JP2014232716A - 光束制御部材、発光装置、照明装置および成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】四角形状の被照射領域に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材であって、フレネル部分の設計の自由度が高い光束制御部材を提供する。【解決手段】光束制御部材１４０は、発光素子から出射された光を入射させる入射領域１４１と、入射領域１４１から入射した光を出射させる出射領域１４２とを有する。入射領域１４１は、第１仮想四角形の対角線の交点と頂点とを結ぶ４本の仮想直線のうち、隣接する２本の仮想直線間を繋ぐ稜線を有する凸部１４６を複数含む。複数の凸部１４６は、２本の仮想直線間において隣接する２つの凸部１４６間に谷部が形成されるように配置される。稜線は、平面視において円弧状に形成される。稜線の曲率半径は、第１仮想四角形の対角線の交点から稜線の中点までの距離よりも長い。【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材、前記光束制御部材を有する発光装置および照明装置、ならびに前記光束制御部材を成形するための成形型に関する。

近年、省エネルギーや小型化の観点から、撮像カメラ用の発光装置として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする発光装置（ＬＥＤフラッシュ）が使用されるようになってきた。このような発光装置としては、ＬＥＤと、フレネルレンズとを組み合わせたものがよく知られている。

一般的に、撮像カメラの撮像領域の形状は、四角形である。よって、鮮明な撮像画像を得るためには、発光装置は被照射領域を四角形状に照らすことが好ましい。したがって、撮像カメラ用の発光装置に使用されるフレネルレンズには、発光素子から出射された光を四角形状の被照射領域に均一かつ効率的に照射することが要求される。これまでにも、四角形状の被照射領域を照らすためのフレネルレンズとして様々なものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

図１Ａは、特許文献１に記載のフレネルレンズ１０の斜視図である。図１Ａに示されるフレネルレンズ１０は、図１Ｂに示されるシリンドリカルレンズ２０と同じ機能を果たすことができる。図１Ａに示されるように、特許文献１に記載のフレネルレンズ１０には、平面視形状が長方形状の複数の溝１２が互いに離間して同心に形成されている。

図１Ｃは、特許文献２に記載のフレネルレンズ３０の平面図である。図１Ｃに示されるように、特許文献２に記載のフレネルレンズ３０は、中央部に配置された第１の集光レンズ４０と、第１の集光レンズ４０の外側に配置された第２の集光レンズ５０を有する。第１の集光レンズ４０は、３つの領域に分割されている。両端の領域には、平面視形状が半円形状の複数の溝４２が互いに離間して同心に形成されている。中央の領域には、複数のシリンドリカルレンズ４４が形成されている。第２の集光レンズ５０には、平面視形状が円形状の複数の溝５２が互いに離間して同心に形成されている。

特開平１１−０６５４９０号公報 特開２０１２−１８１５４２号公報

特許文献１に記載のフレネルレンズ１０および特許文献２に記載のフレネルレンズ３０には、直線状の凸部および凹部が形成されている。このような直線状のフレネル部分による集光の程度は、凸部および凹部を形成する傾斜面の傾斜角度と直線の長さとでほぼ決定される。このため、直線状のフレネル部分は、設計の自由度が低い。

また、平面視形状が円形の一般的なフレネルレンズの金型を作製する場合、凸部および凹部は、旋盤加工などの曲線加工により形成されうる。したがって、通常は、円形状の被照射領域を照らすためのフレネルレンズを製造するためには、曲線加工用の加工機があればよい。

これに対し、特許文献１に記載のフレネルレンズ１０の金型を作製する場合、凸部および凹部は、直線加工により形成されうる。また、特許文献２に記載のフレネルレンズ３０の金型を作製する場合、凸部および凹部は、直線加工および曲線加工の両方により形成されうる。したがって、これらのフレネルレンズ１０，３０を製造するためには、少なくとも直線加工用の加工機が必要となる。特に、フレネルレンズ３０を製造するためには、直線加工用の加工機と曲線加工用の加工機の両方が必要となる。このため、四角形状の被照射領域を照らすためのフレネルレンズを製造するためには、新たに直線加工用の加工機を導入しなければならないことがある。ただし、直線加工においては、特定以上の大きさ（例えば高さ０．５ｍｍ以上）の直線フレネル加工に適した加工機の加工速度は、一般に、微細な曲線加工用の加工機の加工速度に比べて速い。このため、既存の直線加工用の加工機を有効に利用できれば、加工時間を短縮する観点から効果的である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、四角形状の被照射面に発光素子から出射された光を均一かつ効率的に照射することができる光束制御部材であって、フレネル部分の設計の自由度が高い光束制御部材を提供することを目的とする。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置および照明装置を提供することも目的とする。さらに、本発明は、この光束制御部材を製造するために、必ずしも直線加工用の加工機を必要としない成形型を提供することも目的とする。

本発明に係る光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域と、を有し、前記入射領域は、第１仮想四角形の対角線の交点と頂点とを結ぶ４本の第１仮想直線のうち、隣接する２本の前記第１仮想直線間を繋ぐ稜線を有する凸部を複数含み、複数の前記凸部は、２本の前記第１仮想直線間において隣接する２つの前記凸部間に谷部が形成されるように配置され、複数の前記稜線の少なくとも一部は、平面視において円弧状に形成され、前記円弧状の稜線の曲率半径は、前記交点から当該稜線の中点までの距離よりも長い構成を採る。

本発明に係る発光装置は、発光素子と、本発明に係る光束制御部材とを有し、前記交点は、前記発光素子の光軸上に配置されている構成を採る。

本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光装置と、前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有する構成を採る。

本発明に係る成形型は、本発明に係る光束制御部材を成形するための成形型であって、前記入射領域を成形するための入射領域成形領域を有し、前記入射領域成形領域は、第２仮想四角形の対角線の交点と各頂点とを結ぶ４本の第２仮想直線のうち、隣接する２本の前記第２仮想直線間を繋ぐ谷線を有する複数の凹部を含み、複数の前記凹部は、２本の前記第２仮想直線間において隣接する２つの前記凹部間に頂部が形成されるように配置され、複数の前記谷線の少なくとも一部は、平面視において円弧状に形成され、前記円弧状の谷線の曲率半径は、前記第２仮想四角形の対角線の交点から前記谷線の中点までの距離よりも長い構成を採る。

本発明に係る光束制御部材は、フレネル部分の設計の自由度が高く、かつ直線加工用の加工機を必要とせずに製造されることができ、かつ曲線状フレネルによって四角形状の被照射領域に均一かつ効率的に光を照らすことができる。また、本発明の発光装置および照明装置は、四角形状の被照射領域に均一かつ効率的に光を照らすことができる。

図１Ａ〜Ｃは、特許文献に記載の従来のレンズの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る発光装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光束制御部材の斜視図である。 図４Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図５Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材の断面図である。 図６Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材の部分拡大図である。 図７Ａ，Ｂは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。 図８Ａ，Ｂは、本発明および比較用の発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 図９Ａ，Ｂは、本発明および比較用の発光装置を用いた場合の配光分布のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態１に係る第１金型の平面図である。 図１１Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る第１金型の構成を示す図である。 実施の形態１に係る照明装置の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例に係る光束制御部材の斜視図である。 図１４Ａ〜Ｄは、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１５Ａ，Ｂは、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材の部分拡大図である。 実施の形態２に係る光束制御部材の斜視図である。 図１７Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１８Ａ，Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材の部分拡大図である。 図１９Ａ，Ｂは、実施の形態２に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 図２０Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る第１金型の構成を示す図である。 実施の形態２の変形例に係る光束制御部材の斜視図である。 図２２Ａ〜Ｄは、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図２３Ａ，Ｂは、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材の部分拡大図である。 実施の形態３に係る光束制御部材の斜視図である。 図２５Ａ〜Ｃは、実施の形態３に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図２６Ａは、実施の形態３に係る光束制御部材の断面図であり、図２６Ｂ，Ｃは、実施の形態３に係る光束制御部材の部分拡大図である。 実施の形態３に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 図２８Ａ〜Ｄは、実施の形態３に係る第１金型の構成を示す図である。 実施の形態４に係る光束制御部材の斜視図である。 図３０Ａ〜Ｃは、実施の形態４に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図３１Ａは、実施の形態４に係る光束制御部材の断面図であり、図３１Ｂ，Ｃは、実施の形態４に係る光束制御部材の部分拡大図である。 実施の形態４に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 図３３Ａ〜Ｄは、実施の形態４に係る第１金型の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（光束制御部材および発光装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。図２に示されるように、発光装置１００は、発光素子１２０および光束制御部材１４０を有する。発光素子１２０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光束制御部材１４０は、発光素子１２０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１４０は、その中心軸ＣＡが発光素子１２０の光軸ＬＡに合致するように配置される。

光束制御部材１４０の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１４０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。詳細は後述するが、光束制御部材１４０は、例えば射出成形により製造することができる。

図３〜図６は、実施の形態１に係る光束制御部材１４０の構成を示す図である。図３は、実施の形態１に係る光束制御部材１４０の斜視図である。図４Ａは、光束制御部材１４０の平面図であり、図４Ｂは、側面図であり、図４Ｃは、底面図であり、図４Ｄは、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を省略した底面図である。図５Ａは、図４Ｃに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示される破線部分の拡大図である。図６Ａは、図３に示される破線部分の拡大図であり、図６Ｂは、図４Ｃに示される破線部分の拡大図である。

図３および図４に示されるように、光束制御部材１４０は、発光素子１２０から出射された光を入射させる入射領域１４１と、入射領域１４１の反対側に位置し、入射領域１４１から入射した光を出射させる出射領域１４２とを有する。入射領域１４１と出射領域１４２との間には、フランジ１４３が設けられていてもよい。

光束制御部材１４０の平面視形状は、特に限定されない。図４に示されるように、本実施の形態の光束制御部材１４０の平面視形状は、正方形である。また、本実施の形態における光束制御部材１４０の一辺の長さは、４．７ｍｍ程度である。

入射領域１４１は、発光素子１２０から出射された光を入射させる。入射領域１４１は、入射領域１４１の中央部分に位置する屈折部１４４と、屈折部１４４の外側に位置するフレネルレンズ部１４５とを有する。

屈折部１４４は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して小さな角度で出射された光）を光束制御部材１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向かって屈折させる。屈折部１４４は、発光素子１２０と対向する位置に、光束制御部材１４０の中心軸ＣＡ（発光素子１２０の光軸ＬＡ）と交わるように配置されている（図２参照）。なお、屈折部１４４の形状は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。たとえば、屈折部１４４の形状は、屈折型フレネルレンズであってもよい。また、屈折部１４４の表面は、球面または非球面であってもよい。本実施の形態では、屈折部１４４の表面は非球面であり、屈折部１４４の形状は略四角錐状である（図２および図３参照）。

フレネルレンズ部１４５は、発光素子１２０から出射された光の一部（光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光）を光束制御部材１４０内に入射させるとともに、入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる。フレネルレンズ部１４５は、発光素子１２０から出射された光の進行方向を制御するための複数の凸部１４６を有する。

図４Ｄに示されるように、フレネルレンズ部１４５に、仮想四角形Ｓ（第１仮想四角形）が配置されていると仮定する。仮想四角形Ｓの中心（対角線の交点）は、光束制御部材１４０の中心軸ＣＡと重なっている。また、仮想四角形Ｓの対角線の交点と各頂点とを結ぶ４本の仮想直線Ｌ（第１仮想直線）が配置されていると仮定する。仮想四角形Ｓおよび４本の仮想直線Ｌは、複数の凸部１４６の配置の基準となる。複数の凸部１４６は、隣接する２本の仮想直線Ｌ間を繋ぐように配置される。また、複数の凸部１４６は、隣接する２本の仮想直線Ｌ間の領域において隣接する２つの凸部１４６間に谷部が形成されるように配置される（図４Ｃ参照）。

凸部１４６の形状および大きさは、特に限定されず、それぞれ異なっていてもよい。図５に示されるように、本実施の形態では、光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光を漏れなく光束制御部材１４０で制御するために、最も外側にある凸部１４６を、内側（中心軸ＣＡ側）にある凸部１４６より大きくしている。内側にある複数の凸部１４６の大きさは、それぞれ同じである（図５Ｂ参照）。また、光軸ＬＡ方向における、光束制御部材１４０の下端部と各稜線１４６ｄとの距離ｄ（基準面から稜線１４６ｄまでの距離ｄ）は、内側から外側に向かうにつれて徐々に短くなっている（図５Ｂ参照）。

凸部１４６は、第１傾斜面１４６ａ、第２傾斜面１４６ｂ、第３傾斜面１４６ｃおよび稜線１４６ｄを有する。凸部１４６において、第１傾斜面１４６ａは内側（中心軸ＣＡ側）に配置され、第２傾斜面１４６ｂは外側に配置される（図５Ｂ参照）。

第１傾斜面１４６ａは、発光素子１２０から出射された光を入射させるとともに、第２傾斜面１４６ｂ側に屈折させる入射面である。第１傾斜面１４６ａは、中心軸ＣＡに直交する断面（水平断面）において、中心軸ＣＡ側に凸となる曲線である。詳細は後述するが、第１傾斜面１４６ａは、中心軸ＣＡから離れるにつれて、光束制御部材１４０の下端部に近づくように傾斜している。後述するように、射出成形用の成形型を製造する観点からは、第１傾斜面１４６ａの傾斜角度は、中心軸ＣＡを含む任意の断面において、中心軸ＣＡに対して０°超であって、１０°以下の範囲内であることが好ましい。第１傾斜面１４６ａの傾斜角度は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがさらに好ましい。なお、第１傾斜面１４６ａは、中心軸ＣＡを含む断面（縦断面）において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。なお、中心軸ＣＡを含む断面において、第１傾斜面１４６ａが曲線の場合、「第１傾斜面１４６ａの角度」とは、光の入射点における第１傾斜面１４６ａの接線の角度をいう。

第２傾斜面１４６ｂは、第１傾斜面１４６ａから入射した光を出射領域１４２に向けて反射させる反射面である。第２傾斜面１４６ｂは、中心軸ＣＡに直交する断面（水平断面）において、中心軸ＣＡ側に凸となる曲線である。第２傾斜面１４６ｂは、中心軸ＣＡを含む断面（縦断面）において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。なお、中心軸ＣＡを含む断面において、第２傾斜面１４６ｂが曲線の場合、「第２傾斜面１４６ｂの角度」とは、光の入射点における第２傾斜面１４６ｂの接線の角度をいう。

第３傾斜面１４６ｃは、第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂを繋ぐ面である。第３傾斜面１４６ｃは、中心軸ＣＡを含む断面（縦断面）において、直線であってもよいし、曲線であってもよい。また、第３傾斜面１４６ｃを形成せずに、第１傾斜面１４６ａと第２傾斜面１４６ｂとを直接繋いでもよい。なお、中心軸ＣＡを含む断面において、第３傾斜面１４６ｃが曲線の場合、「第３傾斜面１４６ｃの角度」とは、光の入射点における第３傾斜面１４６ｃの接線の角度をいう。

稜線１４６ｄは、第１傾斜面１４６ａおよび第３傾斜面１４６ｃの境界線である。なお、稜線１４６ｄは、第３傾斜面１４６ｃを形成しない場合、第１傾斜面１４６ａおよび第２傾斜面１４６ｂの境界線である。このように、第１傾斜面１４６ａと第２傾斜面１４６ｂとの間に第３傾斜面１４６ｃを設けた場合、鋭角部分を無くすことで、製造性を向上させることができる。

稜線１４６ｄの平面視形状は、円弧状である。円弧（稜線１４６ｄ）の曲率半径は、仮想四角形Ｓの対角線の交点から稜線１４６ｄの中点までの距離より長い。具体的には、円弧を含む円の半径は、１５ｍｍ以上であって、１５０ｍｍ以下であることが好ましい。円弧の半径は、１００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。円弧の半径が１５ｍｍ未満の場合、後述するように成形型の製造において、凹部を形成する際にバイトと成形型とが干渉しやすくなるため、加工が困難となる。一方、円弧の半径が１５０ｍｍ超の場合、加工機による回転中心から加工部までの距離が離れてしまうため、凸部１４６の加工精度を維持することが困難となる。このように本発明では、円弧の曲率半径が、光束制御部材１４０の一辺の長さ（４．７ｍｍ）に対して十分大きくなるように、凸部１４６を形成している。これにより、稜線が直線状の凸部を形成した場合と同等の集光特性を有する光束制御部材１４０を得ることができる。さらに、円弧の曲率半径を調整することにより、仮想四角形Ｓの辺に沿う方向の配光特性と、仮想四角形Ｓの対角線に沿う方向の配光特性との差を調整することができる。たとえば、円弧の曲率半径が大きい場合（稜線１４６ｄが直線に近い場合）、光束制御部材１４０から出射された光による被照射領域は四角形となる。一方、円弧の曲率半径が小さい場合（仮想四角形Ｓの対角線の中心と曲率中心とが近接する場合）、光束制御部材１４０から出射された光による被照射領域は円形に近くなる。

また、稜線１４６ｄは、平面視したときに中心軸ＣＡ側に凸となるように配置されている（図４Ｃ参照）。すなわち、円弧の曲率中心は、仮想四角形Ｓの中心（対角線の交点）と仮想四角形Ｓの一辺の中点とを通る直線上であって、最も外側の凸部１４６より外側に配置されている。さらに、上記のように円弧の曲率半径は、仮想四角形Ｓの対角線の交点と仮想四角形の一辺の中点との距離よりも大きくなるように設計されている。なお、本実施の形態では、２本の仮想直線Ｌ間に存在する複数の稜線１４６ｄの曲率中心は、一致している。このように、円弧の形状を中心軸ＣＡ側に凸とするか否かによっても集光の程度を調整することが可能である。本実施の形態のように円弧の形状を中心軸ＣＡ側に凸とした場合、稜線１４６ｄが直線状の凸部を形成した場合よりも四角形の被照射領域において暗くなりやすい四隅の明るさを補うことができる。

出射領域１４２は、発光素子１２０とは反対側の、被照射領域側に形成された平面である。出射領域１４２は、光束制御部材１４０の中心軸ＣＡと交わるように形成されている（図４Ｂ参照）。出射領域１４２は、屈折部１４４から入射した光およびフレネルレンズ部１４５の第１傾斜面１４６ａから入射し、第２傾斜面１４６ｂで反射した光を被照射領域に向けて出射させる。

上述のように、本実施の形態に係る光束制御部材１４０では、稜線１４６ｄの平面視形状が円弧となるように複数の凸部１４６が形成されている。このように稜線１４６ｄが直線状でないため、本実施の形態に係る光束制御部材１４０を、成形型を用いて製造する場合、光束制御部材１４０の凸部１４６に対応する成形型の凹部を曲線加工用の加工機を用いて製造することができる。

（シミュレーション）
図３〜図６に示される実施の形態１に係る光束制御部材１４０を有する発光装置１００について、照度分布のシミュレーションおよび配光分布のシミュレーションを行った。また、比較のため、図７Ａ，Ｂに示される稜線１４６ｄが直線状の光束制御部材１４０’を有する発光装置についても、照度分布のシミュレーションおよび配光分布のシミュレーションを行った。

図８は、本実施の形態に係る発光装置１００または比較用の発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図８Ａは、比較用の発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８Ｂは、本実施の形態に係る発光装置１００を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。これらは、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果である。図８Ａ，Ｂの左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材１４０，１４０’の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。

図８Ａに示されるように、稜線１４６ｄが直線である比較用の光束制御部材１４０’を有する発光装置は、被照射領域を四角形（正方形）に照らせることがわかる。また、図８Ｂに示されるように、稜線１４６ｄが円弧である本実施の形態に係る光束制御部材１４０を有する発光装置１００でも、光束制御部材１４０’と同じように、被照射領域を四角形（正方形）に照らせることがわかる。

図９は、本実施の形態に係る発光装置１００または比較用の発光装置を用いた配光分布のシミュレーション結果を示す図である。図９Ａは、比較用の発光装置を用いた場合のファーフィールドの配光分布のシミュレーション結果である。図９Ｂは、本実施の形態に係る発光装置１００を用いた場合のファーフィールドの配光分布のシミュレーション結果である。図９Ａ，Ｂにおいて、円の中心からの距離は、発光素子１２０の光軸ＬＡに沿った出射方向（０°方向）の光度を「１」として規格化したときの相対光度を示している。また、円周方向の目盛は、発光素子１２０の光軸ＬＡに対する角度を示している。図９Ａ，Ｂに示される太い実線Ａは、発光素子１２０の配光特性を示しており、細い実線Ｂは、中心軸ＣＡに直交し、かつ仮想四角形Ｓの一辺と平行な方向における配光特性を示しており、破線Ｃは、仮想四角形Ｓの対角線の方向における配光特性を示している。

図９Ａの破線で囲まれた領域内における破線Ｃ−細い実線Ｂ間の周方向の距離と、図９Ｂの破線で囲まれた領域内における破線Ｃ−細い実線Ｂ間の周方向の距離とを比較すると、本実施の形態に係る発光装置１００の方が、比較用の発光装置よりも破線Ｃ−細い実線Ｂ間の距離が長いことがわかる。この結果は、本実施の形態に係る発光装置１００は、比較用の発光装置よりも、四角形状の被照射領域の四隅により多くの光を届けられることを示している。このことから、本実施の形態に係る発光装置１００は、比較用の発光装置よりも、四角形状の被照射領域を均一に照らせることがわかる。

（成形型の構成）
次に、実施の形態１に係る光束制御部材１４０を成形するための成形型について説明する。

光束制御部材１４０を成形するための成形型は、光束制御部材１４０の入射領域１４１を成形するための第１金型５００を有する。第１金型５００は、４つの第１金型片５８０を組み合わせて構成される。

図１０および図１１は、第１金型５００の構成を示す図である。図１０は、第１金型５００の平面図である。図１１Ａは、図１０に示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図１１Ｂは、第１金型片５８０の斜視図であり、図１１Ｃは、第１金型片５８０の側面図であり、図１１Ｄは、第１金型片５８０の平面図である。

第１金型５００は、光束制御部材１４０の入射領域１４１側の形状に対応した入射領域成形領域５２０を有する。入射領域成形領域５２０は、屈折部１４４を成形するための屈折部成形領域５４０と、フレネルレンズ部１４５を成形するためのフレネルレンズ部成形領域５６０とを含む。本実施の形態に係る第１金型５００では、屈折部成形領域５４０とフレネルレンズ部成形領域５６０とが一体として形成されているが、これらは別体として形成されていてもよい。

フレネルレンズ部成形領域５６０は、複数の凸部１４６に対応する複数の凹部５６２を有する。フレネルレンズ部成形領域５６０に、仮想四角形Ｓに対応した仮想四角形Ｓ’（第２仮想四角形）が配置されていると仮定する。また、仮想直線Ｌ（第１仮想直線）に対応した、仮想四角形Ｓ’の中心（対角線の交点）から各頂点まで延びる複数の仮想直線Ｌ’（第２仮想直線）が配置されていると仮定する。仮想四角形Ｓ’および仮想直線Ｌ’は、複数の凹部５６２の配置の基準となる。複数の凹部５６２は、隣接する２本の仮想直線Ｌ’間を繋ぐように配置される。また、複数の凹部５６２は、隣接する仮想直線’間において隣接する２つの凹部５６２間に頂部が形成されるように配置される。

複数の凹部５６２は、第１傾斜面１４６ａに対応する第１傾斜面１４６ａ’と、第２傾斜面１４６ｂに対応する第２傾斜面１４６ｂ’と、第３傾斜面１４６ｃに対応する第３傾斜面１４６ｃ’と、稜線１４６ｄに対応する谷線１４６ｄ’とを有する。前述のとおり、第１金型５００（第１金型片５８０）を製造する観点からは、バイトと加工面との干渉を防止する観点から、第１傾斜面１４６ａ’は、中心軸ＣＡを含む断面において、中心軸ＣＡに対して０°超であって、１０°以下の範囲内で傾斜していることが好ましい。また、本実施の形態では、光束制御部材１４０における円弧の半径を１５ｍｍ以上としている。これにより、バイトが第１傾斜面１４６ａ’に干渉しなくなるため、光束制御部材１４０を精度よく製造することができる。谷線１４６ｄ’の平面視形状は、円弧状である。円弧（谷線１４６ｄ’）の曲率半径は、仮想四角形Ｓ’の対角線の交点から谷線１４６ｄ’の中点までの距離より長い。また、谷線１４６ｄ’は、第１金型５００の内側に凸となるように配置されている。

前述のとおり、第１金型５００は、４つの第１金型片５８０を組み合わせて構成される。図１１Ｂ〜Ｄに示されるように、第１金型片５８０は、第１金型５００を中心軸ＣＡおよび仮想直線Ｌ’を含む平面で切断した形状である。第１金型片５８０の平面視形状は、直角二等辺三角形である。平面視において谷線１４６ｄ’は、２本の仮想直線Ｌ’の接続部分側に凸となるように配置されている。仮想直線Ｌ’が合致するように４個の第１金型５８０を組み合わせることで、第１金型５００が形成される。

たとえば、第１金型５００は、光束制御部材１４０の出射領域１４２を成形するための第２金型と組み合わせて使用される。第２金型（図示省略）は、光束制御部材１４０の出射領域１４２側の形状に対応した形状を有する。第２金型は、第１金型５００と型締めされることで、光束制御部材１４０の形状をしたキャビティーを形成する。

（第１金型の製造方法）
次に、第１金型５００の製造方法について説明する。第１金型５００の製造方法は、第１金型片５８０の製造方法により２つに大別される、第１の製造方法では、１枚の金属板（加工材料）を旋盤加工した後に、金属板を切断することで、第１金型片５８０を製造する。第２の製造方法では、予め切り出された金属片を治具に嵌め込んだ状態で旋盤加工した後に、治具から取り出すことで、第１金型片５８０を製造する。いずれの製造方法においても、４個の第１金型片５８０を組み合せることで第１金型５００が製造される。なお、４個の第１金属片５８０の曲率中心は、共通であってもよいし、互いに異なっていてもよい。たとえば、４個の第１金属片５８０が、共通する１つの曲率中心で加工されていてもよい。また、２個の第１金属片５８０が、共通する１つの曲率中心で加工されていてもよい。この場合は、２個の第１金属片５８０の曲率中心と、残る２個の第１金属片５８０の曲率中心とが異なる。また、４個の第１金属片５８０が、互いに異なる曲率中心で加工されていてもよい。以上の手順により、曲線加工のみで第１金型５００を製造することができる。

［照明装置の構成］
次に、本実施の形態に係る発光装置１００を有する照明装置４００について説明する。

図１２は、本実施の形態に係る照明装置４００の構成を示す図である。図１２に示されるように、照明装置４００は、複数の発光装置１００およびカバー４２０を有する。前述したように、発光装置１００は、光束制御部材１４０および発光素子１２０を含む。発光素子１２０は、基板４４０に固定されている。

カバー４２０は、発光装置１００からの出射光を拡散させつつ透過させるとともに、発光装置１００を保護する。カバー４２０は、発光装置１００から出射される光の光路上に配置されている。カバー４２０の材料は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。カバー４２０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材１４０は、稜線１４６ｄが円弧となるように凸部１４６を形成しているため、曲線加工のみで製造することができる。また、光束制御部材１４０は、凸部１４６が略四角形となるように配置されているため、被照射領域を四角形に照らすことができる。さらに、光束制御部材１４０は、稜線１４６ｄが内側に凸となるように配置されているため、四角形（正方形）の四隅も均一かつ効率的に照らすことができる。また、本実施の形態に係る光束制御部材１４０は、稜線１４６ｄの曲率半径の長さと円弧の向き（中心軸ＣＡ側に凸とするか、仮想四角形Ｓの外側に凸とする）を調整することで、四角形状の被照射領域内における光の配分を調整することもできる。

（変形例）
実施の形態１の変形例に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材６４０の形状が実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、光束制御部材６４０の新しい構成要素を中心に説明する。実施の形態１の変形例に係る光束制御部材６４０は、仮想直線Ｌ上に、隣り合う凸部を離間する壁部６４２をさらに有する点で実施の形態１に係る光束制御部材１４０と異なる。

（光束制御部材の構成）
図１３〜図１５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。図１３は、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材６４０の斜視図である。図１４Ａは、光束制御部材６４０の平面図であり、図１４Ｂは、側面図であり、図１４Ｃは、底面図であり、図１４Ｄは、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を省略した底面図である。図１５Ａは、図１３に示される破線部分の拡大図であり、図１５Ｂは、図１４Ｃに示される破線部分の拡大図である。

図１３〜図１５に示されるように、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材６４０は、入射領域１４１、出射領域１４２およびフランジ１４３を有する。また、入射領域１４１は、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を有する。

フレネルレンズ部１４５は、複数の凸部１４６と、４本の仮想直線Ｌのそれぞれの上に配置された４つの壁部６４２とを有する。

壁部６４２は、所定の厚みを有している。壁部６４２には、両側から凸部１４６がそれぞれ接続されている。凸部１４６の稜線１４６ｄは、壁部６４２の頂部または壁部６４２の側面部に接続されている。すなわち、壁部６４２の高さは、少なくとも、凸部１４６が接続されている部分において、凸部１４６の高さと同じ、またはそれ以上となるように設計されている。

なお、壁部６４２は、凸部１４６が接続されていない部分においては、凸部１４６より低く形成されていてもよい。仮想直線Ｌに直交する断面における壁部６４２の断面形状は、特に限定されず、例えば縦長の長方形または三角形である。また、壁部６４２は、少なくとも、仮想直線Ｌ上において、最も内側にある凸部１４６との接続部と最も外側にある凸部１４６との接続部との間に連続して配置されている。

なお、特に図示しないが、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材６４０を有する発光装置を用いた照度分布および配光分布のシミュレーション結果は、実施の形態１に係る光束制御部材１４０を有する発光装置１００を用いた照度分布および配光分布のシミュレーション結果と同じであった。

（効果）
実施の形態１の変形例に係る光束制御部材６４０は、実施の形態１の光束制御部材１４０と同様の効果を有する。また、変形例に係る光束制御部材６４０を射出成形により製造する場合、壁部６４２に対応する成形型の溝部は、ガス抜き用の通路として機能する。よって、変形例に係る光束制御部材６４０は、射出成形時において成形型の壁部６４２に対応する部分によって適切にガス抜きされて、溶融樹脂がキャビティー内に充填されるため、適切に製造されうる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材７４０の形状が実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、光束制御部材７４０の新しい構成要素を中心に説明する。実施の形態２に係る光束制御部材７４０は、稜線１４６ｄが光束制御部材７４０の外側に凸となるように配置されている点で、実施の形態１に係る光束制御部材１４０と異なる。

（光束制御部材の構成）
図１６〜図１８は、実施の形態２に係る光束制御部材７４０の構成を示す図である。図１６は、実施の形態２に係る光束制御部材７４０の斜視図である。図１７Ａは、光束制御部材７４０の平面図であり、図１７Ｂは、側面図であり、図１７Ｃは、底面図であり、図１７Ｄは、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を省略した底面図である。図１８Ａは、図１６に示される破線部分の拡大図であり、図１８Ｂは、図１７Ｃに示される破線部分の拡大図である。

図１６〜図１８に示されるように、実施の形態２に係る光束制御部材７４０は、稜線１４６ｄが外側に凸となるように配置されている。すなわち、円弧の曲率中心は、仮想四角形Ｓの中心（対角線の交点）と仮想四角形Ｓの一辺の中点とを通る直線上であって、当該円弧からの距離が仮想四角形Ｓの中心よりも遠い位置に配置されている。詳細は後述するが、これにより、第１傾斜面１４６ａは、中心軸ＣＡに対して傾斜していなくてもよい。すなわち、第１傾斜面１４６ａは、中心軸と平行に配置されていてもよい。また、円弧の半径を１０ｍｍまで小さくすることができる。なお、円弧の半径が１０ｍｍ未満の場合、所望の配光特性が得られないおそれがある。

（シミュレーション）
図１６〜図１８に示される実施の形態２に係る光束制御部材７４０を有する発光装置について、照度分布のシミュレーションおよび配光分布のシミュレーションを行った。

図１９は、実施の形態２に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図１９Ａは、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果であり、図１９Ｂは、ファーフィールドの配光分布のシミュレーション結果である。図１９Ａの左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材７４０の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、図１９Ａの右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。図１９Ｂにおいて、円の中心からの距離は、発光素子１２０の光軸ＬＡに沿った出射方向（０°方向）の光度を「１」として規格化したときの相対光度を示している。また、円周方向の目盛は、発光素子１２０の光軸ＬＡに対する角度を示している。また、太い実線Ａは、発光素子１２０の配光特性を示しており、細い実線Ｂは、中心軸ＣＡに直交し、かつ仮想四角形Ｓの一辺と平行な方向における配光特性を示しており、破線Ｃは、仮想四角形Ｓの対角線の方向における配光特性を示している。

図１９Ａに示されるように、稜線１４６ｄが円弧である本実施の形態に係る光束制御部材７４０を有する発光装置は、被照射領域を四角形（正方形）に照らせることがわかる。また、図１９Ｂに示されるように、破線で囲まれた領域内における破線Ｃ−細い実線Ｂ間の距離は、非常に近いが、四角形状の被照射領域を均一に照らせることがわかる。

（成形型の構成）
次に、実施の形態２に係る光束制御部材７４０を成形するための成形型について説明する。実施の形態２に係る成形型は、第１金型９００および第２金型を有する。第１金型９００は、４つの第１金型片９８０を組み合わせて構成される。実施の形態２に係る成形型は、谷線の配置が実施の形態１の成形型と異なる。

図２０は、実施の形態２に係る成形型の第１金型９００の構成を示す図である。図２０Ａは、第１金型９００の断面図であり、図２０Ｂは、第１金型片９８０の斜視図であり、図２０Ｃは、第１金型片９８０の側面図であり、図２０Ｄは、第１金型片９８０の平面図である。

図２０に示されるように、実施の形態２に係る成形型の第１金型９００において、谷線１４６ｄ’は、第１金型９００の外側に凸となるように配置されている。このため、実施の形態１に示した第１金型片９８０の製造工程とは異なり、バイトが第１傾斜面１４６ａ’に干渉することがない。よって、第１傾斜面１４６ａおよび第１傾斜面１４６ａ’を傾斜させる必要がない。

（効果）
以上のように、実施の形態２に係る光束制部材７４０は、実施の形態１に係る光束制御部材１４０に比べて製造上の制約が少ない。具体的には、第１傾斜面１４６ａ’を傾斜させる必要がなく、稜線１４６ｄの曲率半径を実施の形態１に係る光束制御部材１４０よりも小さくすることができる。したがって、実施の形態２に係る照明装置では、円弧の中点から仮想四角形Ｓの対角線の交点までの距離よりも稜線１４６ｄの曲率半径が大きいという条件下において稜線１４６ｄの曲率半径の大きさを調整することで、四隅の照度を抑えた円形に近い四角形状の被照射領域から、照度の均整度が高い四角形状の被照射領域まで、様々な要求に対応することができる。

（変形例）
実施の形態２の変形例に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材８４０の形状が実施の形態２に係る発光装置および照明装置とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態２に係る発光装置および照明装置と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、光束制御部材８４０の新しい構成要素を中心に説明する。実施の形態２の変形例に係る光束制御部材８４０は、仮想直線Ｌ上に、隣り合う凸部を離間する壁部６４２をさらに有する点で実施の形態２に係る光束制御部材８４０と異なる。

（光束制御部材の構成）
図２１〜図２３は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。図２１は、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材８４０の斜視図である。図２２Ａは、光束制御部材８４０の平面図であり、図２２Ｂは、側面図であり、図２２Ｃは、底面図であり、図２２Ｄは、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を省略した底面図である。図２３Ａは、図２１に示される破線部分の拡大図であり、図２３Ｂは、図２２Ｃに示される破線部分の拡大図である。

図２１〜図２３に示されるように、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材８４０は、入射領域２４１、出射領域１４２およびフランジ１４３を有する。また、入射領域２４１は、屈折部１４４およびフレネルレンズ部１４５を有する。

フレネルレンズ部１４５は、複数の凸部１４６と、仮想直線Ｌ上にかつ凸部１４６の両端に配置された４つの壁部６４２とを有する。

壁部６４２は、所定の厚みを有している。壁部６４２には、両側から凸部１４６がそれぞれ接続されている。凸部１４６の稜線１４６ｄは、壁部６４２の頂部または壁部６４２の側面部に接続されている。すなわち、壁部６４２の高さは、少なくとも、凸部１４６が接続されている部分において、凸部１４６の高さと同じ、またはそれ以上となるように設計されている。

なお、壁部６４２は、凸部１４６が接続されていない部分においては、凸部１４６より低く形成されていてもよい。仮想直線Ｌに直交する断面における壁部６４２の断面形状は、特に限定されず、例えば縦長の長方形または三角形である。また、壁部６２０は、少なくとも、仮想直線Ｌ上において、最も内側にある凸部１４６との接続部と最も外側にある凸部１４６との接続部との間に連続して配置されている。

なお、特に図示しないが、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材８４０を有する発光装置を用いた照度分布および配光分布のシミュレーション結果は、実施の形態２に係る光束制御部材７４０を有する発光装置を用いた照度分布および配光分布のシミュレーション結果と同じであった。

（効果）
実施の形態２の変形例に係る光束制御部材８４０は、実施の形態２の光束制御部材７４０と同様の効果を有する。また、変形例に係る光束制御部材８４０を射出成形により製造する場合、壁部６４２に対応する成形型の溝部は、ガス抜き用の通路として機能する。よって、変形例に係る光束制御部材８４０は、射出成形時において成形型の壁部６４２に対応する部分によって適切にガス抜きされて、溶融樹脂がキャビティー内に充填されるため、適切に形成されうる。

［実施の形態３］
実施の形態３に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材２４０の形状が実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、光束制御部材２４０の新しい構成要素を中心に説明する。実施の形態３に係る光束制御部材２４０は、複数の凸部１４６のうち、最も外側の最も高い凸部１４６が、直線状の稜線２４６ｄを有する凸部２４６に置き換えられている点で、実施の形態１に係る光束制御部材１４０と異なる。

（光束制御部材の構成）
図２４〜図２６は、実施の形態３に係る光束制御部材２４０の構成を示す図である。図２４は、実施の形態３に係る光束制御部材２４０の斜視図である。図２５Ａは、光束制御部材２４０の平面図であり、図２５Ｂは、側面図であり、図２５Ｃは、底面図である。図２６Ａは、実施の形態３に係る光束制御部材２４０の、図２５ＣのＡ−Ａ線に沿っての断面図であり、図２６Ｂは、図２５Ｃに示される部分Ｂの拡大図であり、図２６Ｃは、図２５Ｃに示される部分Ｃの拡大図である。

図２４〜図２６に示されるように、光束制御部材２４０は、複数の凸部１４６と、最も外側に配置され、最も高い凸部２４６とを有する。凸部２４６以外の凸部１４６は、図２６Ｂに示されるように、いずれも、平面視したときに中心軸ＣＡ側に凸となる円弧状の稜線１４６ｄを有する。凸部２４６は、稜線２４６ｄを有する。稜線２４６ｄは、平面視において直線状に形成されている。稜線２４６ｄは、他の稜線１４６ｄのそれぞれの両端を結ぶ直線と平行である。また、凸部２４６の斜面のいずれの底辺も、直線状に形成されており、稜線２４６ｄと平行である。

（シミュレーション）
図２４〜図２６に示される実施の形態３に係る光束制御部材２４０を有する発光装置について、照度分布のシミュレーションを行った。

図２７は、実施の形態３に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図２７は、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果である。図２７の左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材２４０の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、図２７の右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。

図２７に示されるように、中心軸ＣＡ側に凸の円弧状の凸部１４６とその外側に配置される直線状の凸部２４６を含む光束制御部材２４０を有する発光装置は、被照射領域を四角形（正方形）に照らせることがわかる。本実施の形態における被照射領域の照度は、実施の形態１および２における当該照度に比べて若干低いが、本実施の形態における被照射領域は、実施の形態１および２における当該被照射領域と同等に均一な照度を有している。

（成形型の構成）
次に、実施の形態３に係る光束制御部材２４０を成形するための成形型について説明する。実施の形態３に係る成形型は、光束制御部材２４０における最も外側の最も高い凸部２４６に対応する第１金型片２８０における最も外側の最も深い凹部が、当該凹部の谷線が平面視において直線となるように形成されている点、および、第１金型片２８０が第１コア部２８１と第２コア部２８２とに分離可能である点、で、実施の形態１の成形型と異なる。

図２８Ａは、第１金型５００の断面図であり、図２８Ｂは、第１金型片２８０の斜視図であり、図２８Ｃは、第１金型片２８０の側面図であり、図２８Ｄは、第１金型片２８０の平面図である。

第１金型片２８０の平面視における形状は、二等辺三角形である。本実施の形態では、平面視におけるフレネルレンズ部の外形が正方形であるため、二等辺間の角度は直角である。第１金型片２８０は、図２８Ｂおよび図２８Ｄに示されるように、平面視における形状がより小さな直角二等片三角形である第１コア部２８１と、その外側に配置される、平面視における形状が台形である第２コア部２８２とから構成されている。第１コア部２８１は、平面視形状が直角二等辺三角形の第１コア部２８１の斜辺を一辺とする平らな第１の合わせ面と、平面視形状が台形状の第２のコア部２８２の上底（短辺）を一辺とする平らな第２の合わせ面とが接するように、第２コア部２８２と接合している。

第１コア部２８１は、凹部５６２と屈折部成形領域５４０の一部を含む。凹部５６２は、光束制御部材２４０の凸部１４６に対応する凹部であり、凹部５６２のうちの最も外側の円弧状の稜線２８３は、第１コア部２８１における直角二等辺三角形の斜辺の二つの頂角（第２コア部２８２における台形の上底の両端）を結ぶように形成されている。

第２コア部２８２は、図２８Ｂ〜Ｄに示されるように、光束制御部材２４０における凸部２４６に対応する凹部２８４を含む。凹部２８４は、内側稜線２８５、谷線２８６および外側稜線２８７を含む。内側稜線２８５は、平面視において、上記台形の上底（短辺）に位置する。谷線２８６は、光束制御部材２４０の凸部２４６の稜線２４６ｄに対応する。内側稜線２８５、谷線２８６および外側稜線２８７は、平面視において互いに平行である。

第１コア部２８１は、実施の形態１の第１金型片５８０と同様に旋盤加工によって製造される。第２コア部２８２では、光束制御部材２４０の凸部１４６に対応する第１コア部２８１の凹部よりも大きな凹凸が直線状に形成される。したがって、第２コア部２８２は、マシニングなどの直線加工によって製造される。

（効果）
以上のように、実施の形態３に係る光束制部材２４０は、実施の形態１および２に係る光束制御部材１４０と同様に、照度の均整度が高い四角形状の被照射領域を形成することができる。また、実施の形態３に係る光束制御部材２４０は、円弧状の凸部を形成するための第１コア部２８１と直線状の凸部を形成するための第２コア部２８２とを分離可能な第１金型片２８０を用いて製造することができる。第２コア部２８２は、前述したように、直線加工によって製造することができる。また、第２コア部２８２は、光束制御部材２４０における最も大きな凸部２４６に対応することから、当該直線加工は、微細な加工のための特殊な加工機を必要としない。このため、汎用の、または既に所有している直線加工用の加工機によって当該直線加工を行うことが可能である。さらに、上記直線加工は、旋盤加工よりも直線部の加工精度が高く、また加工時間も短い。よって、成形型のコストがより低減され、成形型の製造時間がより短縮されるので、照度の均整度が高い四角形状の被照射領域を形成する光束制御部材の生産性を高める観点から、より効果的である。

［実施の形態４］
実施の形態４に係る発光装置および照明装置は、光束制御部材３４０の形状が実施の形態２に係る発光装置１００および照明装置４００とそれぞれ異なる。そこで、実施の形態２に係る発光装置１００および照明装置４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、光束制御部材３４０の新しい構成要素を中心に説明する。実施の形態４に係る光束制御部材３４０は、複数の凸部１４６のうち、最も外側の最も高い凸部１４６が、直線状の稜線２４６ｄを有する凸部２４６に置き換えられている点で、実施の形態２に係る光束制御部材１４０と異なる。

（光束制御部材の構成）
図２９〜図３１は、実施の形態４に係る光束制御部材３４０の構成を示す図である。図２９は、実施の形態４に係る光束制御部材３４０の斜視図である。図３０Ａは、光束制御部材３４０の平面図であり、図３０Ｂは、側面図であり、図３０Ｃは、底面図である。図３１Ａは、実施の形態４に係る光束制御部材３４０の、図３０ＣのＡ−Ａ線に沿っての断面図であり、図３１Ｂは、図３０Ｃに示される部分Ｂの拡大図であり、図３１Ｃは、図３０Ｃに示される部分Ｃの拡大図である。

図２９〜図３１に示されるように、光束制御部材３４０は、複数の凸部１４６と、最も外側に配置され、最も高い凸部２４６とを有する。凸部２４６以外の凸部１４６は、図３１Ｂに示されるように、いずれも、平面視したときに外側に凸となる円弧状の稜線１４６ｄを有する。凸部２４６は、稜線２４６ｄを有する。稜線２４６ｄは、平面視において直線状に形成されている。稜線２４６ｄは、他の稜線１４６ｄのそれぞれの両端を結ぶ直線と平行である。また、凸部２４６の斜面のいずれの底辺も、直線状に形成されており、稜線２４６ｄと平行である。

（シミュレーション）
図２９〜図３１に示される実施の形態４に係る光束制御部材３４０を有する発光装置について、照度分布のシミュレーションを行った。

図３２は、実施の形態４に係る発光装置を用いた場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図３２は、発光素子１２０の発光面から１０００ｍｍ離れた被照射領域を想定した場合の照度分布のシミュレーション結果である。図３２の左図における縦軸および横軸は、発光素子１２０の光軸ＬＡ（光束制御部材３４０の中心軸ＣＡ）からの距離（ｍｍ）を示している。また、図３２の右図における縦軸は、照度（ｌｕｘ）を示している。

図３２に示されるように、外側に凸の円弧状の凸部１４６とその外側に配置される直線状の凸部２４６を含む光束制御部材３４０を有する発光装置は、被照射領域を四角形（正方形）に照らせることがわかる。本実施の形態における被照射領域の照度は、実施の形態１および２における当該照度と同等である。また、本実施の形態における被照射領域は、実施の形態１および２における当該被照射領域と同等に均一な照度を有している。

（成形型の構成）
次に、実施の形態４に係る光束制御部材３４０を成形するための成形型について説明する。実施の形態４に係る成形型は、光束制御部材３４０における最も外側の最も高い凸部２４６に対応する第１金型片３８０における最も外側の最も深い凹部が、当該凹部の谷線が平面視において直線となるように形成されている点、および、第１金型片３８０が第１コア部３８１と第２コア部３８２とに分離可能である点、で、実施の形態２の成形型と異なる。

図３３Ａは、第１金型５００の断面図であり、図３３Ｂは、第１金型片３８０の斜視図であり、図３３Ｃは、第１金型片３８０の側面図であり、図３３Ｄは、第１金型片３８０の平面図である。

第１金型片３８０の平面視における形状は、二等辺三角形である。本実施の形態では、平面視におけるフレネルレンズ部の外形が正方形であるため、二等辺間の角度は直角である。第１金型片３８０は、図３３Ｂおよび図３３Ｄに示されるように、平面視における形状がより小さな直角二等片三角形である第１コア部３８１と、その外側に配置される、平面視における形状が台形である第２コア部３８２とから構成されている。第１コア部３８１は、平面視が直角二等辺三角形の第１コア部３８１の斜辺を一辺とする平らな第１の合わせ面と、平面視が台形状の第２のコア部３８２の上底（短辺）を一辺とする平らな第２の合わせ面とが接するように、第２コア部３８２と接合している。

第１コア部３８１は、凹部５６２と屈折部成形領域５４０の一部を含む。凹部５６２は、光束制御部材２４０の凸部１４６に対応する凹部であり、平面視において、凹部５６２のうちの最も外側の円弧状の稜線３８３は、第１コア部３８１における直角二等辺三角形の斜辺（第２コア部３８２における台形の上底）の中央で、当該斜辺に接するように形成されている。

第２コア部３８２は、図３３Ｂ〜図３３Ｄに示されるように、光束制御部材３４０における凸部２４６に対応する凹部３８４を含む。凹部３８４は谷線３８６および外側稜線３８７を含む。谷線３８６は、上記平面視において、上記台形の上底に位置し、光束制御部材３４０の凸部２４６の稜線２４６ｄに対応する。谷線３８６および外側稜線３８７は、平面視において互いに平行である。

第１コア部３８１は、実施の形態２の第１金型片９８０と同様に旋盤加工によって製造される。第２コア部３８２では、光束制御部材３４０の凸部１４６に対応する第１コア部３８１の凹部よりも大きな凹凸が直線状に形成される。したがって、第２コア部３８２は、マシニングなどの直線加工によって製造される。

（効果）
以上のように、実施の形態４に係る光束制部材３４０は、実施の形態１および２に係る光束制御部材１４０と同様に、照度および照度の均整度が高い四角形状の被照射領域を形成することができる。また、実施の形態４に係る光束制御部材３４０は、実施の形態３と同じ理由により、照度の均整度が高い四角形状の被照射領域を形成する光束制御部材の生産性を高める観点から、より効果的である。

なお、実施の形態１および実施の形態２では、フレネルレンズ部１４５およびフレネルレンズ部成形領域５６０に仮想四角形Ｓ，Ｓ’を想定した場合を示したが、仮想ｎ角形（ｎ＝３および５以上の整数）であっても、本発明と同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態３および実施の形態４では、第１コア部の平面視形状を（直角）二等辺三角形としたが、本発明における第１コア部の平面視形状は、当該二等辺三角形に限られない。本発明において、第１コア部の平面視形状は、平面視におけるフレネルレンズ部の最も外側の凸部１４６の形状に合わせて、適宜に設定することができる。

また、実施の形態３および４において、第１コア部と第２コア部の接合面は、いずれも平面であるが、当該接合面は、互いに係合可能な形状であれば、特に限定されない。また、第２コア部で形成される直線状に形成された稜線を有する凸部の位置および数は、凸部が直線加工による成形型で成形されるのに十分な大きさを有している範囲において、適宜に決めることが可能である。

なお、実施の形態３および４において、曲線加工および直線加工を、別の加工機を用いて同時進行できるように、第１コア部と第２コア部とに分けて第１金型片を形成したが、本発明における第１金型片の構成は、上記のように分離可能な構成に限られない。たとえば、本発明では、第１金型片は、第１コア部と第２コア部とを一体に形成し、曲線加工および直線加工を順次行うことによって作製されてもよい。また、本発明では、第２コア部よりも更に外側（第１コア部とは反対側）に配置される駒を金型片がさらに有する場合には、第２コア部は、当該駒と一体に形成されてもよい。

さらに、前述した実施の形態において、出射領域１４２は、平らな面であってもよいし、被照射領域の外形を崩すことなく被照射面の照度ムラを小さくするために粗面化された面であってもよい。粗面化された出射領域１４２の表面粗さは、十点平均粗さＲｚ_ＪＩＳ、算術平均粗さＲａおよび最大高さ粗さＲｚ（いずれもＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される粗さパラメータ）などで規定することができる。たとえば、被照射領域の外形を崩さない程度の出射領域１４２の十点平均粗さＲｚ_ＪＩＳは、３μｍ以下が好ましく、かつ適度な拡散効果を得るためには１μｍ以上が好ましい。

本発明に係る光束制御部材、発光装置および照明装置は、四角形状の被照射領域を均一かつ効率的に照らすことができる。本発明に係る発光装置は、例えば、カメラのフラッシュなどとして有用である。また、本発明に係る照明装置は、例えば、室内の一般照明、液晶パネルを被照射面とする面光源装置などとして有用である。

１０，３０ フレネルレンズ
１２，４２，５２ 溝
２０，４４ シリンドリカルレンズ
４０ 第１の集光レンズ
５０ 第２の集光レンズ
１００ 発光装置
１２０ 発光素子
１４０，１４０’，２４０，３４０，６４０，７４０，８４０ 光束制御部材
１４１ 入射領域
１４２ 出射領域
１４３ フランジ
１４４ 屈折部
１４５ フレネルレンズ部
１４６，２４６ 凸部
１４６ａ，１４６ａ’ 第１傾斜面
１４６ｂ，１４６ｂ’ 第２傾斜面
１４６ｃ，１４６ｃ’ 第３傾斜面
１４６ｄ，２４６ｄ、２８３，３８３ 稜線
１４６ｄ’，２８６，３８６ 谷線
２８０，３８０，５８０，９８０ 第１金型片
２８１，３８１ 第１コア部
２８２，３８２ 第２コア部
２８４，３８４，５６２ 凹部
２８５ 内側稜線
２８７，３８７ 外側稜線
４００ 照明装置
４２０ カバー
４４０ 基板
５００，９００ 第１金型
５２０ 入射領域成形領域
５４０ 屈折部成形領域
５６０ フレネルレンズ部成形領域
６４２ 壁部
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸
Ｓ （第１）仮想四角形
Ｓ’ （第２）仮想四角形
Ｌ （第１）仮想直線
Ｌ’ （第２）仮想直線

Claims (13)

1. 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
   発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、
   前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域と、を有し、
   前記入射領域は、第１仮想四角形の対角線の交点と頂点とを結ぶ４本の第１仮想直線のうち、隣接する２本の前記第１仮想直線間を繋ぐ稜線を有する凸部を複数含み、
   複数の前記凸部は、２本の前記第１仮想直線間において隣接する２つの前記凸部間に谷部が形成されるように配置され、
   複数の前記稜線の少なくとも一部は、平面視において円弧状に形成され、
   前記円弧状の稜線の曲率半径は、前記交点から当該稜線の中点までの距離よりも長い、
   光束制御部材。
2. 複数の前記稜線は、前記円弧状の稜線と、平面視において直線状に形成された稜線とを含み、
   前記直線状の稜線を有する凸部は、前記円弧状の稜線を有する凸部よりも、より高く、かつより外側に配置されている、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 複数の前記稜線の全てが、前記円弧状の稜線である、請求項１に記載の光束制御部材。
4. 平面視において、前記稜線は、内側に凸となるように配置されており、
   前記稜線の曲率中心は、前記交点および前記第１仮想四角形の一辺の中点を通る直線上に配置されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光束制御部材。
5. 平面視において、前記稜線は、外側に凸となるように配置されており、
   前記稜線の曲率中心は、前記交点および前記第１仮想四角形の一辺の中点を通る直線上に配置されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光束制御部材。
6. ２本の前記第１仮想直線間を繋ぐ複数の前記稜線の曲率中心は、一致している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
7. 発光素子と、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
   を有し、
   前記交点は、前記発光素子の光軸上に配置されている、
   発光装置。
8. 請求項７に記載の発光装置と、
   前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
   を有する、照明装置。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材を成形するための成形型であって、
   前記入射領域を成形するための入射領域成形領域を有し、
   前記入射領域成形領域は、第２仮想四角形の対角線の交点と各頂点とを結ぶ４本の第２仮想直線のうち、隣接する２本の前記第２仮想直線間を繋ぐ谷線を有する複数の凹部を含み、
   複数の前記凹部は、２本の前記第２仮想直線間において隣接する２つの前記凹部間に頂部が形成されるように配置され、
   複数の前記谷線の少なくとも一部は、平面視において円弧状に形成され、
   前記円弧状の谷線の曲率半径は、前記第２仮想四角形の対角線の交点から前記谷線の中点までの距離よりも長い、
   成形型。
10. 複数の前記谷線は、前記円弧状の谷線と、平面視において直線状に形成された谷線とを含み、
    前記直線状の谷線を有する凹部は、前記円弧状の谷線を有する凹部よりも、より深く、かつより外側に配置されている、請求項９に記載の成形型。
11. 複数の前記谷線の全てが、前記円弧状の谷線である、請求項９に記載の成形型。
12. 平面視において、前記谷線は、内側に凸となるように配置されており、
    前記谷線の曲率中心は、前記第２仮想四角形の対角線の交点および前記第２仮想四角形の一辺の中点を通る直線上に配置されている、
    請求項９〜１１のいずれか一項に記載の成形型。
13. 平面視において、前記谷線は、外側に凸となるように配置されており、
    前記谷線の曲率中心は、前記第２仮想四角形の対角線の交点および前記第２仮想四角形の一辺の中点を通る直線上に配置されている、
    請求項９〜１１のいずれか一項に記載の成形型。