JP2019003166A - 光学レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学レンズに関し、特に光源の出射角度を拡大できる光学レンズに関するものである。【解決手段】本発明の光学レンズは、底面、入光面、側面及び出光面を備える。入光面は底面の中央部に形成され、またこの底面から窪んでキャビティが形成されており、入光面は楕円球面状を呈しており、且つ入光面の長軸方向と光学レンズの光軸方向とは重なり合っている。側面は底面を囲んで設置され、且つ底面と互いに垂直しており、出光面は側面から底面から離れる方向に沿って突出している。出光面はマイクロ構造部を備え、このマイクロ構造部は、側面に近い周縁を囲んで設置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、光学レンズに関し、特に光源の出射角度を拡大できる光学レンズに関するものである。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、電流を特定の波長範囲に転換できるオプトエレクトロニクス半導体の素子である。この発光ダイオードは、高輝度であり、作業電圧が低く、消費電力も小さい。また、容易に集積回路とマッチすることができ、駆動も簡単であり、寿命も長い等の利点を有する。したがって、照明分野において光源として幅広く応用されている。

発光ダイオードの光源の出射角度は通常９０度〜１２０度であり、且つその出射角度の中央（出射角度約０度〜３０度）の光線が比較的強く周囲の光線は弱い。故に、発光ダイオード全体の光は不均一であり、光学場の分布は通常発光ダイオードの光源における真上の位置に集中する。しかしながら、多くの場所に応用する場合、一般的には出射角度が比較的大きい発光ダイオードの光源を必要とする。したがって、光源の出射角度を拡大させるために、発光ダイオードの光源のための光学レンズを設計する必要がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、光源の出射角度を拡大できる光学レンズを提供することを目的とする。

本発明の光学レンズは、底面と、底面の中央部に形成され、底面から窪んでキャビティが形成され、楕円球面状を呈しており、且つ入光面の長軸方向と光学レンズの光軸方向とは重なり合っている入光面と、底面を囲んで設置され、且つ底面と互いに垂直している側面と、側面から底面から離れる方向に沿って突出している出光面と、出光面の側面に近い周縁を囲んで設置されているマイクロ構造部と、を備える。

本発明の光学レンズはさらに、出光面の中央部に窪み部が形成されており、窪み部は、出光面から底面の方向に延伸している。

本発明の光学レンズはさらに、マイクロ構造部が頂端及び低端を備え、頂端の高さは入光面の最高点より高い。

本発明の光学レンズはさらに、マイクロ構造部が頂端及び低端を備え、低端の高さは入光面の最高点より低い。

本発明の光学レンズはさらに、低端と出光面及び側面の交線とは重なり合っている。

本発明の光学レンズはさらに、マイクロ構造部は複数のマイクロ凹溝を備える。

本発明の光学レンズはさらに、マイクロ凹溝は内側に窪んだ円錐構造である。

上述の光学レンズは、出光面の側面に近い周縁にマイクロ構造部が設置されているので、マイクロ構造部に入射した光線を全反射及び屈折させる。故に、発光ダイオードの光源は、光学レンズの入光面にて一度屈折された後、マイクロ構造部に全反射及び屈折され、光線は散乱し、次いで再度出光面において屈折される。この際屈折角度は大きくなる。これにより、発光ダイオードの光源における光の出射角度を拡大できる。

本発明の実施例に係る光学レンズの立体斜視図である。 図１に示す光学レンズのＩ部の拡大図である。 図１に示す光学レンズのＡ−Ａに沿った断面図である。 図３に示す光学レンズのＩＩＩ部の拡大図である。

以下具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。

本発明の実施例中の図面と併せて、本発明の実施例中の技術方案に対して明瞭に且つ完全に記載する。しかしながら、この記載されている実施例は、本発明の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではない。

本発明中の実施例に基づき、当業者が容易に想到できるその他の実施例も本発明の保護範囲に属する。

本文で使用される全ての技術及び科学技術用語は、本発明の当業者が通常理解できる意味と同じである。本文において、本発明の明細書中で使用されている技術用語は、ただ具体的に実施例の目的を説明するためであり、本発明を限定するものではない。

図１〜図３を参照すると、本発明の実施例が提供する光学レンズ１０は、底面１１０、入光面１２０、側面１４０及び出光面１３０を備える。光学レンズ１０は光軸ＯＯ’を有する。

本実施例において、光学レンズ１０は光軸ＯＯ’を対称軸として線対称になっている。

入光面１２０は底面１１０の中央部に形成されており、また、この底面１１０から窪んでキャビティ１２１が形成されている。入光面１２０は楕円球面状を呈しており、且つ入光面１２０の長軸方向と光学レンズ１０の光軸ＯＯ’とは重なり合っている。入光面１２０は、光軸ＯＯ’を対称軸として線対称になっている。

側面１４０は底面１１０を囲んで設置されており、且つ底面１１０と互いに垂直している。また、側面１４０は光軸ＯＯ’を対称軸として線対称になっている。

出光面１３０は、側面１４０から底面１１０から離れる方向に沿って突出している。要求に基づいて、出光面１３０の中央部にさらに窪み部１３１を形成してもよい。この窪み部１３１は、出光面１３０から底面１１０の方向に延伸している。出光面１３０は、光軸ＯＯ’を対称軸として線対称になっている。

図４を併せて参照すると、光学レンズ１０の出光面１３０上にはマイクロ構造部１１１が形成されている。このマイクロ構造部１１１は、出光面１３０の側面１４０に近い周縁を囲んで設置されている。マイクロ構造部１１１は、光軸ＯＯ’を対称軸として線対称になっている。

マイクロ構造部１１１は、頂端１１１ａ及び低端１１１ｂを備える。頂端１１１ａの高さは、入光面１２０の最高点Ｍより高い。低端１１１ｂの高さは、入光面１２０の最高点Ｍより低い。

本実施例において、低端１１１ｂと出光面１３０及び側面１４０の交線１４０１とは互いに重なり合っている。その他の実施例において、低端１１１ｂは出光面１３０及び側面１４０の交線１４０１と互いに重なり合わなくてもよい。また、マイクロ構造部１１１の頂端１１１ａ及び低端１１１ｂの高さは、要求に基づいて柔軟に調整できる。

マイクロ構造部１１１は、複数のマイクロ凹溝１１１０を備えてもよい。本実施例において、マイクロ凹溝１１１０は内側に窪んだ円錐構造である。この内側に窪んだ円錐構造のマイクロ凹溝１１１０の頂角の角度は１２０度である。その他の実施例において、内側に窪んだ円錐構造のマイクロ凹溝１１１０の頂角の角度は６０度、１５０度、１７０度等であってもよい。

その他の実施例において、マイクロ凹溝１１１０はさらに内側に窪んだ上部が切り取られた円錐構造、内側に窪んだ球状構造、内側に窪んだ三角錐構造等であってもよい。

マイクロ構造部１１１は、外側に突出した円錐構造、外側に突出した上部が切り取られた円錐構造、外側に突出した球状構造、外側に突出した三角錐構造等であってもよい。また、マイクロ凹溝１１１０の形状は、要求に基づいて柔軟に調整できる。

マイクロ構造部１１１はレーザによって形成されてもよい。

光学レンズ１０は、出光面１３０の側面１４０に近い周縁にマイクロ構造部１１１が設置されているので、マイクロ構造部１１１に入射した光線を全反射及び屈折させる。故に、発光ダイオードの光源２１２は、光学レンズ１０の入光面１２０にて一度屈折された後、マイクロ構造部１１１に全反射及び屈折され、光線は散乱し、次いで再度出光面１３０において屈折される。この際屈折角度は大きくなる。これにより、発光ダイオードの光源における光の出射角度を拡大できる。

以上の説明は、ただ本発明の実施形態を説明しているだけであり、本発明を制限しているものではない。当業者であれば理解できるものであり、本発明の技術方案の範囲を逸脱しない限り、本発明の技術方案に対して修正又は同等なものに置き換えることができる。

１０ 光学レンズ
１１０ 底面
１１１ マイクロ構造部
１１１ａ 頂端
１１１ｂ 低端
１２０ 入光面
１２１ キャビティ
１３０ 出光面
１３１ 窪み部
１４０ 側面
２１２ 光源
１１１０ マイクロ凹溝
１４０１ 交線
ＯＯ’ 光軸

Claims (7)

1. 底面と、
   前記底面の中央部に形成され、前記底面から窪んでキャビティが形成され、楕円球面状を呈しており、且つ入光面の長軸方向と光学レンズの光軸方向とは重なり合っている入光面と、
   前記底面を囲んで設置され、且つ前記底面と互いに垂直している側面と、
   前記側面から前記底面から離れる方向に沿って突出している出光面と、
   前記出光面の前記側面に近い周縁を囲んで設置されているマイクロ構造部と、を備えることを特徴とする光学レンズ。
2. 前記出光面の中央部には窪み部が形成されており、前記窪み部は、前記出光面から前記底面の方向に延伸していることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記マイクロ構造部は頂端及び低端を備え、前記頂端の高さは前記入光面の最高点より高いことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
4. 前記マイクロ構造部は頂端及び低端を備え、前記低端の高さは前記入光面の最高点より低いことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
5. 前記低端と前記出光面及び前記側面の交線とは重なり合っていることを特徴とする請求項４に記載の光学レンズ。
6. 前記マイクロ構造部は複数のマイクロ凹溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
7. 前記マイクロ凹溝は内側に窪んだ円錐構造であることを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。