JP6582968B2 - 光源装置 - Google Patents

光源装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6582968B2
JP6582968B2 JP2015251867A JP2015251867A JP6582968B2 JP 6582968 B2 JP6582968 B2 JP 6582968B2 JP 2015251867 A JP2015251867 A JP 2015251867A JP 2015251867 A JP2015251867 A JP 2015251867A JP 6582968 B2 JP6582968 B2 JP 6582968B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light source
light
source device
optical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015251867A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016127022A (ja
Inventor
靖治 永原
靖治 永原
英一郎 岡久
英一郎 岡久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Publication of JP2016127022A publication Critical patent/JP2016127022A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6582968B2 publication Critical patent/JP6582968B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/007—Array of lenses or refractors for a cluster of light sources, e.g. for arrangement of multiple light sources in one plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Description

本発明は、照明装置をはじめとする様々な用途に利用可能な発光装置に関する。
照明装置、表示装置、プロジェクタ装置及びバックライトをはじめとする様々な用途に利用可能な発光装置として、近年、消費電力の低減、小型化及びデザイン性の観点から、半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる発光装置が提案され、実用化されている。特に、半導体レーザは容易に小さい領域に集光することが可能であり、例えば、集光点に蛍光体を配置することにより、様々な波長帯域の光を出射する輝度の高い光源装置を実現できる。
この場合、輝度を高めるためには、複数の半導体レーザ素子から発する複数の光を１つの領域に集光することが好ましい。このため、半導体レーザ素子から発する光は発散光であるため、それぞれの半導体レーザ素子から発する発散光を、それぞれの半導体レーザ素子に対応するレンズで略平行光に変換し、これらの複数の略平行光を集光レンズで集光する構成が一般的に用いられている。
更に、集光レンズを用いることなく集光させるため、半導体レーザ素子の光軸を、半導体レーザ素子に対応するレンズの光軸（中心）に対して直交方向にオフセットして配置することにより、複数の半導体レーザ素子から発する複数の光を同一の領域に集光することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−７３０７９
光源装置の高出力化及び小型化を同時に実現するためには、半導体レーザ素子の数を増やすとともに、半導体レーザ素子の間隔及びこれらの光源に対応するレンズの間隔を狭くする必要がある。この場合、特許文献１に記載の発明においては、半導体レーザ素子の光軸が、対応するレンズの光軸（中心）からオフセットして配置されているため、半導体レーザ素子から出射された光の発散角が大きくなると、隣接するレンズに光が入射され、想定しない方向へ出射される虞がある。また、これにより迷光の原因にもなる。
本発明の実施態様にかかる目的は、上記の課題を解決するものであり、集光レンズを用いることなく２以上の光源からの光を集光させることができ、各光源の間隔及び各光源に対応するレンズの間隔を狭くしても、光源からの光が想定外の方向に出射する虞のない小型で高出力な光源を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の１つの実施態様に係る光源装置では、一の方向に配置された２以上の光源と、前記光源の各々に対応し、２以上のレンズを有するアレイレンズと、を備え、それぞれの前記レンズから出射した光が一点に集光するように、それぞれの前記レンズのうちの第１のレンズにおいて、対応する前記光源の光軸が前記第１のレンズの光軸に対して前記一の方向にオフセットして配置され、前記一の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、前記一の方向と逆の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、前記第1のレンズが形成されている。
以上のように本発明の実施態様によれば、集光レンズを用いることなく２以上の光源からの光を集光させることができ、各光源の間隔及び各光源に対応するレンズの間隔を狭くしても、光源からの光が想定外の方向に出射する虞のない小型で高出力な光源を提供することができる。
本発明の実施態様に係る光源装置の基本構成を説明するための模式図（断面図または側面図に相当）である。 比較例の光源装置の基本構成を説明するための模式図（断面図または側面図に相当）である。 レンズの受光面を光源のオフセット方向（一の方向）へ延ばす長さを定めるための実施形態１を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 レンズの受光面を光源のオフセット方向（一の方向）へ延ばす長さを定めるための実施形態２を示す模式図（平面図に相当）である。 本発明の実施態様に係るアレイレンズの実施形態１を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係るアレイレンズの実施形態２を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態１を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態２を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３を示す模式図（平面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４を示す模式図（平面図に相当）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）である。 本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。 比較例のアレイレンズの実施形態を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。 比較例のアレイレンズの実施形態を示す模式図（平面図に相当）である。
本発明の実施態様１に係る光源装置では、一の方向に配置された２以上の光源と、前記光源の各々に対応し、２以上のレンズを有するアレイレンズと、を備え、それぞれの前記レンズから出射した光が一点に集光するように、それぞれの前記レンズのうちの第１のレンズにおいて、対応する前記光源の光軸が前記第１のレンズの光軸に対して前記一の方向にオフセットして配置され、前記一の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、前記一の方向と逆の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、前記第１のレンズが形成されている。
実施態様では、光源の光軸がレンズの光軸からオフセットして配置されているので、集光レンズを用いることなく、２以上の光源からの光を集光させることができる。更に、光源の光軸がレンズの光軸からオフセットして配置された方向である一の方向において、第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、逆の方向における第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、第１のレンズが形成されている。つまり、第１のレンズの受光面が光源のオフセット方向（一の方向）に延びて形成されている。よって、各光源の間隔及び各光源に対応するレンズの間隔を狭くしても、光源からの光
が隣接するレンズに入射して、想定外の方向に出射する虞がなく、光源からの光を確実に集光させることができる小型で高出力な光源装置を提供することができる。
なお、本実施態様では、極めて限られた領域に集光することを「一点に集光するように」と記載する。
本発明の実施態様２に係る光源装置では、上記の実施態様１において、前記第１のレンズと前記一の方向で隣接した第２のレンズを構成する面が、前記第１のレンズの前記一の方向における前記レンズ端部よりも、前記第１のレンズの前記光軸から離間した領域に形成されている。
本実施態様によって、第１のレンズに対応した光源から出射された光が、隣接する第２のレンズに入射することを確実に防いで、光源からの光を確実に集光点に集光させることができる。
本発明の実施態様３に係る光源装置では、上記の実施態様２において、前記第１のレンズと前記第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されている。
本実施態様により、第１のレンズと第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されているので、成型等によるアレイレンズの製造を容易に行うことができ、強度的にも有利なアレイレンズを提供できる。
本発明の実施態様４に係る光源装置では、上記の実施態様１〜３の何れかにおいて、前記アレイレンズの各々のレンズの光軸が一定間隔で配置され、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの前記光軸とがオフセットするように、前記光源が配置されている。
本実施態様では、アレイレンズの各々のレンズの光軸が一定間隔で配置されているので、精度の高いアレイレンズを容易に低い製造コストで形成できる。延いては、集光レンズを用いずに確実に光源からの光を集光できる光源装置を、容易に低い製造コストで提供することができる。
本発明の実施態様５に係る光源装置では、上記の実施態様１〜３の何れかにおいて、前記光源の前記光軸が一定間隔で配置され、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの前記光軸とがオフセットするように、前記アレイレンズの各々の前記レンズが形成されている。
本実施態様により、光源の光軸が一定間隔で配置されているので、光源装置の組み立てが容易になり、集光レンズを用いずに確実に光源からの光を集光できる精度の高い光源装置を、容易に低い製造コストで得ることができる。
本発明の実施態様６に係る光源装置では、上記の実施態様１〜５の何れかにおいて、前記アレイレンズの各々の前記レンズが、曲面を表す同一の関数に基づいて形成されている。
レンズの曲面として、球面及び非球面が考えられるが、それらの曲面を表す同一の関数に基づいてレンズが形成されている。同一の関数に基づくとは、球面であれば曲率（曲率半径）が同一であることを挙げることができ、非球面であれば、例えば、非球面を回転２次曲面の式及び３次以上の多次項（例えば、偶数次項または奇数次項）を含めた多項式で表す場合において、曲率、コーニック定数、非球面定数等が同一であることを挙げることができる。
本実施態様では、曲面を表す同一の関数に基づいてレンズを形成するので、レンズの受光面が光源のオフセット方向（一の方向）に滑らかに延ばされ所望の曲面形状を有するアレイレンズを、確実に容易に形成することができる。よって、集光レンズを用いずに確実に光源からの光を集光できる精度の高い光源装置を提供できる。
本発明の実施態様７に係る光源装置では、上記の実施態様１〜６の何れかにおいて、前記アレイレンズの各々の前記レンズから出射した光の集光点から離れるにつれて、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの光軸とのオフセット量が大きくなっている。
本実施態様により、集光点から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっているので、集光レンズを用いずに、確実に各光源からの光を集光点に集光することができる。
本発明の実施態様８に係る光源装置では、上記の実施態様１〜７の何れかにおいて、前記アレイレンズの各々の前記レンズから出射した光の集光点に蛍光部材が配置されている。
本実施態様では、光の集光点に蛍光部材が配置されているので、光源からの光と、蛍光部材によって波長変換された光とを用いて、所望の波長帯域の光を出射することができる。
本発明の実施態様９に係る光源装置では、上記の実施態様８において、前記蛍光部材の大きさが前記アレイレンズより小さくなっている。
本実施態様では、蛍光部材の大きさがアレイレンズより小さくなっているので、所望の波長帯域の光を出射する小型で高出力な光源装置を提供することができる。
本発明の実施態様１０に係る光源装置では、上記の実施態様８または９において、前記蛍光部材が、入射した光に対して補色となる波長帯の光を発する。
本実施態様では、蛍光部材が、入射した光に対して補色となる波長帯の光を発するので、本実施態様の光源装置を、広い用途に用いることができる白色光源として提供することができる。
本発明の実施態様１１に係る光源装置では、
前記光源から、前記レンズから出射した光の集光点までの光路が密閉されている。
本実施態様により、光源から出射光の集光点までの光路が密閉されているので、光路にゴミやほこり等が付くことなく、長く使用しても高性能を維持可能な光源装置を提供できる。
本発明の実施態様１２に係る光源装置では、
一の方向に配置された２以上の光源と、
前記光源の各々に対応し、２以上のレンズを有するアレイレンズと、
を備え、
それぞれの前記レンズから出射した光が一点に集光するように、それぞれの前記レンズのうちの第１のレンズにおいて、対応する前記光源の光軸が前記第１のレンズの光軸に対して前記一の方向にオフセットして配置され、
前記一の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、前記一の方向と逆の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、前記第１のレンズが形成され、
前記第１のレンズと前記一の方向で隣接した第２のレンズを有し、前記第１のレンズと第２のレンズとが、連続して形成されている。
本実施態様では、上記の実施態様１と同様に、第１のレンズの受光面が光源のオフセット方向（一の方向）に延びて形成されているので、各光源の間隔及び各光源に対応するレンズの間隔を狭くしても、光源からの光が隣接するレンズに入射して、想定外の方向に出射する虞がなく、光源からの光を確実に集光させることができる。
更に、第１のレンズ及び第２のレンズを有し、第１のレンズと一の方向で隣接した第２のレンズとが連続して形成されているので、 小型なアレイレンズを実現でき、延いては小型で高出力な光源装置を提供することができる。
本発明の実施態様１３に係る光源装置では、上記の実施態様１２において、
さらに前記一の方向と逆の方向における第１のレンズは、表面が切り欠かれた領域を有する。
本実施態様では、一の方向と逆の方向における第１のレンズは、表面が切り欠かれた領域を有するので、小型なアレイレンズでありながら、第２のレンズに対応する光源からの光が隣接する第１のレンズに入射することを確実に防ぐことができる。
本発明の実施態様１４に係る光源装置では、上記の実施態様１３において、
前記第１のレンズと前記第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されている。
本実施態様により、第１のレンズと第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されているので、成型等によるアレイレンズの製造を容易に行うことができ、強度的にも有利なアレイレンズを提供できる。
なお、上述の［発明の効果］や各実施態様の説明において、「発明の実施態様によれば、集光レンズを用いることなく２以上の光源からの光を集光させることができる」と記載されているが、集光レンズを備えた光源配置も本発明に含まれ、例えば、アレイレンズの直後に別の集光レンズを配置してもよく、集光レンズを配置することによって焦点距離を短くすることができ、またサイズの小さい集光レンズを採用することができる。
（本発明の実施態様に係る光源装置の概要の説明）
はじめに、図１Ａに示す本発明の実施態様に係る光源装置及び図１Ｂに示す比較例の光源装置を比較しながら、本発明の実施態様に係る光源装置の概要の説明を行う。図１Ａ
は、本発明の実施態様に係る光源装置の光源装置の基本構成を説明するための模式図（断面図または側面図に相当）であり、図１Ｂは、比較例の光源装置の基本構成を説明するための模式図（断面図または側面図に相当）である。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、光源から出射された光の進み方を模式的に表すもので、２つの直線が光の外郭をさしている。
はじめに、本発明の実施態様に係る光源装置及び比較例の光源装置で共通する部分の説明を行う。なお以下の記載において、参照番号は、図１Ａに示す本発明の実施態様に係る光源装置のものを最初に示し、次に括弧の中に図１Ｂに示す比較例の光源装置のものを示す。
光源装置２（１０２）は、光軸と直交する方向（図１Ａの矢印Ｃ、図１Ｂの矢印Ｄ参照）に配置された複数（図１Ａ、図１Ｂともに４個）の光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）で構成される光源群４（１０４）と、各々の光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）に対応するレンズ６ａ〜６ｄ（１０６ａ〜１０６ｄ）が一体的に形成されたアレイレンズ６（１０６）とを備える。なお、光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）の光軸、及び対応するレンズ６ａ〜６ｄ（１０６ａ〜１０６ｄ）の光軸は、それぞれ平行になるように配置されている。
下記に詳述するように、各々の光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）の光軸は、対応するレンズ６ａ〜６ｄ（１０６ａ〜１０６ｄ）の光軸に対してオフセットして配置されており、これにより、集光レンズを用いることなく、光源からの光を一点に集光するようにことができる。
なお、極めて限られた領域に集光することを「一点に集光するように」と記載した。
このような構成により、例えば、光源群４（１０４）が青色光を出射する光源で構成され、蛍光部材８（１０８）が、青色光が入射したときに補色となる黄色光を発する場合には、青色光及び黄色光が混合されて、光源装置２（１０２）から白色光を出射することができる。これにより、光源装置２（１０２）を、白色光源として用いることができる。
図１Ａ、図１Ｂに示す光源装置２（１０２）では、複数の光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）からの光を、集光レンズを用いずに集光するため、光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）の光軸が、対応するレンズ６ａ〜６ｄ（１０６ａ〜１０６ｄ）の光軸（つまりレンズの中心）に対して、直交方向にオフセットして配置されている。
例えば、光源４ｃ（１０４ｃ）及びそれに対応するレンズ６ｃ（１０６ｃ）の場合であれば、光源４ｃ（１０４ｃ）の光軸が、対応するレンズ６ｃ（１０６ｃ）の光軸から、光軸と直交した方向である矢印Ｃ（矢印Ｄ）で示す方向（このような光源のオフセット方向を「一の方向」と称する場合もある）に、オフセット量Δだけオフセットして配置されている。
同様に、その他の光源４ａ（１０４ａ）、４ｂ（１０４ｂ）及び４ｄ（１０４ｄ）についても、対応するレンズ６ａ（１０６ａ）、６ｂ（１０６ｂ）及び６ｄ（１０６ｄ）から、光軸と直交する方向に所定のオフセット量だけオフセットして配置されている。
更に詳細に述べれば、４個並んだ各光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）の中央、つまり光源４ｂと４ｃの間（１０４ｂと１０４ｄの間）の位置に集光するようになっており、集光点を通る光軸と平行な中央線ＣＬに対して、光源４ｂ、４ａ（１０４ｂ、１０４ａ）及び光源４ｃ、４ｄ（１０４ｃ、１０４ｄ）は、それぞれ対称に配置されている。そして、各々の光源４ａ〜４ｄ（１０４ａ〜１０４ｄ）の光軸が、対応するレンズ６ａ〜６ｄ（１０６ａ〜１０６ｄ）の光軸よりも、中央線ＣＬから離れた位置（外側）にくるように配置されている。
よって、光源４ａ、４ｂ（１０４ａ、１０４ｂ）では、矢印Ｃ（矢印Ｄ）で示す方向と逆の方向が、光源のオフセット方向（一の方向）となり、光源４ｄ（１０４ｄ）では、光源４ｃ（１０４ｃ）と同様に、矢印Ｃ（矢印Ｄ）で示す方向が光源のオフセット方向（一の方向）となる。
図１Ａ、図１Ｂに示す実施形態では、中央線ＣＬに対して対称に配置されているので、中心線ＣＬに近く配置されている（つまり内側に配置されている）、光源４ｂ（１０４ｂ）の光軸及び中央線ＣＬの間の距離Ｌｂ（Ｌｂ’）と、光源４ｃ（１０４ｃ）の光軸及び中央線ＣＬの間の距離Ｌｃ（Ｌｃ’）とは等しくなっている。同様に、中心線ＣＬから離れて配置されている（つまり外側に配置されている）、光源４ａ（１０４ａ）の光軸及び中央線ＣＬの間の距離Ｌａ（Ｌａ’）と、光源４ｄ（１０４ｄ）の光軸及び中央線ＣＬの間の距離Ｌｄ（Ｌｄ’）とは等しくなっている。
図１に示す実施形態におけるオフセット量は、集光点（中央線ＣＬ）から離れるにつれて、大きく設定されており、光源４ｂ（１０４ｂ）のオフセット量よりも光源４ａ（１０４ａ）のオフセット量が大きく、光源４ｃ（１０４ｃ）のオフセット量よりも光源４ｄ（１０４ｄ）のオフセット量が大きくなっている。また、光源４ｂ及び４ｃ（１０４ｂ及び４ｃ）のオフセット量は等しく（＝Δ）、光源４ａ及び４ｄ（１０４ａ及び１０４ｄ）のオフセット量は等しくなっている。光源４ａ及び４ｄ（１０４ａ及び１０４ｄ）のオフセット量は、本実施形態ではΔより大きい値になっているが、これに限られるものではなく、例えば、Δと同じ値であってもよい。
＜比較例の光源装置のアレイレンズの説明＞
以上のような、光源装置１０２において、アレイレンズ６の光源１０４ａ〜１０４ｄに対応するレンズ１０６ａ〜１０６ｄの形状は、何れも、光軸と直交する光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さと、逆の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さとが同一になっている。図１Ｂにおいて、光源１０４ｃに対応するレンズ１０６ｃを例に取れば、光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ１０２と、逆の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ１０１とが同一になっている。つまり、レンズが光軸に対して対称に形成されている。なお、他のレンズ１０６ａ、ｂ及びｄも同様に、光軸に対して対称に形成されている。
一般的に、光源装置の高出力化及び小型化のためには、光源の数を増やすとともに、光源の間隔及び光源に対応するレンズの間隔を狭くする必要がある。この場合、図１Ｂに示す比較例の光源装置１０２では、光源の光軸と対応するレンズの光軸とがオフセットして配置されているにも関わらず、レンズは光軸に対して対称に形成されている。このため、光源１０４ｃから出射された光を例に取れば、光源から出射された光の発散角によっては、図１Ｂの矢印Ｂに示すように、光源１０４ｂからの光が、対応するレンズ１０６ｃではなく隣接するレンズ１０６ｄに入射して、集光方向とは逆の外側の方向（想定外の方向）へ出射される虞がある。また、これにより迷光の原因にもなる。
＜本発明の実施態様に係る光源装置のアレイレンズの説明＞
上記のような構成の光源装置２において、アレイレンズ６の光源４ａ〜４ｄに対応するレンズ６ａ〜６ｄの形状は、何れも、光軸と直交する光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、逆の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように形成されている。図１Ａにおいて、光源４ｃに対応するレンズ６ｃを例に取れば、光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ２が、逆の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ１よりも長くなっている。つまり、レンズの受光面が光源のオフセット方向に延びた、光軸に対して非対称な形状を有している。
このようなレンズ６ｃの形状により、光源４ｃから出射された光を例に取れば、図１Ａの矢印Ａに示すように、光源４ｃからの光を隣接するレンズ６ｄに入射させることなく、確実に対応するレンズ６ｃに入射させることができる。
同様に、他のレンズ６ａ、ｂ及びｄも、光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、逆の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなっている。
このような構成により、図１Ａに示す本発明の実施態様に係る光源装置２では、光源のオフセット方向（一の方向）にレンズの受光面が延びているので、各光源４ａ〜ｄからの光を隣接するレンズに入射させることなく、確実に対応するレンズ６ａ〜６ｄに入射させることができる。
よって、光源の光軸がレンズの光軸からオフセットして配置されているので、集光レンズを用いることなく、２以上の光源からの光を集光させることができ、各光源の間隔及び各光源に対応するレンズの間隔を狭くしても、光源からの光が隣接するレンズに入射して、想定外の方向に出射する虞がなく、光源からの光を確実に集光させることができる小型で高出力な光源装置２を提供することができる。
なお、図１Ａでは、４個の光源及び対応する４個のレンズを有するアレイレンズの場合の実施形態を示しているが、これに限られるものではなく、例えば、６個の光源及び対応する６個のレンズを有するアレイレンズの場合の実施形態を、図８及び９に示す。また、６個の光源及び対応する６個のレンズを有するアレイレンズの場合の比較例を、図１３Ａ、図１３Ｂに示す。
＜本発明の実施態様に係る光源装置に用いる光源の説明＞
本発明の実施態様に係る光源装置に用いる光源については、小型で高出力を得られるという観点から、半導体レーザ素子（ＬＤ）が好ましいが、これに限られるものではなく、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることもできる。これら、半導体レーザ素子、発光ダイオードは、半導体チップであることが好ましい。
光源から出射する光の波長としては、任意の波長帯域の光を用いることができる。演色性を高めるため、可視光領域だけでなく、紫外線領域の光を出射する光源を用いることもできる。例えば、青色光を出射する場合を考えれば、波長として、３７０〜５００ｎｍの光を発することが考えられ、４２０〜５００ｎｍの光を発することが好ましく、４４０〜４７０ｎｍの光を発することが更に好ましい。
＜本発明の実施態様に係るアレイレンズの説明＞
アレイレンズは、一列にまたはマトリックス状に配置された複数のレンズが一体的に形成されたレンズであり、透光性に優れる材料であれば、任意の材料を用いて形成することができる。例えば、ガラス材料や、耐熱性が許容できれば樹脂材料を用いることもできる。製造方法も、型を用いた成型だけでなく、機械加工等により製造することもできる。なお、成型でアレイレンズを形成する場合には、一度型を作れば、繰り返しその型を用いて、アレイレンズを製造できるので、低い製造コストでアレイレンズを提供できる。
＜アレイレンズを構成するレンズの説明＞
アレイレンズ６を構成する各レンズの曲面として、球面及び非球面が考えられるが、本実施形態においては、曲面を表す同一の関数に基づいて形成されている。つまり、曲面を表す同一の関数を用いて、レンズの受光面が光源のオフセット方向（一の方向）に延ばされて形成されている。
同一の関数に基づくとは、球面であれば曲率（曲率半径）が同一であることを挙げることができ、非球面であれば、例えば、非球面を回転２次曲面の式及び３次以上の多次項（例えば、偶数次項または奇数次項）を含めた多項式で表す場合において、曲率、コーニック定数、非球面定数等が同一であることを挙げることができる。
下記に回転２次曲面の式及び偶数次項からなる多項式の一例を示す。
Ｚ（ｓ）： サグ量
ｓ： 光軸からの距離
Ｃ： 曲率
ｋ： コーニック定数
Ａｎ： ｎ次の非球面係数
ここで、同一の関数に基づくとは、曲率Ｃ、コーニック定数ｋ、非球面係数Ａｎが一致していることを意味する。
このように、本実施形態では、曲面を表す同一の関数に基づいてレンズを形成するので、レンズの受光面がオフセット方向に滑らかに延ばされ所望の曲面形状を有するアレイレンズ６を、確実に容易に形成することができる。よって、集光レンズを用いずに確実に光源からの光を集光できる精度の高い光源装置２を提供できる。
＜本発明の実施態様に係る蛍光部材の説明＞
本発明の実施態様に用いる蛍光部材については、任意の波長帯域の光を入射したときに、任意の波長帯域の光を発する蛍光体を含むものを用いることができる。例えば、上記のような青色光が光源から出射されて入射したときに、緑色光を発する蛍光体を含むものや、黄色光を発する蛍光体を含むものや、赤色光を発する蛍光体を含むものが考えられる。
黄色光を発する蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ３Ｏ１２の化学式で表されるイットリウムアルミニウムガーネット化合物を例示することができる。青色光を出射する光源と、この青色光が入射すると黄色光を発する蛍光体を組み合わせることによって、簡易な構造で、小型で高出力な白色光を出射する光源装置を実現できる。
つまり、蛍光部材８が、入射した光に対して補色となる波長帯の光を発する場合には、本実施形態の光源装置２を、広い用途に用いることができる白色光源として提供することができる。
上述のように、アレイレンズ６の各々のレンズから出射した光の集光点に、蛍光部材８が配置されているので、光源からの光と、蛍光部材８によって波長変換された光とを用いて、所望の波長帯域の光を出射することができる。
また、図１Ａから明らかなように、蛍光部材８の大きさがアレイレンズ６より小さくなっているので、所望の波長帯域の光を出射する小型で高出力な光源装置２を提供することができる。
なお、蛍光部材は固定した状態であってもよいし、モータと接続した回転板に設置されたもの（つまり蛍光体ホイール）であってもよい。
（レンズの受光面をオフセット方向（一の方向）に延ばす長さを定める方法の説明）
上述のように、本発明の実施態様においては、光源からの光を、集光レンズを用いずに集光点に集光させるために、光源の光軸が対応するレンズの光軸に対してオフセットして配置されており、光源からの光が確実に対応するレンズの受光面に入射させるため、これに応じて、各レンズにおいて、対応する光源のオフセット方向（一の方向）にレンズの受光面が延ばされて形成されている。
ここで、光源のオフセット量を大きくすれば、光軸方向において短い距離で集光させることができる。つまり、集光レンズで言えば焦点距離を短くできる。しかし、光源のオフセット量が大きくなれば、それに応じて、レンズの受光面をより大きくオフセット方向（一の方向）に延ばす必要が生じるので、光源装置の光軸と直交する方向の寸法が長くなる。
また、レンズの受光面をオフセット方向（一の方向）にどれだけ延ばすかについては、オフセット量だけでなく、光源から出射される光の発散角や、光源とレンズとの間の距離にも影響を受ける。発散角が大きければ、オフセット方向（一の方向）に延ばす長さを長くする必要があり、光源とレンズとの間の距離が長くなれば、オフセット方向（一の方向）に延ばす長さを長くする必要がある。よって、レンズの受光面をオフセット方向（一の方向）にどれだけ延ばすかについては、オフセット量、発散角及び光源とレンズとの間の距離に基づいて、光源からの光を確実に対応するレンズの受光面に入射させるように定める必要がある。更に、その範囲内において、極力延ばす長さが短くなるように定めることが好ましく、これにより光源装置の小型化に貢献できる。
＜レンズの受光面を延長する長さを定めるための実施形態１の説明＞
次に、図２を用いて、本発明の実施態様に係るアレイレンズにおいて、各レンズの受光面をオフセット方向（一の方向）に延ばす長さを定めるための実施形態１の説明を行う。図２は、レンズの受光面を光源のオフセット方向（一の方向）へ延ばす長さを定めるための実施形態１を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。
図２には、アレイレンズ６の中心側（つまり集光点側）に配置されたレンズ６ｅと、端部に配置されたレンズ６ｆとが示されている。レンズ６ｅでは、対応する光源（図示せず、光源から出射された光のみを直線で示してある）の光軸が、レンズ６ｅの光軸に対して
Δ１だけオフセットして配置されている。このとき、光源のオフセット方向（一の方向）と反対方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ３とすると、光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さは、長さＬ３よりもオフセット量Δ１以内の長さだけ延長されている。
この場合、オフセット量Δ１、発散角及び光源とレンズとの間の距離に応じて、最適な延長する長さを定めることができる。なお、光源からの光の発散角が比較的大きい場合や、光源とレンズとの間の距離が比較的大きい場合には、オフセット量Δ１と同程度の長さ分だけ延長することが好ましい。ただし、図２に示す実施形態はあくまで一例であって、発散角や光源とレンズとの間の距離によっては、オフセット量Δ以内の長さ分だけ延長する場合に限られず、光源の小型化を考慮しながら任意の長さだけ延長することができる。
端部に配置されたレンズ６ｆでも、対応する光源の光軸が、レンズ６ｆの光軸に対してオフセット量Δ２だけオフセットして配置されている。このとき、光源のオフセット方向（一の方向）と反対方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さを長さＬ４とすると、光源のオフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さは、長さＬ４よりもオフセット量Δ２以内の長さだけ延長されている。
そして、レンズ６ｆは端部に配置されているので、オフセット量Δ２以内の長さだけ延長した位置で、レンズ６ｆの端部、つまりアレイレンズ６の端部がカットされて形成されている。なお、場合によっては、オフセット量Δ２以内の長さ分だけ延長した地点でレンズ６ｆ（アレイレンズ６）の端部をカットせず、レンズの受光面に沿ってさらに延長して形成することもできる。
＜レンズの延長距離を定めるための実施形態２の説明＞
次に、図３を用いて、本発明の実施態様のアレイレンズにおいて、各レンズの受光面をオフセット方向（一の方向）に延ばす長さを定めるための実施形態２の説明を行う。図３は、レンズの受光面を光源のオフセット方向（一の方向）へ延ばす長さを定めるための実施形態２を示す模式図（平面図に相当）である。
本実施形態では、図３で上下方向に相当する、光源のオフセット方向（一の方向）と直交する方向のレンズの光軸からレンズ端部までの長さを基準に、光源のオフセット方向（一の方向）にレンズの受光面を延ばす長さを定めている。
図３から明らかなように、（模式的に示す）光源が、レンズの光軸よりもオフセット量Δだけオフセットして配置されている。図３に示すレンズは、半径Ｒの円形の平面形状を有するレンズにおいて、光源のオフセット方向（一の方向）に受光面が延長された形状を有する。つまり、オフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、オフセット方向（一の方向）に直交する方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＲよりも長くなるように、レンズが形成されている。
本実施形態では、延長する長さとしては、オフセット方向（一の方向）に直交する方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＲよりも、オフセット量Δだけ延長した形状を有する。つまり、オフセット方向（一の方向）におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、Ｒ＋Δになっている。
このように、オフセット方向（一の方向）におけるレンズ光軸からレンズ端部までの長さが、これに直交する方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＲよりも、光源の光軸のレンズの光軸からのオフセット量に対応する長さΔだけ長くなっているので、光源からの光を確実の対応するレンズに入射させるとともに、無駄のないレンズ形状を有するアレイレンズが形成可能であり、光源装置の小型化に貢献できる。
なお、図３に示すように、オフセット方向（一の方向）と反対に方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さを、オフセット方向（一の方向）に直交する方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＲより、オフセット量Δだけ短くすることもできる。つまり、オフセット方向（一の方向）と反対の方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さを、Ｒ−Δとすることもできる。
上述の実施形態では、長さＲからオフセット量Δだけ延長または短縮しているが、これに限られるものではなく、長さＲからオフセット量Δ以内の任意の長さだけ延長または短縮することもできる。更に、発散角や光源とレンズとの間の距離によっては、長さＲからオフセット量Δを超える長さを延長または短縮することもできる。
（本発明の実施態様に係るアレイレンズの実施形態１の説明）
次に、図４を用いて、本発明の実施形態１に係るアレイレンズの説明を行う。図４は、本発明の実施形態１のアレイレンズを示す模式図（断面図または側面図に相当）である。
図４には、アレイレンズ６の中心側（つまり集光点側）に配置されたレンズ６ｇと、端部に配置されたレンズ６ｈとが示されている。レンズ６ｇでは、対応する光源（光源から出射された光のみを模式的に示す）の光軸が、レンズ６ｇの光軸に対してΔだけオフセットして配置されている。このとき、光源のオフセット方向（一の方向）と反対方向におけるレンズの光軸からレンズ端部までの長さＬ５とすると、光源のオフセット方向（一の方向）では、レンズの受光面が、長さＬ５よりもΔ以内の長さだけ延長されて形成されている。
このとき、レンズ６ｇでオフセット量Δ以内の長さだけ延長された領域について、隣接するレンズ６ｈのレンズ面が切り欠かれて形成されている。つまり、延長されたレンズ６ｇの受光面に影響を与えないように、切り欠き領域１６が形成されている。なお、切り欠き領域１６を形成しない場合のレンズ６ｈの仮想受光面を、図４の点線で示す。これにより、レンズ６ｇに対応する光源からの光が隣接するレンズ６ｈに入射することを確実に防ぐことができる。なお、切り欠き領域１６は、レンズ６ｈに対応する光源からの光が入射する領域を含まないように形成されている。
別の表現をすれば、レンズ６ｇ（第１のレンズ）と光源のオフセット方向（一の方向）で隣接したレンズ６ｈ（第２のレンズ）の受光面が、レンズ６ｇの一の方向におけるレンズ端部よりも、レンズ６ｇの光軸から離間した領域に形成されていることを意味する。
このような構成により、レンズに対応した光源から出射された光が、隣接する第２のレンズに入射することを確実に防いで、光源からの光を確実に集光点に集光させることができる。
（本発明の実施態様に係るアレイレンズの実施形態２の説明）
次に、図５を用いて、本発明の実施形態２のアレイレンズの説明を行う。図５は、本発明の実施形態２のアレイレンズを示す模式図（断面図または側面図に相当）である。図５に示す実施形態２においても、図４に示す実施形態１と同様に、アレイレンズ６の中心側（つまり集光点側）に配置されたレンズ６ｇ’と、端部に配置されたレンズ６ｈ’において、レンズ６ｇ’で延長された領域について、隣接するレンズ６ｈ’のレンズ面が切り欠かれて形成されている。
このとき、実施形態２では、レンズ６ｇ’（第１のレンズ）とレンズ６ｈ’（第２のレンズ）とが滑らかな曲線で連続して形成されている（半径ｒ参照）。滑らかな曲線は、球面である場合もあるし、非球面であるその他の任意の曲面を用いることもできる。
このような構成により、レンズ６ｇ’（第１のレンズ）とレンズ６ｈ’（第２のレンズ）とが滑らかな曲線で連続して形成されているので、成型等によるアレイレンズの製造を容易に行うことができ、強度的にも有利なアレイレンズ６を提供できる。
（本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態１の説明）
次に、図６を用いて、本発明の実施態様の光源及びアレイレンズの配置の実施形態１の説明を行う。図６は、本発明の実施態様の光源及びアレイレンズの配置の実施形態１を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。
図６に示す光源及びアレイレンズの配置の実施形態１では、アレイレンズ６を構成する各々のレンズ６ｉ、６ｊ及び６ｋの光軸が一定の間隔Ｄで配置され、対応する光源４ｉ、４ｊ及び４ｋの光軸が、レンズ６ｉ、６ｊ及び６ｋの光軸に対してオフセットするように配置されている。従って、同じオフセット方向（一の方向）において、各光源の光軸の間の距離は、オフセット量が同一であれば同じ値となり、オフセット量が異なっていれば、その分だけ異なる値になる。なお、各光源及びレンズのオフセット量については、同一に設定することもできるし、個々で異なる値に設定することもできる。
以上のように、アレイレンズ６の各々のレンズ６ｉ〜６ｋの光軸が一定間隔Ｄで配置されているので、精度の高いアレイレンズ６を容易に低い製造コストで形成できる。よって、延いては、集光レンズを用いずに確実に光源からの光を集光できる光源装置２を、容易に低い製造コストで提供することができる。
（本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態２の説明）
次に、図７を用いて、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態
２の説明を行う。図７は、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態２を示す模式図（断面図または側面図に相当）である。
図７に示す光源及びアレイレンズの配置の実施形態２では、複数の光源４ｌ〜４ｎの光軸が一定の間隔ｄで配置され、対応するレンズ６ｌ、６ｍ及び６ｎの光軸に対してオフセットするように配置されている。従って、同じオフセット方向（一の方向）において、各レンズの光軸の間の距離は、オフセット量が同一であれば同じ値となり、オフセット量が異なっていれば、その分だけ異なる値になる。なお、各光源及びレンズのオフセット量については、同一に設定することもできるし、個々で異なる値に設定することもできる。
以上のように、光源４ｌ〜４ｎの光軸が一定間隔ｄで配置されているので、光源装置の組み立てが容易になり、集光レンズを用いずに、確実に光源からの光を集光できる精度の高い光源装置を、容易に低い製造コストで提供できる。
なお、本実施形態では、アレイレンズ６を構成する各レンズ６ｌ〜６ｎの光軸の間隔が異なっているが、成型でアレイレンズ６を製造する場合には、一度型を作れば、繰り返しその型を用いてアレイレンズを製造できるので、アレイレンズの製造コストが上昇する虞はなく、低いい製造コストで光源装置を提供できる。
（本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３の説明）
次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３の説明を行う。図８Ａは、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３を示す模式図（断面図または側面図に相当）であり、図８Ｂは、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態３を示す模式図（平面図に相当）である。
図８Ａ、図８Ｂでは、６個の光源から構成される光源群４と、各光源に対応する６個のレンズから構成されるアレイレンズ６が示されている。図８Ａ、図８Ｂに示す光源群４及びアレイレンズ６の配置は、対応する光源の光軸とレンズの光軸とがオフセット量Ｓ１、Ｓ２及びＳ３だけオフセットするようになっている。そして、各レンズは、光源のオフセット方向（一の方向）において、オフセット量に対応した長さだけ、レンズの受光面が延ばされた形状を有する。なお、本実施形態においては、各光源の光軸の間隔や各レンズの光軸の間隔は一定ではなく、オフセット量に合わせて最適な間隔を定めている。
光源群４及びアレイレンズ６の配置について、更に詳細に述べれば、各光源及び各レンズは、集光点を通る中央線ＣＬに対して対称に配置されている。一番中央線ＣＬに近い光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ１だけオフセットして配置され、次に中央線ＣＬに近い光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ２だけオフセットして配置され、中央線ＣＬから最も離れた光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ３だけオフセットして配置されている。このとき、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３の関係が成り立つようになっている。
つまり、アレイレンズの各々のレンズが、光の集光点（中央線ＣＬ）から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっている。
以上のように、集光点から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっているので、集光レンズを用いずに、確実に各光源からの光を集光点に集光することができる。
（本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４の説明）
次に、図９Ａ、図９Ｂを用いて、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４の説明を行う。図９Ａは、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４を示す模式図（断面図または側面図に相当）であり、図９Ｂは、本発明の実施態様に係る光源及びアレイレンズの配置の実施形態４を示す模式図（平面図に相当）である。
図９Ａ、図９Ｂにも、６個の光源から構成される光源群４と、各光源に対応する６個のレンズから構成されるアレイレンズ６が示されている。図９Ａ、図９Ｂに示す光源群４及びアレイレンズ６の配置は、複数の光源の光軸が一定の間隔ｄ３で配置され、対応する光源の光軸とレンズの光軸とがオフセット量Ｓ４、Ｓ５及びＳ６だけオフセットするようになっている。そして、各レンズは、光源のオフセット方向（一の方向）において、オフセット量に対応した長さだけ、レンズの受光面が延ばされた形状を有する。
以上のように、本実施形態では、光源の光軸が一定間隔で配置されているので、光源装置の組み立てが容易になり、集光レンズを用いずに、確実に光源からの光を集光できる精度の高い光源装置を、容易に低い製造コストで提供できる。
また光源群４及びアレイレンズ６の配置について、更に詳細に述べれば、本実施形態においても、図８Ａ、図８Ｂに示す実施形態と同様に、各光源及び各レンズは、集光点を通る中央線ＣＬに対して対称に配置されている。一番中央線ＣＬに近い光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ４だけオフセットして配置され、次に中央線ＣＬに近い光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ５だけオフセットして配置され、中央線ＣＬから最も離れた光源及びレンズの光軸は、オフセット量Ｓ６だけオフセットして配置されている。このとき、Ｓ４＜Ｓ５＜Ｓ６の関係が成り立つようになっている。
つまり、アレイレンズの各々のレンズが、光の集光点（中央線ＣＬ）から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっている。
以上のように、集光点から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっているので、集光レンズを用いずに、確実に各光源からの光を集光点に集光することができる。
なお、図１３Ａ、図１３Ｂには、オフセット量に関して、図９に示す場合に対応する本発明の比較例となる光源及びアレイレンズの配置を示す。図９の場合と同様に、アレイレンズの各々のレンズが、光の集光点（中央線ＣＬ）から離れるにつれて、対応する光源の光軸とレンズの光軸とのオフセット量が大きくなっている、しかし、各レンズが光軸に対して対称に形成されているので、光源からの光が、対応するレンズではなく隣接するレンズに入射して、集光方向とは異なる想定外の方向へ出射される虞がある。また、これにより迷光の原因にもなる。
次に、上述の本発明の実施態様による光源及びアレイレンズを備えた光源装置の説明を、図１０Ａ〜Ｄから図１２Ａ〜Ｄを用いて、詳細に行う。
（本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１の説明）
はじめに、図１０Ａ〜Ｄを用いて、本発明の実施形態１の光源装置の説明を行う。ここで、図１０Ａは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）であり、図１０Ｂは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）であり、図１０Ｃは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）であり、図１０Ｄは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態１を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。
図１０Ａに示すように、本実施形態の光源装置２では、水平方向に並んだ６個の光源から構成される光源群４と、各光源に対応して水平方向に並んだ６個のレンズから構成されるアレイレンズ６と、アレイレンズからの光が集光する集光点に位置する蛍光部材８とが、基板１０の上に設置されている。本実施形態においては、図１０Ｄの側面図の矢印に示すように、光源群４の光源から光が水平の一方向（右から左方向）に出射され、アレイレンズ６の各レンズで集光されて、蛍光部材８へ入射し、光源群４から出射された波長の光と、蛍光部材８で波長変換された光との混合光が水平方向（右から左方向）に出射される。よって、小型で高出力な光源装置２を提供することができる。
（本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２の説明）
次に、図１１Ａ〜Ｄを用いて、本発明の実施形態２の光源装置の説明を行う。ここで、図１１Ａは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）であり、図１１Ｂは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）であり、図１１Ｃは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）であり、図１１Ｄは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態２を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。
図１１Ａに示すように、本実施形態の光源装置２では、水平方向に並んだ６個の光源から構成される光源群４と、各光源に対応して水平方向に並んだ６個のレンズから構成されるアレイレンズ６と、アレイレンズからの光を反射するプリズム１４と、プリズム１４の直上に配置され、且つアレイレンズからの光が集光する集光点に位置する蛍光部材８とが、基板１０の上に設置されている。なお、蛍光部材８は、基板１０上に設置された支持部材（図示せず）を介して、プリズム１４の直上に位置付けられている。
上述の光源装置の実施形態１と異なるのは、光源から水平方向に出射された光が、プリズム１４によって、進む方向が９０度変えられて、上方から出射される点にある。
つまり、図１１Ｄの側面図の矢印に示すように、光源群４の光源から光が水平の一方向（右から左方向）に出射され、アレイレンズ６の各レンズで集光されて、プリズム１４で進行方向が９０度変えられて、上方へ出射された光が蛍光部材８へ入射し、光源群４から出射された波長の光と、蛍光部材８で波長変換された光との混合光が垂直上方に出射される。よって、光の出力方向に対して、厚みの薄い光源装置２を提供できるので、効率的な配置が実現できる。
（本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３の説明）
次に、図１２Ａ〜Ｄを用いて、本発明の実施形態３の光源装置の説明を行う。ここで、図１２Ａは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す斜視図（「カバーを取った状態）であり、図１２Ｂは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す斜視図（カバーで覆われた状態）であり、図１２Ｃは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す平面図（カバーを取った状態）であり、図１２Ｄは、本発明の実施態様に係る光源装置の実施形態３を模式的に示す側面図（カバーを取った状態）である。
図１２Ａに示すように、本実施形態の光源装置２では、本発明の実施形態２の光源装置と同様に、光源から水平方向に出射された光が、プリズム１４によって、進む方向が９０度変えられて、上方から出射される。図１１に示す光源装置の実施形態２と異なるのは、６個の光源から構成される光源群４及びそれに対応した６個のレンズから構成されるアレイレンズ６のペアが２対あり、プリズム１４が水平方向の両側から光を入射できるように形成されている点である。
更に詳細に述べれば、図１２Ｄに示すように、２対の光源群４及びアレイレンズ６のペアが、プリズム１４を中心に対称に配置されている。図１２Ｄの側面図の矢印に示すように、右側の光源群４の光源から光が水平の一方向（右から左方向）に出射され、アレイレンズ６の各レンズで集光されて、プリズム１４で進行方向が９０度変えられて上方へ出射された光が、蛍光部材８へ入射し、光源群４から出射された波長の光と、蛍光部材８で波長変換された光との混合光が垂直上方に出射される。
同様に、左側の光源群４の光源から光が水平の一方向（左から右方向）に出射され、アレイレンズ６の各レンズで集光されて、プリズム１４で進行方向が９０度変えられて上方へ出射された光が、蛍光部材８へ入射し、光源群４から出射された波長の光と、蛍光部材８で波長変換された光との混合光が垂直上方に出射される。つまり、左右の光源群４及びアレイレンズ６のペアからの２つの光が合わされて出射されることになる。よって、大きさに比べて高出力な効率的な配置の光源装置２を提供することができる。
本発明の実施形態２及び３の光源装置では、プリズム１４を用いて光の進行方向を変更しているが、これに限られるものではなく、ミラーをはじめとする光の進行方向を変更可能な任意の光学部品を用いることができる。また、光の進行方向を変更する角度は、９０度に限られるものではなく、用途や配置に応じてその他の任意の角度に変更することもできる。
以上のように、図１０Ａ〜Ｄから図１２Ａ〜Ｄに示す本発明の実施形態１〜３の光源装置の何れにおいても、カバー１２がかかった状態で使用される。よって、光源から出射光の集光点までの光路が密閉されているので、光路にゴミやほこり等が付くことなく、長く使用しても高性能を維持可能な光源装置２を提供することができる。
なお、上述の各実施形態の説明において、「集光レンズを用いることなく２以上の光源からの光を集光させることができる」と記載されているが、集光レンズを備えた光源配置も本発明に含まれ、例えば、アレイレンズの直後に別の集光レンズを配置してもよく、集光レンズを配置することによって焦点距離を短くすることができ、またサイズの小さい集光レンズを採用することができる。
２ 光源装置
４ 光源群
４ａ〜ｄ 光源
６ アレイレンズ
６ａ〜ｊ レンズ
８ 蛍光部材
１０ 基板
１２ カバー
１４ プリズム
１６ 切り欠き部
１０２ 光源装置
１０４ 光源群
１０４ａ〜ｄ 光源
１０６ アレイレンズ
１０６ａ〜ｄ レンズ
１０８ 蛍光部材

Claims (14)

  1. 一の方向に配置された２以上の光源と、
    前記光源の各々に対応し、２以上のレンズを有するアレイレンズと、
    を備え、
    それぞれの前記レンズから出射した光が一点に集光するように、それぞれの前記レンズのうちの第１のレンズにおいて、対応する前記光源の光軸が前記第１のレンズの光軸に対して前記一の方向にオフセットして配置され、
    前記一の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、前記一の方向と逆の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、前記第１のレンズが形成されていることを特徴とする光源装置。
  2. 前記第１のレンズと前記一の方向で隣接した第２のレンズを構成する面が、前記第１のレンズの前記一の方向における前記レンズ端部よりも、前記第１のレンズの前記光軸から離間した領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記第１のレンズと前記第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
  4. 前記アレイレンズの各々のレンズの光軸が一定間隔で配置され、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの前記光軸とがオフセットするように、前記光源が配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
  5. 前記光源の前記光軸が一定間隔で配置され、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの前記光軸とがオフセットするように、前記アレイレンズの各々の前記レンズが形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
  6. 前記アレイレンズの各々の前記レンズが、曲面を表す同一の関数に基づいて形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光源装置。
  7. 前記アレイレンズの各々の前記レンズから出射した光の集光点から離れるにつれて、対応する前記光源の前記光軸と前記レンズの光軸とのオフセット量が大きくなることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
  8. 前記アレイレンズの各々の前記レンズから出射した光の集光点に蛍光部材が配置されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光源装置。
  9. 前記蛍光部材の大きさが前記アレイレンズより小さいことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
  10. 前記蛍光部材が、入射した光に対して補色となる波長帯の光を発することを特徴とする請求項８または９に記載の光源装置。
  11. 前記光源から、前記レンズから出射した光の集光点までの光路が密閉されていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の光源装置。
  12. 一の方向に配置された２以上の光源と、
    前記光源の各々に対応し、２以上のレンズを有するアレイレンズと、
    を備え、
    それぞれの前記レンズから出射した光が一点に集光するように、それぞれの前記レンズのうちの第１のレンズにおいて、対応する前記光源の光軸が前記第１のレンズの光軸に対して前記一の方向にオフセットして配置され、
    前記一の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さが、前記一の方向と逆の方向における前記第１のレンズの光軸からレンズ端部までの長さよりも長くなるように、前記第１のレンズが形成され、
    前記第１のレンズと前記一の方向で隣接した第２のレンズを有し、前記第１のレンズと第２のレンズとが、連続して形成されていることを特徴とする光源装置。
  13. さらに前記一の方向と逆の方向における第１のレンズは、表面が切り欠かれた領域を有することを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
  14. 前記第１のレンズと前記第２のレンズとが滑らかな曲線で連続して形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
JP2015251867A 2014-12-25 2015-12-24 光源装置 Active JP6582968B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014261740 2014-12-25
JP2014261740 2014-12-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016127022A JP2016127022A (ja) 2016-07-11
JP6582968B2 true JP6582968B2 (ja) 2019-10-02

Family

ID=56116858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015251867A Active JP6582968B2 (ja) 2014-12-25 2015-12-24 光源装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10215362B2 (ja)
JP (1) JP6582968B2 (ja)
DE (1) DE102015226476A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018066912A1 (ko) * 2016-10-05 2018-04-12 엘지이노텍(주) 헤드업 디스플레이 장치
WO2018100758A1 (ja) 2016-11-30 2018-06-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学系、及び光源装置
DE102016223972A1 (de) * 2016-12-01 2018-06-07 Osram Gmbh Primäroptik, sekundäroptik, modul, anordnung, fahrzeugscheinwerfer und scheinwerfersystem
KR101934039B1 (ko) * 2017-01-11 2019-01-02 (주) 굿피앤씨 집광형 ｌｅｄ 광원 모듈
JP7128433B2 (ja) * 2017-10-11 2022-08-31 ウシオ電機株式会社 光照射装置
JP2019074332A (ja) * 2017-10-12 2019-05-16 株式会社エンプラス マーカ
JP7180145B2 (ja) 2018-06-28 2022-11-30 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 発光素子アレイ、及び光計測システム
JP7410382B2 (ja) 2019-12-26 2024-01-10 日亜化学工業株式会社 光源装置
US20240044475A1 (en) * 2020-12-24 2024-02-08 Nichia Corporation Light emitting device
US20240120704A1 (en) * 2021-06-14 2024-04-11 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor laser device and method for manufacturing semiconductor laser device

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5696371A (en) * 1996-05-23 1997-12-09 Eastman Kodak Company Diffractive/refractive lenslet array
US5751492A (en) 1996-06-14 1998-05-12 Eastman Kodak Company Diffractive/Refractive lenslet array incorporating a second aspheric surface
JP2003121777A (ja) * 2001-10-18 2003-04-23 Sony Corp レンズアレイを用いた照明装置及び画像表示装置
JP3866651B2 (ja) * 2002-12-02 2007-01-10 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 投写型表示装置
US7390097B2 (en) * 2004-08-23 2008-06-24 3M Innovative Properties Company Multiple channel illumination system
KR100717851B1 (ko) 2004-12-14 2007-05-14 엘지전자 주식회사 미세가공 기술을 이용한 마이크로렌즈 배열 시트 및 그제조방법
JP2007042901A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Rohm Co Ltd 発光モジュールおよび発光ユニット
US7310186B2 (en) * 2005-10-21 2007-12-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Uniform multiple light source etendue
US7736019B2 (en) * 2006-10-10 2010-06-15 Yanchers Corporation Lighting system
US8328390B2 (en) * 2008-10-09 2012-12-11 Phoseon Technology, Inc. High irradiance through off-center optics
JP2010160343A (ja) 2009-01-08 2010-07-22 Seiko Epson Corp プロジェクタ
JP5285038B2 (ja) * 2010-08-31 2013-09-11 シャープ株式会社 投光構造体および照明装置
US8833975B2 (en) * 2010-09-07 2014-09-16 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device, illuminating device, vehicle headlamp, and method for producing light-emitting device
JP5555107B2 (ja) * 2010-09-17 2014-07-23 株式会社沖データ レンズアレイ、レンズユニット、ｌｅｄヘッド、露光装置、画像形成装置、読取装置、レンズアレイの製造方法および成形型
JP5336564B2 (ja) * 2010-10-29 2013-11-06 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両
WO2012121343A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタおよび発光装置の製造方法
JP5783406B2 (ja) 2011-03-31 2015-09-24 カシオ計算機株式会社 光源装置、及びプロジェクタ
JP5962944B2 (ja) 2011-09-28 2016-08-03 カシオ計算機株式会社 光源装置、及び、プロジェクタ
EP2788798A1 (en) * 2011-12-05 2014-10-15 Cooledge Lighting, Inc. Control of luminous intensity distribution from an array of point light sources
WO2014155458A1 (ja) 2013-03-29 2014-10-02 パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 表示装置
EP2881650B1 (en) * 2013-12-05 2017-03-15 Martin Professional ApS Light collector with a plurality of merged lenslets having different optical power
DE102014205450A1 (de) * 2014-03-24 2015-09-24 Osram Gmbh Lichtquellenanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015226476A1 (de) 2016-06-30
JP2016127022A (ja) 2016-07-11
US10215362B2 (en) 2019-02-26
US20160186958A1 (en) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6582968B2 (ja) 光源装置
US8042975B2 (en) Plano-fresnel LED lens and LED assembly thereof
US7800840B2 (en) Convex-fresnel LED lens and LED assembly thereof
CN107861253B (zh) 激光投影装置
US8371714B2 (en) Fresnel LED lens and LED assembly thereof
US20120217519A1 (en) Method and structure for encapsulating solid-state light emitting chip and light sources using the encapsulation structure
US11271372B2 (en) Optical apparatus
US10381532B2 (en) Wavelength conversion device and lighting apparatus
JP2009540594A (ja) 遠隔光源の光コリメート及び光混合
TWI479107B (zh) 發光二極體光分配透鏡及其光源裝置
WO2019124204A1 (ja) レーザモジュール及びレーザシステム
US20150198305A1 (en) Light Source System
JP6351090B2 (ja) 光源ユニット、光源ユニットを用いた照明光学系
JP2007080526A (ja) 発光装置
KR20160095582A (ko) 발광 장치
US20150129912A1 (en) Light-emitting device package
JP6075580B1 (ja) 光源装置及びミラー支持体
JP2017028331A5 (ja)
JP6607504B2 (ja) アレイ光源およびアレイ光源を用いた照明光学系
JP6248573B2 (ja) 導光用光学素子、及び光源装置
WO2018225438A1 (ja) レンズ
JP2016062882A (ja) 発光装置
KR101662308B1 (ko) Ｌｅｄ용 렌즈 및 그것을 포함하는 발광장치
JP2018055979A (ja) 有機ｅｌ表示装置
KR101936048B1 (ko) 측면 발광 반사형 led 모듈 및 이를 이용한 반사 발광 방법

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160208

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180625

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6582968

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250