JP2015004804A

JP2015004804A - 光学素子

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Publication number: JP2015004804A
Application number: JP2013129783A
Authority: JP
Inventors: 雅典大野; Masanori Ono
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-01-08

Abstract

【課題】所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、色ムラを改善することができる光学素子を提供する。【解決手段】所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズム１４ｎであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎを含む光学素子１４において、前記所定波長範囲の短波長側の特定の波長又は長波長側の特定の波長を第１設計波長とし、前記所定波長範囲の前記第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長又は短波長側の特定の波長を第２設計波長とした場合、前記傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する前記第１設計波長の光ＲａｙＢの進行方向と前記傾斜部１４ｎ１で回折して出射する前記第２設計波長の光ＲａｙＲの進行方向とが一致するように、前記傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、光学素子、特に、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子に関する。

従来、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載の光学素子を用いた照明装置２００の断面図である。

図７に示すように、特許文献１に記載の照明装置２００は、所定波長範囲の可視光を放出する光源２１０（ＬＥＤ）、光源２１０からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状の直線状プリズム２２２を複数含む光学素子２２０（リニアフレネルレンズ）等を備えている。

特開２００８−２１８１８６号公報

しかしながら、上記構成の照明装置２００においては、プリズム２２２の高さ及び幅を小さくして光学素子２２０の厚みを薄くしようとする場合、プリズム２２２の高さ及び幅がある寸法以下になると回折現象が強くなり、意図しない光が分光して出てきてしまい、色ムラが発生するという問題がある。

本願の発明者は、このことを実験により確認した。実験では、所定波長範囲の可視光を放出する光源としてＬＥＤを用い、断面形状が傾斜部２２２Ａａ及び起立部２２２Ａｂを含む鋸歯形状のプリズム２２２Ａを複数含む光学素子２２０Ａとして図８（ａ）、図８（ｂ）に示すリニアフレネルレンズを用い、光源（ＬＥＤ）からの光を光学素子２２０Ａ（個々のプリズム２２２Ａ）で制御して図９に示す配光パターンを形成した。但し、個々のプリズム２２２Ａの高さ、幅及び斜面長さは全て同じで、図８（ｂ）に示す数値を採用した。なお、光源（ＬＥＤ）は、図８（ａ）において、光学素子２２０Ａの下方に配置されているが、図示は省略してある。

本願の発明者は、上記構成の光学素子２２０Ａ（個々のプリズム２２２Ａ）で制御される光源（ＬＥＤ）からの光により形成される配光パターンには、図９に示すように、（特に、配光パターンの輪郭近傍に）色ムラが発生することを確認した。色ムラの原因は、材料の色分散によって生じる波長ごとの屈折率差による色収差、プリズム２２２Ａの高さ及びピッチにて生じる回折による分光である。

本願の発明者は、上記色ムラを改善するために鋭意検討した結果、光源の分光特性を考慮して、所定波長範囲の短波長側の特定の波長（又は長波長側の特定の波長）を第１設計波長とし、所定波長範囲の第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長（又は短波長側の特定の波長）を第２設計波長として決定し、短波長側の特定の波長（又は長波長側の特定の波長）の屈折によって生じる色収差と、長波長側の特定の波長（又は短波長側の特定の波長）の回折によって生じる分光とが、打消し合うように、プリズムの傾斜部の長さを調整することで、上記色ムラが改善されること、を見出した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子において、色ムラを改善することができる光学素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子において、前記所定波長範囲の短波長側の特定の波長又は長波長側の特定の波長を第１設計波長とし、前記所定波長範囲の前記第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長又は短波長側の特定の波長を第２設計波長とした場合、前記傾斜部で屈折して出射する前記第１設計波長の光の進行方向と前記傾斜部で回折して出射する前記第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、前記傾斜部の長さが調整されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子において、色ムラを改善することができる光学素子を提供することが可能となる。これは、傾斜部で屈折して出射する第１設計波長の光の進行方向と傾斜部で回折して出射する第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、傾斜部の長さが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

請求項２に記載の発明は、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御して所定配光パターンを形成するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを複数含む光学素子において、前記複数のプリズムのうち少なくとも前記光源からの可視光を前記所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムは、前記所定波長範囲の短波長側の特定の波長又は長波長側の特定の波長を第１設計波長とし、前記所定波長範囲の前記第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長又は短波長側の特定の波長を第２設計波長とした場合、前記傾斜部で屈折して出射する前記第１設計波長の光の進行方向と前記傾斜部で回折して出射する前記第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、前記傾斜部の長さが調整されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御して所定配光パターンを形成するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを複数含む光学素子において、所定配光パターンの輪郭近傍に発生する色ムラを改善することができる光学素子を提供することが可能となる。これは、傾斜部で屈折して出射する第１設計波長の光の進行方向と傾斜部で回折して出射する第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、傾斜部の長さが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

また、請求項２に記載の発明によれば、複数のプリズム全ての傾斜部の長さを調整することなく、一部のプリズムの傾斜部の長さを調整することで、色ムラを改善することができる。例えば、複数のプリズムのうち少なくとも光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムの傾斜部の長さを調整することで、色ムラを改善することができる。これは、図９に示すように、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭の内側に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しなくても所定配光パターンの輪郭の内側の色ムラが目立たないこと、及び、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しないと所定配光パターンの輪郭近傍の色ムラが目立つこと、によるものである。

なお、請求項１、２においては、短波長側の特定の波長を例えば青系の波長（例えば、４５０〜４６０ｎｍから選択される特定の波長）とすることができ、長波長側の特定の波長を例えば赤系の波長（６００〜６５０ｎｍから選択される特定の波長）とすることができる。

本発明によれば、所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子において、色ムラを改善することができる光学素子を提供することが可能となる。

本実施形態の光学素子１０の断面図である。アクリル（ＰＭＭＡ）とポリカーボネイト（ＰＣ）の分光屈折率を表すグラフである。（ａ）発光色が青系の色のＬＥＤチップとこれを覆う黄色系の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた構造のＬＥＤが放出する可視光の所定波長範囲（発光スペクトル）を表すグラフ、（ｂ）ＲＧＢ三色のＬＥＤチップを組み合わせた構造のＬＥＤが放出する可視光の所定波長範囲（発光スペクトル）を表すグラフである。（ａ）傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢの進行方向を表す図、（ｂ）傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲの進行方向を表す図である。（ａ）（ｂ）第１設計波長の光（屈折光）の進行方向と第２設計波長の光（一次回折光）の進行方向とが一致する（β_ＲＢ＝β_ＤＲ）場合のａとαとの関係（シミュレーション結果）を描いたグラフである。（ａ）傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＲの進行方向を表す図、（ｂ）傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＢの進行方向を表す図である。特許文献１に記載の光学素子を用いた照明装置２００の断面図である。（ａ）実験で用いた光学素子２２０Ａ（リニアフレネルレンズ）の斜視図、（ｂ）図８（ａ）中の円内を拡大した拡大断面図である。光学素子２２０Ａ（個々のプリズム２２２Ａ）で制御される光源（ＬＥＤ）からの光により形成される配光パターンの例である。

以下、本発明の一実施形態である光学素子１０について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の光学素子１０の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の光学素子１０は、所定波長範囲の可視光を放出する光源１２からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１（プリズム面）及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎ（マイクロプリズム）を複数含む光学素子である。

光学素子１０は、例えば、透明樹脂（例えば、アクリル又はポリカーボネイト）製で、互いに平行かつ直線状に延びる（図１中紙面に直交する方向に延びる）複数のプリズム１４ｎを含む表面１０ａと、その反対側の平面である裏面１０ｂと、を含む薄板状のリニアフレネルレンズとして構成されている。光学素子１０は、例えば、薄型ＬＥＤストロボレンズ、可変配光用マイクロプリズム又はその他照明用薄型フレネルレンズとして用いることができる。なお、アクリル（ＰＭＭＡ）とポリカーボネイト（ＰＣ）の分光屈折率は図２に示すとおりである。図２の縦軸は屈折率を表し、横軸は波長を表している。

光源１２は、所定波長範囲の可視光を放出する光源で、例えば、ＬＥＤである。ＬＥＤは、発光色が青系の色のＬＥＤチップとこれを覆う黄色系の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた構造のものであってもよいし、ＲＧＢ三色のＬＥＤチップを組み合わせた構造のものであってもよい。図３（ａ）は前者の構造のＬＥＤが放出する可視光の所定波長範囲（発光スペクトル）を表し、図３（ｂ）は後者の構造のＬＥＤが放出する可視光の所定波長範囲（発光スペクトル）を表している。

本実施形態の光学素子１０と光源１２とを組み合わせることで、奥行薄型の照明装置を構成することができる。

各プリズム１４ｎは、次のようにして設計することができる。

各プリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の角度は、目的とする配光パターンに合わせて屈折現象を考慮して決定されている。

図４（ａ）は、傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢの進行方向を表す図である。

例えば、各プリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の角度は、所定波長範囲の短波長側の特定の波長（例えば、青系の波長（例えば、４５０〜４６０ｎｍから選択される特定の波長４５０ｎｍ））を第１設計波長とした場合、図４（ａ）に示すように、傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢが目的とする配光パターン中の目的の箇所（例えば、配光パターン中の中央近傍又は輪郭近傍）へ向かうように決定されている。

特定の方向とは、例えば、図１に示す光源１２の発光面の中心１２ａもしくは光源１２の外周部のうちプリズムから最も近い点から放出されて、傾斜部１４ｎ１の中心に入射する光の方向のことで、個々のプリズム１４ｎ（傾斜部１４ｎ１）ごとに異なるものとなる。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）中の符号ａは、光源１２の発光面の中心１２ａから放出されて、傾斜部１４ｎ１の中心に入射する光線に対して平行で、かつ、傾斜部１４ｎ１の両端を通る光線の幅を表している。

図４（ｂ）は、傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲの進行方向を表す図である。

各プリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の長さＬは、所定波長範囲の第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長（例えば、赤系の波長（例えば、６００〜６５０ｎｍから選択される特定の波長６５０ｎｍ））を第２設計波長とした場合、図４（ｂ）に示すように、傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲ（一次回折光）の進行方向と上記傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢ（屈折光）の進行方向とが一致するように調整されている。

傾斜部１４ｎ１の長さＬは、次のようにして調整することができる。

まず、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢの屈折角β_ＲＢ（図４（ａ）参照）を、スネルの法則に従って、次の式で求める。

但し、ｎ_１Ｂは入射側である光学素子１０の第１設計波長に対する屈折率、ｎ_２Ｂは出射側である空気の第１設計波長に対する屈折率である。αは傾斜部１４ｎ１に対する入射角（又は入射光線に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。β_ＲＢは傾斜部１４ｎ１に対する出射角（又は屈折による出射光線（第１設計波長）に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。

次に、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲの一次回折角β_ＤＲ（図４（ｂ）参照）を、回折方程式に従って、次の式で求める。

但し、ｎ_１Ｒは入射側である光学素子１０の第２設計波長に対する屈折率、ｎ_２Ｒは出射側である空気の第２設計波長に対する屈折率である。β_ＤＲは傾斜部１４ｎ１に対する出射角（又は回折による出射光線（第２設計波長）に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。λ_Ｒは第２設計波長である。ａは一つのプリズム１４ｎに当たる光線の最大有効幅、Ｌは一つの傾斜部１４ｎ１の最大有効長さである。

なお、ｍ＝１としたのは、回折光の場合、一次回折光（ｍ＝１）の影響が最も大きいためである。

次に、第１設計波長の光ＲａｙＢ（屈折光）の進行方向と第２設計波長の光ＲａｙＲ（一次回折光）の進行方向とが一致する（β_ＲＢ＝β_ＤＲ）場合のａを、次の式で求める。

上記のようにして求められるａを採用することで、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢ（屈折光）の進行方向と当該特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲ（一次回折光）の進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整される。

上記のようにして求められるａは個々のプリズム１４ｎごとに異なるものとなる。その結果、傾斜部１４ｎ１の長さＬも、個々のプリズム１４ｎごとに異なるものとなる。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、第１設計波長の光（屈折光）の進行方向と第２設計波長の光（一次回折光）の進行方向とが一致する（β_ＲＢ＝β_ＤＲ）場合のａとαとの関係（シミュレーション結果）を描いたグラフである。図５（ａ）、図５（ｂ）の縦軸はａを表し、横軸はαを表している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大したグラフである。但し、ｎ１側の材質はアクリル、ｎ２側の材質は空気、光源１２はＬＥＤである。ｎ_１Ｒは１．４８９４、ｎ_１Ｂは１．５０１２２、ｎ_２Ｒは１．０００２７６３、ｎ_２Ｂは１．０００２８０５、第１設計波長λ_Ｂは４５０ｎｍ、第２設計波長λ_Ｒは６５０ｎｍである。図５（ｂ）を参照すると、例えば、α=２０°のとき、傾斜部１４ｎ１の長さａ＝１１．５７μｍとすると、最も色ムラが目立たないプリズムとなることが分かる。

図９に示すように、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭の内側に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しなくても所定配光パターンの輪郭の内側の色ムラが目立たない。一方、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しないと所定配光パターンの輪郭近傍の色ムラが目立つ。

したがって、複数のプリズム１４ｎのうち少なくとも光源１２からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の長さＬを上記のように調整することで、色ムラを改善することができる。

以上説明したように、本実施形態の光学素子１０によれば、所定波長範囲の可視光を放出する光源１２からの可視光を制御するプリズム１４ｎであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎを含む光学素子１０において、色ムラを改善することができる光学素子１０を提供することが可能となる。これは、傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢの進行方向と傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＡの進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

また、本実施形態の光学素子１０によれば、所定波長範囲の可視光を放出する光源１２からの可視光を制御して所定配光パターンを形成するプリズム１４ｎであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎを複数含む光学素子１０において、所定配光パターンの輪郭近傍に発生する色ムラを改善することができる光学素子１０を提供することが可能となる。これも、傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＢの進行方向と傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＲの進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

また、本実施形態の光学素子１０によれば、複数のプリズム１４ｎ全ての傾斜部１４ｎ１の長さＬを調整することなく、一部のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の長さＬを調整することで、色ムラを改善することができる。例えば、複数のプリズム１４ｎのうち少なくとも光源１２からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１の長さＬを調整することで、色ムラを改善することができる。これは、図９に示すように、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭の内側に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しなくても所定配光パターンの輪郭の内側の色ムラが目立たないこと、及び、光源からの可視光を所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムについてはその傾斜部の長さを調整しないと所定配光パターンの輪郭近傍の色ムラが目立つこと、によるものである。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、光学素子１０を、互いに平行かつ直線状に延び、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズムを複数含む光学素子（リニアフレネルレンズ）として構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、光学素子１０を、同心円状に延び、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズムを複数含む光学素子（同心円フレネルレンズ）として構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１設計波長を、所定波長範囲の短波長側の特定の波長（例えば、青系の波長（例えば、４５０〜４６０ｎｍから選択される特定の波長４５０ｎｍ））とし、第２設計波長を、所定波長範囲の第１設計波長とは反対側の短波長側の特定の波長（例えば、赤系の波長（例えば、６００〜６５０ｎｍから選択される特定の波長６５０ｎｍ））とした例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態とは逆に、第１設計波長を、所定波長範囲の長波長側の特定の波長（例えば、赤系の波長（例えば、６００〜６５０ｎｍから選択される特定の波長６５０ｎｍ））とし、第２設計波長を、所定波長範囲の第１設計波長とは反対側の短波長側の特定の波長（例えば、青系の波長（例えば、４５０〜４６０ｎｍから選択される特定の波長４５０ｎｍ））としてもよい。

本変形例の場合、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＲの屈折角β_ＲＲ（図６（ａ）参照）は、スネルの法則に従って、次の式で求めることができる。

但し、ｎ_１Ｒは入射側である光学素子１０の第１設計波長に対する屈折率、ｎ_２Ｒは出射側である空気の第１設計波長に対する屈折率である。αは傾斜部１４ｎ１に対する入射角（又は入射光線に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。β_ＲＲは傾斜部１４ｎ１に対する出射角（又は屈折による出射光線（第１設計波長）に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。

また、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１に特定の方向から入射し、当該傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＢの一次回折角β_ＤＢ（図６（ｂ）参照）は、回折方程式に従って、次の式で求めることができる。

但し、ｎ_１Ｂは入射側である光学素子１０の第２設計波長に対する屈折率、ｎ_２Ｂは出射側である空気の第２設計波長に対する屈折率である。β_ＤＢは傾斜部１４ｎ１に対する出射角（又は回折による出射光線（第２設計波長）に直交する線と傾斜部１４ｎ１とがなす角）である。λ_Ｂは第２設計波長である。ａは一つのプリズム１４ｎに当たる光線の最大有効幅、Ｌは一つの傾斜部１４ｎ１の最大有効長さである。

また、第１設計波長の光ＲａｙＲ（屈折光）の進行方向と第２設計波長の光ＲａｙＢ（一次回折光）の進行方向とが一致する（β_ＲＲ＝β_ＤＢ）場合のａは、次の式で求めることができる。

上記のようにして求められるａを採用することで、特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＲ（屈折光）の進行方向と当該特定のプリズム１４ｎの傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＢ（一次回折光）の進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整される。

以上説明したように、本変形例によっても、上記実施形態と同様、所定波長範囲の可視光を放出する光源１２からの可視光を制御するプリズム１４ｎであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎを含む光学素子１０において、色ムラを改善することができる光学素子１０を提供することが可能となる。これは、傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＡの進行方向と傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＢの進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

また、本変形例によっても、所定波長範囲の可視光を放出する光源１２からの可視光を制御して所定配光パターンを形成するプリズム１４ｎであって、断面形状が傾斜部１４ｎ１及び起立部１４ｎ２を含む鋸歯形状のプリズム１４ｎを複数含む光学素子１０において、所定配光パターンの輪郭近傍に発生する色ムラを改善することができる光学素子１０を提供することが可能となる。これも、傾斜部１４ｎ１で屈折して出射する第１設計波長の光ＲａｙＲの進行方向と傾斜部１４ｎ１で回折して出射する第２設計波長の光ＲａｙＢの進行方向とが一致するように、傾斜部１４ｎ１の長さＬが調整されている結果、第１設計波長の屈折によって生じる色収差と、第２設計波長の回折によって生じる分光とが、打消し合うことによるものである。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…光学素子、１２…光源、１２ａ…中心、１４ｎ…プリズム、１４ｎ１…傾斜部、１４ｎ２…起立部

Claims

所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを含む光学素子において、
前記所定波長範囲の短波長側の特定の波長又は長波長側の特定の波長を第１設計波長とし、前記所定波長範囲の前記第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長又は短波長側の特定の波長を第２設計波長とした場合、前記傾斜部で屈折して出射する前記第１設計波長の光の進行方向と前記傾斜部で回折して出射する前記第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、前記傾斜部の長さが調整されていることを特徴とする光学素子。
所定波長範囲の可視光を放出する光源からの可視光を制御して所定配光パターンを形成するプリズムであって、断面形状が傾斜部及び起立部を含む鋸歯形状のプリズムを複数含む光学素子において、
前記複数のプリズムのうち少なくとも前記光源からの可視光を前記所定配光パターンの輪郭近傍に制御するプリズムは、前記所定波長範囲の短波長側の特定の波長又は長波長側の特定の波長を第１設計波長とし、前記所定波長範囲の前記第１設計波長とは反対側の長波長側の特定の波長又は短波長側の特定の波長を第２設計波長とした場合、前記傾斜部で屈折して出射する前記第１設計波長の光の進行方向と前記傾斜部で回折して出射する前記第２設計波長の光の進行方向とが一致するように、前記傾斜部の長さが調整されていることを特徴とする光学素子。
前記短波長側の特定の波長は青系の波長であり、前記長波長側の特定の波長は赤系の波長であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
前記短波長側の特定の波長は４５０〜４６０ｎｍから選択される特定の波長であり、前記長波長側の特定の波長は６００〜６５０ｎｍから選択される特定の波長であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。