JP2012074400A - 光源装置および光源レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源装置1は発散光を放出する発光素子3を内側に収納している光源レンズ4と第2反射鏡6を備える。光源レンズ4は第1中央レンズ部分13と、その両側に形成された第1側方レンズ部分14を備える。第1中央レンズ部分13はX軸を含む平面で切断した場合の断面形状が発散光をそのまま通過させるものとされ、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が、発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされている。第1側方レンズ部分14は、発散光をYZ平面の方向およびXY平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされている。第1側方レンズ部分14の透過光は第2反射鏡によってX軸およびX軸を含む平面方向に反射される。これにより、線状の照射範囲が得られる。
【選択図】図2
Description
発散光を射出する発光面を備えた発光素子と、
前記発光素子の前記発光面を覆う光源レンズとを有し、
前記発光面の発光中心点を原点とし、前記原点で直交して前記発光面と同一平面上を延びる二軸をX軸およびY軸、前記原点から前記発光面の前方に垂直に延びる軸をZ軸とすると、
前記光源レンズは、Z軸方向の前方に位置する中央レンズ部分と、この中央レンズ部分におけるY軸方向の両端にそれぞれ形成された側方レンズ部分とを備え、
前記中央レンズ部分は、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光を発散状態のまま通過させるものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、
前記側方レンズ部分のそれぞれは、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をYZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXY平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされていることを特徴とする。
ズ部分の透過光によって、線状の照射範囲を得ることができる。ここで、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が発散光を発散状態のまま通過させるものとは、この断面形状が、発散光を屈折させることなくそのまま通過させるもの、或いは、発散光を集光を伴わずに通過させるものがある。
、線状の照射範囲がより長くなる。
発散光を射出する発光面を備えた発光素子と、
前記発光素子の前記発光面を覆う光源レンズとを有し、
前記発光面と同一平面上で当該発光面の発光中心点から外れている位置を原点とし、前記原点および前記発光点を通過して延びる軸をX軸、前記原点でX軸に直交して前記発光面と同一平面上を延びる軸をY軸、前記原点でX軸およびY軸と直交して前記発光面の前方に延びる軸をZ軸とすると、
前記光源レンズは、Z軸方向の前方に位置する中央レンズ部分と、この中央レンズ部分におけるY軸方向の両端にそれぞれ形成された側方レンズ部分とを備え、
前記中央レンズ部分は、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光を発散状態のまま通過させるものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、
前記側方レンズ部分のそれぞれは、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をYZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXY平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされていることを特徴とする。
を備えていることが望ましい。このようにすれば、光源レンズの透過光のうち、X軸をマイナス方向に向う光をYZ平面の側に反射することができる。従って、照射範囲の光度を高めることができる。
(全体構成)
図1は本例の光源装置の概観斜視図である。図2(a)は光源装置の平面図であり、図2(b)は光源装置をXZ平面で切断した断面図であり、図2(c)は光源装置をYZ平面で切断した断面図である。光源装置1は、基板2と、この基板2に形成された配線パターンに接続された発光素子3を備えている。基板2の表面には発光素子3の発光面3aを覆うように光源レンズ4が固定されており、発光素子3は光源レンズ4の内側に収納されている。なお、本例では、発光面3aの発光中心点Pを原点Oとし、原点Oで直交して発光面3aと同一平面上を延びる二軸をX軸およびY軸、原点Oから発光面3aの前方に垂直に延びる軸をZ軸として説明する。また、X軸方向の一方をプラス方向、他方をマイナス方向として説明する。
図3(a)は発光素子3の配光特性を天頂角度と方位角度相対値で示す扇グラフであり、図3(b)は発光素子3の配光特性を方位角度と天頂角度相対値で示す等高線グラフである。本例において、光源として用いた発光素子3は発散光を放射する発光ダイオードであり、図3に示すように、その配光はランバート分布を示している。
図4(a)は光源レンズ4をY軸方向から見た側面図であり、図4(b)はYZ平面で切断した光源レンズ4の断面図である。光源レンズ4は、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂などの光透過性樹脂を射出成型することによって形成されている。図1、図2(a)に示すように、光源レンズ4は、YZ平面よりもX軸のプラス側に位置する第1部位11と、YZ平面よりもX軸のマイナス側に位置する第2部位12を備えている。第1部位11は発光素子3からの発散光のうちYZ平面よりもX軸のプラス側を通過する光を配光制御し、第2部位12は発光素子3からの発散光のうちYZ平面よりもX軸のマイナス側を通過する光を配光制御する。
分で表した場合に、z成分とx成分を0に近づけるように作用する。
第1反射鏡5は、YZ平面と平行で光源レンズ4の側を向いている第1反射面5aを備えている。第1反射面5aは、図2(b)に示すように、X軸のマイナス方向に向う第2中央レンズ部分15の透過光を、YZ平面の方向に反射する。本例では、第1反射鏡5のZ軸方向の寸法は、光源レンズ4のZ軸方向の高さ寸法の2倍以上となっている。
過する光が屈折させられていない場合と比較して、これらの透過光を、X軸方向およびZ軸方向において、小さな反射鏡で反射できる。本例では、一対の第2反射鏡6のZ軸方向の前端は、光源レンズ4のZ軸方向の前端よりも僅かに上方に位置している。
図5(a)は光源装置1の配光特性を天頂角度と方位角度相対値で示す扇グラフであり、図5(b)は光源装置1の配光特性を方位角度と天頂角度相対値で示す等高線グラフである。本例によれば、発光素子3からの発散光のうち第1中央レンズ部分13および第2中央レンズ部分15を透過した透過光は、XZ平面に沿って、Y軸方向の幅が狭められた線状となる。
発光素子3として、上記の発光素子3に替えて、第2の発光素子7を用いた変形例1の光源装置を説明する。なお、変形例1の光源装置は、発光素子3を除いて上記の実施例1と同一の構成を備えているので、その構成の説明は省略する。
発光素子3として、上記の発光素子3に替えて、第3の発光素子8を用いた変形例2の光源装置を説明する。なお、変形例2の光源装置は、発光素子3を除いて上記の実施例1と同一の構成を備えているので、その構成の説明は省略する。
次に、実施例1とは異なる発光素子および異なる光源レンズを用いた光源装置の実施例2を説明する。本例においても、発光素子の発光面3の発光中心点Pを原点Oとし、原点Oで直交して発光面と同一平面上を延びる二軸をX軸およびY軸、原点Oから発光面の前方に垂直に延びる軸をZ軸とする。
本例では、第2の発光素子7を用いている。第2の発光素子7の配光特性は、図6に示すものである。
光源レンズ4Aは、第2の発光素子7の発光面7aのZ軸方向の前方に位置する中央レ
ンズ部分43と、Y軸方向において中央レンズ部分43の両端に形成されている一対の側方レンズ部分44を備えている。
図11(a)は光源装置1Aの配光特性を天頂角度と方位角度相対値で示す扇グラフであり、図11(b)は第2の発光素子7の配光特性を方位角度と天頂角度相対値で示す等高線グラフである。図11に示すように、本例の光源装置1Aによれば、Y軸方向の射出角度が狭まっており、方位角度90°の側、および、270°の側に、線状の照射範囲が形成される。光源装置1Aによれば、実施例1の光源装置1よりも長い照射範囲が得られている。
次に、実施例1とは異なる発光素子および異なる光源レンズを用いた光源装置の実施例3を説明する。本例では、発光素子の発光面と同一平面上で発光面の発光中心点Pから外れている位置を原点Oとし、原点Oおよび発光点を通過して延びる軸をX軸、原点OでX軸に直交して発光面と同一平面上を延びる軸をY軸、原点OでX軸およびY軸と直交して発光面の前方に延びる軸をZ軸とする。図12(a)は本例の光源装置の平面図であり、図12(b)は本例の光源装置をXZ平面で切断した断面図であり、図12(c)は本例の光源装置をYZ平面で切断した断面図である。図12に示すように、原点Oは、第3の発光素子8の発光面8aから外れた位置であって、発光面8aの外周縁の近傍にある。なお、本例の光源装置1Bは、実施例1と対応する構成を備えているので、対応する部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本例では、第3の発光素子8を用いている。第3の発光素子8の配光特性は、図8に示すものである。
光源レンズ4Bは、発光素子8の発光面8aのZ軸方向の前方に位置する前方レンズ部分63と、Y軸方向において中央レンズ部分63の両端に形成されている一対の側方レンズ部分64を備えている。X軸方向のプラス側から光源レンズ4Bを見たときに、中央レンズ部分63は、XZ平面を挟んでY軸方向の右側に位置する右側レンズ部分631と、左側に位置する左側レンズ部分632を備えている。右側レンズ部分631と左側レンズ部分632はXZ平面に対して面対称となっている。
2(c)に示すように、第3の発光素子8からの発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされている。
図13(a)は光源装置1Bの配光特性を天頂角度と方位角度相対値で示す扇グラフであり、図13(b)は発光素子3の配光特性を方位角度と天頂角度相対値で示す等高線グラフである。図13に示すように、本例の光源装置1Bによれば、Y軸方向の射出角度が狭まっており、方位角度270°の側に線状の照射範囲が形成される。また、光源装置1Bによれば、中央レンズ部分63を右側レンズ部分631および左側レンズ部分632から構成したことによって天頂角度90°、方位角度270°の側の光線が分散され、実施例1の光源装置1よりも太い照射範囲が得られている。
上記の例では、発光素子を一つの発光ダイオードとしているが、発光素子として、複数の発光素子を有し、複数の発光素子が全体として一つの発散光を放射しているものを用いることができる。
Claims (16)
- 発散光を射出する発光面を備えた発光素子と、
前記発光素子の前記発光面を覆う光源レンズとを有し、
前記発光面の発光中心点Pを原点とし、前記原点で直交して前記発光面と同一平面上を延びる二軸をX軸およびY軸、前記原点から前記発光面の前方に垂直に延びる軸をZ軸とすると、
前記光源レンズは、Z軸方向の前方に位置する中央レンズ部分と、この中央レンズ部分におけるY軸方向の両端にそれぞれ形成された側方レンズ部分とを備え、
前記中央レンズ部分は、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光を発散状態のまま通過させるものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、
前記側方レンズ部分のそれぞれは、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をYZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXY平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1において、
前記中央レンズ部分は、当該中央レンズ部分を通過する光を(x,y,z)成分で表した場合に、y成分のみを0に近づけるように作用するものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1または2において、
前記側方レンズ部分は、当該前記側方レンズ部分を通過する光を(x,y,z)成分で表した場合に、z成分とx成分を0に近づけるように作用するものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記中央レンズ部分および前記側方レンズ部分のそれぞれは、Y軸を中心として同一断面形状を回転させることにより得られる回転体であり、XY平面からX軸のマイナス方向に向って90°〜180°の角度範囲に渡って形成されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項4において、
前記中央レンズ部分および前記側方レンズ部分のそれぞれは、XY平面から90°の角度範囲に渡って形成されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項5において、
前記光源レンズは、前記中央レンズ部分におけるYZ平面上の端面に連続して形成した第2中央レンズ部分と、前記側方レンズ部分のそれぞれにおけるYZ平面上の端面に連続して形成した第2側方レンズ部分とを有しており、
前記第2中央レンズ部分は、前記中央レンズ部分のYZ平面上の前記端面をX軸のマイナス方向に所定長さだけ平行移動することにより得られる平行移動体であり、
前記第2側方レンズ部分は、前記側方レンズ部分のYZ平面上の前記端面をX軸のマイナス方向に所定長さだけ平行移動することにより得られる平行移動体であることを特徴とする光源装置。 - 請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記中央レンズ部分および前記側方レンズ部分のそれぞれは、XY平面から180°の角度範囲に渡って形成されていることを特徴とする光源装置。 - 発散光を射出する発光面を備えた発光素子と、
前記発光素子の前記発光面を覆う光源レンズとを有し、
前記発光面と同一平面上で当該発光面の発光中心点Pから外れている位置を原点とし、前記原点および前記発光点を通過して延びる軸をX軸、前記原点でX軸に直交して前記発光面と同一平面上を延びる軸をY軸、前記原点でX軸およびY軸と直交して前記発光面の前方に延びる軸をZ軸とすると、
前記光源レンズは、Z軸方向の前方に位置する中央レンズ部分と、この中央レンズ部分におけるY軸方向の両端にそれぞれ形成された側方レンズ部分とを備え、
前記中央レンズ部分は、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光を発散状態のまま通過させるものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、
前記側方レンズ部分のそれぞれは、X軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をYZ平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされており、Y軸を含む平面で切断した場合の断面形状が前記発散光をXY平面の方向に屈折させる正のパワーを備えたものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項8において、
前記中央レンズ部分は、当該中央レンズ部分を通過する光を(x,y,z)成分で表した場合に、y成分のみを0に近づけるように作用するものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項8または9において、
前記側方レンズ部分は、当該前記側方レンズ部分を通過する光を(x,y,z)成分で表した場合に、z成分とx成分を0に近づけるように作用するものとされていることを特徴とする光源装置。 - 請求項8ないし10のうちのいずれかの項において、
前記中央レンズ部分および前記側方レンズ部分のそれぞれは、Y軸を中心として同一断面形状を回転させることにより得られる回転体であり、XY平面からX軸のマイナス方向に向って90°の角度範囲に渡って形成されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項8ないし11のうちのいずれかの項において、
前記発光面の外周縁の近傍で当該発光面から外れている位置を原点としていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1ないし12のうちのいずれかの項において、
前記光源レンズのX軸のマイナス方向に隣接配置された第1反射鏡を有し、
前記第1反射鏡は、YZ平面と平行で前記光源レンズの側を向いている第1反射面を備えていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1ないし13のうちのいずれかの項において、
前記光源レンズのY軸方向の両側に隣接配置された第2反射鏡を有し、
前記第2反射鏡のそれぞれは、前記光源レンズの側を向き、Z軸の前方に向ってXZ平面から離れる方向に傾斜している第2反射面を備えていることが望ましい。 - 請求項1ないし14のうちのいずれかの項において、
前記光源レンズは、XZ平面に対して面対称の形状をしていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1ないし15のうちのいずれかの項に記載の光源装置の光源レンズ。
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