JP2008078043A - Lens array, illumination device, and illumination system - Google Patents

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Yoshiaki Matsuba
慶暁 松葉
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens array capable of creating illumination light without a sense of incongruity as a whole, without generating drastic changes of illuminance values even in the case a plurality of kinds of illumination light are superposed on one another. <P>SOLUTION: The illumination system 1 constitutes an optical distribution pattern as illumination light as a whole, by combining each irradiation region A1 to A3 by each of three kinds of lens arrays 26 to 28. In that case, each lens array 26 to 28 is provided with a plurality of lens curved surfaces 26b, 28b taking a spherical shape formed in alignment in a matrix at incident sides of lens substrates 26a to 28a, and optical faces 26c to 28c consisting of cylindrical lens faces formed at irradiation sides of the lens substrates 26a to 28a in opposition to each lens curved surface 26b to 28b. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、予め設定された照射領域を所定の配光で照射するレンズアレイ、照明装置、及び、照明システムに関する。   The present invention relates to a lens array, an illuminating device, and an illuminating system that irradiate a preset irradiation area with a predetermined light distribution.

一般に、発光ダイオード(LED)は、消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。そこで、近年では、LEDを光源として用いた照明装置が数多く提案されている。例えば、特許文献1には、複数のレンズセルがマトリクス状に配列されたフライアイレンズ(レンズアレイ)をLEDに対向配置した照明装置が提案されている。このような技術によれば、LEDからの出射光を指向角30度未満の略平行光に制御して各レンズセルに入射させることにより、レンズセルの平面視形状に相似する特定の照射領域を均一照度で照射することが可能となる。
特開2005−190954公報
Generally, a light emitting diode (LED) has an advantage of low power consumption and long life. Thus, in recent years, many lighting devices using LEDs as light sources have been proposed. For example, Patent Document 1 proposes an illumination device in which a fly-eye lens (lens array) in which a plurality of lens cells are arranged in a matrix is arranged to face an LED. According to such a technique, by controlling the emitted light from the LED to be substantially parallel light having a directivity angle of less than 30 degrees and entering each lens cell, a specific irradiation region similar to the planar view shape of the lens cell is obtained. Irradiation with uniform illuminance is possible.
JP 2005-190954 A

ところで、近年においては、LEDの高出力化に伴い、車載のヘッドライトやフォグランプ等のように大光量が要求される車両用灯具においても、光源としてLEDを適用することが期待されている。この場合、例えば、セル寸法、レンズ厚、曲率の異なるフライアイレンズを有する上述の照明装置を複数個組み合わせて照明システムを構成し、異なる配光の照明光を重ね合わせることにより、法規上の配光規格を満足する車両用灯具を実現することが考えられる。   By the way, in recent years, it is expected that the LED is applied as a light source even in a vehicular lamp that requires a large amount of light such as an in-vehicle headlight or a fog lamp as the output of the LED increases. In this case, for example, an illumination system is configured by combining a plurality of the above-described illumination devices having fly-eye lenses having different cell dimensions, lens thicknesses, and curvatures, and the illumination light with different light distributions is superposed to regulate the distribution. It is conceivable to realize a vehicular lamp that satisfies the light standard.

しかしながら、上述の照明装置に用いられるフライアイレンズは、一般に、入射面の像を出射面で結び、投影する原理であるため、異なる照明光の重ね合わせの境界で照度値が急激に変化し、視覚上の違和感を与えてしまう虞がある。   However, the fly-eye lens used in the above-described illumination device is generally based on the principle of connecting and projecting the image of the entrance surface with the exit surface, so that the illuminance value changes abruptly at the boundary of different illumination light overlapping, There is a risk of visual discomfort.

本発明は、複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成することができるレンズアレイ、照明装置、及び、照明システムを提供することを目的とする。   The present invention provides a lens array, an illuminating device, and an illumination system that can generate illumination light that does not cause a sense of incongruity as a whole without causing a sudden change in illuminance value even when a plurality of illumination lights are superimposed. The purpose is to provide.

本発明のレンズアレイは、レンズ基板の一方の面にマトリクス状に配列して形成された複数のレンズ曲面と、前記各レンズ曲面に対向して前記レンズ基板の他方の面に形成され、少なくとも1方向の曲率が対向する前記レンズ曲面の同一方向の曲率よりも小さく設定された光学面と、を具備したことを特徴とする。   The lens array of the present invention includes a plurality of lens curved surfaces formed in a matrix on one surface of a lens substrate, and formed on the other surface of the lens substrate so as to face each lens curved surface. An optical surface having a curvature in a direction set to be smaller than a curvature in the same direction of the lens curved surfaces facing each other.

また、本発明の照明装置は、光源と、前記レンズアレイと、を具備したことを特徴とする。   Moreover, the illuminating device of this invention was equipped with the light source and the said lens array.

また、本発明の照明システムは、光源と、少なくとも2種類以上の複数の前記レンズアレイと、を具備し、前記各レンズアレイから出射される照明光の照射領域の少なくとも一部を互いに一致させたことを特徴とする。   In addition, the illumination system of the present invention includes a light source and at least two or more types of the lens arrays, and at least a part of the irradiation area of the illumination light emitted from the lens arrays is made to coincide with each other. It is characterized by that.

本発明によれば、複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成することができる。   According to the present invention, it is possible to generate illumination light with no sense of incongruity as a whole without causing a sudden change in illuminance value even when a plurality of illumination lights are superimposed.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1は照明システムの分解斜視図、図2は照明システムを出射側から見た平面図、図3は図2のI−I断面図、図4(a)は第1のレンズアレイの平面図であって、図4(b)は図4(a)のb−b断面図、図4(c)は図4(a)のc−c断面図、図5(a)は第2のレンズアレイの平面図であって、図5(b)は図5(a)のb−b断面図、図5(c)は図5(a)のc−c断面図、図6(a)は第3のレンズアレイの平面図であって、図6(b)は図6(a)のb−b断面図、図6(c)は図6(a)のc−c断面図、図7は現行の自動車用ランプ類配光の試験に用いられるフォグランプの配光規格とこの規格を用いた場合の各レンズアレイの照射領域との関係を示す説明図、図8は照明システムによる照度特性を示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of the illumination system, FIG. 2 is a plan view of the illumination system as viewed from the exit side, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 4A is a plan view of the first lens array, FIG. 4B is a sectional view taken along line bb in FIG. 4A, and FIG. 4C is a sectional view taken along line cc in FIG. 5A is a plan view of the second lens array, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 5A, and FIG. 5C is c in FIG. 5A. FIG. 6A is a plan view of the third lens array, FIG. 6B is a bb sectional view of FIG. 6A, and FIG. 6C is FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line cc of FIG. 7a, and FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the light distribution standard of fog lamps used in the current light distribution test for automotive lamps and the irradiation area of each lens array when this standard is used. Fig. 8 shows the lighting system Is an explanatory view showing an illuminance characteristic due.

図1〜3において符号1は複数の照明装置が一体に構成された照明システムを示し、本実施形態においては、車載のフォグランプを示す。この照明システム1は、例えば、出射面12aに片突レンズが固設した複数(例えば、7個)の表面実装型の発光ダイオード(LED)12を光源とする光源ユニット10と、この光源ユニット10に冠設するレンズ光学系ユニット20とを有する。   1-3, the code | symbol 1 shows the illumination system with which the some illuminating device was comprised integrally, and shows the vehicle-mounted fog lamp in this embodiment. The illumination system 1 includes, for example, a light source unit 10 using a plurality of (for example, seven) surface-mounted light-emitting diodes (LEDs) 12 each having a single-projection lens fixed on the emission surface 12a, and the light source unit 10 And a lens optical system unit 20 mounted on the head.

光源ユニット10は、LED基板11を有する。LED基板11は、例えば、略円盤状の基板で構成され、各LED12を半田付け等によって保持し、さらに、保持した各LED12を図示しない電源回路に電気的に接続する。ここで、本実施形態において、各LED12は、LED基板11上に等間隔毎に配置されている。具体的には、各LED12は、例えば、LED基板11の中央部に配置された1つのLED12を中心として、他のLED12が同心円上に等間隔で配置されている。また、各LED12の発光効率を向上するため、LED基板11の裏面には放熱フィン13が固着している(図3参照)。   The light source unit 10 has an LED substrate 11. The LED substrate 11 is formed of, for example, a substantially disk-shaped substrate, holds each LED 12 by soldering or the like, and further electrically connects each held LED 12 to a power supply circuit (not shown). Here, in the present embodiment, the LEDs 12 are arranged on the LED substrate 11 at equal intervals. Specifically, each LED 12 has, for example, one LED 12 arranged at the center of the LED substrate 11 and other LEDs 12 arranged concentrically at equal intervals. Moreover, in order to improve the light emission efficiency of each LED12, the radiation fin 13 is adhering to the back surface of the LED board 11 (refer FIG. 3).

レンズ光学系ユニット20は、レンズ筐体21と、複数(例えば、7個)のコリメーションレンズ23をレンズ筐体21に保持するコリメーションレンズ保持板22と、複数種類(例えば、3種類)からなる複数(例えば、7個)のレンズアレイ(後述する第1〜第3のレンズアレイ26〜28)をレンズ筐体21に保持するレンズアレイ保持板25とを有する。   The lens optical system unit 20 includes a lens housing 21, a collimation lens holding plate 22 that holds a plurality of (for example, seven) collimation lenses 23 on the lens housing 21, and a plurality of types (for example, three types). A lens array holding plate 25 that holds (for example, seven) lens arrays (first to third lens arrays 26 to 28 described later) on the lens housing 21 is provided.

本実施形態において、レンズ筐体21は、両端が開口する略円筒形状の部材で構成されている。レンズ筐体21の内周には段部21aが形成されており、この段部21aによって、レンズ筐体21の基部側の内径が先端部側の内径よりも大径に設定されている(図3参照)。ここで、レンズ筐体21の基部側の内径は、LED基板11の外径と略一致するよう設定されている。   In the present embodiment, the lens housing 21 is configured by a substantially cylindrical member that is open at both ends. A step portion 21a is formed on the inner periphery of the lens housing 21, and the step portion 21a sets the inner diameter on the base side of the lens housing 21 to be larger than the inner diameter on the distal end side (see FIG. 3). Here, the inner diameter of the base side of the lens housing 21 is set to substantially match the outer diameter of the LED substrate 11.

コリメーションレンズ保持板22は、その外径がレンズ筐体21の基部側の内径と略一致する略円盤状の部材で構成されている。このコリメーションレンズ保持板22には、LED基板11上の各LED12にそれぞれ対向する位置に、光軸方向に貫通するレンズ保持穴22aが開口されている。そして、コリメーションレンズ保持板22は、各レンズ保持穴22aに、各コリメーションレンズ23をそれぞれ嵌合保持してコリメーションレンズユニットを構成する。   The collimation lens holding plate 22 is configured by a substantially disk-shaped member whose outer diameter substantially matches the inner diameter of the base side of the lens housing 21. In the collimation lens holding plate 22, lens holding holes 22 a penetrating in the optical axis direction are opened at positions facing the respective LEDs 12 on the LED substrate 11. The collimation lens holding plate 22 constitutes a collimation lens unit by fitting and holding each collimation lens 23 in each lens holding hole 22a.

図3に示すように、各コリメーションレンズ23を保持したコリメーションレンズ保持板22は、レンズ筐体21内に基部側から挿入され、段部21aとの当接によってレンズ筐体21内での位置決めがされる。さらに、レンズ筐体21内において、コリメーションレンズ保持板22の基部側にはリング状のスペーサ24が配設されており、レンズ光学系ユニット20が光源ユニット10に冠設した際に、コリメーションレンズ保持板22は、スペーサ24を介してLED基板11に対向する。そして、スペーサ24によって各LED12と各コリメーションレンズ23との光軸距離が適値に規定されることにより、各コリメーションレンズ23は、対応するLED12からの入射光を、それぞれ略平行光に変換して出射する。   As shown in FIG. 3, the collimation lens holding plate 22 holding each collimation lens 23 is inserted into the lens housing 21 from the base side, and is positioned in the lens housing 21 by contact with the stepped portion 21a. Is done. Further, in the lens housing 21, a ring-shaped spacer 24 is disposed on the base side of the collimation lens holding plate 22, and the collimation lens is held when the lens optical system unit 20 is crowned on the light source unit 10. The plate 22 faces the LED substrate 11 with the spacer 24 interposed therebetween. Then, when the optical axis distance between each LED 12 and each collimation lens 23 is regulated to an appropriate value by the spacer 24, each collimation lens 23 converts incident light from the corresponding LED 12 into substantially parallel light. Exit.

レンズアレイ保持板25は、レンズ筐体21の先端部に冠設する略円盤状の部材で構成されている。このレンズアレイ保持板25には、コリメーションレンズ保持板22上の各コリメーションレンズ23にそれぞれ対向する位置に、光軸方向に貫通するレンズ保持穴25aが開口されている。そして、レンズアレイ保持板25は、各レンズ保持穴25aに、各第1〜第3レンズアレイ26〜28をそれぞれ嵌合保持してレンズアレイユニットを構成する。   The lens array holding plate 25 is configured by a substantially disk-shaped member that is crowned at the tip of the lens housing 21. In the lens array holding plate 25, lens holding holes 25a penetrating in the optical axis direction are opened at positions facing the collimation lenses 23 on the collimation lens holding plate 22, respectively. The lens array holding plate 25 constitutes a lens array unit by fitting and holding the first to third lens arrays 26 to 28 in the lens holding holes 25a.

具体的に説明すると、本実施形態において、レンズアレイ保持板25には、各レンズ保持穴25aによって、1個の第1のレンズアレイ26が保持されているとともに、2個の第2のレンズアレイ27が保持され、さらに、4個の第3のレンズアレイ28が保持されている。   More specifically, in the present embodiment, the lens array holding plate 25 holds one first lens array 26 by each lens holding hole 25a and two second lens arrays. 27 and four third lens arrays 28 are held.

図4に示すように、第1のレンズアレイ26は、レンズ保持穴25aに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板26aの入射面(一方の面)側に、マトリクス状に配列して形成された同一形状をなす複数のレンズ曲面26bを有する。本実施形態において、各レンズ曲面26bは、それぞれ球面状をなし、例えば、車両の車幅方向(X軸方向)及び上下方向(Y軸方向)に沿ってマトリクス状に配列されている。   As shown in FIG. 4, the first lens array 26 is formed in a matrix on the incident surface (one surface) side of a substantially disc-shaped lens substrate 26a fitted and held in the lens holding hole 25a. And a plurality of lens curved surfaces 26b having the same shape. In the present embodiment, each lens curved surface 26b has a spherical shape, and is arranged in a matrix along the vehicle width direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction) of the vehicle, for example.

また、レンズ基板26aの出射面側には、各レンズ曲面26bにそれぞれ対向する光学面26cが形成されている。各光学面26cは、それぞれ、対応するレンズ曲面26bの結像位置を通る面で構成され、少なくとも1方向の曲率が対向するレンズ曲面26bの同一方向の曲率よりも小さく設定されている。具体的には、本実施形態において、各光学面26cは、例えば、上下方向(Y軸方向)の曲率がレンズ曲面26bの曲率と同一に設定され、且つ、車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定された、シリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、本実施形態において、各光学面26cは、車幅方向(X軸方向)に同列のものが一体形成されている。   An optical surface 26c is formed on the exit surface side of the lens substrate 26a so as to face each lens curved surface 26b. Each optical surface 26c is configured by a surface that passes through the imaging position of the corresponding lens curved surface 26b, and at least one direction of curvature is set smaller than the curvature of the opposite lens curved surface 26b in the same direction. Specifically, in the present embodiment, each optical surface 26c has, for example, a curvature in the vertical direction (Y-axis direction) set to be the same as that of the lens curved surface 26b, and in the vehicle width direction (X-axis direction). It is composed of a cylindrical lens curved surface whose curvature is set to “zero”. In the present embodiment, the optical surfaces 26c are integrally formed in the same row in the vehicle width direction (X-axis direction).

そして、第1のレンズアレイ26は、コリメーションレンズ23から各レンズ曲面26bにそれぞれ入射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域A1(図7参照)を均一照度で照射する。その際、出射側の光学面26cの車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定されているため、各光学面26cからの出射光線は所定に発散する。   And the 1st lens array 26 irradiates specific irradiation area | region A1 (refer FIG. 7) with uniform illumination intensity by making each light which injects into each lens curved surface 26b from the collimation lens 23 mutually overlap. At this time, since the curvature in the vehicle width direction (X-axis direction) of the optical surface 26c on the emission side is set to “zero”, the emitted light from each optical surface 26c diverges in a predetermined manner.

同様に、図5に示しように、第2のレンズアレイ27は、レンズ保持穴25aに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板27aの入射面(一方の面)側に、マトリクス状に配列して形成された同一形状をなす複数のレンズ曲面27bを有する。本実施形態において、各レンズ曲面27bは、それぞれ球面状をなし、例えば、車両の車幅方向(X軸方向)及び上下方向(Y軸方向)に沿ってマトリクス状に配列されている。   Similarly, as shown in FIG. 5, the second lens array 27 is arranged in a matrix on the incident surface (one surface) side of the substantially disk-shaped lens substrate 27a fitted and held in the lens holding hole 25a. And a plurality of lens curved surfaces 27b having the same shape. In the present embodiment, the lens curved surfaces 27b each have a spherical shape, and are arranged in a matrix along the vehicle width direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction) of the vehicle, for example.

また、レンズ基板27aの出射面側には、各レンズ曲面27bにそれぞれ対向する光学面27cが形成されている。各光学面27cは、それぞれ、対応するレンズ曲面27bの結像位置を通る面で構成され、少なくとも1方向の曲率が対向するレンズ曲面27bの同一方向の曲率よりも小さく設定されている。具体的には、本実施形態において、各光学面27cは、例えば、上下方向(Y軸方向)の曲率がレンズ曲面27bの曲率と同一に設定され、且つ、車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定された、シリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、本実施形態において、各光学面27cは、車幅方向(X軸方向)に同列のものが一体形成されている。   An optical surface 27c is formed on the exit surface side of the lens substrate 27a so as to face each lens curved surface 27b. Each optical surface 27c is constituted by a surface passing through the imaging position of the corresponding lens curved surface 27b, and the curvature in at least one direction is set smaller than the curvature in the same direction of the opposing lens curved surface 27b. Specifically, in the present embodiment, each optical surface 27c has, for example, a curvature in the vertical direction (Y-axis direction) set to be the same as that of the lens curved surface 27b, and in the vehicle width direction (X-axis direction). It is composed of a cylindrical lens curved surface whose curvature is set to “zero”. In the present embodiment, the optical surfaces 27c are integrally formed in the same row in the vehicle width direction (X-axis direction).

そして、第2のレンズアレイ27は、コリメーションレンズ23から各レンズ曲面27bにそれぞれ入射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域A2(図7参照)を均一照度で照射する。その際、出射側の光学面27cの車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定されているため、各光学面27cからの出射光線は所定に発散する。   And the 2nd lens array 27 irradiates specific irradiation area | region A2 (refer FIG. 7) with uniform illumination intensity by making each light which injects into each lens curved-surface 27b from the collimation lens 23 mutually overlap. At this time, since the curvature in the vehicle width direction (X-axis direction) of the optical surface 27c on the emission side is set to “zero”, the emitted light from each optical surface 27c diverges in a predetermined manner.

同様に、図6に示しように、第3のレンズアレイ28は、レンズ保持穴25aに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板28aの入射面(一方の面)側に、マトリクス状に配列して形成された同一形状をなす複数のレンズ曲面28bを有する。本実施形態において、各レンズ曲面28bは、それぞれ球面状をなし、例えば、車両の車幅方向(X軸方向)及び上下方向(Y軸方向)に沿ってマトリクス状に配列されている。   Similarly, as shown in FIG. 6, the third lens array 28 is arranged in a matrix on the incident surface (one surface) side of the substantially disk-shaped lens substrate 28a fitted and held in the lens holding hole 25a. A plurality of lens curved surfaces 28b having the same shape and formed in the same manner. In the present embodiment, the lens curved surfaces 28b each have a spherical shape, and are arranged in a matrix along the vehicle width direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction) of the vehicle, for example.

また、レンズ基板28aの出射面側には、各レンズ曲面28bにそれぞれ対向する光学面28cが形成されている。各光学面28cは、それぞれ、対応するレンズ曲面28bの結像位置を通る面で構成され、少なくとも1方向の曲率が対向するレンズ曲面28bの同一方向の曲率よりも小さく設定されている。具体的には、本実施形態において、各光学面28cは、例えば、上下方向(Y軸方向)の曲率がレンズ曲面28bの曲率と同一に設定され、且つ、車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定された、シリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、本実施形態において、各光学面28cは、車幅方向(X軸方向)に同列のものが一体形成されている。   An optical surface 28c is formed on the exit surface side of the lens substrate 28a so as to face each lens curved surface 28b. Each optical surface 28c is configured by a surface passing through the imaging position of the corresponding lens curved surface 28b, and the curvature in at least one direction is set smaller than the curvature in the same direction of the opposing lens curved surface 28b. Specifically, in the present embodiment, each optical surface 28c has, for example, a curvature in the vertical direction (Y-axis direction) set to be the same as that of the lens curved surface 28b, and in the vehicle width direction (X-axis direction). It is composed of a cylindrical lens curved surface whose curvature is set to “zero”. In the present embodiment, the optical surfaces 28c are integrally formed in the same row in the vehicle width direction (X-axis direction).

そして、第3のレンズアレイ28は、コリメーションレンズ23から各レンズ曲面28bにそれぞれ入射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域A3(図7参照)を均一照度で照射する。その際、出射側の光学面28cの車幅方向(X軸方向)の曲率が「零」に設定されているため、各光学面28cからの出射光線は所定に発散する。   And the 3rd lens array 28 irradiates specific irradiation area | region A3 (refer FIG. 7) with uniform illumination intensity by making each light which injects into each lens curved surface 28b from the collimation lens 23 mutually overlap. At this time, since the curvature in the vehicle width direction (X-axis direction) of the optical surface 28c on the emission side is set to “zero”, the emitted light from each optical surface 28c diverges in a predetermined manner.

ところで、照明システム1をフォグランプとして使用する場合、図7に示すように、照射距離10mの地点において、照明システム1の正面位置C1での最高光度が10000cd以下であることが要求される。また、C1の左右位置において、位置C2での光度が1000cd以上、位置C3での光度が750cd以上、且つ、位置C4での光度が300cd以上であることが要求される。さらに、水平以上の領域において、位置C5での光度が650cd以下、且つ、位置C6での光度が300cd以下であることが要求される。   By the way, when using the illumination system 1 as a fog lamp, as shown in FIG. 7, it is requested | required that the maximum luminous intensity in the front position C1 of the illumination system 1 is 10000 cd or less in the point of irradiation distance 10m. In addition, at the left and right positions of C1, the luminous intensity at the position C2 is required to be 1000 cd or more, the luminous intensity at the position C3 is 750 cd or more, and the luminous intensity at the position C4 is required to be 300 cd or more. Furthermore, in a region above horizontal, the luminous intensity at the position C5 is required to be 650 cd or less, and the luminous intensity at the position C6 is required to be 300 cd or less.

このため、本実施形態において、第1のレンズアレイ26の各レンズ曲面26bを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、2.2:2.28に設定されている。そして、各レンズ曲面26b及び光学面26cの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第1のレンズアレイ26の照射領域A1として、例えば、図4に示すように、幅方向に約−6.5°〜6.5°、高さ方向に約−10°〜−1°の矩形領域、すなわち、地点C1,C2を包含する領域が規定されている。   For this reason, in this embodiment, the aspect ratio when the lens curved surfaces 26b of the first lens array 26 are viewed in plan is set to 2.2: 2.28, for example. Then, by setting the curvature, apex distance, and the like of each lens curved surface 26b and optical surface 26c to appropriate values using experiments, simulations, and the like, as an irradiation region A1 of the first lens array 26, for example, FIG. As shown, a rectangular region of about −6.5 ° to 6.5 ° in the width direction and about −10 ° to −1 ° in the height direction, that is, a region including the points C1 and C2 is defined. .

また、第2のレンズアレイ27の各レンズ曲面27bを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、1.9:4.36に設定されている。そして、各レンズ曲面27b及び光学面27cの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第2のレンズアレイ27の照射領域A2として、例えば、図4に示すように、幅方向に約−15°〜15°、高さ方向に約−10°〜−1°の矩形領域、すなわち、地点C1,C2,C3を包含する領域が規定されている。ここで、本実施形態において、各第2のレンズアレイ27は、その光軸調整によって、照射領域A1の中心と照射領域A2の中心とが一致するよう設定されている。さらに、照射領域A2が、照射領域A1の全域を包含するよう設定されている。   In addition, the aspect ratio when the lens curved surfaces 27b of the second lens array 27 are viewed in plan is set to, for example, 1.9: 4.36. Then, by setting the curvature, apex distance, and the like of each lens curved surface 27b and optical surface 27c to appropriate values using experiments, simulations, etc., as an irradiation region A2 of the second lens array 27, for example, FIG. As shown, a rectangular region of about −15 ° to 15 ° in the width direction and about −10 ° to −1 ° in the height direction, that is, a region including the points C1, C2, and C3 is defined. Here, in the present embodiment, each second lens array 27 is set such that the center of the irradiation area A1 and the center of the irradiation area A2 coincide with each other by adjusting the optical axis thereof. Further, the irradiation area A2 is set so as to encompass the entire area of the irradiation area A1.

また、第3のレンズアレイ28の各レンズ曲面28bを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、1.5:4.52に設定されている。そして、各レンズ曲面28b及び光学面28cの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第3のレンズアレイ28の照射領域A3として、例えば、図4に示すように、幅方向に約−22°〜22°、高さ方向に約−10°〜−1°の矩形領域、すなわち、地点C1,C2,C3,C4を包含する領域が規定されている。ここで、本実施形態において、各第3のレンズアレイ28は、その光軸調整によって、照射領域A1,A2の中心と照射領域A3の中心とが一致するよう設定されている。さらに、照射領域A3が、照射領域A1,A2の全域を包含するよう設定されている。   In addition, the aspect ratio when the lens curved surfaces 28b of the third lens array 28 are viewed in plan is set to 1.5: 4.52, for example. Then, by setting the curvature, apex distance, and the like of each lens curved surface 28b and optical surface 28c to appropriate values using experiments, simulations, etc., as an irradiation region A3 of the third lens array 28, for example, FIG. As shown, a rectangular region of about −22 ° to 22 ° in the width direction and about −10 ° to −1 ° in the height direction, that is, a region including the points C1, C2, C3, and C4 is defined. . Here, in the present embodiment, each third lens array 28 is set so that the centers of the irradiation areas A1 and A2 and the center of the irradiation area A3 coincide with each other by adjusting the optical axis thereof. Furthermore, the irradiation area A3 is set so as to encompass the entire area of the irradiation areas A1 and A2.

これら各設定により、本実施形態の照明システム1では、照射領域A1〜A3が重畳された領域の光度が最も高く、次いで照射領域A2,A3が重畳された領域の光度が高く、照射領域A3単独の領域の光度が最も低いという配光パターンが実現する。そして、各LED12の出力を適値に調整することにより、フォグランプに要求される配光規格を満足させることが可能となる。   With each of these settings, in the illumination system 1 of the present embodiment, the luminous intensity of the area where the irradiation areas A1 to A3 are superimposed is the highest, and then the luminous intensity of the area where the irradiation areas A2 and A3 are superimposed is high, and the irradiation area A3 alone A light distribution pattern in which the luminous intensity of the region is the lowest is realized. And it becomes possible to satisfy the light distribution standard requested | required of a fog lamp by adjusting the output of each LED12 to an appropriate value.

ここで、上述の本照明システム1で得られる照明光のシミュレーション結果に基づく照度特性線を図8(a)に示し、照明光全体の照度分布を図8(b)に示す。また、その比較例として、第1〜第3のレンズアレイ26〜28の各光学面26c〜28cをそれぞれレンズ曲面26b〜28bと同形状をなす球面状に形成した場合(すなわち、第1〜第3のレンズアレイを入、出射側に両突のフライアイレンズで構成した場合)の照明システムで得られる照明光のシミュレーション結果に基づく照度特性線を図8(c)に示し、照明光全体の照度分布を図8(d)に示す。なお、図8(a),(c)中に実線で示す特性線は図7中のL1線に沿う特性線であり、図8(a),(c)中に破線で示す特性線は図7中のL2線に沿う特性線である。これらの比較からも明らかなように、本実施形態の照明システム1では、3種類の各レンズアレイ26〜28による各照射領域A1〜A3を組み合わせた場合にも、特に、車幅方向(X軸方向)の照度をなだらかに変化させることができ、全体として違和感のない照明光を生成することができる。すなわち、各レンズアレイ26〜28の光学面26c〜28cを車幅方向(X軸方向)の曲率が零となるシリンドリカルレンズ曲面で形成することにより、レンズ曲面26b〜28bで集光されて光学面26c〜28cから出射する光のうち、車幅方向(X軸方向)に出射角を有する光の一部を所定に散乱させることができ、当該方向の照射領域の境界における照度をなだらかに変化させることができる。   Here, the illuminance characteristic line based on the simulation result of the illumination light obtained by the illumination system 1 described above is shown in FIG. 8A, and the illuminance distribution of the entire illumination light is shown in FIG. Further, as a comparative example, when the optical surfaces 26c to 28c of the first to third lens arrays 26 to 28 are formed in a spherical shape having the same shape as the lens curved surfaces 26b to 28b (that is, the first to first lenses). The illumination characteristic line based on the simulation result of the illumination light obtained by the illumination system (when the lens array of 3 is entered and the fly-eye lens is formed on both sides on the exit side) is shown in FIG. The illuminance distribution is shown in FIG. 8A and 8C, the characteristic line indicated by a solid line is a characteristic line along the line L1 in FIG. 7, and the characteristic line indicated by a broken line in FIGS. 8A and 8C is a figure. 7 is a characteristic line along the line L2 in FIG. As is apparent from these comparisons, in the illumination system 1 of the present embodiment, the vehicle width direction (X-axis) is also particularly obtained when the irradiation areas A1 to A3 by the three types of lens arrays 26 to 28 are combined. Illuminance in the direction) can be changed gently, and illumination light with no sense of incongruity can be generated as a whole. That is, the optical surfaces 26c to 28c of the lens arrays 26 to 28 are formed by cylindrical lens curved surfaces having a curvature in the vehicle width direction (X-axis direction) of zero, so that they are condensed on the lens curved surfaces 26b to 28b and are optical surfaces. Among the light emitted from 26c to 28c, a part of the light having the emission angle in the vehicle width direction (X-axis direction) can be scattered in a predetermined manner, and the illuminance at the boundary of the irradiation area in the direction is gently changed. be able to.

また、このような照明システム1によれば、3種類の各レンズアレイ26〜28による各照射領域A1〜A3の組み合わせによって、照明光全体として配光パターンを構成することにより、簡単な構成で、光の利用効率を低下させることなく、所望の配光パターンを構成することができる。すなわち、各種レンズアレイ26〜28で形成される照射領域A1〜A3を組み合わせて、リフレクタ等を用いることなく所望の配光パターンを構成することにより、構造を簡素化することができ、特に、照明システム1の光軸方向の寸法を飛躍的に短縮することができる。さらに、反射によるエネルギーロスが発生しないため、各LED12から出射する光を有効に活用することができる。   Moreover, according to such an illumination system 1, by configuring the light distribution pattern as the entire illumination light by combining the irradiation areas A1 to A3 with the three types of lens arrays 26 to 28, the configuration is simple. A desired light distribution pattern can be configured without reducing the light use efficiency. That is, by combining the irradiation areas A1 to A3 formed by the various lens arrays 26 to 28 to form a desired light distribution pattern without using a reflector or the like, the structure can be simplified. The dimension in the optical axis direction of the system 1 can be dramatically shortened. Furthermore, since energy loss due to reflection does not occur, the light emitted from each LED 12 can be used effectively.

ここで、上述の説明において、各レンズアレイ26〜28の光学面26c〜28cの曲率を対応するレンズ曲面26b〜28bに対して1方向のみ小さく設定した一例について説明したが、その他、例えば、レンズアレイ26〜28のうちの少なくとも何れか1つにおいて、光学面26c〜28cの全方向の曲率を、対応するレンズ曲面26b〜28bの曲率よりも小さく設定してもよい。   Here, in the above description, an example in which the curvatures of the optical surfaces 26c to 28c of the lens arrays 26 to 28 are set to be smaller in one direction than the corresponding lens curved surfaces 26b to 28b has been described. In at least any one of the arrays 26 to 28, the curvature in all directions of the optical surfaces 26c to 28c may be set smaller than the curvature of the corresponding lens curved surfaces 26b to 28b.

例えば、第1〜第3のレンズアレイ26〜28の光学面26c〜28cの全方向の曲率を「零」に設定して、光学面26c〜28cを平面で形成することも可能である。なお、光学面26cをレンズ基板26aに平行な平面で形成したときの第1のレンズアレイ26を図9に示す。また、各光学面26c〜28cがレンズ基板26a〜28aに平行な平面で形成された第1〜第3のレンズアレイ26〜28を用いた照明システム1で得られる照射光のシミュレーション結果に基づく照度特性線お余に照度分布を図10(a),(b)に示す。図10からも明らかなように、このような構成の各レンズアレイ26〜28による各照射領域A1〜A3を組み合わせた場合にも、照度をなだらかに変化させることができ、全体として違和感のない照明光を生成することができる。   For example, it is possible to set the curvatures in all directions of the optical surfaces 26c to 28c of the first to third lens arrays 26 to 28 to “zero” and to form the optical surfaces 26c to 28c as flat surfaces. FIG. 9 shows the first lens array 26 when the optical surface 26c is formed in a plane parallel to the lens substrate 26a. Further, the illuminance based on the simulation result of the irradiation light obtained by the illumination system 1 using the first to third lens arrays 26 to 28 in which the optical surfaces 26c to 28c are formed in a plane parallel to the lens substrates 26a to 28a. The characteristic lines and the illuminance distribution are shown in FIGS. As is clear from FIG. 10, even when the irradiation areas A1 to A3 by the lens arrays 26 to 28 having such a configuration are combined, the illuminance can be changed gently, and the overall illumination is not uncomfortable. Light can be generated.

さらに、第1〜第3のレンズアレイ26〜28のうちの少なくとも何れか1つにおいて、光学面26c〜28cを平面で形成し、レンズ基板26a〜28aに対して傾斜させることも可能である。なお、光学面26cをレンズ基板26aに対して傾斜した平面で形成したときの第1のレンズアレイ26を図11に示す。このように構成すれば、照射領域の境界における照度をなだらかに変化させることができることは勿論のこと、照射領域内の照度にも勾配を持たせることが可能となる。   Furthermore, in at least any one of the first to third lens arrays 26 to 28, the optical surfaces 26c to 28c may be formed as a plane and inclined with respect to the lens substrates 26a to 28a. FIG. 11 shows the first lens array 26 when the optical surface 26c is formed on a plane inclined with respect to the lens substrate 26a. With this configuration, the illuminance at the boundary of the irradiation region can be changed gently, and the illuminance within the irradiation region can also be given a gradient.

なお、上述の実施形態においては、異なる3種類のレンズアレイ26〜28を用いて照明システム1を構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2種類、或いは4種類以上のレンズアレイを用いて照明システムを構成してもよいことは勿論である。また、光学面の形態が異なる各種レンズアレイを適宜組み合わせて用いてもよいことは勿論である。   In the above-described embodiment, an example in which the illumination system 1 is configured using three different types of lens arrays 26 to 28 has been described. However, the present invention is not limited to this, and two or four types are possible. Of course, an illumination system may be configured using more than one type of lens array. Needless to say, various lens arrays having different optical surface forms may be used in appropriate combination.

照明システムの分解斜視図Exploded perspective view of lighting system 照明システムを出射側から見た平面図Plan view of the illumination system as seen from the exit side 図2のI−I断面図II sectional view of FIG. (a)は第1のレンズアレイの平面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図(A) is a top view of a 1st lens array, (b) is bb sectional drawing of (a), (c) is cc sectional drawing of (a). (a)は第2のレンズアレイの平面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図(A) is a top view of a 2nd lens array, (b) is bb sectional drawing of (a), (c) is cc sectional drawing of (a). (a)は第3のレンズアレイの平面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図(A) is a top view of a 3rd lens array, (b) is bb sectional drawing of (a), (c) is cc sectional drawing of (a). 現行の自動車用ランプ類配光の試験に用いられるフォグランプの配光規格とこの規格を用いた場合の各レンズアレイの照射領域との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between the light distribution standard of the fog lamp used for the test of the current automotive lamps light distribution, and the irradiation area of each lens array when this standard is used 照度特性を示す説明図Explanatory diagram showing illuminance characteristics (a)は第1のレンズアレイの変形例を示す平面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図(A) is a top view which shows the modification of a 1st lens array, (b) is bb sectional drawing of (a), (c) is cc sectional drawing of (a). 照明システムによる照度特性を示す説明図Explanatory diagram showing illuminance characteristics by lighting system (a)は第1のレンズアレイの変形例を示す平面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図(A) is a top view which shows the modification of a 1st lens array, (b) is bb sectional drawing of (a), (c) is cc sectional drawing of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1…照明システム、10…光源ユニット、12…発光ダイオード(光源)、20…レンズ光学系ユニット、26…第1のレンズアレイ、26a…レンズ基板、26b…レンズ曲面、26c…光学面、27…第2のレンズアレイ、27a…レンズ基板、27b…レンズ曲面、27c…光学面、28…第3のレンズアレイ、28a…レンズ基板、28b…レンズ曲面、28c…光学面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illumination system, 10 ... Light source unit, 12 ... Light emitting diode (light source), 20 ... Lens optical system unit, 26 ... 1st lens array, 26a ... Lens substrate, 26b ... Lens curved surface, 26c ... Optical surface, 27 ... Second lens array, 27a ... lens substrate, 27b ... lens curved surface, 27c ... optical surface, 28 ... third lens array, 28a ... lens substrate, 28b ... lens curved surface, 28c ... optical surface

Claims (5)

レンズ基板の一方の面にマトリクス状に配列して形成された複数のレンズ曲面と、
前記各レンズ曲面に対向して前記レンズ基板の他方の面に形成され、少なくとも1方向の曲率が対向する前記レンズ曲面の同一方向の曲率よりも小さく設定された光学面と、を具備したことを特徴とするレンズアレイ。
A plurality of lens curved surfaces formed in a matrix on one surface of the lens substrate;
An optical surface that is formed on the other surface of the lens substrate so as to face each of the lens curved surfaces, and has a curvature in at least one direction that is set to be smaller than the curvature of the lens curved surface in the same direction. Characteristic lens array.
前記光学面は、シリンドリカルレンズ曲面であることを特徴とする請求項1記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the optical surface is a cylindrical lens curved surface. 前記光学面は、前記レンズ曲面の光軸に対して傾斜する平面であることを特徴とする請求項1記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the optical surface is a flat surface inclined with respect to the optical axis of the curved surface of the lens. 光源と、
請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のレンズアレイと、を具備したことを特徴とする照明装置。
A light source;
An illumination device comprising: the lens array according to any one of claims 1 to 3.
光源と、
請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の、少なくとも2種類以上の複数のレンズアレイと、を具備し、
前記各レンズアレイから出射される照明光の照射領域の少なくとも一部を互いに一致させたことを特徴とする照明システム。
A light source;
A plurality of lens arrays of at least two types according to any one of claims 1 to 3, and
An illumination system, wherein at least a part of an illumination area of illumination light emitted from each lens array is made to coincide with each other.
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