JP4836984B2 - レンズ、レンズ装着基材、および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、脚体を備えるレンズ、このようなレンズが装着されるレンズ装着基材、およびレンズとレンズ装着基材とを備える照明装置に関する。

レンズと光源とを組み合わせた照明装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。このような従来の照明装置では、所望の配光特性を実現するための技術が提案されている。

例えば特許文献１では、光源に対するレンズの曲率半径を必要に応じて異ならせることによって所望の配光特性を実現すること提案されている。また、特許文献２では、レンズの曲率半径を一定とし、光源とレンズとの間にスペーサを介在させることによって所望の配光特性を実現することが提案されている。

特許文献１に開示された技術では、異なる配光特性を得るために曲率半径を調整して異なる曲率半径を有する複数のレンズを準備する必要があることから、部品点数の増加、製造コストの増加が生じ、生産性の良い安価な照明装置を実現することはできないという問題があった。

また、特許文献２に開示された技術では、スペーサを介在させることから、曲率半径が異なる複数のレンズを準備する必要はなくなるが、スペーサを必要とすることから、部品点数が増加するという問題が残り、また、スペーサの位置合わせ作業が必要になるという問題があった。
実公平７−４４０２９号公報 特開２００７−２５８１１４号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、脚体を備えるレンズであって、脚体にレンズ装着基材に係合する段差部を設けることにより、レンズ装着基材に対する脚体の係合位置を光軸方向で変更して、レンズ装着基材に対するレンズの位置を光軸方向で異ならせ、異なる配光特性を容易に得ることができるレンズを提供することを目的とする。

また、本発明は、段差部が形成された脚体を備えるレンズが装着されるレンズ装着基材であって、段差部に対応させた複数種類の形状とした係合部を設けることにより、レンズ装着基材に係合されるレンズの脚体の係合位置を光軸方向で変更して同一のレンズで異なる配光特性を実現することが可能なレンズ装着基材を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、照明装置であって、本発明に係るレンズおよびレンズ装着基材とを備えることにより、レンズ装着基材に対するレンズの位置を光軸方向で異ならせて異なる配光特性を容易かつ高精度に実現できる安価な照明装置を提供することを他の目的とする。

本発明に係るレンズは、光源から入射した光の配光を画定するレンズ部と、該レンズ部から延長されレンズ装着基材に係合されて前記レンズ部を支持する脚体とを備えるレンズであって、前記脚体は、レンズ装着基材が有する係合部の形状に対応させた段差部を備え、正三角形の頂点を構成するように３個配置されていることを特徴とする。

この構成により、レンズ装着基材に対する脚体の係合位置を変更することが可能となり、レンズ装着基材に対する脚体の係合位置を光軸方向で変更して光源に対するレンズ部の位置を光軸方向で異ならせることが可能となるので、同一のレンズで異なる配光特性を容易に得ることができる。

本発明に係るレンズでは、前記レンズ部は、複数設けてあることを特徴とする。

この構成により、配光範囲を拡大して大型の照明装置を構成することが可能なレンズとすることができる。

本発明に係るレンズ装着基材は、光源から入射した光の配光を画定するレンズ部と該レンズ部から延長され前記レンズ部を支持する脚体とを備え、正三角形の頂点を構成するように前記脚体が３個配置されたレンズが装着されるレンズ装着基材であって、前記脚体が係合される係合部を備え、該係合部は、前記脚体が有する段差部に対応させた複数種類の形状を備えることを特徴とする。

この構成により、レンズ装着基材に係合されるレンズの脚体の係合位置を光軸方向で変更することが可能となり、同一のレンズに対して異なる配光特性を持たせることができる。

本発明に係る照明装置は、光源と該光源に対向して配置されたレンズとが装着されたレンズ装着基材を備える照明装置であって、前記レンズは、本発明に係るレンズであり、前記レンズ装着基材は、本発明に係るレンズ装着基材であることを特徴とする。

この構成により、レンズ装着基材に対するレンズの脚体の係合位置を変更して光源に対するレンズ部の位置を光軸方向で異ならせることが可能となるので、異なる配光特性を容易かつ高精度に実現できる安価な照明装置とすることができる。

本発明に係るレンズによれば、光源から入射した光の配光を画定するレンズ部と、レンズ部から延長されレンズ装着基材に係合されてレンズ部を支持する脚体とを備え、脚体は、レンズ装着基材が有する係合部の形状に対応させた段差部を備える構成とすることから、レンズ装着基材に対する脚体の係合位置を変更し、レンズ装着基材に対する脚体の係合位置を光軸方向で変更して光源に対するレンズ部（レンズ）の位置を光軸方向で異ならせることが可能となるので、同一のレンズで異なる配光特性を容易に得ることができるという効果を奏する。

また、本発明に係るレンズ装着基材によれば、光源から入射した光の配光を画定するレンズ部とレンズ部から延長されレンズ部を支持する脚体とを備えるレンズが装着され、脚体が係合される係合部を備え、係合部は、脚体が有する段差部に対応させた複数種類の形状を備えることから、レンズ装着基材に係合されるレンズの脚体の係合位置を光軸方向で変更することが可能となり、同一のレンズに対して異なる配光特性を持たせることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る照明装置によれば、光源と該光源に対向して配置されたレンズとが装着されたレンズ装着基材を備える照明装置であって、レンズは、本発明に係るレンズであり、レンズ装着基材は、本発明に係るレンズ装着基材とすることから、レンズ装着基材に対するレンズの脚体の係合位置を変更して光源に対するレンズ部（レンズ）の位置を光軸方向で異ならせることが可能となるので、異なる配光特性を容易かつ高精度に実現できる安価な照明装置とすることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１および図２に基づいて、本実施の形態に係るレンズ、レンズ装着基材、および照明装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズを説明する説明図であり、（Ａ）は光が放射される側を見た平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ方向から透視的に見た側面図である。

本実施の形態に係るレンズ１は、光源３（図２参照）から入射した光の配光を画定するレンズ部１１と、レンズ部１１から延長されレンズ装着基材２（図２参照）に係合されてレンズ部１１を支持する脚体１２とを備えるレンズ１である。なお、光源３は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成することが可能である。

また、脚体１２は、レンズ装着基材２が有する係合部２１（図２参照）の形状に対応させた段差部１３を備える。

したがって、レンズ装着基材２に対する脚体１２の係合位置を変更することが可能となり、レンズ装着基材２に対する脚体１２の係合位置を光軸Ｌａｘ（図２参照）方向で変更して光源３に対するレンズ部１１（レンズ１）の位置を光軸Ｌａｘ方向で異ならせることが可能となるので、同一のレンズ１で異なる配光特性Ｌｃ（図２参照）を容易に得ることができる。

つまり、従来技術で必要とされたスペーサのような追加の部材が不要となり、部品を低減して組立の容易化、安定化、低コスト化を図ることが可能となる。

レンズ１は、例えば合成樹脂で形成され、レンズ部１１と脚体１２とは一体成形してある。したがって、所望するレンズ部１１、脚体１２の形状を容易に形成することができる。

レンズ１の形状は、図上ではコリメータレンズとして示したが、どのような形状のものであっても適用することが可能であり、例えば、凸レンズ、凹レンズなどとすることが可能である。

脚体１２は、例えば円柱状としてあり、根元部（レンズ部１１側）の径を大きくし、先端部の径を小さくすることによって、段差部１３を形成してある。段差部１３の形成は、その他種々の形態によって実現することが可能である。

例えば、円柱状ではなく、角柱状とした場合には、辺の大きさを大小の組み合わせとすることによって段差部１３を形成することができる。また、同種の形状の組み合わせに限らず、例えば、根元部から順に、円柱、四角柱、三角柱とすることによっても段差部１３を形成することが可能である。なお、その他の多角形、楕円形などを適用することが可能である。

なお、脚体１２は、レンズ１に対して３個以上配置することが安定性の面からは望ましいが、少なくとも１個あれば光軸Ｌａｘ方向での位置決めをすることは可能である。また、脚体１２を３個以上とする場合は、正多角形の頂点位置に配置されるようにすることが望ましい。正多角形の頂点に対応させて配置することによって、係合部２１に対する脚体１２の位置決めを容易にすることが可能となる。

例えば、脚体１２を３個配置する場合は、脚体１２が正三角形の頂点を構成するように配置することによって、光源３に対するレンズ１の位置を中心に固定した状態でレンズ１を光源３の周囲で回転させるだけで、係合部２１に対する光軸Ｌａｘ方向での位置を変更することが可能となる（図５参照）。

図２は、本発明の実施の形態１に係る照明装置およびレンズ装着基材の構成概要を透視的に示す透視側面図であり、（Ａ）は光源が光源収容部に収容された状態となるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合であり、（Ｂ）は光源が光源収容部から離れた状態となるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合である。

本実施の形態に係る照明装置４は、光源３と、光源３に対向して配置されたレンズ１と、レンズ１が装着されたレンズ装着基材２とを備える。また、本実施の形態に係るレンズ装着基材２は、光源３が装着された状態としてある。なお、レンズ１は、図１に示したとおりのものである。

また、本実施の形態に係るレンズ装着基材２は、光源３から入射した光の配光を画定するレンズ部１１とレンズ部１１から延長されレンズ部１１を支持する脚体１２とを備えるレンズ１が装着されている。また、レンズ装着基材２は、脚体１２が係合される係合部２１を備え、係合部２１は、脚体１２が有する段差部１３に対応させた複数種類の形状を備える。

したがって、レンズ装着基材２に係合されるレンズの脚体１２の係合位置を光軸Ｌａｘ方向で変更することが可能となり、同一のレンズに対して異なる配光特性Ｌｃを持たせることができる。

例えば、図２（Ａ）の場合では、脚体１２の段差部１３は、レンズ装着基材２が有する第１係合部２１ｆで係合され、光源３を光源収容部１１ｓに収容した状態としてある。また、図２（Ｂ）の場合では、脚体１２の段差部１３は、レンズ装着基材２が有する第２係合部２１ｓで係合され、光源３を光源収容部１１ｓから離した状態としてある。つまり、係合部２１は、第１係合部２１ｆおよび第２係合部２１ｓという複数種類の形状を備える。

第１係合部２１ｆは、段差部１３をレンズ装着基材２の板厚方向の中間で係合させる形状（例えば段差部１３に対応する２段階の径を有する円管状の穴）としてあり、また、第２係合部２１ｓは、段差部１３をレンズ装着基材２の表面で係合させる形状（例えば円管状の貫通穴）としてある。なお、第１係合部２１ｆおよび第２係合部２１ｓを特に区別する必要が無い場合は、以下、単に係合部２１とすることがある。

本実施の形態では、脚体１２は、図１で示したとおり円柱状としてあることから、係合部２１は、上述したとおり、円柱状に対応する形状（円管状）の開口によって構成してある。係合部２１の形状はこれに限るものではなく、段差部１３を係合させることが可能な形状であればどのような形状であっても良い。

段差部１３を係合部２１で変更することが可能となることから、光源３とレンズ１の間隔を変更することが可能となる。したがって、光源３からレンズ１に入射した光は、レンズ部１１の作用を受けて所定の方向に配光された光線Ｌｄとなる。

レンズ１と光源３（レンズ装着基材２）との間隔を短い間隔Ｄｓとした場合（例えば図３（Ａ））は、配光角は大きい配光角θｗとなり、レンズ１と光源３（レンズ装着基材２）との間隔を長い間隔Ｄｆとした場合（例えば図３（Ｂ））は、配光角は小さい配光角θｎとなる。

したがって、レンズ装着基材２に対するレンズ１の脚体１２の係合位置を変更して光源３に対するレンズ部１１（レンズ１）の位置を光軸Ｌａｘ方向で異ならせることが可能となるので、異なる配光特性Ｌｃを容易かつ高精度に実現できる安価な照明装置４とすることができる。

また、光源３は、レンズ装着基材２に装着した状態としてある。したがって、レンズ１と光源３との位置関係を高精度に維持することが可能となることから、高精度で信頼性の高い配光特性Ｌｃを実現することができる。なお、光源３をレンズ装着基材２とは別に配置することも可能である。

また、第１係合部２１ｆ、第２係合部２１ｓは、レンズ装着基材２の平面上で適宜レイアウトすることが可能である。具体的なレイアウト例については、図５でさらに説明する。

＜実施の形態２＞
図３に基づいて、本実施の形態に係るレンズ、レンズ装着基材、および照明装置について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係るレンズ、レンズ装着基材、照明装置の構成概要を一部透視的に示す部分透視側面図であり、（Ａ）は光源とレンズ部との間隔が短くなるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合であり、（Ｂ）は光源とレンズ部との間隔が長くなるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合である。

本実施の形態に係るレンズ１、レンズ装着基材２、照明装置４の基本構成は、実施の形態１の場合と同様であるので主に異なる事項について説明する。

本実施の形態に係るレンズ１が有する脚体１２は、第１段差部１３ｆおよび第２段差部１３ｓの２つ（複数）の段差部１３を有する。以下、第１段差部１３ｆおよび第２段差部１３ｓを区別する必要が無い場合は、単に段差部１３とすることがある。第１段差部１３ｆは、段差部１３の根元部に近く径が大きい位置に配置され、第１段差部１３ｓは、段差部１３の先端部に近く径が小さい位置に配置されている。

また、レンズ装着基材２が有する係合部２１は、段差部１３に対応させて形成してある。つまり、第１段差部１３ｆに対応する第１係合部２１ｆ、第２段差部１３ｓに対応する第２係合部２１ｓを備える。係合部２１を例えば円柱状とした場合は、係合部２１は、円管状として構成することができる。

第１段差部１３ｆと第１係合部２１ｆとを係合させた場合は、レンズ１と光源３との間隔は、短い間隔Ｄｓとなり（図３（Ａ））、また、第２段差部１３ｓと第２係合部２１ｓとを係合させた場合は、レンズ１と光源３との間隔は、短い間隔Ｄｓに比較して長い間隔Ｄｆとなる（図３（Ｂ））。

したがって、同一の光源３からレンズ１に入射した光がレンズ部１１によって配光される場合、間隔Ｄｓに設定された照明装置４では、大きい配光角θｗの配光特性Ｌｃを実現することが可能となる（図３（Ａ））。また、間隔Ｄｆに設定された照明装置４では、小さい配光角θｎの配光特性Ｌｃを実現することが可能となる（図３（Ｂ））。

段差部１３を２個として説明したが、さらに個数を増やすことも可能である。個数を増やすことによってより配光特性をより精細に調整することができる。

＜実施の形態３＞
図４に基づいて、本実施の形態に係るレンズについて説明する。

図４は、本発明の実施の形態３に係るレンズの構成概要を斜め上方から見て示す斜視図である。

本実施の形態に係るレンズ１の基本構成は、実施の形態１、実施の形態２で示したレンズ１と同様であるので、主に異なる事項について説明する。

本実施の形態に係るレンズ１では、レンズ部１１を複数設けてある。したがって、配光範囲を拡大して大型の照明装置４を構成することが可能なレンズとすることができる。

つまり、レンズ部１１の配置状態に関係なく、レンズ１のレンズ装着基材２に対する位置を調整することが可能となり、段差部１３に応じた配光特性Ｌｃを実現することが可能となる。

なお、レンズ１に対するレンズ装着基材２、光源３、照明装置４の関係は実施の形態１、実施の形態２の場合と同様とすることが可能であるので説明は省略する。

＜実施の形態４＞
図５に基づいて、本実施の形態に係るレンズ、レンズ装着基材、および照明装置について説明する。

図５は、本発明の実施の形態４に係るレンズ装着基材の構成概要を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図、（Ｃ）はレンズを光源から離してレンズ装着基材に装着したときの（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図、（Ｄ）はレンズに光源を収容させてレンズ装着基材に装着したときの（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図である。

本実施の形態に係るレンズ１、レンズ装着基材２、照明装置４の基本構成は、実施の形態１ないし実施の形態３の場合と同様であるので、主に異なる事項について説明する。なお、レンズ１の内部構造は適宜省略する。

本実施の形態に係るレンズ装着基材２では、例えばＬＥＤで構成された光源３が予め装着してある。また、光源３の周囲には、２種類の係合部２１（第１係合部２１ｆおよび第２係合部２１ｓ）が配置位置ＤＰに対応させて配置、形成してある。

レンズ１の脚体１２は、図１で示したとおり、正三角形の頂点を構成するように配置してある。また、配置位置ＤＰは、円に対応させてあり、第１係合部２１ｆおよび第２係合部２１ｓは、正三角形の頂点に対応させて配置位置ＤＰに重畳させてある。したがって、第１係合部２１ｆに対してレンズ１を係合させた場合と、第２係合部２１ｓに対してレンズ１を係合させた場合とで、光源３に対するレンズ１の位置関係を同一とすることが可能となる。

図５（Ｃ）の場合は、段差部１３を第２係合部２１ｓで係合させた状態としてある。また、図５（Ｄ）の場合は、段差部１３ではなく、脚体１２の根元部を第１係合部２１ｆで係合させた状態としてある。

したがって、図５（Ｃ）の場合は、小さい配光角θｎとして狭い配光特性Ｌｃ（図２、図３参照）とすることが可能となり、また、図５（Ｄ）の場合は、大きい配光角θｗとして広い配光特性Ｌｃ（図２、図３参照）とすることが可能となる。

なお、段差部１３は、脚体１２の途中に形成することが望ましいが、本実施の形態の場合のように、レンズ部１１に対する脚体１２の突出状態を段差部として利用することも可能である。したがって、段差部１３は、脚体１２に対して少なくとも途中に１箇所配置してあれば良い。

第１係合部２１ｆに対する第２係合部２１ｓのシフト角度は、対称性を考慮して６０度としたが、例えば９０度など適宜設定することが可能である。

＜実施の形態５＞
図６、図７に基づいて、本実施の形態に係るレンズ、レンズ装着基材、および照明装置について説明する。

図６は、本発明の実施の形態５に係るレンズ装着基材での係合部のレイアウト例を説明する平面図である。

図７は、図６のレンズ装着基材にレンズを装着した場合の配光特性の例を示す説明図であり、（Ａ）はレンズ装着基材に対して中央のレンズを他のレンズに比較して離して装着した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の場合に得られる配光特性を示し、（Ｃ）はレンズ装着基材に対して中央のレンズを他のレンズに比較して近づけて装着した場合に得られる配光特性を示す。なお、図７では、図面を見やすくするために脚体１２は省略してある。

本実施の形態に係るレンズ１、レンズ装着基材２、照明装置４の基本構成は、実施の形態１ないし実施の形態４の場合と同様であるので、主に異なる事項について説明する。

本実施の形態に係るレンズ装着基材２は、例えば３個のレンズ１を直線上に並べて装着することが可能なように係合部２１を形成してある（図６）。それぞれの係合部２１は、実施の形態４で説明したとおりであるので説明は省略する。

３個並置したレンズ１の内で両端に配置されたレンズ１は、レンズ装着基材２に対する間隔を短い間隔Ｄｓとし、中央に配置されたレンズ１は、レンズ装着基材２に対する間隔を長い間隔Ｄｆとしてある（図７（Ａ））。したがって、両端に配置されたレンズ１は、大きい配光角θｗとなって広い配光特性Ｌｃを実現し、中央に配置されたレンズ１は、小さい配光角θｎとなって狭い配光特性Ｌｃを実現する（図７（Ｂ））。

また、図７（Ａ）の場合とは逆に、両端に配置されたレンズ１を、レンズ装着基材２に対する間隔を長い間隔Ｄｆとし、中央に配置されたレンズ１は、レンズ装着基材２に対する間隔を短い間隔Ｄｓとした場合は、図７（Ｂ）とは逆のパターンの配光特性Ｌｃが得られる（図７（Ｃ））。

つまり、係合部２１に対する脚体１２（段差部１３）の位置を調整することによって、各レンズ１のレンズ装着基材２に対する間隔を極めて容易に変更することが可能となり、単一特性のレンズ１を用いて異なる配光特性Ｌｃを有する照明装置４を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係るレンズを説明する説明図であり、（Ａ）は光が放射される側を見た平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ方向から透視的に見た側面図である。 本発明の実施の形態１に係る照明装置およびレンズ装着基材の構成概要を透視的に示す透視側面図であり、（Ａ）は光源が光源収容部に収容された状態となるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合であり、（Ｂ）は光源が光源収容部から離れた状態となるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合である。 本発明の実施の形態２に係るレンズ、レンズ装着基材、照明装置の構成概要を一部透視的に示す部分透視側面図であり、（Ａ）は光源とレンズ部との間隔が短くなるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合であり、（Ｂ）は光源とレンズ部との間隔が長くなるようにレンズがレンズ装着基材に装着された場合である。 本発明の実施の形態３に係るレンズの構成概要を斜め上方から見て示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るレンズ装着基材の構成概要を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図、（Ｃ）はレンズを光源から離してレンズ装着基材に装着したときの（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図、（Ｄ）はレンズに光源を収容させてレンズ装着基材に装着したときの（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂ方向での断面図である。 本発明の実施の形態５に係るレンズ装着基材での係合部のレイアウト例を説明する平面図である。 図６のレンズ装着基材にレンズを装着した場合の配光特性の例を示す説明図であり、（Ａ）はレンズ装着基材に対して中央のレンズを他のレンズに比較して離して装着した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の場合に得られる配光特性を示し、（Ｃ）はレンズ装着基材に対して中央のレンズを他のレンズに比較して近づけて装着した場合に得られる配光特性を示す。

符号の説明

１ レンズ
２ レンズ装着基材
３ 光源
４ 照明装置
１１ レンズ部
１１ｓ 光源収容部
１２ 脚体
１３ 段差部
１３ｆ 第１段差部
１３ｓ 第２段差部
２１ 係合部
２１ｆ 第１係合部
２１ｓ 第２係合部
Ｄｆ 間隔
Ｄｓ 間隔
ＤＰ 配置位置
Ｌａｘ 光軸
Ｌｃ 配光特性
Ｌｄ 光線
θｎ 配光角
θｗ 配光角

Claims (4)

1. 光源から入射した光の配光を画定するレンズ部と、該レンズ部から延長されレンズ装着基材に係合されて前記レンズ部を支持する脚体とを備えるレンズであって、
   前記脚体は、レンズ装着基材が有する係合部の形状に対応させた段差部を備え、正三角形の頂点を構成するように３個配置されていること
   を特徴とするレンズ。
2. 請求項１に記載のレンズであって、
   前記レンズ部は、複数設けてあること
   を特徴とするレンズ。
3. 光源から入射した光の配光を画定するレンズ部と該レンズ部から延長され前記レンズ部を支持する脚体とを備え、正三角形の頂点を構成するように前記脚体が３個配置されたレンズが装着されるレンズ装着基材であって、
   前記脚体が係合される係合部を備え、
   該係合部は、前記脚体が有する段差部に対応させた複数種類の形状を備えること
   を特徴とするレンズ装着基材。
4. 光源と該光源に対向して配置されたレンズとが装着されたレンズ装着基材を備える照明装置であって、
   前記レンズは、請求項１または請求項２に記載のレンズであり、
   前記レンズ装着基材は、請求項３に記載のレンズ装着基材であること
   を特徴とする照明装置。

Images