WO2001041222A1

WO2001041222A1 - Dispositif optique et appareil comprenant ledit dispositif optique

Info

Publication number: WO2001041222A1
Application number: PCT/JP2000/004807
Authority: WO
Inventors: Hironobu Kiyomoto; Hayami Hosokawa; Naru Yasuda; Kenji Homma; Yukari Terakawa
Original assignee: Omron Corporation
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2001-06-07
Also published as: CN1402884A; DE10085238T5; GB2374461A; EP1235281A1; CN1311566C; KR100572442B1; GB2374461B; KR100530409B1; GB0212711D0; KR100572441B1; KR20050071715A; KR20020067533A; EP1235281A4; KR20050121276A; US20050212089A1; US7300183B2

Description

明細書光学装置及び当該光学装置を用いた機器技術分野

本発明は、光学装置及び当該光学装置を用いた機器に関する。具体的には、本発明は、発光ダイオードのような固体発光素子を備えた発光光源と、フォトダイオードやフォトトランジスタ、光電変換素子（太陽電池セル）等の受光素子を備えた受光器と、光源ゃ受光素子と共に用いられる光学部品と、該発光光源や該受光器、該光学部品を含む光学装置とに関する。また、本発明は、光出射方法及び光入射方法や、前記光学部品の製造方法に関する。さらには、前記光学装置を利用した光電センサ、自発光機器、ディスプレイ装置、車載ランプ用光源および屋外用表示機器に関する。

背景技術

(発光光源について）発光ダイオードをモールド樹脂中に封止した発光光源では、発光ダイォードから前方へ出射された光はそのまま発光光源力ゝら出射されるが、発光ダイォ一ドカ、ら斜め方向へ出射された光はモールド樹脂の界面で全反射されたり、ケースの内面で散乱されたりしてロスとなり、光利用効率が低くなる。このため斜め方向に出射された光も効率よく取り出せるようにした発光光源としては、特開平 1 — 1 4 3 3 6 8 号公報に開示されたものが提案されてレ、る。この発光光源の断面を図 1 に示す。図 1 において、 1 は発光ダイオード、 2 は透明ガラス基板、 3 及び 4 はリードフレーム、 5 はボンディングワイヤ、 6 は反射部材、 8 は光透過性樹脂からなるモールド榭脂である。リードフレーム 3 及び 4 は透明ガラス基板 2 の背面に設けられており、発光ダイォード 1 はリードフレーム 3 の背面に実装され、リードフレーム 4 との間をボンディングワイヤ 5 によって接続されている。反射部材 6 の反射面 7 は複数の平板領域によって多面体状に形成されている。

この発光光源においては、発光ダイォ一ド 1 から背面側へ向けて光を出射させ、背面側へ出射された光を反射面 7 によって反射させてモールド樹脂 8 及び透明ガラス基板 2 を通して前方へ出射させるようにしている。特に、発光ダイオード 1 カゝら斜め方向に出射された光も、反射面 7 で反射された後、モールド樹脂 8 及び透明ガラス基板 2 を通して前方へ出射されるので、光利用効率が向上する。

しカゝしながら、このような発光光源では、反射部材で反射された光が前方へ出射される際、発光ダイオードやリードフレームに遮られてこれらの影が生じ、最も光量が得られるはずの光軸中心付近の光を効率よく利用することができない。さらに、発光光源から出射された光の指向特性において光軸中心付近が喑くなるので、表示用の光源としては見た目が悪く、視覚的な不具合が生じていた。

図 2 は、従来の別な発光光源の構造を示す断面図。この発光光源にあっては、一方のリードフレーム 3 の先端に L E D チップのような発光ダイオード 1 をダイボンドし、発光ダイオード 1 と他方のリードフレーム 4 とをボンデイングワイヤ 5 によって接続したものが透明なモールド樹脂 8 内に封止されている。モーノレド樹脂 8 の前面 ( 樹脂界面）の中央部には発光ダイオード 1 の光軸と一致させるようにしてレンズ部 9 が設けられている。

図 2 のような発光光源では、発光ダイオード 1 がリードフレーム 3 の陰になることカなく、発光ダイオード 1 力、ら出射された光が遮られることなくしてレンズ部 9 から前方へ出射される。

しカゝし、このような発光光源では、発光ダイオード 1 から前方へ出射された光しか利用されないので、やはり光の利用効率が悪かった。また、 1 個の発光光源では、いわゆる点光源となり、発光面積を大きくすることはできない。

( 受光素子について）また、フォトダイオードでは、例えばセンシング用であれば、受光量が大きくなることによって感度が向上し、また光電変換素子では受光量が大きくなることによって発生する電気エネノレギ一が増加する。従って、これらの受光素子では、できるだけ受光量を大きくすることが望まれる。

入射光の強度が同じであれば、受光量を増加させる方法として、まず考えることができるのは、受光素子の受光面積を大きくすることである。しカゝし、受光素子のチップ面積を大きくする方法では、 1 枚の単結晶ウェハから取ることのできるチップ数が少なくなるため、大幅なコストアップになる。

また、受光素子の前方にレンズを配置し、レンズに入射した光を受光素子に集光させる方法がある。しカゝし、このような受光器では、大きなレンズが必要になると共に受光素子とレンズとの距離の分だけ厚みが増すので、受光器が大型になるとレヽぅ問題があった。

発明の開示

本発明の第 1 の目的は、発光光源や受光器等の光学装置において所望の指向特性を実現できるようにすることにある。

本発明の第 2 の目的は、発光ダイオード等の固体発光素子カゝら出る光の利用効率をより向上させることにある。

本発明の第 3 の目的は、発光ダイオード等の固体発光素子から出る光の発光面積を大きくすることにある。

また、本発明の第 4 の目的は、受光面積をおおきくすることによってフォトダイオードや光電変換素子等による受光効率を高めることにある。

また、本発明の第 5 の目的は、発光光源ゃ受光器の組み立て精度を高めると共にその製造を容易にすることにある。

また、本発明の第 6 の目的は、発光光源や発光光源を用いた機器において、外乱光による下方（例えば、地上）からの視認性の低下を抑制することができるようにすることにある。

本発明にかかる光学装置は、光学素子と、光学素子前方の所定領域を外れる光をほぼ全反射させる樹脂界面と、光反射部材とからなる光学装置であって、前記光学素子から前記光学装置の外部に至る光経路が、前記樹脂界面と前記光反射部材の各々で少なくとも 1 回以上反射する経路を経由するように、前記光学素子と前記樹脂界面と前記光反射部材との位置関係を定めたことを特徴とするものである。ここで、光学素子とは、発光ダイォード等の発光素子や、フォトダイオード、光電変換素子等の受光素子などである。この光学装置によれば、光学素子と光学装置前方との間の経路において、所定領域を外れる光を樹脂界面と光反射部材とで光を反射させているので、榭脂界面と光反射部材との形状によって所望の指向特性を実現することができる。しカゝも、光学装置の薄型ィ匕を図ること力 S できる。本発明にかかる第 1 の発光光源は、発光素子から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させるように発光素子の位置を定めて樹脂で覆い、該発光素子から出射されて樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射させる光反射部材を前記樹脂界面の後方に設けたものである。ここで、光をほぼ全反射させる樹脂界面は、樹脂と空気との界面であつてもよく、当該樹脂と別な樹脂や多層反射膜等との界面であってもよレヽ。

第 1 の発光光源によれば、発光素子を覆っている樹脂でほぼ全反射された光も光反射部材で反射させることによって前方へ出射させることができ、光の利用効率を向上させることができる。また、発光素子から前方へ向けて出射された光も発光素子自身によって遮られることなく前方へ出射させることができるので、光の利用効率がより向上すると共に発光光源の中心部が暗くなることがなく指向特性を改善することができる。さらに、榭脂界面の形状や光反射部材の形状を変化させることによって発光光源から出射された光の指向特性を任意に変えること力 ^s できる。

上記第 1 の発光光源における第 1 の態様によれば、発光光源は、前記所定領域と接する領域において、前記榭脂界面の少なくとも一部が前記発光素子の光軸に対して垂直な面に対して傾斜している。第 1 の態様による発光光源においては、発光素子から出射され前記樹脂界面と前記所定領域の境界に達する光線の大半について、光軸となす角度を前記樹脂界面に入射する光の全反射の臨界角よりも小さな角度とすることができる。前記榭脂界面の境界に達する発光素子からの光と発光素子の光軸とのなす角度を全反射の臨界角よりも小さくすれば、光軸に対して樹脂界面における全反射の臨界角よりも小さな角度で出射された光も樹脂界面で全反射させ、さらに光反射部材で前方へ反射させることができる。この結果、発光素子前方の所定領域で迷光となる比率を減らすことができ、光の利用効率をより向上させること力できる。ただし、必ずしも発光素子から出射され樹脂界面と前記所定領域の境界に達する全ての光線について、光軸となす角度が樹脂界面に入射する光の全反射の臨界角よりも小さな角度とする必要はなく、大半の光線について光軸となす角度が樹脂界面に入射する光の全反射の臨界角よりも小さな角度となっていれば効果がある。

上記第 1 の発光光源における第 2 の態様によれば、発光光源は、前記光反射部材のうち少なくとも前記樹脂界面で全反射された光が到達する領域は、前記樹脂界面に関する前記発光素子の鏡像位置あたりを焦点とする凹面鏡となってレ、る。第 2 の態様の発光光源によれば、光反射部材で反射された光は、ほぼ平行光として前方へ出射される。上記第 1 の発光光源における第 3 の態様によれば、発光光源は、前記発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前記光反射部材の光反射面における曲率の分布範囲が異なっている。ここで、曲率の分布範囲が異なっているとは、曲率の分布範囲が一致していない場合であって、互いに重なり合つていない場合に限らず、一部重なって互いにずれている場合や、一方の分布範囲が他方の分布範囲よりも広い場合も含まれる。

第 3 の態様の発光光源によれば、発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、光反射部材の光反射面における曲率の分布範囲が異なっている力ゝら、発光素子から出射される光が光軸の回りに均等に出射されていても、光反射面で反射した光の広がり方が方向によって異なる。よって、例えば横に拡がった指向特性など、用途に応じて光軸の回りで非対称な指向特性を有する発光光源を得ることが可能になる。

さらに、上記第 3 の態様の発光光源における第 4 の態様によれば、発光光源は、前記発光素子の前方の所定領域に光学レンズを設け、発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前記光学レンズの表面における曲率の分布範囲が異なっている。ここでいう、曲率の分布範囲が異なっているという意味は、光反射部材の場合と同じである。第 4 の実施態様の発光光源によれば、光学レンズによって前方へ出射された光を集光させること力 S できる。し力、も、光学レンズも光軸の回りに非対称な形状を有しているので、光学レンズを通って前方へ出射される発光素子の光も光軸の回りで非対称もしくは不均一な指向特性となる。よって、発光素子の中心部から前方へ出射される光も用途に応じて、例えば横に拡げること力 S できる。

本発明にかかる第 2 の発光光源は、発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、前記光出射面が、発光素子の光軸方向に対して垂直な面から傾いているものである。本発明の第 2 の発光光源にあっては、光出射面が発光素子の光軸方向に対して垂直な面から傾いている力ゝら、光出射面の向きを選択することにより、光出射面で反射した外乱光が、発光光源の出射光と同じ方向へ向かわないようにできる。従って、発光光源で反射した外乱光によって発光光源が見にくくなつたり、点灯しているの力、消灯しているの力わ力りにくくなるのを防止すること力 S できる。

本発明にかかる第 3 の発光光源は、発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、前記光出射面が水平方向よりも上を向いて設置されており、該光出射光から出射される光の少なくとも一部が下方へ向けて出射されるようになったものである。本発明の第 3 の発光光源にあっては、光出射面が水平方向よりも上を向いて設置されており、該光出射光力ゝら出射される光の少なくとも —部が下方へ向けて出射されるようになっている力ゝら、発光光源を用いた機器、たとえば表示用機器を高い位置に設置した場合でも、西日や朝日などの低空からの外乱光が下方へ反射されにくくなる。一方、発光光源の光は下方へ出射されるので、外乱光によって表示が見づらくなったり、点灯状態と消灯状態を誤認したりしにくくなる。

上記第 1 の発光光源における第 5 の態様によれば、発光光源は、発光素子から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させるように発光素子の位置を定めて樹脂で覆い、該発光素子から出射されて樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射させる光反射部材を前記樹脂界面の後方に設けた発光素子光源において、光反射部材で反射された光が、発光素子の光軸に対して傾いた方向へ出射されるようにしたものである。第 5 の態様による発光光源では、光反射部材で反射された光が、発光素子の光軸に対して傾いた方向へ出射されるようにしてレ、る力ゝら、発光光源の設置方向とは別に光の出射方向を設定することができる。従って、光は必要な方向、たとえば下方へ出射させておき、発光光源そのものは上方を向けて設置しておくことにより、西日や朝日などの外乱光が発光光源で下方へ反射されるのを防止することができる。また、この発光光源では、光軸に対して大きな角度をなす方向へ向けて発光素子から出射された光を樹脂界面で全反射させ、さらに光反射部材で前方へ反射させて発光光源から前方へ出射させることができるので、光の利用効率が向上する。

上記第 1 の発光光源における第 6 の態様によれば、発光光源は、前記光反射部材のうち少なくとも前記樹脂界面で全反射された光が到達する領域が凹面鏡をなし、前記樹脂界面に関する前記凹面鏡の焦点の鏡像位置と外れた位置に前記発光素子が配置されたものである。第 6 の態様の発光光源によれば、発光光源の前方に対して傾いた光軸方向へ光を出射させることができ、発光光源の指向特性の自由度が高くなる。

上記第 1 の発光光源における第 7 の態様によれば、発光光源は、前記発光素子の側面から出射された光を前方方向に反射する第 2 の光反射部材を備え、前記第 2 の光反射部材により反射された光の大部分が前記樹脂界面に到達するように、前記第 2 の光反射部材の傾斜角を設定している。第 7 の態様による発光光源によれば、発光素子の側面から出た光が第 2 の光反射部材で反射された後、所定領域から直接外部へ出射され、発光光源の光軸力、ら大きく傾レ、た方向へ出射されるのを避けることができる。すなわち、発光素子の側面から出た光を第 2 の光反射部材で反射させることによって樹脂界面へ導いているので、榭脂界面で全反射された光は、光反射部材へ導かれ、光反射部材によって出射方向を制御されるので、光をほぼ発光装置の光軸方向へ出射させることが可能になる。

上記第 7 の態様の発光光源における第 8 の態様によれば、発光光源は、前記第 2 の光反射部材は、前記発光素子を配置するためのリ一ドフレーム上に備わっている。発光素子をリ一ドフレームの上に設けている場合には、前記第 2 の光反射部材をリードフレームによって形成することができ、部品点数を削減することができる。

第 1 の発光装置における第 9 の態様によれば、発光光源は、前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記榭脂界面を構成する樹脂の外周部と接触している。第 9 の態様の発光光源によれば、榭脂成形により発光光源を製作するとき、反射部材を金型キヤビティの内周部に当てて位置決めすることができ、容易に光反射部材の位置精度を得ることができる。

本発明にかかる受光器は、受光素子を樹脂内にモールドした受光器であって、前記受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させ、さらに樹脂界面でほぼ全反射させて受光素子に入射させるように、前記榭脂の受光側界面の後方に光反射部材を設けたものである。

本発明にかかる受光器にあっては、受光素子の外側へ入射した光も、光反射板で反射させた後、さらに樹脂の界面でほぼ全反射させることによって受光素子へ入射させることができるので、受光素子の面積を大きくすることなく受光器の受光面積を大きくし、受光器の受光効率を向上させることができる。また、樹脂の受光側界面の後方に設けた光反射部材と樹脂界面とによって光を集めているので、受光器を比較的薄型の構造とすることがでさる。

上記受光器における第 1 の態様によれば、受光器は、前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する樹脂層の外周部と接触している。第 1 の態様の受光器によれば、樹脂成形により受光器を製作するとき、反射部材を金型キヤビティの内周部に当てて位置決めすることができ、容易に光反射部材の位置精度を得ること力 ^s できる。

本発明にかかる第 1 の光学部品は、光源の前面に配置する光学部品であって、前記光源から出射された光をほぼ全反射させる榭脂界面と、前記樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射する光反射部材とを備えたこと特徴としてレヽる。本発明による第 1 の光学部品によれば、発光素子と組み合わせることにより例えば上記第 1 の発光光源と同様な作用効果を得ることができる。また、この光学部品は発光素子と別部品となっているので、発光素子に後付けできるなど、取り扱いが容易になる。

なお、本発明の光学部品は、発光素子のみならず、電球や蛍光灯のような光源に対しても同様の作用効果を得ることができる。

本発明にかかる第 2 の光学部品は、受光素子の前面に配置する光学部品であって、外部から入射した光を反射させる光反射部材と、前記光反射部材で反射した光を全反射させて前記受光素子に入射させる樹脂界面とを備えたことを特徴としている。本発明にかかる第 2 の光学部品によれば、受光素子と組み合わせることにより例えば上記受光器と同様な作用効果を得ることができる。また、この光学部品は受光素子と別部品となっているので、受光素子に後付けできるなど、取り扱レヽが容易になる。

上記第 1 又は第 2 の光学部品における第 1 の態様によれば、光学部品は、前記発光素子あるいは前記受光素子のうち少なくとも一方を配置するために、前記樹脂界面と反対側の面に凹部を備えている。第 1 の態様の光学部品によれば、凹部内に発光素子又は受光素子を配置するので、凹部によって発光素子、受光素子あるいは光学部品の位置決めを容易に行うことができる。

上記第 1 又は第 2 の光学部品における第 2 の態様によれば、光学部品は、前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する樹脂層の外周部と接触している。第 2 の態様の光学部品によれば、樹脂成形により光学部品を製作するとき、反射部材を金型キヤビティの内周部に当てて位置決めすることができ、容易に光反射部材の位置精度を得ることができる。

本発明にかかる第 1 の光学部品の製造方法は、発光素子前方の所定領域を外れた光をほぼ全反射させるための樹脂界面を有する樹脂層と、該樹脂界面でほぼ全反射された光を前方へ出射させる光反射部材とを備えた光学部品の製造方法において、前記光反射部材の外周部の少なくとも 1 部分を成型金型のキヤビティ内面に当接させた状態で樹脂注入を行う工程を有することを特徴としている。

本発明にかかる第 1 の光学部品の製造方法によれば、上記第 1 の光学部品を製造することができ、しかも、樹脂成形により光学部品を製作するとき、反射部材を金型キヤビティの内周部に当てて位置決めすることができ、容易に光反射部材の位置精度を得ることができる。

本発明にかかる第 2 の光学部品の製造方法は、受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させる光反射部材と、前記光反射部材によって反射された光をほぼ全反射させる榭脂界面とを有する樹脂層とを備えた光学部品の製造方法において、前記光反射部材の外周部の少なくとも 1 部分を成形金型のキヤビティ内面に当接させた状態で榭脂注入を行う工程を有することを特徴としてレ、る。

本発明にかかる第 2 の光学部品の製造方法によれば、上記第 2 の光学部品を製造することができ、しかも、樹脂成形により光学部品を製作するとき、反射部材を金型キヤビティの内周部に当てて位置決めすることができ、容易に光反射部材の位置精度を得ることができる。

本発明にかかる光出射方法は、光源から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させ、該樹脂界面でほぼ全反射された光を前記樹脂界面後方に設けた光反射部材によって前方へ出射させることを特徴としてレ、る。この光出射方法によれば、光源から出た光の経路において、所定領域を外れる光を樹脂界面と光反射部材とで光を反射させるので、樹脂界面と光反射部材との形状によって所望の指向特性を実現すること力 S できる。

本発明にかかる光入射方法は、外部から入射された光のうち受光素子前方の所定領域を外れた光を光反射部材によって反射させ、前記光反射部材によって反射した光を樹脂界面でほぼ全反射させた後、前記受光器に入射させることを特徴としている。この光入射方法によれば、受光素子に入射する光の経路において、所定領域を外れる光を樹脂界面と光反射部材とで光を反射させるので、樹脂界面と光反射部材との形状によって所望の指向特性を実現することができる。

本発明の発光光源や受光器等は、種々の機器に応用すること力 s できる。例えば、本発明にかカゝる光電センサは、前記受光素子として光電変換素子を用いた本発明にかかる受光器と、投光素子とを備え、該投光素子から出射された光、あるいは該投光素子から出射され対象物体で反射された光を、前記受光器で検出するようにしたものである。また、本発明にかかる自発光機器は、前記受光素子として光電変換素子を用いた本発明にかかる受光器と、該受光器で発生した電気エネルギーを蓄えるための充電器と、発光器とを備えたものである。また、本発明にかかるディスプレー装置は、本発明にかカゝる発光光源、もしくは本発明にかかる光学部品を複数個配列させたものである。さらに、本発明にかかる車載ランプ用光源は、本発明にかかる発光光源、もしくは本発明にかかる光学部品を複数個配列させたものである。さらに、本発明にかかる屋外用表示機器は、本発明にかかる発光光源、もしくは本発明にかかる光学部品を複数個配列させたものである。

なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

図面の簡単な説明

図 1 は、従来例の発光光源を表した断面図である。

図 2 は、別な従来例の発光光源を表した断面図である。図 3 は、本発明にかかる第 1 の好ましレヽ実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 4 は、図 3 の発光光源及び当該発光光源による出射光の光量分布と、従来の発光光源による出射光の光量分布とを示す図である。

図 5 は、本発明にかかる第 2 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 6 は、本発明にか力ゝる第 3 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 7 は、本発明にか力ゝる第 4 の好ましレ、実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 8 は、本発明にか力ゝる第 5 の好ましい実施形態による発光光源を表した斜視図である。

図 9 は、図 8 の発光光源のモールド樹脂を透視して表した斜視図である。

図 1 0 は、図 8 の発光光源の断面図である。

図 1 1 は、図 8 の A 部を拡大して示す図である。

図 1 2 は、本発明にかかる第 6 の好ましレ、実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 3 は、本発明にかかる第 7 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 4 は、本発明にか力ゝる第 8 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 5 は、本発明にか力ゝる第 9 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 6 は、本発明にかかる第 1 0 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 7 は、本発明にか力ゝる第 1 1 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 8 は、本発明にか力ゝる第 1 2 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 1 9 は、本発明にかかる第 1 3 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 2 0 は、本発明にかかる第 1 4 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 2 1 は、本発明にかかる第 1 5 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 2 2 は、 2 チップ型の従来の発光光源の色分離を示す図である。

図 2 3 は、本発明にか力ゝる第 1 6 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 2 4 は、本発明にか力ゝる第 1 7 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 2 5 ( a ) ( b ) は、図 2 4 の発光光源に用いられているリ一ドフレームを拡大して示す正面図及び一部破断した側面図である。

図 2 6 は、図 2 4 の一部を拡大して、光の挙動を示した断面図である。

図 2 7 は、図 2 4 の実施形態と比較するための実施形態を示す断面図である。

図 2 8 は、図 2 7 の実施形態における光の挙動を示す図である。図 2 9 は、本発明に力ゝカゝる第 1 8 の好ましい実施形態による発光光源を表した断面図である。

図 3 0 は、本発明にか力ゝる第 1 9 の好ましい実施形態による受光器の斜視図である。

図 3 1 は、図 3 0 に示した受光器の断面図である。図 3 2 は、本発明にか力ゝる第 2 0 の好ましい実施形態による受光器の断面図である。

図 3 3 は、本発明にか力ゝる第 2 1 の好ましレ、実施形態による受光器の斜視図である。

図 3 4 は、本発明にか力ゝる第 2 2 の好ましい実施形態による発光光源の斜視図である。

図 3 5 ( a ) は図 3 4 の発光光源の正面図、図 3 5 ( b ) は図 3 5 ( a ) の X I — X I 線断面図、図 3 5 ( c ) は図 3 5 ( a ) の Y l — Y 1 線断面図である。

図 3 6 は、図 3 4 の発光光源から出射される光ビームのプロファイルを示す図である。

図 3 7 は、図 3 4 の発光光源力ゝら出射される光の強度分布を示す図である。

図 3 8 ( a ) はノくィコニック面となるように形成された光反射部の斜視図、図 3 8 ( b ) はノくィコニック面と座標との関係を示す図である。

図 3 9 ( a ) は本発明にかかる第 2 3 の好ましい実施形態による発光光源の正面図、図 3 9 ( b ) は図 3 9 ( a ) の X 2 — X 2 線断面図、図 3 9 ( じ）は図 3 9 ( a ) の Y 2 一 Y 2 線断面図である。

図 4 0 は、図 3 9 の発光光源から出射される光ビームのプロファイルを示す図である。

図 4 1 ( a ) は本発明にか力ゝる第 2 4 の好ましい実施形態による発光光源の正面図、図 4 1 ( b ) は図 4 1 ( a ) の X 3 — X 3 線断面図、図 4 1 ( c ) は図 4 1 ( a ) の Y 3 一 Y 3 線断面図である。

図 4 2 は、図 4 1 の発光光源力ゝら出射される光ビームのプロファイルを示す図である。

図 4 3 ( a ) は本発明にか力ゝる第 2 5 の好ましい実施形態による発光光源の正面図、図 4 3 ( b ) は図 4 3 ( 3 ) の 4 — 4 線断面図、図 4 3 ( 。）は図 4 3 ( a ) の Y 4 — Y 4 線断面図である。

図 4 4 ( a ) は第 2 5 の実施形態の変形例を示す正面図、図 4 4 ( b ) は図 4 4 ( a ) の X 5 — X 5 線断面図、図 4 4 ( c ) は図 4 4 ( a ) の Y 5 — Y 5 線断面図である。

図 4 5 ( a ) は斜面を設けてレヽない発光光源における、榭脂界面の端での出射光の挙動を示す図、図 4 5 ( b ) は斜面を設けた発光光源における、榭脂界面の端での出射光の挙動を示す図である。

図 4 6 ( a ) ( b ) は、本発明にか力、る第 2 6 の好ましい実施形態による発光光源の正面図及び断面図である。図 4 7 は、本発明にかかる第 2 7 の好ましい実施形態による発光光源の正面図である。

図 4 8 は、本発明にか力、る第 2 8 の好ましい実施形態による受光器の斜視図である。

図 4 9 は、図 4 8 の受光器の断面図である。

図 5 0 ( a ) ( b ) は、図 4 8 の受光器に用いられる受光素子の例を示す正面図及び斜視図である。

図 5 1 は、本発明にかかる第 2 9 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 5 2 は、本発明にかかる第 3 0 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 5 3 は、本発明にかかる第 3 1 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 5 4 は、図 5 3 の一部拡大した図である。

図 5 5 は、本発明にかかる第 3 2 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 5 6 は、図 5 5 の一部拡大した図である。

図 5 7 ( a ) ( b ) は、本発明にか力、る第 3 3 の好ましい実施形態による発光光源の構造を示す断面図及び正面図である。

図 5 8 ( a ) ( b ) は、図 5 7 の発光光源に用いられている光反射部材の構造を説明するための断面図及び正面図である。

図 5 9 は、図 5 7 の発光光源の作用説明図である。図 6 0 は、図 5 7 の発光光源の配光特性を表した図である。

図 6 1 は、本発明にか力ゝる第 3 4 の好ましい実施形態による信号機の正面図である。

図 6 2 は、図 6 1 の信号機の側面図である。

図 6 3 は、図 6 1 の信号機を構成する信号灯の断面図である。

図 6 4 は、図 6 1 の信号灯から出射される光の方向を示す図である。

図 6 5 は、信号灯の比較例を示す断面図である。

図 6 6 は、本発明にか力ゝる第 3 5 の好ましい実施形態による発光ディスプレイの正面図である。

図 6 7 は、図 6 6 の発光ディスプレイを構成する発光ディスプレイュニットの正面図である。

図 6 8 は、図 6 7 の発光ディスプレイユニットの側面図である。

図 6 9 は、発光ディスプレイユニットの比較例を示す側面図である。 '

図 7 0 は、本発明にか力ゝる第 3 6 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 7 1 は、第 3 6 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。

図 7 2 は、第 3 6 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。図 7 3 は、第 3 6 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。

図 7 4 は、本 ¾ 明にか力ゝる第 3 7 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 7 5 は、第 3 7 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。

図 7 6 は、本発明にかかる第 3 8 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 7 7 は、発光光源の異なる正面形状を示す図である。図 7 8 は、発光光源のさらに異なる正面形状を示す図である。

図 7 9 は、発光光源のさらに異なる正面形状を示す図である。

図 8 0 は、発光光源のさらに異なる正面形状を示す図である。

図 8 1 は、本発明にか力ゝる第 3 9 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 8 2 は、第 3 9 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。

図 8 3 は、本発明にか力ゝる第 4 0 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 8 4 は、本発明に力ゝカゝる第 4 1 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 8 5 は、第 4 1 の実施形態の変形例による発光光源の断面図である。

図 8 6 は、本発明にかかる第 4 2 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 8 7 は、第 4 2 の実施形態による変形例による発光光源の断面図である。

図 8 8 は、本発明に力ゝカゝる第 4 3 の好ましい実施形態による発光光源の断面図である。

図 8 9 は、本発明にかかる第 4 4 の好ましい実施形態による屋外用表示機器の正面図及び側面図である。

図 9 0 は、図 8 9 の屋外用表示機器の使用状態を説明する側面図である。

図 9 1 は、本発明にかかる第 4 5 の好ましい実施形態による発光光源の製造方法を説明する図である。

図 9 2 は、本発明にかかる第 4 6 の好ましい実施形態による発光ディスプレイを示す斜視図である。

図 9 3 ( a ) ほ発光ディスプレイに用レヽられてレ、た従来の発光光源を表す斜視図、図 9 3 ( b ) は該発光光源を配列した様子を示す図である。

図 9 4 は、図 9 2 の発光ディスプレイに用レヽる発光光源の外形を示す斜視図である。

図 9 5 は、赤色発光光源、緑色発光光源、青色発光光源をデルタ配列したフルカラー発光ディスプレイの 1 絵素を示す図である。

図 9 6 は、本発明にか力ゝる第 4 7 の好ましい実施形態による光ファイバ結合装置を示す概略図である。

図 9 7 は、本発明にか力ゝる第 4 8 の好ましい実施形態による信号灯を示す概略図である。

図 9 8 は、本発明にか力、る第 4 9 の好ましい実施形態による広告看板を示す概略図である。

図 9 9 は、第 4 9 の実施形態の変形例による広告看板を示す概略図である。

図 1 0 0 は、本発明にか力ゝる第 5 0 の好ましい実施形態によるノ、ィマウントストラップランプを示す斜視図である。

図 1 0 1 は、図 1 0 0 のハイマウントストラップランプを構成する 1 個の発光光源を示す斜視図である。

図 1 0 2 は、本発明にかかる第 5 1 の好ましい実施形態によるノヽィマウントストラップを示す斜視図である。

図 1 0 3 は、車両に取り付けられた図 1 0 2 のハイマゥントストラップを示す斜視図である。

図 1 0 4 ( a ) は図 1 0 2 のノヽィマウントストラップの一部拡大した断面図、図 1 0 4 ( b ) はその正面図である。

図 1 0 5 ( a ) は従来例によるノヽィマウントストラップの一部拡大した断面図、図 1 0 5 ( b ) はその正面図である。

図 1 0 6 は、本発明にかかる第 5 2 の好ましい実施形態によるディスプレイ装置を示す斜視図である。図 1 0 7 は、図 1 0 6 のディスプレイ装置に用いられている発光光源から出射される光のビーム形状を示す斜視図である。

図 1 0 8 は、図 1 0 6 のディスプレイ装置の表示を認識できる範囲を示す斜視図である。

図 1 0 9 は、本発明の第 5 3 の好ましい実施形態による光電センサの構造を示す断面図である。

図 1 1 0 は、本発明の第 5 4 の好ましい実施形態による道路錤の構造を示す断面図である。

図 1 1 1 は、本発明の第 5 5 の好ましレ、実施形態による照光型スィツチを示す斜視図である。

図 1 1 2 は、図 1 1 1 の照光型スィッチの分解斜視図である。

図 1 1 3 は、図 1 1 1 の照光型スィッチの概略断面図である。

図 1 1 4 は、従来の照光型スィッチの構造を示す概略断面図である。 '

発明を実施するための最良の形態図面を参照して、本発明に係る好ましい実施形態について以下に詳細に説明する。

( 第 1 の好ましい実施形態）第 1 の好ましい実施形態として、発光光源 1 1 の断面を図 3 に示す。この実施形態によれば、発光ダイオード（ L E D チップ）等の発光素子 1 2 は透光性樹脂材料カゝらなるモールド樹脂 1 3 中に封止されている。モールド樹脂 1 3 中に封止された発光素子 1 2 はリードフレーム 1 7 の先端に設けられたステム 1 5 上に搭載され、ボンディングワイヤ 1 6 によつてもう一方のリードフレーム 1 4 に接続されており、光出射側を発光光源 1 1 の前方へ向けて配置されている。

モールド樹脂 1 3 の前面中央部には、球面レンズ状、非球面レンズ状、放物面状などの凸レンズ形状をした直接出射領域 1 8 が形成されており、その周囲には直接出射領域 1 8 を囲むようにして平面状をした全反射領域 1

9 が形成されている。また、直接出射領域 1 8 は、その中心軸が発光素子 1 2 の中心軸と一致するように形成されており、全反射領域 1 9 は発光素子 1 2 の光軸と垂直な平面となっている。発光素子 1 2 は、この直接出射領域 1 8 の焦点もしくはその近傍に位置している。また、発光素子 1 2 から直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 との境界を見た方向が発光素子 1 2 の光軸となす角度 _α は、モールド榭脂 1 3 と空気との間の全反射の臨界角 0 c と等しレヽ力、、それよりも大きくなつている。

従って、発光素子 1 2 力ゝら出射された光のうち、直接出射領域 1 8 へ放射された光は、ほぼ平行光化されて直接モールド樹脂 1 3 の前面から前方へ出射される。また、発光素子 1 2 から出射された光のうち、全反射領域 1 9 へ出射された光は榭脂界面で全反射され、モールド樹脂

1 3 の背面側へ向けられる。モールド樹脂 1 3 の背面には、真空蒸着等によってァルミや銀等の反射率の高い金属材料を成膜することによつて、あるいは多層反射膜を成膜することによって光反射部 2 0 が形成されてレ、る。光反射部 2 0 のうち、少なくとも全反射領域 1 9 で反射された光が到達する領域は、全反射領域 1 9 に関する発光素子 1 2 の鏡像位置あたりを焦点とする球面鏡や回転放物面鏡などの凹面鏡となってレ、る。

従って、発光素子 1 2 から出射され全反射領域 1 9 で全反射された光は、光反射部 2 0 に到達して光反射部 2 0 で反射された後、ほぼ平行光となって全反射領域 1 9 から前方へ出射される。

よって、この実施形態による発光光源 1 1 によれば、発光素子 1 2 から前面側へ出射されたほぼ全ての光を (すなわち、全反射領域 1 9 で全反射された光も）発光光源 1 1 の前方へ取り出すことができ、光利用効率を高くすること力 S できる。しカゝも、発光素子 1 2 から前方へ出射された光は、何物にも遮られることなく直接出射領域 1 8 力ゝら出射されるので、前記従来例のように光軸上が暗くなることがなく、指向特性が改善される。

さらに、発光素子 1 2 から斜め方向へ出射された光は、全反射領域 1 9 で全反射され、光反射部 2 0 でも反射されて前方へ出射されるので、光路長が長くなり、その分だけ収差を小さくして発光光源 1 1 を高精度化することができる。

また、発光ダイオードを用いた一般的な従来の発光光源では、モールド樹脂で全反射された光はほとんど前方へ出射されないので、図 4 ( b ) に示すような幅の狭い光量分布を示すが、この実施形態の発光光源 1 1 では、発光素子 1 2 力ゝら出射された光をモールド樹脂 1 3 の前面全体に広げて、かつほぼ平行光化して出射するので、図 4 ( a ) に示すように、幅が広くて均一な光量分布（ビームプロファイル）が得られる。

また、この実施形態では、発光光源 1 1 から平行光を出射するように設計したが、発光素子 1 2 の位置と凸レンズ状をした直接出射領域 1 8 の焦点位置や表面形状、凹面鏡状をした光反射部 2 0 の焦点位置や表面形状などを変化させることによって発光光源 1 1 力ゝら出射される光の指向特性を所望通りに変化させることができる。

( 第 2 の好ましい実施形態）第 2 の好ましい実施形態による発光光源 2 1 の断面図を図 5 に示す。図 5 ではステムやリードフレーム、ボンディングワイヤ等は図示を省略してレ、る（同様に、図 6 以降に示す発光光源でも、リードフレーム等の図示を省略すること力 S ある。）。この実施形態では、モールド樹脂 1 3 の界面の直接出射領域 1 8 を平面状に形成している。従って、直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 とは外観上は区別できないが、発光素子 1 2 から出射された光線の挙動から区別され、発光素子 1 2 からモールド樹脂 1 3 の界面へその全反射の臨界角 0 c で入射する光の位置が直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 との境界となる。従って、この境界よりも内側の直接出射領域 1 8 に入射した光は直接出射領域 1 8 カゝら直接に出射され、その外側の全反射領域 1 9 に入射した光は全反射領域 1 9 で全反射された後、光反射部 2 0 で反射されて前方へ出射される。

この実施形態でもモールド樹脂 1 3 の界面で全反射させることができて光の利用効率を高めること力できる。また、直接出射領域 1 8 が平面状に形成されてレ、るので、直接出射領域 1 8 力ゝら出射される光は拡がり、この領域から出射される光の指向角を広くすることができる。よつて、指向角を広くしたい場合や指向角への制限があまりない場合には、この実施形態のように直接出射領域 1 8 を平面状にしてモールド樹脂 1 3 の前面形状を簡略化すること力 S できる。

( 第 3 の好ましい実施形態）図 6 は第 3 の好ましい実施形態による発光光源 2 2 の断面図である。この実施形態では、直接出射領域 1 8 の前部 1 8 a をその基部 1 8 b よりも大きくし、その前部 1 8 a をレンズ形状としている。樹脂界面で全反射された後、光反射部 2 0 で反射された光がほぼ平行光化される場合には、全反射領域 1 9 の内周部には光が出射されない領域が存在する力ゝら、全反射領域 1 9 から出射される光を遮らない限度で直接出射領域 1 8 の前部 1 8 a を大きくすることにより、全反射領域 1 9 を狭めることなく、直接出射領域 1 8 のレンズ形状を大口径化することができる。また、このような形態によれば、レンズ状をした直接出射領域 1 8 力、ら放射される光と、全反射領域 1 9 から放射される光の割合を効率よく設計することができる。よって、発光光源 2 2 の高性能化を図ることができる。

( 第 4 の好ましい実施形態）図 3 に示した発光光源 1 1 では、直接出射領域 1 8 の端（外周部）へ入射した光は、前方へ出射されなくなり、その分だけ発光素子 1 2 から出射された光がロスになる場合がある。すなわち、発光素子 1 2 と直接出射領域 1 8 との距離が短い場合には、直接出射領域 1 8 の曲率が大きくなり、そのため直接出射領域 1 8 の端へ出射された光は横方向へ出射されたり、全反射されたりすることがある。しカゝも、直接出射領域 1 8 の端は発光素子 1 2 の中心軸に対して全反射の臨界角と等しい角度をなす方向よりも外側になければならなレヽので、直接出射領域 1 8 の大きさ（正面から見たときの直径）に下限があり、そのため直接出射領域 1 8 の外周部の面積が大きくなり、発光素子 1 2 から出射される光のロスも大きくなる。さらに、直接出射領域 1 8 の大きさに下限があるので、直接出射領域 1 8 の表面の曲率にも上限が存在し、直接出射領域 1 8 の設計 .自由度が制約されていた。この点を考慮した第 4 の好ましい実施形態による発光光源 2 3 を図 7 の断面図に示す。すなわち、この実施形態では、モールド樹脂 1 3 の表面中心部に直接出射領域 1 8 を設け、その外側周囲に全反射領域 1 9 を設けている。直接出射領域 1 8 は略半球状をしており、その中心軸は発光素子 1 2 の光軸 C と一致してレ、る。しカゝして、この発光光源 2 3 にあっては、発光素子 1 2 から直接出射領域 1 8 へ向けて出射された光は、屈折しながら直接出射領域 1 8 カゝらほぼ前方へ出射される。

全反射領域 1 9 は、円錐（台）状又は角錘（台）状をしたテーパー状部 1 9 b と、その外側に位置する平面部 1 9 a とカゝらなり、テーパー状部 1 9 b の中心軸は発光素子 1 2 の光軸 C と一致し、平面部 1 9 a は発光素子 1 2 の光軸 C と垂直な面となっている。また、テ一パー状部 1 9 b の中心軸を通る断面は直線に限らず、曲線となつていてもよレ、。例えば、テーノ、。一状部 1 9 b は、その中心軸を回転軸とする曲線の回転面となっていてもよレヽ <=

発光素子 1 2 から全反射領域 1 9 の平面部 1 9 a とテ一パー状部 1 9 b の間の境界を見た方向が発光素子 1 2 の光軸 C となす角 Θ b は、モーノレド榭脂 1 3 の（例えば、空気との）界面における全反射の臨界角 Θ c よりも大きくなつている。従って、発光素子 1 2 力ゝら出射され、平面部 1 9 a に入射した光はすべて光反射部 2 0 へ向かうように平面部 1 9 a で正反射される。

また、発光素子 1 2 から直接出射領域 1 8 の端（直接出射領域 1 8 とテーパー状部 1 9 b との間の境界）を見た方向が発光素子 1 2 の光軸 C となす角 Θ a は、モールド樹脂 1 3 の（例えば、空気との）界面における全反射の臨界角 0 c よりも小さくなつている。すなわち、正面から見たとき、図 3 のような発光光源 1 1 と比較して直接出射領域 1 8 の大きさが小さくなり、直接出射領域 1 8 の外周部が全体に占める比率が小さくなる。そのため、図 3 のような構造の発光光源 1 1 では直接出射領域 1 8 の端で横向きに出射されたり、全反射されたりしてロスとなっていた光もテーノ、。一状部 1 9 b で全反射させた後、光反射部 2 0 で反射させて前方へ出射させることができ、光のロスを小さくできる。また、直接出射領域 1 8 が小さくなる結果、直接出射領域 1 8 の表面の曲率も大きくすることが可能になり、設計上の制約が少なくなる。

テ一パー状部 1 9 b に入射した光は、すべてテーパー状部 1 9 b で全反射される。例えば、テーパー状部 1 9 b の断面が図 7 のように直線で構成されている場合、テーノ、。一状部 1 9 b の傾き ]3 は、全反射の臨界角を 0 c として、次式を満たすように設計している。

β ≥ Θ c — Θ a

従って、発光素子 1 2 力ゝら出射され、テーパー状部 1 9 b に入射した光はすべて光反射部 2 0 へ向かうようにテ一パー状部 1 9 b で全反射される。

こうして平面部 1 9 a 及びテーパー状部 1 9 b で全反射された光は、光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 から前方へ出射されるよう、光反射部 2 0 の形状が設計されている。

従って、この実施形態によれば、光のロスを低減すると共に直接出射領域 1 8 の設計自由度を高くすることができる。

( 第 5 の好ましい実施形態）図 8 及び図 1 0 は第 5 の好ましい実施形態による発光光源 2 4 の斜視図及び断面図である。また、図 9 はモールド榭脂 1 3 を透視して内部を示した発光光源 2 4 の斜視図、図 1 1 は図 1 0 の A 部拡大図である。この発光光源 2 4 にあっては、金属部材をプレスカ卩ェ等でパラボラ状に成形し、その表面にァルミ二ゥムゃ銀のメツキを施すことによって鏡面力卩ェしたものを光反射部 2 0 として用いている。あるレ、は、ァルミ二ゥムゃ銀等のプレス加工品に化学処理を施すことによって表面に光沢を持たせたものを光反射部 2 0 として用レ、てもよい。

また、光反射部 2 0 の中心部にはステム 1 5 を納めるための開口 2 0 a が明レ、ており、発光素子 1 2 を実装されたステム 1 5 を開口 2 0 a に非接触で納めた状態で、光反射部 2 0 はリードフレーム 1 4 及び 1 7 と共にモールド樹脂 3 内に封止されている。

このモーノレド樹脂 1 3 の正面においては、図 7 の実施形態と同様、中心部に直接出射領域 1 8 が形成され、その周囲にテーノ一状部 1 9 b が形成され、その周囲に平面部 1 9 a が形成されている。

このような構造の発光光源 2 4 によれば、図 3 の実施形態のようにモ一ルド樹脂 1 3 の背面に蒸着膜等（光反射部 2 0 ) を成膜する必要がなく、発光素子 1 2 やリードフレーム 1 4 、 1 7 と共に個別部品となった光反射部 2 0 を成形金型内にセットしておくだけでよく、発光光源 2 4 の製造工程を簡略化することができる。

しカゝも、モールド樹脂 1 3 の前面外周部には、図 1 1 に示すようにテーパー状に面取り部 2 5 を設けてあり、この面取り部 2 5 の角 B に光反射部 2 0 の外周面の角を一致させている。このため、モールド樹脂 1 3 を成形する際には、光反射部 2 0 の反射面側の外周角を成形金型のキヤビティ内面に当接させた状態でセットすることができ、光反射部 2 0 を位置決めしてモールド樹脂 1 3 内に精度良くインサートすることができ、光反射部 2 0 の実装精度が高くなる。

( 第 6 の好ましい実施形態）図 1 2 は本発明の第 6 の好ましい実施形態による発光光源 2 6 の断面図である。この発光光源 2 6 は、第 5 の実施形態とほぼ同じ構造を有しているが、全反射領域 1 9 が発光素子 1 2 の光軸と垂直な平面部のみで構成されてレ、る点が異なっている。また、図 1 2 には、第 1 の実施形態においても述べたように、光反射部 2 0 のうち少なくとも全反射領域 1 9 で反射された光が到達する領域は、全反射領域 1 9 に関する発光素子 1 2 の鏡像 1 2 a の位置を焦点とする球面鏡や回転放物面鏡などの凹面鏡となってことを表している。従って、発光素子 1 2 から出射され、全反射領域 1 9 で全反射され、さらに光反射部 2 0 で反射された光は、全反射領域 1 9 を通ってほぼ平行光として前方へ出射される。

( 第 7 の好ましい実施形態）図 1 3 は第 7 の好ましい実施形態による発光光源 2 7 の断面図である。この実施形態では、全反射領域 1 9 を傾けて逆円錐状に形成している。図 1 3 では外周部が前方へ出るように全反射領域 1 9 を逆円錐状に形成しているので、発光素子 1 2 力ら出て全反射領域 1 9 に入射する光の入射角を大きくすることができ、その分全反射領域 1 9 の内周部の径を小さくすることができる。よって、全反射領域 1 9 で全反射した後に光反射部 2 0 で反射されて全反射領域 1 9 から放射される光の割合を高くすることができ、光反射部 2 0 の形状を最適設計することにより、任意の指向性を持つ発光光源の実現を容易にできる。

なお、図示しないが、全反射領域 1 9 は外周部が後方へ引っ込むように円錐状にしてもよい。全反射領域 1 9 を円錐状にすれば、全反射領域 1 9 から放射される光を内周側へ寄せることができ、直接出射領域 1 8 付近における全反射領域 1 9 の暗部を小さくできる。

( 第 8 の好ましい実施形態）図 1 4 は第 8 の好ましい実施形態による発光光源 2 8 の断面図である。この発光光源 2 8 にあっては、モールド樹脂 1 3 の前面に形成された直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 とを滑らかに変化する曲面によて形成してあり、発光素子 1 2 力ゝら前方へ出射される光の大部分をモールド樹脂 1 3 の前面 (全反射領域 1 9 ) で全反射させた後、光反射部 2 0 で反射させて前方へ出射させるようにしている。このような構造の発光光源 2 8 によれば、発光光源 2 8 の設計自由度を向上させることが可能になる。

( 第 9 の好ましレ、実施形態）図 1 5 は第 9 の好ましい実施形態による発光光源 2 9 の断面図である。この実施形態によれば、全反射領域 1 9 を連続的に変化する曲面、例えばレンズ曲面にしてあり、設計の自由度をさらに向上させること力 S できる。

( 第 1 0 の好ましい実施形態）図 1 6 は第 1 0 の好ましい実施形態による発光光源 3 0 を示す断面図である。この実施形態による発光光源 3 0 では、レンズ状をした直接出射領域 1 8 のレンズ形状をフレネルレンズとし、直接出射領域 1 8 ないし発光光源 3 0 の薄型化を図っている。 ( 第 1 1 の好ましい実施形態）図 1 7 は第 1 1 の好ましい実施形態による発光光源 3 1 を示す断面図である。この実施形態による発光光源 3 1 にあっては、モールド樹脂 1 3 の背面をフレネルレンズ状に形成し、その表面に光反射部 2 0 を形成したものである。この実施形態によっても発光光源 3 1 の薄型化を図ることができる。

( 第 1 2 の好ましレ、実施形態）図 1 8 は第 1 2 の好ましい実施形態による発光光源 3 2 を示す断面図である。この実施形態にあっては、モールド樹脂 1 3 内において発光素子 1 2 の近くにミラー 3 3 を配置し、発光素子 1 2 から側方向へ出射された光をミラー 3 3 で全反射領域 1 9 へ反射させ、全反射領域 1 9 で全反射させた後、光反射部 2 0 で反射させて全反射領域 1 9 から前方へ出射させるようにしたものである。このミラー 3 3 は、例えばステム 1 5 の内面に形成してもよい（図 2 4 参照）。

このような実施形態によれば、発光素子 1 2 から出射される光のうち、側方向へ出射された光が直接に光反射部 2 0 で反射されて迷光となるのを防止でき、側方向へ出射された光も有効利用することができ、発光素子 1 2 から出射された光の利用効率をより向上させることがでさる。

( 第 1 3 の好ましい実施形態）図 1 9 は第 1 3 の好ましい実施形態による発光光源 3 4 を示す断面図である。この実施形態にあっては、モールド榭脂 1 3 の光軸力ら外れた位置に発光素子 1 2 を設けている。発光素子 1 2 が全反射領域 1 9 や直接出射領域 1 8 の光軸 D から外れた位置に設けられてレヽるので、発光光源 3 4 力ゝらは偏つた方向に光が出射される。すなわち、発光素子 1 2 が偏つている面内で指向特性を非対称にすることができる。

( 第 1 4 の好ましい実施形態）図 2 0 は本発明の第 1 4 の好ましい実施形態による発光光源 3 5 を示す断面図である。この実施形態による発光光源 3 5 は、図 1 2 に示した発光光源 2 6 とほぼ同様な構造を有してレ、るが、発光素子 1 2 の位置が光反射部 2 0 の中心及び直接出射領域 1 8 の光軸 D カゝら外れている点が異なっている。

すなわち、発光素子 1 2 は、直接出射領域 1 8 の焦点から直接出射領域 1 8 の光軸と垂直な方向へ少し変位した位置に配置されている。光反射部 2 0 のうち少なくとも全反射領域 1 9 で反射された光が到達する領域は、球面鏡や回転放物面鏡などの凹面鏡となっており、光反射部 2 0 の中心は直接出射領域 1 8 の光軸 D と一致するように配置されてレ、る。しカゝも、当該凹面鏡と発光素子 1 2 とは、全反射領域 1 9 に関する発光素子 1 2 の鏡像 1 2 a が、当該凹面鏡の焦点を通り当該凹面鏡の光軸と垂直な面内で、凹面鏡の焦点カゝら外れてレ、るような位置関係となっている。言い換えると、全反射領域 1 9 に関する当該凹面鏡の焦点の鏡像位置と外れた位置に、発光素子 1 2 が配置されている。従って、この発光光源 3 5 においては、発光素子 1 2 から出射された光は、直接出射領域 1 8 を通って斜め方向へほぼ平行光として出射される。また、発光素子 1 2 から出射され、全反射領域 1 9 で全反射され、さらに光反射部 2 0 で反射された光も、ほぼ平行光として同じ方向へ斜め出射される。

( 第 1 5 の好ましい実施形態）図 2 1 は第 1 5 の好ましい実施形態による発光光源 3 6 を示す断面図である。この実施形態では、モールド樹脂 1 3 内に発光色の異なる複数の発光素子 1 2 R 、 1 2 G ( 例えば、赤色発光ダィオード、緑色発光ダイオードなど）を封止している。

図 2 2 に示すような砲弾型の発光光源 3 7 ( 比較例）でモールド樹脂内に角チップの複数の発光素子を納めると、色分離が大きく、しカゝも見る方向によって異なり、見る方向によって視認性が異なるが、本発明の発光光源 3 6 では、図 2 1 に示すように、直接出射領域 1 8 や全反射領域 1 9 の形状を適当に設計することによって見る方向による色分離の程度の違レ、を小さくでき、視認性を均一化できる。

( 第 1 6 の好ましい実施形態）図 2 3 は第 1 6 の好ましい実施形態による発光光源 3 8 を示す断面図である。この実施形態では、モールド樹脂 1 3 の前面全体に光学多層膜 3 9 を形成している。モーノレド榭脂 1 3 の前面に光学多層膜 3 9 を形成することにより、特定角度よりも大きな入射角の光を界面で反射させ、特定角度よりも入射角が小さな光を透過させることができ、また光学多層膜 3 9 の設計によって該特定角度を任意に選択でき、設計の自由度が高くなる。なお、ここで光学多層膜 3 9 を形成される元になる発光光源は、例えば図 3 〜図 2 0 に示したような発光光源あるいはそれ以外の発光光源でもよい。

( 第 1 7 の好ましい実施形態）図 2 4 は、第 1 7 の好ましい実施形態による発光光源 4 1 を示す断面図である。この実施形態による発光光源 4 1 につレヽて説明する前に、その理解を容易にするため、比較のための実施形態について説明する。

例えば図 1 0 や図 1 2 等に示した発光光源では、リ一ドフレーム 1 7 の先端のステム 1 5 にノラボラ状をしたカップ（光反射部材）を設けてあり、ステム 1 5 内に実装した発光素子 1 2 をカップで囲むようにしてレ、る。これは、発光素子 1 2 ( L E D ベアチップ）の側面から出射された光を、カップの内面で反射させることによって発光光源の前方へ出射させるためである。このようなステム内のカップは、従来力、らも用いられているが、従来のカップは、発光素子の光軸に対してほぼ 4 5 度に傾斜してレヽた。

図 2 7 は、図 1 2 に示した発光光源に、従来より用いられている力ップ 4 0 をそのまま適用した実施形態を表してレ、る。直接出射領域 1 8 力ゝら出射される光の光軸は、発光点と直接出射領域 1 8 の主点を結ぶ角度によって決まる力 S 、カップ 4 0 により反射される光の場合には、力ップ 4 0 を仮想光源とする光と考えてよい。すなわち、カップ 4 0 に関する発光素子 1 2 の鏡像は、カップ 4 0 内面の外周近傍に環状に生じるが、発光素子 1 2 とカツプ 4 0 との距離が非常に短いため、カップ 4 0 による発光素子 1 2 の鏡像はカップ 4 0 の極近傍に生じ、ほとんどカップ 4 0 と一致するためである。よって、図 2 7 に示すように、カップ 4 0 で反射された後に出射される光は、カップ 4 0 表面の各点（仮想光源）カゝら出た光と考えることができ、発光素子 1 2 力ゝら出射され、カップ 4 0 で反射された後、直接出射領域 1 8 から出射される光の光軸が傾き、斜め方向に出射されてしまう。

このカップ 4 0 を用いた従来の発光光源（例えば、図 2 2 に示したような砲弾型のもの）では、発光素子とレンズとの距離が長いため、このような出射光の光軸の傾きも小さく、あまり問題になることは無力、つた。し力、し、本発明にかかる発光光源では、発光素子 1 2 と直接出射領域 1 8 との距離が短いため、カップ 4 0 で反射された出射光の光軸の傾きも大きくなり、発光素子 1 2 から前方へ出射された光と、発光素子 1 2 の側面から出射されて力ップ 4 0 で反射された光とをほぼ同じ方向へ出射させることは不可能である。この結果、本発明にかかる発光光源に、傾きがほぼ 4 5 ° となった従来のカップを用いた場合には、図 2 8 に示すように、発光素子 1 2 力ゝら出射した光は、ほぼ光軸方向に出射する光 L 1 と、光軸に対して大きく傾レ、て出射する光 L 2 とが混ざった状態となる。特に、発光光源から遠くなるにつれ、この出射方向の異なる光は分離し、光 L 1 の周囲にリング状の光 L 2 が生じてしまう。カ卩ぇて、直接出射領域 1 8 は、発光素子 1 2 の前面光と側面光とに対して同時に設計することはできなレヽため、前面光に対してレンズ設計を行うことになるので、直接出射領域 1 8 のレンズ形状設計によっては、この斜めの光 L 2 の光軸はほとんど制御することができない。

ここで説明する実施形態は、ステム 1 5 に工夫を力 D えることにより、上記のような実施形態を改善したものである。図 2 4 に示した発光光源 4 1 は、図 1 2 の実施形態と同様な構造の発光光源を用いて、その改善方法を具体的に表しており、図 2 5 ( a ) ( b ) はそのリ'ードフレームの正面図及び一部破断した側面図である。この実施形態でも、リードフレーム 1 7 の先端に、発光素子 1 2 を実装するためのステム 1 5 が設けられており、ステム 1 5 の発光素子実装位置の周囲に光反射用のカップ 4 2 が設けられている。発光素子 1 2 は、ステム 1 5 の前面において、カップ 4 2 の内側に実装されている。そして、図 2 4 の一部を拡大した図 2 6 に示すように、発光素子 1 2 から側面方向へ出射されてカップ 4 2 で反射された光が、直接出射領域 1 8 へ向かわず、全反射領域 1 9 へ向かうように力ップ 4 2 の形状が設計されている。具体的には、図 2 5 に示すように、カップ 4 2 の内側のステム底面に対するカップ 4 2 の傾斜角度 γ を約 2 2 ° となるようにしてレ、る。

この発光光源 4 1 にあっては、カップ 4 2 の傾斜角度 γ を小さくして、カップ 4 2 で反射した光が全反射領域 1 9 へ向力、うようにしてレヽるので、図 2 4 に示すように、発光素子 1 2 の側面から出射されてカップ 4 2 で反射された光は全反射領域 1 9 で全反射された後、光反射部 2 0 へ向かい、光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 を透過して前方へ出射される。また、発光素子 1 2 の前面から出射され、全反射領域 1 9 へ達した光も、全反射領域 1 9 で全反射された後、光反射部 2 0 へ向かい、光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 を透過して前方へ出射される。また、発光素子 1 2 の前面から出射された光のうち、直接出射領域 1 8 に達した光は、直接出射領域 1 8 でレンズ作用を受けて前方へ出射される。

このようにカップ 4 2 で反射された光を全反射領域 1 9 で全反射させて光反射部 2 0 へ向かわせるようにすれば、光反射部 2 0 によって光路を自由に制御できる。よつて、図 2 5 のようなリードフレーム 1 4 、 1 7 を用いてカップ 4 2 で反射された光を全反射領域 1 9 へ向かわせるようにすることにより、発光素子 1 2 から出射されるほぼ全ての光を所望の方向（例えば、発光素子 1 2 の光軸とほぼ平行な方向）に出射させることが可能になる。しカゝも、このような実施形態によれば、発光光源 4 1 が大きくなるのを避けること力 S できる。

上記のように、カップ 4 2 で反射させた光を全反射領域 1 9 へ向かわせることによって光路を自由に制御できるとレヽうのは、次のような理由による。発光素子 1 2 の前面及び側面から出射された光が光反射部 2 0 に達するまでには、全反射領域 1 9 で反射されて光路を折り曲げられるため、発光素子 1 2 から光反射部 2 0 までの光路長が長くなるので、光反射部 2 0 にとつては、発光素子 1 2 の前面から出射された光と発光素子 1 2 の側面カゝら出射されてカップ 4 2 で反射された光は、ほぼ同じ方向から飛んでくる光となる。そのため、同時に制御可能となり、光反射部 2 0 の曲率設計時には、両者を総合的に設計可能となるカゝらである。

( 第 1 8 の好ましレ、実施形態）図 2 9 は第 1 8 の好ましい実施形態による発光光源 4 3 を示す断面図である。この実施形態はキャンノ、° ッケージタイプとなっており、光反射部 2 0 の前面側には透明なモールド榭脂 1 3 を充填し、光反射部 2 0 の背面側には絶縁物質 4 6 を充填し、光反射部 2 0 の外周部から延出した円筒状のケース部 4 4 によって絶縁物質 4 6 の外周面を覆い、ケース部 4 4 の後端部外周にフランジ 4 5 を設けてレヽる。

また、光反射部 2 0 の中心部には、ステム 1 5 がー体に形成されており、光反射部 2 0 、ステム 1 5 、リードフレーム 1 7 、円筒状のケース部 4 4 及びフランジ 4 5 が金属材料によって一体に形成されている。リードフレーム 1 4 は、先端を光反射部 2 0 の開口 2 0 a に接触しないよう挿入されてレ、る。

従って、この実施形態によれば、部品点数が少なくなり、組み立てが容易で、コストも安価になる。特に、一般的なキャンノッケージ品と同様な工程で製造することが可能になる。さらに、ステム 1 5 と一体となったケース部 4 4 やフランジ 4 5 が表面に露出しているので、発光素子 1 2 で発生した熱の放熱性が良好となり、許容順電流量が大きくなるため、より高輝度化が可能になる。

さらに、この実施形態でも、第 1 7 の実施形態と同様、ステム 1 5 に設けられたカップ 4 2 は、発光素子 1 2 の側面から出射され、カップ 4 2 で反射された光が全反射領域 1 9 へ向カゝうように設計されており、発光光源 4 3 から出射される光の出射方向を 1 方向に揃えることがでさる。

次に、受光器のいくつかの実施形態について、説明する。

( 第 1 9 の好ましい実施形態）図 3 0 は本発明の第 1 9 の好ましい実施形態による受光器 5 1 の內部の構造を示す斜視図、図 3 1 はその断面図である。この受光器 5 1 によれば、チップ状をしたフォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子 5 2 と光反射部 5 3 が透光性樹脂材料からなるモールド榭脂 5 4 中に封止されている。モールド樹脂 5 4 中に封止された受光素子 5 2 はリードフレーム 5 5 の先端に設けられたステム 5 6 上に搭載され、ボンディングワイヤ 5 7 によってもう一方のリードフレーム 5 8 に接続されており、受光面を前方へ向けて配置されている。

モールド樹脂 5 4 の前面中央部には、球面レンズ状、非球面レンズ状、放物面状などの凸レンズ形状をした直接入射領域 5 9 が形成されており、その周囲には直接入射領域 5 9 を囲むようにして平坦な平面領域 6 0 (樹脂界面）が形成されている。また、直接入射領域 5 9 は、その中心軸が受光素子 5 2 の光軸と一致するように形成されており、平面領域 6 0 は受光素子 5 2 の光軸と垂直な平面となっている。受光素子 5 2 は、この直接入射領域 5 9 の焦点もしくはその近傍に位置しており、受光器 5 1 にほぼ垂直に入射した光のうち直接入射領域 5 9 に入射した光は、受光素子 5 2 に集光されて受光素子 5 2 の受光面で受光される。

なお、受光素子 5 2 から直接入射領域 5 9 と平面領域 6 0 との境界を見た方向が光軸となす角度 α は、モールド樹脂 5 4 と空気との間の全反射の臨界角 Θ c と等しいか、それよりも大きくなつてレヽる。

光反射部 5 3 は、金属部材をプレス加工等でパラボラ状に成形し、その表面にァノレミニゥムゃ銀のメツキを施すことによって鏡面カ卩ェしたものである。あるいは、ァルミ二ゥムゃ銀等のプレス加工品に化学処理を施すことによって表面に光沢を持たせたものを光反射部 5 3 として用レ、てもよレ、。光反射部 5 3 の中心部にはステム 5 6 を納めるための開口 6 1 があいており、受光素子 5 2 を実装されたステム 5 6 を開口 6 1 に納めた状態で、光反射部 5 3 はリードフレーム 5 5 及び 8 と共にモールド榭脂 5 4 内に封止されている。光反射部 5 3 の断面形状は、モールド樹脂 5 4 の平面領域 6 0 に垂直に入射して光反射部 5 3 で反射された光が、平面領域 6 0 で全反射した後、受光素子 5 2 に入射するように設計されている。

従って、受光器 5 1 にほぼ垂直に入射した光のうち、直接入射領域 5 9 に入射した光は、直接入射領域 5 9 を透過する際に屈折されて受光素子 5 2 に集光され、また平面領域 6 0 に入射した光は光反射部 5 3 で反射され、ついで平面領域 ' 6 0 で全反射されて受光素子 5 2 に集光される。よって、受光器 5 1 にほぼ垂直入射した光の大部分を受光素子 5 2 に集めることができ、受光効率の高い受光器 5 1 を製作することができる。しかも、受光素子 5 2 の面積に頼ることなく、光反射部 5 3 を大きくするだけで受光面積を大きくして受光量を増やすことができ、安価に受光量と受光効率を高めることができる。さらに、受光効率を高めることによって厚くなることもなく、薄型の受光器 5 1 を得ることができる。

また、このような構造の受光器 5 1 によれば、受光素子 5 2 ゃステム 5 6 と共に個別部品となった光反射部 5

3 を成形金型内にセットしておくだけでよく、受光器 5

1 の製造工程を簡略化することができる。

しかも、モールド樹脂 5 4 の角部に光反射部 5 3 の外周面の角を一致させている。このため、モ一ノレド樹脂 5

4 を成形する際には、光反射部 5 3 の反射面側の外周角を成形金型のキヤビティ内面に当接させた状態でセットすることができ、光反射部 5 3 を位置決めしてモールド樹脂 5 4 内に精度良くインサートすることができ、光反射部 5 3 の実装精度が高くなる。

( 第 2 0 の好ましい実施形態）図 3 2 は第 2 0 の好ましい実施形態による受光器 6 2 の断面図である。この実施形態にあっては、モールド樹脂 5 4 の表面中心部に直接入射領域 5 9 を設け、直接入射領域 5 9 の周囲に、中心側で窪むように円錐（台）状又は角錘（台）状をしたテーパー状部 6 3 を設け、その外側に平坦な平面領域 6

0 を設けている。テ一パー状部 6 3 の中心軸は受光素子

5 2 の光軸と一致し、平面領域 6 0 は受光素子 5 2 の光軸と垂直な面となってレ、るしカゝして、この受光器 6 2 にあっては直接入射領域 5 9 に向けて入射した光は、屈折しながら受光素子 5 2 に入射する。また、光反射部 5 3 は、平面領域 6 0 にほぼ垂直に入射した光を反射させ、さらに平面領域 6 0 で全反射させることにより、受光素子 5 2 に入射させる。テ一パー状部 6 3 は、平面領域 6 0 から入射して光反射部 5 3 の外周部分で反射された光が直接入射領域 5 9 の近傍で全反射されたときに受光素子 5 2 から外れた方向へ全反射されることなく、受光素子 5 2 に入射するようにするものである。従って、この実施形態によれば、より受光効率を向上させることができる。また、テーパー状部 6 3 を設けることにより、直接入射領域 5 9 の突出長を小さくでき、受光器 6 2 をより薄型化することができる。

なお、こうした構造の場合、受光素子 5 2 から直接入射領域 5 9 とテーパー状部 6 3 との境界を見た方向が光軸となす角度 α を、モールド樹脂 5 4 と空気との間の全反射の臨界角 0 c より小さくすることも可能になる。

( 第 2 1 の好ましレ、実施形態）図 3 3 は第 2 1 の好ましい実施形態による受光器 6 4 を示す斜視図であって、太陽電池として用いられるものである。この受光器 6 4 (太陽電池）にあっては、長手方向に均一な断面を有する断面略放物線状をした光反射部 5 3 をモールド樹脂 5 4 内に封止してある。光反射部 5 3 の前面には、その長手方向に沿って、受光素子 5 2 ( アモルファス、多結晶あるレ、は単結晶のシリコン系光電変換素子などカゝらなる光電変換素子）が設けられてレ、る。モールド榭脂 5 4 の前面の中央部には、長手方向に沿ってシリンドリカノレレンズ状をした直接入射領域 5 9 が形成されその両側に平坦な平面領域 6 0 が形成されてレヽる。

しカゝして、この受光器 6 4 においても、受光器 6 4 に垂直入射した光のうち、直接入射領域 5 9 に入射した光は直接受光素子 5 2 に集光される。また、平面領域 6 0 に入射した光は光反射部 5 3 で反射された後、さらに平面領域 6 0 で全反射されて受光素子 5 2 に受光される。さらに、この受光素子 5 2 では一方に長い形状をしているので、受光面積を非常に大きくすることができ、高い集光量を得ることができ、太陽電池としても高い発電能力を得ることができる。

太陽電池は、現在のところエネルギー変換効率が 1 5 % と低いので、発電能力を高くしょうとすれば、光電変換素子そのものの面積を大きくせざるを得ず、コストが高くつく。これに対し、本発明の受光器 6 4 (太陽電池）によれば、光電変換素子そのものの面積を大きくしなくても、受光器 6 4 全体の面積を大きくすることで受光面積を大きくでき、しカゝも、その受光面に入射した光を効率よく受光素子 5 2 に集めることができるので、安価な手段で発電能力を高めることができる。特に、この実施形態のような構造によれば、集光効率を 2 倍以上に高め、実質的なエネルギー変換効率を 2 倍以上に高めることができる。

さらに、この受光器 6 4 によれば、薄型に保ったままで効率を高めることができるので、家の屋根に装着するソーラーパネルや道路錤、デリ二エータなどに応用する場合でも薄型化の要求に応えることができる。

なお、図 3 0 及び図 3 1 のような形態の受光器 6 4 において、受光素子 5 2 として光電変換素子を実装していてもよい。

( 第 2 2 の好ましい実施形態）図 3 4 は第 2 2 の好ましい実施形態による発光光源 6 5 の斜視図、図 3 5 ( a ) はその正面図、図 3 5 ( b ) は図 3 5 ( a ) の X 1 — X 1 線断面図、図 3 5 ( c ) は図 3 5 ( a ) の Y 1 — Y 1 線断面図である。この実施形態によれば、発光ダイォード（ L E D チップ）等の発光素子 1 2 は透光性樹脂材料力、らなるモールド樹脂 1 3 中に封止されている。モールド樹脂 1 3 中に封止された発光素子 1 2 はリードフレーム 1 7 の先端に設けられたステム 1 5 上に搭載され、ボンデイングワイヤ 1 6 によってもう一方のリードフレーム 1 4 に接続されており、光出射側を発光光源 6 5 の前方へ向けて配置されてレ、る。

光反射部 2 0 は、金属部材をプレス加工等でパラボラ状に成形したものであり、その表面はアルミニウムや銀のメツキを施すことによって鏡面カ卩ェされてレ、る。あるいは、ァノレミ二ゥムゃ銀等のプレス力 tl ェ品に化学処理を施すことによって表面に光沢を持たせたものを光反射部

2 0 として用レ、てもよレ、。光反射部 2 0 の中心部にはステム 1 5 を納めるための開口 2 0 a があいており、発光素子 1 2 を実装されたステム 1 5 を開口 2 0 a に納めた状態で、光反射部 2 0 はリードフレーム 1 4 及び 1 7 と共にモールド樹脂 1 3 内に封止されてレ、る。

この光反射部 2 0 は、図 3 5 ( a ) に示すように、正面から見た状態では長軸方向と短軸方向とを有しており、この実施例では略楕円形をしている。また、光反射部 2 0 の外周縁は、モールド樹脂 1 3 の前面と平行となるように形成されているので、光反射部 2 0 の外周縁とモールド榭脂 1 3 の前面との間に大きな隙間が発生せず、この隙間カゝら光が漏れてロスになるのを防止すること力 ^s できる。

図 3 5 ( b ) に示す長軸方向の断面と図 3 5 ( c ) に示す短軸方向の断面とは、いずれも凹状に湾曲しているが、互いに形状が異なっている。すなわち、長軸方向における断面の曲率の分布範囲と、短軸方向における断面の曲率の分布範囲とが互いに異なっている。即ち、長軸方向における断面の曲率分布は短軸方向における断面の曲率分布よりも小さな値の側にずれてレ、る。

例えば、長軸方向における断面でも、短軸方向における断面でも、光反射部 2 0 の断面が円弧であるとすれば、長軸方向における断面の半径を R l 、短軸方向における断面の半径を R s としたとき、

( 1 / R 1 ) < ( 1 / R s )

つまり、長軸方向断面における半径 R 1 が短軸方向断面における半径 R s よりも大きくなつてレヽる（ R 1 〉 R s ) o

また、光反射部 2 0 の断面が円弧でない場合には、長軸方向断面においても、短軸方向断面においても、曲率は場所によって異なるため拡カ S り（分布）を有してレ、る。このような場合には、たとえば曲率の分布の中心値によつて特徴づけることができる。即ち、長軸方向断面における曲率の最小値が p 1 ) min、最大値が（ p 1 ) max であるとし、短軸方向断面における曲率の最小値が（ p s ) min、最大値が（ p s ) max であるとすれば、それぞれの中心値（ P 1 ) c 、 ( S ) c は、

長軸方向： ( p 1 ) c = { ( 1 ) min + ( 1 ) ma } / 2 短 $ffl方向： ( p s ) c = { ( iO s ) min + ( p s ) max } / 2 で表される。そして、本発明にかかる発光光源 6 5 に用いられる光反射部 2 0 では、長軸方向断面における曲率の中心値（ p 1 ) c を短軸方向断面における曲率の中心値（ p s ) c よりも小さくし、

( P 1 ) C < ( /O S ) c

とすればよい。あるいは、曲率の分布の両端、すなわち最小値と最大値によって特徴付け、

p ) min ≤ ( P S ) mm

p ) max ^ p s ) max

としてもよい。ただし、この等号は同時に成り立たないものとする。

モールド樹脂 1 3 の前面中央部には、凸レンズ形状をした直接出射領域 1 8 が形成されており、その周囲には直接出射領域 1 8 を囲むようにして平面状をした全反射領域 1 9 が形成されている。また、直接出射領域 1 8 は、その光軸が発光素子 1 2 の光軸と一致するように形成されており、全反射領域 1 9 は発光素子 1 2 の光軸と垂直な平面となっている。発光素子 1 2 は、この直接出射領域 1 8 の焦点もしくはその近傍に位置している。また、発光素子 1 2 から直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 との境界を見た方向が光軸となす角度は、モールド榭脂 1 3 と空気との間の全反射の臨界角 0 c と等しいか、それよりも大きくなつている。

このレンズ状をした直接出射領域 1 8 においても、正面カゝら見ると、図 3 5 ( a ) に示すように長軸方向と短軸方向を有する略楕円状をしており、長軸方向及び短軸方向はそれぞれ光反射部 2 0 の長軸方向及び短軸方向に一致してレ、る。直接出射領域 1 8 も、長軸方向における断面の曲率の分布範囲と、短軸方向における断面の曲率の分布範囲とは互いに異なっており、特に、長軸方向における断面の曲率分布は短軸方向における断面の曲率分布よりも小さな値の側にずれてレ、る。ここで、直接出射領域 1 8 で長軸方向における断面の曲率分布が短軸方向における断面の曲率分布よりも小さな値の側にずれているというのは、光反射部 2 0 の場合と同じ意味である。

しカゝして、発光素子 1 2 力ゝら出射された光のうち、直接出射領域 1 8 へ放射された光は、ほぼ平行光化されて直接モールド榭脂 1 3 の前面から前方へ出射される。また、発光素子 1 2 から出射された光のうち、全反射領域 1 9 へ出射された光は樹脂界面で全反射され、樹脂界面で全反射された光のほぼ全てが光反射部 2 0 で反射されることにより、全反射領域 1 9 から前方へ出射される。よって、発光素子 1 2 カゝら前面側へ出射されたほぼ全ての光を（すなわち、全反射領域 1 9 で全反射された光も）発光光源 6 5 の前方へ取り出すことができ、光利用効率を高くすることができる。しカゝも、発光素子 1 2 力ゝら前方へ出射された光は、何物にも遮られることなく直接出射領域 1 8 力ゝら出射されるので、前記従来例のように光軸上が暗くなることがなく、指向特性が改善される。

さらに、発光素子 1 2 カゝら斜め方向へ出射された光は、全反射領域 1 9 で全反射され、光反射部 2 0 でも反射されて前方へ出射されるので、光路長が長くなり、その分だけ収差を小さくして発光光源 6 5 を高精度化することができる。

また、光反射部 2 0 は略楕円形状をしているので、このとき光反射部 2 0 で反射されて前方へ出射される光も、図 3 6 に示すように出射プロファイルが略楕円形状のビームとなる。しカゝも、直接出射領域 1 8 も略楕円形状をしていて長軸方向が光反射部 2 0 の長軸方向と一致している力ゝら、直接出射領域 1 8 力ゝら出射される光ビームも断面略楕円状となり、図 3 7 に示すように、直接出射領域 1 8 力ゝら出射される光が全反射領域 1 9 から出射される光を補完し、直接出射領域 1 8 から出射される光と全反射領域 1 9 力ゝら出射される光とを合わせると、ほぼ強度均一な楕円プロファイルの出射光が実現される。

なお、一方向に拡がった略楕円状の光を出射させようとすれば、任意の方向で曲率が一定な半球面状の金属部材を用意し、その左右両側をカットして縦に長くした光反射部を考えると、このカットした部分でモールド樹脂の前面との間に大きな隙間が発生し、ここから光が漏れて光の利用効率が悪くなる。これに対し、方向によって曲率を異ならせることによってこのような隙間を小さくすることができ、発光光源 6 5 の輝度を高くできる。また、正面視で円形をした光反射部 2 0 において、直交 2 方向で曲率を異ならせた場合には、反射した光の広がりを異ならせることができるので、一方向に拡がった略楕円状プロフアイノレの出射光を得ることができる。もっとも、光反射部 2 0 も楕円状にしておくことにより、光反射部 2 0 の設計は容易になる。

特に、光反射部 2 0 は、非球面のトーリック面、ノくィコニック面として実現することができ、より均一なビームプロファイルの設計が可能となる。図 3 8 ( a ) はバィコニック面で形成された光反射部 2 0 を表しており、図 3 8 ( b ) のように光反射部 2 0 の長軸方向に X 軸、短軸方向に Y 軸、前方に向けて Z 軸をとるとき、このバィコニック面を有する光反射部 2 0 の光反射面は次の ( 1 )式で表される。 c VJC X ² + c V Y

Z =

1 + 1 - cvx²( ccx + l )X²- cv²(cc + 1 ) Y²

(1)

+ aX⁴+ 6Y⁴+ cX⁶+ i/Y⁶+ - - - -

但し、このノくィコニック面の X Z 平面における断面の形状を Z = g l ( X ) と表すとき、この曲線の曲率を c v 、コーニック係数を c c とし、 Y Z 平面における断面の形状を Z = g 2 ( Y ) と表すとき、この曲線の曲率を

C V X ( ≠ C V ) 、コーニック係数を C C X としてレヽる。また、 a 、 b 、 c 、 d はいずれも高次項の係数である。

(第 2 3 の好ましレ、実施形態）図 3 9 ( a ) は第 2 3 の好ましい実施形態による発光光源 6 6 を示す正面図、図 3 9 ( b ) 、図 3 9 ( c ) は図 3 9 ( a ) の X 2 — X 2 線断面図及び Y 2 — Y 2 線断面図である。この実施形態にあっては、光反射部 2 0 を正面視で長方形状とし、長軸方向及び短軸方向の断面で凹状に湾曲するように形成しており、これを矩形状に成形されたモールド樹脂 1 3 内に封止し、発光光源 6 6 の外形も正面から見て長方形状となるようにしてレ、る。

このような形状の発光光源 6 6 でも、第 1 5 の実施形態と同様、図 4 0 に示すように略楕円形状プロファイルの均一な光ビームを出射することができる。

( 第 2 4 の好ましい実施形態）図 4 1 ( a ) は第 2 4 の好ましい実施形態による発光光源 6 7 を示す正面図、図 4 1 ( b ) 及び図 4 1 ( c ) は図 4 1 ( a ) の X 3 — X 3 線断面図及び Y 3 — Y 3 線断面図である。この実施形態にあっては、図 4 1 ( a ) ( b ) ( c ) において 2 点鎖線で示すように、正面形状が楕円をした光反射部 6 8 の四辺をカツトしてほぼ長方形状にした光反射部 2 0 を用いてレ、る。そして、これを矩形状に成形されたモールド樹脂 1 3 内に封止し、発光光源 6 7 の外形も正面から見て長方形状となるようにしている。

このような構造の発光光源 6 7 によれば、図 4 2 に示すように、より.長方形状に近いプロファイルの光ビームを出射させることができる。車載用のノヽィマウントストラップランプなどの用途では、ある限られた矩形領域内へ均一なビームを照射することが望まれることがあるので、この発光光源 6 7 はそのような用途に望ましいものである。

また、従来の発光光源（ L E D ) では、ビームプロフアイル（指向特性）の設計にあたっては、レンズ面の曲率と、 L E D チップ一レンズ面間の距離のみをノラメ一タとして設計しており、光軸方向に発光光源が厚くならざるを得なかったが、本発明にかカゝる発光光源では、光反射部の形状に.よってより自由な設計が可能となるので、結果として、光軸方向に薄い発光光源 6 7 を得ることができる。すなわち、第 2 2 〜第 2 4 のような実施形態（図 3 4 〜図 4 2 ) の発光光源によれば、厚みが薄くて広い範囲に光を出射させることが可能な発光光源を実現することができる。例えば、ノ、ィマウントストラップランプのように、光学系に許容されるスペース（特に、奥行き）は狭いが、幅広い面積に光を照射する必要があるアプリケーションには、係る実施形態による発光光源 6 7 は特に有効となる。

( 第 2 5 の好ましレヽ実施形態）図 4 3 ( a ) は、第 2 5 の好ましい実施形態による発光光源 6 9 を示す正面図、図 4 3 ( b ) は図 4 3 ( a ) の X 4 — X 4 線断面図、図 4 3 ( c ) は図 4 3 ( a ) の Y 4 — Y 4 線断面図である。図 4 3 に示す発光光源 6 9 では、直接出射領域 1 8 の周囲にテーパー状をしたテーノ、。一状部 1 9 b を形成し、テーパー状部 1 9 b の周囲に平面部 1 9 a を形成している。このテーノ一状部 1 9 b は、発光素子 1 2 の光軸の光出射方向となす角度が 9 0 度よりも小さくなつており、平面部 1 9 a は光軸に垂直になっている。ここで、発光素子 1 2 からテーパー状部 1 9 b と平面部 1 9 a との境界を見た方向が、発光素子 1 2 の光軸となす角度がモールド樹脂 1 3 の界面における全反射の臨界角 0 c よりも大きくなるようにしておけば、平面部 1 9 a に入射した光は全て全反射され、またテ一ノー状部 1 9 b と直接出射領域 1 8 の境界に入射した光もテーパー状部 1 9 b で全反射されるようにテーパー状部 1 9 b の傾斜角を設定しておけば、テーパー状部 1 9 b に入射した光は全て全反射される。従って、テーパー状部 1 9 b 及び平面部 1 9 a が全反射領域 1 9 となり、平面部 1 9 a では全反射させることのできない領域の光もテーパー状部 1 9 b で全反射させることが可能になり、これらの光を光反射部 2 0 で反射させて前方へ向かわせることにより、発光光源 6 9 の光出射効率が向上する。

また、正面から見て略楕円形をした光反射部 2 0 を設計する場合、特に長軸方向の光出射プロファイルや効率を重視して設計した場合には、短軸方向については、発光素子 1 2 力ゝら出射した光がモールド榭脂 1 3 の界面で全反射する領域（全反射領域 1 9 ) が狭くなつたり、または無くなってしまったりする場合がある。

このような場合にもテーパー状部 1 9 b を形成することが有効となる。しカゝも、図 4 3 のように全反射領域を増やすために形成するテーパー状部 1 9 b については、短軸方向においてテーパー状部 1 9 b が占める割合を、長軸方向においてテーパー状部 1 9 b が占める割合よりも大きくし、発光光源 6 9 を正面から見たとき、テ一パ一状部 1 9 b の外形が直接出射領域 1 8 や光反射部 2 0 の外形と相似関係でないようにすればよい。場合によつては、正面から見たテーパー状部 1 9 b の外形の長軸と短軸の方向が直接出射領域 1 8 や光反射部 2 0 とは逆転する場合もある。このような構成とすることにより、発光光源 6 9 の短軸方向における効率を向上させることが可能となる。

また、短軸方向の光出射プロファイルや効率を重視して設計をした場合や、発光光源 6 9 の外形や光出射プロファイル力ゝらの制限を受ける場合には、図 4 4 に示す発光光源 7 0 のように、発光素子 1 2 を樹脂界面に近づける必要のある場合がある。このような場合には、図 4 5 ( a ) に示すように、長軸方向の榭脂界面の端部においては、発光素子 1 2 力ゝら出射した光の出射角（光軸となす角度）が、例えば 7 0 度以上とレヽつた大きな角度になる場合がある。このような角度の光は強度が低いので、 L E D の外周部分の光強度が小さくなり、発光光源 6 9 の輝度が不均一になる。

このような場合には、図 4 5 ( b ) に示すように、長軸方向の断面においてテーノ、。一状部 1 9 b の角度を、全反射角を満たす角以上に設定し、テーパー状部 1 9 b で全反射した光を樹脂界面の端部に到達させることにより、樹脂界面の端部における輝度を向上させ、発光光源

6 9 の輝度をほぼ均一にすることができる。この場合も、発光光源 6 9 を正面から見たときのテーパー状部 1 9 b の外形についてほ、直接出射領域 1 8 や光反射部 2 0 の外形とは必ずしも相似関係に無く、長軸と短軸の比がより大きな形状になる場合もある。

なお、図 3 4 以下に示したような、正面から見て長軸方向と短軸方向を有する形状は、図示しないが、受光器にも適用することができる。

(第 2 6 の好ましい実施形態）図 4 6 ( a ) ( b ) は、第 2 6 の好ましい実施形態による発光光源 7 1 を示す正面図及び断面図である。この発光光源 7 1 は、回路基板

7 3 に実装された L E D チップ等のチップ型発光素子 1 2 に円盤状をした光モジュール（光学部品） 7 2 を被せるように設置して構成されている。

光モジユーノレ 7 2 は、モールド樹脂 1 3 内に光反射部 2 0 をィンサート成形したものであって、モールド榭脂 1 3 の表面には、凸レンズ状の直接出射領域 1 8 と全反射領域 1 9 とが形成されてレ、る。また、モールド榭脂 1 3 の裏面には、光反射部 2 0 の開口 2 0 a と対応する位置において、開口 2 0 a 內に入り込むようにして凹状をした素子装着部 7 4 が形成されている。この素子装着部 7 4 は、発光素子 1 2 から出射された光が光モジュール 7 2 に入射する際、その光軸を曲げないよう、各方向の光に対してほぼ垂直となっており、略半球状に形成されている。この光モジュール 7 2 を、回路基板 7 3 に実装された表面実装タイプのチップ型発光素子 1 2 に被せ、発光素子 1 2 を素子装着部 7 4 内に納めるようにして発光光源 7 1 が構成されてレ、る。このとき素子装着部 7 4 の寸法を発光素子 1 2 の外形寸法と合わせておけば、発光素子 1 2 と光モジュール 7 2 との位置合わせが容易となり、効率的に組み立てることができる。

このような光-モジユーノレ 7 2 を用いることによっても、これまで説明したようにモールド樹脂 1 3 内に発光素子 1 2 を埋め込まれた発光光源と同様な作用効果を奏すること力 S できる。すなわち、図 4 6 ( b ) に示すように、発光素子 1 2 から前方へ出射された光は、素子装着部 7 4 カゝらモールド樹脂 1 3 内に入り、モールド樹脂 1 3 内を進んで直接出射領域 1 8 から前方へ出射される。また、発光素子 1 2 カゝら斜め方向に出射された光は、素子装着部 7 4 からモールド樹脂 1 3 内に入り、モールド榭脂 1 3 内を進んで全反射領域 1 9 に達し、全反射領域 1 9 で全反射した後、光反射部 2 0 で反射され、全反射領域 1 9 を透過して前方へ出射される。従って、発光素子 1 2 に較べて大きな光モジュール 7 2 を用いることにより、発光素子 1 2 の大きさに較べて大きな面積に発光素子 1 2 の光を広げて光モジュール 7 2 から出射させることができ、発光面の大面積化が可能になる。

また、この光モジュール 7 2 を被せることにより生じる光損失も、光モジュール 7 2 へ入射する際の損失、モ一ルド榭脂 1 3 の前面力ゝら出射する際のフレネノレ損、おょぴ光反射部 2 0 によるわずかな反射損のみであり、発光素子 1 2 力ゝら出射された光の約 9 0 % の光が効率よく光モジュール 7 2 から前方へ出射される。

さらに、光モジュール 7 2 を用いた発光光源 7 1 力、らの出射方向も自由に設計可能となり、レンズを用レ、て同様な効果を得ようとした場合より、空間的に小さく構成すること力 S できる。 L E D チップを使用してレヽるアプリケーションの多くは、空間的な制約が多い事例が多いが、そのような場合にも当該光モジュール 7 2 を使用することは有効である。

また、このような光モジュール 7 2 によれば、回路基板 7 3 に既に実装されている発光素子 1 2 に用レ、ることができ、後付けで発光素子 1 2 の発光面積の大型化か高効率化を図ることができる。

なお、本実施形態では、 L E D チップを用いた例を示したが、光モジュール 7 2 を大型化し、 L E D チップを電球や蛍光灯のような光源に適用しても同様の効果を得ること力 S できる。

( 第 2 7 の好ましレ、実施形態）図 4 7 は、第 2 7 の好ましい実施形態による発光光源 7 5 を示す正面図である。この発光光源 7 5 では、長軸方向と短軸方向を有する、例えば長方形状をした光モジュール 7 2 を用いている。このような光モジュ一ノレ 7 2 を用いれば、長軸方向と短軸方向とで光の広がりが異なるので、長方形状ないし楕円形状のプロファイルの出射光を実現でき、光モジユール 7 2 を用いて第 2 2 の実施形態（図 3 4 ) に対応した発光光源 7 5 を製作することができる。

これ以外にも、光モジュール 7 2 の構造を変更することにより、これまで述べた種々の発光光源と同様な機能を持たせることも可能になる。

(第 2 8 の好ましレ、実施形態）図 4 8 は第 2 8 の好ましい実施形態による受光器 7 6 を示す斜視図、図 4 9 はその断面図である。この実施形態では、回路基板 7 3 に実装された受光素子 5 2 に光モジュール 7 7 を被せ、素子装着部 7 8 内に受光素子 5 2 を納めて受光器 7 6 を構成している。受光素子 5 2 の種類は特に限定されることはなく、図 5 0 ( a ) や図 5 0 ( b ) に示すような形態のリード 5 0 a を有するものなど、一般的なフォトダイオードゃフォトトランジスタ等に適用できる。

この光モジユーノレ 7 7 も、モールド樹脂 5 4 内に光反射部 5 3 をインサート成形したものであって、モールド樹脂 5 4 の表面には、凸レンズ状の直接入射領域 5 9 と平面領域 6 0 とが形成されている。また、モールド樹脂 5 4 の裏面には、光反射部 5 3 の開口 6 1 と対応する位置において、開口 6 1 内に入り込むようにして凹状をした素子装着部 7 8 が形成されている。この素子装着部 7 8 も、光モジュール 7 7 から受光素子 5 2 に入射する光の光軸を曲げないよう、各方向の光に対してほぼ垂直となっており、略半球状に形成されている。この光モジュール 7 7 を、回路基板 7 3 に実装された受光素子 5 2 に被せ、受光素子 ' 5 2 を素子装着部 7 8 内に納めるようにして受光器 7 6 が構成されている。このとき素子装着部 7 8 の寸法を受光素子 5 2 の外形寸法と合わせておけば、受光素子 5 2 と光モジュール 7 7 との位置合わせが容易となり、効率的に組み立てることができる。

し力、して、この受光器 7 6 にあっては、光モジュール 7 7 の直接入射領域 5 9 に入射した光はモールド樹脂 5 4 内を進み、素子装着部 7 8 カゝら出て受光素子 5 2 に入射する。また、光モジュール 7 7 の平面領域 6 0 に入射して光はモールド樹脂 5 4 内を進んで光反射部 5 3 で平面領域 6 0 に向けて反射され、平面領域 6 0 で全反射された後、素子装着部 7 8 から出て受光素子 5 2 に入射する。よって、光モジュール 7 7 が大面積レンズの役目をし、受光素子 5 2 に較べて大きな光モジュール 7 7 を用いることにより、大面積の光を受光素子 5 2 に受光させること力 S 可能になる。

レンズを利用して同様な作用効果を得ようとした場合には、空間的に大きな領域が必要となるが、この光モジユール 7 7 を用いれば薄型化が可能になる。

受光器の場合にも、光モジュール 7 7 の構造を変更することにより、れまで述べた種々の受光器と同様な機能を持たせることが可能になる。

また、ここでは発光光源用の光モジュール 7 2 と受光器用の光モジュール 7 7 とは、別々に説明したカ、これらは互いに共用することも可能である。

( 第 2 9 の好ましレ、実施形態）図 5 1 は第 2 9 の好ましい実施形態による発光光源 7 9 を示す断面図である。この実施形態では、発光素子 1 2 に被せる光モジュール 7 2 内には光反射部 2 0 はインサートされてレヽない。その代わりに、モールド樹脂 1 3 の裏面に反射型フレネルレンズ状のパターン 8 0 を形成し、そのノターン 8 0 の表面に金属蒸着膜からなる反射膜 8 1 を形成している。また、モールド榭脂 1 3 の外周部には、回路基板 7 3 の表面で安定させるために円筒状の支持部 8 2 がー体に成形されている。

このような構造によっても、第 2 7 の実施形態（図 4 6 ) と同様な効果が得られる。しカゝも、モールド樹脂 1 3 内に光反射部 2 0 をインサ一ト成形する必要がないので、部品点数を減らすことができ、コストを安価にできる。また、光モ：ジュール 7 2 を成形する際に、光反射部 2 0 の位置決めが不要となり、光モジュール 7 2 の成形工程を効率化できる。

( 第 3 0 の好ましい実施形態）図 5 2 は第 3 0 の好ましい実施形態による発光光源 8 3 を示す断面図である。この実施形態では、モールド樹脂 1 3 の表面の中央部にわずかに直接出射領域 1 8 を形成し、大部分を全反射領域 1 9 としてレヽる。しカゝも、直接出射領域 1 8 は、浅い凹部によって構成してレ、る。

この実施形態では、発光素子 1 2 から前方へ出射される光をできるだけ全反射領域 1 9 で全反射させ、光反射部 2 0 で出射方向を制御できるようにしてレ、る。この実施形態によれば、出射光の制御性を高くすることで、空間的や制約のために凸レンズ状の直接出射領域 1 8 を形成できない場合、発光素子 1 2 力ゝら出射される光がある偏った指向角を有してレヽてランノくート分布に近くない場合、凸レンズ状の直接出射領域 1 8 では所望の方向に光を出射させることが困難な場合、より大面積化が必要となり、光モジュール 7 2 の端面方向に光を配分したい場合などの各場合にも対応可能となる。

( 第 3 1 の好ましい実施形態）図 5 3 は第 3 1 の好ましい実施形態による発光光源 8 4 を示す断面図である。この実施形態においては、直接出射領域 1 8 及び全反射領域 1 9 が平面状に形成されてレ、る。また、光モジユール 7 2 の素子装着部 7 4 は、図 5 4 に示すように、球面状部分 7 4 a と、その中心から前方へ向けてモ一ノレド榭脂 1 3 内に入り込んだ幅の狭い窪み 7 4 c カゝらなる。また、球面状部分 7 4 a と窪み 7 4 c の間の境界部 7 4 b は滑らかに湾曲している。球面状部分 7 4 a 及び窪み 7 4 c は、いずれも発光素子 1 2 から出射した光の方向に対してほぼ垂直となるように形成されているが、境界部 7 4 b は、発光素子 1 2 から出射した光の方向に対して傾斜している。

しカゝして、窪み 7 4 c では、発光素子 1 2 から前方へ出射された光は、光軸方向を変えることなく、そのまま前方へ進んで出射する。これにより発光光源 8 4 を正面力ら見たとき、中心部カゝら光が出射される。境界部 7 4 b では、発光素子 1 2 から前方へ出射された光が屈折し、全反射領域 1 9 の方向へ曲げられ、光反射部 2 0 で出射方向を制御される。球面状部分 7 4 a では、発光素子 1 2 カゝら斜め方向へ出射された光が、光軸方向をほとんど変えることなく、全反射領域 1 9 の方向へ進み、光反射部 2 0 で反射されて出射方向を制御される。このような構成によれば、第 3 0 の実施形態（図 5 2 ) と同様、発光素子 1 2 から前方へ出射される光をできるだけ全反射領域 1 9 で全反射させ、光反射部 2 0 で光の出射方向を制御できる。さらに、窪み 7 4 c によって、正面から見たときに発光光源 8 4 の中心部が喑くなるのを防止している。

(第 3 2 の好ましレヽ実施形態）図 5 5 は第 3 2 の好ましい実施形態による発光光源 8 5 を示す断面図である。この実施形態においても、直接出射領域 1 8 及び全反射領域 1 9 が平面状に形成されている。また、光モジユール 7 2 の素子装着部 7 4 は、円錐台形状となっている。

このような形状の素子装着部 7 4 を有する光モジユール 7 2 を用いれば、発光素子 1 2 から素子装着部 7 4 の頂面へ出射された光は、方向を変えることなく前方へ出射される。また、図 5 6 に示すように、発光素子 1 2 から素子装着部 7 4 の傾斜面へ出射された光のうち、頂面近くの光 L 4 は全反射領域 1 9 側へ屈折され（この光 L 4 は、球面状の素子装着部 7 4 の場合には、破線のように直進する。）、光反射部 2 0 で出射方向を制御される。発光素子 1 2 から素子装着部 7 4 の傾斜面に垂直に入射する光 L 5 は、直進して全反射領域 1 9 で全反射し、光反射部 2 0 で出射方向を制御される。従って、この実施形態でも第 3 1 の実施形態と同様な効果を得ることがでさる。

さらに、発光素子 1 2 から側面方向へ（光軸に対して約 7 0 ° 以上の角度で）出射された光 L 6 は、球面状の素子装着部 7 4 め場合には、破線で示すように、光反射部 2 0 に直接当たって反射され、外側へ広がってしまうが、円錐台形状の素子装着部 7 4 の場合には、素子装着部 7 4 の傾斜面で屈折することによって直進して全反射領域 1 9 へ入射させられ、全反射領域で 1 9 で全反射された後光反射部 2 0 で反射され、前方へ出射される。

( 第 3 3 の好ましレ、実施形態）図 5 7 は第 3 3 の好ましい実施形態による発光光源 9 1 の構造を示す断面図である。この発光光源 9 1 にあっては、一方のリ一ドフレーム 1 7 の先端にステム 1 5 が設けられており、ステム 1 5 には L E D チップ等の発光素子 1 2 力 S ダイボンドされ、他方のリードフレーム 1 4 と発光素子 1 2 とはボンデイングワイヤ 1 6 によってボンディングされている。光反射部 2 0 は、金属板によって非球面状に成形されており、金属板の内面には金属メツキやエッチングによつて鏡面加工を施され、略中央部には開口 2 0 a が開口されている。

発光素子 1 2 を実装されたリードフレーム 1 7 及び 1 4 の先端部は、光反射部 2 0 の開口 2 0 a 内に揷通され、光反射部 2 0 と共に高屈折率の透光性樹脂からなるモールド樹脂 1 3 内に封止されている。モールド樹脂 1 3 の前面には全反射領域 1 9 が形成されており、その略中央部には凸レンズ状の直接出射領域 1 8 が形成されている。

しカゝして、この発光光源 9 1 を点灯させると、発光素子 1 2 カゝら出た光のうち直接出射領域 1 8 に入射した光は、直接出射領域 1 8 によって集光されて前方へ出射される。また、発光素子 1 2 カゝら出た光のうち直接出射領域 1 8 周囲の全反射領域 1 9 へ入射した光は、全反射領域 1 9 で後方へ向けて全反射され、全反射領域 1 9 の後方に位置する光反射部 2 0 によって再度反射されると共に指向特性が狭くなるように（好ましくは、ほぼ平行光となるように）絞られた後、全反射領域 1 9 を透過して前方へ出射される。従って、発光素子 1 2 の光軸方向に対して大きな角度を持つ方向へ出射された光も前方へ出射させることができ、光の利用効率が大幅に向上する。また、発光素子 1 2 の前面で均一に発光させることがでさる。

さらに、この発光光源 9 1 にあっては、モールド樹脂 1 3 の前面（全反射領域 1 9 ) は発光素子 1 2 の光軸と垂直な平面 E に対して φ だけ傾けられている。また、直接出射領域 1 8 は非球面レンズで構成されており、直接出射領域 1 8 の光軸（中心） F は全反射領域 1 9 の幾何学的な中心 G よりも全反射領域 1 9 の傾斜方向（図 5 7 の上方向）へずれている。発光素子 1 2 の光軸は、直接出射領域 1 8 の光軸 F よりも全反射領域 1 9 の傾斜方向へさらにずれている。

光反射部 2 0 の湾曲形状は 1 つの非球面式で表現されており、上記構成に対応して、光反射部 2 0 はその中心からずらした部分を使用して作成されたような非対称形状をしてレヽる。この光反射部 2 0 の形状を図 5 8 により詳しく説明する。図 5 8 ( a ) ( b ) におレ、て、 2 点鎖線で表した曲面板 9 2 は、 H を回転対称軸とする非球面式で表現される曲面を有してレ、る。光反射部 2 0 は、この曲面板 9 2 の縁を J 方向に φ だけ傾いた面でカツ卜されている。光反射部 2 0 の開口 2 0 a はほぼ円形に開口されており、その中心 K が曲面板 9 2 の回転対称軸 H と光反射部 2 0 の中心 G との中間に位置してレヽる。また、開口 2 0 a の中心 K は、直接出射領域 1 8 の光軸とほぼ一致している。また、光反射部 2 0 の両側縁 9 3 は少し切り落とされており、それに伴って発光光源 9 1 を正面から見た形状も両側面を切り落とされた俵型となっている。これは、光反射部 2 0 の形状が回転対称でなく、方向性を持っため、成型時において金型内で光反射部 2 0 が回転して位置がずれないようにするためである。

なお、この発光光源 9 1 を正面から見たときの形状は、図 7 7 のような俵型に限らず、図 7 8 のような一部切欠した円形、図 7 9 のような長方形、図 8 0 のような楕円形などであってもよい。

発光素子 1 2 の光軸も光反射部 2 0 の中心 G から外れており、全反射領域 1 9 の傾斜方向へずれている。

この発光光源 9 1 は、上記のように全反射領域 1 9 及び光反射部 2 0 が傾斜しているので、図 5 9 に示すように全反射領域 1 9 が斜め上方を向くようにして設置することにより、西日や朝日のような外乱光が斜め上方から入射してきても、全反射領域 1 9 や光反射部 2 0 で反射した光は、もとの斜め上方へ戻って地上には達しない。よって、発光光源 9 1 が消灯しているときにも反射光によって点灯しているように見える不都合を回避することができる。

また、上記のように発光素子 1 2 は直接出射領域 1 8 の光軸 F よりも上方へずれているので、発光素子 1 2 から出て直接出射領域 1 8 を通過した光は、全反射領域 1 9 や光反射部 2 0 における反射光と異なる領域、すなわち下方へ向けて出射される。また、光反射部 2 0 を非対称な形状とし、発光素子 1 2 を光反射部 2 0 の中心よりも上方へずらしているるので、発光素子 1 2 カゝら出て全反射領域 1 9 で全反射され光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 を透過して出射される光も、全反射領域 1 9 や光反射部 2 0 における反射光と異なる領域、すなわち下方へ向けて出射される。よって、地上力ゝらは外乱光に妨げられることなく発光光源 9 1 の光を確実に捉えること力でき、発光光源 9 1 力 S 点灯しているカゝ消灯している力、はっきりと判另 IJ できる。

図 6 0 はこの発光光源 9 1 力ゝら出射された光の配光特性の例を示す図である。この配光特性は、発光素子 1 2 の光軸ないし発光光源 9 1 の中心軸に対して下方へ ε の傾きを有しており、全反射領域 1 9 の傾斜方向（上方）へは狭い範囲に；その反対側（下方）には広い範囲に配光された非対称な配向特性となっている。

このような配光特性のため、信号機にこの発光光源 9 1 を使用した場合には、遠くカゝら見たときには明るく見え、近くから見上げた場合には見えず、信号機に求められる理想的な照らし方を実現できることになる。

また、この発光光源 9 1 では、直接出射領域 1 8 を非球面レンズとしたり、光反射部 2 0 を非球面式で表現したりすることにより、発光光源 9 1 の設計を容易にしている。

図 5 7 に示すように、光反射部 2 0 の外周縁は、モールド樹脂 1 3 の前面外周部に形成された面取り部 2 5 に位置している。モールド樹脂 1 3 を成形する際には、光反射部 2 0 の外周縁を成形金型のキヤビティ内面に当接させて光反射部 2 0 を位置決めすることができ、また、樹脂は光反射部 2 0 の開口 2 0 a を通って流れるので、光反射部 2 0 を容易にインサート成形できる。

なお、直接出射領域 1 8 としては、非球面レンズに限らず、球面レンズを用いても差し支えない。

( 第 3 4 の好ましレ、実施形態）図 6 1 及び図 6 2 は、第 3 4 の好ましい実施形態を示す図であって、それぞれ上記のような構造の発光光源 9 1 を使用した信号機 1 0 1 の正面図及び側面図である。この信号機 1 0 1 は、赤、黄、緑の信号灯 1 0 2 R 、 1 0 2 Y 、 1 0 2 G を配列したものであって、上方をフード 1 0 3 で覆われている。赤、黄、緑の各信号灯 1 0 2 R 、 1 0 2 Y 、 1 0 2 G は、図 6 3 に示すように、対応する発光色の発光光源 9 1 を、方向を揃えて基板 1 0 4 に多数実装し、その基板 1 0 4 をケーシング 1 0 5 内に納め、その前面を乳白色又は半透明のカノく一 1 0 6 で覆ったものである。

図 6 5 は従来の L E D 1 0 7 を用いた信号灯の構造を示す比較のための断面図である。従来の L E D 1 0 7 では、前方へ真っ直ぐに光を出射するので、このような L E D 1 0 7 を実装した基板 1 0 4 を信号灯の内部に納めて下方へ光を出射させようとすれば、図 6 5 のように基板 1 0 4 を斜めにしてケ一シング 1 0 5 内に納める必要がある。そのため、信号灯のケーシング 1 0 5 内に基板 1 0 4 を実装するための構造が複雑になる。また、基板 1 0 4 を斜めにして納めなければならないので、信号灯の厚みが厚くなる。

これに対し、本発明にか力、る信号機 1 0 1 では、図 6 4 に示すように、発光光源 9 1 自体が斜め下方向に光を出射することができるので、図 6 3 に示すように基板 1 0 4 はケーシング 1 0 5 と平行に納めること力 S でき、信号灯 1 0 2 R 、 1 0 2 Y、 1 0 2 G の厚みを薄くすること力 ^s できる。また、基板 1 0 4 を信号灯 1 0 2 R 、 1 0 2 Y 、 1 0 2 G 内に実装するための構造も簡単になる。さらには、上方向を照らす必要がないと決められている信号機の照射規格範囲に、出射光を効率よく配光することができ、発光効率の高い発光光源 9 1 を使用した信号機 1 0 1 を実現することができる。また、発光光源 9 1 で反射した光が下方へ反射されないので、信号灯 1 0 2 R 、 1 0 2 Y 、 1 0 2 G の視認性も良好になる。

なお、信号機 1 0 1 のランプのように赤、緑、青などの非白色で点灯させる場合には、透明なモールド樹脂 1 3 内に赤色光 L E D 、緑色光 L E D 、青色光 L E D などの発光素子 1 2 を封止した発光光源を用いる方法と、白色光 L E D のように白色発光する発光素子 1 2 を赤色透明樹脂、緑色透明樹脂、青色透明樹脂などからなるモールド榭脂 1 3 内に封止した発光光源を用レ、る方法とが考えられる。しかし、前者の方法によれば、万一太陽光等の外乱光が、モールド樹脂 1 3 の表面や光反射部 2 0 で地上に向けて反射された場合でも、その反射光は発光光源力 S 点灯してレヽるときのように色づレ、て見えることがないので、発光光源が消灯しているにもかかわらず、反射光によって発光光源が点灯してレ、ると誤認しにくくなる。

( 第 3 5 の好ましい実施形態）図 6 6 は第 3 5 の好ましい実施形態による支柱 1 1 6 の上に設置された発光デイスプレイ 1 1 1 の一例を示す正面図であって、たとえば道路状況や気象情報を運転者に伝えるものであって、文字ゃィラストめ部分が発光光源 9 1 によって構成されている。また、図 6 7 及び図 6 8 はこの発光ディスプレィ 1 1 1 を構成する発光ディスプレイュニット 1 1 2 の正面図及び側面図である。発光ディスプレイユニット 1 0 2 は、第 3 3 の実施形態として説明したような発光光源 9 1 を基板 1 1 3 に実装し、その基板 1 1 3 をベース 1 1 4 とカバー 1 1 5 との間に挟み込み、各発光光源 9 1 をカノく一 1 1 5 の孔力、ら露出させるようにしたものである。発光光源 9 1 は、表示しょうとするマークや文字に応じて適当な発光色のものを適当なパターンで基板 1 1 3 に配置される。

従来の L E D 1 1 7 を用いた発光ディスプレイュニットの場合には、図 6 9 に示すように、 L E D 1 1 7 力らの光はまつすぐ前方に出射されるので、下方から見やすくなるようにして壁や支柱の上などに設置しようとすれば、発光ディスプレイユニットを下向きに傾けて設置しなければならなカゝつた。

これに対し、本発明にかかる発光光源 9 1 を用いた発光ディスプレイ 1 1 1 では、図 6 8 に示すように発光光源 9 1 自体が斜め方向へ光を出射することができるので、発光ディスプレイを傾けて設置しなくても、斜め卞方へ光を出射させて地上カゝら見やすくすることができる。よって、発光ディスプレイ 1 1 1 を設置しやすくでき、また発光ディスプレイ 1 1 1 を薄型化してスリムにすることができる。しかも、西日や朝日等の外乱光の反射によって発光ディスプレイが見えなくなったりしにくいので、本発明の発光光源 9 1 を使用した発光ディスプレイ 1 1 1 によれば、発光効率の高い発光光源 9 1 を用いて、しカゝも表示をくっきりと認識することができる発光ディスプレイ 1 1 1 を実現できる。

( 第 3 6 の好ましい実施形態）図 7 0 は第 3 6 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 1 の構造を示す断面図である。この発光光源 1 2 1 では、先端に発光素子 1 2 をダイボンドされたリードフレーム 1 7 と、発光素子 1 2 とワイヤボンディングされたリードフレーム 1 4 を封止しているモールド樹脂 1 3 の前面の全反射領域 1 9 を発光素子 1 2 の光軸に垂直な平面に形成している。この発光光源 1 2 1 は、モールド榭脂 1 3 の全反射領域 1 9 を外乱光の方向に向けて斜めに設置されている。

しかして、この発光光源 1 2 1 でも、低空からの外乱光、たとえば西日や朝日が発光光源 1 2 1 に入射しても、発光光源 1 2 1 の全反射領域 1 9 で反射した光は元の方向（斜め上方）へ反射されるので、地上へ達することがなく、発光光源 1 2 1 が消灯してレヽるときでも点灯してレ、るように見えることカなくなる。

一方、この発光光源 1 2 1 力ゝら出射される光の指向角を広くしておけば、下方へ出射した光を下方（地上）からはっきりと見ること力 S できるので、発光光源 1 2 1 の視認性が犠牲になることはない。また、下方から発光光源 1 2 1 の光を見え易くするためには、モールド樹脂 1 3 内の発光素子 1 2 の光軸を下方へ向けて傾けておき、発光素子 1 2 から出た光が、全反射領域 1 9 で屈折されて下方へ出射されるようにしてもよい。

また、図 7 1 に示す発光光源 1 2 2 A のように、モールド樹脂 1 3 の全反射領域 1 9 の中央部に直接出射領域 1 8 を設けてあってもよレヽ。この場合にも、図 7 0 の発光光源 1 2 1 と同様な効果を奏することができる。

図 7 2 に示す発光光源 1 2 2 B は、図 7 0 に示したような構造の発光光源 1 2 1 におレ、て、全反射領域 1 9 の後方に対称な形状の光反射部 2 0 を設け、全反射領域 1 9 で全反射された光を光反射部 2 0 で全反射させて前方へ出射させるようにしたものである。また、図 7 3 に示す発光光源 1 2 2 C は、図 7 2 の発光光源 1 2 2 B において、全反射領域 1 9 の中央部には直接出射領域 1 8 を設けた（あるレヽは、図 7 1 の発光光源 1 2 2 A において対称な形状の光反射部 2 0 を設けた）ものである。

( 第 3 7 の好ましい実施形態）図 7 4 は第 3 7 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 3 の構造を示す断面図である。この発光光源 1 2 3 では、先端に発光素子 1 2 をダイボンドされたリードフレーム 1 7 と、発光素子 1 2 とワイヤボンディングされたリードフレーム 1 4 を封止しているモールド榭脂 1 3 の前面の全反射領域 1 9 を発光素子 1 2 の光軸対して斜めに傾斜させてレ、る。この発光光源 1 2 3 は、ほぼ水平に設置され、モールド樹脂 1 3 の全反射領域 1 9 (傾斜面）を斜め上方に向けて設置される。また、発光素子 1 2 カゝら出た光の一部は、全反射領域 1 9 が傾斜しているため、下方へ屈折させられる。より多くの光を斜め下方へ出射させるためには、発光素子 1 2 の光軸を下方へ向けて傾けておいてもよい。

しかして、この発光光源 1 2 3 では、低空からの外乱光、たとえば西日や朝日が発光光源 1 2 3 に入射しても、発光光源 1 2 1 の全反射領域 1 9 で反射した光は元の方向（斜め上方）へ反射されるので、地上へ達することがなく、発光光源 1 2 1 が消灯しているときでも点灯してレ、るように見えること力 S なくなる。

また、図 7 5 に示す発光光源 1 2 4 のように、モールド樹脂 1 3 の全反射領域 1 9 の中央部に直接出射領域 1 8 を設けてあってもよレ、。この場合にも、図 7 4 の発光光源 1 2 3 と同様な効果を奏することができる。

( 第 3 8 の好ましレ、実施形態）図 7 6 は第 3 8 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 5 の構造を示す断面図である。この発光光源 1 2 5 では、先端に発光素子 1 2 をダイボンドされたリードフレーム 1 7 と、発光素子 1 2 とワイヤボンディングされたリードフレーム 1 4 と、光反射部 2 0 を封止しているモールド樹脂 1 3 の前面の全反射領域 1 9 を斜めに傾斜させてレ、る。これに伴って、光反射部 2 0 の外周縁も斜めにカツトされており、光反射部 2 0 の形状は上下で非対称となっている。第 3 3 の実施形態で説明した発光光源 9 1 から直接出射領域 1 8 を除いたものが、この実施形態に含まれる。この発光光源 1 2 5 は、ほぼ水平に設置され、モールド樹脂 1 3 の全反射領域 1 9 (傾斜面）を斜め上方に向けて設置される。発光素子 1 2 から出て全反射領域 1 9 で全反射された光は、光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 で屈折されて下方へ出射される。また、発光素子 1 2 から前方へ出射された光の一部は、全反射領域 1 9 で下方へ屈折させられる。なお、発光素子 1 2 の光軸を下方へ傾けておいても差し支えない。

しカゝして、この発光光源 1 2 5 では、低空からの外乱光、たとえば西日や朝日が発光光源 1 2 5 に入射しても、発光光源 1 2 5 の全反射領域 1 9 で反射した光は元の方向（斜め上方）へ反射されるので、地上へ達することがなく、発光光源 1 2 5 が消灯してレヽるときでも点灯してレヽるように見えること力 S なくなる。

また、この発光光源 1 2 5 では、発光素子 1 2 力ゝら周辺方向へ出射された光も全反射領域 1 9 で全反射させ、さらに光反射部 2 0 で反射させて全反射領域 1 9 から下方へ出射させられるので、光の利用効率が高くなる。

( 第 3 9 の好ましい実施形態）図 8 1 は第 3 9 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 6 の構造を示す断面図である。この実施形態では、モールド榭脂 1 3 の前面の全反射領域 1 9 は発光素子 1 2 の光軸に垂直となっているので、発光光源 1 2 6 自体を傾けて設置し、西日や朝日等の低空から入射する外乱光を下方へ反射させないようにしている。一方、モールド榭脂 1 3 内の光反射部 2 0 は上半分と下半分とで非対称もしくは異なる非球面式で表現された面となっており、それによつて全反射領域 1 9 で全反射され光反射部 2 0 で反射された後、全反射領域 1 9 力ゝら出射される光が下方へ向けて出射されるようにしてレヽる。

よって、このような構造の発光光源 1 2 6 でも、消灯している発光光源 1 2 6 に西日や朝日などの外乱光が当たった時に、外乱光が全反射領域 1 9 や光反射部 2 0 で下方へ反射されて発光光源 1 2 6 が点灯してレ、るように見えるのを防止すること力 S できる。

同様に、図 8 2 に示す実施形態の発光光源 1 2 7 では、直接出射領域 1 8 を上半分と下半分とで非対称なプロフアイルとしてあり、それによつて直接出射領域 1 8 から出射された光が下方へ向けて出射されるようにしている。

( 第 4 0 の好ましレ、実施形態）図 8 3 は、第 4 0 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 8 の断面図である。この発光光源 1 2 8 では、直接出射領域 1 8 の中心が全反射領域 1 9 の中心に位置している。この実施形態の発光光源 1 2 8 のように、直接出射領域 1 8 の中心が全反射領域 1 9 の中心に位置している場合でも、発光素子 1 2 の位置を動かして適当な位置（直接出射領域 1 8 の中心よりも高い位置）に配置させることにより、直接出射領域 1 8 カゝら下方へ向けて斜めに出射させることができる。

( 第 4 1 の好ましい実施形態）図 8 4 は第 4 1 の好ましい実施形態による発光光源 1 2 9 の構造を示す断面図である。この発光光源 1 2 9 にあっては、全反射領域 1 9 全体を曲面によって形成してレ、る。全反射領域 1 9 は、発光素子 1 2 カゝら出た光の大部分を全反射させるように設計してあり、発光素子 1 2 から出射された光の大部分を全反射領域 1 9 で後方へ全反射させ、さらに光反射部 2 0 で反射させて全反射領域 1 9 から出射させる。全反射領域 1 9 力ゝら出射された光は、下方へ向けて出射されるように光反射部 2 0 の形状または発光素子 1 2 の位置を設計してある。また、この全反射領域 1 9 は斜め上方へ向けて傾斜させられている。すなわち、全反射領域 1 9 の接平面 1 3 0 は斜め上方へ向けて傾斜している。

従って、この発光光源 1 2 9 においても、低空から入射した西日や朝日などの外乱光は大部分がほぼ元の方向へ反射されて下方へ達しにくくなつている。一方、発光素子 1 2 から出た光は大部分が複数回の反射を経て全反射領域 1 9 カゝら下方へ向けて出射される。よって、信号機用の発光光源などとして用レ、られた場合には、発光光源 1 2 9 力 S 消灯してレ、るにも力、力、わらず、発光光源 1 2 9 が点灯していると誤認する恐れが少なくなる。また、発光ディスプレイなどでは、傾けて設置しなくてもはつきりとした画像を見られるようになる。

また、この実施形態では、モールド樹脂 1 3 前面の全反射領域の面積が大きくなるので、ランバート分布で発光している発光素子 1 2 の光のうちでも発光素子 1 2 の光軸付近の強い光を全反射領域 1 9 と光反射部 2 0 で反射させて発光光！?、 1 2 9 力ゝら出射させることができるので、発光効率の高い発光光源を得ることができる。

図 8 5 は、全反射領域 1 9 ( あるいは、接平面 1 3 0 ) を斜め上方へ向けて傾ける代わりに、発光光源 1 3 1 の全体を斜め上方へ向けて傾けて配置したものである。このような発光光源 1 3 1 でも、外乱光が下方へ反射されるのを防止しつつ、発光光源 1 3 1 からの出射光を下方へ向け斜めに出射させることができる。

(第 4 2 の好ましい実施形態）図 8 6 は、第 4 2 の好ましい実施形態による発光光源 1 3 2 の断面図である。この発光光源 1 3 2 では、モールド榭脂 1 3 の前面略中央部に直接出射領域 1 8 を設け、その周囲に円錐状の全反射領域 1 9 を形成している。全反射領域 1 9 の縁に接する接平面は斜め上方へ向いて傾いており、全反射領域 1 9 が当該接平面 1 3 0 となす角度は、全反射領域 1 9 の上部では ζ 1 となり、全反射領域 1 9 の下部では ζ 2 となっている。

図 8 6 に示す実施形態による発光光源 1 3 2 でも、全反射領域 1 9 が斜め上方へ傾レ、てレヽることによって低空から入射した西日や朝日等の外乱光を元の方向へ反射させて下方（地上）〖こ達しなレヽようにしてレ、る。また、発光素子 1 2 の位置や光反射部 2 0 の形状によって発光光源 1 3 2 カゝら斜め下方へ向けて光が出射されるようにしている。従って、発光光源 1 3 2 が消灯している場合でも、外乱光の反射によって発光光源 1 3 2 が点灯していると誤認する恐れが少なくなる。

図 8 7 に示す発光光源 1 3 3 は、全反射領域 1 9 ( あるいは、接平面 1 3 0 ) を斜め上方へ向けて傾ける代わりに、発光光源 1 3 3 の全体を斜め上方へ向けて傾けて配置したものである。このような発光光源 1 3 3 でも、外乱光が下方へ反射されるのを防止しつつ、発光光源 1 3 3 力ゝらの出射光を下方へ向け斜めに出射させることができる。

( 第 4 3 の好ましレ、実施形態）図 8 8 は第 4 3 の好ましい実施形態による発光光源 1 3 4 の構造を示す断面図である。この発光光源 1 3 4 にあっては、発光素子 1 2 の光軸方向に垂直な平面から傾いた全反射領域 1 9 を設け、そのほぼ中央部に直接出射領域 1 8 を設け、その後方に対称な形状の光反射部 2 0 を設けている。また、発光素子 1 2 は、光反射部 2 0 及び直接出射領域 1 8 の中心から外れた位置に配置されており、これによつて斜め下方へ光を出射させるようにしてレ、る。

(第 4 4 の好ましい実施形態）図 8 9 ( a ) ( b ) は、第 4 4 の好ましい実施形態による屋外用表示機器 1 4 1 を示す正面図及び側面図である。この屋外用表示機器 1 4 1 にあっては、正面カゝら見た外形形状が四角形となつた本発明の発光光源 1 4 2 を基板 1 4 3 にマトリクス状に配列させたものである。このような屋外用表示機器 1 4 1 によれば、発光光源 1 4 2 を隙間なく配列させることができるので表示機器の発光面に隙間がなくなり、点灯時にむらがなく、きれいに見えるという禾 IJ 点ある。

この発光光源 1 4 2 は、正面が基板 1 4 3 と平行になつてレヽるので、外乱光を下方へ反射させないよう、屋外用表示機器 1 4 1 は図 9 0 に示すように少し斜め上方を向けて高い位置に設置される。発光光源 1 4 2 からは斜め下方に向けて光を出射されるので、屋外用表示機器 1 4 1 が斜め上方に向けて設置されていても、下方から表示をはっきりと見ることができる。

(第 4 5 の好ましレ、実施形態）図 9 1 ( a ) ( b ) ( c ) は、第 4 5 の好ましい実施形態であって、発光光源の製造方法の一例を表している。ここでは、発光光源について説明するが、受光器も同様にして製造することができる。図 9 1 には発光光源を製造するための金型 1 5 1 が示されており、金型 1 5 1 にはモールド樹脂 1 3 を成形するためのキヤビティ 1 5 2 が形成されており、キヤビティ 1 5 2 の底面には全反射領域 1 9 を成形するためのパターン面 1 5 3 と直接出射領域 1 8 を成形するためのノターン面 1 5 4 と力 S 形成されている。

発光光源の製造にあたっては、まず図 9 1 に示すように、キヤビティ .1 5 2 内に光反射部 2 0 を納める。光反射部 2 0 の外径寸法とキヤビティ 1 5 2 の内径とはほぼ等しいので、光反射部 2 0 をキヤビティ 1 5 2 内に入れてキヤビティ 1 5 2 の底面に光反射部 2 0 を置くことによりキヤビティ 1 5 2 内で光反射部 2 0 を位置決めすること力 S できる。

図 9 1 ( b ) には、リードフレーム 1 7 のステム 1 5 に発光素子 1 2 をダイボンドし、リードフレーム 1 4 と発光素子 1 2 をボンディングワイヤ 1 6 でつなレヽだものを示しているが、これは別工程で予め製作されている。これを、図 9 1 ( b ) に示すように、発光素子 1 2 を下にした状態でキヤビティ 1 5 2 内に納め、リードフレーム 1 4 、 1 7 の上端を支持することによって発光素子 1 2 をキヤビティ 1 5 2 内で所定位置に位置決めする。

この状態で、図 9 1 ( c ) に示すように、キヤビティ 1 5 2 内にモールド樹脂 1 3 を注入して発光素子 1 2 や光反射部 2 0 をインサートすると共に直接出射領域 1 8 や全反射領域 1 9 を成形し、モールド樹脂 1 3 が冷却して硬化したらキヤビティ 1 5 2 カゝら取り出し、発光光源を得る。

このような製造方法によれば、光反射部 2 0 の位置決めを容易に行え、簡単な設備によって発光光源や受光器を量産することができる。

次に、本発明にかかる発光光源、例えば図 3 〜図 2 1 に示したような実施形態による発光光源の応用例についてレ、くつか説明する。

( 第 4 6 の好ましい実施形態）図 9 2 に示すものは、第 4 6 の好ましい実施形態であって、本発明にか力ゝる発光光源 1 6 2 を配列して構成した発光ディスプレイ 1 6 1 である。このような発光ディスプレイ 1 6 1 を形成するのに、図 9 3 ( a ) に示すような砲弾型の発光光源 1 6 3 を用いると、ビームプロファイルが中心付近で明るく、周辺付近で暗くなつてレヽた（図 4 ( b ) 参照）ため、視認性において不均一になっていた。また、このような砲弾型の発光光源 1 6 3 を配列すると、図 9 3 ( b ) に示すように発光光源 1 6 3 間に隙間ができて暗部となり、視認性が低下する。

これに対し、本発明の発光光源 1 6 2 では、図 9 4 に示すように矩形状にすることができるので、図 9 2 のように隙間無く発光光源 1 6 2 を並べることができ、発光光源 1 6 2 間に暗部が生じず、視認性が良好となる。また、本発明の発光光源 1 6 2 では、レンズ状の直接出射領域 1 8 からの光と光反射部 2 0 力ゝらの光を合成することによって、図 4 ( a ) に示すような均一なビームプロフアイノレを得ること力 S できる。よって、発光光源 1 6 2 の集合として画像や文字を描いた時に発光点がつながり易く、滑らかな画像や文字を表示できる。

また、図 9 5 のように、それぞれ赤（ R ) 、緑（ G ) 、青（ B ) の発光素子を内蔵した各発光光源 1 6 2 をデルタ配列することにより、フノレカラー発光ディスプレイとすることもできる。

なお、図示しないが、図 2 1 に示したような 2 色あるいはそれ以上の発光色を有する発光光源 3 6 を配列して多色発光ディスプレイを構成すれば、色分離の少ないデイスプレイを製作することができる。

( 第 4 7 の好ましい実施形態）図 9 6 に示すものは、本発明の第 4 7 の好ましい実施形態であって、本発明にかかる発光光源 1 6 2 を用いた光ファイバ結合装置 1 6 4 を示してレ、る。この光ファイバ結合装置 1 6 4 では、発光光源 1 6 2 と光ファイバ 1 6 7 の端面との間にレンズ 1 6 5 を配置し、レンズ. 1 6 5 によって発光光源 1 6 2 力ゝら出射された光を光ファイバ 1 6 7 の端面に集光させ、光ファイノく 1 6 7 と結合させてレ、る。ここで用いているレンズ 1 6 5 は、発光光源 1 6 2 の直接出射領域 1 8 に対応する箇所と全反射領域 1 9 に対応する箇所どでレンズ定数が異なっており、 2 種類の凸レンズ 1 6 6 a 、 1 6 6 b を合成した形状となっている。そして、発光光源 1 6 2 の直接出射領域 1 8 力ゝら出射された光は、レンズ 1 6 5 の中央.部で光ファイバ 1 6 7 の端面に結合され、全反射領域 1 9 から出射された光は、レンズ 1 6 5 の周辺部で光ファイノく 1 6 7 の端面に結合される。

このように直接出射領域 1 8 から放射された中心付近の光と全反射領域 1 9 から放射された周辺付近の光とは、別々のレンズ部分で光ファイノ 1 6 7 の端面へ効率よく集光できるので、これまで発光ダイオード等を用いたシステムで課題とされていたファイノく結合効率の向上を実現できる。

( 第 4 8 の好ましい実施形態）図 9 7 に示すものは、第 4 8 の好ましい実施形態であって、本発明にか力ゝる発光光源 1 6 2 を用いた信号灯である。図 9 7 は発光色が赤の発光光源 1 6 2 を配列して赤信号ランプを構成し、発光色が緑の発光光源 1 6 2 を配列して緑信号ランプを構成し、発光色が黄の発光光源 1 6 2 を配列して黄信号ランプを構成した信号灯 1 6 8 の側面図である。ここで、信号灯 1 6 8 は斜め上方を向けて配置されており、信号灯 1 6 8 による西日の反射光が車両位置を向かないようにしてレ、る。従って、信号機において課題とされている西日の反射による信号機の見にくさが改善される。

また、発光光源 1 6 2 としては、図 1 9 、図 2 0 に示した発光光源 3 4 、 3 5 のように斜め方向へ光を出射させるものを用レヽ、斜め下方の道路側へ向けて光を出射させるようにしている。従って、西日による視認性の低下を防止しつつ、道路から信号灯 1 6 8 を見やすくすることができる。信号機の規格によると、上方への光放射は不要である力ゝら、下方へ光を集中させることによって光利用効率を向上させ、信号灯の高輝度化を実現できる。

なお、従来用いられている砲弾型の発光光源では、レンズ形状のみによる設計のため、非対称なビームプロフアイルを得るには限界がある。従って、西日の反射予防のために信号灯を上に向けると地上から見えなくなるが、本発明ではミラー形状を非対称にしたり、発光素子の位置を光軸からずらせたりすることで容易に実現可能となる。

( 第 4 9 の好ましい実施形態）図 9 8 は第 4 9 の好ましレヽ実施形態であって、本発明にかかる発光光源を用いた広告看板等を表している。図 9 8 のように、ビル 1 6 9 の壁面等に設置されている広告看板（電装看板） 1 7 0 などでも、光の出射方向を下方へ向けることにより、地上カゝらの視認性が良好となる、また、水平面内においても、図 9 9 に示すように広告看板の光がビルの壁面へ出射されないようにすれば、無駄な光を減らして広告看板の高輝度化を図ることができる。

( 第 5 0 の好ましい実施形態）図 1 0 0 は第 5 0 の好ましい実施形態による発光光源 1 7 3 を用レ、たノ、ィマウントストラップランプ 1 7 1 を示す斜視図である。このノヽィマウントストラップランプ 1 7 1 は、横に長い基板 1 7 4 の上に図 1 0 1 に示すような略長円状をした発光光源 1 7 3 を複数個一列に並べて実装したものである。形るる

このノヽィマウントストラップランプ用の発光光源 1 7

3 は、図 8 〜図 1 0 に示した発光光源 2 4 と同様な構造を有するものであるが、全体が略長円状、楕円状、長方形状など横に長い正面形状をしているので、円盤状をした光反射部 2 0 の両側を折り曲げてモールド樹脂 1 3 内にインサートしている。そして、この発光光源 1 7 3 はその長軸方向が基板の長さ方向と平行になるようにして板 1 7 4 上に実装されている。

このハイマウントストラップランプ 1 7 1 は、車両 1

7 2 のリアウィンドウ 1 7 5 の内部に取り付けられ、車両 1 7 2 のブレーキを踏んだときに全発光光源 1 7 3 が斉に点灯し、後続の車両に報知するものである。

このようなハイマウントストラップランプ 1 7 1 におて、横に長い発光光源 1 7 3 を用いれば、効率よく横の光を出射させることが可能になる。また、発光光源 7 3 を横長にすることで必要な発光光源 1 7 3 の数を少なくできるので、ノ、ィマウントストラップランプ 1 7 のコストを安価にすること力 S できる。

次に、正面から見たときに長軸方向と短軸方向を有す発光光源、例えば図 2 2 〜図 3 3 に示したような実施態による発光光源の応用例についていくつか説明す

( 第 5 1 の好ましい実施形態）図 1 0 2 は第 5 1 の好ましレヽ実施形態によるノ、イマゥントストラップランプ 1 8 4 を示す斜視図である。このノヽイマゥントストラップランプ 1 8 4 は、本発明にかかる発光光源を横一列に並ベて実装したものであって、図 1 0 3 に示すように、車両 1 8 7 のリアウィンドウ 1 8 8 の内側に取り付けられるもので、車両 1 8 7 のブレーキが踏まれると点灯するようになっている。このノヽィマウントストラップランプ 1 8 4 を構成する発光光源には、上記各実施形態のような発光光源を用いること力 S できるが、特に、図 4 1 に示したような発光光源 6 7 が望ましレ、。

従来より用レ、られてレ、るノ、ィマウントストラップランプ 1 8 9 では、図 1 0 5 ( a ) に示すように、発光ダイオード 1 9 0 を複数個横 1 列に配列し、ランプ前面に設けられた拡散レンズ 1 9 1 を通して出射させることで横長の光ビームを実現している。このようなハイマウントストラップランプ 1 8 9 では、 1 個の発光ダイオード 1

9 0 では、図 1 0 5 ( b ) の正方形領域にしか光を出射させることができないので、多数の発光ダイオード 1 9 0 を必要として！、る。

これに対し、本発明のノヽィマウントストラップランプ 1 8 4 では、図 1 0 4 ( a ) に示すように、例えば長軸長さ：短軸長さ = 2 ： 1 のビームを出射する発光光源 1 8 5 を用い、その前方に該発光光源 1 8 5 のビームプロフアイノレに応じた拡散レンズ 1 8 6 を配置すれば、図 1 0 4 ( b ) に示すように、 1 個の発光光源 1 8 5 で従来例の発光ダイオード 1 9 0 の 2 倍の領域から光を出射させること力 S できる。従って、発光光源 1 8 5 の配列ピッチを従来例における発光ダイォード 1 9 0 の配列ピッチの 1 Z 2 倍にすることが可能になる。

また、本発明の発光光源 1 8 5 では、従来の発光ダイォード 1 9 0 に比べ、 2 倍以上の光利用効率を実現可能であるため、配列ピッチを発光ダイオード 1 9 0 の 2 倍にしても、各発光光源 1 8 5 が出射する光パワーが 2 倍あるため、ノ、ィマウントストラップランプ 1 8 4 として出射する光ノヮ一は従来と同じになる。よって、本発明の発光光源 1 8 5 を用レ、たノ、ィマウントストラップランプ 1 8 4 によれば、光源数を半減でき、部品数を減らすことによって組立も容易になり、大幅なコストダウンが可能となる。

( 第 5 2 の好ましレヽ実施形態）図 1 0 6 は第 5 2 の好ましい実施形態による発光光源を用いたディスプレイ装置 2 0 1 を示す斜視図である。このディスプレイ装置 2 0 1 にあっては、多数の発光光源 2 0 2 をマトリタス状なレ、しノ、二カム状などに配列してあり、各発光光源 2 0 2 は長軸方向が水平方向を向くように配置されてレヽる。図 1 0 6 ではスタンド型のものを示してレヽる力；、壁掛け式や家屋の外壁部分等に取り付けられるものでもよい。

人の目の高さ程度に設置されるディスプレイ装置の場合には、ディスプレイ装置の指向角としては、水平方向に広く様々な角度カゝら表示が見えることが望まれる。このディスプレイ装置 2 0 1 では、長軸方向が水平方向を向くように配置した本発明の発光光源 2 0 2 を用いているので、図 1 0 7 に示すように、個々の発光光源 2 0 2 から出射される光自体が横方向に拡がった指向特性を有しており、その結果ディスプレイ装置 2 0 1 としても、図 1 0 8 に示すように横に広い指向特性を持つことになる。従って、視覚効果に優れたディスプレイ装置を製作することが可能になる。

次に、本発明にか力ゝる受光器を用いた応用例につレヽていくつか説明する。

( 第 5 3 の好ましレ、実施形態）図 1 0 9 は第 5 3 の好ましい実施形態による拡散反射型の物体の有無検知を行う光電センサ 2 1 1 の構成を示す概略図である。この光電センサ 2 1 1 は、発光ダイオードを用いた投光器 2 1 2 、発光ダイオード駆動回路 2 1 3 、本発明に係る受光器（例えば、図 3 0 及び図 3 1 に示したような構造の受光器） 2 1 4 、受光器 2 1 4 力ゝらの出力を増幅する増幅回路 2 1 5 、発光ダイオード駆動回路 2 1 3 を制御し増幅回路 2 1 5 からの受光信号を受けとつて物体有無の判別などを行う処理回路 2 1 6 とカゝら構成されてレ、る。

しカゝして、光電センサ 2 1 1 の前方に光を拡散反射させる物体 2 1 7 が存在し、光電センサ 2 1 1 の投光器 2 1 2 から出射された光が物体 2 1 7 の表面に当たると、物体 2 1 7 の表面で反射された光のうち図 1 0 9 で斜線を施した領域の反射光が受光器 2 1 4 で受光されることにより、処理回路 2 1 6 で物体有りと判断され、検出信号が出力される。

このような光電センサ 2 1 1 では、物体の検出距離は、センサ内部のノイズと物体 2 1 7 からの反射光とを区別できる最小の受光量（ S Z N 比）により決定される。投光器 2 1 2 力ゝら出射される光の強度が同じであれば、物体 2 1 7 力ゝらの反射光の強さは変わらないが、本発明の受光器 2 1 4 を用いることにより受光効率が向上して受光量が増加するので、検出に余裕ができる。したがって、このような光電センサ 2 1 1 を用いることにより、さらに遠くにある物体も検出可能となり、受光量が大きくなるので、検出距離を延ばすことできる。例えば、受光量が 2 倍になると、検出距離は略 2 倍に延びる。

従来の光電センサでは、このような効果を得るためには、受光器の前に大きなレンズを配置し、図 1 0 9 に斜線を施した領域の反射光を小さな受光器内に集光させる必要があった。これに対し、本発明のような構成の光電センサ 2 1 1 によれば、レンズ等を実装することなく実現できるので、受光器 2 1 4 の薄型化、光電センサ 2 1 1 の小型化、部品点数の削減などにより、受光系のバラツキを減少させ、しカゝも光電センサ 2 1 1 を低コストイ匕することが可能になる。なお、この光電センサは、反射型に限らず、透過型光電センサとしても同様な効果を得ることができる。また、物体有無の検知に限らず、物体までの距離（アナ口グ量）の検出も可能である。

( 第 5 4 の好ましレ、実施形態）図 1 1 0 は第 5 4 の好ましい実施形態による道路錤 2 2 1 を示す断面図である。道路錤は、一般に道路の中央分離帯や交差点などにおいて道路に埋め込まれているが、従来の道路鈸は自動車のへッドライトを反射させるだけのものであった。

図 1 1 0 に示す道路鍈 2 2 1 は内部に、本発明にかかる発光光源 2 2 2 、本発明にか力ゝる受光器 2 2 3 、充電器 2 2 4 及び駆動回路 2 2 5 を備え、表面を透明カバー 2 2 7 によって覆われたものである。この道路錤 2 2 1 にあっては、昼間受光器 2 2 3 によって太陽の光を受光して充電器 2 2 4 に充電しておき、夜間になると、充電器 2 2 4 の電力を用いて駆動回路 2 2 5 により発光光源 2 2 2 を発光させるようになってレ、る。

このような道路铤 2 2 1 によれば、本発明にか力ゝる受光器 2 2 3 を用いて昼間効率よく充電器 2 2 4 を充電するごとが可能になる。また、受光器 2 2 3 等の厚みを薄くできるので、道路錤 2 2 1 も薄型化でき、道路 2 2 6 への埋め込みが容易になる。

なお、上記実施形態では道路錤に関して具体的な実施形態を記載したが、道路錤に限らず、デリ二エータ、視線誘導灯など、昼間受光器により充電器に蓄えられた電気エネルギーを用いて、夜間に発光器を点灯させるような、自発光機器に広く応用することが可能である。

( 第 5 5 の好ましレ、実施形態）

つぎに、光モジュールを用いた発光光源の応用例をとして照光型スィツチについて説明する。従来の照光型スイッチ 2 4 1 では、図 1 1 4 に示すように、投入スイツチを兼ねた透明ないし半透明のキャップ 2 4 2 の裏側において、発光ユニット 2 4 3 に設けられた凹所 2 4 4 内に複数個の L E D 2 4 5 を実装し、その上方に拡散板 2 4 6 を配置してレ、る。そして、キャップ 2 4 2 が押されてオンになると、 L E D 2 4 5 力 S 点灯し、拡散板 2 4 6 の働きでキャップ 2 4 2 全体力 S 光るようになつてレヽた。し力、し、このような照光型スィッチ 2 4 1 では、キヤップ 2 4 2 全体を大面積で光らせるために、複数個の L E D 2 4 5 と拡散板 2 4 6 を必要としていたので、部品点数が多くなり、コストが高くつくと共に消費電力も多く、大型化してレ、た。

図 1 1 1 は、第 5 5 の好ましい実施形態による照光型スィッチ 2 3 1 を示す斜視図、図 1 1 2 はその分解斜視図、図 1 1 3 はその概略断面図である。この照光型スィツチ 2 3 1 では、発光ュニット 2 3 2 の上面に設けられた凹部 2 3 3 内に 1 個の発光素子 1 2 を実装してあり、その上に図 4 7 に示したような光モジュール 7 2 を被せて発光素子 1 2 を覆っている。この凹部 2 3 3 の上には、透明なレヽし半透明のキャップ 2 3 4 (裏面にカツトノタ一ン等を形成してあってもょレヽ。）を配置し、キャップ 2 3 4 をパネ（図示せず）で上方へ弾性的に付勢すると共にキャップ押さえ 2 3 5 によってキャップ 2 3 4 を保持させている。さらに、この発光ユニット 2 3 2 は、スィツチ本体 2 3 6 の上面に装着されている。

このような照光型スィッチ 2 3 1 では、投入スィッチを兼ねたキャップ 2 3 4 を押してオンにすると、発光素子 1 2 力ゝら出射された光は光モジュール 7 2 によって光モジユーノレ 7 2 の全体に広がってキャップ 2 3 4 を照射し、キャップ 2 3 4 全体を光らせる。

従って、このような照光型スィッチ 2 3 1 によれば、部品点数を減少させることができてコストを低減させると共に点灯時の消費電力も少なくでき、さらに小型化も可能になる。

なお、図示しないが、上記太陽電池（図 3 3 ) 、道路鈸（図 1 1 0 ) 等の自発光機器、図 6 のような発光光源などにも、一般的な受光素子や光電変換素子と図 4 6 〜図 4 9 、図 5 0 〜図 5 6 に示したような光モジュールとの組み合わせを用いることもできる。

産業上の利用可能性

本発明は、光を出射させるための光源や、逆に外部からの光を受光するための受光器、光を出射すると共に光 ( 自ら発生した光でも、他力ゝらの光でもよレヽ。）を受光する自発光機器等に用レヽることができるものであり、その応用としては光による表示装置や広告塔、道路錤、太陽電池など広い分野に応用することができるものである。

求の範囲

1 . 光学素子と、光学素子前方の所定領域を外れる光をほぼ全反射させる樹脂界面と、光反射部材とからなる光学装置であって、

前記光学素子から前記光学装置の外部に至る光経路が、前記樹脂界面と前記光反射部材の各々で少なくとも 1 回以上反射する経路を経由するように、前記光学素子と前記樹脂界面と前記光反射部材との位置関係を定めたことを特徴とする光学装置。

2 . 発光素子から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させるように発光素子の位置を定めて樹脂で覆い、該発光素子から出射されて樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射させる光反射部材を前記榭脂界面の後方に設けたことを特徴とする発光光源。

3 . 前記所定領域と接する領域において、前記樹脂界面の少なくとも一部が前記発光素子の光軸に対して垂直な面に対して傾斜してレ、ることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

4 . 前記光反射部材のうち少なくとも前記樹脂界面で全反射された光が到達する領域は、前記樹脂界面に関する前記発光素子の鏡像位置あたりを焦点とする凹面鏡となってレ、ることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

5 . 前記発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前記光反射部材の光反射面における曲率の分布範囲が異なっていることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

6 . 前記発光素子の前方の所定領域に光学レンズを設け、発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前 fc光学レンズの表面における曲率の分布範囲が異なっていること特徴とする、請求項 5 に記載の発光光源。

. 7 . 発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、

前記光出射面が、発光素子の光軸方向に対して垂直な面カゝら傾レ、ていることを特徴とする発光光源。

8 . 発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、

前記光出射面が水平方向よりも上を向レヽて設置されており、該光出射光力ゝら出射される光の少なくとも一部が下方へ向けて出射されるようになつていることを特徴とする発光光源。

9 . 前記光反射部材で反射された光が、前記発光素子の光軸に対して傾いた方向へ出射されるようにしたことを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。 1 0 . 前記光反射部材のうち少なくとも前記樹脂界面で全反射された光が到達する領域が凹面鏡をなし、前記樹脂界面に関する前記凹面鏡の焦点の鏡像位置と外れた位置に前記発光素子が配置されていること特徴とする請求項 2 に記載の発光光源。

1 1 . 前記発光素子の側面から出射された光を前方方向に反射する第 2 の光反射部材を備え、

前記第 2 の光反射部材により反射された光の大部分が前記樹脂界面に到達するように、前記第 2 の光反射部材の傾斜角を設定したことを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 2 . 前記第 2 の光反射部材は、前記発光素子を配置するためのリードフレーム上に備わってレヽることを特徴とする、請求項 1 1 に記載の発光光源。

1 3 . 前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する樹脂の外周部と接触していること特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 4 . 受光素子を樹脂内にモールドした受光器であつて、

前記受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させ、さらに樹脂界面でほぼ全反射させて受光素子に入射させるように、前記樹脂の受光側界面の後方に光反射部材を設けたことを特徴とする受光器。

1 5 . 前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する樹脂層の外周部と接触していることを特徴とする、請求項 1 4 に記載の受光器。

1 6 . 光源の前面に配置する光学部品であって、前記光源から出射された光をほぼ全反射させる榭脂界面と、前記樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射する光反射部材とを備えたこと特徴とする光

"^部ロロ。

1 7 . 受光素子の前面に配置する光学部品であって、外部から入射した光を反射させる光反射部材と、前記光反射部材で反射した光を全反射させて前記受光素子に入射させる樹脂界面とを備えたことを特徴とする光学部

P

PP

1 8 . 前記発光素子あるいは前記受光素子のうち少なくとも一方を配置するために、前記樹脂界面と反対側の面に凹部を備えたことを特徴とする、請求項 1 6 又は 1 7 に記載の光学部品。

1 9 . 前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する樹脂層の外周部と接触していることを特徴とする、 f青求項 1 6 又は 1 7 に記載の光学部品。

2 0 . 発光素子前方の所定領域を外れた光をほぼ全反射させるための樹脂界面を有する樹脂層と、該樹脂界面でほぼ全反射された光を前方へ出射させる光反射部材とを備えた光学部品の製造方法において、

前記光反射部材の外周部の少なくとも 1 部分を成型金型のキヤビティ内面に当接させた状態で樹脂注入を行う工程を有することを特徴とする光学部品の製造方法。

2 1 . 受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させる光反射部材と、前記光反射部材によつて反射された光をほぼ全反射させる樹脂界面とを有する榭脂層とを備えた光学部品の製造方法において、

前記光反射部材の外周部の少なくとも 1 部分を成形金型のキヤビティ内面に当接させた状態で榭脂注入を行う工程を有することを特徴とする光学部品の製造方法。

2 2 . 光源から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させ、該樹脂界面でほぼ全反射された光を前記樹脂界面後方に設けた光反射部材によって前方へ出射させることを特徴とする光出射方法。

2 3 . 外部から入射された光のうち受光素子前方の所定領域を外れた光を光反射部材によって反射させ、前記光反射部材によって反射した光を樹脂界面でほぼ全反射させた後、前記受光器に入射させることを特徴とする光入射方法。

2 4 . 前記受光素子として光電変換素子を用いた請求項 1 4 に記載の受光器と、投光素子とを備え、該投光素子力ゝら出射された光、あるいは該投光素子力ゝら出射され対象物体で反射された光を、前記受光器で検出するようにしたこと特徴とする光電センサ。 2 5 . 前記受光素子として光電変換素子を用いた請求項 1 4 に記載の受光器と、該受光器で発生した電気工ネルギーを蓄えるための充電器と、発光器とを備えた自発光機器。

2 6 . 請求項 2 に記載の発光光源、もしくは請求項 1 6 に記載の光学部品を複数個配列させたことを特徴とするディスプレー装置。

2 7 . 請求項 2 又は 5 に記載の発光光源、もしくは請求項 1 6 に記載の光学部品を複数個配列させたことを特徴とする車載ランプ用光源。

2 8 . 請求項 1 、 4 、 8 カゝら 1 0 のいずれカゝ 1 項に記載の発光光源、もしくは請求項 1 6 に記載の光学部品を複数個配列させたことを特徴とする屋外用表示機器。

Claims

補正書の請求の範囲 [2001年 3月 30日（30. 03. 01 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1， 2， 1 1， 1 2, 1 4及び 20— 22は補正された；新しい請求の範囲 29が加えられた他の請求の範囲は変更なし。（7頁） ]

1 . (補正後）光学素子と、光学素子前方の所定領域を外れる光をほぼ全反射させる樹脂界面と、ノ、 ° ラボラ形状をした金属板で形成された光反射部材とからなる光学装置であって、

2 . ( 補正後）発光素子力ゝら出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させるように発光素子の位置を定めて樹脂で覆い、パラボラ形状をした金属板で形成されていて該発光素子から出射されて榭脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射させる光反射部材を前記榭脂界面の後方に設けたことを特徴とする発光光源。

3 . 前記所定領域と接する領域において、前記樹脂界面の少なくとも一部が前記発光素子の光軸に対して垂直な面に対して傾斜してレヽることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

4 . 前記光反射部材のうち少なくとも前記樹脂界面

-110- 補正された用紙 (条約第 19¾) で全反射された光が到達する領域は、前記樹脂界面に関する前記発光素子の鏡像位置あたりを焦点とする凹面鏡となっていることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

5 . 前記発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前記光反射部材の光反射面における曲率の分布範囲が異なってレ、ることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

6 . 前記発光素子の前方の所定領域に光学レンズを設け、発光素子の光軸を通り互いに直交するいずれか 2 つの断面で、前記光学レンズの表面における曲率の分布範囲が異なってレ、ること特徴とする、請求項 5 に記載の発光光源。

7 . 発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、

8 . 発光素子の前方に光出射面を有する発光光源において、

前記光出射面が水平方向よりも上を向いて設置されており、該光出射光から出射される光の少なくとも一部が下方へ向けて出射されるようになつてレ、ることを特徴とする発光光源。

9 . 前記光反射部材で反射された光が、前記発光素

-111- 補正された用紙 (条約第 1 ）子の光軸に対して傾いた方向へ出射されるようにしたことを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 0 . 前記光反射部材のうち少なくとも前記榭脂界面で全反射された光が到達する領域が凹面鏡をなし、前記樹脂界面に関する前記凹面鏡の焦点の鏡像位置と外れた位置に前記発光素子が配置されていること特徴とする請求項 2 に記載の発光光源。

1 1 . (補正後）前記発光素子の側面から出射された光を前方方向に反射する第 2 の光反射部材を備え、

前記第 2 の光反射部材により反射された光の大部分が前記樹脂界面で全反射するように、前記第 2 の光反射部材の傾斜角を設定したことを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 2 . ( 補正後）前記発光素子の側面から出射された光を前方方向に反射する第 2 の光反射部材を備え、

前記第 2 の光反射部材により反射された光の大部分が前記樹脂界面に到達するように、前記第 2 の光反射部材の傾斜角を設定するとともに、前記第 2 の光反射部材は、前記発光素子を配置するためのリードフレーム上に備わつてレ、ることを特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 3 . 前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記樹脂界面を構成する榭脂の外周部と接触していること特徴とする、請求項 2 に記載の発光光源。

1 4 . (補正後）受光素子を樹脂内にモールドした

-112- 補正された用紙 (条約第 1 ）受光器であって、

前記受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させ、さらに榭脂界面でほぼ全反射させて受光素子に入射させるように、前記樹脂の受光側界面の後方にパラボラ形状をした金属板で形成された光反射部材を設けたことを特徴とする受光器。

1 6 . 発光素子の前面に配置する光学部品であって、発光素子から出射された光をほぼ全反射させる樹脂界面と、前記樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射する光反射部材とを備えたこと特徴とする光学部品。

P

PP o

1 8 . 前記発光素子あるいは前記受光素子のうち少なくとも一方を配置するために、前記榭脂界面と反対側の面に凹部を備えたことを特徴とする、請求項 1 6 又は 1 7 に記載の光学部品。

1 9 . 前記光反射部材の少なくとも 1 部分が、前記

-113- 捕正された用紙 (条約第 1 ）樹脂界面を構成する樹脂層の外周部と接触していることを特徴とする、請求項 1 6 又は 1 7 に記載の光学部品。

2 0 . (補正後）発光素子前方の所定領域を外れた光をほぼ全反射させるための樹脂界面を有する樹脂層と、パラボラ状をした金属板で形成されていて該樹脂界面でほぼ全反射された光を前方へ出射させる光反射部材とを備えた光学部品の製造方法において、

2 1 . (補正後）パラボラ状をした金属板で形成されていて受光素子前方の所定領域を外れた領域に入射した光を反射させる光反射部材と、前記光反射部材によつて反射された光をほぼ全反射させる樹脂界面とを有する樹脂層とを備えた光学部品の製造方法において、

前記光反射部材の外周部の少なくとも 1 部分を成形金型のキヤビティ内面に当接させた状態で樹脂注入を行う工程を有することを特徴とする光学部品の製造方法。

2 2 . (補正後）発光素子から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させ、該樹脂界面でほぼ全反射された光を前記樹脂界面後方に設けた第 1 の光反射部材によって前方へ出射させるとともに、前記発光素子の側面から出射された光を第 2 の光反射部材によって前方方向に反射させ、前方方向に

-114- 補正された用紙 (条約第 19条）反射された光を前記樹脂界面でほぼ全反射させ、前記樹脂界面でほぼ全反射された光を前記樹脂界面後方に設けた第 1 の光反射部材によって前方へ出射させることを特徴とする光出射方法。

2 3 . 外部から入射された光のうち受光素子前方の所定領域を外れた光を光反射部材によって反射させ、前記光反射部材によって反射した光を榭脂界面でほぼ全反射させた後、前記受光器に入射させることを特徴とする光入射方法。

2 4 . 前記受光素子として光電変換素子を用いた請求項 1 4 に記載の受光器と、投光素子とを備え、該投光素子から出射された光、あるいは該投光素子から出射され対象物体で反射された光を、前記受光器で検出するようにしたこと特徴とする光電センサ。

2 5 . 前記受光素子として光電変換素子を用いた請求項 1 4 に記載の受光器と、該受光器で発生した電気工ネノレギーを蓄えるための充電器と、発光器とを備えた自発光機器。

-115- 補正された用紙 (条約第 1條）

2 8 . 請求項 1 、 4 、 8 力、ら 1 0 のレ、ずれ力、 1 項に記載の発光光源、もしくは請求項 1 6 に記載の光学部品を複数個配列させたことを特徴とする屋外用表示機器。

2 9 . ( 追カ卩）発光素子から出射された光のうち前方の所定領域を外れる光を樹脂界面でほぼ全反射させるように発光素子の位置を定めて樹脂で覆い、該発光素子から出射されて樹脂界面でほぼ全反射された光を反射させて前方へ出射させる光反射部材を前記樹脂界面の後方に設け、前記光反射部材と前記樹脂を一体成形したことを特徴とする発光光源。

-116- 補正された用紙 (条約第 1條) 条約 1 9条に基づく説明書

請求の範囲第 1 項の補正は、光反射板がパラボラ形状をしてレヽることを明確にした。

引用例の JP,1-130578、 JP, 10-276298、 JP, 10-190960、日本国実用新案登録出願 3-78209 号では、反射させた光を前方へ出射させる光反射部材はパラボラ形状をしていない。引用例の JP,5-183194 では、樹脂界面は、発光素子「後方」の所定領域の光を全反射させている。請求の範囲第 2 項（第 3 〜 6 項、第 9 〜： 1 3 項）の補正は、光反射板がノラボラ形状をしていることを明確にした。

弓 I 用例の JP,1-130578、 JP, 10-276298、 JP, 10-190960 では、反射させた光を前方へ出射させる光反射部材はパラボラ形状をしてレヽない。請求の範囲第 1 4 項（第 1 5 項、第 2 4 〜 2 5 項）は、光反射板がノ、。ラボラ形状をしていることを明確にした。

引用例の JP,1-130578、 JP,10-70305 には、ノ、。ラボラ形状をしていて金属板で形成された光反射板は記載されていなレヽ _n