CN114269623A - 光学透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明是利用简单结构就能够容易地进行高效的配光控制的光学透镜(10)。具备与LED(22)的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照各列单位地决定来自LED(22)的光的光路的多个配光控制部(11)，各配光控制部(11)按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部(11)对应的列的LED(22)射入的光的光路依次变短，各配光控制部(11)使分别从对应的列的LED(22)射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部(11)干涉的位置向与该LED(22)的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出。

Description

光学透镜
技术领域
本发明涉及一种配置在光源的前方且对来自光源的光进行配光控制的光学透镜。
背景技术
一直以来，在铁路车辆的外侧壁的车门上附近设有在停车时点亮来通知车门的开闭的车侧灯。例如，参照专利文献1。通常，对于车侧灯，站台的站务员，乘车中的乘务员从灯自身的两侧，即车辆的前后方向确认点亮状况。因而，车侧灯基本上构成为向灯自身的两侧(车辆的前方及后方)的两个方向照射光，并且也向灯自身的前方(车辆的侧方)配光。
车侧灯的光源以前使用灯泡，但最近使用LED(发光二极管)。例如，参照专利文献1。在使用LED的情况下，考虑沿用原本位于车辆的外侧壁的灯泡用的安装部，仅更换LED用的基板。此处，如专利文献1所记载，仅使用配置在一片基板上的LED的话，其照射方向因LED的狭窄的指向特性而仅集中在前方，从而有无法在重要的两侧得到所需的光度的问题。
因此，例如准备两片LED的基板，且实施了将各个基板向两侧的两个方向倾斜地配置。然而，基板需要两片，还需要用于支撑各基板的金属板，在方向不同的各基板进行的布线也变得繁杂，存在组装麻烦且成本增加的问题。另外，为了不仅在两侧还在前方确保车侧灯的配光，还需要将一部分LED从基板呈直角地弯曲而使之朝向前方等特别的作业，更加麻烦。
为了解决这样的问题，作为用于简易地进行车侧灯使用LED的情况下的特别的配光控制的方案，考虑使用透镜的配光控制。例如，虽然不涉及车侧灯，但也已知有能够使来自基板上的LED的直线传播方向的光沿横向漫射的透镜。例如，参照专利文献2。该透镜使从一个LED射入的光以不仅朝向与其光轴正交的两侧，而且还朝向大致水平的整周方向的方式沿横向漫射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-232037号公报
专利文献2：日本特开2013-61399号公报
发明内容
然而，在将上述专利文献2所记载的透镜用于车侧灯的配光控制的情况下，作为车侧灯，也包括很多向不需要的方向的配光控制，存在照射效率不好的问题。尤其是，在想要将来自排列在基板上的多个光源的光向与光源的排列方向一致的横向配光的情况下，前后的光源遮挡配光，从而这样的配光控制实际上难以实现。
本发明是着眼于以上的现有技术所具有的问题点而完成的，其目的在于提供一种光学透镜，该光学透镜利用简单的结构就能够容易地进行集中于所需方向的高效的配光控制。
为了实现上述目的，本发明的一个方式如下，
一种光学透镜，配置在光源的前方，对来自光源的光进行配光控制，其中，
上述光源具备在基板上沿两侧方向至少排列成多列且配置在光轴相互平行的相同方向上的多个发光元件，
上述光学透镜具备与上述发光元件的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照上述各列单位决定来自发光元件的光的光路的多个配光控制部，
上述各配光控制部按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部对应的列的发光元件射入的光的光路依次变短，
上述各配光控制部使分别从对应的列的发光元件射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部干涉的位置向与该发光元件的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出。
根据本发明的光学透镜，利用简单的结构就能够容易地进行集中于所需方向的高效的配光控制。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的配光控制的说明图。
图2是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的立体图。
图3是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的仰视图。
图4是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的侧视图。
图5是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的主视图。
图6是示出本发明的第一实施方式的光学透镜的后视图。
图7是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的一部分的立体图。
图8是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的一部分的主视图。
图9是图8的IX-IX线剖视图。
图10是图8的X-X线剖视图。
图11是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的配光控制的说明图。
图12是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的配光控制的说明图。
图13是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的主视图。
图14是示出具备本发明的第一实施方式的光学透镜的车侧灯的配光控制的说明图。
图15是示出本发明的第二实施方式的光学透镜的立体图。
图16是示出本发明的第二实施方式的光学透镜的主视图。
图17是图16的XVII-XVII线剖视图。
图18是图16的XVIII-XVIII线剖视图。
图19是示出本发明的第二实施方式的光学透镜的配光控制的说明图。
图20是示出本发明的第三实施方式的光学透镜的立体图。
图21是示出本发明的第三实施方式的光学透镜的仰视图。
图22是示出本发明的第三实施方式的光学透镜的侧视图。
图23是示出本发明的第三实施方式的光学透镜的主视图。
图24是示出本发明的第三实施方式的光学透镜的后视图。
图25是图23的XXV-XXV线剖视图。
图26是图23的XXVI-XXVI线剖视图。
图27是示出具备本发明的第三实施方式的光学透镜的车侧灯的配光控制的说明图。
图28是示出具备本发明的第三实施方式的光学透镜的车侧灯的配光控制的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对代表本发明的各实施方式进行说明。
各实施方式的光学透镜10配置在光源的前方，对来自光源的光进行配光控制。以下，对将光学透镜10应用于例如设于铁路车辆的外侧壁的车侧灯1的例子进行说明。此外，本发明并不限定于以下说明的实施方式。并且，有时适当省略已经众所周知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明等。
[第一实施方式]
＜光源的结构＞
首先，对与光学透镜10组合来控制配光的光源20进行说明。
本实施方式的光源20具备安装在一个基板21上的多个发光元件。此处，发光元件例如适用LED22。LED22(参照图9)具体例如是表面安装型的LED芯片，其结构是通常的结构，因此省略详细的说明。
LED22不限定于表面安装型的LED芯片，也可以是将芯片埋入到炮弹型的模制件中的LED灯。总之，来自LED22的光在以与基板21的基准面大致正交的光轴为中心且以预定角度扩展的照射范围内射出。此外，LED22的发光色任意选择。
如图7～图10所示，基板21例如形成为圆形，在其表面上设有布线电路，在布线电路上安装有多个LED22。此处，各LED22的配置在基板21上沿两侧方向至少排列成多列，朝向光轴相互平行的相同方向、即前方配置。
本实施方式中的各LED22在基板21的表面上的靠中央的部位，如图9所示地沿两侧方向排列成4列，并且如图10所示地在每一列中等间隔地各配置6个，合计24个LED22以呈矩阵状地排列的方式安装。以与像这样配置的LED22的前方重叠的方式配置有光学透镜10。此外，基板21的形状不限定于圆形，是能够适当决定的设计事项。
＜光学透镜的结构＞
(概要)
如图1～图6所示，光学透镜10组合成覆盖上述基板21上的各LED22的光轴所朝向的前方的状态(参照图7)，以LED22的列为单位对来自各LED22的光进行配光控制。本实施方式的光学透镜10作为构成下述的车侧灯1的光学构件被利用。
图1～图6中，最初定义正交坐标系中的三轴的方向。X轴表示与LED22的列所排列的方向一致且与正交于LED22的光轴的方向一致的光学透镜10(及基板21)的两侧方向。Y轴是与X轴正交的方向，表示与平行于LED22的光轴的方向一致的光学透镜10(及基板21)的前后方向。Z轴是与X轴及Y轴正交的方向，表示与LED22在每一列中分别6个所排列的方向(行方向)一致的光学透镜10(及基板21)的上下方向。
如图1所示，光学透镜10整体在俯视时呈在上下方向上较长的纵长矩形，遍及其上下方向的全长形成为同一横截面形状(参照图8)。此外，光学透镜10例如也可以由丙烯酸、聚碳酸酯等透明材质在成形模具中一体成形，或者从透明材质的块切削而形成。
(配光控制部)
光学透镜10以LED22的列为单位对来自基板21上的各LED22的光进行配光控制。即，光学透镜10具备与LED22的各列(4列)的每一列对应地在两侧方向上相连且按照各列单位地决定来自多个(6个)排列的LED22的光的前进路线的多个(4个)配光控制部11A、11B、11C、11D。此外，在统称配光控制部11A、11B、11C、11D时，简单地表述为配光控制部11。
各配光控制部11隔着光学透镜10的两侧方向的中心线L(参照图1)左右对称地各设置相同数量。在本实施方式中，隔着光学透镜10的中心线L在左右两侧各设置2个(合计设置4个)配光控制部11，该配光控制部11以彼此相邻的状态连成一体。各配光控制部11与在上述基板21上沿两侧方向排列成4列的LED22的各列对应。此外，各配光控制部11分别作为光学透镜10的一部分区域而横向排列地一体成形，但也可以将分体设置的部件组合成一体。
(两侧的配光控制)
各配光控制部11中的排列在左侧的2个配光控制部11A、11B形成为，使从与各个配光控制部11对应的列的LED22射入的光按照各列单位地向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向(图1中的纸面左方向)射出。此处，“与光轴交叉的两侧方向中的一个方向”不限定于与光轴正交的方向，只要是在与光轴交叉的角度接近直角的范围内向光轴的两侧延伸的方向中的一个方向即可。
另一方面，各配光控制部11中的排列在右侧的2个配光控制部11C、11D形成为，使从与各个配光控制部11对应的列的LED22射入的光按照各列单位地向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的与上述一个方向反向的另一个方向(图1中的纸面右方向)射出。此处，“与上述一个方向反向的另一个方向”并非限定于沿上述一个方向延伸的直线上的反向的方向，也可以是以上述中心线L为轴而与沿一个方向延伸的直线呈线对称地延伸的方向。
在各配光控制部11中，左端的配光控制部11A和右端的配光控制部11D形成为左右对称且相互反向的相同形状。同样，左侧的配光控制部11B和右侧的配光控制部11C形成为左右对称且相互反向的相同形状。此外，在每个配光控制部11中，在从各自的上端面到下端面的上下方向上，大致呈同一横截面形状(参照图8)。
各配光控制部11不一定左右对称地各设置相同数量。即，在光学透镜10的两侧方向上，若能够隔着作为一端侧与另一端侧的边界的中间线(不一定限定于位于两端的中央的中心线)分别将光的照射方向分配为与LED22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向及其反向的另一个方向，则也能够隔着中间线在左右使配光控制部11的形状、数量不同。
(单侧的配光控制)
在假定将光学透镜10以其两侧方向的中心线L(参照图1)为界分为两侧的情况下，单侧一半的各配光控制部11按照从两侧方向的中央侧(一端侧)朝向外侧(另一端侧)的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部11对应的列的LED22射入的光的光路依次变短。此外，在本实施方式中，光学透镜10的单侧一半的配光控制部11的数量仅为2个，但也可以构成为排列3个以上。
若将各配光控制部11的光路的长度称为高度，则例如右侧一半的2个配光控制部11C、11D构成为，使分别从对应的列的LED22射入的光从不对与外侧(另一端侧)相邻的配光控制部11干涉的高度位置(前后位置)向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向(上述另一个方向)射出。在本实施方式中，各配光控制部11C、11D的分别从顶端侧向同一方向(上述另一个方向)射出光的部位(下述的射出部14)呈阶梯状地依次变低。
光学透镜10的左侧一半的各配光控制部11A、11B也同样地左右对称，2个配光控制部11A、11B构成为，使分别从对应的列的LED22射入的光从不对与外侧(另一端侧)相邻的配光控制部11干涉的高度位置(前后位置)向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向(上述一个方向)射出。此外，也可以预先将光学透镜10的左右两侧作为分体部件来成形，之后将上述部件彼此组合成一体。
(配光控制部的详细内容)
如图1所示，各配光控制部11的大小、方向各不相同，但基本结构是共同的。即，各配光控制部11具备射入部12、反射部13以及射出部14。射入部12是按照各列单位地与LED22对置配置、供来自LED22的以光轴为中心的光射入的部位。反射部13是在与射入部12的前方对置的位置将从射入部12到达的光的前进路线全反射而将其变换成一个方向或另一个方向的部位。射出部14是在与反射部13的侧方对置的位置向外部射出从反射部13全反射后的光的部位。
如图6所示，射入部12是光学透镜10的后面侧，在射入部12，呈网格状地设有与在基板21上按照各列单位地各排列多个的LED22(参照图10)对应的矩形的分区。在每个网格中，形成有呈以LED22的光轴为中心的圆弧形且向外侧鼓出的截面形状的射入面。射入部12的各分区被设计为容易将从LED22射入的光聚光为不与光轴平行的程度的自由曲面。
如图10所示，在基板21上在LED22的每一列中，实际上各排列有6个LED22，但在本实施方式中，在光学透镜10的上下端，分别追加了1行相同的矩形的分区。这样的配光控制部11的纵向的全长是能够适当变更的设计事项，例如考虑到光学透镜10的上下端的配光。
如图1及图2所示，反射部13在光学透镜10的前面侧且在与射入部12的前方对置的位置，具有与LED22的光轴倾斜交叉的截面形状的全射入面。全射入面被设计为使从射入部12到达的光全反射、按照LED22的各列单位地向与光轴交叉的两侧方向中的一个方向(或另一个方向)转换光路的临界角。并且，全射入面设计为自由曲面较好，该自由曲面使到达的光的光路向上述的一个方向(或者另一个方向)全反射，并且使前后方向、上下方向的反射角度也具有预定的扩展。
射出部14在与反射部13的侧方对置的位置具有以与全射入面的顶端为界向反向倾斜的截面形状的射出面。射出面可以使从反射部13全反射后的光以大致原样的角度向外部射出，另外也可以设计为使前后方向、上下方向的反射角度也具有预定的扩展的自由曲面。尤其是，射出面的光的折射率例如考虑来自射出部14的射出光与通过下述的灯罩4时的折射之间的相对关系来适当决定较好。上述反射部13也是相同的。
(前方的配光控制)
各配光控制部11之间成为被反射部13的倾斜的外表面(全射入面的外侧)与从射出部14的射出面垂下的外表面所夹的大致V字形截面的凹槽。上述各配光控制部11之间的凹槽不特别进行配光控制，成为能够将来自LED22的以光轴为中心的光保持原样地朝向外部射出的区域。
＜车侧灯的结构＞
如图13及图14所示，车侧灯1具备：支撑上述的光学透镜10及光源20的安装台2；收纳安装台2的灯体3；以及在灯体3的上端侧包围光学透镜10的灯罩4等。此外，图7～图10中，示出了将车侧灯1中的安装台2拔出而在安装台2上安装有光学透镜10以及光源20的状态。
灯体3例如由金属等呈中空的圆筒形地形成。安装台2例如由将一对侧板竖立设置于底板的两侧而成的金属板形成，在各侧板的上端之间组装有光源20的基板21。各图中，省略了安装台2的内部构造，而在安装台2的底板组装有端子台2a。
灯罩4是以包围安装台2上的光学透镜10及光源20的方式进行覆盖的圆顶状的透明部件，例如由玻璃、合成树脂形成。如图14所示，灯罩4的内周侧也可以形成为根据需要使从光学透镜10射出的光折射的透镜面。例如，设计为从灯罩4的外表面使以与LED22的光轴正交的方向为中心的大致均匀的强度分布的光漫射。
＜光学透镜的作用＞
接下来，对本实施方式的光学透镜10的作用进行说明。
(两侧的配光控制)
如图1所示，在光学透镜10中，以其两侧方向的中心线L为界，左侧的配光控制部11A、11B和右侧的配光控制部11C、11D分别左右对称地排列。此处，各配光控制部11分别与在基板21上沿两侧方向排列成4列的LED22的各列的每一列对应。而且，由各配光控制部11在LED22的各列的每一列中决定光的光路。
各配光控制部11中的左侧的配光控制部11A、11B使从位于与它们对应的列的6个LED22射入的光向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向(图1中的纸面左方向)射出。并且，右侧的配光控制部11C、11D使从位于与它们对应的列的6个LED22射入的光向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的与上述一个方向反向的另一个方向(图1中的纸面右方向)射出。
如图1中的光线所示，由各配光控制部11朝向与LED22的光轴交叉的两侧分配从排列在基板21上的LED22向前方(Y轴方向)射出的光。尤其是在本实施方式中，使从光学透镜10向两侧的照射光隔着两侧方向的中心线L左右对称，并且使之分别也朝向与LED22的光轴大致正交的方向(X轴方向)。
这样，通过由各配光控制部11进行的向两侧方向的一个方向及另一个方向的配光控制，在通常的LED22中，即使对于与光轴大致正交的光度较低的两侧，也能够进行光度的峰值出现那样的照射。并且，光不会在绕光轴的整周方向上漫射，也减少了向不需要照射的方向的配光的浪费，还能够使光在两侧方向中的一个方向及另一个方向上会聚成高光度。尤其是在本实施方式中，各配光控制部11隔着两侧方向的中心线L左右对称地各设置相同数量，因此能够向一个方向和另一个方向分配均等的强度分布的光。
(单侧的配光控制)
并且，如图1所示，在光学透镜10中，在以其两侧方向的中心线L为界的左右两侧，各个配光控制部11按照从中央侧(一端侧)朝向外侧(另一端侧)的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部11对应的列的LED22射入的光的光路依次变短。此处，若将各配光控制部11的最大光路的长度称为高度，则例如在右侧一半，中央侧的配光控制部11C较高，外侧的配光控制部11D较低。
这样，通过依次变低各配光控制部11的高度，能够使分别从对应的列的LED22射入的光从不对与外侧(另一端侧)相邻的配光控制部11干涉的高度位置向与LED22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向(上述另一个方向)射出。由此，即使各配光控制部11沿两侧方向排列，分别位于光照射侧的另一个配光控制部11也不会妨碍光的射出，能够高效地向同一方向射出与LED22的各列的每一列对应的光。
尤其是，在本实施方式中，各配光控制部11C、11D分别使从顶端侧向同一方向(上述另一个方向)射出光的部位(射出部14)呈阶梯状地依次变低。由此，在各配光控制部11C、11D的每一个中，能够从呈阶梯状地不同的位置向同一方向分配均等的强度分布的光。各配光控制部11C、11D呈阶梯状地排列的横宽(相当于阶梯的踏面)对照LED22的各列的间隔而大致为等间隔，但只要LED22的各列间的间隔不同，则也可以不为等间隔。此外，光学透镜10的左侧一半的各配光控制部11A、11B也相同，省略重复的说明。
(配光控制的详细内容)
图1中，在光源20的基板21上，从4列的每一列中各排列6个的LED22照射出的光分别从对置的光学透镜10中的配光控制部11的射入部12向内部射入。从射入部12射入的光以LED22的光轴为中心向前方前进。利用这样的射入部12，能够不漏光地接受来自各个LED22的光，使之能够以会聚成适度的照射角度的状态高效地朝向位于LED22的光轴的前方的反射部13。
接着，当从射入部12在配光控制部11的内部向前方前进的光到达反射部13时，光的前进路线通过全反射面处的全反射而变换成上述的一个方向或另一个方向。根据这样的反射部13处的全反射，即使在与LED22的光轴大致正交的方向上也能够高效地进行配光控制，能够使光容易地向期望的方向前进。
此处，“大致正交”并非指严格意义上的呈直角地交叉，只要是能够目视确认为大致呈直角地交叉的程度即可。在本实施方式中，如图1所示，由反射部13全反射的一个方向或另一个方向比与LED22的光轴正交的方向稍微向前方(图1中的纸面上方)倾斜且在前后方向上稍微扩展，并且，如图12所示，相对于与光轴正交的方向也在上下方向上扩展。
当由反射部13全反射后的光到达射出部14时，以大致保持原样的角度、或者在前后方向或上下方向上进一步扩展的方式折射，之后向外部射出。此外，通过使从射出部14射出的光进一步通过灯罩4，还能够进一步扩大照射角范围、提高光的漫射效果、发出期望颜色的光。
通过由以上的射入部12、反射部13以及射出部14进行的一系列的光的折射或反射，能够高效地实现光学透镜10的向两侧方向的一个方向及另一个方向的配光控制。通常，关于光的反射率，与镜面相比全反射较高。因而，通过利用光学透镜10的全反射，能够高效地进行配光控制，能够使光容易地向期望的方向前进，光的提取效率也变高。
(前方的配光控制)
图1中，各配光控制部11之间成为被反射部13的倾斜的外表面(全射入面的外侧)与从射出部14的射出面垂下的外表面所夹的大致V字形截面的凹槽，但不会特别在该部位进行配光控制，来自LED22的以光轴为中心的光直接朝向前方自由地射出。
由此，即使在LED22的光轴所朝向的光学透镜10的前方，也能够照射虽然光度较低但能够充分目视确认的程度的光。因此，例如也能够确保车侧灯1所要求的向灯自身的前方(正面侧)的配光。此外，利用在反射部13处未全反射而漏出的光、从射出部14漏出的光，也能够补偿向前方的照射光。
(其它作用)
并且，光学透镜10能够仅由一个透明材料一体成形，能够通过构造的简化而容易地制造，能够抑制成本。此外，由光学透镜10进行的照射光的光线追踪的结果，无论在实测中还是在计算机的模拟中都不会有很大不同。
如图13所示，以上的光学透镜10适用于车侧灯1。根据该光学透镜10，利用简单的结构，就能够高效且容易地实现车侧灯1所要求的理想的配光、即向灯自身的两侧(车辆的前方及后方)的2个方向照射光且也向灯自身的前方(车辆的侧方)发光的控制。
通常，站务员、乘务员通过目视确认从车辆的前方或后方确认车侧灯的点亮。此处，若朝向车侧灯的两侧方向的光度较弱，则难以与车辆外侧壁上的其它光的反射等进行区别，从而难以准确地判断车侧灯的点亮。与此相对，根据利用了该光学透镜10的车侧灯，能够容易且准确地判断点亮。
此外，光源20的LED22在基板21上呈矩阵状地排列，但布线电路与各LED22的连接设定为即使在任一个发生了断线等故障的情况下，车侧灯1的左右两侧的点亮状态的平衡也不会破坏较好。
[第二实施方式]
图15～图19示出第二实施方式。
该第二实施方式的光学透镜10A基本上结构与第一实施方式的光学透镜10的结构相同，但在各配光控制部11的上下端设有追加配光控制部15这一点是不同的。此外，关于与第一实施方式类型相同的部位所进行的上述的两侧的配光控制、单侧的配光控制、配光控制的详细内容、以及前方的配光控制，省略重复的说明。
＜光学透镜的结构＞
如图15～图18所示，追加配光控制部15在各配光控制部11的与两侧方向正交的上下方向的上下端，使分别来自与上下端附近重叠的LED22的光朝向至少比上端更靠上方的方向以及至少比下端更靠下方的方向折射。利用追加配光控制部15，从在4列单位中各排列6个的LED22中的上下端的LED，也能够充分地提取光，从而能够有效利用。
上下的追加配光控制部15只要在比作为各自的位置的上端更靠上方或者比下端更靠下方具备能够使从上下端的LED22射入的光折射的自由曲面即可，其具体的形状是能够适当决定的设计事项。例如，在第二实施方式中，各追加配光控制部15是在分别对应的配光控制部11的每一个中划分的形状，但也可以遍及两侧方向的整个宽度呈一样的同一截面形状。
＜光学透镜的作用＞
如图19所示，利用与配光控制部11的上端相连的追加配光控制部15，使来自与上端附近重叠的LED22的光折射为局部地向上方扩展。同样，利用位于配光控制部11的下端的追加配光控制部15，使来自与下端附近重叠的LED22的光折射为也局部地向下方扩展。
由此，能够扩大光学透镜10A的上下方向的照射范围。因此，在光学透镜10A的照射时，从前方观察到的发光面积不会看起来较小，包括上下方向在内，看起来整体发光，因此能够提高美观性。此外，对与第一实施方式类型相同的部位标注同一符号并省略重复的说明。
[第三实施方式]
图20～图28示出第三实施方式。
该第三实施方式的光学透镜10B基本上结构与第一实施方式的光学透镜10的结构相同，但遍及各配光控制部11的上下端的顶端侧的形状等不同。此外，关于与第一实施方式类型相同的部位所进行的上述的两侧的配光控制、单侧的配光控制、配光控制的详细内容、以及前方的配光控制，省略重复的说明。
＜光学透镜的结构＞
如图20～图26所示，在各配光控制部11的每一个中，顶端侧在与LED22所对置的一侧相反的一侧沿与两侧方向正交的上下方向延伸，该顶端侧并非呈沿着与基板21平行的一条直线上的形状，而是设为使来自LED22的光也朝向上下方向折射的形状。这样的形状可以考虑例如呈圆弧状地弯曲的形状、中央最高且朝向上下端依次变低的阶梯状的形状等，但在本实施方式中，各配光控制部11的顶端侧成为隔开预定间隔而不同的形状。
即，在各配光控制部11的靠近两侧方向的中心线的配光控制部11B、11C中，沿上下方向延伸的顶端侧在与LED22的各列的中央侧的4个分区(射入部12)相当的部分向前方突出，在与成为其两端的上下端的分区(射入部12)相当的部分变低。
并且，在各配光控制部11的成为两侧方向的两端的配光控制部11A、11D中，沿上下方向延伸的顶端侧在与LED22的各列的中央侧的2个分区(射入部12)相当的部分向前方突出，在与成为其两侧的上下端的分区(射入部12)相当的部分变低。
在第三实施方式中，构成为在4列的每一列中各排列6个的LED22的每一个分别具有不同形状的配光控制部11中的反射部13和射出部14。此处，配光控制部11的数量基本上相当于LED22的各列的数量，但也能够与每列的LED的数量(行数)相应地将配光控制部11进一步分割来捕捉。
并且，也可以在各配光控制部11的每一个中，对照反射部13和射出部14的形状来调整射入部12的形状。第三实施方式的射入部12与上述第一实施方式不同，设计为使从射入部12射入的光与光轴平行地直线前进(准直)。
另外，如上所述，在用灯罩4包围光学透镜10的情况下，为了使其不易受到灯罩4的影响，在利用反射部13的抛物线使从射入部12射入的光全反射时，使一部分光线在聚焦后漫射、或者缩小射出范围较好。这对于上述的第一、第二实施方式也是相同的。此外，在光学透镜10B的上下端设有用于通过螺纹件等固定在基板21上的安装部16。安装部16并不特别进行配光控制。
＜光学透镜的作用＞
各配光控制部11的沿上下方向延伸的顶端侧(反射部13和射出部14)分别使从LED22射入的光也朝向上下方向折射。即，如图28所示，从各配光控制部11向两侧方向中的一个方向(另一个方向)照射的光因顶端侧的形状而被反射为也在上下方向上扩展。
由此，在各配光控制部11的每一个中，能够扩大光学透镜10B的上下方向的照射范围。因此，与第二实施方式相同，在光学透镜10B的照射时，从前方观察到的发光面积不会看起来较小，包括上下方向在内，看起来整体发光，因此能够提高美观性。此外，对与第一实施方式类型相同的部位标注同一符号并省略重复的说明。
尤其是，在第三实施方式中，位于各配光控制部11的顶端侧的反射部13和射出部14能够根据在每列中排列多个的LED22单位的分区(射入部12)，分别以不同的形状进行单独的配光控制。利用这样的配光控制部11，除了LED22的各列单位中的图27所示的两侧的配光控制、单侧的配光控制以外，在LED22的各行单位中也能够进行单独的细微的配光控制。
[本发明的结构和作用效果]
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。以下对从上述各种实施方式导出的本发明进行说明。
首先，本发明提供一种光学透镜10，配置在光源20的前方，对来自光源20的光进行配光控制，其特征在于，
上述光源20具备在基板21上沿两侧方向至少排列成多列且配置在光轴相互平行的相同方向上的多个发光元件22，
上述光学透镜10具备与上述发光元件22的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照上述各列单位地决定来自发光元件22的光的光路的多个配光控制部11，
上述各配光控制部11按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光的光路依次变短，
上述各配光控制部11使分别从对应的列的发光元件22射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部11干涉的位置向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出。
根据这样的本发明，光学透镜10的各配光控制部11按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部对应的列的发光元件22射入的光的光路依次变短。因而，各配光控制部11能够使分别从对应的列的发光元件22射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部11干涉的位置向与该发光元件22的光轴交叉的同一方向射出。
由此，即使各配光控制部11沿两侧方向排列，分别与另一端侧相邻的配光控制部11也不会妨碍光的射出，能够高效地、尤其是向与发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出与LED22的各列的每一列对应的光。因此，在通常的发光元件22中，即使对于与光轴大致正交的光度较低的方向，也能够进行光度的峰值出现那样的照射。并且，光也不会在绕光轴的整周方向上漫射，能够使光在同一方向上会聚成高光度。
并且，在本发明中，上述各配光控制部11分别按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，从各配光控制部11的顶端侧向上述同一方向射出光的部位呈阶梯状地变低。
根据这样的本发明，在各配光控制部的每一个中，能够在不妨碍从呈阶梯状不同的位置相互照射光的情况下，分别向同一方向分配均等的强度分布的光。
并且，在本发明中，上述配光控制部11具备：
射入部12，其按照各列单位地与上述发光元件22对置配置，供来自发光元件22的以光轴为中心的光射入；
反射部13，其在与上述射入部12的前方对置的位置，通过全反射将从射入部12到达的光的前进路线变换成上述的同一方向；以及
射出部14，其在与上述反射部13的侧方对置的位置，向外部射出由反射部13全反射后的光。
根据这样的本发明，按照光源20的各列单位地从发光元件22照射出的光分别从对置的配光控制部11的射入部12向内部射入。从射入部12射入的光以发光元件22的光轴为中心向前方前进。
当来自射入部12的光到达反射部13时，光的前进路线通过全反射而变换成同一方向。根据这样的全反射，即使在与发光元件22的光轴大致正交的方向上也能够高效地进行配光控制，能够使光容易地向期望的方向前进。
当由反射部13全反射后的光到达射出部14时，朝向同一方向射出到外部。
通过由以上的射入部12、反射部13以及射出部14进行的一系列的光的折射或反射，能够高效地实现光学透镜10的向两侧方向中的同一方向的配光控制。
并且，在本发明中，将上述各配光控制部11之间设为能够向外部射出来自发光元件22的光的区域。
根据这样的本发明，即使在发光元件22的光轴所朝向的前方，也能够用虽然光度较低但能够充分目视确认的程度的光进行照射。因此，例如也能够确保车侧灯1所要求的向灯自身的前方(正面侧)的配光。
并且，在本发明中，在上述各配光控制部11的与两侧方向正交的上下方向的上下端设有追加配光控制部15，该追加配光控制部15使分别来自与上下端附近重叠的上述发光元件22的光朝向至少比上端更靠上方的方向以及至少比下端更靠下方的方向折射。
根据这样的本发明，利用位于配光控制部11的上下端的追加配光控制部15，使来自发光元件22的光折射为朝向比上端更靠上方的方向以及比下端更靠下方的方向局部地扩展。由此，能够扩大光学透镜10的上下方向的照射范围。
并且，在本发明中，在上述各配光控制部11的每一个中，分别将顶端侧设为使来自上述发光元件22的光折射为也在上述上下方向上扩展的形状，该顶端侧在与上述发光元件22所对置的一侧相反的一侧沿与两侧方向正交的上下方向延伸。
根据这样的本发明，各配光控制部11的沿上下方向延伸的顶端侧分别使来自发光元件22的光折射为也在上下方向上扩展。由此，在各配光控制部11的每一个中，能够扩大光学透镜10的上下方向的照射范围。
[其它发明的结构和作用效果]
从以上说明的本实施方式导出的其它发明构成为，
一种光学透镜10，配置在光源20的前方，对来自光源20的光进行配光控制，其特征在于，
上述光源20具备在基板21上沿两侧方向至少排列成多列且配置在光轴相互平行的相同方向上的多个发光元件22，
上述光学透镜10具备与上述发光元件22的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照上述各列单位地决定来自发光元件22的光的光路的多个配光控制部11，
上述各配光控制部11中，
至少一个配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向射出，
至少另一个配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的与上述一个方向反向的另一个方向射出。
根据这样的其它发明，在光学透镜10中，多个配光控制部11与发光元件22的各列的每一列对应地在两侧方向上相连。各配光控制部11分别对应于在基板21上沿两侧方向排列成多列的发光元件22的各列的每一列。利用各配光控制部11，在发光元件22的各列的每一列中决定光的光路。
各配光控制部11中的至少一个配光控制部11A、11B使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向射出。并且，至少另一个配光控制部使从与该配光控制部对应的列的发光元件射入的光向与该发光元件的光轴交叉的两侧方向中的与上述一个方向相反的另一个方向射出。
由此，在通常的发光元件22中，即使对于与光轴大致正交的光度较低的两侧，也能够进行光度的峰值出现那样的照射。并且，光不会在绕光轴的整周方向上漫射，也减少了向不需要照射的方向的配光的浪费，还能够使光在两侧方向中的一个方向及另一个方向上会聚成高光度。
并且，在其它发明中，上述各配光控制部11隔着光学透镜10的两侧方向的中心线L呈左右对称地各设置相同数量，
包括上述一个配光控制部11的左右一方的一侧的配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向上述一个方向射出，
包括上述另一个配光控制部11的左右另一方的一侧的配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向上述另一个方向射出。
根据这样的其它发明，在从左右一方的一侧的配光控制部11射出光的一个方向和从左右另一方的一侧的配光控制部11射出光的另一个方向上，能够实现各自的照射范围内的均等的光的强度分布。
另外，在其它发明中，上述配光控制部11具备：
射入部12，其按照各列单位地与上述发光元件22对置配置，供来自发光元件22的以光轴为中心的光射入；
反射部13，其在与上述射入部12的前方对置的位置，通过全反射将从射入部12到达的光的前进路线变换成上述的一个方向或另一个方向；以及
射出部14，其在与上述反射部13的侧方对置的位置，向外部射出由反射部13全反射后的光。
根据这样的其它发明，按照光源20的各列单位地从发光元件22照射出的光分别从对置的配光控制部11的射入部12向内部射入。从射入部12射入的光以发光元件22的光轴为中心向前方前进。
当来自射入部12的光到达反射部13时，光的前进路线通过全反射而变换成一个方向或另一个方向。根据这样的全反射，即使在与发光元件22的光轴大致正交的方向上也能够高效地进行配光控制，能够使光容易地向期望的方向前进。
当由反射部13全反射后的光到达射出部14时，朝向一个方向或另一个方向射出到外部。
通过由以上的射入部12、反射部13以及射出部14进行的一系列的光的折射或反射，能够高效地实现光学透镜10的向两侧方向的一个方向及另一个方向的配光控制。
[本发明以及其它发明的组合]
以上说明的本发明和其它发明能够适当组合。
即，一种光学透镜10，配置在光源20的前方，对来自光源20的光进行配光控制，其特征在于，
上述光源20具备在基板21上沿两侧方向至少排列成多列且配置在光轴相互平行的相同方向上的多个发光元件22，
上述光学透镜10具备与上述发光元件22的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照上述各列单位地决定来自发光元件22的光的光路的多个配光控制部11，
上述各配光控制部11中，
至少一个配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的一个方向射出，
至少另一个配光控制部11使从与该配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的与上述一个方向反向的另一个方向射出，
上述各配光控制部11按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部11对应的列的发光元件22射入的光的光路依次变短，
上述各配光控制部11使分别从对应的列的发光元件22射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部11干涉的位置向与该发光元件22的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出。
由此，能够同时具有本发明以及其它发明各自的作用效果。此外，当然也能够对其它结构进行适当组合。
以上，根据附图对本发明的实施方式进行了说明，但具体的结构并不限定于上述的实施方式，本发明还包括不脱离本发明的主旨的范围内的变更、追加。
例如，光学透镜10、10A、10B的整体形状、配光控制部11的数量、形状、射入部12、反射部13、以及射出部14的具体形状并不限定于图示例子，能够适当变更。并且，光学透镜10、10A、10B不限定于铁路车辆的车侧灯1，能够作为各种照明装置的光学构件来有效利用。
产业上的可利用性
本发明的光学透镜能够作为各种照明装置的光学构件而广泛地应用。
符号的说明
1—车侧灯，2—安装台，3—灯体，4—灯罩，10、10A、10B—光学透镜，11A、11B、11C、11D—配光控制部，12—射入部，13—反射部，14—射出部，15—追加配光控制部，16—安装部，20—光源，21—基板，22—LED(发光元件)。

Claims (6)

1.一种光学透镜(10)，配置在光源(20)的前方，对来自光源(20)的光进行配光控制，其特征在于，
上述光源(20)具备在基板(21)上沿两侧方向至少排列成多列且配置在光轴相互平行的相同方向上的多个发光元件(22)，
上述光学透镜(10)具备与上述发光元件(22)的各列的每一列对应地在两侧方向上相连且按照上述各列单位决定来自发光元件(22)的光的光路的多个配光控制部(11)，
各上述配光控制部(11)按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，沿光轴方向引导从与各配光控制部(11)对应的列的发光元件(22)射入的光的光路依次变短，
各上述配光控制部(11)使分别从对应的列的发光元件(22)射入的光从不对与另一端侧相邻的配光控制部(11)干涉的位置向与该发光元件(22)的光轴交叉的两侧方向中的同一方向射出。
2.根据权利要求1所述的光学透镜(10)，其特征在于，
各上述配光控制部(11)分别按照从两侧方向的一端侧朝向另一端侧的顺序，从各配光控制部(11)的顶端侧向上述同一方向射出光的部位呈阶梯状地变低。
3.根据权利要求1或2所述的光学透镜(10)，其特征在于，
上述配光控制部(11)具备：
射入部(12)，其按照各列单位与上述发光元件(22)对置配置，供来自上述发光元件(22)的以光轴为中心的光射入；
反射部(13)，其在与上述射入部(12)的前方对置的位置，通过全反射将从上述射入部(12)到达的光的前进路线变换成上述同一方向；以及
射出部(14)，其在与上述反射部(13)的侧方对置的位置，向外部射出由上述反射部(13)全反射后的光。
4.根据权利要求1、2或3所述的光学透镜(10)，其特征在于，
将各上述配光控制部(11)之间设为能够向外部射出来自上述发光元件(22)的光的区域。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的光学透镜(10A)，其特征在于，
在各上述配光控制部(11)的与两侧方向正交的上下方向的上下端设有追加配光控制部(15)，该追加配光控制部(15)使分别来自与上下端附近重叠的上述发光元件(22)的光朝向至少比上端更靠上方的方向以及至少比下端更靠下方的方向折射。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的光学透镜(10B)，其特征在于，
在各上述配光控制部(11)的每一个中，分别将顶端侧设为使来自上述发光元件(22)的光折射为也在上述上下方向上扩展的形状，该顶端侧在与上述发光元件(22)所对置的一侧相反的一侧沿与两侧方向正交的上下方向延伸。
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