JP2021093254A - 導光体およびその製造方法、ならびに導光体を備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源が発生する光を効率的に利用できる導光体およびそれを利用した照明装置を提供する。配光制御の自由度の高い導光体およびそれを利用した照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、導光体１と、導光体１の端面に光を入射する光源２と、を含む。導光体は、透明材料からなり、端面１１，１２および側面１３を有する軸状の導光体である。導光体の軸方向Ｘに延びるようにレンズカット領域５が配置されている。レンズカット領域には、微小な空隙を挟んで対向する互いに平行な一対のレンズカット５１，５２が形成されている。それにより、導光体は、レンズカットを内包した構造を有している。【選択図】図２

Description

この発明は、導光体およびその製造方法、ならびに導光体を備えた照明装置に関する。

特許文献１は、ＬＥＤ線光源装置を開示している。このＬＥＤ線光源装置は、略円筒状のレンズと、ＬＥＤランプとを備えている。略円筒状のレンズは、透明部材であり、一端に光源光取込部が設けられ、円筒状の外周面にローレットカットが施されている。ローレットカットは、照射方向と反対側の部分に形成されている。光源光取込部からレンズに入射した光は、レンズ内を導光し、ローレットカットのカット面によって、照射方向に向けて反射される。それにより、円筒状の外周面から光を照射する線状光源が実現されている。

特開平９−１６３０８０号公報

ローレットカットのカット面に達した光の一部は、反射されずに、レンズ外へと出てしまう。この光は、照射方向に向かわないので、光源装置の輝度に寄与しない。
また、ローレットカットをレンズの外周面に形成することで、レンズ外周面のローレットカットとは反対側に光を照射する構成であるため、配光制御の自由度が少ない。
そこで、この発明の一実施形態は、光源が発生する光を効率的に利用できる導光体およびその製造方法、ならびにその導光体を利用した照明装置を提供する。また、この発明の一実施形態は、配光制御の自由度の高い導光体およびその製造方法、ならびにその導光体を利用した照明装置を提供する。

この発明の一実施形態は、透明材料からなり、端面および側面を有する軸状の導光体であって、空隙を挟んで対向する互いに平行な一対のレンズカットを内包している、導光体を提供する。
導光体の端面から光が入射されると、透明材料と空隙との屈折率の相違により、レンズカットにおいて、一部の光が反射されて導光方向が変化する。導光体の内部から臨界角未満の入射角で側面に入射する光は外部に放射される。一対のレンズカットの一方を透過して空隙に出た光は、それに対向する他方のレンズカットから導光体の内部に入射してさらに軸方向に導光され、有効な放射に寄与する。導光体の内部において、レンズカットを様々な位置に配置でき、それにより、配光を制御できるので、配光制御の自由度の高い導光体を提供できる。

たとえば、透明材料の軸体に対してレーザ加工を行うことによって、軸状の導光体の内部に、空隙を挟んで対向する互いに平行な一対のレンズカットを設けた構造を形成することができる。レーザ加工は、透明材料の軸体の側面を貫通するレーザビームを、レンズカットのパターンに応じて走査する加工（より具体的にはスリット加工）であってもよい。また、軸体の内部で合焦するレーザ光によって軸体内部に空隙を形成することによってレンズカットを形成してもよい。空隙の幅、すなわちスリット幅は、３００μｍ以下が好ましく、より好ましくは２００μｍ以下であり、さらに好ましくは１００μｍ以下である。レーザ加工のほかにも、相補的なレンズカットをそれぞれ形成した一対の透明材料成形品を、レンズカット同士を合わせて結合することによっても、空隙を挟んで対向する一対のレンズカットを内包する構造の導光体を作製することができる。たとえば、透明材料成形品は、注型成形、射出成形、プレス成形等によって透明樹脂材料を成形することによって作製できる。透明樹脂材料としては、アクリル樹脂、シリコン樹脂等を適用できる。透明材料成形品は、透明材料の棒状体（たとえば丸棒）や板材等からの切削加工によって作製することもできる。

この発明の一実施形態では、前記レンズカットが、前記導光体の軸方向と交差（直交する場合を含む）する交差方向に延びる稜部および谷部を有し、前記稜部および前記谷部を横切る断面において鋸歯形状を呈する鋸波パターンに形成されている。
この発明の一実施形態では、前記稜部および／または谷部の頂角が、３０度〜１４０度である。より好ましい頂角の範囲は、５０度〜１３０度、さらに好ましくは、５０度〜１００度、さらに好ましくは、５０度〜９５度、一層好ましくは５０度〜７０度である。頂角は、３０度〜１００度、３０度〜９５度、または３０度〜９０度の範囲で定めてもよい。頂角の選択によって、導光体の用途（より具体的には導光体を用いる照明装置の用途）に応じて、配光特性を制御することができる。

この発明の一実施形態では、前記鋸波パターンが前記導光体の軸方向に延びている。鋸波パターンは、導光体の軸方向に平行に延びていてもよく、軸方向に対して傾斜を有しながら全体として軸方向に延びていてもよい。
この発明の一実施形態では、前記レンズカットが、前記稜部および谷部の間に形成され、前記交差方向に長手の長方形状（短冊形状）のカット面を有し、前記カット面の一対の長辺が、前記側面の内側に配置されている。これにより、カット面が導光体の内部に配置されている。長方形状のカット面は、平坦面であってもよいし、湾曲面であってもよい。

この発明の一実施形態では、前記カット面が、前記導光体の軸方向および前記交差方向を含む平面に対して傾斜している。これにより、カット面は、軸方向に導光される光を側面に向けて反射または散乱することができる。
この発明の一実施形態では、前記端面から前記軸方向に見たときに、前記レンズカットが、前記側面の内側に一対の長辺が配置された長方形状（短冊形状）を呈する。すなわち、一対のレンズカットが配置されたレンズカット領域は、導光体の内部で、長方形板状の領域を占める。

この発明の一実施形態では、前記軸方向に直交する断面の形状が円形または楕円形である。そのほか、軸状の導光体の断面形状は、矩形（正方形を含む）
この発明の一実施形態では、前記側面が、前記レンズカットから前記側面に向かう光を集光して放射する集光部を有している。集光部は、側面の湾曲面（たとえば円筒面または楕円筒面）を含んでいてもよい。

この発明の一実施形態では、前記透明材料からなり前記一対のレンズカットの一方を表面に有する第１成形品と、前記透明材料からなり前記一対のレンズカットの他方を表面に有する第２成形品とが、前記一対のレンズカットを嵌め合わせて結合され、それによって、導光体が構成されている。この構成により、レンズカットの形状および配置の自由度が増すので、配光制御の自由度を一層高めることができる。

この発明の一実施形態では、前記第１成形品および前記第２成形品は、端面と前記レンズカットとの間に合わせ面を有する光導入部をそれぞれ備えており、前記光導入部の合わせ面同士が積層または接着されている。この構成の導光体が照明装置に適用される場合、一つの光源からの光を第１および第２成形品の端面に入射できるので、光源の数を減らしながら、効率的な放射が可能な照明装置を実現できる。

この発明の一実施形態では、前記光導入部の合わせ面同士の間に、前記透明材料との屈折率の差が±２以内の材料が配置されている。この構成により、端面からの光の入射効率を高めることができる。
この発明の一実施形態は、前述のような特徴を有する導光体を製造する方法を提供する。この方法は、前記透明材料からなる透明軸体に対するレーザ加工によって、前記透明軸体の内部に前記レンズカットを形成する工程を含む。一つの実施形態では、前記透明軸体は、前記導光体の側面をなす側面を有する。一つの実施形態では、前記透明軸体は、前記導光体の端面をなす端面を有する。一つの実施形態では、前記製造方法は、前記透明軸体を軸方向途中の位置で切断する工程を含む。

この発明の一つの実施形態では、前記レーザ加工において、前記透明軸体にレーザビームを照射しながら、当該レーザビームで前記透明軸体を前記レンズカットのパターンに従って走査する。
この発明の一実施形態は、前述のような特徴を有する導光体と、前記導光体の端面に光を入射する光源と、を含む、照明装置を提供する。照明装置の用途に応じて、導光体の材質、寸法、形状等を定め、レンズカットの配置および形状を選択することによって、用途に応じた様々な配光特性を実現でき、かつ光源の光を効率的に利用した照明を達成できる。

この発明の一実施形態では、前記照明装置は、前記導光体の側面に対向して配置され、前記導光体から導出された光を反射するリフレクタをさらに含む。リフレクタの配置によって、配光制御の自由度をさらに高めることができる。

この発明によれば、光源が発生する光を効率的に利用できる導光体およびその製造方法、ならびにその導光体を利用した照明装置を提供できる。また、この発明により、配光制御の自由度の高い導光体およびその製造方法、ならびにその導光体を利用した照明装置を提供できる。

この発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図である。 前記照明装置の分解斜視図である。 レンズカット領域の配置を説明するための導光体の平面図である。 レンズカットの構成を拡大して示す斜視図である。 導光体の中心軸線に沿う切断面を示す部分縦断面図である。 光源およびホルダを取り外した状態で軸方向に見た端面図である。 照明装置の配光特性の一例を示す。 照明装置の配光特性の一例を示す。 照明装置の配光特性の一例を示す。 レンズカット領域の配置に関する変形を示す導光体の端面図である。 図８Ａのレンズカット領域の配置に対応した配光特性の一例を示す。 図８Ｂのレンズカット領域の配置に対応した配光特性の一例を示す。 図８Ｃのレンズカット領域の配置に対応した配光特性の一例を示す。 中心軸線に沿って延びるレンズカット領域のさらに他の配置例を示す導光体の端面図である。 中心軸線に沿って延びるレンズカット領域のさらに他の配置例を示す導光体の端面図である。 レンズカット領域の様々な配置例を示す導光体の平面図であり、導光体の中心軸線に直交する方向から見たレンズカット領域の配置例を示す。 レンズカット領域の様々な配置例を示す導光体の平面図であり、導光体の中心軸線に直交する方向から見たレンズカット領域の配置例を示す。 鋸波パターンの様々な例を示す。 さらに他の鋸波パターン例を示す。 軸方向に対する稜部および谷部の交差方向に着目した種々の鋸波パターン例を示す。 リフレクタの種々の配置例を示す図であり、導光体を軸方向に見た端面図である。 リフレクタの種々の配置例を示す図であり、導光体を軸方向に見た端面図である。 導光体の軸断面の様々な形状例を示す。 導光体の軸形状例を示す平面図である。 導光体の軸形状例を示す平面図である。 導光体の軸形状例を示す平面図である。 Ｃ字状の導光体を用いた照明装置の構成例を示す。 レンズカットを内包する軸状の導光体の構成例を示す。 レンズカットを内包する軸状の導光体の構成例を示す。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図であり、図２は、その分解斜視図である。照明装置１００は、軸状の導光体１と、光源２とを含む。さらに、照明装置１００は、リフレクタ７１，７２を含む。
導光体１は、この実施形態では、直線状に延びる丸軸状（円柱状）に構成されている。導光体１は、光源２が発生する光を照射するためのレンズとしての機能を有している。導光体１の外表面は、一対の端面１１，１２と、側面１３（外周面）とを含む。端面１１，１２は、この実施形態で、円形である。端面１１，１２は、鏡面であってもよいし、微小な凹凸を有していてもよく、たとえば粗面であってもよい。端面１１，１２に微小な凹凸が形成されていれば、光源２からの光を端面１１，１２において様々な方向に屈折させることができるので、導光体１の内部全反射を利用して、より遠くまで導光できる。側面１３は、この実施形態では、円筒面である。側面１３は、鏡面であることが好ましいが、必要に応じて微小な凹凸が形成されていてもよく、たとえば粗面であってもよい。導光体１の直径（軸径）および軸長は、照明装置１００の用途に応じて定めればよい。一つの具体例では、導光体１の直径は、１０ｍｍ程度である。導光体１の直径は、光源２の出光部の大きさおよび放射配光特性にもよるが、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、より好ましくは８ｍｍ〜１５ｍｍであり、さらに好ましくは１０ｍｍ程度である。また、一つの具体例では、導光体１の軸長は、２００ｍｍ程度である。照明装置１００の用途に応じて光照射強度が選択され、それに応じて導光体１の輝度特性を選択することができるので、軸長に制限はないが、実用的には、軸長の範囲は３０ｍｍ〜２０００ｍｍ程度である。むろん、導光体１の太さおよび軸長は、照明装置１００の用途に応じて定めるべき事項である。

導光体１は、光源２が発生する光を透過させる透明材料からなり、レンズとしての作用を有する。透明材料の一例は、アクリルである。押出法およびキャスト法のいずれで成形されたアクリル棒も使用可能である。キャスト法で成形されたアクリル棒の方が、分子量が大きく（たとえば１００万以上）、それにより、後述のレーザ加工による加工精度が高くなり、かつ変形が生じ難いので、有利である。適用可能な透明材料としては、アクリルのほかにも、石英ガラス等のガラス、透明シリコンを挙げることができる。

導光体１は、レンズカット５１，５２を内包している。換言すれば、導光体１に内包されるように、レンズカット５１，５２が導光体１の内部に形成されている。レンズカット５１，５２は、この実施形態では、導光体１の軸方向Ｘに沿って延びている。さらに、この実施形態では、レンズカット５１，５２は、導光体１の軸方向Ｘに交差（この実施形態では直交）する交差方向Ｚ（図１および図２の上下方向）に延びている。レンズカット５１，５２は、したがって、導光体１の内部において、軸方向Ｘに長尺な長方形板状のレンズカット領域５を占めるように形成されている。

光源２は、この実施形態では、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプ２１を有するＬＥＤ光源である。一対の光源２が、導光体１の一対の端面１１，１２にそれぞれ対向している。光源２は、円筒状内面を有するホルダ３によって、導光体１の端部に結合されている。ＬＥＤランプ２１は、たとえば、ＬＥＤチップを砲弾形の樹脂で封止して構成されており、したがって、光の出射面がドーム形に形成されている。ＬＥＤランプ２１が発生する光が端面１１，１２から導光体１の内部に導入されるように、ＬＥＤランプ２１と導光体１の端面１１，１２とが光学的に結合された配置とされている。ドーム形の出射面を有するＬＥＤランプ２１は、出射面における光の屈折によって、集光された光を発生するので、導光体１に光を効率良く入射させることができ、かつ入射した光が導光体１内の遠い位置まで届きやすい。それに応じて、導光体１からの高輝度放射に寄与する。ドーム形の出射面（換言すれば、封止樹脂によって形成されるレンズ）は、指向角（半値角）が３０度〜１４０度（より好ましくは６０度〜１２０度）の配光特性（指向性）を有することが好ましい。むろん、このような集光機能のない全方位放射型のＬＥＤ光源を用いることもできる。ＬＥＤ光源以外の光源が用いられてもよい。光源２の発光波長は、赤外域、可視光域、紫外域の一つ以上の波長域の波長を含む。一つの具体例では、光源２の発光波長は、たとえば、紫外域および可視光域の波長を含む。また、別の具体例では、光源２の発光波長は、近赤外域の波長を含む。

一対の光源２を設ける代わりに、導光体１の一つの端面１１（１２）に対向する一つの光源２を設け、他の端面１２（１１）に、反射手段（リフレクタ）を設けてもよい。反射手段は、端面１２（１１）に形成された反射コーティング（たとえばアルミニウムコーティング）であってもよいし、端面１２（１１）に形成された反射プリズムであってもよい。また、反射手段は、端面１２（１１）に対向配置したアルミニウム反射板等のミラーであってもよい。

導光体１の側面１３に配置されるリフレクタ７１，７２は、所望の配光特性に応じて、必要に応じて配置される。この実施形態では、リフレクタ７１，７２の内面は、導光体１の側面１３に整合する湾曲面（円筒面）で構成された反射面７ａである。一対のリフレクタ７１，７２が導光体１を挟んで対向するように、導光体１の側面１３に沿って配置されている。一対のリフレクタ７１，７２の間には、光を放出するための放射窓７３が形成されている。放射窓７３は、この実施形態では、導光体１の軸方向Ｘに直線状に延びるスリットを形成している。

一対のリフレクタ７１，７２は、レンズカット５１，５２が導光体１の内部で占める長方形板状のレンズカット領域５の一対の側縁５ａ，５ｂをそれぞれ覆うように配置されている。一対のリフレクタ７１，７２の間に形成されるスリット状の放射窓７３は、レンズカット領域５の法線方向に開口するように配置されている。
照明装置１００は、スリット状の放射窓７３に沿った線状の発光領域を有し、レンズカット領域５の法線方向に沿った両方向を主照射方向Ａとして設計されている。主照射方向Ａは、この実施形態では、軸方向Ｘおよび交差方向Ｚに直交する幅方向Ｙに平行である。

図３は、レンズカット領域５の配置を説明するための導光体１の平面図であり、図１および図２に示す姿勢の導光体１を上方から見下ろしたときのレンズカット領域５の配置を示す。図４は、レンズカット５１，５２の構成を拡大して示す斜視図である。また、図５は、導光体１の中心軸線Ｃに沿う切断面を示す部分縦断面図である。
レンズカット領域５において、一対のレンズカット５１，５２が導光体１の内部に形成されている。一対のレンズカット５１，５２は、微小な空隙６を空けて互いに対向している。一対のレンズカット５１，５２は互いに平行に形成されている。したがって、一対のレンズカット５１，５２の間の距離は、いずれの位置でも実質的に一定である。たとえば、一対のレンズカット５１，５２の間の距離は、空隙６の厚み（すなわちスリット幅）に対応しており、３００μｍ以下（たとえば５０μｍ〜３００μｍ）が好ましくは、より好ましくは、２００μｍ以下（たとえば５０μｍ〜２００μｍ）であり、さらに好ましくは１００μｍ以下（たとえば５０μｍ〜１００μｍ）である。より好ましくは、空隙６の厚み（スリット幅）は、５０μｍ以下である。空隙６が小さい方が、レンズカット領域５の側縁５ａ，５ｂにおける光漏れが少ないので好ましい。なお、図３においては、便宜的に、一対のレンズカット５１，５２を一本の線で表してある。

一対のレンズカット５１，５２の間の空隙６は、この実施形態は、導光体１の外部の空間と連通している。したがって、導光体１が空気中に置かれるとき、空隙６内には空気が満たされ、一対のレンズカット５１，５２の間に空気層が形成される。他の気体の雰囲気中に導光体１が置かれるときは、当該雰囲気の気体層が一対のレンズカット５１，５２の間に形成される。空隙６は、導光体１の外部空間と連通している必要はない。空隙６が密閉空間を形成してもよい。この場合、空隙６は、真空であってもよいし、空気その他の種類の気体が導入されていてもよい。

レンズカット５１，５２は、導光体１の中心軸線Ｃに沿って延びている。この実施形態では、レンズカット５１，５２は、導光体１の中心軸線Ｃを包含する長方形板状のレンズカット領域５（図２参照）に形成されている。レンズカット５１，５２は、中心軸線Ｃに直交する方向から見た平面視（図３参照）において、鋸歯形状を呈する鋸波パターンをなしている。レンズカット５１，５２は、導光体１の軸方向Ｘに直交する交差方向Ｚに延びる複数の稜部５４および複数の谷部５５を有している。交差方向Ｚは、この実施形態では、導光体１の軸方向Ｘに直交する直交方向である。レンズカット５１，５２は、稜部５４および谷部５５を横切る断面（図５参照）において、鋸歯形状を呈する波形状、すなわち鋸波パターンに形成されている。この鋸波パターンが、導光体１の中心軸線Ｃに沿って軸方向Ｘに直線的に延びている（図３参照）。

図４および図５に示すように、レンズカット５１，５２は、複数のカット面５６を含む。カット面５６は鏡面であってもよいし、微小な凹凸を有していてもよい。隣り合う一対のカット面５６が稜部５４または谷部５５を形成している。各カット面５６は、平坦面または湾曲面であり得る。図４および図５には、カット面５６が平坦面である例を示す。カット面５６は、その法線方向から見たときに、交差方向Ｚに延びる一対の長辺５６ａ（稜部５４および谷部５５に対応）を有する長方形形状または短冊形状を有している。一対の長辺５６ａは、導光体１の側面１３よりも導光体１の内方に位置しており、それによって、レンズカット５１，５２が導光体１の内部に位置している。一対の長辺５６ａは、この実施形態では、互いに平行であり、それらの間の距離、すなわち、カット面５６の幅Ｗは、交差方向Ｚのいずれの位置でも一定である。カット面５６の幅Ｗは、たとえば、０．５ｍｍ〜６ｍｍ程度（より具体的には２ｍｍ程度）である。

この実施形態では、軸方向Ｘに一つおきのカット面５６が、互いに平行である。すなわち、一つおきのカット面５６は、導光体１の中心軸線Ｃに対して等しい角度βで交差している。また、レンズカット５１，５２を構成する複数のカット面５６は、実質的に合同な短冊形状を形成している。したがって、軸方向Ｘに沿ってカット面５６を横断する切断面（図５参照）において、隣り合う一対のカット面５６は、軸方向Ｘのいずれの位置でも合同な二等辺三角形状を呈する。そして、隣り合う一対の稜部５４の間隔および隣り合う谷部５５の間隔は、互いに等しい。また、これらの間隔は導光体１の軸方向Ｘのいずれの位置でも一定である。カット面５６の幅Ｗは、二等辺三角形の高さ（山の高さ）および頂角が決まれば、それに応じて定まる。山の高さは、導光体１の肉厚（直径）の５％〜５０％であることが好ましく、より好ましくは７％〜４０％である。

隣り合う一対のカット面５６が形成する角、すなわち稜部５４および谷部５５の頂角を、以下では、便宜上、「鋸波パターンの頂角α」または単に「頂角α」という。また、隣り合う一対の稜部５４または谷部５５の軸方向Ｘの間隔を、以下では、便宜上、「鋸波パターンのピッチＰ」または単に「ピッチＰ」という。
鋸波パターンの頂角αは、３０度〜１４０度（より好ましくは５０度〜１３０度、さらに好ましくは、５０度〜１００度、さらに好ましくは、５０度〜９５度、一層好ましくは５０度〜７０度）の範囲で定めることが好ましい。用途に応じて頂角αを選択することで、導光体１の配光特性を任意に制御でき、それに応じて、特定の照射範囲における照射強度を制御することができる。図５には、頂角αを６０度とした鋸波パターンを示す。この場合、隣接する一対のカット面５６は、正三角形形状を呈する。すなわち、カット面５６の幅ＷおよびピッチＰが等しい。また、α＝β＝６０度となる。

図３および図４に表れているように、鋸波パターンのレンズカット５１，５２は、導光体１の両端面１１，１２から所定距離内側の位置に両端部５７をそれぞれ有している。これにより、導光体１の両端部５７には、レンズカット５１，５２が形成されていない領域が設けられている。この領域は、一対のレンズカット５１，５２を位置合わせして結合する結合部１４として機能し、かつホルダ３の取付領域として機能することができる。この領域にレンズカット５１，５２が形成されていないことにより、無用な光漏れを抑制できる。

レンズカット５１，５２は、たとえば、レーザ加工機（より具体的には炭酸ガスレーザ加工機）を用いたレーザ加工によって形成することができる。具体的には、透明材料（たとえばアクリル）の棒状体（たとえば丸棒）に対して、その軸方向Ｘと交差（たとえば直交）する交差方向Ｚに透過するレーザビーム８（図４参照）を照射しながら、そのレーザビーム８によって棒状体に対して鋸波パターンに従って走査を行う。レーザビーム８の通過する線状領域において棒状体の材料（たとえばアクリル）が除去され、その線状領域が鋸波パターンに従って鋸歯状に走査されることにより、いわばスリット加工が行われ、レーザビーム８のビーム径に対応する微小な空隙６を挟んで平行に対向する一対のレンズカット５１，５２が形成される。レーザビーム８のビーム径は、好ましくは５０μｍ〜３００μｍ程度であり、より好ましくは５０μｍ〜２００μｍ程度であり、さらに好ましくは、５０μｍ〜１００μｍ程度である。ビーム径が小さいほど、空隙６を狭くすることができるので、空隙６の端部からの光漏れを抑制できる。

このように、導光体１の製造は、透明材料（たとえばアクリル）からなる透明軸体に対するレーザ加工によって、当該透明軸体の内部にレンズカット５１，５２を形成することによって行える。透明軸体は、導光体１の側面１３をなす側面を有する。また、透明軸体は、導光体１の端面１１，１２をなす端面を有していてもよい。導光体１よりも長い透明軸体にレーザ加工を施してレンズカット５１，５２を形成した後、その透明軸体を軸方向Ｘの途中の位置で切断して、所望の長さの導光体１を切り出してもよい。

図６は、光源２およびホルダ３を取り外した状態で軸方向Ｘに見た端面図であり、導光体１およびリフレクタ７１，７２の配置を示す。図６において斜線を付して示すレンズカット領域５は、導光体１の端面１１，１２から見たときに、直線状に延びる長方形状または短冊形状を呈する。レンズカット領域５は、導光体１の直径方向に沿っており、この実施形態では、導光体１の一つの直径上に位置し、したがって、軸方向Ｘに見た端面視において、導光体１の中心軸線Ｃを包含している。レンズカット領域５の一側縁５ａを覆うように一つのリフレクタ７１が配置されており、レンズカット領域５の他の側縁５ｂを覆うように別のリフレクタ７２が配置されている。２つのリフレクタ７１，７２は、レンズカット領域５が呈する短冊形状と直交する２つの主放射方向Ｅにスリット状の放射窓７３をそれぞれ形成するように配置されている。

この実施形態の照明装置１００の作用は、次の通りである。
光源２から発生した光は、端面１１，１２から導光体１に入射する。導光体１の側面１３は、導光体１を構成する透明材料と外部雰囲気（典型的には空気）との媒質界面である。具体的には、透明材料がアクリルである場合、その屈折率は１．４９であり、周囲の媒質の屈折率、すなわち空気の屈折率（≒１）よりも大きい。したがって、導光体１の側面１３では、一部の光は導光体１の内部に反射されて軸方向Ｘに導光され、一部の光は導光体１の外部へと放射される。より具体的には、側面１３への入射角が臨界角以上の光は側面１３で全反射されて導光体１の内部で導光され、側面１３への入射角が臨界角未満の光はその少なくとも一部が導光体１の外部へと放射される。

レンズカット５１，５２のカット面５６は、導光体１を構成する透明材料と空隙６内の媒質との媒質界面である。そして、透明材料（たとえばアクリル）の屈折率は、空隙６内の媒質の屈折率よりも大きい。したがって、カット面５６に入射した光は、反射されるか、または屈折しながら透過する。一対のレンズカット５１，５２のカット面５６が微小な空隙６で平行に対向しているので、対向する一対のカット面５６の両方を透過する光は、その方向がほとんど変化せずに導光される。カット面５６において、主として反射によって導光方向が変化した光は、反射を受ける前よりも側面１３に対する入射角が小さくなる。それにより、側面１３において、外方へ放射される光の割合が大きくなるから、導光体１への外方へと光を放射できる。

カット面５６は、軸方向Ｘに交差する交差方向Ｚ（この実施形態では直交方向）に延びているので、主放射方向Ｅは、軸方向Ｘおよび交差方向Ｚと直交するが幅方向Ｙとなる。この主放射方向Ｅに、一対のリフレクタ７１，７２の間の放射窓７３が形成されている。すなわち、導光体１は、その主放射方向Ｅが照明装置１００の主照射方向Ａと一致するように配置されている。

レンズカット５１，５２が導光体１の外周面から露出している構成（特許文献１参照）の場合には、カット面５６で屈折して導光体１の外部に出た光は、導光体１を構成する透明材料と外部媒質（たとえば空気）との界面における制限を受けることなく外部に放出される。たとえば、円筒状外周面での臨界角に達しない伝搬方向の光も外部に放出される。
これに対して、この実施形態では、導光体１にレンズカット５１，５２が内包されているので、カット面５６で屈折した光の大部分は導光体１の内部に留まる。たとえば、側面１３での臨界角に達しない導光方向の光は、導光体１の内部に留まり、軸方向Ｘへと導光されて、次のカット面５６に入射する。したがって、側面１３から外部に放射される光は、主放射方向Ｅに近い伝搬方向の光をより多く含むので、効率的な光照射が可能となる。このように、導光体１の内部に形成されたレンズカット５１，５２による内部散乱を利用しているので、導光体１内に光を閉じ込めて漏れを抑制でき、それに応じて配光が良好に制御され、かつ効率的な光照射が実現される。

レンズカット領域５の側縁５ａ，５ｂ（とくに空隙６）から導光体１の外部へと向かう光は、リフレクタ７１，７２によって反射されて導光体１の内部に戻される。したがって、レンズカット領域５の側縁５ａ，５ｂから漏れる光も有効に利用できる。
また、この実施形態では、導光体１の側面１３は円筒面であるので、側面１３は集光部として機能する。より具体的には、円筒面からなる側面１３は、導光体１の外部へと出る光を主放射方向Ｅに屈折させて集光する。それにより、主放射方向Ｅへの光放射効率を一層高めることができ、主照射方向Ａへの輝度を高めることができる。

そして、次に説明するように、鋸波パターンの頂角α、導光体１内部におけるレンズカット領域５の配置等を変動させることによって、配光特性が変動する。それにより、配光制御の自由度の高い導光体１およびそれを用いた照明装置１００を提供できる。したがって、照明装置１００は、様々な用途に使用することができ、用途に応じた配光特性が得られるように、導光体１を設計すればよい。

図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、照明装置１００の配光特性を示す。ただし、リフレクタ７１，７２を取り外した状態での配光特性を示す。より具体的には、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃの上段には、鋸波パターンの頂角αをそれぞれ６０度、９０度および１２０度としたときの配光曲線を極座標表示した配光特性図を示す。配光特性の測定は、ＪＩＳ Ｃ８１０−５に準拠しており、導光体１を点光源とみなした測定である。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃの各中段および各下段には、導光体１から放射される光線のイメージ図を示す。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃの各中段は、導光体１を交差方向Ｚ（図１参照）に見た平面視におけるイメージ図であり、それらの各下段は、導光体１を軸方向Ｘ（図１参照）に見た端面視でのイメージ図である。

角度θは、長方形板状のレンズカット領域５に直交する方向（主放射方向Ｅ）を基準（θ＝０度）として、平面視における方位角を表す。角度Φは、レンズカット領域５に直交する方向（主放射方向Ｅ）を基準（Φ＝０度）として、端面視における仰角（負符号は俯角）を表す。
レンズカット領域５が中心軸線Ｃを含むように形成されており、レンズカット領域５は、導光体１内の導光領域を２等分しているので、レンズカット領域５の両側の配光特性は実質的に等しい。そこで、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃの各上段には、レンズカット領域５の一方側に関する配光曲線が示されている。複数の配光曲線は、Φ＝＋９０，＋６０，＋３０，０，−３０，−６０度の場合にそれぞれ対応している。

図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃを比較することにより、鋸波パターンの頂角αに応じて配光特性が変化することが分かる。すなわち、鋸波パターンの頂角αを適切に設計することによって、配光を制御できる。主放射方向Ｅへの放射強度を高めるためには、頂角αを６０度とすれば、頂角αが９０度または１２０度のときよりも優れた配光特性が得られる。反対に、より広い範囲を照明する用途には、９０度〜１２０度の頂角αが選択されてもよい。頂角α＝１２０の場合（図７Ｃ参照）には、平面視においてスプリットする配光特性となるので、軸方向Ｘに関して均等な配光を得るべき用途においては、頂角αを１１０度以下（より好ましくは１００度以下、さらに好ましくは９５度以下）とすることが好ましい。頂角α＝１２０度の配光特性は、中心軸線Ｃに直交する平面視（図７Ｃの中段の図を参照）において、主放射方向Ｅ（正面方向）への放射強度を抑制し、主放射方向Ｅに対して傾斜した斜め方向への光を強調して、光を拡散したい場合に有用である。

図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、レンズカット領域５の配置に関する変形を示す導光体１の端面図であり、レンズカット領域５の配置を斜線で表してある。図８Ａは、前述の実施形態のとおり、導光体１の中心軸線Ｃを含むようにレンズカット領域５を配置した配置例を示す。同様のレンズカット領域５は、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、導光体１の中心軸線Ｃに対して偏在するように配置することもできる。図８Ｂの配置例では、導光体１の直径Ｄを１：３に内分する位置にレンズカット領域５が配置されている。図８Ｃの配置例では、導光体１の直径Ｄを３：１７に内分する位置にレンズカット領域５が配置されている。いずれの配置例においても、レンズカット領域５は、中心軸線Ｃに平行に延びる長方形板状領域であり、この領域に、鋸波パターンの一対のレンズカット５１，５２（図４および図５参照）が形成されている。

いずれの配置例においても、レンズカット領域５は、端面１１，１２から見たときに直線的な帯状（短冊状）に延びており、導光体１の内部を第１導光領域１５および第２導光領域１６に区分している。
図８Ａの配置例では、第１導光領域１５および第２導光領域１６は、実質的に等しい導光路断面積を有している。そして、光源２からの光が端面１１，１２から導入されると、導光体１は、第１導光領域１５側の第１主放射方向Ｅ１と、第２導光領域１６側の第２主放射方向Ｅ２とに、略等しい強度で光を放射する。

図８Ｂおよび図８Ｃの配置では、第１導光領域１５の導光路断面積が、第２導光領域１６の導光路断面積よりも大きい。それに対応するように、光源２からの光が端面１１，１２から導入されると、導光体１は、第１導光領域１５側の第１主放射方向Ｅ１に比較的強い強度で、第２導光領域１６側の第２主放射方向Ｅ２に比較的弱い強度で、それぞれ光を放射する。たとえば、図８Ｂのレンズカット領域５の配置では、第１主放射方向Ｅ１への放射強度と第２主放射方向Ｅ２への放射強度との比は、２：１程度である。図８Ｃのレンズカット領域５の配置では、第１主放射方向Ｅ１への放射強度の比率がより大きく、第２主放射方向Ｅ２への放射強度の比率がより小さくなり、第１主放射方向Ｅ１により強く光を放射すべき用途に適している。

放射される光の総量に関しては、図８Ａの配置の場合が最も多く、図８Ｂの配置が次いで多くなる。放射総量は、レンズカット５１，５２の面積に依存するからである。
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃのレンズカット領域５の配置にそれぞれ対応した照明装置１００の配光特性を示す特性図である。ただし、リフレクタ７１，７２を取り外した状態での配光特性を示す。また、鋸波パターンの頂角αを９０度とした構成例に対応している。より具体的には、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃの上段には、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃのレンズカット領域５の配置にそれぞれ対応した配光曲線を極座標表示した配光特性図を示す。図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃの各下段には、導光体１の平面視における配光パターンを示す。角度θおよびΦの定義は、図７Ａ，図７Ｂおよび図７Ｃの場合と同様である。複数の配光曲線は、Φ＝＋９０，＋６０，＋３０，０，−３０，−６０度の場合にそれぞれ対応している。

図９Ａの配光特性は、図７Ｂの配光特性に対応している。レンズカット領域５は、中心軸線Ｃを含むように配置されていて、導光体１内の導光領域を２等分しているので、レンズカット領域５の両側の配光特性は実質的に等しい。図９Ｂおよび図９Ｃは、レンズカット領域５に対して断面積の大きな導光路断面積を有する側の主放射方向Ｅ１への放射強度の高い配光特性を示している。そして、図９Ｂおよび図９Ｃの比較から、レンズカット領域５と側面１３との間の導光路の断面積が大きいほど、主放射方向Ｅ１への放射比率が大きくなることが分かる。

このように、導光体１内のレンズカット領域５の配置により、配光特性を制御することができる。換言すれば、所望の配光特性に応じて、導光体１の内部におけるレンズカット領域５の配置を設計すればよい。したがって、配光制御の自由度が高い。
図１０Ａ〜図１０Ｅは、中心軸線Ｃに沿って延びるレンズカット領域５のさらに他の配置例を示す導光体１の端面図である。

図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆの配置例では、軸方向Ｘから見たときに直線帯状（短冊状）の２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが形成されている。図１０Ｃの配置例では、軸方向Ｘから見たときに直線帯状の３つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂ，５Ｃが形成されている。軸方向Ｘから見たときに４つ以上の直線帯状のレンズカット領域が形成されていてもよい。

図１０Ａおよび図１０Ｂの配置例では、中心軸線Ｃを通るように２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが交差して配置されており、図１０Ｃの配置例では、中心軸線Ｃを通るように３つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂ，５Ｃが交差して配置されている。
より具体的には、図１０Ａの配置例では、２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが中心軸線Ｃで互いに直交している。図１０Ｂに示すように、直交配置以外にも、中心軸線Ｃで交差する交差配置も可能である。各レンズカット領域５Ａ，５Ｂが導光体１の内部の領域をそれぞれ２つの導光領域に分けるので、図１０Ａおよび図１０Ｂの配置例では、導光体１の内部の領域が４つの導光領域１５〜１７に分割（図１０Ａの場合には等分）されている。この場合、４つの導光領域１５〜１７に対応して、４つの主放射方向Ｅ１〜Ｅ４への放射強度が高くなる。図１０Ａの配置例では、４つの導光領域１５〜１７が等しい断面積を有しており、それに応じて、４つの主放射方向Ｅ１〜Ｅ４への放射強度はほぼ等しくなる。図１０Ｂの配置例では、中心軸線Ｃを挟んで対向する一対の導光領域１５，１７が比較的大きな断面積を有し、中心軸線Ｃを挟んで対向する別の一対の導光領域１６，１８が比較的小さな断面積を有している。それに応じて、導光領域１５，１７に対応する２つの主放射方向Ｅ１，Ｅ３への放射強度は、導光領域１６，１８に対応する２つの放射方向Ｅ２，Ｅ４への放射強度よりも高くなる。

図１０Ｃの配置例では、３つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂ，５Ｃが６０度ずつの角度をなすように中心軸線Ｃで互いに交差しており、導光体１の内部の領域を６つの導光領域１５〜２０に分割（等分）している。この場合、６つの導光領域１５〜２０に対応して、６つの主放射方向Ｅ１〜Ｅ６への放射強度が高くなる。別の角度間隔で３つのレンズカット領域５が配置されてもよい。

中心軸線Ｃを通る一つのレンズカット領域５と、中心軸線Ｃを通らない別のレンズカット領域５とが端面視において交差するように配置することもできる。この場合の交差角度は、任意に定めることができ、９０度であってもよいし、９０度以外であってもよい。
図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆの配置例では、中心軸線Ｃから外れるように２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが配置されており、それらが互いに交差する方向に沿っている。これらの配置例では、側面１３付近において２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが近接または交差して、端面視においてＶ字形を形成している。そして、Ｖ字形の開く方向が主放射方向Ｅとなる。Ｖ字形配置の交差角度は任意であり、９０度であってもよいし、それよりも大きくても小さくてもよい。図１０Ｄには、Ｖ字形の交差角度が９０度よりも小さい例が示されている。図１０Ｅおよび図１０Ｆには、Ｖ字形の交差角度が９０度よりも大きい例が示されている。図１０Ｄおよび図１０Ｆの配置例では、端面視において、２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂが接しており、したがって、それらが交差している。図１０Ｄの配置例では、２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂは、側面１３付近において側縁同士が接している。図１０Ｆの配置例では、２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂは、側面１３から離れた導光体１の内方において、側縁同士が接している。図１０Ｅに示す配置例のように、Ｖ字形に配置される２つのレンズカット領域５Ａ，５Ｂは、端面視において交差して（すなわち接して）いなくてもよい。図１０Ｅには、２つの直線状レンズカット領域５Ａ，５Ｂの最近接部が互いに離れている配置例を示す。

多数のレンズカット領域５を設けることによって、導光体１の単位長当たりの反射・散乱面積が多くなるので、端面１１，１２から近い領域の放射が強くなる。したがって、複数のレンズカット領域５の配置は、端面１１，１２から比較的近領域で強い放射強度を得たい用途（典型的には軸長の短い導光体１の用途）に適している。
図１０Ｇおよび図１０Ｈの配置例では、軸方向Ｘに見たときに直線状のレンズカット領域５の２つの側縁５ａ，５ｂの少なくとも一つが導光体１の側面１３よりも内方に位置している。

図１０Ｇの配置例では、レンズカット領域５の両側縁５ａ，５ｂが導光体１の側面１３よりも内方に位置している。したがって、レンズカット領域５に形成されたレンズカット５１，５２の長方形状カット面５６（図４および図５参照）は、一対の長辺５６ａが側面１３の内側に位置するだけでなく、一対の短辺５６ｂも側面１３の内側に位置している。図１０Ｅのレンズカット領域５Ａ，５Ｂも同様の配置となっている。

図１０Ｈの配置例では、レンズカット領域５の一側縁５ｂが導光体１の側面１３よりも内方に位置し、他の側縁５ａが導光体１の側面１３に位置している。したがって、レンズカット領域５に形成されたレンズカット５１，５２の長方形状カット面５６は、一対の長辺５６ａが側面１３の内側に位置するだけでなく、一つの短辺５６ｂも側面１３の内側に位置しており、他の短辺５６ｂが側面１３に位置している。このようなレンズカット領域５の配置は、レンズカット領域５の側縁５ａ，５ｂからの光漏れを抑制できるので、主放射方向Ｅへの放射効率を高めることができる。図１０Ｆのレンズカット領域５Ａ，５Ｂも同様の配置となっている。

図１０Ｇおよび図１０Ｈのようなレンズカット領域５の配置例は、透明材料の内部に設定した焦点にレーザ光を集光させる機能を有するレーザ加工機を用いることによって製作することができる。図１０Ａ〜図１０Ｄの配置例と同様に、一側縁５ａ，５ｂまたは両側縁５ａ，５ｂが導光体１の側面１３の内方に位置する複数のレンズカット領域が導光体１内に配置されてもよい。図８Ａに二点鎖線で示すように、導光体１の側面１３を貫通するレンズカット領域５を形成した後に、レンズカット領域５の一方または両方の側縁５ａ，５ｂをシール層６０で覆っても、図１０Ｇおよび図１０Ｈと実質的に同等の構成を実現できる。シール層６０は、導光体１と同種または異種の透明材料であってもよいし、金属層（たとえばアルミニウム層）などで構成された反射膜であってもよい。

図１１Ａ〜図１１Ｈは、レンズカット領域５の様々な配置例を示す導光体１の平面図であり、導光体１の中心軸線Ｃに直交する交差方向Ｚ（図１および図２参照）から見た平面視におけるレンズカット領域５の配置例を示す。
図１１Ａ〜図１１Ｅの配置例では、レンズカット領域５が導光体１の中心軸線Ｃに沿って配置されており、さらに具体的には、導光体１の中心軸線Ｃを含むようにレンズカット領域５が配置されている。前述の実施形態の場合の配置例は、図３に示したとおりであり、レンズカット領域５の両端は、導光体１の両端面１１，１２から所定距離だけ内方に位置しており、それらの間で連続している。図１１Ａの配置例では、レンズカット領域５は、導光体１の一端面１１から他端面１２までの全長に渡って連続している。図１１Ｂ〜図１１Ｅの配置例では、複数のレンズカット領域５が、中心軸線Ｃ上で隙間を空けて間欠的に配置されている。

図１１Ｂ、図１１Ｄおよび図１１Ｅの間欠配置においては、隣り合うレンズカット領域５の間は、一対のレンズカット５１，５２を位置合わせして支持する支持部５８として機能し、安定した配光特性に寄与し、かつ導光体１の耐久性向上に寄与する。このような目的のためには、隣り合うレンズカット領域５の間の支持部５８は、１０μｍ〜３００μｍ（たとえば１００μｍ程度）の軸方向長さを有していればよい。輝度の低下を抑制するためには、支持部５８の軸方向長さは可能な限り短いことが好ましい。このような支持部が不要であれば、図１１Ｃの配置例のように、間欠配置されたレンズカット領域５の間に直線的な（鋸波パターンでない）結合パターン５９が形成されていてもよい。レンズカット領域５を間欠配置して支持部５８を設ける代わりに、連続形状のレンズカット領域５（図３および図１１Ａ参照）を設ける一方で、カット面５６の短辺の一部を透明接着剤や部分溶着して固定（たとえばピンポイントで固定）した支持構造を設けてもよい。

図１１Ｂ〜図１１Ｅの間欠配置は、見方を変えれば、レンズカット領域５を軸方向Ｘの途中位置で間引いた間引き配置であるということもできる。図１１Ｂおよび図１１Ｃは、軸方向Ｘの各部でレンズカット領域５を均等に間引いた配置を示す。図１１Ｄおよび図１１Ｅは、軸方向Ｘの位置に応じてレンズカット領域５の間引き間隔を変動させた配置を示す。図１１Ｄの配置では、導光体１の一端面１１から他端面１２に向かうに従って間引き間隔が広くなっている。換言すれば、導光体１の一端面１１から他端面１２に向かうに従ってレンズカット領域５の配置密度が高くなっている。導光体１の一端面１１に光源２を結合し、他端面１２には光源を結合しない場合に、間引き間隔の適切な設定によって、導光体１の全長に渡って均等な放射強度を実現できる。図１１Ｅの配置では、導光体１の両端面１１，１２から中央に向かうに従って間引き間隔が広くなっている。換言すれば、導光体１の両端面１１，１２から中央に向かうに従ってレンズカット領域５の配置密度が高くなっている。導光体１の両端面１１，１２にそれぞれ光源２を結合する場合に、間引き間隔の適切な設定によって、導光体１の全長に渡って均等な放射強度を実現できる。

図１１Ｆおよび図１１Ｇは、中心軸線Ｃと非平行なレンズカット領域５の配置を示している。図１１Ｆは、中心軸線Ｃに対して傾斜した複数の線分を結合した折れ線状のパターンに形成されたレンズカット領域５を示す。図１１Ｇは、中心軸線Ｃを跨ぐように湾曲しながら蛇行する蛇行パターンのレンズカット領域５を示す。
図１１Ｈは、複数のレンズカット領域５が千鳥状に分散配置された例を示す。この例では、中心軸線Ｃに平行な２列を成すように複数のレンズカット領域５が配置されている。各レンズカット領域５は、中心軸線Ｃに平行な線分状の領域である。中心軸線Ｃに直交する幅方向Ｙ（図１および図２参照）に重なり合わないように複数のレンズカット領域５が配置されている。この配置例では、中心軸線Ｃを包含しないように各レンズカット領域５が配置されているが、中心軸線Ｃを包含するレンズカット領域５が設けられていてもよい。

図１２Ａ〜図１２Ｈは、鋸波パターンの様々な例を示す。図１２Ａ〜図１２Ｅは、中心軸線Ｃの両側への振れ幅が均等な鋸波パターン例である。
図１２Ａの例は、前述の実施形態において説明した鋸波パターンであり、一定振幅および一定ピッチＰの鋸波パターンである。
図１２Ｂおよび図１２Ｃの例は、振れ幅が一定でない鋸波パターンである。図１２Ｂの例は、導光体１の一端部から他端部に向かって振れ幅が大きくなっていく鋸波パターンである。この鋸波パターンは、導光体１の一端面１１または１２のみに光源２を配置する場合に適する。すなわち、光源２から離れるに従ってカット面５６が大きくなる鋸波パターンであるため、軸方向Ｘに関する放射強度の均一化を図ることができる。図１２Ｃの例は、導光体１の端部から中央に向かうに従って振れ幅が大きくなっていく鋸波パターンである。この鋸波パターンは、導光体１の両端面１１，１２に光源２を結合する場合に適する。すなわち、光源２から離れるに従ってカット面５６が大きくなるので、軸方向Ｘに関する放射強度の均一化を図ることができる。

図１２Ａ〜図１２Ｃのいずれにおいても、鋸波パターンの頂角αは一様であり、一つおきのカット面５６は互いに平行である。したがって、振れ幅が大きいほどピッチＰも大きくなっている。
図１２Ｄおよび図１２Ｅは、振れ幅が一定で、様々な頂角αを有する鋸波パターンの例を示す。図１２Ｄの例は、導光体１の一端面１１から他端面１２に向かうに従って頂角αが小さくなっていく鋸波パターンである。頂角αが小さくなるほどカット面５６の配置密度が高くなるので、導光体１の一端面１１または１２のみに光源２を配置する場合に適しており、軸方向Ｘに関する放射強度の均一化を図ることができる。図１２Ｅの例は、導光体１の両端面１１，１２から中央に向かうに従って頂角αが小さくなっていく鋸波パターンである。この鋸波パターンは、導光体１の両端面１１，１２に光源２を結合する場合に適しており、軸方向Ｘに関する放射強度の均一化を図ることができる。前述の図１２Ｂおよび図１２Ｃのように様々な振れ幅の鋸波パターンにおいて、頂角を様々な値に設定することによって、ピッチＰを一定とすることもできる。様々な頂角αは、３０度〜１４０度の範囲で定めることが好ましい。

図１２Ｆ〜図１２Ｈは、うねり３１を伴う鋸波パターンの例を示す。これらの鋸波パターンは、前述の図１１Ｆまたは図１１Ｇに示した蛇行パターンのレンズカット領域５が適用される場合に適している。図１２Ｆ〜図１２Ｈの鋸波パターン例では、うねり３１の振れ幅は中心軸線Ｃの両側で同等であり、かつ軸方向Ｘのいずれの位置でも一様である。ただし、うねり３１の振れ幅は一様である必要はなく、導光体１の端部から中央部に向かうに従ってうねり３１の振れ幅を大きくしたり、導光体１の一端部から他端部に向かうに従ってうねり３１の振れ幅を大きくしたりしてもよい。図１２Ｆ〜図１２Ｈの配置例では、さらに、うねり３１に沿って配置された鋸波パターンの振れ幅が一様である。しかし、鋸波パターンの振れ幅が一様である必要はなく、図１２Ｂおよび図１２Ｃの場合と同様に、鋸波パターンが様々な振れ幅の部分を有していてもよい。

さらに、図１２Ｆ〜図１２Ｈの鋸波パターン例では、鋸波パターンの頂角αは、一定である。図１２Ｆの鋸波パターン例では、頂角αの二等分線がうねり３１の各部に立てた垂線と一致しており、二等分三角形状を結合した鋸波パターン形状となっている。したがって、中心軸線Ｃに対してカット面５６が成す角β（図５参照）は、うねり３１に応じて変動している。図１２Ｈの鋸波パターン例では、頂角αの二等分線が導光体１の中心軸線Ｃと直交するように鋸波パターン形状が設計されている。したがって、一つおきのカット面５６は、互いに平行であり、中心軸線Ｃに対して一定の傾斜角β（図５参照）を有している。図１２Ｇの鋸波パターン例は、図１２Ｆおよび図１２Ｈの鋸波パターン例の中間的な鋸波パターン形状を有している。すなわち、隣接するカット面５６がなるべく二等辺三角形形状を保つようにして、うねり３１に沿ってカット面５６が配置されて、レンズカット５１，５２が形成されている。図１２Ｆ〜図１２Ｈの鋸波パターン例をさらに変形して、図１２Ｄおよび図１２Ｅに示したような様々な頂角αを有する鋸波パターンを採用してもよい。

図１３Ａ〜図１３Ｅは、さらに他の鋸波パターン例を示す。図１３Ａは、中心軸線Ｃに対して傾斜したカット面５６と、中心軸線Ｃに垂直なカット面５６とを交互に配置して形成した鋸波パターン例を示す。すなわち、直角三角形状を中心軸線Ｃに沿って配列した鋸波パターンである。図１３Ｂ〜図１３Ｄは、湾曲したカット面５６で鋸波パターンを形成した例である。図１３Ｂの鋸波パターン例では、頂角αを凹湾曲面で形成するように湾曲したカット面５６で鋸波パターンが形成されている。図１３Ｃの鋸波パターン例は、図１３Ｂの鋸波パターン例における頂角部分を丸めたパターンであり、正弦波形状に近い蛇行形状を形成している。図１３Ｄの鋸波パターン例では、凸湾曲面と凹湾曲面とで頂角αを形成するように湾曲したカット面５６で鋸波パターンが形成されている。図１３Ｅの鋸波パターン例は、様々な振れ幅を有し、かつ振れ幅が中心軸線Ｃに交差する一方向と他方向とで異なる例を示す。図１３Ｅの例では、様々な高さの二等辺三角形形状を、底辺を揃えて配置した鋸波パターンが形成されている。

図１４Ａ〜図１４Ｃは、軸方向Ｘに対する稜部５４および谷部５５の交差方向Ｚに着目した種々の鋸波パターン例を示す。図１４Ａは、前述の実施形態に対応しており、軸方向Ｘに対して稜部５４および谷部５５の交差方向Ｚが直交している。図１４Ｂの例では、軸方向Ｘに対して稜部５４および谷部５５の交差方向Ｚが傾斜していて、軸方向Ｘと交差方向Ｚとのなす角が９０度とは異なっている。図１４Ｃの例では、軸方向Ｘに対して稜部５４および谷部５５の交差方向Ｚ１，Ｚ２のなす角が異なる２種類の鋸波パターンが形成されている。図１４Ｃの例では、２種類の鋸波パターンの交差方向Ｚ１，Ｚ２は、いずれも軸方向Ｘに対して９０度以外の角度で傾斜している。むろん、一つの鋸波パターンの交差方向が軸方向Ｘに対して９０度の角度をなしていてもよい。同様にして、軸方向Ｘに対して交差方向のなす角の異なる３種類以上の鋸波パターンが設けられてもよい。

図１５Ａ〜図１５Ｄは、リフレクタの種々の配置例を示す図であり、導光体１を軸方向Ｘに見た端面図である。図１５Ａの配置例では、第１主照射方向Ａ１の放射窓７３１のスリット幅（開口幅）が第２主照射方向Ａ２の放射窓７３２のスリット幅（開口幅）よりも大きくなるように、一対のリフレクタ７１，７２が配置されている。このような配置例は、第１主照射方向Ａ１により強い強度で光を照射すべき用途に適している。図１５Ｂの配置例では、第１主照射方向Ａ１にのみ放射窓７３が形成されたリフレクタ７０が導光体１の側面１３に配置されている。リフレクタ７０は、レンズカット領域５の両側縁５ａ，５ｂを覆い、レンズカット領域５の一方側において両側縁５ａ，５ｂの間に渡って連続し、レンズカット領域の５の他方側（第１主照射方向Ａ１）において、軸方向Ｘに延びるスリット状の放射窓７３を有している。したがって、第１主照射方向Ａ１にのみ光を照射する用途に適している。このような用途においては、二点鎖線で示すように、レンズカット領域５を中心軸線Ｃに対して放射窓７３とは反対側に配置することによって、第１主照射方向Ａ１への照射指向性を一層高めることができる。図１５Ｃの配置例のように、断面Ｕ字形（横向きＵ字形）リフレクタ７５を用いても同様の作用を実現できる。

図１５Ｄの配置例では、リフレクタ７６は、導光体１の中心軸線Ｃ上に焦点を有する放物線を成す断面形状の溝状反射面７６ａを有し、この溝状反射面７６ａ内に導光体１が収容されている。導光体１からの主放射方向Ｅは、長方形板状のレンズカット領域５に垂直な２つの方向（法線方向）である。この方向に放射された光が、溝状反射面７６ａで反射され、レンズカット領域５に平行な主照射方向Ａへと照射される。レンズカット領域５の両側縁５ａ，５ｂの一つは、溝状反射面７６ａの底部に対向しているので、この一つの側縁５ａから漏れ出た光は主照射方向Ａへと反射されて有効に利用される。他の一つの側縁５ｂから漏れ出る光は主照射方向Ａへ向かうので、この光も有効に利用される。

図１５Ｅの配置例は、レンズカット領域５の両側縁５ａ，５ｂをそれぞれ覆う一対の平板状リフレクタ７７，７８を配置した例を示す。リフレクタ７７，７８は、この例では、互いに平行であり、レンズカット領域５に直交する第１および第２主照射方向Ａ１，Ａ２に向けて放射窓７３を開放している。リフレクタ７７，７８を非平行に配置して、主照射方向Ａ１，Ａ２の一方への照射強度を強め、他方への照射強度を弱めてもよい。

図１６Ａ〜図１６Ｆは、導光体１の軸断面の様々な形状例を示す。導光体１の断面形状は、円形以外であってもよく、図１６Ａおよび図１６Ｂの形状例では楕円形であり、図１６Ｃ、図１６Ｄおよび図１６Ｅの形状例では多角形である。図１６Ｆの形状例は、多角形（この例では矩形）と円形（または楕円形）とを組み合わせた形状である。
図１６Ａの例では、楕円形断面の短軸方向に沿ってレンズカット領域５が配置されており、図１６Ｂの例では、楕円形断面の長軸方向に沿ってレンズカット領域５が配置されている。いずれの例でも、レンズカット領域５に垂直な方向には、側面１３に凸湾曲面が配置されているので、その集光作用によって、主放射方向Ｅへと効率的に光を照射できる。

図１６Ｃおよび図１６Ｄの例では、導光体１は、矩形断面（より具体的には正方形断面）を有している。図１６Ｃの例では、一対の対向する辺の間に渡ってレンズカット領域５が設けられている。図１６Ｄの例では、対角線に沿ってレンズカット領域５が設けられている。図１６Ｅの例では、導光体１は、正八角形断面を有している。そして、正八角形断面を横切るようにレンズカット領域５が形成されている。

多角形形状は、正多角形であってもよいし、２つ以上の辺の長さが異なる多角形であってもよい。多角形の辺の数は３以上であればよく、４または８に限定されない。また、図１６Ａ〜図１６Ｅの例では、レンズカット領域５は、中心軸線Ｃ上に配置されているが、レンズカット領域５は、中心軸線Ｃ上に配置される必要はなく、必要とされる配光特性に応じて、中心軸線Ｃからずらして配置されてもよい。また、複数のレンズカット領域５が設けられてもよい。

導光体１の軸断面形状は、レンズカット領域５の一方側と他方側とで異なっていてもよい。たとえば、図１６Ｆに示すように、導光体１は、レンズカット領域５の一方側において矩形に形成され、他方側において円弧状輪郭を有する形状（たとえば半円形）に形成された軸断面形状を有していてもよい。この場合、側面１３には、集光作用を有する円筒面１３ａ（集光部）が形成されるので、主放射方向Ｅへの放射強度を高めることができる。

図１７Ａ〜図１７Ｆは、導光体１の軸形状例を示す平面図である。前述の実施形態では、直線軸状の導光体１の例を示したが、図１７Ａ（Ｌ字状）および図１７Ｂ（クランク状）のような折れ線状や、図１７Ｃ（リング状）、図１７Ｄ（Ｃ字状、半円状）、図１７Ｅ（Ｓ字状）および図１７Ｆ（渦巻き状）に示す湾曲線状の軸状導光体１が採用されてもよい。

図１７Ｃに示すリング状の導光体１は、無端円環状の透明リング（透明軸体の一例）に対してレーザ加工によってレンズカットを形成した後、透明リングの一部分を切除することによって得られる。切除によって、一対の端面１１，１２を有する略円環状の導光体１が得られる。レンズカットは、多角環状のレンズカット領域５をなすように配置されてもよく、円環状のレンズカット領域５をなすように配置されてもよい。

中心軸線Ｃに直交する断面形状は、円形であってもよく、その他の形状であってもよい（図１６Ａ〜図１６Ｆ参照）。たとえば、断面矩形（図１６Ｃ参照）のリング状導光体１は、透明材料（たとえばアクリル）のパイプを輪切りにして矩形断面を有する無端円環状の透明リングを作製し、この透明リングに対して前述のようなレーザ加工および切断を行うことによって作製できる。

図１７Ｄに示すＣ字状（半円状）の導光体１も概ね同様にして作製できる。すなわち、無端円環状の透明リング（透明軸体の一例）に対してレーザ加工によってレンズカットを形成した後、透明リングを２つの半円部分に二等分することによって、２つのＣ字状導光体１が得られる。レンズカットが形成されるレンズカット領域５は、多角環状であってもよく、円環状であってもよい。

たとえば、図１８に示すように、Ｃ字状（半円状）の一対の導光体１Ａ，１Ｂを用いてリング形状の照明装置２００を構成することができる。２つの導光体１Ａ，１Ｂの対向する端面１１，１２の間に、光源２Ａ，２Ｂが、２つの導光体１Ａ，１Ｂの各一端面１１に光を入射できるように配置されている。２つの導光体１の各他端面１２には、反射膜３５Ａ，３５Ｂが施されている。リング形状を形成する一対の導光体１Ａ，１Ｂの内部には、円筒形状または多角筒形状を形成するレンズカット領域５を設けることができる。導光体１の断面中心を通る中心軸線Ｃは、ほぼ円形を成す。その円形に対して外側に、当該円形を含む平面に対して交差（より具体的には直交）する円筒状または多角筒状のレンズカット領域５を設けることにより、リング形状の中心に向けて強く光を照射する照明装置２００を構成できる。また、円形をなす中心軸線Ｃ上にレンズカット領域５を設けることによって、リング形状の内方および外方に向けてほぼ同等の強度で光を照射する照明装置２００を構成することができる。

レンズカット領域５は、導光体１Ａ，１Ｂの断面中心を通る中心軸線Ｃがなす円形を含む平面に平行な板状の環状領域をなすように形成してもよい。これにより、当該円形に垂直な主放射方向を有するリング状の照明装置を構成できる。必要に応じてリフレクタを設けることによって、配光をさらに制御することができる。
図１９、図２０Ａおよび図２０Ｂは、レンズカット５１，５２を内包する軸状の導光体１の構成例を示す。前述のとおり、透明材料からなる一つの軸体に対して加工を施してレンズカットを形成するほか、アクリル樹脂、シリコン樹脂等の透明材料の成型品を組み合わせてレンズカットを内包する軸状導光体１を構成することができる。具体的には、図１９および図２０Ａに示すように、鋸波状の第１レンズカット５１を表面に形成した第１軸半部４１（第１成形品）と、第１レンズカット５１と整合する鋸波状の第２レンズカット５２を表面に形成した第２軸半部４２（第２成形品）とを準備する。これらは、透明材料の成形品である。第１レンズカット５１および第２レンズカット５２の表面形状は、互いの反転形状（相補形状）である。図２０Ｂに示すように、第１レンズカット５１および第２レンズカット５２を嵌め合わせて、第１軸半部４１および第２軸半部４２を結合することにより、軸状の導光体１を構成できる。

第１レンズカット５１および第２レンズカット５２の間には、不可避的に微小な空隙（クリアランス）が形成され、ここに雰囲気中の気体の気体層（典型的には空気層）が形成される。空隙は、２００μｍ以下の厚みであることが好ましく、１００μｍ以下の厚みであることがより好ましい。
この例では、第１レンズカット５１は、第１軸半部４１の両端面から所定距離だけ内側に両端を有している。同様に、第２レンズカット５１は、第２軸半部４２の両端面から所定距離だけ内側に両端を有している。これにより、第１軸半部４１および第２軸半部４２は、両端部（端面１１，１２とレンズカット５１，５２との間の部分）に、光導入部４３，４４をそれぞれ有している。光導入部４３，４４を重ね合わせて積層し、ホルダ３（図１および図２参照）等の固定部材で互いに固定することにより、第１および第２軸半部４１，４２を結合することができる。光導入部４３，４４の合わせ面の間に、第１および第２軸半部４１，４２を構成する透明材料と同一材または同等の屈折率を有する異種材の接着剤を導入し、それらを互いに接合することが、より好ましい。第１および第２軸半部４１，４２を構成する透明材料と接着剤との屈折率の差Δｎは±０．２以内であることが好ましくは、Δｎ＝０がとくに好ましい。このような積層または接合を行うことにより、一つの光源２（とくにＬＥＤ光源。図１および図２参照）からの放射光線を第１および第２軸半部４１，４２に共通に入射させることができる。すなわち、第１および第２軸半部４１，４２に対応した２つの光源を設ける場合に比較して、光源の数を少なくできる。接着剤は、光導入部４３，４４の合わせ面同士の間に配置された材料の一例である。

透明材料としてアクリル樹脂を用いる場合には、接着剤として、熱硬化性樹脂を用いることができるほか、ＵＶ硬化性のアクリル樹脂やこれらの変性樹脂を用いることができる。さらには、アクリル樹脂からなる光導入部４３，４４は、接着剤を用いず、合わせ面に波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射し、照射表面にヒドロキシ基（−ＯＨ）を生成後、樹脂を溶融させない低温条件にて熱融着することもできる。レーザ溶着および超音波溶着等の他の接合法が適用されてもよい。

透明材料の成形品は、注型成形、射出成形、プレス成形等によって透明樹脂材料（アクリル樹脂、シリコン樹脂等）を成形することによって作製できる。透明材料の成形品は、透明材料の棒状体（たとえば丸棒）や板材等からの切削加工（たとえばレーザカット）によって作製することもできる。アクリル樹脂やシリコン樹脂のレーザカット品、射出成形品などは、いずれも、第１および第２軸半部４１，４２を積層または接着によって結合する際に第１および第２軸半部４１，４２（導光体１）の反り変形が問題となるため、反り対策が必要となる。積層の際には、リフレクタ７１，７２（図１および図２等参照）を用いて、外部構造によって強制的に抑え込むこともできる。また、第１および第２軸半部４１，４２の軸方向途中の一箇所または複数箇所において、第１および第２軸半部４１，４２の合わせ面を互いに点接着することで反りを抑制することも可能である。

成型品を組み合わせて軸状導光体１を構成する場合には、導光体１に内包されるレンズカット５１，５２は、より複雑な形状を有することができる。すなわち、稜部５４および谷部５５が湾曲または屈曲した鋸波状パターンとしたり、導光体１の内部にカット面がドット状に分散されたパターンとしたりすることもできる。また、レンズカット５１，５２のカット面５６の短辺５６ｂ（図４および図５等参照）が側面１３に露出しない配置も容易に実現できる。

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、導光体１の軸径および軸長についての数値例を示したが、むろん、これらは一例に過ぎず、必要な照射強度、配光特性および光源の発光強度等に応じて適切に定められるべき事項である。また、前述の実施形態では、線状の照明装置について主として説明したが、直線状の照明装置を複数個並べて配置することによって、面状の照明装置を構成することができる。さらに、径の異なるリング軸状導光体１（図１７Ｃ参照）を複数個同心円状に配置したり、渦巻き状の軸状導光体１（図１７Ｆ参照）を用いたりして、リフレクタを適切に組み合わせることにより、面状の照明装置を構成することもできる。

導光体を構成する透明軸体として、可撓性を有する透明軸体を用いることもできる。たとえば、シリコンゴムを透明材料として用いた透明軸体は、可撓性（シリコンゴムの場合には弾性的な可撓性）を有する。したがって、初期形状の透明軸体にレンズカットを形成した後に、透明軸体を所望の形状に変形させて用いることができる。それにより、配光制御の自由度を一層高めることができる。たとえば、螺旋状等の三次元構造の導光体を構成することもできる。

軸状の導光体は、一部の領域を専ら導光の目的に用いることもできる。すなわち、レンズカット領域を配置しない導光領域を設けることにより、必要な位置で側面から光を放射する導光体を構成できる。
照明装置の用途は、車両用照明装置、ルームランプ、デスクトップランプ、検査装置用光源、殺菌灯、防虫灯、光線治療用光源など、様々である。用途に応じて、導光体の材料を選択し、導光体の構造を設計し、必要に応じて適切なリフレクタを用いればよい。

レンズカットをレーザ加工によって形成するときに用いるレーザ加工機は、炭酸ガスレーザ加工機に限られない。たとえば、透明材料の種類に応じて、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ加工機、エキシマレーザ加工機などの他の種類のレーザ加工機が用いられてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１００，２００ 照明装置
Ａ，Ａ１，Ａ２， 主照射方向
１，１Ａ，１Ｂ 導光体
１１，１２ 端面
１３ 側面
Ｃ 中心軸線
Ｘ 軸方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 交差方向
Ｅ，Ｅ１〜Ｅ６ 主放射方向
２，２Ａ，２Ｂ 光源
２１ ＬＥＤランプ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ レンズカット領域
５ａ，５ｂ 側縁
５１，５２ レンズカット
５４ 稜部
５５ 谷部
５６ カット面
５６ａ 長辺
５６ｂ 短辺
α 頂角
Ｐ ピッチ
６ 空隙
７０，７１，７２，７５，７６，７７，７８ リフレクタ
８ レーザビーム

Claims (16)

1. 透明材料からなり、端面および側面を有する軸状の導光体であって、
   空隙を挟んで対向する互いに平行な一対のレンズカットを内包している、導光体。
2. 前記レンズカットが、前記導光体の軸方向と交差する交差方向に延びる稜部および谷部を有し、前記稜部および前記谷部を横切る断面において鋸歯形状を呈する鋸波パターンに形成されている、請求項１に記載の導光体。
3. 前記稜部および／または谷部の頂角が、３０度〜１４０度の範囲である、請求項２に記載の導光体。
4. 前記鋸波パターンが前記導光体の軸方向に延びている、請求項２または３に記載の導光体。
5. 前記レンズカットが、前記稜部および谷部の間に形成され、前記交差方向に長手の長方形状のカット面を有し、前記カット面の一対の長辺が、前記側面の内側に配置されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の導光体。
6. 前記カット面が、前記導光体の軸方向および前記交差方向を含む平面に対して傾斜している、請求項５に記載の導光体。
7. 前記端面から前記軸方向に見たときに、前記レンズカットが、前記側面の内側に一対の長辺が配置された長方形状を呈する、請求項１〜６に記載の導光体。
8. 前記軸方向に直交する断面の形状が円形または楕円形である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の導光体。
9. 前記側面が、前記レンズカットから前記側面に向かう光を集光して放射する集光部を有している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の導光体。
10. 前記透明材料からなり前記一対のレンズカットの一方を表面に有する第１成形品と、前記透明材料からなり前記一対のレンズカットの他方を表面に有する第２成形品とが、前記一対のレンズカットを嵌め合わせて結合されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の導光体。
11. 前記第１成形品および前記第２成形品は、端面と前記レンズカットとの間に合わせ面を有する光導入部をそれぞれ備えており、前記光導入部の合わせ面同士が積層または接着されている、請求項１０に記載の導光体。
12. 前記光導入部の合わせ面同士の間に、前記透明材料との屈折率の差が±２以内の材料が配置されている、請求項１１に記載の導光体。
13. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の導光体を製造する方法であって、
    前記透明材料からなる透明軸体に対するレーザ加工によって、前記透明軸体の内部に前記レンズカットを形成する工程を含む、導光体製造方法。
14. 前記レーザ加工において、前記透明軸体にレーザビームを照射しながら、当該レーザビームで前記透明軸体を前記レンズカットのパターンに従って走査する、請求項１３に記載の導光体製造方法。
15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の導光体と、
    前記導光体の端面に光を入射する光源と、を含む、照明装置。
16. 前記導光体の側面に対向して配置され、前記導光体から導出された光を反射するリフレクタをさらに含む、請求項１５に記載の照明装置。

Images