JP2010157381A

JP2010157381A - 発光装置

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Publication number: JP2010157381A
Application number: JP2008333727A
Authority: JP
Inventors: Andrei Kazmierski; アンドレイ・カズミエルスキー
Original assignee: Helios Techno Holding Co Ltd
Current assignee: Helios Techno Holding Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15
Also published as: EP2202458A2; US20100164349A1; ATE554336T1; US8067881B2; EP2202458A3; EP2202458B1

Abstract

【課題】既存の有焦点凹面鏡を使用しつつ、複数の各主光源体から放射された光を凹面鏡で反射させて当該光を平行光あるいは集光とし、無駄な光（＝迷光）を減らして複数の主光源体からの光の利用効率を向上させることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１０を、１つの焦点Ｆ１を有する凹面鏡１２と、焦点Ｆ１と凹面鏡１２の光反射面２０との間に配設され、光反射面２０に向けて出光する複数の主光源体２６と、各主光源体２６および光反射面２０の間にそれぞれ配設され、対応する主光源体２６から放射された光を光反射面２０に向けて屈折させるとともに、該主光源体２６の背後に位置する焦点Ｆ１に該主光源体２６の虚像Ｓを形成する複数の主レンズ２９とで構成することにより、上記課題を解決することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光ダイオード等を主光源体とし、一般照明やプロジェクターなどに用いられる発光装置に関する。

一般照明やプロジェクター用に用いられる発光装置として、凹面鏡と、当該凹面鏡の焦点にその発光点が位置するように配設された放電灯やハロゲンランプとを組み合わせたものが広く用いられている。

しかし、放電灯やハロゲンランプは、消費電力が大きく、かつ、放熱量が多いという問題があったことから、消費電力が小さく、かつ、放熱量も少ないという利点を有する例えば発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と言い、以下これを放電灯よりも光量、放熱量の少ない光源体の代表例とする。）を発光装置の光源体として用いることが提案されている。このような発光装置において、１個当たりの光量が放電灯やハロゲンランプと比べて少ないというＬＥＤの欠点を補うため、複数のＬＥＤを設けることにより、多くの光量を出光することのできる発光装置が開発されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の発光装置１は、図１４に示すように、２つのＬＥＤ２と、焦点を有する回転曲面をその焦点を通る平面で２つの分割曲面３に分割した後、焦点位置Ｆｘ、Ｆｙが互いに異なるようにずらしてこれら分割曲面３が配設された凹面鏡４とを有しており、各ＬＥＤ２は、対応する分割曲面３の光反射面５に向けてその焦点位置Ｆｘ、Ｆｙにそれぞれ配設されている。

この発光装置１によれば、各ＬＥＤ２から放射された光は、対応する光反射面５で反射され、光反射面５が回転放物面の一部であれば当該光は平行光となり、光反射面５が回転楕円面の一部であれば当該光は集光点に集まる集光となり、平行光あるいは集光とならない無駄な光（＝迷光）を減らして複数のＬＥＤ２からの光の利用効率を向上させることができる。
特開２００７−１０１７３２号公報（図４・図５）

しかし、特許文献１の発光装置１は、上述のように焦点を有する回転曲面を複数の分割曲面３に分割し、これら分割曲面３を焦点位置が互いに異なるようにずらして配設しなければならないことから、特殊な凹面鏡４が必要となり、例えば、回転放物面（あるいは回転楕円面）で構成された光反射面を有する既存の凹面鏡を利用することができず、汎用性に極めて乏しいという問題があった。

加えて、上述のような特殊な凹面鏡４は、それを製造する際にも問題があった。すなわち、ガラスを用いて凹面鏡４を製造する場合には、複数の分割曲面３の形状にあわせて凹面鏡４の肉厚を偏らせる必要があることから、材料の歩留まりが悪く、かつ形状の精度を高めるのが困難であった。また、アルミニウムを用いる場合も同様の問題があるとともに、ヘラ押しでは事実上成形不能であった。さらに、樹脂を用いる場合には、凹面鏡４を成形するための金型が複雑になることから、該金型費用が高くなるとともに形状の精度を高めるのが困難であった。

さらに、凹面鏡４には上述のように複数の焦点が存在する以上、ある焦点に配置されたＬＥＤ２から放射された光の一部が当該焦点に対応する分割曲面３とは別の分割曲面３で反射されることにより所定の平行光あるいは集光にならず、光の利用効率の向上にも限界があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、回転放物面や回転楕円面といった、「１つの焦点を有する既存の凹面鏡」を使用しつつ、複数の各主光源体から放射された光を凹面鏡で反射させることによって、凹面鏡の光反射面が回転放物面であれば当該光を主光源体数に合わせた明るさの平行光とし、光反射面が回転楕円面であれば主光源体数に合わせた明るさの光として集光点に集光させることができ、更なる目的としては無駄な光（＝迷光）を減らして複数の主光源体からの光の利用効率を極大化させることができる発光装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、
（１Ａ）１つの焦点Ｆ１を有する凹面鏡１２と、
（１Ｂ）焦点Ｆ１と凹面鏡１２の光反射面２０との間に配設され、光反射面２０に向けて出光する複数の主光源体２６と、
（１Ｃ）各主光源体２６および光反射面２０の間にそれぞれ配設され、対応する主光源体２６から放射された光を光反射面２０に向けて屈折させるとともに、該主光源体２６の背後に位置する焦点Ｆ１に該主光源体２６の虚像Ｓを形成する複数の主レンズ２９とを備えている
（１Ｄ）ことを特徴とする発光装置である。

この発明によれば、主レンズ２９によって形成された各主光源体２６の各虚像Ｓは、すべて凹面鏡１２の光反射面２０の焦点Ｆ１に位置するので、図４に示すように、各主光源体２６から放射され、対応する主レンズ２９で屈折されたすべての光は、あたかも虚像Ｓが位置する凹面鏡１２の光反射面２０の焦点Ｆ１から放射されたような光路を進んで凹面鏡１２の光反射面２０で反射され、当該光反射面２０が回転放物面であれば平行光となり、光反射面２０が回転楕円面であれば集光点Ｆ２に集まる集光となる（図５、６、８）。

また、主光源体２６がＬＥＤの場合は各個体によって放射光の色温度の差が大きいという特性を有しているが、光反射面２０が回転楕円面である場合には、複数の主光源体（＝ＬＥＤ）２６からの光が集光点Ｆ２に集光されることから、各主光源体２６からの光における色温度のばらつきは集光点Ｆ２において平均化されるので、放射光の色温度の個体差が少ない発光装置１０を提供することができる。この点は平行光の場合でも照射面での光の混ざり具合によって同様のことが言える。

さらにこの発明では、主レンズ２９による各主光源体２６の虚像Ｓは、当該主光源体２６の背後に位置する焦点Ｆ１に形成されることから、ある主光源体２６や主レンズ２９が他の主光源体２６や主レンズ２９に干渉することがなく、各主光源体２６の虚像Ｓのすべてが凹面鏡１２の光反射面２０の焦点Ｆ１に位置するように複数の主光源体２６を異なる場所に配設することができる。換言すれば「虚像」を利用するので複数の主光源体２６をあたかも１つの光源体として使用することができる。

本発明において、凹面鏡１２には、１つの焦点Ｆ１を有するものであれば、回転楕円面や回転放物面に限られず、例えば焦点を有する複数の小反射面を各焦点が一致するようにして組み合わせることによって形成された自由曲面も用いることができる。

請求項２（図９）は、「凹面鏡１２にて反射形成された照射位置方向に向けて出光する補助光源体５０が、凹面鏡１２の反射領域Ｒの間に設置されている」もので、反射光が平行光の場合、光の重なり具合いによっては平行光の中心部に発生するほの暗い部位ＤＲの明るさを上げて照射面の明るさの均斉度を高めることが出来、集中光の場合では補助的に集光部位の明るさを高める事になる。

請求項３（図６(a)）に記載の発明は、請求項１に記載の発光装置１０のさらなる改良に関し、
（３Ａ）１つの焦点Ｆ１を有する凹面鏡１２と、
（３Ｂ）前記焦点Ｆ１と前記凹面鏡１２の光反射面２０との間に配設され、前記光反射面２０側に出光する複数の主光源体２６と、
（３Ｃ）前記各主光源体２６および前記光反射面２０の間にそれぞれ配設され、対応する前記主光源体２６から放射された光の大部分を前記光反射面２０に向けて屈折させるとともに、該主光源体２６の背後に位置する前記焦点Ｆ１に該主光源体２６の虚像を形成する複数の主レンズ２９と、
（３Ｄ）前記主光源体２６よりも照射方向側に配設され、前記複数の主レンズ２９を透過することなく照射位置をそれて前記照射方向に向かう光を屈折させて所定の照射位置に向ける補正レンズ４６とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１に記載の発明に加えて、主光源体２６よりも照射側に配設された補正レンズ４６により、主レンズ２９を透過することなく照射位置をそれて照射方向に向かい、周囲の者に不所望な眩しさ（＝グレア）を与える光（＝迷光）を所定の照射位置へ向けることができる（例えば、光反射面２０が回転放物面である場合には、当該迷光を平行光とする補正レンズ４６が設けられ、光反射面２０が回転楕円面である場合には、当該迷光を回転楕円面の集光点Ｆ２に集光させる補正レンズ４６が設けられることになる。）。これにより複数の主光源体２６からの光の利用効率と照射面の均斉度をさらに向上させることができる。

請求項４（図６(b)）は、請求項３に記載の主光源体２６の変形例で、「主光源体２６の凹面鏡１２側に主レンズ非透過光反射面(図示せず)或は主光源体２６の凹面鏡１２側の面に主レンズ非透過光反射膜３１が設けられている」ことを特徴とするものであり、これによって凹面鏡１２側に出光しようとする光を照射側或いは光反射面２０側に反射させ、主レンズ２９或いは補正レンズ４６で照射位置に照射させることが出来るようになり、光の利用効率を更に高めることが出来るようになる。

この発明によれば、主たる効果として従来使用していた「有焦点既存凹面鏡」を使用しつつ、複数の各主光源体を使用して照射面を主光源体個数倍だけ明るくすることができ、しかも従たる効果として光の利用効率に優れた発光装置を提供することができた。

以下、本発明を図示実施例に従い、まず、光反射面に回転楕円面が用いられた第１実施例について説明し、続いて、光反射面に回転放物面が用いられた第２実施例を説明する。なお、「補正レンズ４６」「主レンズ非透過光反射面(図示せず)」「主レンズ非透過光反射膜３１」については、変形例として第１実施例で説明するが、第２実施例でも同様に適用される。また、第２実施例は、光反射面が相違するだけであるから、第２実施例の説明では共通部分について第１実施例の説明を援用してその説明を省略し、相違部分を中心に説明する。また、本明細書における符号の記載方法は、同一機能を有する部材には同一符号を付し、特に区別する必要のある場合には、アルファベットを付記する。

（第１実施例）
本発明を適用した発光装置１０は、一般照明やプロジェクターに用いられるものであり、図１〜図３に示すように、凹面鏡１２と、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を保持するホルダー１６と、給電端子１８とを備えている。

凹面鏡１２は、その内側に形成された光を反射させる光反射面２０と、光反射面２０で反射された光を凹面鏡１２から出光する出光開口２２と、凹面鏡１２の底部中央に設けられ、ホルダー１６が取り付けられる円筒状の中央取付筒部２４とを有しており、凹面鏡１２の中心を通り、出光開口２２に直交する直線が凹面鏡１２の中心軸Ｌとなっている。

凹面鏡１２の材質としては、ガラスあるいはアルミニウムなどが使用されており、光反射面２０には金属蒸着がなされている（アルミニウムの場合、金属蒸着ではなく、アルマイト処理をしてもよい。）。ガラスの場合、光反射面２０が形成されている傘状の本体部分１３の外表面に赤外線透過被膜を設けてもよい。なお、本実施例では主光源体２６として放電灯に比べてＬＥＤのような放出熱の少ない部材を使用しているので、ガラスやアルミニウムなどに比べて熱に弱い「樹脂」も凹面鏡１２の材質として使用することができる。

第１実施例における光反射面２０は、中心軸Ｌを中心とする回転楕円面であり、焦点Ｆ１が凹面鏡１２の内側に位置し、集光点Ｆ２が凹面鏡１２の外側に位置するように設定されている（もちろん、焦点Ｆ１および集光点Ｆ２の両方が凹面鏡１２の外側に位置するようにしてもよい。）。「回転楕円面」は、焦点Ｆ１から放射され、当該楕円面で反射された光がすべて集光点Ｆ２に集光されるというような特徴を有している。

光源ユニット１４は、基板３３の中央に設置されている主光源体（本実施例ではＬＥＤが使用されている。）２６、および当該主光源体２６に対応してこれを覆うように設けられた主レンズ部材２８で構成された複数の主光源部材２５と、複数の主光源部材２５がその先端側面に取り付けられている光源保持部材３２とで構成されており、凹面鏡１２の内側にて中心軸Ｌに一致して凹面鏡１２の中央取付筒部２４の中央に位置するように収容され、基端部分がホルダー１６に設置されて給電端子１８に接続されている。なお、本実施例では、２セットの主光源体２６を用いる場合について説明するが、主光源体２６の数は、もちろん２つに限られず、３つ（図１２，１３）或はそれ以上の数であってもよい。

主光源体２６(後述する補助光源体５０も同様)は、所定の電流を流すことにより、例えば１２０°の光放射角θ（光放射角θはもちろんこれに限られない。）で光を放射するＬＥＤであり、その他有機ＥＬのような光源を使用することもできる。

主レンズ部材２８は主光源体２６に対向離間して配置された主レンズ２９と、該主レンズ２９を当該位置に配置するように保持する主レンズ保持体３０とで構成されている。主レンズ２９は、図４（ａ）に示すように、凸メニスカスレンズ（短冊状の断面を有し、一方の面が凸面となっており、これに対向する他方の面が凹面となっているレンズ）、その他に、平凸レンズ（図４（ｂ））や両主レンズ（図４（ｃ））を使用することもできるが、主レンズ２９の左右端部に入光する主光源体２６からの光Ｍ（つまり、主レンズ２９の入光面に対して浅い角度で入光する光）が主レンズ２９の入光面で反射して迷光Ｍとなりやすいという点から、凸メニスカスレンズを用いるのが好適である。

主レンズ保持体３０は、金属や不透明樹脂等で形成された筒状体（或は透光性樹脂で形成された筒状体で、以下の場合は金属や不透明樹脂の場合を説明し、透光性樹脂の場合は後で説明する。）であり、主光源体２６を囲繞するようにして、その一方端が光源保持部材３２の表面（あるいは主光源体２６の基板３３でもよい）に取り付けられるとともに、他方端部には主レンズ２９が嵌め込まれており(或は一体的に形成されており)、主レンズ保持体３０は、金属や不透明樹脂で形成されている場合は主光源体２６から放射される光のすべて主レンズ２９を通過して出光され、透光性樹脂で形成されている場合は大部分は主レンズ２９を通過して出光されるが、一部は透光性樹脂製の主レンズ保持体３０を通って出光される。

光源保持部材３２は、例えば、短冊状のシリコン基板やプリント基板の接着合板、銅板あるいはアルミニウム板などで形成されている。本実施例では、アルミニウム板あるいは導板をコアとし、その両側にガラスエポキシ基板を貼り付けることによって光源保持部材３２が形成されている。また、光源保持部材３２の自由端である一方端部の表裏両面には、一対の主光源部材２５が互いの裏面を向かい合わせるようにして装着されており、装着された主光源部材２５の点灯時の虚像Ｓが主光源部材２５の背面にて一致するように設計されている。

光源保持部材３２の表裏両面には、給電回路３６が形成されており（図１）、この給電回路３６を通して各主光源体２６に電力が供給されるようになっている（アルミニウム板の場合は、例えば、各主光源体２６とアルミニウム板との間を電気的に絶縁し、導線などによって主光源体２６に電力を供給する。）。

光源保持部材３２は、前述のように、シリコン基板あるいはプリント基板、またはアルミニウム板など熱伝導性の高い材質で形成されており、主光源体２６が発光すると同時に発生する熱を主光源体２６からすばやく受け取ることができるようになっている。つまり、光源保持部材３２は、単に主光源体２６や主レンズ２９を保持するだけでなく、主光源体２６へ給電するとともに、主光源体２６の放熱板としての役割も有している。

ホルダー１６は、セラミックなどの耐熱性材料によって形成された略円筒状の部材であり、図３に示すように、ホルダー１６には、その一方端面に凹面鏡１２の中央取付筒部２４が嵌め込まれる凹面鏡取付溝４０と、光源保持部材３２の他方端部が嵌め込まれる光源保持部材取付孔４１とが設けられている。また、ホルダー１６の他方端部には、給電端子１８が嵌め込まれる給電端子取付溝４２と、リード線３８を挿通させるリード線挿通孔４４とが設けられている。また、光源保持部材取付孔４１とリード線挿通孔４４とは、ホルダー１６の中心部において互いに連通されており、光源保持部材３２の表裏両面に設けられた給電回路３６にリード線３８を接続できるようになっている。また、凹面鏡１２、光源保持部材３２および給電端子１８は、それぞれホルダー１６に嵌め込まれた後、無機接着剤等によってホルダー１６に接着されている。なお、無機接着剤としては、アルミナ−シリカ（Ａｌ₂Ｏ₃-ＳｉＯ₂）系、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）系あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の無機接着剤を用いることができる。また、発光時における主光源体２６の温度が比較的低温である場合、接着剤としてエポキシ樹脂を用いてもよい。

給電端子１８は、外部から電力を受けるための電極部材であり、互いに電気的に絶縁された口金電極１８ａと中央電極１８ｂと絶縁材１８ｃとで構成されている。口金電極１８ａは導電性金属製の筒状体であり、その外面にはネジが切られており、図示しない発光装置ソケットに螺合されるようになっている。また、中央電極１８ｂは、導電性金属線の部材であり、口金電極１８ａの一方端部に絶縁材１８ｃを介して取り付けられている。また、口金電極１８ａおよび中央電極１８ｂには、それぞれリード線３８の一方端が電気的に接続されており、リード線３８の他方端は、ホルダー１６のリード線挿通孔４４を通って、光源保持部材３２に設けられた給電回路３６に電気的に接続されている。

この発光装置１０は、一例を示せば以下の手順で製造される。光源保持部材３２に主光源部材２５を接着した後、予め光源保持部材３２の給電回路３６と主光源部材２５の主光源体２６とを電気的に接続して光源ユニット１４を準備するとともに、他方端面に給電端子１８を取り付けたホルダー１６を準備し、次に、ホルダー１６の一方端面に光源ユニット１４を取り付け、最後に凹面鏡１２の中央取付筒部２４に光源ユニット１４を後ろから挿入し、主光源体２６の虚像Ｓを結ぶ点が光反射面２０を構成する回転楕円面の焦点Ｆ１に位置するように位置合わせをしつつホルダー１６を中央取付筒部２４に固定する。

このようにして製造した発光装置１０の給電端子１８に電力を与えると、リード線３８および光源保持部材３２に形成された給電回路３６を介して主光源体２６に電力が与えられ、主光源体２６が光を放射する。主光源体２６から放射された光は、それぞれ対応する主レンズ２９の表面で屈折し、光反射面２０で反射された後、出光開口２２を通って発光装置１０から出光されるが、各主レンズ２９によって形成された各主光源体２６の各虚像Ｓは、すべて凹面鏡１２の光反射面２０の焦点Ｆ１に位置するので、図５に示すように、各主光源体２６から放射され、対応する主レンズ２９で屈折されたすべての光は、あたかも虚像Ｓが位置する凹面鏡１２の光反射面２０の焦点Ｆ１から放射されたような光路を進んで凹面鏡１２の光反射面２０で反射され、発光装置１０の外部にある集光点Ｆ２に集光される。

次に、主レンズ保持体３０が透明又は半透明樹脂で形成されている場合について説明する。主レンズ保持体３０が透明又は半透明樹脂で形成されており、かつ、主光源体２６の光放射角θに比べて主レンズ２９が小さく、主レンズ２９が主光源体２６から放射されるすべての光をカバーできない場合、主レンズ保持体３０を透過し、発光装置１０の照射範囲から逸れる光（＝迷光）が生じることになる。このような迷光が生じると、主光源体２６からの光の利用効率低下の原因となり、また、周囲の者に不所望なまぶしさを与える光（＝グレア）の原因となる。

この場合、図６(a)に示すように、主レンズ２９から外れ、主光源体２６よりも発光装置１０の照射方向側に主レンズ保持体３０を透過してきた光を屈折させて集光点Ｆ２に集光させる補正レンズ４６を配設するとよい。迷光を集光点Ｆ２に集光させるように補正レンズ４６を設定することにより、迷光を集光に変換して主光源体２６からの光の利用効率をさらに向上させることができるとともに、周囲の者に不所望なまぶしさを与える光（＝グレア）を低減することができるからである。さらに、図６(b)に示すように、主レンズ保持体３０における、補正レンズ４６に対向する面とは反対側の面にアルミニウム等の主レンズ非透過光反射膜３１(或は図示しないが主レンズ非透過光反射面)を設けてもよく、これによって光の利用効率を更に高めることが出来るようになる。

本実施例に係る発光装置１０を用いた光学系として、例えば図７に示すような光学系１００を挙げることができる。この光学系１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などのマイクロディスプレイである照射面１０２を照射するためのものであり、発光装置１０と、照射面１０２と、四角柱状のロッド主レンズ１０４と、一対の凸主レンズ１０６とで構成されている。ロッド主レンズ１０４は、その一方端面１０４ａから導入された光の照度分布を均一化して他方端面１０４ｂから出光する光学部材である。

発光装置１０から出光された光は、ロッド主レンズ１０４の一方端面１０４ａからロッド主レンズ１０４の内部に導入され、ロッド主レンズ１０４の内部を通り、照度分布が均一化された状態でロッド主レンズ１０４の他方端面１０４ｂから出光される。ロッド主レンズ１０４の他方端面１０４ｂから出光された光は、一対の凸主レンズ１０６を介して照射面１０２を照射する。

本実施例に係る発光装置１０によれば、発光装置１０から出光される光をすべてロッド主レンズ１０４の一方端面１０４ａに集光させることができるので、照射面１０２を照射する光量を極大化することができる。以上の点は光反射面２０を除いて第２実施例にも適用できる。

（第２実施例）
第２実施例に係る発光装置１０も、第１実施例と同様、凹面鏡１２と、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を保持するホルダー１６と、給電端子１８とを備えており、第１実施例では光反射面２０が回転楕円面で構成されているのに対し、この第２実施例では光反射面２０が回転放物面で構成されている点で互いに相違しているだけであり、共通部分は第１実施例の説明を援用し、相違する光反射面２０に関する内容を中心にして、図１〜図３を用いて説明する。

第２実施例に係る発光装置１０の光反射面２０は、上述のように、中心軸Ｌを中心とする回転放物面である。「回転放物面」は、焦点Ｆ１から放射され、当該放物面で反射された光がすべて互いに平行な平行光となるというような特徴を有している。

第２実施例の発光装置１０では、第１実施例と同じく、２つの主光源体（ＬＥＤ）２６および２つの主レンズ２９で構成された２セットの主光源部材２５が用いられており、各主レンズ２９は、対応する主光源体２６の虚像Ｓを当該主光源体２６の背後の焦点Ｆ１に形成すること、あたかも焦点Ｆ１から放射されたような光路を進んで凹面鏡１２の光反射面２０で反射され、平行光として出光開口２２から出光されることも第１実施例と同じである。

なお、第２実施例に係る発光装置１０では、２つの主光源体２６が互いに離間して配設されており、さらに両主光源体２６の間には光源保持部材３２が存在しており、さらにこの発光装置１０から出光される光は平行光であることから、照射面における重なり具合にもよるが、図８に示すように、発光装置１０から出光される光の照度分布において、中心軸Ｌを中心とした周囲にその周りよりもほの暗い部分が生じてしまう(この部分をほの暗い領域ＤＲとして表示する)。

それ故、図９に示すように、凹面鏡１２の出光方向に光を放射する補助光源体５０を中心軸Ｌ上にさらに配設することが好ましい。補助光源体５０の構造は主光源体２６と同様の構造で、凹面鏡１２の反射領域Ｒの間、その一例として光源保持部材３２の先端に配設されている。そしてこの補助光源体５０が中心軸Ｌに一致して凹面鏡１２の出光方向に光を放射することにより、発光装置１０から出光される光の輝度分布において中心軸Ｌを中心とした周囲よりもほの暗い領域ＤＲが生じるのを防止し、発光装置１０から出光される光の照度分布を均一化させることができる。すなわち、照度の高均斉度を実現することができる。

さらに、図示しないが、補助光源体５０から放射された光を屈折させて平行光とする凸主レンズを補助光源体５０よりも照射方向側に配設するようにしてもよい。これにより、暗い領域ＤＲにおける光の照度分布を均一化させ、発光装置１０からの光の照度分布の均斉度をより高くすることができる。

また、第１実施例の変形例と同様、主レンズ保持体３０が透明又は半透明樹脂で形成されている場合、図１０に示すように、主レンズ保持体３０を透過し、発光装置１０の照射範囲からそれる光（＝迷光）を屈折させて平行光とする補正レンズ４６を主光源体２６よりも発光装置１０の照射方向側に配設してもよい。迷光を屈折させて平行光とするように補正レンズ４６を設定することにより、主光源体２６から放射された光の利用効率をさらに向上させることができるとともに、周囲の者に不所望なまぶしさを与える光（＝グレア）を低減することができるからである。さらに、主レンズ非透過光反射膜３１(或は図示しないが主レンズ非透過光反射面)を設けてもよい点も第１実施例と同じである。

本実施例に係る発光装置１０を用いた光学系として、例えば図１１に示すような光学系２００が挙げられる。この光学系２００は、プリント基板露光装置の照射面２０２を均一な照度分布の光で照射するためのものであり、発光装置１０と、照射面２０２と、光の照度分布を均一化する一対のフライアイ２０４と、凸主レンズ２０６とで構成されている。発光装置１０から出光された互いに平行な光は、一対のフライアイ２０４を通り、凸主レンズ２０６を介して照射面２０２を照射する。本実施例に係る発光装置１０によれば、発光装置１０から平行光を出光できることから、光の照度分布がフライアイ２０４で均一化される度合いをさらに高めることができ、より均一な照度分布の光で照射面２０２を照射することができる。

上述した第１実施例および第２実施例では、２セットの主光源部材２５を備える場合について説明したが、主光源部材２５の数は３つあるいはそれ以上であってもよい。例えば、第１実施例に係る発光装置１０に３セットの主光源部材２５ｅ、２５ｆ、２５ｇを適用した場合について図１２および１３に示す。

また、凹面鏡１２には、１つの焦点Ｆ１を有するものであれば、上述したような回転楕円面や回転放物面に限られず、例えば焦点を有する複数の小反射面を各焦点が一致するようにして組み合わせることによって形成された自由曲面も用いることができる。

本発明に係る発光装置を示す斜視図である。本発明に係る発光装置を示す正面図である。本発明に係る発光装置を示す左側面断面図である。主レンズの種類を示す図である。第１実施例に係る発光装置を発光させたときの状態を示す図である。第１実施例の変形例に係る発光装置を示す図である。第１実施例に係る発光装置を用いた光学系を示す概略図である。第２実施例に係る発光装置を発光させたときの状態を示す図である。第２実施例の変形例に係る発光装置を示す図である。第２実施例の変形例に係る発光装置を示す図である。第２実施例に係る発光装置を用いた光学系を示す概略図である。他の実施例に係る発光装置を示す斜視図である。他の実施例に係る発光装置を示す正面図である。従来技術を示す図である。

符号の説明

１０…発光装置
１２…凹面鏡
１４…光源ユニット
１６…ホルダー
１８…給電端子
１８ａ…口金電極
１８ｂ…中央電極
１８ｃ…絶縁材
２０…光反射面
２２…出光開口
２４…中央取付筒部
２５…主光源部材
２６…主光源体
２８…主レンズ部材
２９…主レンズ
３０…主レンズ保持体
３１…主レンズ非透過光反射膜
３２…光源保持部材
３３…基板
３６…給電回路
３８…リード線
４０…凹面鏡取付溝
４１…光源保持部材取付孔
４２…給電端子取付溝
４４…リード線挿通孔
４６…補正レンズ
５０…補助光源体
１００…（第１実施例に係る）光学系
１０２…照射面
１０４…ロッド主レンズ
１０６…凸主レンズ
２００…（第２実施例に係る）光学系
２０２…照射面
２０４…フライアイ
２０６…凸主レンズ

Claims

１つの焦点を有する凹面鏡と、
前記焦点と前記凹面鏡の光反射面との間に配設され、前記光反射面に向けて出光する複数の主光源体と、
前記各主光源体および前記光反射面の間にそれぞれ配設され、対応する前記主光源体から放射された光を前記光反射面に向けて屈折させるとともに、該主光源体の背後に位置する前記焦点に該主光源体の虚像を形成する複数の主レンズとを備えていることを特徴とする発光装置。
前記凹面鏡にて反射形成された照射位置方向に向けて出光する補助光源体が、前記凹面鏡の反射領域の間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
１つの焦点を有する凹面鏡と、
前記焦点と前記凹面鏡の光反射面との間に配設され、前記光反射面側に出光する複数の主光源体と、
前記各主光源体および前記光反射面の間にそれぞれ配設され、対応する前記主光源体から放射された光の大部分を前記光反射面に向けて屈折させるとともに、該主光源体の背後に位置する前記焦点に該主光源体の虚像を形成する複数の主レンズと、
前記複数の主光源体よりも発光装置の照射方向側に配設され、前記複数の主レンズを透過することなく照射位置をそれて前記照射方向に向かう光を屈折させて所定の照射位置に向ける補正レンズとを備えていることを特徴とする発光装置。
前記主光源体の前記凹面鏡側に主レンズ非透過光反射面或は主光源体の凹面鏡側面に主レンズ非透過光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。