JP2016224394A

JP2016224394A - 光源装置

Info

Publication number: JP2016224394A
Application number: JP2015223193A
Authority: JP
Inventors: 有賀　貴紀; Takanori Ariga; 貴紀有賀
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-11-13
Also published as: JP6746897B2

Abstract

【課題】発光素子からの入射光量に対する出射光量を大きく低下させることなく、外部からの光の透過を低減させて、いわゆる目隠し効果、つまり、光源装置内に配置される個々の蛍光体層の外部からの視認性を低減させる光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】光入射面１２ａと光出射面１２ｂとを有し、かつ光透過部Ｔと該光透過部Ｔの外側に設けられた光反射部Ｒとを備えるフレネルレンズ１２及び前記光入射面に対向し、かつ前記光透過部と前記光反射部の光透過部側の一部との下方に配置された発光素子を備えることを特徴とする光源装置。【選択図】図１

Description

本開示は、光源装置に関する。

従来から、電子機器において種々の光源が使用されており、近年、発光素子と蛍光体と
を組み合わせた発光ダイオードを用いた光源装置が利用されている。また、このような光
源装置を薄膜化するために、フレネルレンズと組み合わせることが提案されている（例え
ば、特許文献１等）。

特開２０１３−６８７５１号公報

このような光源装置では、その用途によって、高い輝度及び色再現性等が要求され、例
えば、カメラフラッシュの光源として利用されることがあり、複数の光源装置の混色によ
って白色光が再現される。
この場合、各光源装置に被覆される蛍光体の色がそのまま被写体に向けられる面に配置
されることから、複数の光源装置における各蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果
の要求がある。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光素子からの入射光量に対する出
射光量を大きく低下させることなく、外部からの光の透過を低減させて、いわゆる目隠し
効果、つまり、光源装置内に配置される個々の発光素子又はその上に配置される蛍光体層
の外部からの視認性を低減させる光源装置を提供することを目的とする。

本開示は、以下の発明を含む。
光入射面と光出射面とを有し、かつ光透過部と該光透過部の外側に設けられた光反射部
とを備えるフレネルレンズ及び
前記光入射面に対向し、かつ前記光透過部と前記光反射部の光透過部側の一部との下方
に配置された発光素子を備えることを特徴とする光源装置。

本開示の光源装置によれば、入射光量に対する出射光量を大きく低下させることなく、
その光学特性を必要十分に確保しながら、目隠し効果、つまり、光源装置内に配置される
個々の発光素子又はその上に配置される蛍光体層の視認性を低減させることができる。

本発明の一実施形態の光源装置を示す平概略断面図である。図１の光源装置におけるフレネルレンズを示す平面図である。図１ＡのＡ−Ａ’線断面図である。本発明の別の実施形態の光源装置を示す平概略断面図である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明す
る光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない
限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明す
る内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していること
がある。

実施形態１：光源装置
この実施形態の光源装置１０は、図１に示すように、発光素子１１とフレネルレンズ１
２とを備える。この光源装置は、発光素子１１を１つ備える。

〔フレネルレンズ〕
図２Ａ及び２Ｂに示すように、フレネルレンズ１２は、光入射面１２ａと光出射面１２
ｂとを有する。光入射面１２ａは、発光素子１１から出射される光が入射される面であり
、その光は、光出射面１２ｂから、光入射面１２ａと反対側（つまり、外部）に射出され
る。
また、フレネルレンズ１２は、光透過部Ｔとその光透過部Ｔの外側に設けられた光反射
部Ｒとを備える。
光透過部Ｔとは、光入射面側からフレネルレンズに入射した光が、後述するレンズ面で
は透過する部位を指す。光透過部Ｔの後述するライズ面では、光は透過してもよいし、反
射してもよい。光透過部Ｔでは、光出射面側（外部）からフレネルレンズに入射した光も
、レンズ面では透過する。
光反射部Ｒとは、光入射面側からフレネルレンズに入射した光が、後述するライズ面で
は透過しレンズ面に向かい、レンズ面で反射する部位を指し、また、光出射面側（外部）
からフレネルレンズに入射した光が、ライズ面では反射しレンズ面側に向かい、レンズ面
では反射しライズ面に向かう部位を指す。

図１に示すように、フレネルレンズ１２は、光入射面１２ａに、複数の単位レンズ１３
を有する。通常、円周方向に沿って配列される複数の単位レンズ１３が配置されている。
複数の単位レンズ１３は、同心円又は同心楕円に沿って配置されていることが好ましい。
これによって、フレネルレンズ１２として機能する領域（以下、フレネルレンズ有効径と
いうことがある）を構成している。

単位レンズ１３は、レンズ面１３ａと、このレンズ面１３ａ間に位置するライズ面１３
ｂとを有する。レンズ面１３ａとライズ面１３ｂとが連結する凸の頂点部１３ｃ及び凹の
頂点部１３ｄは、いずれも、鋭角を構成するものでもよいし、その鋭角に丸みを有してい
てもよい。特に、凸の頂点部１３ｃが丸みを帯びていることにより、光を散乱しやすく、
よって、目隠し効果を増大させることができる。本願明細書においては、レンズ面１３ａ
とライズ面１３ｂとが連結する凸の頂点部１３ｃにおける単位レンズ１３の角度をフレネ
ル角αと称する。
レンズ面１３ａ及びライズ面１３ｂは、図１に示すような断面形状が、直線、内側に凹
又は凸の曲線のいずれでもよい。

フレネルレンズ１２自体の平面視における外形は、特に限定されるものではなく、四角
形等の多角形でもよいし、円形又は楕円形でもよい。ただし、上述したように、フレネル
レンズ１２として機能する領域は、その外形にかかわらず、円形又は楕円形であるものが
好ましく、円形がより好ましい。
フレネルレンズ１２の有効径の外側となる部分は、フランジ部とされ、フレネルレンズ
１２の取り付け等に利用することができる。

フレネルレンズ１２は、通常、複数の単位レンズ１３を有さない面、図１において、光
出射面１２ｂは、発光素子１１の発光面に対して水平に配置できるように、平坦又は略平
坦であることが好ましいが、表面はシボ加工が施された形状を有していてもよい。ここで
シボ加工が施された形状を有する面とは、一部に規則的な凹凸が混在していてもよいが、
実質的にランダムな凹凸を有することを意味する。ここでの凹凸の大きさは、後述する単
位レンズ１３の高さｈよりも低ければよい。
また、図１では、光入射面１２ａは、後述するように単位レンズを構成する凹凸が形成
されているが、そのベースの形状は、平坦でもよいし、凹レンズ又は凸レンズを構成する
形状であってもよい。
フレネルレンズの有効径内の最大厚みは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が挙げられ、
０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。

フレネルレンズの有効径は、例えば、光源装置に用いる発光素子の発光面の幅の２倍程
度以上が挙げられる。ｘを発光素子の発光面の最大幅、ｙをフレネルレンズの有効径とし
た場合、例えば、式（１）の関係、１．０ｙ≦ｘ≦２．５ｙを満たすものが好ましい。具
体的には、１．５〜５．０ｍｍ程度が例示される。

別の観点から、フレネルレンズの有効径は、光源装置に用いる発光素子とフレネルレン
ズの光透過部との距離ｚの５〜３０倍程度が挙げられ、７．５〜２５倍程度が好ましく、
８〜１５倍程度がより好ましい。

単位レンズ１３のピッチＰは、１００μｍ以下とすることができるが、６０μｍ以下が
好ましく、４５μｍ以下がより好ましく、３０μｍが最も好ましい。
一般に、人間の目で対象物を視認する場合、例えば、視力が１．０のヒトが対象物を視
認する場合、離れた２点として識別できる最小の角度として、１分（１／６０°）という
視角が引き合いに出される。そして、このヒトが、例えば、２００ｍｍ離れた位置を見た
場合、離れた２点として識別できる最小の間隔は、観察者の視力によって変動し得るが、
概ね６０μｍであり、これ以下の間隔の離れた２点は、２点として認識することが困難で
あることが知られている。

このようなことから、この実施形態では、単位レンズ１３のピッチＰを６０μｍとする
ことにより、単位レンズの境界が認識されることなく、フレネルレンズ全面において均一
に光が分布していると視認することができ、いわゆる目隠し効果を効果的に発揮させるこ
とができる。
言い換えると、例えば図１のように、フレネルレンズ１２の光入射面側に発光素子１１
を配置した場合に、発光素子の発光面、つまり、蛍光体層が見える範囲と見えない範囲と
が、フレネルレンズの１ピッチ以内に存在することなる。そして、この蛍光体層が見える
範囲と見えない範囲とが、６０μｍ以下であるために、観察者が識別できる最小間隔より
も小さいため、蛍光体層とその周囲（例えば、発光素子が搭載されている基板）との中間
色と認識され、いわゆる目隠し効果を効果的に発揮させることができる。

単位レンズ１３のピッチＰは、フレネルレンズ内において一定であることが好ましいが
、上述した範囲であれば、フレネルレンズの中心に向かって徐々に又は段階的に小さくな
ってもよい。

単位レンズ１３の高さｈは、特に限定されるものではなく、フレネルレンズ内において
一定であってもよいが、フレネルレンズの中心に向かって徐々に又は段階的に小さくなっ
ていることが好ましい。その高さｈは、単位レンズ１３のピッチＰよりも大きくてもよい
し、小さくてもよいし、同じでもよく、例えば、１００μｍ以下が挙げられ、８０μｍ以
下が好ましい。

フレネル角αは、フレネルレンズ内において一定であってもよいが、光透過部Ｔにおい
ては、フレネルレンズの中心に向かって徐々に又は段階的に大きくなることが好ましく、
一方で、光反射部Ｒにおいては、フレネルレンズの中心に向って徐々に又は段階的に小さ
くなることが好ましい。

フレネルレンズのレンズ面１３ａの傾斜（レンズ角β）は、後述するライズ面１３ｂの
傾斜よりも小さいことが好ましい。レンズ面１３ａの傾斜は、図２Ｂにおける角度βで表
される。レンズ面１３ａの傾斜（レンズ角β）は、光透過部Ｔにおいては、小数点第３位
を四捨五入して０．０１°以上であることが好ましく、０．０１〜３０°の範囲がより好
ましい。また光反射部Ｒにおいては、２０°〜５０°であることが好ましく、３０°〜４
５°の範囲がより好ましい。
フレネルレンズのライズ面１３ｂの傾斜（ライズ角γ）は、図２Ｂにおける角度γで表
され、透過部Ｔにおいては、６０°〜９０°であることが好ましく、９０°とすることが
より好ましい。また光反射部Ｒにおいては、６０°〜８９．９９°であることが好ましく
、７５°〜８５°の範囲がより好ましい。

このように、フレネルレンズは、光入射面と光出射面とを有し、かつ光透過部とその光
透過部の外側に設けられた光反射部とを備えることにより、例えば、光出射面側（外部）
から入射する光に対して、光反射部Ｒでは、レンズ面に入射した光は反射してライズ面を
透過し、後述する発光素子又はその上に配置される蛍光体層に当たる一方、ライズ面に入
射した光は反射して、発光素子又はその上に配置される蛍光体層とは異なる部位に当たる
ような構成とすることができる。その結果、光出射面側（外部）から、発光素子又はその
上に配置される蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果を増大させることができる。
また、光入射面側から入射する光に対して、光反射部Ｒではライズ面に入射した光を透過
させ、レンズ面に入射した光を反射させ、光透過部Ｔではレンズ面に入射した光を透過さ
せる構成とすることができる。よって、発光素子からの入射光量に対する出射光量を大き
く低下させることはない。

光反射部Ｒでは、ライズ面の投影面積を大きく確保することにより、目隠し効果を増大
させることができる。具体的には、レンズ面に対するライズ面の割合（ライズ面／レンズ
面）を、光透過部Ｔよりも大きくすればよい。

また、本実施形態では、フレネルレンズにおける、反射部Ｒの占める割合を大きく確保
すること、具体的には、光透過部Ｔの下方に加えて、光反射部の光透過部側の一部の下方
に発光素子が配置されるようにすることにより、発光素子からフレネルレンズに入射する
光の量（入射光量）に対するフレネルレンズから出射する光の量（出射光量）を大きく低
下することなく、光出射面側から光源装置を観察する場合に、発光素子又はその上に配置
される蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果をより増大させることができる。

さらに、フレネルレンズの光反射部Ｒ内において、光透過部Ｔ側とその反対側とを比較
して、反対側のほうが光透過部Ｔ側よりも、レンズ面に対するライズ面の割合（ライズ面
／レンズ面）が大きくなるようにすることがより好ましい。例えば、光透過部Ｔ側からそ
の反対側にむけて、ライズ面／レンズ面の値が徐々に大きくなるようにすることがさらに
好ましい。

フレネルレンズは、当該分野で公知の材料によって、公知の製造方法により製造するこ
とができる。材料としては、樹脂又はガラス等が挙げられる。これら材料内には、光拡散
材等が含有されていてもよい。光拡散材としては、ガラスファイバー、ワラストナイトな
どの繊維状フィラー、窒化アルミニウム、カーボン等の無機フィラー、シリカ、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体と
無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
フレネルレンズの光入射面及び／又は光出射面には、保護膜、反射膜、反射防止膜等が
形成されていてもよい。

例えば、反射防止膜としては、二酸化ケイ素と、二酸化ジルコニウムとからなる４層構
造のものが適用できる。これにより、発光素子からの光の出射効率を向上させながら、外
部からの光の透過を低減して、目隠し効果を最大限に発揮させることができる。

フレネルレンズ１２の製造方法としては、インジェクションモールド法、精密研削加工
、レーザ加工等の種々の方法が挙げられる。

フレネルレンズ１２は、光出射面１２ｂが、ランダムな凹及び／又は凸形状を有する。
ここでの凹及び／又は凸形状は、光入射面１２ａにおける複数の単位レンズ１３の高さ、
つまり、レンズ面１３ａとライズ面１３ｂとで構成される高さ又は深さよりも低い又は浅
い。言い換えると、凹及び／又は凸形状は、いわゆるシボ加工、マット加工による微細な
凹凸を意味する。具体的には、サンドブラスト、ショットブラスト（遠心式ブラスト）等
の物理的処理、溶剤を利用したエッチングによる化学処理等によって形成することができ
る。
このような形状により、出射する光を均一に拡散することができる。

〔発光素子〕
発光素子１１は、少なくとも窒化物半導体積層体を備えることが好ましい。窒化物半導
体積層体は、第１半導体層（例えば、ｎ型半導体層）、発光層、第２半導体層（例えば、
ｐ型半導体層）がこの順に積層されており、発光に寄与する積層体である。窒化物半導体
積層体の厚みは、３０μｍ程度以下が好ましい。窒化物半導体積層体は、半導体層をエピ
タキシャル成長させることができる基板、例えば、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）のような基板
を有していてもよいし、有していなくてもよい。
第１半導体層、発光層及び第２半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、
例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げ
られる。具体的には、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化
物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、Ｉｎ
ＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを
利用することができる。

窒化物半導体積層体は、同一面側（例えば、第２半導体層側の面）に、第１半導体層に
電気的に接続される第１電極（正又は負）と、第２半導体層に電気的に接続される第２電
極（負又は正）との双方を有することが好ましい。この場合、第１電極及び第２電極が接
続される面とは反対側の面が、発光面として機能する。
発光素子の形状は、通常四角形であるが、円形、楕円形、三角形、六角形等の多角形で
あってもよい。なお、本明細書では、発光素子の発光面の最大幅とは、四角形等の場合は
対角線の長さを指し、円の場合は直径を指し、楕円の場合は長軸を指すなど、発光素子の
形状に対応する長さを意味する。

発光素子の大きさは、例えば、組み合わせるフレネルレンズの大きさによって適宜調整
することができる。例えば、発光素子の外縁（図１中、Ｑ）が、光反射部Ｒに配置される
大きさであることが好ましい。言い換えると、発光素子が、フレネルレンズの光透過部の
下方だけでなく、光反射部の光透過部側の一部の下方にまで配置される大きさであること
が好ましい。具体的には、発光面の最大幅ｘが、０．９〜２．９ｍｍが挙げられる。この
ような大きさとすることにより、特に、フレネルレンズの小型化を実現して、より一層発
光装置の小型化及び薄型化を実現することができる。
発光素子１１の厚みは、半導体成長用の基板の有無にかかわらず、電極を含む厚みとし
て、２００μｍ以下であることが好ましく、窒化物半導体積層体のみによって、２０μｍ
以下であることがより好ましい。

発光素子１１の発光面の上には、透光性部材が配置されていることが好ましい。
透光性部材は、発光層から出射される光の６０％以上を透過するものが好ましく、さら
に７５％以上を透過するものがより好ましく、９０％以上を透過するものが最も好ましい
。このような部材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂
を１種以上含むハイブリッド樹脂等などによって形成することができる。具体的には、エ
ポキシ／変性エポキシ樹脂、シリコーン／変性シリコーン／ハイブリッドシリコーン樹脂
、ポリイミド（ＰＩ）、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフ
タレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタ
レート（ＧＦ−ＰＥＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド（
ＰＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリサ
ルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、変性ポリフェニレンエーテル
（ｍ−ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥ
Ｉ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹
脂、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子
量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、非晶ポリア
リレート（ＰＡＲ）、フッ素樹脂等が挙げられる。

透光性部材には、発光素子からの光を波長変換する蛍光体を含有するものが好ましい。
特に、蛍光体が黄色、橙色、赤色等の色が視認される場合に、本実施形態のいわゆる目隠
し効果が有効に機能する。
発光素子の発光面の上に、蛍光体が含有された透光性部材が配置されている場合には、
本明細書では、後述する発光素子とフレネルレンズの光透過部との最短距離ｚは、蛍光体
を含有する透光性部材の上面とフレネルレンズの光透過部との最短距離を指す。

蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、セリウムで賦活さ
れたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活され
たルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで
賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂）系蛍光体、
ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）₂ＳｉＯ₄）系蛍光体、βサイアロ
ン蛍光体、ＣＡＳＮ系又はＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ
₂ＳｉＦ₆：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発
光物質でもよい。発光物質としては、半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族
、ＩＶ−ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳ_xＳｅ_1-x／ＺｎＳ
、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。

透光性部材は、充填材（例えば、拡散剤、着色剤等）を含んでいてもよい。例えば、シ
リカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体の結晶又は焼
結体、蛍光体と無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。

透光性部材の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、１〜３００μｍ程度が挙げ
られ、１０〜２５０μｍ程度が好ましく、１０〜２００μｍ程度がより好ましい。言い換
えると、フレネルレンズの有効径の５〜１０％の厚みが挙げられ、６〜７％程度の厚みが
好ましい。また、発光素子とフレネルレンズの光透過部との最短距離ｚと同等か、それよ
りも小さい厚みが挙げられ、２０〜１００％が好ましい。
透光性部材は、スプレー法によって積層することが好ましい。
透光性部材の上面（光取り出し面）は平面であってもよく、配光を制御するために、そ
の上面（光取り出し面）及び／又は発光素子と接する面を凸面、凹面等の凹凸面にしても
よい。

発光素子１１は、実装基板１４にフリップチップ実装されているものが好ましい。これ
により、上述したように、第１電極及び第２電極が接続される面とは反対側の面が、全面
にわたって発光面として機能させることができる。
発光素子は、基体上に１つのみ実装されていてもよいし、複数でもよい。発光素子の大
きさ、形状、発光波長は適宜選択することができる。複数の発光素子が実装される場合、
その配置は不規則でもよく、行列など規則的又は周期的に配置されてもよい。複数の発光
素子は、直列、並列、直並列又は並直列のいずれの接続形態でもよい。

発光素子は、その側面の一部を封止（被覆）又は発光素子を基体に固定する機能を有す
る部材である、封止部材で被覆されていることが好ましい。封止部材は、セラミック、樹
脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができる。なか
でも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、上述したような樹脂が
好ましい。

封止部材は、透光性であってもよいが、遮光性材料が好ましい。遮光性材料は、発光素
子からの光に対する反射率が６０％以上であることが好ましく、７５％以上であることが
より好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。そのために、上述した材料、例
えば、樹脂に、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、
アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、酸化亜鉛、硫酸バリ
ウム、カーボンブラック、各種希土類酸化物（例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニ
ウム）などの光反射材、光散乱材又は着色材等を含有させることが好ましい。
封止部材は、ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、カーボン等の
無機フィラーを含有させてもよい。また、放熱性の高い材料（例えば、窒化アルミニウム
等）を含有させてもよい。さらに、封止部材には、後述する蛍光体を含有させてもよい。

〔発光素子とフレネルレンズとの配置〕
上述したように、発光素子は、フレネルレンズ１２の光入射面１２ａ又は光出射面１２
ｂのいずれに対向して配置されていてもよいが、例えば図１に示すように、発光素子１１
は、フレネルレンズ１２の光入射面１２ａに対向して配置されている。
発光素子の中心（又は重心）が、フレネルレンズの光透過部、特に中心（又は重心）、
つまり、同心円又は同心楕円状に配列する各単位レンズの中心と一致するように配置され
ていることが好ましい。

発光素子１１の発光面とフレネルレンズ１２の光透過部との最短距離ｚは、例えば、発
光素子１１の発光面の幅ｘの半分以下が挙げられ、以下の式（２）、０．１ｚ≦ｘ≦２．
０ｚを満たすことが好ましい。別の観点から、最短距離ｚは、フレネルレンズ有効径ｙの
１／４以下が挙げられる。具体的には、最短距離ｚは、０．２〜１．０ｍｍが挙げられる
。

一実施形態では、フレネルレンズ１２と発光素子１１とは、式（１）及び（２）の双方
を満たすものが好ましい。
１．０ｙ≦ｘ≦２．５ｙ（１）
０．１ｚ≦ｘ≦２．０ｚ（２）
（ｘは、前記発光素子の発光面の最大幅、ｙは前記フレネルレンズの有効径、ｚは前記
発光素子と前記フレネルレンズの光透過部との最短距離を表す。）

別の実施形態では、発光素子の発光面の幅ｘがフレネルレンズ有効径ｙの半分以下であ
り、かつ、発光素子とフレネルレンズの光透過部との最短距離ｚが、フレネルレンズ有効
径ｙの１／４以下及び／又は発光素子の発光面の幅ｘの半分以下であるものが好ましい。
さらに、発光素子の発光面の最大幅ｘが、０．６５〜２．０ｍｍであり、フレネルレン
ズの有効径ｙが１．５〜５．０ｍｍであり、かつ発光素子と前記フレネルレンズの光透過
部との最短距離ｚが０．２〜１．０ｍｍであるものが好ましい。

実施形態２：光源装置
この実施形態の光源装置２０は、図３に示すように、発光素子１１とフレネルレンズ２
２とを備える。この光源装置は、実装基板２４の上に、発光素子１１を、複数、例えば、
２つ備える。このように、発光素子を２つ備える場合は、発光素子１１のそれぞれに対し
て、１つのフレネルレンズが組み合わせられることが好ましい。ただし、フレネルレンズ
２２自体は、独立して個々に配置されるのみならず、フレネルレンズの有効径以外の部分
で連結して配置されていてもよい。
これ以外は、実質的に光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。

本発明の光源装置は、カメラのフラッシュ、液晶ディスプレイのバックライト光源、各
種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタ
ルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェ
クタ装置、車載用の各種照明などの用途に応じて利用することができる。

１０、２０光源装置
１１発光素子
１２、２２フレネルレンズ
１２ａ、２２ａ光入射面
１２ｂ、２２ｂ光出射面
１３単位レンズ
１３ａレンズ面
１３ｂライズ面
１３ｃ凸の頂点部
１３ｄ凹の頂点部
１４、２４実装基板
Ｐ単位レンズのピッチ
ｘ発光素子の発光面の最大幅
ｙフレネルレンズの有効径
ｚ発光素子とフレネルレンズとの距離
Ｔ光透過部
Ｒ光反射部
Ｑ外縁
α フレネル角
β レンズ面の傾斜角度（レンズ角）
γ ライズ面の傾斜角度（ライズ角）

Claims

光入射面と光出射面とを有し、かつ光透過部と該光透過部の外側に設けられた光反射部
とを備えるフレネルレンズ及び
前記光入射面に対向し、かつ前記光透過部と前記光反射部の光透過部側の一部との下方
に配置された発光素子を備えることを特徴とする光源装置。
前記光反射部において、前記光入射面が、円周方向に沿って配列される複数の単位レン
ズを有し、
該単位レンズは、レンズ面と、該レンズ面間に位置するライズ面とを有し、かつピッチ
が６０μｍ以下に設定され、
以下の式（１）及び（２）
１．０ｙ≦ｘ≦２．５ｙ（１）
０．１ｚ≦ｘ≦２．０ｚ（２）
（ｘは、前記発光素子の発光面の最大幅、ｙは前記フレネルレンズの有効径、ｚは前記
発光素子と前記フレネルレンズの光透過部との最短距離を表す。）
を満たす請求項１に記載の光源装置。
前記光出射面の表面が、シボ加工を施された形状を有する請求項１又は２に記載の光源
装置。
前記発光素子の発光面の最大幅が、０．９〜２．９ｍｍである請求項１〜３のいずれか
１つに記載の光源装置。
前記フレネルレンズの有効径が１．５〜５．０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１つ
に記載の光源装置。
前記発光素子と前記フレネルレンズの光透過部との最短距離が０．２〜１．０ｍｍであ
る請求項１〜５のいずれか１つに記載の光源装置。
前記単位レンズは、前記レンズ面とライズ面とを連結する頂点部が丸みを有する請求項
１〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
前記単位レンズは、中心に向かって浅くなる請求項１〜７のいずれか１つに記載の光源
装置。
前記発光素子の発光面の上に透光性部材が配置されている請求項１〜８のいずれか１つ
に記載の光源装置。
前記透光性部材は、前記発光素子からの光を波長変換する蛍光体を含有する請求項９に
記載の光源装置。