特許 7300879 光学レンズ、光源装置及び照明装置

(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】

(24)【登録日】2023-06-22

(45)【発行日】2023-06-30

(54)【発明の名称】光学レンズ、光源装置及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20230623BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20230623BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20230623BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20230623BHJP

   F21V 3/02 20060101ALI20230623BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20230623BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230623BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 330

F21V23/00 120

F21V5/04 500

F21V5/00 510

F21V3/02 500

F21V3/00 320

F21Y115:10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019082485

(22)【出願日】2019-04-24

(65)【公開番号】P2020181657

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】横堀 祐芽

(72)【発明者】

【氏名】増田 暁雄

(72)【発明者】

【氏名】丹下 理和

【審査官】山崎 晶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０９６６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３６６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８１８０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ３／０２

Ｆ２１Ｖ ３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源の出射側に配置される第１レンズ部と、前記第１レンズ部の光軸側に配置された第２レンズ部とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変える光学レンズであって、
前記第１レンズ部は、
光軸に沿って貫通した入光穴の内側面であって、前記光源からの光が入射する入光内側面と、
前記入光内側面に入射した光を出射させる第１出射面と、
前記入光内側面の前記光源側から前記第１出射面へ延び、前記入光内側面から入射した光を照射側に反射する第１反射面と、
前記入光内側面の前記照射側から前記第１出射面へ延びる接続面と、を有し、
前記第２レンズ部は、
前記光源側に開口した凹形状を有し、前記第１レンズ部の前記入光穴を通過した前記光源からの光が入射する入光凹部と、
前記入光凹部に入射した光を出射させる屈折出射面と、
前記屈折出射面から外側に延びる第２出射面と、
前記入光凹部の内側面の前記光源側から前記第２出射面側へ延び、前記入光凹部の内側面から入射した光を前記照射側に反射する第２反射面と、を有し、
前記第１レンズ部の前記接続面は、前記第２レンズ部の前記第２反射面と対向するように配置され、
前記接続面と前記第２反射面との間の空隙は、前記空隙の前記光源側の一部が前記空隙の前記照射側の一部よりも狭く、
前記接続面は、前記光源側に配置された面と、当該面に対し屈曲し当該面に接続された面とを有する
光学レンズ。

【請求項2】

光源の出射側に配置される第１レンズ部と、前記第１レンズ部の光軸側に配置された第２レンズ部とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変える光学レンズであって、
前記第１レンズ部は、
光軸に沿って貫通した入光穴の内側面であって、前記光源からの光が入射する入光内側面と、
前記入光内側面に入射した光を出射させる第１出射面と、
前記入光内側面の前記光源側から前記第１出射面へ延び、前記入光内側面から入射した光を照射側に反射する第１反射面と、
前記入光内側面の前記照射側から前記第１出射面へ延びる接続面と、を有し、
前記第２レンズ部は、
前記光源側に開口した凹形状を有し、前記第１レンズ部の前記入光穴を通過した前記光源からの光が入射する入光凹部と、
前記入光凹部に入射した光を出射させる屈折出射面と、
前記屈折出射面から外側に延びる第２出射面と、
前記入光凹部の内側面の前記光源側から前記第２出射面側へ延び、前記入光凹部の内側面から入射した光を前記照射側に反射する第２反射面と、を有し、
前記第１レンズ部の前記接続面は、前記第２レンズ部の前記第２反射面と対向するように配置され、
前記接続面と前記第２反射面との間の空隙は、前記空隙の前記光源側の一部が前記空隙の前記照射側の一部よりも狭いものであり、
前記入光内側面は、
前記光源側に配置され、前記照射側に向かうに従って前記光軸に近づくように傾斜する第１入光内側面と、
前記第１入光内側面の前記照射側に接続され、前記照射側に向かうに従って前記光軸から離れるように傾斜する第２入光内側面と、を有する
光学レンズ。

【請求項3】

光源の出射側に配置される第１レンズ部と、前記第１レンズ部の光軸側に配置された第２レンズ部とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変える光学レンズであって、
前記第１レンズ部は、
光軸に沿って貫通した入光穴の内側面であって、前記光源からの光が入射する入光内側面と、
前記入光内側面に入射した光を出射させる第１出射面と、
前記入光内側面の前記光源側から前記第１出射面へ延び、前記入光内側面から入射した光を照射側に反射する第１反射面と、
前記入光内側面の前記照射側から前記第１出射面へ延びる接続面と、を有し、
前記第２レンズ部は、
前記光源側に開口した凹形状を有し、前記第１レンズ部の前記入光穴を通過した前記光源からの光が入射する入光凹部と、
前記入光凹部に入射した光を出射させる屈折出射面と、
前記屈折出射面から外側に延びる第２出射面と、
前記入光凹部の内側面の前記光源側から前記第２出射面側へ延び、前記入光凹部の内側面から入射した光を前記照射側に反射する第２反射面と、を有し、
前記第１レンズ部の前記接続面は、前記第２レンズ部の前記第２反射面と対向するように配置され、
前記接続面と前記第２反射面との間の空隙は、前記空隙の前記光源側の一部が前記空隙の前記照射側の一部よりも狭いものであり、
前記接続面は、
前記光源側に配置され、前記第２反射面との間に空隙が形成された第１接続面と、
前記第１接続面の前記照射側に接続され、前記第２反射面と接触する第２接続面と、を有する
光学レンズ。

【請求項4】

前記第２レンズ部は、
前記第２出射面から外側に延出して前記第１出射面の前記照射側に配置され、前記第１出射面と光学的に接着された支持部と、を更に有する
請求項１～３のいずれか１項に記載の光学レンズ。

【請求項5】

光を出射する前記光源と、
請求項１～４のいずれか１項に記載の光学レンズと、
を備える光源装置。

【請求項6】

前記光学レンズの前記照射側に配置され、前記光学レンズから出射した光の進行方向を変える配光制御プレートを
更に備える請求項５記載の光源装置。

【請求項7】

請求項５又は６記載の光源装置と、
前記光源装置が設置される筐体と、
前記光源装置に電力を供給する電源と、
を備える照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光の進行方向を変える光学レンズ、光学レンズを備える光源装置及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光の進行方向を変える光学レンズを備える光源装置が知られている。光源装置は、例えばオフィス、店舗又は車両用の照明として使用される。また、従来、光源として発光素子（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を使用し、光学レンズ等の光学部品により、光源からの光を所定の方向に放射するように配光制御する光源装置が知られている。特許文献１には、光成分を屈折により集光する屈折レンズ部と、光学レンズ内部に導き反射面で全反射させることで集光する反射体部とを組み合わせて配光制御する光源装置が開示されている。特許文献１の光学レンズは、光源から出射された光のうち所定の角度範囲の光を受光する入力面と、入力面から入射した光を全反射により出射面側へ方向転換させる反射面とを有するそれぞれのレンズが、複数組み合わされて構成される。各レンズは、他のレンズの視角とは異なる視角内に放射される光を、入力面で受光するよう配置され、光学レンズ全体として制御することができない光を低減しようとするものである。また、特許文献２には、一方のレンズの外周面に当たって反射する光と、他方のレンズの外周面に当たって反射する光との間に存在する光をなくして、配光制御することができない光を減らそうとする光学レンズが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－２８１４０２号公報

【文献】特開２０１８－８１８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された光源装置は、レンズ内に入射した光のうち一部の光が、反射体部の反射面に入射することなく出射面から出射する。このように、特許文献１は、配光制御することができない光が増え、光の利用効率を向上させることができない。また、配光制御することができる光を増加させようとすると、レンズの径が長くなり、レンズの高さが高くなって大型化してしまう。更に、特許文献２のように、複数のレンズが組み合わされる場合、レンズ同士の間に生じる空隙に入射して配光制御されない光を減らすために、空隙の幅は狭く且つ一定である。このため、複数のレンズが例えば接着剤を用いて接着される際、接着剤が空隙に流入して、一方のレンズの外周面が光学機能を果たさなくなり、その結果、光学レンズの光利用効率が向上しない。

【0005】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、光利用効率を向上させる光学レンズ、光源装置及び照明装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る光学レンズは、光源の出射側に配置される第１レンズ部と、第１レンズ部の光軸側に配置された第２レンズ部とを有し、光源から出射された光の進行方向を変える光学レンズであって、第１レンズ部は、光軸に沿って貫通した入光穴の内側面であって、光源からの光が入射する入光内側面と、入光内側面に入射した光を出射させる第１出射面と、入光内側面の光源側から第１出射面へ延び、入光内側面から入射した光を照射側に反射する第１反射面と、入光内側面の照射側から第１出射面へ延びる接続面と、を有し、第２レンズ部は、光源側に開口した凹形状を有し、第１レンズ部の入光穴を通過した光源からの光が入射する入光凹部と、入光凹部に入射した光を出射させる屈折出射面と、屈折出射面から外側に延びる第２出射面と、入光凹部の内側面の光源側から第２出射面側へ延び、入光凹部の内側面から入射した光を照射側に反射する第２反射面と、を有し、第１レンズ部の接続面は、第２レンズ部の第２反射面と対向するように配置され、接続面と第２反射面との間の空隙は、空隙の光源側の一部が空隙の照射側の一部よりも狭く、接続面は、光源側に配置された面と、当該面に対し屈曲し当該面に接続された面とを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、接続面と第２反射面との間の空隙は、空隙の光源側の一部が空隙の照射側の一部よりも狭い。このため、光源から出射された光は、直接空隙に入り込み難い。また、空隙は、光源側よりも照射側の方が広いため、第１レンズ部と第２レンズ部とが密着してしまうことを抑制することができる。このため、光学レンズは、第２反射面が消失せず、充分に光学機能を果たす。従って、光学レンズは、光利用効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る光源装置を示す分解斜視図である。

【図2】実施の形態１に係る光源装置の光の経路を示す断面図である。

【図3】実施の形態２に係る光源装置を示す分解斜視図である。

【図4】実施の形態２に係る光源装置の光の経路を示す断面図である。

【図5】実施の形態３に係る光源装置を示す分解斜視図である。

【図6】実施の形態３に係る光源装置の光の経路を示す断面図である。

【図7】実施の形態４に係る照明装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施の形態に係る光学レンズ、光源装置及び照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語に限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光源装置１を示す分解斜視図である。図１に示すように、光源装置１は、光を出射する光源１０と、光源１０から出射された光の進行方向を変える光学レンズ２０とを備えている。また光源装置１は、基板１１、ワイヤ１２、コネクタ１３、及びレンズホルダ１５等を備えている。

【0011】

光源１０は、例えばＬＥＤ等で構成される。ＬＥＤは、４４０ｎｍ～４８０ｎｍ程度の青色光を発光するＬＥＤチップ上に、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体が設けられ、青色光と変換された黄色光との合成光である白色光を発光する発光素子である。光源１０は基板１１上に実装されており、基板１１は例えば、板状のアルミニウム基板である。基板１１には、電力供給用の回路パターンが形成されており、光源１０として用いられるＬＥＤの他に図示しないダイオード等の素子が実装されている。基板１１は、ワイヤ１２及びコネクタ１３を介し、図示しない電源に接続されている。

【0012】

図２は、実施の形態１に係る光源装置１の光の経路を示す断面図である。光学レンズ２０は、例えば釣鐘形状の外形を有しており、光源１０が光を出射する出射側に配置されている。光学レンズ２０は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂又はガラス等の透明な材料で構成される。図２に示すように、光源１０と光学レンズ２０とは、レンズホルダ１５により位置決めされ、光源１０の光軸１４と光学レンズ２０の光軸１４とが一致又はほぼ一致するように配置される。本実施の形態１では、光源１０と光学レンズ２０とはそれぞれの光軸１４が一致するように配置されているものとして説明する。図中、矢印ｙ方向は光軸１４と平行な方向を示し、矢印ｘ方向及び矢印ｚ方向は光軸１４と垂直な方向を示す。また、矢印ｙ方向の正方向を照射側及び負方向を光源１０側とし、また矢印ｘ方向において光軸１４から離れる方向を外周側とする。

【0013】

光学レンズ２０は、第１レンズ部３０と第２レンズ部４０とを有している。第１レンズ部３０は光源１０の出射側に配置され、入光内側面３７と、第１出射面３４と、第１反射面３３と、接続面３５等とを有している。また、第１レンズ部３０には、光軸１４に沿って貫通した入光穴３１が設けられている。入光内側面３７は、入光穴３１の内側面であり、第１入光内側面３２と、第２入光内側面３６とを有している。第１入光内側面３２は、光源１０側に配置され、照射側に向かうに従って光軸１４に近づくように傾斜する。即ち、第１入光内側面３２は、光軸１４を回転軸とし、光源１０側から遠ざかるにつれて径が小さくなる円錐形の一部の形状を有している。第２入光内側面３６は、第１入光内側面３２の照射側に接続され、照射側に向かうに従って光軸１４から離れるように傾斜する。即ち、第２入光内側面３６は、光軸１４を回転軸とし、光源１０側から遠ざかるにつれて径が大きくなる円錐形の一部の形状を有している。

【0014】

第１出射面３４は、光軸１４に対し略垂直な平面であり、入光内側面３７から第１レンズ部３０内に入射した光を第１レンズ部３０外へ出射させる。第１反射面３３は、入光内側面３７の光源１０側から第１出射面３４へ延び、光軸１４を回転軸とした回転体形状を有している。第１反射面３３は、入光内側面３７から入射した光を反射し第１出射面３４の方へ導く。具体的には、第１反射面３３は、入光内側面３７から入射した光を全反射し光軸１４と略平行な光にする。接続面３５は、入光内側面３７の照射側から第１出射面３４へ延び、光軸１４を回転軸とした回転体形状を有している。

【0015】

第２レンズ部４０は、第１レンズ部３０の光軸１４側に配置され、入光凹部４１と、屈折出射面４５と、第２出射面４６と、第２反射面４４等とを有している。入光凹部４１は、光源１０側に開口した凹形状を有し、光源１０から出射されて入光穴３１を通過した光が入射する第２レンズ部４０の入射面である。入光凹部４１は、側面を形成する内側面４２と、上面を形成する凹レンズ部４３とにより構成されている。

【0016】

内側面４２は、光源１０の光軸１４を回転軸とし、光源１０側から遠ざかるにつれて径が小さくなる円錐形の一部の形状からなる。凹レンズ部４３は、光源１０の中心Ｐｏを中心とした球の一部である。また、屈折出射面４５は、光軸１４を回転軸とし、照射側に凸の回転体形状で構成されており、凹レンズ部４３から第２レンズ部４０内に入射した光を、第２レンズ部４０外へ出射させる。第２出射面４６は、屈折出射面４５から外側に延びるものである。

【0017】

第２反射面４４は、内側面４２の光源１０側から第２出射面４６側へ延び、光軸１４を回転軸とした回転体形状を有している。第２反射面４４は、入光凹部４１の内側面４２から入射した光を反射して第２出射面４６の方へ導く。具体的には、第２反射面４４は、内側面４２から入射した光を全反射し、光軸１４と略平行な光にする。即ち、第２出射面４６は、光軸１４に対し略垂直な平面で構成されており、第２反射面４４から第２レンズ部４０内に入射した光を第２レンズ部４０外へ出射させる。また、第２レンズ部４０は、屈折出射面４５の外側に延出した支持部４７を有している。支持部４７は、第１レンズ部３０の第１出射面３４の照射側に配置され、第１出射面３４からの光を通過させ光学レンズ２０外へ出射させる。

【0018】

第１レンズ部３０と第２レンズ部４０とは、接続面３５及び第２入光内側面３６と、第２反射面４４とが対向するように配置され位置決めされている。ここで、接続面３５と第２反射面４４との間の空隙Ｓは、空隙Ｓの光源１０側の一部が空隙Ｓの照射側の一部よりも狭い。具体的には、接続面３５及び第２入光内側面３６と第２反射面４４との間に生じる空隙Ｓの幅は、接続面３５の光源１０側の端部と第２入光内側面３６とが交わる交点で狭まっている。光源１０から出射して接続面３５と第２反射面４４との間に直接入射した光は、その後いずれの面に到達するか不明である。このため、光源１０から出射して接続面３５と第２反射面４４との間に直接入射した光は、配光制御することができない。本実施の形態１では、接続面３５と第２反射面４４との間の空隙Ｓは、空隙Ｓの光源１０側の一部が空隙Ｓの照射側の一部よりも狭いため、光源１０から出射した光は、接続面３５と第２反射面４４との間に直接入射し難い。なお、交点における空隙Ｓの幅は、可及的に狭い方が好ましく、接していてもよい。

【0019】

また、第１入光内側面３２と入光凹部４１の内側面４２とはそれぞれ、上述したように光軸１４を回転軸とした円錐形の一部の形状となっているが、光軸１４に対する傾きの大きさは互いに異なっている。具体的には、入光凹部４１の内側面４２においては、光源１０から遠ざかるにつれ光軸１４に近づく傾きが、第１入光内側面３２における傾きより大きく形成されており、第２反射面４４で制御される光の量が確保されている。

【0020】

また、第１レンズ部３０及び第２レンズ部４０の光軸１４方向（矢印ｙ方向）における相対的な位置は、支持部４７の光源１０側の面が第１出射面３４の照射側に接することで決まる。第１出射面３４と支持部４７とは、空気層を介して接していてもよいが、本実施の形態１では、接着又は溶着等により光学的に一体となっている場合を例に説明する。このように一体構成とすることで、第２レンズ部４０の支持部４７と第１レンズ部３０の第１出射面３４との間の界面反射を抑制でき、光のロスを低減できる。また図２に示すように、光学レンズ２０は、支持部４７の外周においてレンズホルダ１５に支持される構成であってもよい。

【0021】

図２には、光源１０の中心Ｐｏから出射され光源装置１を通る複数の光の経路が示されている。以下、光軸１４に垂直（矢印ｘ方向）な中心Ｐｏを通る基準線１６を角度０度の線として、基準線１６からの角度がそれぞれ異なる方向に出射された光の経路について説明する。なお、光軸１４方向（矢印ｙ方向）は、基準線１６から９０度の方向となる。

【0022】

先ず、基準線１６からの角度が小さい小角度光Ｓ１の経路について説明する。小角度光Ｓ１は第１レンズ部３０で制御される。小角度光Ｓ１は、入光穴３１を通る途中で入光内側面３７に到達し、第１レンズ部３０に入射する。このとき、第１入光内側面３２に入射する小角度光Ｓ１は、光軸１４から離れる方向に屈折作用を受け、第１レンズ部３０内に入射する。第１レンズ部３０に入射した小角度光Ｓ１は、第１反射面３３に到達し、全反射された後に第１出射面３４へ到達する。第１出射面３４の照射側と支持部４７の光源１０側とは、光学的に一体となっているため、第１出射面３４に到達した小角度光Ｓ１は反射又は屈折作用を受けずに支持部４７に到達し、支持部４７から、光軸１４に略平行な角度で出射する。

【0023】

次に、基準線１６からの角度が中程度の中角度光Ｍ１の経路について説明する。中角度光Ｍ１は第２レンズ部４０で制御される。中角度光Ｍ１は、入光凹部４１の内側面４２から第２レンズ部４０に入射する。このとき、入光凹部４１の内側面４２に入射する中角度光Ｍ１は、光軸１４から離れる方向に屈折作用を受け、第２レンズ部４０内に入射する。第２レンズ部４０に入射した中角度光Ｍ１は、第２反射面４４に到達し全反射された後、光軸１４に略平行な角度で第２出射面４６から光学レンズ２０外へ出射する。

【0024】

次に、基準線１６からの角度が大きい大角度光Ｌ１の経路について説明する。大角度光Ｌ１は、入光凹部４１の凹レンズ部４３から第２レンズ部４０に入射する。このとき、大角度光Ｌ１は、凹レンズ部４３において光軸１４に沿う方向に屈折される、第２レンズ部４０内に入射する。第２レンズ部４０に入射した大角度光Ｌ１は、光軸１４に略平行な角度で屈折出射面４５から光学レンズ２０外へ出射する。

【0025】

次に、光源１０の中心Ｐｏよりも外周側の点Ｐｘから出射され、第２入光内側面３６に到達する外周光Ｒ１の経路について説明する。外周光Ｒ１は、第２入光内側面３６に到達し、第１レンズ部３０に入射する。このとき、外周光Ｒ１は、第２入光内側面３６において、光軸１４から離れる方向に屈折作用を受けて、第１レンズ部３０の内部に入射する。第１レンズ部３０に入射した外周光Ｒ１は、第１反射面３３に到達し、第１反射面３３において全反射された後に第１出射面３４に到達する。ここで、第１出射面３４の照射側と支持部４７の光源１０側とは、光学的に一体となっているため、第１出射面３４に到達した外周光Ｒ１は、反射作用又は屈折作用を受けずに支持部４７に到達し、支持部４７から出射する。

【0026】

本実施の形態１によれば、接続面３５と第２反射面４４との間の空隙Ｓは、空隙Ｓの光源１０側の一部が空隙Ｓの照射側の一部よりも狭い。このため、光源１０から出射された光は、直接空隙Ｓに入り込み難い。また、空隙Ｓは、光源１０側よりも照射側の方が広いため、第１レンズ部３０と第２レンズ部４０とが密着してしまうことを抑制することができる。このため、光学レンズ２０は、第２反射面４４が消失せず、充分に光学機能を果たす。従って、光学レンズ２０は、光利用効率を向上させることができる。

【0027】

従来、一方のレンズの外周面に当たって反射する光と、他方のレンズの外周面に当たって反射する光との間に存在する光をなくして、配光制御することができない光を減らそうとする技術が知られている。このような複数のレンズが組み合わされるレンズにおいて、レンズ同士の間に生じる空隙Ｓに入射して配光制御されない光を減らすために、空隙Ｓの幅は狭く且つ一定である。このため、複数のレンズが例えば接着剤を用いて接着される際、接着剤が空隙Ｓに流入して、一方のレンズの外周面が光学機能を果たさなくなり、その結果、光学レンズ２０の光利用効率が向上しない。

【0028】

これに対し、本実施の形態１は、接続面３５と第２反射面４４との間の空隙Ｓは、照射側よりも光源１０側の方が狭い。即ち、光源１０側の空隙Ｓを狭く、照射側の空隙Ｓを広くすることができる。従って、光源１０から出射された光は、直接空隙Ｓに入り込み難くしつつ、第２反射面４４が消失せずに充分に光学機能を果たすことができる。

【0029】

また、入光内側面３７は、光源１０側に配置され、照射側に向かうに従って光軸１４に近づくように傾斜する第１入光内側面３２を有する。そして、入光内側面３７は、第１入光内側面３２の照射側に接続され、照射側に向かうに従って光軸１４から離れるように傾斜する第２入光内側面３６を有する。これにより、第１入光内側面３２及び第２入光内側面３６は、光源１０から出射して第１レンズ部３０に入射する光を、第１反射面３３に近づくように屈折させる。

【0030】

従来、光がレンズに入射する入光内側面３７の形状が、光源１０を中心とする球面の一部である技術が知られている。また、従来、光がレンズに入射する入光内側面３７の形状が、光源１０の光軸１４を回転軸とし、光源１０から遠ざかるにつれて径が小さくなる円錐形の一部である技術が知られている。このように、第１レンズ部３０が第２入光内側面３６を有しない場合、外周光Ｒ１は、第１レンズ部３０に入射する際に屈折しても、第１反射面３３に到達せずに第２レンズ部４０の支持部４７に到達して出射する。このため、外周光Ｒ１は、光源装置１の正面側ではなく外側に広がってしまう。

【0031】

これに対し、本実施の形態１は、第１レンズ部３０が第２入光内側面３６を有するため、第２入光内側面３６は、外周光Ｒ１を、第１反射面３３に近づくように屈折させる。これにより、外周光Ｒ１は、第１反射面３３において全反射された後に第１出射面３４に到達する。ここで、第１出射面３４の照射側と支持部４７の光源１０側とは、光学的に一体となっているため、第１出射面３４に到達した外周光Ｒ１は、反射作用又は屈折作用を受けずに支持部４７に到達し、支持部４７から出射する。従って、外周光Ｒ１は、光源装置１の正面側に出射する。このように、第１レンズ部３０が第２入光内側面３６を有するため、外周光Ｒ１を配光制御することができる。従って、高効率且つ小型の光源装置１を提供することができる。

【0032】

また、第２レンズ部４０は、光源１０側に開口した凹形状を有し、第１レンズ部３０の入光穴３１を通過した光源１０からの光が入射する入光凹部４１と、入光凹部４１に入射した光を出射させる屈折出射面４５とを有する。そして、第２レンズ部４０は、屈折出射面４５から外側に延びる第２出射面４６と、入光凹部４１の内側面４２の光源１０側から第２出射面４６へ延び、入光凹部４１の内側面４２から入射した光を照射側に反射する第２反射面４４と、を有する。これにより、入光凹部４１の内側面４２は、光源１０から光学レンズ２０に入射する光を、第２反射面４４に近づくように屈折させる。そして、入射した光の方向は各反射面により制御される。

【0033】

また、第１入光内側面３２及び入光凹部４１の内側面４２はそれぞれ、照射側ほど光軸１４に近づく傾きを有しており、入光凹部４１の内側面４２の傾きは、第１入光内側面３２の傾きよりも大きいものである。これにより、光軸１４に略平行な反射光を得るための第２反射面４４の傾きを、第１反射面３３の傾きよりも小さくすることができる。このため、第２反射面４４と第１反射面３３との径の差を大きくとることができ、第１反射面３３で反射された光が接続面３５で妨げられることを抑制できるので、光学レンズ２０の光利用効率を高めることができる。

【0034】

また、第２レンズ部４０は、屈折出射面４５から外周側に延出して第１出射面３４の照射側に配置され、第１出射面３４と光学的に接着された支持部４７を有するものである。これにより、第１レンズ部３０の第１出射面３４と第２レンズ部４０とが光学的に貼り合わされると境界の空気層がなくなり、空気層による反射又は屈折が抑えられる。そのため、光学レンズ２０の光利用効率が高められる。

【0035】

また、光源装置１は、光を出射する光源１０と、光学レンズ２０とを備えるものである。これにより、高効率でかつ小型の光源装置１を提供することができる。

【0036】

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る光源装置１００を示す分解斜視図である。図４は、実施の形態２に係る光源装置１００の光の経路を示す断面図である。図３及び図４に基づいて、実施の形態２の光源装置１００について説明する。本実施の形態２は、光学レンズ１２０の第１レンズ部１３０の形状が、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0037】

本実施の形態２において、第１レンズ部１３０は、入光内側面１３７と、第１出射面１３４と、第１反射面１３３と、接続面１３５等とを有している。また、第１レンズ部１３０は光軸１４に沿って貫通した入光穴１３１が設けられている。第１レンズ部１３０において各構成は、接続面１３５を除き、実施の形態１とほぼ同様の構成となっている。

【0038】

図３及び図４に示すように、接続面１３５は、第１接続面１３５ａと、第２接続面１３５ｂとを有している。第１接続面１３５ａは、光源１０側に配置され、第２反射面１４４との間に空隙Ｓが形成されている。第１接続面１３５ａは、光軸１４を回転軸として外周側に凸の回転体形状をなしている。第２接続面１３５ｂは、第１接続面１３５ａの照射側に接続され、第２反射面１４４と接触する。第２接続面１３５ｂは、光軸１４を回転軸として外周側に凸の回転体形状をなしている。ここで、第２接続面１３５ｂの曲率は、第２反射面１４４の曲率とほぼ同等である。従って、第２接続面１３５ｂの形状は、第２反射面１４４を光軸１４に沿って光源１０側に平行移動した回転体形状である。

【0039】

本実施の形態２において、第２レンズ部１４０は、入光凹部１４１と、屈折出射面１４５と、第２出射面１４６と、第２反射面１４４等とを有している。第２レンズ部１４０において各構成は、実施の形態１とほぼ同様の構成となっている。第２反射面１４４は、光軸１４を回転軸として外周側に凸の回転体形状をなしている。なお、第２反射面１４４の一部は、前述の如く、第２接続面１３５ｂと接触する接触面１４４ａとなっている。

【0040】

図４には、光源１０の中心Ｐｏから出射され光源装置１００を通る複数の光の経路が示されている。以下、光軸１４に垂直（矢印ｘ方向）な中心Ｐｏを通る基準線１６を角度０度の線として、基準線１６からの角度がそれぞれ異なる方向に出射された光の経路について説明する。なお、光軸１４方向（矢印ｙ方向）は、基準線１６から９０度の方向となる。

【0041】

ここで、基準線１６からの角度が小さい小角度光Ｓ１の経路は、実施の形態１と同様である。また、基準線１６からの角度が中程度の中角度光Ｍ１の経路も、実施の形態１と同様である。更に、基準線１６からの角度が大きい大角度光Ｌ１の経路も、実施の形態１と同様である。更にまた、光源１０の中心Ｐｏよりも外周側の点Ｐｘから出射され、第２入光内側面１３６に到達する外周光Ｒ１の経路も、実施の形態１と同様である。

【0042】

基準線１６からの角度が中程度であり、中角度光Ｍ１よりも光軸１４からの角度が若干大きい中角度光Ｍ２の経路について説明する。中角度光Ｍ２は、第２レンズ部１４０で制御される。中角度光Ｍ２は、入光凹部１４１の内側面１４２から第２レンズ部１４０に入射する。その際、入光凹部１４１の内側面１４２に入射する中角度光Ｍ２は、光軸１４から離れる方向に屈折作用を受け、第２レンズ部１４０の内部に入射する。第２レンズ部１４０に入射した中角度光Ｍ２は、第２反射面１４４のうち接触面１４４ａに到達して全反射される。全反射された中角度光Ｍ２は、光軸１４に略平行な角度で第２出射面１４６から光学レンズ１２０外へ出射する。

【0043】

本実施の形態２によれば、接続面１３５は、光源１０側に配置され、第２反射面１４４との間に空隙Ｓが形成された第１接続面１３５ａと、第１接続面１３５ａの照射側に接続され、第２反射面１４４と接触する第２接続面１３５ｂと、を有する。このため、第１出射面１３４と支持部１４７の光源１０側との間を接着する接着剤が、第２接続面１３５ｂによって、第１レンズ部１３０と第２レンズ部１４０との間の隙間に流れ込むことが抑制される。従って、第１出射面１３４と支持部１４７の光源１０側との間に隙間が生じても、接着剤が隙間に入り込むことが抑制される。

【0044】

光学レンズ１２０は、例えば射出成形法を用いて製造される。このため、第１レンズ部１３０の厚みは一定ではない。従って、第１出射面１３４に変形が生じ、第１出射面１３４と支持部１４７の光源１０側との間に隙間が生じる場合がある。ここで、第１出射面１３４の光軸１４側と支持部１４７の光軸１４側との間に隙間が生じ、第１レンズ部１３０と第２レンズ部１４０とが接着剤等によって張り合わされて隙間が埋まる場合について説明する。この場合、接着剤が、第１レンズ部１３０と第２レンズ部１４０との間の隙間に流れ込むおそれがある。本実施の形態２は、第２反射面１４４と接触する第２接続面１３５ｂを有するため、接着剤が、第１レンズ部１３０と第２レンズ部１４０との間の隙間に流れ込むことを抑制することができる。

【0045】

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る光源装置２００を示す分解斜視図である。図６は、実施の形態３に係る光源装置２００の光の経路を示す断面図である。図５及び図６に基づいて、本実施の形態３の光源装置２００について説明する。本実施の形態３は、光源装置２００が配光制御プレート６０を備える点で、実施の形態２と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１及び２と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。

【0046】

図５及び図６に示すように、光学レンズ１２０の照射側には、光学レンズ１２０から出射された光の方向を制御する配光制御プレート６０が配置されている。光学レンズ１２０と配光制御プレート６０とは、レンズホルダ１５により位置決めされている。配光制御プレート６０は、光学レンズ１２０の照射側に配置され、光学レンズ１２０から出射した光の進行方向を変える。

【0047】

配光制御プレート６０は、第１レンズ部１３０の外径と略同等の内径を有する円盤形状をなしている。配光制御プレート６０は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂又はガラス等の透明な材料から生成されている。配光制御プレート６０は、光源１０側に位置するプレート入射面６１と、プレート入射面６１の裏面でありプレート入射面６１に対向するプレート出射面６２とを有している。プレート入射面６１は、光軸１４に対し略垂直な面である。プレート出射面６２は、光軸１４に対し略垂直な面であり、例えばシボ加工が施されている。

【0048】

図６には、光源１０の中心Ｐｏから出射され光源装置２００を通る小角度光Ｓ１の経路が示されている。以下、光軸１４に垂直（矢印ｘ方向）な中心Ｐｏを通る基準線１６を角度０度の線として、基準線１６からの角度がそれぞれ異なる方向に出射された光の経路について説明する。なお、光軸１４方向（矢印ｙ方向）は、基準線１６から９０度の方向となる。ここで、小角度光Ｓ１、中角度光Ｍ１及びＭ２、大角度光Ｌ１及び外周光Ｒ１において、光学レンズ１２０に入射して出射するまでの経路は、実施の形態２と同様である。本実施の形態３では、第１反射面１３３で配光制御される小角度光Ｓ１を例として、小角度光Ｓ１が配光プレートをとおる場合について説明する。

【0049】

小角度光Ｓ１は、光学レンズ１２０から出射した後、配光制御プレート６０のプレート入射面６１から入射する。小角度光Ｓ１は、光学レンズ１２０から光軸１４に略平行な角度で出射する。このため、小角度光Ｓ１は、プレート入射面６１ではほぼ屈折作用又は反射作用を受けない。配光制御プレート６０に入射した小角度光Ｓ１は、プレート出射面６２から出射する。その際、小角度光Ｓ１は、シボ加工が施されたプレート出射面６２において、所望の角度に拡散した拡散光Ｓ２となる。

【0050】

本実施の形態３によれば、光源装置２００は、光学レンズ１２０の照射側に配置され、光学レンズ１２０から出射した光の進行方向を変える配光制御プレート６０を備える。光源装置２００は、配光制御プレート６０によって所望の配光特性を得ることができる。従って、光源装置２００は、所望の範囲に出射する光の量を増加させて、効率的に光を照射することができる。

【0051】

なお、本実施の形態３では、配光制御プレート６０のプレート入射面６１が光軸１４に対し略垂直な平面であり、プレート出射面６２が光軸１４に対し略垂直な平面で且つシボ加工が施されている場合について例示している。配光制御プレート６０は、これに限らず、リング状又は格子状に配置された複数のプリズムで構成されてもよいし、いずれの面においても粗面等で構成されてもよい。また、配光制御プレート６０は、光学レンズ１２０と光学的に一体化されていてもよく、一体化することにより境界面での反射ロスを軽減し、光の利用効率を向上させることができる。

【0052】

実施の形態４．
図７は、実施の形態４に係る照明装置３００を示す斜視図である。図７に基づいて、実施の形態４の照明装置３００について説明する。本実施の形態４に係る照明装置３００は、実施の形態１に係る光源装置１をスポットライトに使用したものである。本実施の形態４では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0053】

図７に示すように、照明装置３００は、光源装置１に加えて、光源装置１が設置される筐体３０２と、電源３０１と、天井に取り付けるための固定金具等とを備えている。電源３０１は、光源装置１とケーブル３０３で接続され、光源装置１に所定の電力を供給するものである。放熱性能を上げるために、筐体３０２には、例えばアルミダイカスト製のヒートシンク等が設けられてもよい。

【0054】

なお、照明装置３００の光源装置として、実施の形態２に係る光源装置１００又は実施の形態３に係る光源装置２００を適用してもよい。また、照明装置３００は、天井に取り付けられるものに限定されない。例えば、照明装置３００は、卓上に設置されるもの、もしくは壁に固定具を介して取り付けられるものであってもよく、又は、車両のヘッドライト等他の場所あるいは用途で用いられるものであってもよい。

【0055】

以上のように、本実施の形態４において、照明装置３００は、光源装置１と、光源装置１が設置される筐体３０２と、光源装置１に電力を供給する電源３０１と、を備えるものである。このように、照明装置３００は小型で高効率な光源装置１を備えているため、照明範囲を明るく照射することができ、かつコンパクトな照明装置３００を提供することができる。

【0056】

なお、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。また上記実施の形態は、複数組み合わせることができる。例えば、上記実施の形態において光源１０の発光素子は、ＬＥＤを用いて構成されていたが、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等で構成されたものでもよく、また発光面面積が大きい１つの発光素子で構成されたものであってもよい。また光源１０の配置は、光学レンズ２０の光軸１４を回転軸とする配置に限定されず、複数個の光源１０が、矩形又は多角形に配置されてもよい。

【0057】

また、光源装置１の基板１１としてアルミニウム基板が用いられたが、鉄等の金属基板、又は、より安価なガラスエポキシ樹脂もしくは紙フェノール材等で構成された基板が用いられてもよい。また、筐体３０２に設けられるヒートシンクの材質は、アルミダイカスト材に限られたものではなく、鉄等の金属、更には高熱伝導樹脂等でもよい。

【0058】

また、光源装置１において、基板１１とレンズホルダ１５との間に熱伝導グリース又は熱伝導シート等の熱伝導材又は接着材を介在させてもよい。そして、これらの接着材を使用するか否かは、使用するＬＥＤ及び回路素子等の耐熱温度、寿命及び強度等に基づいて適宜決定されればよい。

【0059】

また、光学レンズ２０の表面及び一部の表面は、例えば、照射イメージの緩和、又は照射面の色むらを低減するため、シボ加工等の光拡散処理が施されていてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１，１００，２００ 光源装置、１０ 光源、１１ 基板、１２ ワイヤ、１３ コネクタ、１４ 光軸、１５ レンズホルダ、１６ 基準線、２０，１２０ 光学レンズ、３０，１３０ 第１レンズ部、３１，１３１ 入光穴、３２，１３２ 第１入光内側面、３３，１３３ 第１反射面、３４，１３４ 第１出射面、３５，１３５ 接続面、１３５ａ 第１接続面、１２５ｂ 第２接続面、３６，１３６ 第２入光内側面、３７，１３７ 入光内側面、４０，１４０ 第２レンズ部、４１，１４１ 入光凹部、４２，１４２ 内側面、４３，１４３ 凹レンズ部、４４，１４４ 第２反射面、１４４ａ 接触面、４５，１４５ 屈折出射面、４６，１４６ 第２出射面、４７，１４７ 支持部、６０ 配光制御プレート、６１ プレート入射面、６２ プレート出射面、３００ 照明装置、３０１ 電源、３０２ 筐体、３０３ ケーブル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】