CN104662357B

CN104662357B - 照明装置

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Publication number: CN104662357B
Application number: CN201380040036.6A
Authority: CN
Inventors: 内田龙男; 铃木芳人; 川上彻; 石锅隆宏; 江原克典; 桥本佳扩; 松冈俊树; 中村浩三; 伊藤康尚; 山元良高; 石井裕; 大卫·蒙哥马利
Original assignee: Tohoku University NUC; Sharp Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Sharp Corp
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: US9217552B2; WO2014017652A1; JP5901037B2; JPWO2014017262A1; JP5901036B2; US20150211709A1; CN104508356A; US9939127B2; CN104508356B; US20150167924A1; CN104662357A; JPWO2014017652A1; WO2014017262A1

Abstract

照明装置(100)具备：面光源(1)；第1透镜(L1)，其具有第1焦点(F1)，配置于面光源的光出射面侧；以及第2透镜(L2)，其具有第2焦点(F2)，配置于第1透镜的光出射面侧，面光源、第1透镜和第2透镜配置成由第1透镜形成第1虚像(I1)且由第2透镜形成第2虚像(I2)，第1虚像(I1)形成于第2焦点(F2)与第1透镜之间，第2焦点(F2)位于规定焦点位置fˊ的光源侧的相反一侧的位置。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及具备面光源的照明装置。

背景技术

作为一般的照明装置，例如已知图62所示的照明装置900。

如图62所示，上述照明装置900的构成如下：具有包含弯月形透镜L1和非球面透镜L2的准直光学系统LC，在该光学系统的焦点位置配置有LED光源10。

在此，如图62所示，从存在于LED光源10的光轴AX上的一点出射的光是作为与上述光轴AX平行的准直光取出的。另一方面，LED光源10是点光源而不是面光源，因此，也存在从偏离光轴AX的位置出射的光。从偏离光轴AX的位置出射的光照射到与光轴AX不同的方向，因此，会照射到与从存在于上述的光轴AX上的一点出射的光不同的位置。因此，产生无法得到在照射面内的照度均匀性的问题。

而且，由于弯月形透镜L1与LED光源10是分开的，因此，从LED光源10以较大的角度发出的光有可能不会入射到弯月形透镜L1。

在专利文献1和2中公开了能够利用从LED发光体出射的几乎全部的光的光源。

专利文献1所记载的光源具有LED发光体、内含LED发光体的内部透镜以及覆盖它们的弯月形透镜。另外，专利文献2所记载的光源具有LED发光体和空开空隙地覆盖LED发光体的弯月形透镜。在这些光源中，由弯月形透镜的内侧面形成的虚像Vl1生成于比LED发光体进一步靠外侧(透镜的光出射面侧)。

在如上所述由弯月形透镜内侧面形成的虚像Vl1生成于比LED发光体进一步靠外侧的情况下，从LED发光体出射的光几乎全部入射到弯月形透镜。由此，能够提高从LED发光体出射的光的利用效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7,798,678号

专利文献2：国际公开第2008/016908号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1和2的光源中，虽然如上所述，能够利用从LED发光体出射的几乎全部的光，但未考虑实现照射面的均匀性。例如，有如下可能性：从偏离透镜的光轴的位置发出的光会照射到与从光轴上发出的光不同的区域，无法得到照射面的均匀性。另外，面光源的光出射面上可能产生的强度的不均会反映到照射区域，由此，有时会形成不均匀的照射区域。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供照射光强度的均匀性高的照明装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的实施方式的照明装置具备：面光源，其具有光出射面；第1透镜，其具有第1焦点，配置于上述面光源的上述光出射面侧；以及第2透镜，其具有第2焦点，配置于上述第1透镜的光出射面侧，上述面光源、上述第1透镜和上述第2透镜配置成由上述第1透镜形成第1虚像且由上述第2透镜形成第2虚像，其中，上述第1虚像形成于上述第2焦点与上述第1透镜之间，上述第2焦点位于从上述第2透镜的主点离开规定焦距f’的位置的与上述面光源相反的一侧的位置，当将上述第2透镜的主点与上述第1虚像的位置之间的距离设为l’，将上述第2透镜的有效口径设为D，将光源尺寸因子设为ε时，上述规定焦距f’满足l’＝(D/(ε+D))·f’，上述光源尺寸因子是上述面光源的光出射面的尺寸或者上述面光源所包含的多个发光元件的排列间距。

在某实施方式中，由上述第1透镜形成的上述第1虚像位于比上述第2透镜的焦点靠上述面光源侧的位置。

在某实施方式中，上述第1虚像形成于上述第1焦点与上述第1透镜之间，且上述第2虚像形成于上述第2焦点与上述第2透镜之间。

在某实施方式中，上述第1虚像和上述第2虚像形成于上述第1透镜和上述第2透镜的合成焦点与上述第1透镜之间。

在某实施方式中，在包含上述第1透镜和上述第2透镜的第1光学系统的光出射侧还设置有第2光学系统。

在某实施方式中，上述第2光学系统包含最接近上述第1光学系统的凹透镜和继上述凹透镜之后接近上述第1光学系统的凸透镜。

在某实施方式中，上述第1透镜的光出射面与上述第2透镜的光入射面相接合。

在某实施方式中，上述第1透镜和上述第2透镜是利用树脂一体成型的。

在某实施方式中，上述第1透镜的与上述面光源相对的一侧的透镜面为凹曲面，在将光轴上的从上述面光源的光出射面至上述第1透镜的凹曲面的距离设为d，将上述第1透镜的上述凹曲面所具有的曲率半径设为R时，可配置上述光出射面的位置的范围宽度h由表示。

在某实施方式中，在将从包含上述第1透镜和第2透镜的光学透镜部的主点至上述光出射面的距离设为a，将从上述光学透镜部的主点至焦点位置的距离设为f时，满足a＜f/2。

在某实施方式中，上述面光源包含相互分隔开地配置的多个发光元件。

在某实施方式中，上述第1透镜和上述第2透镜由阿贝数为54以上的材料形成。

在某实施方式中，上述第1透镜和上述第2透镜由具有耐热性的材料形成。

在某实施方式中，上述第1透镜和上述第2透镜中的至少一方是消色差透镜。

在某实施方式中，上述消色差透镜包括凹透镜和紧贴于上述凹透镜的凸透镜，上述凹透镜与上述凸透镜的中央部的接合界面是平面。

在某实施方式中，还具有设置于上述面光源与上述第1透镜之间的光扩散层。

在某实施方式中，上述光扩散层的雾度值为5％～50％。

在某实施方式中，上述面光源包含以间距P排列的多个发光元件和以与上述多个发光元件重叠的方式配置的荧光体，在将上述荧光体的边缘与配置于离上述荧光体的边缘最近的位置的发光元件的边缘之间的距离设为A时，满足A≤P。

在某实施方式中，还具备遮光罩，上述遮光罩配置于上述第2透镜的光出射侧，以将从上述第2透镜出射的光的一部分遮住的方式设置。

在某实施方式中，在将角度-相对照度曲线的斜率比-0.1小的最小的角度设为θ1，将由杂散光区域的光通量/(照射区域的光通量+杂散光区域的光通量)表示的杂散光比例为1％以下的出射角度设为θ2，将上述遮光罩的半径设为Rf时，光轴上的从上述面光源的发光面的位置至上述遮光罩的前端的位置的距离Lf1+Lf2满足Rf/tanθ2＜Lf1+Lf2＜Rf/tanθ1。

在某实施方式中，在上述第1透镜的光出射面和光入射面以及第2透镜的光出射面和光入射面中的至少1个面设置有防反射层。

在某实施方式中，在上述第1透镜和上述第2透镜中的至少一方的端缘面设置有光吸收层。

在某实施方式中，还具备壳体，上述壳体具有收纳上述面光源、上述第1透镜和上述第2透镜的空间，在对上述收纳的空间的外侧进行规定的壳体部分的至少一部分中设置有光吸收层。

在某实施方式中，上述任一项所述的照明装置用作汽车的前灯。

在某实施方式中，在将光照射到屏幕上时得到的照射角度-相对照度曲线中，在将比相对照度为0.10的点的切线与表示照射角度的轴的交点靠内侧的区域设为照射区域，将上述照射区域的外侧的区域设为杂散光区域时，由杂散光区域的光通量/(照射区域的光通量+杂散光区域的光通量)表示的杂散光比例为3％以下。

通过根据本发明的实施方式的照明装置，能使得从存在于光学透镜部的光轴上的发光部中心射出的光和从偏离发光部中心的位置射出的光以大致相等的角度分布从光学透镜部射出。因此，从发光部中心射出的光和从偏离发光部中心的位置射出的光均能够相同地照射规定的照射区域的整个区域，因此，能飞跃性地提高照射区域的均匀性。

而且，由于从发光部中心射出的光和从偏离发光部中心的位置射出的光能以大致相等的角度分布从光学透镜部射出，因此，能够使得几乎没有不出射到该光学透镜部的光，其结果是，能够实现高的光利用效率。

因此，能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，取得能够飞跃性地提高照射区域的均匀性的显著效果。

为了取得与上述同样的效果，例如也可以是：在发光部的光照射面侧配置有包括多个光学透镜的透镜部的照明装置中，由构成上述光学透镜部的各光学透镜的焦点合成而得到的合成焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于所述全部虚像的与上述发光部相对的面的相反侧。

根据上述构成，也能够在靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像，因此，能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，取得能够飞跃性地提高照射区域的均匀性的显著效果。

而且，根据上述构成，由构成光学透镜部的各光学透镜的焦点合成而得到的合成焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于所述全部虚像的与上述发光部相对的面的相反侧，从而能够在进一步靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像。由此，能够扩大从光学透镜部射出的光的角度，因此，能飞跃性地提高更广照射区域的均匀性。

在将上述光学透镜部作为第1光学透镜部时，也可以在上述第1光学透镜部的光射出侧设置有第2光学透镜部。

根据上述构成，能够利用第2光学透镜部来变更从第1光学透镜部射出的光的射出角。也就是说，通过调整第2光学透镜部的光学特性，能缩小或扩大从第1光学透镜部射出的光的射出角。

由此，能够根据第2光学透镜部的设计方式，自由地变更光的照射区域的面积。

在上述第2光学透镜部中，也可以是离第1光学透镜部最近的透镜由凹透镜构成，离第1光学透镜部第二近的透镜由凸透镜构成。

这样，通过凹透镜和凸透镜的组合，能够互相校正各透镜所产生的像差，因此，能够不破坏从第1光学透镜部射出的光的特性。

由此，能调整从第1光学透镜部射出的光的射出角，且能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，取得能够飞跃性地提高照射区域的均匀性的显著效果。

在上述光学透镜部中，上述各透镜界面的一部分也可以一体地形成。

这样，通过使构成光学透镜部的各透镜的一部分一体地形成，能够使发光部的发光面与光学透镜部的对位变得简单。

另外，也能够简单地进行发光部与光学透镜部的固定。

作为2枚透镜的一体形成方法，可以考虑利用树脂的一体成型、利用粘接剂的粘接。上述2枚透镜也可以是利用树脂一体成型的。

在该情况下，通过利用树脂将2枚透镜一体成型，能够将形成光学透镜部时的成型次数从2次(透镜为2枚情况下)减少为1次，因此，能够谋求制造成本的下降。

对于构成上述光学透镜部的透镜中的将离上述发光部最近的透镜面设为朝向该发光部凹陷的凹面的第1光学透镜，在将从上述发光部的发光面至光轴上的第1光学透镜的界面的距离设为d，将上述第1光学透镜的内侧透镜曲率半径设为R，将上述发光部的上述光轴上的配置范围设为h时，也可以是。这样，通过如上所述地设定发光部的配置范围h，从该发光部射出的光会全部进入第1光学透镜，能够提高光利用效率。

也可以是在将从上述光学透镜部的主点至发光部的发光面的距离设为a，将从上述光学透镜部的主点至焦点位置的距离设为f时，满足a＜f/2。

这样，通过使从光学透镜部的主点至发光部的发光面的距离a小于从光学透镜部的主点至焦点位置的距离f的一半，总是能够使虚像位置比光学透镜部的焦点位置相对靠近光学透镜部。

上述发光部也可以包含多个发光体。在该情况下，在发光部的发光面上会配置多个发光体，但即使各发光体的发光量有偏差，在照射面上也能以将这些偏差吸收的方式照射光。也就是说，任一发光体均对相同照射区域照射光，因此，即使发光体的发光量有偏差，该偏差也会被吸收。

发明效果

通过根据本发明的实施方式的照明装置，能够实现均匀的照度分布。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图2是本发明的实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图3是示出图2所示的照明装置的光线情形的图。

图4(a)是示出图2所示的照明装置的概略构成的图，图4(b)是示出比较例的照明装置的概略构成的图。

图5(a)是示出图4(a)所示的照明装置的光线情形的图，图5(b)是示出图3(b)所示的照明装置的光线情形的图。

图6是示出在从照明装置离开1m的距离设置有评价面的例子的图。

图7是示出图6所示的评价面的照射强度分布的图。

图8是示出图7所示的照射强度分布中的相对照度与照射位置的关系的坐标图。

图9(a)是示出配置有多个微小发光面的例子的图，图9(b)是示出微小发光面的一部分较暗的情况下的例子的图，图9(c)是示出该图9(b)时的照射强度分布的图。

图10是示出照明装置与评价面的关系的图。

图11(a)是示出图10所示的评价面a的二维照度分布的图，图11(b)是示出图10所示的评价面b的二维照度分布的图。

图12(a)是示出实际制作图1所示的照明装置的光学透镜条件的图，图12(b)是示出实际制作图1所示的照明装置的情况下所得到的照射区域的照度状态的图。

图13(a)是示出实际制作图2所示的照明装置的光学透镜条件的图，图13(b)是示出实际制作图2所示的照明装置的情况下所得到的照射区域的照度状态的图。

图14是本发明的另一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图15是图14所示的照明装置的主要部分A的放大图。

图16是示出图14所示的照明装置的照射强度分布的图。

图17是本发明的又一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图18是图17所示的照明装置的主要部分B的放大图。

图19是示出图17所示的照明装置的照射强度分布的图。

图20是本发明的又一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图21是本发明的又一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图22是示出照明装置与评价面的关系的图。

图23是示出图22所示的评价面的照射强度分布的图。

图24是示出照明装置与评价面的关系的图。

图25是示出图24所示的评价面的照射强度分布的图。

图26是用于说明本发明的照明装置的发光部的配置范围的图。

图27是示出第1透镜及第2透镜的焦点与各透镜所形成的虚像的位置的关系的图，(a)～(e)分别示出不同的配置关系。

图28是示出面光源的光出射面上产生的照度不均的图。

图29是示出基准焦点f’与第2透镜的焦点F2的位置关系的图。

图30(a)是用于说明泛焦状态的图，图30(b)是用于说明应用于照明装置的情况的图。

图31是用于说明基准焦点f’的位置随光源尺寸因子(容许弥散圆)ε的大小而变化的图。

图32是用于说明面光源的重复间距的图，(a)示出使用3种颜色的LED的情况，(b)示出设置特性不同的2种LED列的情况。

图33是示出从LED的出射角度与照射区域的照度分布的关系的图。

图34是示出从LED的出射角度与光谱强度的关系的图。

图35是用于说明分光辐射亮度的测定方法的图。

图36是示出实施方式4-1的照明装置的图。

图37(a)是示出图36所示的照明装置中的BR差的分布的图，图37(b)是示出参考例的照明装置中的BR差的分布的图。

图38是示出实施方式4-1的变形例的照明装置的图。

图39是示出图38所示的照明装置中的BR差的分布的图。

图40是示出实施方式4-1的另一变形例的照明装置的图。

图41是示出图40所示的照明装置中的BR差的分布的图。

图42是示出实施方式4-2的照明装置所具备的光源的图，(a)和(b)分别示出不同的方式，(c)是用于说明本实施方式中设置的光扩散层的配置的图。

图43(a)是示出比较例的照明装置的光源的图，(b)～(e)是示出实施方式4-3的照明装置的光源的图。

图44是示出图43(c)所示的照明装置中的BR差的分布的图。

图45是示出照射区域的周边部的相对照度的图。

图46是用于说明照射区域、杂散光区域和杂散光比例的定义的图。

图47是示出实施方式4-4的照明装置的图。

图48是示出照射区域和杂散光区域的相对照度的图。

图49是示出实施方式4-5的照明装置的图。

图50是示出实施方式4-6的照明装置的图。

图51是示出实施方式4-6的另一照明装置的图。

图52是示出实施方式4-6的又一照明装置的图。

图53是用于说明照射区域的端部(周边)的着色与照明装置的光线的情形的关系的图，(a)是示出本发明的实施方式所涉及的照明装置的光线情形的图，(b)是示出参考例的照明装置的光线情形的图，(c)是示出透镜的构成材料与折射率及阿贝数的关系的表。

图54是用于说明本发明的实施方式所涉及的照明装置的光学特性的图，(a)示出在本发明的实施方式所涉及的照明装置中照射光包含白炽灯色、蓝色、红色的3种光时的照度分布，(b)示出参考例的照明装置的照度分布，(c)示出比色图表。

图55是用于说明照射区域的端部(周边)的着色与阿贝数的关系的图，(a)是示出透镜的构成材料与折射率及阿贝数的关系的表，(b)是示出阿贝数与照射区域的端部(周边)的颜色变化的距离的关系的坐标图。

图56是本发明的又一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图57是用于说明图56所示的照明装置的光学特性的图，(a)示出将照明光的照射角度设为小角度时的各透镜的配置，(b)示出将照明光的照射角度设为大角度时的各透镜的配置。

图58是用于说明图57(a)所示的照明装置的光学特性的图，(a)示出照射光包含白炽灯色、蓝色、红色的3种光时的照度分布，(b)示出比色图表。

图59是用于说明图57(b)所示的照明装置的光学特性的图，(a)示出照射光包含白炽灯色、蓝色、红色的3种光时的照度分布，(b)示出比色图表。

图60是本发明的又一实施方式所涉及的照明装置的概略构成图。

图61是用于说明图60所示的照明装置的光学特性的图，(a)示出照射光包含白炽灯色、蓝色、红色的3种光时的照度分布，(b)示出比色图表。

图62是示出现有的照明装置的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式，但本发明不限于这些实施方式。

＜实施方式1＞

图1和图2是示出本实施方式所涉及的照明装置11的概略构成的图。

图3是示出图2所示的照明装置11的光照射状态的图。

(照明装置的构成)···图1、图2、图3

如图1所示，上述照明装置11包含光源(发光部)1和配置在该光源1的光取出侧即光出射面侧的光轴AX上的光学透镜部2，配置成由上述光源1发出的光通过光学透镜部2进行照射。

上述光源1包含作为进行面发光的面发光体的LED发光体。此外，只要是进行面发光的面发光体即可，不限于LED发光体。

上述光学透镜部2具备2枚光学透镜L1、L2，结构如下：从靠近上述光源1的一侧按顺序配置有光学透镜L1(有时称为第1透镜L1)、光学透镜L2(有时称为第2透镜L2)。此外，光学透镜L1、L2以各自的中心通过上述光轴AX的方式配置。

上述光学透镜L1包括具有至少比上述光源1的发光面的最大宽度大的直径，上述光源1侧的面为凹面形状的光学透镜。

上述光学透镜L2包括具有至少比作为第1枚光学透镜的光学透镜L1的最大直径大的直径，光射出面侧为凸形状的透镜。

在此，对上述光学透镜L1、L2的焦点位置和通过各光学透镜L1、L2后产生的虚像进行说明。

将光学透镜L1的焦点位置设为f1(有时称为焦点F1)，将来自光源1的光通过光学透镜L1从而产生的虚像设为L1虚像(有时称为虚像I1)。另外，将光学透镜L2的焦点位置设为f2(有时称为焦点F2)，将来自由光学透镜L1产生的L1虚像的光通过光学透镜L2从而产生的虚像设为L2虚像(有时称为虚像I2)。而且，将光学透镜L1、L2的合成焦点位置设为f1+f2(有时称为合成焦点F(1+2))。

在图1所示的照明装置11中，按如下方式设计光学透镜部2：构成光学透镜部2的光学透镜L1、L2的焦点f1、f2相对于由光学透镜L1、L2产生的各个虚像(L1虚像、L2虚像)，存在于各个虚像(L1虚像、L2虚像)的与光源1相对的面的相反侧。在该构成中，第1虚像I1形成于焦点f1与透镜L1之间，且第2虚像I2形成于焦点f2与透镜L2之间。

另外，如图2所示，根据本实施方式的另一设计的照明装置11包含光源(发光部)1和配置于该光源1的光出射面侧的光轴AX上的光学透镜部2，配置成由光源1发出的光通过光学透镜部2进行光照射。

光源1包含作为进行面发光的面发光体的LED发光体。此外，只要是进行面发光的面发光体即可，不限于LED发光体。

光学透镜部2具备2枚光学透镜L1(第1光学透镜)、L2，结构如下：从靠近光源1的一侧按顺序配置有光学透镜L1、光学透镜L2。此外，光学透镜L1、L2以各自的中心通过光轴AX的方式配置。

光学透镜L1包括具有至少比光源1的发光面的最大宽度大的直径，光源1侧的面为凹面形状的光学透镜。

光学透镜L2包括具有至少比作为第1枚光学透镜的光学透镜L1的最大直径大的直径，光射出面侧为凸形状的透镜。

在此，对光学透镜L1、L2的焦点位置和通过各光学透镜L1、L2后产生的虚像进行说明。

将光学透镜L1的焦点位置设为f1，将来自光源1的光通过光学透镜L1从而产生的虚像设为L1虚像。另外，将光学透镜L2的焦点位置设为f2，将来自由光学透镜L1产生的L1虚像的光通过光学透镜L2从而产生的虚像设为L2虚像。而且，将光学透镜L1、L2的合成焦点位置设为f1+f2。

在图2所示的照明装置11中，按如下方式设计光学透镜部2：由构成光学透镜部2的光学透镜L1、L2的焦点f1、f2合成而得到的合成焦点位置f1+f2相对于由光学透镜L1、L2产生的各个虚像(L1虚像、L2虚像)，存在于所述全部虚像(L1虚像、L2虚像)的与光源1相对的面的相反侧。在该构成中，L1虚像和L2虚像形成于透镜L1和透镜L2的合成焦点位置f1+f2与透镜L1之间。

在光学透镜L1、L2的焦点位置和通过各光学透镜L1、L2后产生的虚像处于如图2所示的关系的照明装置11中，如图3所示，能将来自光源1的发光面的光线全部引导到光学透镜部2，对照射面高效地进行光照射。也就是说，根据上述构成的照明装置11，能够谋求兼顾高的光利用效率和照射面的均匀性的提高。

以下，对由上述构成的照明装置11得到的效果进行说明。

(本实施方式的要点)····图4、图5

图4(a)示出关于图2的照明装置11的透镜构成(2枚透镜构成)中的各光学透镜L1、L2的焦点位置和通过各光学透镜L1、L2后产生的L1虚像、L2虚像的模型图，图4(b)示出关于另一方式中的各光学透镜L1、L2的焦点位置和通过各光学透镜L1、L2后产生的L1虚像、L2虚像的模型图。

在照明装置11中，如图4(a)所示，按如下方式设计光学透镜部2：相对于光源的位置，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2和合成焦点位置f1+f2存在于由各光学透镜L1、L2产生的虚像(L1虚像、L2虚像)位置的光源侧的相反一侧的位置。

在上述构成中，各光学透镜L1、L2产生的虚像(L1虚像、L2虚像)形成于离光源较近的地方。在此，通过多个透镜(光学透镜L1、L2)后的光可视为从由最后的透镜产生的虚像(图4(a)中为L2虚像)出射的光，因此，通过在光源附近产生L2虚像，能够期待如图5(a)所示的效果。

图5(a)示出图4(a)所示的透镜构成的情况下的从光源中心射出的光(图5(a)中的细线)和从光源上端发出的光(图5(a)中的粗线)的路径。在此，所谓光源的中心，是指通过光轴AX的部分，上述光轴AX通过光学透镜部2的中心。

图5(a)所示，可知在图4(a)所示的透镜构成的情况下，从光源中心出射的光和从光源上端出射的光以大致相等的角度分布从光学透镜部2出射。由此，根据图4(a)所示的透镜构成，从光源中心出射的光和从光源上端部出射的光均能够同样地照射到规定的照射区域的整个区域，能提高照射区域的均匀性。

另一方面，在另一方式的透镜构成中，如图4(b)所示，L2虚像由第2枚光学透镜L2形成于相对较远的位置，与上述图4(a)所示的方式不同，L2虚像未配置于光学透镜L2与其焦点位置f2之间。另外，光学透镜L2的焦点位置f2配置于相对靠近L1虚像的位置。在该构成中，有时L2虚像产生于比光学透镜L2的焦点位置f2离光源远的位置，成为如图5(b)所示的结果。

不过，如后所述，即使是L2虚像远离光源1，在配置成在至少比光学透镜L2的焦点位置f2靠光源侧形成L1虚像且光学透镜L1所形成的虚像I1和光学透镜L2的焦点位置f2如后所述从光源1离开规定的距离以上的光学系统的情况下，也能提高照射区域的照度的均匀性。

此外，图5(b)示出在采用图4(b)的透镜构成时L1虚像形成于光源的附近的情况下的从光源中心出射的光(图5(b)中的细线)和从光源上端出射的光(图5(b)中的粗线)的路径的一例。在图5(b)所示的例子中，与图5(a)所示的情况不同，从光源中心出射的光和从光源上端出射的光分别以不同的角度分布从光学透镜L2出射。在这样的特性下，从光源的不同位置出射的光会照射不同的范围，有可能无法得到照射区域的均匀性。

如以上所说明的那样，在上述的图4(a)所示的实施方式中，将配置于光源的光出射面侧的光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2配置为在后侧(透镜射出侧的相反方向)比各光学透镜L1、L2所形成的L1虚像、L2虚像远。由此，能够使光源和虚像位置相对靠近光学透镜L1、L2。

在这样的构成中，能使得从存在于光学透镜部的光轴上的光源中心出射的光和从偏离光源中心的位置出射的光以大致相等的角度分布出射到光学透镜部2尤其是光学透镜L1。由此，从光源中心出射的光和从偏离光源中心的位置出射的光均能够同样地照射规定的照射区域的整个区域，因此，能提高照射区域的照度均匀性。

而且，由于从光源中心出射的光和从偏离光源中心的位置出射的光能以大致相等的角度分布出射到光学透镜部，因此，能够使得几乎没有不出射到该光学透镜部2的光，其结果是，能够实现高的光利用效率。

因此，能够利用从光源出射的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从光源的不同位置出射的光向大致相等的照射区域照射。由此，能够飞跃性地提高照射区域的均匀性。

而且，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2和合成焦点位置f1+f2相对于由光学透镜L1、L2产生的各个虚像(L1虚像、L2虚像)，存在于所述全部虚像(L1虚像、L2虚像)的与光源1相对的面的相反侧，由此，能够在进一步靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像。由此，能够扩大从光学透镜部射出的光的角度，因此，能飞跃性地提高更广照射区域的均匀性。

不过，由透镜L2形成的虚像I2的位置不需要一定形成于光源1的附近，虚像I2也可以形成于离光源相对较远的位置。在该情况下，照明装置相对小角度地照射光。不过，在这样小角度地照射光的方式中，为了提高照射区域的照度均匀性，优选第2透镜L2的焦点F2设置于从L1虚像I1或者光源离开规定的距离以上的位置。

图27(a)～(e)示出各透镜L1、L2的焦点F1、F2的位置与虚像I1、I2的各种位置关系。在图27(a)～(e)中的任一方式中，均是在第1透镜L1与其焦点F1之间配置有光源1，由第1透镜L1形成光源的虚像I1。另外，该虚像I1存在于比第2透镜L2的焦点F2靠内侧(光源侧)。由此，由第2透镜L2形成虚像I2。

不过，本发明的发明人发现：在虚像I1位于第2透镜的焦点F2的附近的情况下，面光源1的发光面上的强度和色度不均、发光面的形状本身有可能也会反映到屏幕上的照射区域。

图28示出在如图27(a)所示由第1透镜L1形成的光源1的虚像I1处于第2透镜L2的焦点F2的附近的情况下的屏幕上的照射区域的状况。若焦点F2与虚像I1过近，则虚像I1仿佛是由第2透镜L2成像在屏幕上，在面光源1的发光面上由多个元件LED形成的强度和色度不均有可能在屏幕上的照射区域中也容易被观察到。

为了避免产生这种仿佛成像的状态，使得发光面上的强度和色度不均不易反映到照射区域，优选焦点F2位于比虚像I1远了一定程度的距离以上的较远位置侧(与光源侧相反的一侧)。而且，优选第2透镜L2的焦点F2的焦距为规定的大小以上。如后所述，第2透镜L2的焦点F2的位置例如也可以根据面光源1的尺寸来决定。另外，例如在面光源1包含多个发光元件的情况下，第2透镜L2的焦点F2的位置也可以根据发光元件的排列间距来决定。

图29示出第2透镜L2的焦点F2相对于光轴上的规定的基准位置f’(有时称为基准焦点f’)处于较远位置侧的情况(F2＜f’)和相对于规定的基准位置f’处于较近位置侧的情况(F2≥f’：包含焦点F2处于基准位置f’的情况)。在根据本发明的实施方式的照明装置中，按如下方式设计光学系统：焦点F2存在于比基准位置f’靠较远位置侧。

在此，对基准位置(或者基准焦点)f’进行说明。基准位置f’是在第2透镜的焦点F2存在于比该位置f’靠较远位置侧的情况下，在光照射区域中面光源的形状、强度和色度不均不易被视觉识别的位置。

相反地，若焦点F2存在于与基准位置f’相同的位置或者比基准位置f’靠近前的位置，则第2透镜L2会将虚像I1以焦点大致对准的状态投射到像面上。其结果是，产生发光面的形状、发光面的强度和色度不均反映到照射区域的现象。

考虑该现象是根据与在照相机等摄像装置中使用广角透镜(焦距相对较短的透镜)而通过光圈的调节将F值设定得较大的情况下等后侧景深深至无限远的现象(被称为泛焦或者深焦)类似的原理产生的。

图30(a)是用于说明上述的泛焦的图。在此，假设忽略透镜的厚度，使用具有孔径D且具有焦点f’的透镜(F值由Fno.＝f’/D赋予)。另外，将被摄体与透镜之间的距离设为s，将透镜与像面之间的距离设为s’。一般来说，在使用某透镜使某被摄体成像于像面的情况下，焦点会对准到该像面的被摄体的位置仅为1个，在被摄体处于其前后的情况下，应该会因焦点未对准而模糊。但是，在如图30(a)所示的情况下，即使是使平面上的被摄体在光轴上的范围内前后移动，在像面上看上去仿佛焦点也是对准的。这是因为，虽然实际在像面上焦点并未对准因而是模糊的，但一定程度以下的模糊无法作为模糊被检测出来，从而看上去仿佛焦点是对准的。在此，若在像面的位置中将模糊的容许极限的大小设定为容许弥散圆ε，则具有容许弥散圆ε以下的尺寸的点也可以视为未产生焦点模糊的点。

另外，从高斯的成像公式1/s’-1/s＝1/f’可导出s’＝f’·s/(f’+s)。在此，实现泛焦的条件是焦点对准到透镜至被摄体的距离s＝f’²/εFno.(超焦距)时。

当将该超焦距s改写为透镜与像面之间的距离s’时，可得到s’＝(D/(ε+D))·f’，在满足该关系式时可实现泛焦。本发明的发明人发现，本实施方式的照明装置也能实现这样的摄像装置的泛焦。

图30(b)是用于说明在本实施方式的照明装置中，通过与上述泛焦同样的原理使得面光源的像不模糊地以焦点仿佛已对准的状态形成于照射区域(即，面光源的形状、强度和色度不均反映到照射区域)的条件的图。

在照明装置中，能够将从第2透镜L2(在考虑透镜的厚度的情况下为光源侧主点)至虚像I1的距离设为l’，用l’＝(D/(ε+D))·f’来表示上述的s’＝(D/(ε+D))·f’。通过在该关系式中决定l’、D和ε，能够求出关于第2透镜L2的基准焦点f’。

在此，有效口径D是第2透镜L2的有效口径。另外，能够根据从光源1至第2透镜L2的距离和从光源1至虚像I1的距离来计算从第2透镜L2至虚像I1的距离l’。另外，能够根据光源1与第1透镜L1的位置关系和第1透镜L1的折射率、透镜面的形状等来计算从光源1至虚像I1的距离。

另外，泛焦中的容许弥散圆ε在应用于本实施方式的照明装置的情况下，能够视为根据面光源的发光面尺寸设定的因子。或者，容许弥散圆ε在面光源包含空开间隔排列的多个发光元件的情况下，也能够视为根据它们的排列间距(强度和色度不均的间距)设定的因子。这样，在应用于本实施方式的照明装置的情况下，泛焦中的容许弥散圆ε是根据发光面的尺寸或发光元件的排列间距规定的，因此，有时将他们称为“光源尺寸因子ε”。从上述关系式可以理解，根据设定光源尺寸因子ε的方式的不同，基准焦点f’的位置也会发生变化。

图31示出基准焦点f’随光源尺寸因子ε的大小而变化的状况。如图案(A)所示，在将LED芯片的间距作为光源尺寸因子ε来考虑的情况下，作为间距的量级上的强度和色度不均在屏幕上被视觉识别的条件的基准焦点f’设定于相对靠近光源侧。另外，如图案(B)所示，在将比LED芯片的间距大而比整个光源的尺寸小的尺寸作为光源尺寸因子ε来考虑的情况下，基准焦点f’与图案(A)的情况相比设定于较远位置。而且，如图案(C)所示，在将整个光源的尺寸作为光源尺寸因子ε来考虑的情况下，基准焦点f’与图案(B)的情况相比进一步设定于较远位置。

也就是说，若将光源尺寸因子ε(以下，称为因子ε)设定得较大，则基准焦点f’会远离光源，第2透镜L2的焦点F2设定于比基准焦点进一步远离光源的较远位置。另外，在图中，如由2个圆示出的那样，发光面上的与因子ε对应的区域集中到屏幕上的规定的区域。

在上述的构成中，对满足第2焦点F2＝f‘的情况下形成的像进行考察。

如图案(A)所示，在因子ε比LED发光面的强度和色度不均(LED元件的配置的最小间距)小的情况下，该强度和色度不均的像会反映到屏幕上。在发光面上的2个圆分别包围的区域中光出射特性不同，因此，分别到达屏幕上的2个圆的特性也不同，这会作为LED芯片的像而映出。

另外，作为优选的例子，如图案(B)所示，在因子ε的范围内存在多个上述的强度和色度不均的情况下(大于等于LED元件的配置的最小间距)，发光面上的2个圆所包围的区域的光出射特性被平均化，即使在屏幕上也不会视觉识别到强度和色度不均的像。但是，若LED发光面的尺寸超过因子ε的范围，则有时LED发光面与其外侧的区域之间的强度和色度的差(也就是说，LED发光面的形状)会被反映出来，在屏幕上映出具有LED发光面的形状的像而成为问题。

另外，作为更优选的例子，如图案(C)所示，在因子ε为包含整个发光面的大小的情况下，发光面形状不易被反映出来，在屏幕上可实现良好的照射。

不过，光源尺寸因子ε也可以通过其它方式设定。以下说明通过其它方式设定光源尺寸因子ε的例子。

图32(a)示出红色LED、蓝色LED以及绿色LED以规定的图案排列的方式。在该情况下，如图所示，不同的3种颜色的LED作为1组，以重复最小间距Pa排列有3种颜色的LED。在该情况下，选择重复间距最小Pa作为光源尺寸因子ε，由此，可防止照射区域中的上述3种颜色的LED的全部排列所导致的不均被观察到。

另外，图32(b)示出种类、浓度、厚度等不同的2种荧光体纵向延伸的区域按以列为单位重复的图案形成发光面的情况。各个发光元件的特性可以是相同的，但由于荧光体的种类不同，因此，在2种区域中从发光面射出的波长分光特性不同。在该情况下，可以将每2列的排列的重复间距最小Pb设定为光源尺寸因子ε。由此，能够防止在照射区域中产生波长分光特性不同的2种区域所形成的条纹状不均。此外，图32(a)和(b)仅是示出LED元件的排列的一例，在面内存在发光强度、波长分光特性不同的区域的其它排列中，也能够将重复最小间距作为光源尺寸因子ε。

另外，如图27(a)～(e)所示，根据第2透镜的焦点F2与由第1透镜L1形成的虚像I1的位置关系的不同，照射的光的角度范围(照射区域的宽窄)会改变。一般来说，光学透镜在发光源存在于焦点位置的情况下能够使出射角度最窄小，发光源与焦点位置相比越靠近透镜侧，则出射角度越扩大。换言之，第2透镜的焦点F2与由第1透镜L1形成的虚像I1的位置越近，则照射角度越窄小，虚像I1越远，则照射角度越扩大。

该照射角度例如能够由配光角来表示。在此，所谓配光角，是指在形成于屏幕上的照射区域中将其中心的照度设为100％时，根据与照射区域的中心的照度相比具有50％以上的照度的区域的宽度(在形成圆形的照射区域的情况下，为其直径)以及光源与屏幕之间的距离算出的角度。配光角较小的情况意味着照明装置小角度(窄角)地照射光，配光角较大的情况意味着照明装置大角度(广角)地照射光。

在本实施方式的照明装置中，如上所述，第2透镜的焦点F2与基准位置f’相比设置于较远位置侧，在该情况下，例如可得到照射具有8度以上的配光角的照射光的照明装置。

此外，在图27(a)～(c)所示的方式中，第2透镜L2的焦点F2存在于由第1透镜L1形成的虚像I1与由第2透镜L2形成的虚像I2之间。不过，焦点F2位于比焦点F1靠光源侧。在这些方式中，只要焦点F2与上述的基准位置f’相比设置于较远位置，就也能够形成均匀的照度分布的照度区域。

另一方面，如图27(d)和(e)所示，在焦点F1位于比焦点F2靠光源侧的位置的情况下，也能够形成均匀的照度分布的照度区域。此外，图27(e)分别示出图1所示的实施方式中的各透镜的焦点f1、f2(F1、F2)、各虚像的位置(I1、I2)和合成焦点f1+f2(F(1+2))的位置关系。从图27(e)可知，在图1所示的方式中，能够以相对较大的配光角大角度地照射光从而使得发光面上的强度和色度不均不醒目。

如以上所说明的那样，通过将第2透镜的焦点与根据上述发光面的尺寸因子ε、第2透镜的有效口径D等求出的基准焦点f’相比设定于较远位置侧，能够实现降低了不均即均匀性高的照明。

此外，也可以设置有用于调节第2透镜F2的有效口径D的机构。在该情况下，优选以对于可采取的任意的有效口径D，发光面的形状、强度和色度不均不会反映到照射区域的方式来设定第2透镜的焦距。

以上，对包括第1透镜和第2透镜的情况下的光学设计进行了说明，但也可以使用更多的透镜来构成光学系统。在该情况下，若假定n个透镜从光源侧排列，则只要将上述所说明的第1透镜作为具有第1个～第n-1个的透镜组整体上所具有的特性的透镜来考虑，将第2透镜作为第n个透镜来考虑即可。

(关于透镜形状的设计)

上述照明装置11的光学透镜部2所包含的光学透镜形状可以由焦点位置、虚像位置在光轴附近的配置来决定。不过，对于也包含光轴外的透镜形状，更优选由以下的设计方针来决定。

具体地说，为了最大限度地发挥从具有有限大小的光源1射出的光的利用效率，确保照射区域面内的照度均匀性，以如下方式形成透镜系统：使光源1尽可能靠近光源1附近的光学透镜，维持在近轴理论上大致等倍系的虚像关系，并且针对面光源的大小来校正轴外的彗差，且使光点直径对轴上像点和轴外像点来说均为同型。

上述彗差是指从偏离光轴的1点发出的光在像面上不是会聚到1点，而是成为如拖尾的彗星那样的像的现象，将像面上的聚光状态称为光点形状(光点图)。

上述的轴是指透镜的光轴，轴上是指通过透镜的光轴的位置，轴外是指偏离光轴的位置。

在此，所谓“在近轴理论上大致等倍系的虚像关系”，是指使图4(a)中的L1虚像、L2虚像的大小相对于光源为1～数倍且在光源附近产生L1虚像、L2虚像的条件。

另外，所谓“校正轴外的彗差”，是指以使得从偏离光轴的位置发出的光在像面上会聚到1点的方式改变轴外的透镜形状来进行校正。

另外，所谓“使光点直径对轴上像点和轴外像点来说均为同型”，是指以使得从轴上发出的光和从轴外发出的光在像面上的光点形状的范围成为同等程度的方式改变轴外的透镜形状来进行校正。

(本实施方式的效果)····图6～图11

以下，参照图6～图11来说明上述构成的照明装置11的效果的详细内容。

在如图6所示在从如图2那样的照明装置11离开1m的距离设置有评价面的情况下，该评价面上的照度分布成为图7所示的结果。在图7中，与照度强度相应地用黑白示出了面内分布，黑显示部表示照度最小，白显示部表示照度最大。

另外，如图7所示，对中心部的照度分布的截面轮廓进行了确认，结果是，如图8所示，能够确认照射区域内成为大致均匀的照度。

在本实施方式的照明装置中，不仅是在光源1的发光面的全部区域均匀发光的情况下，如图9(a)所示，例如，在光源1的发光面上配置有多个微小发光面的情况下，也能对规定的照明区域均匀地进行照明。例如，可以考虑在光源1的发光面上配置多个LED发光体。

另外，如图9(b)所示，在配置于光源1的发光面上的多个微小发光面中一部分的发光面上发光量少的情况下，也能对规定的照明区域均匀地进行照明。这是因为，如使用图5(a)所说明的情况那样，在光源1的发光面中，即使是来自偏离光轴位置的光，也能够对与来自光轴上的光相同的照射区域照射光。也就是说，这是因为：来自发光面的任何位置的光均能够对相同照射区域照射光，因此，即使是在发光面的一部分中存在发光量少的位置，也不会对照射区域的照射的均匀性带来影响。

图9(c)示出图9(b)所示的光源1的发光面时的照度分布。从该照度分布也可知未对照射区域的照射的均匀性带来影响。

另外，图9(a)中的多个微小发光面如图32(a)、图32(b)所示，可以是分别出射不同的主波长的光，也可以是组合多个出射不同的主波长的光的发光物。在该情况下，通过使各自不同的颜色的光大致均匀地照射同一照明区域，能实现具有较广的颜色再现性的照明装置。

这样，通过将出射不同的主波长的光的多个发光物组合使用，能再现较广范围的色度坐标上的颜色。

然而，LED光源由于发光体的制造过程中的各种偏差而在发光量、发光主波长、发光波段等发光特性上具有较大的偏差。现状是，在使用LED光源的情况下挑选发光特性相似的LED光源来使用，但该挑选作业成为成本上升的主要原因。

在此，在设想用一个LED光源实现图9(a)所示的光源1的一个发光面的情况下，如图9(b)所示，即使构成发光面的LED光源的发光特性存在偏差，如图9(c)所示，也不会对照射区域的照射的均匀性带来影响，因此，能将LED光源的偏差在照射区域内平均化。由此，无需进行LED光源的挑选，能实现低成本化。

另外，根据这些结果，能配置多个发光物，因此，即使1个发光物因故障而无法点亮的情况下，照射区域的均匀性也不会发生变化。因此，无需更换整个照明设备，有望延长照明设备的使用时间。

如图10所示从照明装置11离开1m的距离、离开5m的距离各自的截面照度分布如图11(a)和(b)所示。

图11(a)示出从照明装置11离开1m的位置的截面照度分布，图11(b)示出从照明装置11离开5m的位置的截面照度分布。

此外，虽未图示，但对于从照明装置11离开2m、3m、除此以外的任意的距离的位置的截面照度分布，也与图11(a)和(b)同样地均具有均匀的照度分布。

由以上可知，从照明装置11射出的光的截面照度分布只要是离开一定距离以上，则在任何位置均具有均匀的照度分布。在此，所谓一定距离以上，是设为构成照明装置11的光学透镜部2的光学透镜L1、L2的最大直径的2倍以上。

(实施例)·····图12、图13

在此，图12(a)示出图1所示的照明装置11的试制例。

作为光源1，是使用约6mm×6mm的白色LED封装体。

作为光学透镜部2的第1枚光学透镜L1，是使用如下制作的光学透镜：以折射率nd＝约1.585的聚碳酸酯为材料，使配置于光源侧的光入射面的曲率半径为9.2mm，光出射面的曲率半径为6.0mm，透镜外形为12mm，透镜厚度为5mm。

作为第2枚光学透镜L2，是使用如下制作的光学透镜：以折射率nd＝约1.49的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为材料，使光入射面为平面，光出射面的曲率半径为20.966mm，圆锥常数为0.28119，4次、6次、8次、10次、12次的高次的非球面系数分别为-5.2×10^-7、-1.8914×10^-8、3.4858×10^-10、-9.7419×10^-13、2.6235×10^-16，透镜外形为35mm，透镜厚度为10.5mm。

以白色LED封装体、第1枚光学透镜L1以及第2枚光学透镜L2的中心分别与光轴上一致的方式配置，且配置为光轴上的白色LED封装体的发光面与第1枚光学透镜L1的光入射面的距离为1.5mm，另外，光轴上的第1枚光学透镜L1的光射出面与第2枚光学透镜L2的入射面的距离为2.0mm。

此时，光学透镜L1、L2的焦距分别是18.52mm、42.47mm，合成焦距是14.12mm。另外，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2以及合成焦点位置f1+f2的位置在以光源部的发光面为0(原点)，以出射方向为+方向来设定轴的情况下，分别是-11.30mm、-26.94mm、-5.14mm。

另一方面，通过计算导出了由各光学透镜L1、L2产生的虚像(L1虚像、L2虚像)的位置，结果是，L1虚像为-1.61mm，L2虚像为-9.74mm。

由此，确认了：在照明装置11中，构成光学透镜部2的各光学透镜L1、L2的焦点f1、f2，相对于由光学透镜L1、L2产生的各个虚像(L1虚像、L2虚像)，存在于各个虚像(L1虚像、L2虚像)的与光源1相对的面的相反侧，是以图1所示的方式设计的。

进行了上述构成的照明装置11的照度实验。

图12(b)示出该实验结果。从图12(b)可知以均匀的照度照射了规定的照明区域。

另外，图13(a)示出图2所示的照明装置11的试制例。

作为光源1，是使用直径2mm的白色LED封装体。

作为光学透镜部2的第1枚光学透镜L1，是使用如下制作的光学透镜：以折射率nd＝约1.806的玻璃材料SLAH53为材料，使配置于光源侧的光入射面的曲率半径为2.96mm，光出射面的曲率半径为2.69mm，透镜外形为5mm，透镜厚度为1.6mm。

作为第2枚光学透镜L2，是以折射率nd＝约1.49的PMMA为材料，使配置于光源侧的光入射面的曲率半径为65.4mm，圆锥常数为-5.0，4次、6次、8次的高次的非球面系数分别为-5.97×10^-5、-7.927×10^-6、-7.278×10^-7。另外，使用了如下制作的光学透镜：使光出射面的曲率半径为8.0mm，圆锥常数为0.73，4次、6次、8次、10次、12次的高次的非球面系数分别为1.225×10^-4、-3.777×10^-6、-1.054×10^-7、-1.83×10^-9、4.2397×10^-11，透镜外形为10mm，透镜厚度为3.0mm。

以白色LED封装体、第1枚光学透镜L1以及第2枚光学透镜L2的中心分别与光轴上一致的方式配置，且配置为光轴上的白色LED封装体的发光面与第1枚光学透镜L1的光入射面的距离为0.5mm，另外，光轴上的第1枚光学透镜L1的光射出面与第2枚光学透镜L2的入射面的距离为0.1mm。

此时，光学透镜L1、L2的焦距分别是9.899mm、14.69mm，合成焦距是5.81mm。另外，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2以及合成焦点位置f1+f2的位置在以光源部的发光面为0(原点)，以射出方向为+方向设定轴的情况下，分别是-6.76mm、-10.68mm、-2.85mm。

另一方面，通过计算导出了由各光学透镜L1、L2产生的虚像(L1虚像、L2虚像)的位置，结果是，L1虚像为-0.10mm，L2虚像为-0.75mm。

由此，确认了：在上述构成的照明装置11中，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2和合成焦点位置f1+f2，相对于由光学透镜L1、L2产生的各个虚像(L1虚像、L2虚像)，存在于所述全部虚像(L1虚像、L2虚像)的与光源1相对的面的相反侧，是以图2所示的方式设计的。

图13(b)示出使用上述构成的照明装置11进行的照度实验的结果。从图13(b)可知，根据照明装置11，能够以均匀的照度照射规定的照明区域。

＜实施方式2＞

如下说明本发明的另一实施方式。此外，为了便于说明，对具有与上述实施方式1相同的功能的部件标注相同的附图标记，省略详细的说明。

(照明装置的构成)···图14、图15

图14是示出本实施方式所涉及的照明装置12的概略构成的图。

图15是图14所示的主要部分A的放大图。

如图14所示，照明装置12具有在上述实施方式1的光学透镜部2的出射侧进一步追加了光学透镜3、4的结构。

也就是说，照明装置12在将光学透镜部2作为第1光学透镜部时，具有在第1光学透镜部的光射出侧设置有至少包括2枚光学透镜的第2光学透镜部(光学透镜3、4)的结构。

光学透镜3为凹透镜，离光学透镜部2最近，且配置为凹面侧朝向光学透镜部2。

光学透镜4为凸透镜，配置于比光学透镜3离光学透镜部2远的位置。

这样，通过在光学透镜部2的外侧进一步配置光学透镜3、4，如图15所示，能够缩小从照明装置12照射的光的射出角度。

(本实施方式的效果)···图16～图19

在上述构成的照明装置12中，通过将追加的光学透镜3、4的透镜形状最佳化，如图16所示，能对照射区域内均匀地进行照明。

在该情况下，为了兼顾出射角度的小角度化和照明区域的均匀化，如上所述，更优选将凹透镜和凸透镜组合使用。这是因为，通过将凹透镜和凸透镜组合使用，能互相校正各透镜所产生的像差，实现照射区域的均匀性。

另外，追加的透镜的配置不限于图14的配置位置，也可以是其它位置。

图17是示出在与图14所示的光学透镜3、4的配置位置不同的位置配置光学透镜3、4的情况下的照明装置12的概略构成的图。

图18是图17所示的主要部分B的放大图。

如图17所示，通过将在图14中追加配置的光学透镜3、4的一部分配置到不同的位置，能够改变从该照明装置12出射的光的角度分布。

此外，即使在改变了角度分布的情况下，如图19所示，也能对照射区域内大致均匀地进行照明。

如上所示，通过对上述实施方式1中所说明的照明装置11在光出射侧进一步追加光学透镜3、4，能缩小出射角度。另外，通过改变追加的光学透镜的配置，还能调整(控制)出射角度。

这样，即使追加光学透镜3、4，控制出射角度，如图16、图19所示，在每种情况下，也均能保持照射区域内的照度均匀性。

此外，第2光学透镜部不限于图14所示的光学透镜3、4，例如，也可以取代光学透镜3，而使用以具有与光学透镜3同样的光学特性的方式组合的多个光学透镜。对构成第2光学透镜部的光学透镜的枚数没有设置特别的限制。

但是，当光学透镜的枚数增加时，虽然面内均匀性的提高、照射角度控制变得容易，但需要考虑伴随透镜界面增加的光透射率的下降、伴随透镜枚数增加的成本上升等问题。

＜实施方式3＞

如下说明本发明的又一实施方式。此外，为了便于说明，对具有与上述实施方式1、2相同的功能的部件标注相同的附图标记，省略详细的说明。在此，说明将光学透镜部2的2枚构成的光学透镜一体化的例子。

(照明装置的构成)···图20、图21

图20是示出本实施方式所涉及的照明装置13a的概略构成的图。

图21是示出本实施方式所涉及的照明装置13b的概略构成的图。

在图20所示的照明装置13a中，示出将光学透镜L1、L2一体成型来构成光学透镜部22的例子。

具体地说，使用丙烯酸材质等的树脂作为材料，利用模具将光学透镜L1、L2一体成型而作为光学透镜部22。

另一方面，在图21所示的照明装置13b中，示出将光学透镜L1、L2粘接而作为光学透镜部23的例子。

具体地说，在使离光源1的发光面近的透镜(光学透镜L1)和离发光面远的透镜(光学透镜L2)分别成型后，在各透镜的中心附近将它们粘接而作为光学透镜部23。

在此，将实施方式1中示出的光学透镜部2(图1)和图20所示的光学透镜部22的光学透镜形状进行比较时，对于从光源1大角度地出射的光，两者均同样地通过4个空气界面的折射，大大改变了光的行进方向。

另一方面，图1中的向与光源面垂直的方向出射的光在光学透镜部2的各空气界面上是大致垂直地入射。因此，即使如图20这样，使光学透镜部22的中央附近的一部分接触或者接合，也不会对射出角度分布带来大的影响，能实现照射区域的均匀性。

(本实施方式的效果)···图22、图23

在如图20所示使用将光学透镜一体成型的情况下的光学透镜部22的照明装置13a中，在如图22所示，在从照明装置13a离开1m的位置以与发光面平行的方式配置评价面的情况下，如图23所示，照射区域的照度分布大致均匀。

这样，作为将构成光学透镜的2枚透镜粘接的情况下的优点，可举出发光面与光学透镜的对位的简化所带来的低成本化。另外，还能简化使用中的发光面与光学透镜的固定方法。

而且，作为将光学透镜一体成型的情况下的优点，不仅可举出上述的对位/固定方法的简化所带来的低成本化，还可举出成型次数从2次减少为1次所带来的低成本化。另外，还能将粘接2枚透镜的过程省略，有助于低成本化。

＜变形例＞···图24、图25

图24示出在上述实施方式1的照明装置11的光出射侧设置有六边形的开口(孔径)部5的情况。从照明装置11出射的光中，仅去往六边形的开口部5的光会透射过开口部5，除此以外的光会被反射/吸收。

图25示出在从照明装置11离开1m的位置配置有评价面的情况下的二维照度分布，仍能以与大致开口部5相同的形状被照明且照射区域内以均匀的照度被照明。即使评价面进一步远离面光源照明装置，也能在保持照射区域的形状、均匀性的同时被照明。

＜补充说明＞···图26

(1)使用图26来说明光源1的配置范围的限制。

更优选光源1的配置范围被限制在满足下式的范围内。

在此，h表示发光部的配置范围的宽度，d表示从光源到光轴上的光学透镜L1界面的距离，R表示光学透镜L1的内侧透镜曲率半径。

通过在上述范围内配置光源1，能使得从光源1射出的光全部进入作为第1枚透镜的光学透镜L1，能够提高光利用效率。

(2)说明光学透镜部2的焦点位置与虚像位置、光源位置的关系。

通过如上述构成那样，将配置于光源1的射出面侧的光学透镜部2的焦点位置配置为在后侧(透镜射出侧的相反方向)比由各光学透镜L1、L2产生的L1虚像、L2虚像的位置得，能够使光源1和虚像(L1虚像、L2虚像)位置相对靠近光学透镜部2。

此时，当将光学透镜部2的透镜主点至焦点位置的距离设为f，将透镜主点至光源的距离设为a，将透镜主点至虚像的距离设为b时，以下的关系式成立。在此，所谓透镜主点，是指仅以入射到透镜的光线和出射的光线的情形为代表，置换为透镜厚度能够忽略的薄透镜的情况下的薄透镜的位置。

1/a-1/b＝1/f···(1)

在上述构成的照明装置11中，使虚像位置比光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2相对靠近光学透镜部2，因此，以下的关系式成立。

f＞b···(2)

在此，根据上述式(1)，可导出以下的关系式。

1/a＝1/b+1/f＝(b+f)/bf···(3)

进一步将式(3)展开时，成为以下的关系式。

a＝bf/(b+f)＝f/(1+f/b)···(4)

在此，根据式(2)，可导出以下的关系式。

f/b＞1···(5)

从而，将式(5)的关系式代入到式(4)时，以下的关系式成立。

a＜f/2

也就是说，通过使透镜主点至光源的距离a小于透镜主点至焦点位置的距离f的一半，总是能够使虚像位置比光学透镜部的焦点位置相对靠近光学透镜部。

(3)由于在光学透镜部2的透镜界面上一部分的光会发生反射，因此更优选对各光学透镜的透镜表面进行用于防反射的表面处理。作为一般的用于防反射的表面处理，可举出形成多个折射率不同的薄膜来降低表面反射的防反射膜。另外，作为其它方法，还可举出在各光学透镜的透镜表面上形成1微米以下的微小凹凸形状(蛾眼结构)来降低界面反射的方法。

降低各光学透镜的透镜表面上的界面反射的方法不限于上述的方法。

(4)光源部的发光波长不限于可见光。也可以使用发出紫外区域、红外区域的波长的发光元件。

(5)在以上说明的实施方式中，透镜形状均设为旋转对称系统的形状，但不限于此，在可以是在附图纵深方向上设为一样的形状的双凸透镜(lenticular)状。由此，仅在与双凸透镜状的透镜截面方向平行的方向上产生效果。例如，适于将冷阴极管、串联配置的LED灯用作光源的情况。通过将棒状的光源部和双凸透镜状的光学透镜组合，能使得均匀照明区域为带有圆度的矩形。

以下，说明本发明的又一实施方式。

〔用于抑制照射区域的周边部所产生的着色、杂散光的方式〕

通过使用如上所述构成的照明装置，能够实现均匀的强度的照射区域，但在照射区域的周边部，有时会观察到颜色与其中心部不同的环状的着色区域(黄环)。考虑其原因是透镜所致的色像差。

除此之外，也已知在LED照明装置领域中，包含很多黄色成分的光会到达照射区域的周边部，使得照射区域周边也变为黄色，在整个照射区域中看上去色度不均(颜色不均)。而且，已知晓该照射区域周边部的照射光的黄色成分增加会叠加于透镜所致的色像差，导致黄环以更强的着色形成。另外，在照射区域的周边部，有时会因光学系统中产生的不希望的光的反射、散射等而观察到杂散光。

在此，对在照射区域的周边部中形成不同色调的区域的主要原因进行说明。

图33是示出从使用LED构成的面光源1隔着透镜照射光的情况下的来自LED的光的出射角度与照射位置的关系的坐标图。从图33可知，出射到大致正面方向(出射角度0～30°)的光形成在照射区域的中央部具有峰值的山型的强度分布。另一方面，以更大的出射角度出射的光以照射区域的周边区域中的强度变得更高的方式形成强度分布。特别是，以出射角度60°～90°出射的光几乎不会到达照射区域的中央部，而大多照射到照射区域的周边部。

另外，如图34所示，从LED出射的光根据其出射角度的不同，光谱会发生变化。更具体地说，出射角度大(约60°)的光的波长约610nm时的相对强度的峰值P60比正面方向(出射角度0°)的光的波长约610nm时的相对强度的峰值P0大。考虑其原因是：出射角度更大的光相对于以覆盖LED的方式设置的荧光体是斜向入射，因此，与直入射的光相比，通过荧光体的距离变长，由此，产生荧光的概率变高。

从以上的说明可知，从LED以大的出射角度出射的光相对较多地包含长波长的成分，并且其大部分到达照射区域的周边部。其结果是，与照射区域的中央部相比带有黄色的区域会形成于其周边部。

另外，除了黄环以外，在照明装置的内部也会产生不希望的光的反射、散射等，由此，有时在照射区域的外侧会产生杂散光。

在照明装置领域中，不希望将光照射到规定的照射区域以外的区域。因此，在以下说明的实施方式4-1～4-6中，对防止如上所述的在照射区域的周边部观察到的并不希望的照射光的方式进行说明。

＜实施方式4-1：使用消色差透镜的方式＞

图36是示出实施方式4-1的照明装置410的构成的图。照明装置410与上述实施方式1～3中说明的照明装置同样地具备：面光源1；第1透镜L1，其配置于面光源1的光出射侧；以及第2透镜L2，其配置于第1透镜的光出射侧。

照明装置410也与实施方式1～3中说明的照明装置同样地配置成对照射区域均匀地照射光。更具体地说，光学系统配置成由第1透镜L1形成的虚像I1位于比第2透镜L2的焦点F2靠光源侧的位置。另外，在本实施方式中，也是如使用图29所说明的那样，第2透镜L2的焦点F2与考虑尺寸因子ε而决定的基准位置f’相比设置于较远位置侧。由此，能够形成均匀的强度的照射区域。

不过，在本实施方式中，第1透镜L1包括以不隔着空气层地相互紧贴的方式配置的凹透镜L1-1和凸透镜L1-2。凹透镜L1-1和凸透镜L1-2由折射率不同的材料形成，通过将这样的2个透镜组合使用，能够作为校正色像差的消色差透镜发挥功能。

第2透镜L2也是包括材质不同的凹透镜L2-1和凸透镜L2-2，能够作为消色差透镜发挥功能。

为了校正色像差，需要恰当地选择所组合的透镜的材料，例如，用折射率为1.59的聚碳酸酯树脂(PC)制作凹透镜L1-1、L2-1，用折射率为1.49的聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)制作凸透镜L1-2、L2-2。

不过，凹透镜L1-1、L2-1和凸透镜L1-2、L2-2也可以由其它树脂材料或者玻璃等无机材料形成。不过，为了恰当地抑制产生于照射区域的周边部的黄环的发生，优选构成消色差透镜的凹凸透镜的折射率差为0.05以上。另外，通过使用折射率相对较高的材料，更容易使透镜的厚度变薄，得到容易获取来自光源1的光的光学系统。

另外，现有的消色差透镜以校正色像差而在轴上高精度地成像的方式构成，但在本实施方式中，无需在特定的位置成像，通过使向照射面周边部照射的各波长的光线的方向靠近就可得到效果。因此，与现有的通常使用的成像的情况相比，对热膨胀等所致的透镜形状的变化，容许度变大，如上所述，能够使用与玻璃相比线膨胀系数较大的树脂制的透镜的组合。

下述的表1中列举出各透镜L1-1、L1-2、L2-1、L2-2的具体的设计例。此外，在表1中，“坐标”表示以光源1的位置为原点并以光出射侧为正方向时的，光轴上的各透镜的光入射面的位置。另外，表1中的圆锥(出射侧)表示在使用非球面透镜的情况下用于规定非球面的形状的非球面函数所包含的圆锥常数的值。

[表1]

	L1-1	L1-2	L2-1	L2-220 -->
					材料	PC	PMMA	PC	PMMA
直径[mm]	28.0	28.0	70.0	70.0
					厚度[mm]	1.0	9.5	1.5	33.0
坐标[mm]	2.0	3.0	13.5	15.0
					曲率(入射侧)	24.0(凹)	45.0(凸)	190.0(凹)	72.0(凸)
曲率(出射侧)	45.0(凹)	17.5(凸)	72.0(凹)	45.6(凸)
					圆锥(出射侧)	-	-	-	0.66

图37(a)和(b)是关于本实施方式的照明装置410和未使用消色差透镜的照明装置(参考例)，分别示出离照度区域中心的距离与作为着色的指标的BR差(R-B)/(R+B)的关系的图。

在此，所谓BR差，是指对将向白色的屏幕照射的情况下的照射区域中心的B光(波长450nm)和R光(波长610nm)的分光辐射亮度(标准化亮度)分别设为1时的各点的R光的分光辐射亮度(相对值)和B光的分光辐射亮度(相对值)进行测定，从该测定结果计算(R-B)/(R+B)而得到的值。

如图37(a)所示，在使用消色差透镜的情况下，BR差(R-B)/(R+B)在离照射区域的中心较远的周边部中示出相对较低的值。另一方面，从图37(b)可知，在未使用消色差透镜的情况下，(R-B)/(R+B)在照射区域的周边部中示出相对较高的值。从这些坐标图的差别可知，通过使用消色差透镜，能够减少照射区域的周边部的着色。

另外，主观地评价黄环的发生时，在上述的BR差为0.3以下的情况下，在100勒克司的照度下未视觉识别到黄环，在BR差为0.25以下的情况下，在50勒克司的照度下未视觉识别到黄环。

此外，如图35所示，上述的分光辐射亮度的测定是通过在屏幕法线方向设置照明装置410，使分光辐射亮度仪SR3左右移动来测定屏幕上的各点的分光辐射亮度而进行的。将各点所测定的450nm、610nm的分光辐射亮度根据照射区域的中央的各自的测定值进行标准化，由此，能够求出BR差(R-B)/(R+B)。

以下，说明本实施方式的变形例的照明装置412。

图38是示出变形例的照明装置412。照明装置412具备光源1、第1透镜L1以及第2透镜L2。在本变形例中，第1透镜L1由1枚弯月形透镜构成，使用包括凹透镜L2-1和凸透镜L2-2的组合的消色差透镜作为第2透镜L2。此外，在本变形例中，也是以由第1透镜L1形成的虚像位于比第2透镜L2的焦点F2靠光源侧的位置的方式设计光学系统。

在本变形例中，如图38所示，RB差(R-B)/(R+B)也是在照射区域的周边部中示出相对较低的值。这样，仅通过使用消色差透镜作为第2透镜L2，也可恰当地抑制黄环的发生。

下述的表2中列举出各透镜L1、L2-1、L2-2的具体的设计例。此外，表中的圆锥(出射侧)表示使用非球面透镜的情况下的圆锥常数的值。

[表2]

	透镜1	透镜2-1	透镜2-2
				材料	PMMA	PC	PMMA
直径[mm]	30.0	70.0	70.021 -->
				厚度[mm]	7.0	1.5	31.0
坐标[mm]	2.5	13.5	15.0
				曲率(入射侧)	30.0(凹)	300.0(凹)	80.0(凸)
曲率(出射侧)	16.0(凸)	80.0(凹)	45.5(凸)
				圆锥(出射侧)	-	-	0.52

在变形例的照明装置412中，可得到透镜的贴合工序变少的制造上的优点。另外，由于贴合的透镜的数量少，因此，在设计上，能够将公差取得较大。

此外，入射到构成第2透镜的凹透镜L2-1的端面的光的一部分会直接通过端面。这样的光有可能不会到达照射区域，而成为杂散光。因此，也可以设为在凹透镜L2-1的端面设置光吸收层、反射层来防止杂散光的构成。

在上述的变形例中，说明了使用消色差透镜作为第2透镜L2的方式，但也可以考虑使用消色差透镜作为第1透镜L1且第2透镜不使用消色差透镜的方式。但是，在该情况下，通过第2透镜L2的光有时受折射率色散的影响而无法恰当地校正色像差。因此，优选至少使用消色差透镜作为第2透镜L2。

此外，也可以使用衍射透镜作为第2透镜L2。在该情况下，能够将第2透镜L2薄型化和轻量化。

图39示出在照明装置412所形成的照射区域中测定的BR差。从图39可知，即使在仅L2透镜使用消色差透镜的情况下，BR差(R-B)/(R+B)在离照射区域的中心较远的周边部中也示出相对较低的值。因此，可恰当地防止黄环的发生。

在本实施方式的照明装置中，只要透镜配置成能够对透射过透镜的周边部分的光减少色像差即可，也可以不必一定进行通过光轴附近的光的色像差的补偿。

因此，以下，作为进一步的变形例，说明仅透镜的周边部具有消色差透镜的功能的方式。

图40示出本变形例的照明装置414。需要进行消色差的区域(以下，有时称为消色差部分)是透镜面的最周边部即可，例如，只要透镜半径中周边的例如50％具有消色差透镜的功能即可。由此，作为进一步的效果，可实现消色差透镜的轻量、薄型。

以下的表3中示出具体的设计例。在照明装置414中，将第2透镜L2的凹透镜L2-1的光轴附近(透镜中央部)的厚度设定为0.8mm。不过，也可以将透镜中央部的厚度设为0mm，即设为在中央部具有空洞的圆环状的透镜形状。其原因是，为了在照射区域的周边部使BR差变小，只要至少对通过透镜外周区域的光进行消色差化即可。此外，在本说明书中，有时也将仅在其一部分中形成有消色差部分的透镜称为消色差透镜。

[表3]

	透镜L1	透镜L2-1	透镜L2-2
				材料	PC	PC	PMMA
直径[mm]	13.0	40	40.0
				厚度[mm]※光轴上	5.0	0.8	13.6
坐标[mm]※光轴上	1.5	8.3	9.1
				曲率(入射侧)	9.6(凹)	300.0(凹)	55.0(凸)22 -->
圆锥(入射侧)	-	-	-
				曲率(出射侧)	6.5(凸)	80.0(凹)	28.5(凸)
圆锥(出射侧)	-	-	0.9
				平面宽度	-	21.8mm	21.8mm

这样，可以仅将透镜的周边部进行消色差透镜化，在仅校正了周边部的色像差时，也能够防止黄环的发生。此外，通常的消色差透镜是以校正光轴上的色像差的方式设计，而在本构成中，在以校正非轴光线的色像差的方式设计这一点与现有的消色差透镜不同。

图41示出在照明装置414所形成的照射区域中测定的BR差。从图41可知，即使在仅L2透镜的周边部使用了消色差透镜的情况下，BR差(R-B)/(R+B)在离照射区域的中心较远的周边部中也示出相对较低的值。因此，可恰当地防止黄环的发生。

<实施方式4-2：将光扩散层设置于光源与透镜之间的方式>

图42(a)示出本实施方式的照明装置所具备的光源1的附近，在将多个LED芯片1a密封的密封层1b上设置有具有透光性的扩散层40a。扩散层40a在其表面上典型的是具有不规则地配置的许多微细的凹凸。

另外，图42(b)示出变形例的照明装置所具备的光源1的附近，在将LED芯片1a密封的密封层1b上设置有由含有多个微粒子的透明树脂等形成的扩散层40b。

如图42(c)所示，在本实施方式中，在光源1与第1透镜L1之间配置有使光散射/扩散的光学元件。

下述的表4中，关于与图42(a)和(b)对应的实施例(a)和(b)、其它实施例(c1)～(c5)，示出周边色度不均、着色的发生结果和光利用效率。在其它实施例中，将扩散层与实施例(a)和(b)同样地设置于光源与第1透镜之间，并且将扩散层的雾度值分别设定在3％～70％的范围。另外，在表4中，作为比较例，还示出在第1透镜L1与第2透镜L2之间设置扩散层的情况。

此外，在表4中，将确认到色度不均或着色的情况用“×”表示，将未确认到的情况用“○”表示，将稍微确认到的情况用“△”表示。

[表4]

	雾度[％]	周边色度不均	着色	效率
					比较例		×	×	1.00
实施例(a)	20	○	○	0.93
					实施例(b)	30	○	○	0.92
实施例(c1)	3	△	△	0.97
					实施例(c2)	5	○	○	0.95
实施例(c3)	10	○	△	0.94
					实施例(c4)	50	○	△	0.90
实施例(c5)	70	△	×	0.80

从表4可知，在雾度值为5％的情况下，未得到充分的消除着色的效果，在雾度值为60％的情况下，虽然可得到消除着色的效果，但会引起效率下降。另外，如比较例所示，在第1透镜与第2透镜之间设置扩散层的情况下，可能会引起照射区域的均匀性、照射区域的边界的明确化、光利用效率的下降的问题。

在本实施方式的构成中，可知光从光源的出射角度与该光的照射位置之间存在现有的照明装置所没有的较强的相关性。并且，在本构成中，该光谱的出射角度依存性在照射面上会作为色度不均被视觉识别出来。可知这是本构成中特有的问题，为了降低这样的光源的光谱的出射角度依存性，优选在第1透镜与光源之间设置光扩散层。

不过，若雾度值大，则虽然有减少周边着色的效果，但会发生照射面的均匀性的下降、最周边部的锐度(きれ)的下降。

对本方式的配光特性中散射层的有效的特性进行了评价，结果判明雾度值设定为5％～50％是优选的。

而且，在将雾度值设定为5％～30％的情况下，在消除周边着色的同时，还可得到消除照射区域内的颜色不均的效果。

此外，“雾度值”是表示“雾度”的值。雾度值在将全光线透射率设为Tt(％)，将扩散透射率设为Td(％)的情况下，由以下的式定义。

雾度值(％)＝(Td/Tt)×100

在此，全光线透射率Tt是扩散透射光和平行透射光的总计强度相对于入射光(平行光线)强度的比率。另外，扩散透射率Td是扩散透射光的强度相对于入射光(平行光线)强度的比率。雾度值越小，则光扩散层的明度越增加，雾度值越大，则光扩散层的雾度越强。雾度值例如能够通过积分球式光线透射率测定装置来测定。

＜实施方式4-3：荧光体的配置范围与光源的间距的关系＞

图43(a)示出LED照明装置所使用的一般的光源(比较例)，图43(b)～(e)示出本实施方式的照明装置所使用的各种光源。

在各光源中，多个LED以按间距P的间隔相互分隔开的方式配置。另外，在光源中，除了LED以外，还设置有荧光体。荧光体以接受来自LED的光而恰当地产生荧光的方式例如以覆盖多个LED的方式层状地设置。

在此，如图43(a)～(e)中的各图所示，将最外侧的LED与存在于该LED的外侧的荧光体的边缘之间的距离中的最长的距离设为A，最短的距离设为B。此时，如图43(b)～(e)所示，优选相对于LED芯片的排列间距P(不规则的配置的情况下或者2种以上的情况下为平均值)，上述的距离A≤P且B≤P。此外，LED芯片的配置不限于图示的配置。

在图43(a)所示的比较例中，A≥P且B≥P。这样，在LED芯片的外侧的荧光体区域较广的情况下，那里的光谱有黄色成分相对变多的倾向。这是照射区域中产生黄环的主要原因之一。

而另一方面，如图43(b)所示，通过使LED外侧的荧光体形成区域进一步变小(在此，B≤P)能够减少黄环。不过，在图43(b)所示的例子中，在角部与其以外的部分中，荧光体的形成区域不同。其结果是，有时在照射区域周边产生黄环的浓淡。

因此，作为更优选的方式，如图43(c)和(d)所示，通过将任意一处到LED的外侧的荧光体形成区域的边缘为止的距离设定得大致相等，使其成为间距P以下的距离(即，通过设定为A≤P且B≤P)，能够更有效地减少黄环。另外，如图43(e)所示，也可以形成遮光层，使荧光体的发光面与图43(d)所示的情况同样。

这样，通过恰当地设定荧光体的发光区域和LED的排列间距P，能够减少从光源的周边部发出的光的光谱的黄色成分，能够抑制黄环、色度不均的发生。

图44示出在使用图43(c)所示的光源的情况下形成的照射区域中测定的BR差。从图44可知，BR差(R-B)/(R+B)在离照射区域的中心较远的周边部中示出相对较低的值，因此，可恰当地防止黄环的发生。

＜实施方式4-4：设置透镜遮光罩的方式＞

在本实施方式中，如图47所示，在照明装置440的光出射侧设置作为遮光部件的筒状的遮光罩48。如后所述，通过根据从照明装置440发出的光的配光角恰当地调节遮光罩48的长度Lf2，能够在将光的利用效率保持得较高的同时，防止在照射区域周边产生的杂散光。

首先，在说明本实施方式的照明装置的详细内容之前，对由遮光罩48遮断的杂散光进行说明。

图45示出照射区域的周边部的相对照度。在如上所述形成均匀的照射区域的照明装置中，在照射区域的边缘部分，照度会急剧下降。但是，在照射区域的周围会形成杂散光所形成的杂散光区域。

考虑杂散光是由于光学系统中的不希望的光的反射、透射过透镜的端面的光等而产生的。这样的杂散光可在希望的照射区域的周边观察到，在照明装置中希望防止产生杂散光。

在此，对本说明书中使用的“照射区域”、“杂散光区域”、“杂散光比例”的定义进行说明。

如图46所示，照射区域是指，在将光照射到从照明装置离开1m的屏幕(尺寸1m×1m)上时，在图45所示的角度-相对照度曲线中，比相对照度0.10处的切线与X轴(角度)的交点靠内侧的区域。

另外，杂散光区域是指如上所述规定的照射区域的外侧的区域。

而且，所谓杂散光比例，是指由杂散光区域的光通量/(照射区域的光通量+杂散光区域的光通量)表示的杂散光在整个照射光中的比例。

接着，参照图47来说明本实施方式的照明装置440。

如实施方式4-1所说明的那样，照明装置440具备光源1、第1透镜L1以及作为消色差透镜的第2透镜L2。第2透镜L2包括凹透镜L2-1和与其组合的凸透镜L2-2。光源1、第1透镜L1、第2透镜L2保持于壳体47的收纳空间内。

下述的表5中示出第1透镜和第2透镜的设计例。不过，当然也可以是其它各种设计。此外，表中的4次非球面系数和6次非球面系数分别表示使用非球面透镜的情况下的用于规定非球面的4次项和6次项的非球面系数。

[表5]

	L1	L2-1	L2-2
				材料	PC	PC	PMMA
直径[mm]	30.0	70.0	70.0
				厚度[mm]	9.5	1.5	27.0
坐标[mm]	2.5	12.5	14.025 -->
				曲率(入射侧)	30.0(凹)	260.0(凹)	140.0(凸)
圆锥(入射侧)	-	-	-
				曲率(出射侧)	15.0(凸)	140.0(凹)	48.0(凸)
圆锥(出射侧)	-	-	0.72
				4次非球面系数	-	-	5.0×10^-8
6次非球面系数	-	-	1.5×10^-9

照明装置440还具有以包围第2透镜L2的光出射面的周围的方式设置的遮光罩48，遮光罩48固定于壳体47。遮光罩48例如由树脂或金属材料形成，典型的是配置成其内面侧吸收光。

以往，在照明装置中，为了控制照射范围而使用设置遮光罩的方法。但是，在现有的照明装置中设置遮光罩的情况下，照射光会大大损失。这是因为，现有的照射装置的配光特性为高斯分布。

而另一方面，在照明装置440中，例如图48所示，在规定的照射区域的内侧可实现大致均匀的照度，并且在照射区域的外侧，照度会急剧下降。通过针对这样的照射光设置遮光罩48，既能够抑制向照射区域照射的光的损失，又能够有效地减少杂散光。

在此，对遮光罩48的长度Lf2进行说明。

当遮光罩48过长时，除了杂散光以外，照射光的一部分也会被吸收或者散射，因此，光的利用效率会大大下降。另一方面，当遮光罩过短时，无法防止到达照射区域的周边的杂散光。

例如，如下述的表6所示，在无遮光罩的情况下，虽然利用效率会变高，但杂散光比例较大，无法充分地抑制杂散光。因此，当如实施例4(a)和(b)所示设置40mm或者60mm的长度的遮光罩时，能够使利用效率不大幅下降地防止杂散光，能够实现3％以下的杂散光比例。不过，当遮光罩长度增长至80mm时，有时光利用效率会大幅下降，因而不优选。

[表6]

	遮光罩长度	效率	杂散光比例
				比较例4(a)	无遮光罩	94％	3.56％
实施例4(a)	40mm	92％	2.21％
				实施例4(b)	60mm	85％	0.88％
比较例4(b)	80mm	68％	0.15％

以下，对更具体的遮光罩的长度的更详细的设计进行说明。

遮光罩的长度也可以根据图47所示的出射角度θ1、出射角度θ2和遮光罩半径Rf来决定。

在此，遮光罩的长度的上限L2y能够使用屏幕上的相对照度会急剧下降的出射角度θ1来规定。θ1例如可以设定为图48所示的角度-相对照度的曲线的斜率比-0.1小的最小的角度。例如，在得到如图48所示的照度分布的情况下，θ1为25°。

使用该出射角度θ1，通过下式求出遮光罩长度上限L2y。

L2y＝Rf/tanθ1-Lf1

在此，Lf1是光轴上的从面光源1至壳体端部(与遮光罩48之间的连接部)的距离。即，光轴上的从面光源1至遮光罩的前端的距离能够由Lf1+Lf2表示。

在遮光罩比上限L2y长的情况下，应到达照射区域的光会被遮光罩遮住。因此，光的利用效率会大幅下降，另外，有可能无法实现照射区域边缘的照度的急剧下降。

另一方面，遮光罩的长度的下限L2s能够使用上述所说明的杂散光比例(＝杂散光区域的光通量/(照射区域的光通量+杂散光区域的光通量))为1％以下的出射角度θ2来规定。对于θ2，例如在得到如图48所示的照度分布的情况下，作为上述杂散光比例为1％的角度，通过照度的测定决定θ2＝38°。

使用该出射角度θ2，通过下式求出遮光罩长度下限L2s。

L2s＝Rf/tanθ2-Lf1

在遮光罩比下限L2s短的情况下，到达照射区域的周边的光中，几乎没有光被遮光罩遮住。因此，用下限L2y以下的长度的遮光罩，基本上无法遮住在照射区域的周边产生的杂散光。

如上所述，优选遮光罩单体的长度L2f(或者，从面光源至遮光罩端的光轴上的距离L1f+L2f)以满足下式的方式设定。

Rf/tanθ2-Lf1＜Lf2＜Rf/tanθ1-Lf1

以下举例，若在θ1＝25°、θ2＝38°、Lf1＝28mm、Rf＝50mm的情况下，设定为36.0mm＜Lf2＜79.2mm，则能够使光利用效率不下降，并有效地防止照射区域周边的杂散光。此外，当改写为从光源至遮光罩前端的距离Lf1+Lf2时，优选以满足64.0mm＜Lf1+Lf2＜107.2mm的方式适当设定遮光罩的长度等。

这样，在本实施方式的照明装置中，配光特性不是高斯分布，杂散光区域与照射区域被区别开，因此，通过将遮光罩的形状设为合适的构成，能够高效地仅减少杂散光。

＜实施方式4-5：在透镜面设置反射层的方式＞

在本实施方式中，如图49所示，说明在设置于照明装置450的第1透镜L1的光入射侧面和/或光出射侧面上以及在第2透镜L2的两侧面上设置防反射层50(以下，有时称为AR层50)的方式。

以下的表7中示出在第1透镜L1的出射侧面、第1透镜L1的入射侧面、第2透镜L2的两侧面的至少一个面上设置有AR层50时的杂散光比例、光利用效率等。此外，表7中的杯罩(カップ)反射率表示收纳第1透镜L1和第2透镜L2的壳体47的内侧面的反射率，在本实施方式中未特别实施防反射处理，因此，在所有的实施例中设定为90％。

另外，作为比较例5，示出在第1透镜L1和第2透镜L2中均未设置AR层的方式。示出了在不设置AR层的情况下，透镜面的反射率为4％。

在实施例5(a)～5(c)中，以第1透镜L1的出射侧面的反射率分别成为2％、1％和0.5％的方式设置有AR层50。此外，表中记载的反射率是D65光源的正面反射率。

另外，在实施例5(d)～5(f)中，以第1透镜L1的出射侧面和入射侧面这两者的反射率分别成为2％、1％和0.5％的方式设置有AR层50。

而且，在实施例5(g)～5(i)中，以第1透镜L1的出射侧面和入射侧面这两者以及第2透镜L2的出射侧面和入射侧面这两者的反射率分别成为2％、1％和0.5％的方式设置有AR层50。

[表7]

另外，本实施方式的各透镜的设计例如下述的表8所示。

[表8]

	L1	L2-1	L2-2
				材料	PC	PC	PMMA
直径[mm]	30.0	70.0	70.0
				厚度[mm]	9.5	1.5	27.0
坐标[mm]	2.5	12.5	14.0
				曲率(入射侧)	30.0(凹)	260.0(凹)	140.0(凸)
圆锥(入射侧)	-	-	-
				曲率(出射侧)	15.0(凸)	140.0(凹)	48.0(凸)
圆锥(出射侧)	-	-	0.72
				4次非球面系数	-	-	5.0×10^-8
6次非球面系数	-	-	1.5×10^-9

在本实施方式中，第1透镜L1是离光源最近的透镜。此外，图49中示出使用弯月形透镜作为第1透镜L1的方式，但不限于此。在使用包括凹凸2枚透镜的消色差透镜作为第1透镜L1的情况下，能够将一体化后的透镜作为第1透镜L1来考虑。另外，在使用3枚以上的透镜构成光学系统的情况下，只要将离光源最近的透镜作为第1透镜L1来考虑，将其它透镜中的任一方作为第2透镜L2来考虑即可。

从图49可知，在本实施方式的照明装置450中，透镜与空气的界面至少存在4处。另外，一般来说，设置防反射层成为制造工序的增加、成本增大的主要原因。

为了确定最优选设置防反射层的面，对杂散光的发生源进行了分析，结果发现，约80％以上的杂散光是由于第1透镜L1的出射侧面的透镜-空气界面的反射而产生的。因此，优选至少在第1透镜L1的照射面侧设置防反射层。

如上述表7的实施例5(a)～(c)所示，通过仅在第1透镜L1的照射面侧设置防反射层，既能够使杂散光比例充分地下降，又能够防止制造成本的上升。这些构成特别是在利用蒸镀法形成AR层的情况下，在制造成本方面可以说是有利的构成。

另外，如上述表7的实施例5(d)～(i)所示，通过进一步在其它透镜面也设置AR层，能使杂散光比例进一步下降。此外，这些构成特别是在利用DIP法形成AR层的情况下，不会使制造成本大幅上升，因此，可以说是有利的构成。

＜实施方式4-6：在端缘面(コバ)、壳体内部设置光吸收层的方式＞

在图50所示的本实施方式的照明装置460中，在第1透镜L1和第2透镜L2的端缘面设置有吸收层Lsa。此外，所谓端缘面，是指透镜的边缘的侧面部分(典型的是构成圆筒侧面的面)。另外，吸收层Lsa是通过将透镜的端缘面涂黑而形成的。

下述表9中示出实施例和比较例。比较例6是不设置透镜面的AR层和端缘面的吸收层的构成。另外，实施例6(a)是在实施例5(b)的构成中进一步在端缘面设置有吸收层的构成。实施例6(b)、(c)是在实施例5(e)、实施例5(h)的构成中进一步在端缘面设置有吸收层Lsa的构成。另外，实施例6(d)、(e)、(f)是在实施例5(c)、(f)、(i)的构成中进一步在端缘面设置有吸收层的构成。另外，实施例6(g)、(h)、(i)是在实施例6(b)、(e)、(h)的构成中进一步在杯罩处(壳体内部)设置有吸收层的构成。通过在杯罩处设置吸收层，反射率会下降至5％。

[表9]

从表9的结果可知，通过在端缘面设置吸收层，能够进一步减少杂散光，能够使杂散光比例为1.6％以下。此外，即使取代在端缘面设置吸收层，而使端缘面的表面进行散射，也能够减少杂散光。另外，优选设置于端缘面的吸收层的反射率设定为10％以下。通过进一步使壳体内部的反射率变小，也能够减少杂散光。

以下，说明根据实施方式4-4～实施方式4-6的组合的方式。如图51所示的照明装置462那样，也可以不仅设置实施方式4-4所示的遮光罩，而且如实施方式4-5和4-6所示在透镜面设置反射层和/或在端缘面设置吸收层。

下述的表10中示出各实施例7(a)～(h)和比较例7。通过在透镜面设置AR层，在端缘面和杯罩处设置吸收层，而且还使用遮光罩(实施例7(h))，能够显著降低杂散光比例。

[表10]

另外，通过如图52所示的照明装置464那样将壳体内部涂黑，能够减少杂散光，能够使杂散光比例为1.5％以下。下述的表11中示出各实施例8(a)～(l)和比较例8。通过将壳体内部涂黑，杯罩反射率从90％下降至5％。

[表11]

以上，说明了用于抑制在照射区域的周边部产生的黄环、杂散光的各种方式，当然也可以将各实施方式任意组合。

以下，说明本发明的又一实施方式。

〔通过选择构成透镜的材料来抑制颜色不均的产生的方式〕

本发明的发明人发现，在如上所述使用凸透镜和弯月形透镜的组合的情况下，若未恰当地选择构成透镜的材料，则有可能产生照射区域的端部呈现与中心附近不同的颜色的现象(着色现象)。

以下，说明用于防止这样的着色现象的方式。

＜实施方式5-1＞

本实施方式的照明装置具有与图1所示的照明装置同样的构成。即，如图1所示，照明装置包含光源(发光部)1和配置于光源1的光取出侧即光出射面侧的光轴Ax上的光学透镜部2a，由光源1发出的光通过光学透镜部2(第1光学透镜部)a进行光照射。

(光源1)

光源1包括作为进行面发光的面发光体的LED发光体。此外，只要是进行面发光的面发光体即可，不限于LED发光体。例如，也可以采用将包含荧光体的发光部用作发光部并将光源与发光部分离的远程荧光粉结构。此外，本实施方式的LED发光体(面发光体)的发光面的形状为矩形形状，该矩形的面积为6mm×6mm的程度。

(光学透镜L1)

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为5.0mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为12.0mm，入射面(凹)的曲率半径为9.2mm，出射面(凸)的曲率半径为6.0mm。

光学透镜L1的构成材料优选具有透光性和/或耐热性的树脂材料或者玻璃材料，在本实施方式中，使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯：阿贝数ν＝58)，但不限于此。例如，作为PMMA以外的备选材料，有作为高阿贝数的透镜材料的冕牌玻璃(例如Schott公司制的BK7：阿贝数64.7等)、烯烃类树脂(例如日本瑞翁公司制的ZEONEX、JSR公司制的ARTON、三井化学公司制的APL：阿贝数56的程度)等。它们均为高阿贝数且兼顾耐热性和透明性。因此，与PMMA相比更为优选。

(光学透镜L2)

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为10.5mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为35.0mm，入射面为平面，出射面(凸)的曲率半径为21mm，出射面(凸)的圆锥常数为-0.28，4次非球面系数为-5.2×10^-7，6次非球面系数为-1.9×10^-8，8次非球面系数为3.5×10^-10，10次非球面系数为-9.7×10^-13，12次非球面系数为2.6×10^-16。

光学透镜L2的构成材料在本实施方式中与光学透镜L1同样是使用PMMA，但不限于此。例如，作为PMMA以外的备选材料，能够示例出上述的冕牌玻璃、烯烃类树脂等。

此时，光学透镜L1、L2的焦距分别为23.05mm、42.47mm，合成焦距为16.14mm。另外，各光学透镜L1、L2的焦点位置f1、f2以及合成焦点位置f1+f2的位置在以光源部的发光面为0(原点)，以出射方向为+方向来设定轴的情况下，分别为-15.20mm、-26.94mm、-6.44mm。另一方面，通过计算导出了由各光学透镜L1、L2产生的虚像(L1虚像、L2虚像)的位置，结果是，L1虚像为-1.26mm，L2虚像为-8.76mm。

在此，在本实施方式的照明装置中，优选光学透镜L1、L2分别采用相对较高的阿贝数(ν＝54以上)的构成材料。

更具体地说，在本实施方式中，如上所述，将PMMA用作透镜的构成材料，在该情况下，当将对波长587.6nm、486.1nm和656.3nm的光的折射率分别设为nd、nF、nC时，阿贝数ν＝(nd-1)/(nF-nC)＝58。

另外，如上所述，光学透镜L1、L2各自的构成材料只要是具有透光性的材料即可，无需一定是无色透明的。

另外，如上所述，优选光学透镜L1、L2各自的构成材料是具有耐热性的材料。由此，能够抑制由于光学透镜L1、L2各自的周边的温度上升而导致透镜变形。

接着，说明使用如上所述恰当地选择了阿贝数的透镜的优点。

本发明的发明人首次发现了当利用上述专利文献1的光源使照射面接近均匀时，会产生照射区域的端部成为与中心附近不同的颜色的现象(着色现象)。因此，本发明的发明人对上述的着色现象产生的原因进行了锐意研究，首次判明了透镜的构成材料的阿贝数越低，则着色的程度越大。考虑这是因为：定性地看，阿贝数越低，则通过透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致的折射率的差越大。

因此，在本实施方式的照明装置中，将光学透镜L1、L2各自的构成材料的阿贝数设为54以上(相对较高的阿贝数；在本实施方式中，使用PMMA而阿贝数设为58)。由此，通过构成光学透镜部2a的光学透镜L1、L2中的每个透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致的折射率的差变小，因此，波长不同的多个光的光线间的偏差变小。因此，能够使照射区域的中心附近与端部的颜色变化变小。

这样，在本实施方式中，可得到能够使照射光的照射区域(光点)的中心附近与端部的颜色变化变小的进一步的效果。

(与图2所示的照明装置同样的构成)

另外，本实施方式的照明装置也可以是与图2所示的照明装置同样的构成。以下，说明在本构成中使用如上所述恰当地选择了阿贝数的透镜的优点。

在采用与图2所示的照明装置同样的构成的情况下，也是将光学透镜L1、L2各自的构成材料的阿贝数设为54以上(相对较高的阿贝数；在本实施方式中，使用PMMA而阿贝数设为58)。由此，通过构成光学透镜部2a的光学透镜L1、L2中的每个透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致的折射率的差变小，因此，波长不同的多个光的光线间的偏差变小。因此，能够使照射区域的中心附近与端部的颜色变化变小。

因此，可得到能够使照射光的照射区域(光点)的中心附近与端部的颜色变化变小的进一步的效果。

以下，参照图53，对照射区域的端部(周边)的着色与照明装置11a的光线的情形的关系进行说明。

图53(a)是示出本实施方式的照明装置11a的光线情形的图。另外，图53(b)是示出参考例(sample2)的照明装置(准直光学系统LC2)的光线情形的图。而且，图53(c)是示出各透镜的构成材料与折射率或者阿贝数的关系的表。

在此，对于照明装置11a和参考例的照明装置，示出从光源1出射的红色光(波长700nm；较淡的实线)和蓝色光(波长435nm；较浓的实线)的各光线的追踪结果。

在图53(b)所示的参考例的照明装置中，使用了高折射率(＝低阿贝数)的材料，从其色散性可知，红色光和蓝色光的各光线的偏差大。

另一方面，当如图53(a)所示的本实施方式的照明装置11a那样，使用阿贝数高的透镜材料时，可知波长所致的折射率的差变小，因此，红色光与蓝色光的各光线的偏差小。

接着，基于图54，对本实施方式的照明装置11a的光学特性进行说明。图54(a)是示出在照明装置11a中照射光包含白炽灯色(3000K)、蓝色(波长435nm)、红色(波长700nm)的3种光时的照度分布。另外，图54(b)示出参考例的准直光学系统LC2的照度分布。而且，图54(c)示出图54(a)所示的照明装置的比色图表。

如图54(a)和(c)所示，照明装置11a的照度区域是均匀的，而且，红色光与蓝色光的照度区域的差在前方1000mm处也几乎没有，因此，照射区域(光点)的中心附近与端部的颜色变化几乎看不出来。

另一方面，即使透镜位置/形状与照明装置11a是相同的，在如准直光学系统LC2的照明装置那样，使用了低阿贝数的材料(光学透镜L1使用聚碳酸酯(PC)；阿贝数30)的情况下，红色光和蓝色光的各光线出现差的区域(颜色变化的距离)也会不同。

例如，在照明装置11a中颜色变化的距离为70mm的程度，而在准直光学系统LC2中，颜色变化的距离为120mm的程度，即，照射区域的周边的着色区域变大。

接着，基于图55，对照射区域的端部(周边)的着色与阿贝数的关系(临界性意义)进行说明。

图55(a)是示出透镜的构成材料与折射率和阿贝数的关系的表。另外，图55(b)是示出阿贝数与照射区域的端部(周边)的颜色变化的距离的关系的坐标图。

本发明的发明人为了确认阿贝数的差别所致的效果，关于图55(a)的表所示的各材料，对阿贝数与照射区域的端部(周边)的颜色变化的距离的关系进行了评价。

其结果是，如图55(b)的坐标图所示，判明了以阿贝数为54的附近为边界，颜色变化的距离急剧变化。

在该图中，阿贝数小于54时，颜色变化的距离为大致112mm以上或者大致120mm以上。另一方面，阿贝数为54以上时，颜色变化的距离为96mm以下或者大致68mm以下。

此外，阿贝数并不是越高越好，若是阿贝数非常高的材料(例如HOYA公司制：FCD玻璃；阿贝数82)时，改善效果会收敛(未图示)。根据上述，优选阿贝数为54以上82以下，更优选为56以上65以下。

＜实施方式5-2＞

图56和图57是示出本实施方式所涉及的照明装置11c的概略构成的图。

(照明装置11c的构成)···图56、图57

照明装置11c在除了上述的光学透镜部2a以外在光学透镜部2a的光射出侧还设置有包括2枚作为照射角度调整用透镜的光学透镜L3、L4的光学透镜部2b这一点上，与上述的照明装置11a、11b不同。

光学透镜部2a是如上所述的，因此，以下，对光学透镜部2b进行说明。

(光学透镜部2b)

光学透镜部2b包括2枚光学透镜L3、L4，结构如下：从离光学透镜部2a的光出射侧近的一侧按顺序配置有光学透镜L3、光学透镜L4。此外，光学透镜L3、L4以各自的中心通过光轴Ax的方式配置。

(光学透镜L3)

光学透镜L3包括具有至少比光学透镜L2的与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径大的直径，光学透镜L2侧的面为凹面形状的光学透镜。

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为10mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为50mm，入射面(凹)的曲率半径为78mm，出射面(凸)的曲率半径为180mm。

光学透镜L3的构成材料与光学透镜L1、L2同样地优选高阿贝数的材料，在本实施方式中使用PMMA，但不限于此。例如，作为PMMA以外的备选材料，能够示例出上述的冕牌玻璃、烯烃类树脂等。

另外，光学透镜L2、L3间的距离在与光学透镜L2、L4不干涉的范围内是可变的，如图57(a)和(b)所示，通过改变该距离进行照射角度调整，能向大角度或者小角度变更。

此外，图57(a)是示出使照明光的照射角度为小角度时的各透镜的配置。另外，图57(b)示出使照明光的照射角度为大角度时的各透镜的配置。

(光学透镜L4)

光学透镜L4包括具有至少比作为第1枚光学透镜的光学透镜L3的最大直径大的直径，光射出面侧为凸形状的透镜。

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为18mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为100mm，入射面(凹)的曲率半径为330mm，出射面(凸)的曲率半径为90mm。

光学透镜L4的构成材料在本实施方式中与光学透镜L1同样是使用PMMA，但不限于此。例如，作为PMMA以外的备选材料，能够示例出上述的冕牌玻璃、烯烃类树脂等。

此外，图56所示的光学透镜L2～L4的距离为50mm的程度。

(照明装置11c的效果)

根据照明装置11c，能够利用从发光部出射的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置出射的光向大致相等的照射区域照射，能够飞跃性地提高照射区域的均匀性，既能使照射光的照射区域(光点)的中心附近与端部的颜色变化变小，又能向大角度或者小角度变更。

接着，基于图58和59，对照明装置11c的光学特性进行说明。

图58(a)示出在小角度的透镜配置中照射光包含白炽灯色(3000K)、蓝色(波长435nm)、红色(波长700nm)的3种光时的照度分布。另外，图58(b)示出比色图表。另一方面，图59(a)示出在大角度的透镜配置中照射光包含白炽灯色、蓝色、红色的3种光时的照度分布。而且，图59(b)示出比色图表。

如这些图所示，照明装置11c的照度区域是均匀的，而且，红色光与蓝色光的照度区域的差在前方1000mm处也几乎没有，因此，照射区域(光点)的中心附近与端部的颜色变化几乎看不出来。

＜实施方式5-3＞

如下说明本发明的又一实施方式。在此，说明将光学透镜部2的2枚构成的光学透镜一体化的例子。

(照明装置的构成)···图60

图60是示出本实施方式所涉及的照明装置11d的概略构成的图。

如该图所示，照明装置11d具备光源1(发光部)和将2枚构成的光学透镜L1、L2一体化的光学透镜部2c。

(光源1)

光源1包括作为进行面发光的面发光体的LED发光体。此外，只要是进行面发光的面发光体即可，不限于LED发光体。例如，也可以采用将包含荧光体的发光部用作发光部并将光源与发光部分离的结构。此外，本实施方式的LED发光体(面发光体)的发光面的形状为大致圆形状，直径为2mmΦ。

(光学透镜部2c)

射出到与光源1的发光面垂直的方向的光在光学透镜L2的各空气界面上大致垂直地入射。因此，如该图所示，即使使光学透镜L1、L2的各透镜的中央附近的一部分接触或者接合，也不会对射出角度分布带来大的影响，可实现照射区域的均匀性。

(光学透镜L1)

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为2.0mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为8.0mm，入射面(凹)的曲率半径为6.6mm，出射面(凸)的曲率半径为4.0mm。

光学透镜L1的构成材料在本实施方式中与上述同样是使用PMMA，但不限于此。例如，作为PMMA以外的备选材料，能够示例出上述的冕牌玻璃、烯烃类树脂等。

(光学透镜L2)

更具体地说，光轴Ax方向的厚度为4.0mm，与光轴Ax垂直的截面(最大)的直径为16mm，入射面为平面，出射面(凸)的曲率半径为12mm，出射面(凸)的圆锥常数为-0.20。

(制造方法)

在图60所示的照明装置11d中，示出将光学透镜L1、L2一体成型或者使光学透镜L1、L2接合而作为光学透镜部2c的例子。

(1)一体成型：具体地说，使用丙烯酸材质等的树脂(在本实施方式中，使用阿贝数58的PMMA)，通过模具将光学透镜L1、L2一体成型而作为光学透镜部2c。

(2)接合：另一方面，也可以在使离光源1的发光面近的透镜(光学透镜L1)和离发光面远的透镜(光学透镜L2)分别成型后，在各透镜的中心附近将它们粘接而作为光学透镜部2c。

更具体地说，照明装置11d的制造方法包含以下的工序。

(a)透镜制作工序：使用阿贝数为54以上的透光性材料分别制作多个光学透镜的透镜制作工序。

(b)接合工序：以使得构成光学透镜部2c的各光学透镜各自的焦点位置，相对于由各光学透镜产生的各个虚像，存在于各个虚像的与发光部相对的面的相反侧的方式，对(a)的透镜制作工序中制作的多个光学透镜分别进行光轴调整而将它们接合。

此外，在本实施方式中，作为“接合”的一例，是通过使用了粘接剂的粘接，将2枚构成的光学透镜一体化，但不限于此。例如，作为“接合”的其它例子，能够举出焊接、压接等。

接着，基于图61，对照明装置11d的光学特性进行说明。图61(a)是示出照射光包含白炽灯色(3000K)、蓝色(波长435nm)、红色(波长700nm)的3种光时的照度分布。另外，图61(b)示出比色图表。

如这些图所示，照度区域是均匀的，而且，红色光与蓝色光的照度区域的差在前方1000mm处也几乎没有，因此，中心附近与端部的颜色变化几乎看不出来。

如以上所说明的那样，本实施方式的照明装置也可以是：在发光部的光取出侧配置有包括多个光学透镜的光学透镜部，上述光学透镜部的各光学透镜各自的焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于各个虚像的与上述发光部相对的面的相反侧，上述多个光学透镜各自的构成材料的阿贝数为54以上。

另外，本实施方式的照明装置的制造方法也可以是在发光部的光取出侧配置有包括多个光学透镜的光学透镜部的照明装置的制造方法，包含：透镜制作工序，使用阿贝数为54以上的透光性材料分别制作上述多个光学透镜；以及透镜接合工序，以使得构成上述光学透镜部的各光学透镜各自的焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于各个虚像的与上述发光部相对的面的相反侧的方式，对上述透镜制作工序中制作的多个光学透镜分别进行光轴调整而将它们接合。

根据上述构成或者方法，能够在靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像。

由此，能使得从存在于光学透镜部的光轴上的发光部中心射出的光和从偏离发光部中心的位置射出的光以大致相等的角度分布从光学透镜部射出，从发光部中心射出的光和从偏离发光部中心的位置射出的光均能够相同地照射规定的照射区域的整个区域，因此，能飞跃性地提高照射区域的均匀性。

另外，如上所述，本发明的发明人首次发现了当利用上述专利文献1的光源使照射面接近均匀时，会产生照射区域的端部成为与中心附近不同的颜色的现象(着色现象)。因此，本发明的发明人对上述的着色现象产生的原因进行了锐意研究，首次判明了透镜的构成材料的阿贝数越低，则着色的程度越大。考虑这是因为：定性地看，阿贝数越低，则通过透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致的折射率的差越大。

因此，在上述的构成或者方法中，将多个光学透镜各自的构成材料的阿贝数设为54以上(相对较高的阿贝数)。由此，通过构成光学透镜部的多个光学透镜中的每个透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致折射率的差变小，因此，波长不同的多个光的光线间的偏差变小。因此，能够使照射区域的中心附近与端部的颜色变化变小。

因此，能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，能够飞跃性地提高照射区域的均匀性，能够使照射光的光点的中心附近与端部的颜色变化变小。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以是：在发光部的光照射面侧配置有包括多个光学透镜的透镜部，由构成上述光学透镜部的各光学透镜的焦点合成而得到的合成焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于所述全部虚像的与上述发光部相对的面的相反侧。

另外，根据上述构成，由构成光学透镜部的各光学透镜的焦点合成而得到的合成焦点位置，相对于由上述各光学透镜产生的各个虚像，存在于所述全部虚像的与上述发光部相对的面的相反侧，由此，能够在进一步靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像。由此，能够扩大从光学透镜部射出的光的角度，因此，能飞跃性地提高更广照射区域的均匀性。

而且，根据上述构成，也能够在靠近发光部的位置产生由各透镜形成的虚像，因此，能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，能够飞跃性地提高照射区域的均匀性。另外，根据上述构成，通过构成光学透镜部的多个光学透镜中的每个透镜的波长不同的多个光的波长的差别所致的折射率的差变小，因此，波长不同的多个光的光线间的偏差变小。因此，能够使照射区域的中心附近与端部的颜色变化变小。

上述多个光学透镜各自的构成材料也可以是具有耐热性的材料。

根据上述构成，能够抑制由于多个光学透镜各自的周边的温度上升而导致透镜变形。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以在将上述光学透镜部作为第1光学透镜部时，在上述第1光学透镜部的光射出侧设置有第2光学透镜部。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以是：在上述第2光学透镜部中，离第1光学透镜部最近的透镜由凹透镜构成，离第1光学透镜部第二近的透镜由凸透镜构成。

由此，能调整从第1光学透镜部射出的光的射出角，且能够利用从发光部射出的光中的几乎全部的光，能实现高的光利用效率并且使从发光部的不同位置射出的光向大致相等的照射区域照射，能够飞跃性地提高照射区域的均匀性。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以是：在上述光学透镜部中，上述各透镜界面的一部分一体地形成。

另外，也能够简单地进行发光部与光学透镜部的固定。

作为2枚透镜的一体形成方法，可以考虑利用树脂的一体成型、利用粘接剂的粘接。

另外，在根据本实施方式的照明装置中，上述2枚透镜也可以是利用树脂一体成型的。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以是：对于构成上述光学透镜部的透镜中的将离上述发光部最近的透镜面设为朝向该发光部凹陷的凹面的第1光学透镜，在将从上述发光部的发光面至光轴上的第1光学透镜的界面的距离设为d，将上述第1光学透镜的内侧透镜曲率半径设为R，将上述发光部的上述光轴上的配置范围设为h时，满足。

这样，通过将发光部配置在上述配置范围h内，从该发光部射出的光会全部进入第1光学透镜，能够提高光利用效率。

另外，根据本实施方式的照明装置也可以是：在将从上述光学透镜部的中心至发光部的发光面的距离设为a，将从上述光学透镜部的中心至焦点位置的距离设为f时，满足a＜f/2。

这样，通过使从光学透镜部的中心至发光部的发光面的距离a小于从光学透镜部的中心至焦点位置的距离f的一半，总是能够使虚像位置比光学透镜部的焦点位置相对靠近光学透镜部。

另外，在根据本实施方式的照明装置中，上述发光部也可以包括多个发光体。

在该情况下，在发光部的发光面上会配置多个发光体，但即使各发光体的发光量有偏差，在照射面上也能以将这些偏差吸收的方式照射光。也就是说，在任一发光体中，均对相同照射区域照射光，因此，即使发光体的发光量有偏差，该偏差也会被吸收。

本发明不限于上述的各实施方式，能在权利要求所示的范围内进行各种变更，适当组合不同的实施方式中分别公开的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

工业上的可利用性

根据本发明的实施方式的照明装置能够用于仅照明狭小范围的聚光灯或投光机、均匀地照射稍大范围的路灯或阅读灯、室内用间接照明或汽车的车内灯、更大光量类型的汽车的前灯等众多的照明产品。另外，作为舞台照明装置，能够适合用作形成圆形以外的照射区域的聚光灯。

另外，光源的发光波长不仅能够是可见光，还能够用于使用红外光的红外传感用光源或使用紫外光的点式曝光照明、杀菌用照明等。

附图标记说明

1光源(发光部)

2光学透镜部

3光学透镜

4光学透镜

5开口部

11照明装置

12照明装置

13a照明装置

13b照明装置

22光学透镜部

23光学透镜部

AX光轴

L1光学透镜(第1透镜)

L2光学透镜(第2透镜)

f1第1焦点位置

f2第2焦点位置

F1第1透镜的焦点

F2第2透镜的焦点

Claims

1.一种照明装置，具备：

面光源，其具有光出射面；

第1透镜，其具有第1焦点，配置于上述面光源的上述光出射面侧；以及

第2透镜，其具有第2焦点，配置于上述第1透镜的光出射面侧，

上述面光源、上述第1透镜和上述第2透镜配置成由上述第1透镜形成第1虚像且由上述第2透镜形成第2虚像，

上述照明装置的特征在于，

上述第1虚像形成于上述第2焦点与上述第1透镜之间，

上述第2焦点位于从上述第2透镜的主点离开规定焦距f’的位置的与上述面光源相反的一侧的位置，

当将上述第2透镜的主点与上述第1虚像的位置之间的距离设为l’，将上述第2透镜的有效口径设为D，将光源尺寸因子设为ε时，

上述规定焦距f’满足l’＝(D/(ε+D))·f’，

上述光源尺寸因子是上述面光源的光出射面的尺寸或者上述面光源所包含的多个发光元件的排列间距。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

由上述第1透镜形成的上述第1虚像位于比上述第2透镜的焦点靠上述面光源侧的位置。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，

上述第1虚像形成于上述第1焦点与上述第1透镜之间，且上述第2虚像形成于上述第2焦点与上述第2透镜之间。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，

上述第1虚像和上述第2虚像形成于上述第1透镜和上述第2透镜的合成焦点与上述第1透镜之间。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

在包含上述第1透镜和上述第2透镜的第1光学系统的光出射侧还设置有第2光学系统。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，

上述第2光学系统包含最接近上述第1光学系统的凹透镜和继上述凹透镜之后接近上述第1光学系统的凸透镜。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述第1透镜的光出射面与上述第2透镜的光入射面相接合。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其中，

上述第1透镜和上述第2透镜是利用树脂一体成型的。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述第1透镜的与上述面光源相对的一侧的透镜面为凹曲面，

在将光轴上的从上述面光源的光出射面至上述第1透镜的凹曲面的距离设为d，将上述第1透镜的上述凹曲面所具有的曲率半径设为R时，

可配置上述光出射面的位置的范围宽度h由

表示。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

在将从包含上述第1透镜和第2透镜的光学透镜部的主点至上述光出射面的距离设为a，将从上述光学透镜部的主点至焦点位置的距离设为f时，满足

a＜f/2。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述面光源包含相互分隔开地配置的多个发光元件。

12.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述第1透镜和上述第2透镜由具有耐热性的材料形成。

13.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述第1透镜和上述第2透镜中的至少一方是消色差透镜。

14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，

上述消色差透镜包括凹透镜和紧贴于上述凹透镜的凸透镜，上述凹透镜与上述凸透镜的中央部的接合界面是平面。

15.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述面光源包含以间距P排列的多个发光元件和以与上述多个发光元件重叠的方式配置的荧光体，在将上述荧光体的边缘与配置于离上述荧光体的边缘最近的位置的发光元件的边缘之间的距离设为A时，满足A≤P。

16.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

还具备遮光罩，上述遮光罩配置于上述第2透镜的光出射侧，以将从上述第2透镜出射的光的一部分遮住的方式设置。

17.根据权利要求16所述的照明装置，其中，

在将角度-相对照度曲线的斜率比-0.1小的最小的角度设为θ1，将由杂散光区域的光通量/(照射区域的光通量+杂散光区域的光通量)表示的杂散光比例为1％以下的出射角度设为θ2，将上述遮光罩的半径设为Rf时，光轴上的从上述面光源的发光面的位置至上述遮光罩的前端的位置的距离Lf1+Lf2满足Rf/tanθ2＜Lf1+Lf2＜Rf/tanθ1。

18.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

在上述第1透镜的光出射面和光入射面以及上述第2透镜的光出射面和光入射面中的至少1个面设置有防反射层。

19.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

还具备壳体，上述壳体具有收纳上述面光源、上述第1透镜和上述第2透镜的空间，在对上述收纳的空间的外侧进行规定的壳体部分的至少一部分中设置有光吸收层。

20.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其中，

上述第1透镜的焦点位于比上述第2透镜的焦点靠上述面光源侧的位置。