１４，１５は、側板１６，１７、底板１２及び天板１３に接続して筺体１１を構成するものである。この看板面１４，１５は、ここでは、光透過性を有する平板状の被照明部材で構成されている。光透過性を有する部材は、特に限定されないが、例えばアクリル樹脂等を挙げることができる。
側板１６，１７は、底板１２、天板１３及び看板面１４，１５に接続して筺体１１を構成するものである。この側板１６，１７は、ここでは、例えば光透過性を有しない材料で形成されている。なお、内側の面は光反射率が高い方が好ましい。

【0020】

照明装置１０は、対面する２つの看板面１４，１５を照射する複数の発光装置２０を配列したものである。複数の発光装置２０は、底板１２の上に、発光面が上を向くように設置されて、看板面１４，１５に平行な方向に配列されている。ここでは、複数の発光装置２０は、Ｘ軸方向に一列で配列されている。この照明装置１０は、発光装置２０の構成が従来の照明装置１００とは異なっている。

【0021】

［発光装置の構成］
図２から図４に示すように、発光装置２０は、基台２２と、光源２１と、光学部材３０と、支持部３５と、を備えている。
基台２２は、光源２１及び光学部材３０の土台となるものである。基台２２の光源２１が設置される面とは反対の面は、筺体１１の底板１２の内側の面に接着剤等を介して接合される面である。基台２２は、例えば窒化アルミニウムセラミックス等の一般的な基板材料から構成され、上面が平坦に形成されている。この基台２２の上面には、図３及び図４に示すように、金属膜２３が設けられている。また、基台２２は照明装置１０の底板であってもよく、底板の上面に発光装置２０が設けられていてもよく、また、金属膜２３は光反射性を有するものであれば例えば樹脂等でもよい。

【0022】

金属膜２３は、光源２１からの光又は光学部材３０を介して放出される光を良好に反射する反射層として、基台２２上の光源２１が設置される領域及びその周辺に形成されている。金属膜２３は、例えば金、銀、アルミニウム等の反射率が高い金属めっきで構成される。金属膜２３とは別の例又は組み合わせとしてＴｉＯ₂等の粒子を含んだ樹脂を挙げることができ、これによっても光源２１からの光又は光学部材３０を介して放出される光を反射する反射層として機能する。

【0023】

光源２１は、例えば発光素子及びその周辺回路を構成する電子部品等で構成されている。発光素子は特に限定されない。発光素子の発光色としては、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）の発光素子としては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系を用いることができる。具体的にはＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等を用いることができる。

【0024】

光学部材３０は、光源２１からの光が入射されて、光軸上に多くの光束を集めて照らすことのできる所定形状で構成されている。光学部材３０は、透光性部材で構成されている。透光性部材は、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂等の熱硬化性の樹脂材料、ポリカーボネートやアクリル等の熱可塑性の樹脂材料、ポリエチレン等のポリマー材料、あるいは光学ガラス等を挙げることができる。

【0025】

そして、光学部材３０は、図３及び図４に示すように、第１光学部４０と、この第１光学部４０の出射面４５の側に設けた第２光学部５０と、を備えている。なお、第１光学部４０は、支持部３５を介して光源２１上となるように基台２２に設置されている。また、支持部３５と基台２２とが強固に固定されていることで防水性に優れた発光装置２０とすることができる。
第１光学部４０は、光源２１が発する光を集光して平行光にするものである。本実施形態では、第１光学部４０は、透光性部材で中実に構成されており、光源２１側に設けた凹部４１と、この凹部４１に設けた第１入射面４２及び第２入射面４３と、凹部４１から入射した光を反射する反射面４４と、凹部４１から入射した光を出射する出射面４５とを備えている。

【0026】

凹部４１の開口は、平面視で例えば円形であり、凹部の開口の直径は、光源２１の外形よりも大きい。凹部４１は、光を入射させる底面となる第１入射面４２と、光を入射させる側面となる第２入射面４３とを有している。凹部４１の底面と光源２１との間には空間が形成され、この空間の屈折率は空気の屈折率となる。凹部４１の底面の中心は光軸ａ（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）に一致している。

【0027】

図３及び図４に示すように、第１入射面４２は、光軸上に形成され光源２１からの光が入射する面である。第１入射面４２は、凹部４１の底面（光源２１からは上面）をなしている。第１入射面４２は、光源２１からの入射光を屈折させて出射面４５から平行光として出射できる形状になっている。第１入射面４２は、ここでは、凸レンズ状に形成され、光源２１の位置に対して最適化した光学屈折面である。

【0028】

本実施形態では、第１入射面４２は、光源２１からの入射光を屈折させて平行光になるように、光源２１に向かって所定の凸形状に形成されていることとした。つまり、凹部４１の底面は外側に向けて盛り上がって凸レンズ面を形成している。

【0029】

第２入射面４３は、第１入射面４２の外側に連続して光軸を囲むように形成され光源２１からの光が入射する面である。第２入射面４３は、凹部４１の側面をなしている。
第２入射面４３は、光源２１からの入射光を屈折させ、さらに反射面４４で反射させて出射面４５から平行光として出射できる形状になっている。

【0030】

反射面４４は、第２入射面４３を囲むように形成され第２入射面４３で屈折した光を反射して出射面４５から出射させる面である。反射面４４は全反射面である。反射面４４は、第２入射面４３で屈折した光が到達する範囲内であって、第１光学部４０の光軸を中心にした同心円状の表面において外面となる部位に形成されている。反射面４４は、反射光が略平行光として出射されるように当該面が向く方向の角度等が調整されて形成されている。反射面４４の形状は、凹部４１のサイズや形状と併せて設定されている。

【0031】

出射面４５は、反射面４４の端部から連続して形成され第１光学部４０の光軸に直交するように配置された面である。また、出射面４５は、基台２２の表面に平行になるように配置される。本実施形態では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、出射面４５には、光の出射方向に突出した複数の直線状の凸部４６が並設されており一軸拡散光学面をなしている。

【0032】

平面視で、凸部４６の幅は、第２光学部５０の外形よりも小さく、凸部４６の長さは、凸部４６の高さ及び幅よりも大きい。

【0033】

一軸拡散光学面は、配光を偏らせる面であって、第１光学部４０から出射する光を、一軸方向にはそのまま、当該一軸に直交する軸方向には拡散させる光学面である。本実施形態では、図１（ａ）及び図２に示すように、発光装置２０を照明装置１０に設置する際に、発光装置２０の配列方向（Ｘ軸方向）に光が拡散する向きで設置する。これにより、一軸拡散光学面である出射面４５は、発光装置２０の主発光方向（Ｙ軸方向）に直交する２軸方向のうち、Ｘ軸方向には光を拡散するが、Ｚ軸方向には拡散せずに透過する。つまり、照明装置１０では、発光装置２０が、光軸ａ（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）上に多くの光束を集めて照らしつつ、看板面１４，１５に平行な方向に光を効果的に拡散することができる。

【0034】

第２光学部５０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１光学部４０の出射面４５の一部に設けられ、第１光学部４０からの平行光の一部を入射して当該平行光とは異なる方向に光を出射するものである。
第２光学部５０は、第１光学部４０の出射面４５の中央部の光軸近傍に設けられている。
第２光学部５０は、第１光学部４０の出射面４５に突出部材５１を備え、突出部材５１は、第１光学部４０の出射面４５の垂直方向（Ｙ軸方向のうち第１光学部４０の出射面から突出する方向：図２）に向かって広がるように傾斜した傾斜面５２を備えている。

【0035】

本実施形態では、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示すように、第２光学部５０は、中央に空間が形成されるように、当該中央の空間を取り囲むように突出部材５１を備えており、光軸を含んで光軸に平行な方向に切断したときの断面が略三角形である。なお、この三角形は、底辺及びこの底辺に対向した頂点が、突出部材５１の底面及び先端に対応する。突出部材５１は、平面視で円環状に形成されており、突出部材５１の直径は、第１光学部４０の第１入射面４２の直径よりも小さくなっている。その割合を具体的に表すと、突出部材５１の直径を１とすると、第１入射面４２の直径は、例えば５〜１２に相当する（両者の比は、一例として１：５、１：８、１：１０、１：１２）。そして、突出部材５１の内側面は、突出部材５１の先端から底面に向かって傾斜する傾斜面５２を備えている。傾斜面５２は、第１光学部４０からの平行光の一部を横方向（Ｚ軸方向やＸ軸方向）に反射することができるようにその傾斜角度が設定されている。

【0036】

平面視で、突出部材５１の直径としては、照明装置１０（図１参照）のＺ軸方向の厚さ等に依存した照明装置１０の看板面１４，１５と発光装置２０上の光学部材３０との位置関係に応じて適切な値が設定されている。光軸上で突出部材５１の直径を変化させた状態で設置することで、反射光の拡散度合を制御することができる。突出部材５１の高さや、傾斜面５２の傾斜角を変化させた状態で設置することで、反射光の輝度を制御することができる。

【0037】

なお、図２に示す第１光学部４０と第２光学部５０とは、ここでは、透光性部材で一体成形されている。また、本実施形態では、基台２２上で光学部材３０を支持する支持部３５は、光学部材３０と一体成形されている。支持部３５は、図３及び図４に示すように、光学部材３０の側では、第１光学部４０の出射面４５の外縁に接合している。そのため、支持部３５は、高さ方向（Ｙ軸方向）に伸びた略円筒状の部分を備えている。また、支持部３５は、基台２２の側では、第１光学部４０を、金属膜２３から離間させ所定の高さ位置となるように支持している。そのため、支持部３５は、光源２１の高さと同等の距離だけ離間した中空円板状の部分が、略円筒状の部分に連続して形成されている。なお、図５では、支持部３５を省略している。

【0038】

［発光装置の光路］
次に、発光装置２０による発光の光路について図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明する。発光装置２０の光学部材３０は、第１光学部４０を備えているので、光源２１（図３及び図４参照）から光学部材３０に入射する光は、例えば第２入射面４３で屈折し、反射面４４で反射し、平行光として出射面４５から出射する。又は、光源２１から光学部材３０に入射する光は、第１入射面４２で屈折し、平行光として出射面４５から出射する。

【0039】

また、図７（ａ）に示すように、光学部材３０をＹＺ平面に平行な面で見ると、出射面４５である一軸拡散光学面は単なる光透過面（平面）として機能する。この光学部材３０を備える発光装置２０が照明装置１０に設置されたときに、ＹＺ平面に平行な面では、一軸拡散光学面における配光が光の屈折により狭角となり、看板面１４，１５の上部の領域まで照射光を届かせるように設定されている。

【0040】

一方、図７（ｂ）に示すように、光学部材３０をＸＹ平面に平行な面で見ると、出射面４５である一軸拡散光学面は拡散効果を持つ面として機能する。この光学部材３０を備える発光装置２０が照明装置１０に設置されたときに、ＸＹ平面に平行な面では、一軸拡散光学面における配光が光の屈折により広角となり、看板面１４，１５の全体に照射光を広げるように設定されている。

【0041】

さらに、光学部材３０は、光軸ａの近傍に第２光学部５０を備えているので、第１光学部４０の第１入射面４２で屈折し、平行光として出射面４５から出射する光の一部は、第２光学部５０の傾斜面５２で反射して、平行光とは異なる横方向に出射する。

【0042】

光学部材３０は、第１光学部４０からの平行光だけによって、発光装置２０の配光を狭くすることが可能である。図１の照明装置１０では、この光学部材３０を有する発光装置２０を備えたので、看板面１４，１５の下部の領域のように輝度が従来であれば低くなる部位に相当する方位へ、光学部材３０の第２光学部５０からの反射光によって微量な輝度の向上を行うことができる。これにより、図１の照明装置１０において発光装置２０の側方に配置された被照射面（看板面１４，１５）を略均一に照明することができる。

【0043】

発光装置２０の光学部材３０は、第１光学部４０における集光の度合いや一軸拡散の度合い、及び第２光学部５０における同心円径方向の傾斜面５２の直径及び傾斜面５２の高さや形状を調整することで、図１の照明装置１０の看板面１４，１５のサイズや看板厚みに対応することができる。したがって、照明装置１０は、発光装置２０の真横の面を含む看板面１４，１５の照度ムラの改善を行うことができる。

【0044】

（第２実施形態）
第２実施形態に係る照明装置は、図１の筺体１１の中に、発光装置２０とは異なる発光装置が配設される。この第２実施形態に係る発光装置について図８を参照して説明する。なお、第１実施形態の発光装置２０と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。

【0045】

図８に示すように、発光装置２０Ｂは、基台２２と、光源２１と、光学部材３０Ｂと、支持部３５Ｂと、を備えている。なお、基台２２の上面には金属膜２３が設けられている。ここで、金属膜２３とは別の例又は組み合わせとしてＴｉＯ₂等の粒子を含んだ樹脂を挙げることができ、これによっても光源２１からの光又は光学部材３０Ｂを介して放出される光を反射する反射層として機能する。
光学部材３０Ｂは、透光性部材で形成され、第１光学部４０Ｂと、第２光学部５０と、を備えている。なお、第１光学部４０Ｂは、支持部３５Ｂを介して光源２１上となるように基台２２に設置されている。第１光学部４０Ｂは、光源２１が発する光を集光して平行光にするものであり、レンズ部４７と、レンズ支持部４７ａと、リフレクタ部４８と、プレート部４９とを備えている。

【0046】

レンズ部４７は、光軸ａ上に支持され光源２１からの入射光を平行光にするものである。
本実施形態では、レンズ部４７は、平凸レンズであるものとした。レンズ部４７の凸面は、プレート部４９と離間して配置され、レンズ部４７の平らな面は、光源２１と離間して配置される。平面視で、レンズ部４７の直径は光源２１の外形よりも大きく形成されている。

【0047】

そして、レンズ部４７は、光源２１からの光を入射する位置に、レンズ支持部４７ａによって支持されている。レンズ支持部４７ａは筒状に形成されており、上端部において、レンズ部４７を所定高さ位置になるようにレンズ部４７の周縁を支持している。また、レンズ支持部４７ａは、下端部がリフレクタ部４８の基端に接続されている。これにより、本実施形態では、レンズ部４７の平らな面と、光源２１との間には空間が形成され、この空間の屈折率は空気の屈折率となる。また、支持部３５Ｂは、光学部材３０Ｂの側では、第１光学部４０Ｂのプレート部４９の外縁及びリフレクタ部４８の先端に接合している以外、第１実施形態の支持部３５と同様な構成である。

【0048】

リフレクタ部４８は、光軸ａ及びレンズ部４７を取り囲み、光源２１からの入射光を反射して平行光になるように基端から先端に向かって広がるように傾斜した反射面４４Ｂを有する。このリフレクタ部４８の内周面は反射面４４Ｂをなしている。また、リフレクタ部４８の基端及び先端は、平面視で円形の開口部となっている。基端の開口部の直径は、先端の開口部の直径よりも小さくなるように形成されている。そして、リフレクタ部４８の基端は、レンズ支持部４７ａの下端部に接続してレンズ支持部４７ａを支持している。また、リフレクタ部４８の先端は、プレート部４９及び支持部３５Ｂに接続されている。

【0049】

リフレクタ部４８の反射面４４Ｂは、レンズ部４７及びレンズ支持部４７ａを囲むように設置され光源２１からレンズ支持部４７ａを透過した光を反射してプレート部４９の出射面４５Ｂから出射させる面である。この反射面４４Ｂは全反射面（ミラー面でも可）である。そして、反射面４４Ｂは、光源２１からレンズ部４７を介さずに光が到達する範囲内に形成されている。反射面４４Ｂの形状は、反射光が略平行光として出射されるように形成されている。反射面４４Ｂの形状は、レンズ部４７及びレンズ支持部４７ａのサイズや形状と併せて設定されている。

【0050】

プレート部４９は、リフレクタ部４８の先端を覆い第１光学部４０Ｂの出射面４５Ｂが形成されると共に、第２光学部５０が形成されている。このプレート部４９は、円板状の部材であり、基台２２の表面に平行になるように配置されている。プレート部４９の上面は出射面４５Ｂをなしている。また、プレート部４９の出射面４５Ｂの上には、第２光学部５０が透光性部材でプレート部４９と一体成形されている。

【0051】

出射面４５Ｂは、光軸ａに直交するように配置された面である。本実施形態では、出射面４５Ｂには、光の出射方向に突出した複数の直線状の凸部４６が並設されており一軸拡散光学面をなしている。一軸拡散光学面は、第１光学部４０Ｂから出射する光を、一軸方向にはそのまま、当該一軸に直交する軸方向には拡散させる光学面である。なお、第２光学部５０と、プレート部４９と、支持部３５Ｂとは、ここでは、透光性部材で一体成形されている。

【0052】

［発光装置の光路］
次に、発光装置２０Ｂによる発光の光路について図９を参照して説明する。発光装置２０Ｂの光学部材３０Ｂは、第１光学部４０Ｂを備えているので、光源２１から光学部材３０Ｂに入射する光は、例えば、実線の矢印で示すようにレンズ部４７で屈折し、平行光としてプレート部４９を通過して出射面４５Ｂから出射する。又は、光源２１から光学部材３０Ｂに入射する光は、破線の矢印で示すようにレンズ支持部４７ａを通過し、リフレクタ部４８の内側の反射面４４Ｂで反射し、平行光としてプレート部４９を通過して出射面４５Ｂから出射する。

【0053】

このとき、光学部材３０ＢをＹＺ平面に平行な面で見ると、出射面４５Ｂである一軸拡散光学面における配光が光の屈折により狭角となり、ＸＹ平面に平行な面で見ると、一軸拡散光学面における配光が光の屈折により広角となる。さらに、光学部材３０Ｂは、光軸ａの近傍に第２光学部５０を備えているので、第１光学部４０Ｂのレンズ部４７で屈折し、平行光として出射面４５Ｂから出射する光の一部は、第２光学部５０の傾斜面５２で反射して、平行光とは異なる横方向に出射する。したがって、光源２１から近い所も遠い所も光を適切に配光することができる。

【0054】

（第３実施形態）
［照明装置の構成］
次に、第３実施形態について図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照して説明する。
図１０（ｂ）に示すように、第３実施形態に係る照明装置１０Ｃは、円筒形内照照明の一例であって、筒状の筺体１１Ｃと、その中に配設された発光装置２０Ｃ（図１０（ａ））とを備えている。照明装置１０Ｃは、発光装置２０Ｃによって筺体１１Ｃの側面を被照射面として照射するものである。

【0055】

図１０（ｂ）に示すように、筺体１１Ｃは、底板１２Ｃと、天板１３Ｃと、看板面（被照射面）１８と、を備えている。底板１２Ｃ及び天板１３Ｃは、看板面１８に接続して筺体１１Ｃを構成するものである。この底板１２Ｃ及び天板１３Ｃは、ここでは、円形に形成され、光透過性を有しない材料で形成されている。
看板面１８は、筒状に形成され、底板１２Ｃ及び天板１３Ｃに接続して筺体１１Ｃを構成するものである。この看板面１８は、ここでは、光透過性を有する被照明部材で構成されている。
なお、底板１２Ｃは円筒の下底に対応し、天板１３Ｃは円筒の上底に対応し、看板面１８は円筒の側面に対応している。また、照明装置１０Ｃは、底板１２Ｃの外面が例えば建物の壁に固定された状態で使用されることとする。

【0056】

発光装置２０Ｃは、図１０（ａ）に示すように、光学部材３０Ｃの構成が、配光を偏らせない光出射面となっており、第１実施形態の発光装置２０（図２）と相違している。発光装置２０Ｃは、筺体１１Ｃの底板１２Ｃの内側の面に固定されている。発光装置２０Ｃはその光軸が、円筒状の筺体１１Ｃの中心軸ｂに一致するように配置されている。
発光装置２０Ｃは、基台２２と、光源２１（図４参照）と、光学部材３０Ｃと、支持部３５Ｃと、を備えている。なお、基台２２の上面には金属膜２３（図４参照）が設けられている。

【0057】

図１０（ａ）に示すように、光学部材３０Ｃは、第１光学部４０Ｃと、第２光学部５０とを備えている。なお、第１光学部４０Ｃは、支持部３５Ｃを介して光源２１（図４参照）上となるように基台２２に設置されている。第１光学部４０Ｃは、出射面４５Ｃの構成が、平坦面であって、筺体１１Ｃの天板１３Ｃに向けて配設され、第１実施形態の第１光学部４０と相違している。この発光装置２０Ｃは、配光を偏らせる一軸拡散光学面を用いていないので、照明装置１０Ｃのように円筒状の筺体１１Ｃの底板１２Ｃの中心に１つの発光装置２０Ｃを設置した円筒形の内照看板や、一般照明として利用することができる。つまり、光源２１が発する光は、光学部材３０Ｃの第１光学部４０Ｃの出射面４５Ｃからどの方位角に対しても同じように出射されると共に、看板面１１８の下部の領域のように輝度が低くなる部位に相当する方位へ第２光学部５０からの反射光によって微量な輝度の向上を行っているので、円筒形の看板面１８の上から下まで均等になるように配光することができる。

【0058】

（第４実施形態）
［照明装置の構成］
第４実施形態に係る照明装置について図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して説明する。図１１（ｂ）に示すように、第４実施形態に係る照明装置１０Ｄは、発光装置２０の光学部材３０Ｄの構成が、第１実施形態の照明装置１０（図１１（ａ）参照）と相違している。図１１（ｂ）に示すように、光学部材３０Ｄは、第１光学部４０と、第２光学部５０Ｄとを備えている。なお、第１光学部４０は、図４に示すように、支持部３５を介して光源２１上となるように基台２２に設置されている。

【0059】

第２光学部５０Ｄは、第１光学部４０の光軸からずれた位置に設けられている点が第１実施形態の第２光学部５０と相違している。この第２光学部５０Ｄは、第１光学部４０の出射面４５の外縁周辺部よりも光軸ａ（図７）近傍に設けることが好ましいが、複数の発光装置２０を配列した照明装置１０Ｄの全体の照明効果を考慮した場合、個々の発光装置２０において、光学部材３０Ｄの第２光学部５０Ｄは、第１光学部４０の光軸からずれた位置に設けても構わない。

【0060】

そこで、照明装置１０Ｄでは、複数の発光装置２０は、それぞれ同様に、光学部材３０Ｄにおいて第２光学部５０Ｄが第１光学部４０の光軸からずれた位置に設けられている。ただし、平面視で、各発光装置２０の第２光学部５０Ｄは、複数の発光装置２０の配列方向に沿った中心軸上（中心軸Ｃの上）に配設されている。なお、中心軸Ｃは、筺体１１の底板１２のＸ軸方向の中心線を示している。
照明装置１０Ｄによれば、各発光装置２０の光学部材３０Ｄの第２光学部５０ＤによるＺ軸方向の配光への寄与が同等なので、第１実施形態の照明装置１０と同様に、発光装置２０の真横の面を含む看板面１４，１５の照度ムラの改善を行うことができる。

【実施例】

【0061】

［発光装置の配光］
次に、発光装置の配光について図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照して説明する。ここでは、第１実施形態に係る発光装置２０（実施例）から第２光学部５０を取り除いて構成した発光装置を比較例とする。

【0062】

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のグラフにおいて、横軸は配光角を示しており、縦軸は任意単位で輝度を示している。
太い実線ａ１は、実施例（発光装置２０）についてのＸＹ平面に平行な面（看板面１４，１５に平行な面）での配光を表している。
細い実線ａ２は、実施例（発光装置２０）についてのＹＺ平面に平行な面（側板１６，１７に平行な面）での配光を表している。
太い破線ｂ１は、比較例についてのＸＹ平面に平行な面での配光を表している。
細い破線ｂ２は、比較例についてのＹＺ平面に平行な面での配光を表している。

【0063】

ＸＹ平面に平行な面において実施例（ａ１）と比較例（ｂ１）とを比較すると、主配光角（半値全角）は、共におよそ４３度で同等である。
ＹＺ平面に平行な面において実施例（ａ２）と比較例（ｂ２）とを比較すると、主配光角（半値全角）は、共におよそ１１度で同等である。
ただし、主配光角（半値全角）に影響しない範囲では、実施例は比較例よりも輝度が高くなっている。例えばＹＺ平面に平行な面において実施例（ａ２）と比較例（ｂ２）とを比較すると、配光角が２０〜８０度付近にて輝度が向上していることが分かる。

【0064】

［照明装置の照度］
次に、照明装置の照度について図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して説明する。ここで、図１３Ａ及び図１４Ａは実施例に係る看板面の全体の輝度分布及びＸＹ中心軸上の輝度分布を示し、図１３Ｂ及び図１４Ｂは比較例に係る看板面の全体の輝度分布及びＸＹ中心軸上の輝度分布を示している。

【0065】

図１３Ａ及び図１４Ａにおいて、横軸は看板面の幅方向（Ｘ軸方向）、縦軸は看板面の高さ方向（Ｙ軸方向）を示している。また、左側のスケールは、輝度（単位はｌｕｘ）の数値と、濃淡の度合いとの対応関係を示している。ここでは、淡いほど（白いほど）輝度が高いことを示している。
図１３Ｂ及び図１４Ｂにおいて、一方の横軸（上の横軸）は、看板面の幅方向（Ｘ軸方向）の測定位置を表している。他方の横軸（下の横軸）は、看板面の高さ方向（Ｙ軸方向）の測定位置を表している。縦軸は、輝度（単位はｌｕｘ）を表している。
図１３Ｂ及び図１４Ｂにおいて、破線は、看板面の幅方向（Ｘ軸方向）の測定結果を表している。実線は、看板面の高さ方向（Ｙ軸方向）の測定結果を表している。

【0066】

ここでは、照明装置１０の看板面１４，１５は、高さ５００ｍｍ、幅７１５ｍｍとした。
Ｙ軸方向については、照明装置１０の底板１２の高さを基準（０ｍｍ）として、−１０７．５ｍｍの位置から６０７．５ｍｍまでの範囲で、輝度を測定した。
Ｘ軸方向については、照明装置１０の底板１２の中心を基準（０ｍｍ）として、−３５７．５ｍｍの位置から３５７．５ｍｍまでの範囲で、輝度を測定した。
また、照明装置１０を実施例とし、第１実施形態に係る発光装置２０から第２光学部５０を取り除いて構成した発光装置を配列した照明装置を比較例とする。

【0067】

比較例の照明装置では、図１４Ａに示すように、看板面の下部（およそ０〜５０ｍｍ）は、比較例の発光装置（第２光学部５０を取り除いて構成した発光装置）からの漏れ光で明るくなっている。また、看板面の上部（およそ３００ｍｍ以上）も明るい。しかしながら、中間域、すなわち看板面の高さでおよそ５０〜１５０ｍｍ付近の板面照度が低くなっており、高さ方向には、照度ムラが大きく発生している。

【0068】

実施例の照明装置１０では、図１３Ａに示すように、看板面の中間域、すなわち看板面の高さでおよそ５０〜１５０ｍｍ付近は明るくなっており、看板面の下部から中間部、上部まで照度がスムーズにつながり、均一度合いが上がっている。これは、図１２で示したように、実施例の発光装置２０によれば、主配光角（半値全角）に影響しない範囲にて輝度が上昇する効果（例えばＹＺ平面に平行な面において配光角２０〜８０度での輝度上昇分）があることによるものであり、これが光学部材３０の効果、特に第２光学部５０による効果である。

【0069】

（変形例）
光学部材３０の第１光学部４０において、第１入射面４２は、凸レンズ面に限定されず、例えば平面状に形成しても構わない。
図３には第２入射面４３が光軸に平行な状態で図示されているが、これに限定されることなく光軸に対して傾斜させてもよい。つまり、凹部４１の側面は傾斜面であってもよい。

【0070】

第１光学部４０の出射面４５において、図６には、複数の凸部４６が幅方向に隙間なく配列されている状態を示したが、凸部４６と凸部４６との間に、平坦面の隙間を設けてもよい。

【0071】

光学部材３０の第２光学部５０は、平面視で円環形状であるものとしたが、これに限らず、傾斜面５２によって、第１光学部４０からの平行光の一部を少なくともＺ軸方向に反射することができれば、その形状を適宜変更することができる。例えば円環状の突出部材５１においてＺ軸に平行な部分を取り除き、傾斜面５２を有した壁面にして、主にＺ軸方向に光を反射する形状にしてもよい。

【0072】

光学部材３０の支持部３５は、平面視で円環形状の部分があるものとしたが、これに限らず、円周方向に等間隔の複数本の柱状部材で光学部材３０を支持する形態であってもよい。

【0073】

発光装置２０の基台２２は、単一の構造に限定されるものではなく、例えば光源２１が設置される面の側から、ヒートシンクと、背面基板と、を備える２層構造であってもよい。このような２層構造の場合、ヒートシンクは、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＡｌＮ、ＡｌＮにＡｕめっきを施したもの等から構成され、背面基板は、例えばＦｅ等の金属から構成される。

【0074】

発光装置２０の金属膜２３に代わる反射層として、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の白色部材、白色部材を含有した白色樹脂等の絶縁性の反射層を採用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本開示の実施形態に係る光学部材、発光装置及び照明装置は、看板照明や一般照明等に利用することができる。

【符号の説明】

【0076】

１０，１０Ｃ，１０Ｄ 照明装置
１１，１１Ｃ 筺体
１２，１２Ｃ 底板
１３，１３Ｃ 天板
１４，１５ 看板面（被照射面）
１６，１７ 側板
１８ 看板面（被照射面）
２０，２０Ｂ，２０Ｃ 発光装置
２１ 光源
２２ 基台
２３ 金属膜
３０，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 光学部材
３５，３５Ｂ 支持部
４０，４０Ｂ，４０Ｃ 第１光学部
４１ 凹部
４２ 第１入射面
４３ 第２入射面
４４，４４Ｂ 反射面
４５，４５Ｂ，４５Ｃ 出射面
４６ 凸部
４７ レンズ部
４７ａ レンズ支持部
４８ リフレクタ部
４９ プレート部
５０，５０Ｄ 第２光学部
５１ 突出部材
５２ 傾斜面

【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13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】