JP2018014279A - Optical lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源から入射する光を内部で全反射させつつ出射部から出射させることによって出射部の全体を発光させる光学レンズに関するものである。 The present invention relates to an optical lens that emits light from the entire emission part by emitting light from the emission part while totally reflecting light incident from a light source.
例えば、テールランプやストップランプ等の車両用信号灯の光源には、従来のバルブ(電球)に代えてLED(発光ダイオード)が使用されつつある。このLEDは、発光効率が高くて長寿命であり、且つ、省電力等の利点を有する反面、指向性の高い光を出射するため、その光をそのまま利用することができないという問題がある。このため、通常はLEDから出射する指向性の高い光を光透過性の高い光学レンズに入射させ、光学レンズ内で光を導く過程で光を出射部から出射させることによって出射部の全体を発光させることが行われている。 For example, LEDs (light emitting diodes) are being used instead of conventional bulbs (light bulbs) as light sources for vehicle signal lights such as tail lamps and stop lamps. This LED has high luminous efficiency and long life and has advantages such as power saving, but emits light with high directivity, and therefore has a problem that the light cannot be used as it is. For this reason, light having a high directivity emitted from an LED is normally incident on an optical lens having high light transmittance, and light is emitted from the emission part in the process of guiding the light in the optical lens, thereby emitting the entire emission part. Has been done.
ところで、斯かる光学レンズに関して、特許文献1には図10及び図11に示すものが提案されている。
Incidentally, with respect to such an optical lens,
即ち、図10は特許文献1において提案された光学レンズを示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線断面図、(c)は(a)のC−C線断面図、図11は同光学レンズの光路を示す平面図であり、図示の光学レンズ101は、光源であるLED110の光出射方向前方(図10(c)の上方)に配置され、板状の六面体として構成されている。
10A and 10B are diagrams showing an optical lens proposed in
この光学レンズ101の中央部には、LED110から出射する光を光軸xに直交する5つの方向に放射状に反射させるための5つの反射面111,112,113,114,115が形成されている。又、光学レンズ101の左右には、光学的な絶縁空間S1,S2がそれぞれ形成されており、各絶縁空間S1,S2の内面の1つは反射面116,117をそれぞれ構成している。
In the central portion of the
更に、光学レンズ101の垂直な正面は、横方向に細長い出射面102を構成しており、この出射面102には5つの照射面102A,102B,102C,102D,102Eが左右方向に配置されている。そして、光学レンズ101の出射面102とは反対側(図10(a)の上側)の光軸xを中心としてこれの左右の辺は、それぞれ反射面118,119と120,121を構成している。
Further, the vertical front surface of the
斯かる光学レンズ101において、LED110が起動されて発光すると、その光は、入射部から当該光学レンズ101内に入射し、図11に示すように、反射面111,112,113,114,115によってそれぞれ反射光LA,LB,LC,LD,LEとして5つの方向に放射状にそれぞれ反射し、反射光LA,LBは、反射面116,117でそれぞれ反射して出射面102へと向かい、出射面102の照射部102A,102Bから平行光LA’,LB’として出射する。
In such an
又、図11に示すように、反射面113,114で反射した反射光LC,LDは、反射面118,119と120,121でそれぞれ2回反射して出射面102へと向かい、出射面102の照射部102C,102Dから平行光LC’,LD’として出射する。そして、反射面115で反射した反射光LEは、そのまま出射面102へと向かい、出射面102の中央の照射部102Eから平行光LE’として出射する。
Further, as shown in FIG. 11, the reflected lights LC and LD reflected by the
従って、光学レンズ101によれば、LED110から出射する光を効率良く利用しつつ、細長い長方形の出射面102から出射させて該出射面102の全体を発光させることができる。
Therefore, according to the
しかしながら、特許文献1において提案された図10に示す光学レンズ101においては、反射面111〜115でそれぞれ反射した光が出射面102の照射部102A〜102Eから出射する際、反射面111〜115の形状がそのまま像として照射部102A〜102Eに投影されてしまうため、均一な面発光が実現されず、点灯フィーリングの低下を招くという問題があった。
However, in the
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、均一な面発光を実現して点灯フィーリングを高めることができる光学レンズを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical lens capable of realizing uniform surface light emission and enhancing lighting feeling.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、光源の光出射方向前方に配置され、光源に対向する入射部と、光軸方向に沿う矩形の出射面と有する出射部と、前記入射部から入射した光を前記出射部へと導く導光部とを備え、
前記導光部は、前記入射部から入射した光の一部を光軸方向に全反射させる第1反射面と、光軸方向の光の一部を光軸と直交する方向に全反射させて前記出射部へと導く第2反射面と、光軸方向の他の光を光軸と直交する方向に全反射させる一対の第3反射面と、該第3反射面で全反射した光を直角に全反射させて前記出射部へと導く一対の第4反射面を備える光学レンズにおいて、
前記第2反射面と前記第3反射面及び前記第4反射面の形状を矩形としたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
The light guide unit includes a first reflection surface that totally reflects a part of light incident from the incident unit in an optical axis direction, and totally reflects a part of light in the optical axis direction in a direction orthogonal to the optical axis. A second reflecting surface that leads to the emitting portion, a pair of third reflecting surfaces that totally reflect other light in the optical axis direction in a direction perpendicular to the optical axis, and a right angle of the light that is totally reflected by the third reflecting surface In an optical lens comprising a pair of fourth reflecting surfaces that are totally reflected and led to the emitting portion,
The second reflecting surface, the third reflecting surface, and the fourth reflecting surface are rectangular in shape.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第3反射面で全反射した光の像が前記出射部の出射面の幅方向中央に投影され、その左右に前記第3反射面と前記第4反射面で全反射した光の像が投影されるよう構成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an image of light totally reflected by the third reflecting surface is projected on the center in the width direction of the emitting surface of the emitting portion, and the third reflecting is applied to the left and right of the image. An image of light totally reflected by a surface and the fourth reflecting surface is projected.
本発明によれば、光学レンズにおいて光源からの光を全反射させて出射部から出射させる第2反射面と第3反射面及び第4反射面の形状を矩形としたため、出射部に同一形状の矩形の複数の光像が投影されることとなり、均一な面発光が実現して当該光学レンズの点灯フィーリングが高められる。 According to the present invention, since the shapes of the second reflection surface, the third reflection surface, and the fourth reflection surface that totally reflect the light from the light source and emit the light from the light emitting portion in the optical lens are rectangular, the light emitting portion has the same shape. A plurality of rectangular light images are projected, so that uniform surface emission is realized and the lighting feeling of the optical lens is enhanced.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る光学レンズの斜視図、図2は同光学レンズの正面図、図3は同光学レンズの背面図、図4は同光学レンズの平面図、図5は同光学レンズの底面図、図6は同光学レンズの右側面図、図7は図2のA−A線断面図、図8は本発明に係る光学レンズの第2反射面で全反射した光の像を示す図であって、(a)は平面図、(b)は正面図、図9は同光学レンズの第3反射面及び第4反射面で全反射した光の像を示す図であって、(a)は平面図、(b)は正面図である。 1 is a perspective view of the optical lens according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the optical lens, FIG. 3 is a rear view of the optical lens, FIG. 4 is a plan view of the optical lens, and FIG. 6 is a right side view of the optical lens, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, and FIG. 8 is an image of light totally reflected by the second reflecting surface of the optical lens according to the present invention. FIG. 9A is a plan view, FIG. 9B is a front view, and FIG. 9 is a diagram illustrating an image of light totally reflected by the third reflection surface and the fourth reflection surface of the optical lens. a) is a plan view, and (b) is a front view.
本実施の形態に係る光学レンズ1は、光透過性の高いアクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂によって一体に成形されており、光源であるLED10の光出射方向前方(図1及び図2の上方)に配置されている。この光学レンズ1は、LED10に対向するよう突出する入射部2と、該入射部2の上部に一体に形成された扁平な六角柱状の本体部1Aを備えており、この本体部1Aの正面は垂直な出射部3を構成しており、本体部1Aには、前記入射部2から入射した光を前記出射部3へと導く導光部4が設けられている。尚、光源であるLED10は、図1及び図2の上方に向かって光を出射するよう配置されており、光学レンズ1は、LED10の光軸xを中心とする左右対称形状に成形されている。
The
上記入射部2は、図2及び図3に示すように、光軸xを回転対称軸とする裁頭円錐状に形成されており、図7に示すように、この入射部2の頭部には、LED10側(図7の下方)に向かって開口する凹部2aが形成されている。そして、この凹部2aの底部には、LED10側に向かって膨出する凸面状(非球面状)の第1入射面21が、光軸xを回転対称軸としてLED10に対向するように形成されている。ここで、第1入射面21は、その焦点にLED10が位置するように配設されており、LED10から出射する光を光軸xに沿った方向(図7の垂直上方)へ屈折させつつ当該光学レンズ1内に入射させる機能を有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
又、第1入射面21の周縁に形成された凹部2aの内周面は、第2入射面22を構成しており、この第2入射面22は、LED10の周囲を覆うよう立設された円錐面であり、LED10から出射する光のうち第1入射面21よりも側方へ向かう光を当該光学レンズ1内に入射させる機能を有している。
Further, the inner peripheral surface of the
前記導光部4は、前記入射部2の第2入射面22から入射した光を光軸x方向(図7の垂直上方)に全反射させる第1反射面41と、光軸x方向の一部の光を光軸xと直交する方向(図7の左方)に出射部に向けて全反射させる第2反射面42と、光軸x方向の他の光を光軸xと直交する方向(図4の左右方向)に全反射させる一対の第3反射面43と、各第3反射面43で全反射した光を正面側の出射部3に向けて直角に全反射させる左右一対の第4反射面44を備えている。
The
ここで、上記第1反射面41は、入射部2の外周面として形成されている。そして、光学レンズ1の六角柱状の本体部1Aの中央部分には凹部1aが形成されており、この凹部1aに前記第2反射面42と第3反射面43が隣接して形成されている。具体的には、第2反射面42は、図7に示すように、光軸xに対して正面側に向かって45°の角度で傾斜する斜面として形成されており、左右一対の第3反射面43は、光軸xに対して45°の角度で左右方向に傾斜する斜面として形成されている。又、左右一対の前記第4反射面44は、当該光学レンズ1の本体部1Aの奥側の角部を45°の角度でカットした斜面として形成されている。
Here, the
前記出射部3は、当該光学レンズ1の本体部1Aの横方向に細長い矩形の正面によって構成しており、後述のように当該光学レンズ1の内部を導光部4(第1反射面41、第2反射面42、第3反射面43及び第4反射面44)によって導光される光を出射させることによって発光するものである。
The emitting
而して、本実施の形態に係る光学レンズ1においては、図3及び図4に示すように、第2反射面42と第3反射面43及び第4反射面44の形状は、全て矩形とされている。
Thus, in the
以上のように構成された光学レンズ1において、LED10が起動されて発光すると、その光の一部は、図7に示すように、第1入射面21によって光軸x方向に屈折されつつ当該光学レンズ1内に入射し、平行光となって第2反射面42と第3出射面43へと向かう。又、第1入射面21よりも側方へ出射する他の光は、第2入射面22から当該光学レンズ1内に入射した後、第1反射面41で全反射して光軸x方向に沿って平行光として第2反射面42と第3反射面43へと向かう。
In the
そして、第2反射面42へと向かう平行光は、図7に示すように、該第2反射面42によって全反射して正面側の出射部3に向かい(図7及び図8(a)参照)、出射部3から出射することによって、図8(b)に示すように、出射部3の幅方向中央に矩形の光像を投影する。
And the parallel light which goes to the 2nd
又、第3反射面43へと向かう平行光は、図9(a)に示すように、左右一対の第3反射面43によって全反射して光軸xに直交する左右方向に沿ってに第4反射面44に向かう。そして、この第4反射面44に向かう光は、各第4反射面44でそれぞれ全反射して正面側の出射部3に向かい、出射部3から出射することによって、図9(b)に示すように、出射部3の幅方向両側に矩形の光像を投影する。従って、本実施の形態に係る光学レンズ1においては、横方向に細長い矩形の出射部3に同じ形状の矩形の3つの光像が連続して投影される。
Further, as shown in FIG. 9A, the parallel light traveling toward the third reflecting
以上のように、本実施の形態に係る光学レンズ1によれば、LED10からの光を全反射させて出射部3から出射させる第2反射面42と第3反射面43及び第4反射面44の形状を矩形としたため、出射部3に同一形状の矩形の複数の光像が投影されることとなり、均一な面発光が実現して当該光学レンズ1の点灯フィーリングが高められるという効果が得られる。
As described above, according to the
本発明に係る光学レンズは、車両用灯具、一般照明用器具、遊技系照明機器等に対して好適である。 The optical lens according to the present invention is suitable for vehicular lamps, general lighting equipment, game lighting equipment, and the like.
1 光学レンズ
1A 光学レンズの本体部
1a 本体部の凹部
2 入射部
2a 入射部の凹部
21 第1入射面
22 第2入射面
3 出射部
4 導光部
41 第1反射面
42 第2反射面
43 第3反射面
44 第4反射面
10 LED(光源)
x 光軸
DESCRIPTION OF
x Optical axis
Claims (2)
前記導光部は、前記入射部から入射した光の一部を光軸方向に全反射させる第1反射面と、光軸方向の光の一部を光軸と直交する方向に全反射させて前記出射部へと導く第2反射面と、光軸方向の他の光を光軸と直交する方向に全反射させる一対の第3反射面と、該第3反射面で全反射した光を直角に全反射させて前記出射部へと導く一対の第4反射面を備える光学レンズにおいて、
前記第2反射面と前記第3反射面及び前記第4反射面の形状を矩形としたことを特徴とする光学レンズ。 An incident portion disposed in front of the light emission direction of the light source and facing the light source, an emission portion having a rectangular emission surface along the optical axis direction, and a light guide portion that guides light incident from the incident portion to the emission portion And
The light guide unit includes a first reflection surface that totally reflects a part of light incident from the incident unit in an optical axis direction, and totally reflects a part of light in the optical axis direction in a direction orthogonal to the optical axis. A second reflecting surface that leads to the emitting portion, a pair of third reflecting surfaces that totally reflect other light in the optical axis direction in a direction perpendicular to the optical axis, and a right angle of the light that is totally reflected by the third reflecting surface In an optical lens comprising a pair of fourth reflecting surfaces that are totally reflected and led to the emitting portion,
An optical lens, wherein the second reflection surface, the third reflection surface, and the fourth reflection surface are rectangular.
An image of light totally reflected by the third reflecting surface is projected on the center in the width direction of the emitting surface of the emitting unit, and an image of light totally reflected by the third reflecting surface and the fourth reflecting surface is projected to the left and right of the image. The optical lens according to claim 1, wherein the optical lens is configured as described above.
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