JP5587095B2 - レンズ製造システム、レンズアレイおよびled照明装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。
図1および図2は、本発明の実施の形態に係るLED照明装置1の構成を示す図である。以下の説明において、図2中、矢印Xで示す方向を前方(LED照明装置1の照明光の出射方向であって光軸XA1に沿う方向)とし、また、光軸XA1に直交する方向であって、光軸XA1に向かう方向を内側、光軸XA1から離れる方向を外側として説明を行う。図1は、LED照明装置1を、前方から見た平面図である。図2は、図1における切断線A−Aにおける断面の概略の構成を示す断面図である。
内側レンズ5は、複数のレンズ要素8が形成されるレンズアレイとして形成されている。本実施の形態においては、内側レンズ5は、図3に示すように、1つのレンズ要素8Aを中心に、その周囲に6つのレンズ要素8Bが均一間隔で配置されている。また、内側レンズ5は、平面視において外周の輪郭が円形を呈している。
位置決め部14は、内側レンズ5を基板4に対して、前後方向および光軸XA1と直交する方向について位置決めを行う機能を有する。位置決め部14は、光軸XA2の周囲に均等の間隔で3箇所(すなわち、120度間隔で)に配置されている。位置決め部14は、ボス16と位置決め面17とを有している。位置決め面17は、後方に向いている面である。ボス16は位置決め面17から後方に向けて突出している。
取り付け部15は、内側レンズ5を基板4に対して固定する機能を有する。取り付け部15は、筒部18と、筒部18の後端部に形成され筒部18の内周側に延設される底面19とを有している。底面19の中心には、ねじ20(図1,2参照)を挿通するねじ挿通孔21が形成されている。筒部18の前方は、開口部22として開口されている。
図3に示すように、内側レンズ5は、平面視において円形を呈している。内側レンズ5の外周には、外周に沿って嵌合部23が形成されている。嵌合部23は、内側レンズ5を、後述する環状レンズ6の孔部7内に配置したときに、孔部7の内周縁に形成される嵌合部24に対して嵌合する。嵌合部23と嵌合部24とが嵌合することにより、内側レンズ5と環状レンズ6とは相互に位置決めされるように構成されている。
環状レンズ6も内側レンズ5と同様に、複数のレンズ要素8が形成されるレンズアレイとして形成されている。環状レンズ6は、図5に示すように、本実施の形態では、光軸XA3(図6参照)を中心に12個のレンズ要素8が環状に均一間隔(30度間隔)で配置され、平面視において光軸XA3方向に貫通する孔部7が形成される円環状を呈している。孔部7の内側は、図1,2に示されるように、内側レンズ5が配置可能とされている。各レンズ要素8は、内側レンズ5に形成されるレンズ要素8(レンズ要素8A、8B)と同様の構成であり、内周面11からレンズ要素8に入射した光は、側面9の面形状等に応じた所定の配光にて前面12から出射する。
位置決め部32は、環状レンズ6を基板4に対して、前後方向および光軸XA1と直交する方向について位置決めを行う機能を有する。位置決め部32は、光軸XA3の周囲に均等の間隔で3箇所(すなわち、120度間隔で)に配置されている。位置決め部32は、ボス33と位置決め面34とを有している。位置決め面34は、後方に向いている面である。ボス33は位置決め面34から後方に向けて突出している。
図5に示すように、環状レンズ6は、平面視において孔部7を有する環状を呈している。環状レンズ6には、孔部7の周縁に沿って嵌合部24が形成されている。嵌合部24は、上述したように、孔部7内に内側レンズ5が配置されたときに、内側レンズ5の外周に形成される嵌合部23に対して嵌合することで、内側レンズ5と環状レンズ6とが相互に位置決めされるように構成されている。
内側レンズ5の大径部26の外周面27における外径26Lと、環状レンズ6の大径部36の段面38における内径36Lとは、環状レンズ6の孔部7内に内側レンズ5が配置されたときに、段面38の内側に外周面27がガタ無く嵌るように設定されている。また、環状レンズ6の小径部35の内周面37における内径35Lと、内側レンズ5の段面28における外形25Lとは、環状レンズ6の孔部7内に内側レンズ5を配置することができるように構成されている。また、内側レンズ5の大径部26に形成されるフランジ面29と、環状レンズ6の小径部35に形成されるフランジ面39とは、内側レンズ5を環状レンズ6の孔部7内に配置したときに、光軸XA1に沿う方向において互いに重なるように構成されている。さらに、凹部40と突起部30とは、凹部40に突起部30が嵌合することで、内側レンズ5と環状レンズ6との光軸XA1の周方向についての相対位置を位置決めすることができるように構成されている。
基板4は、たとえば、エポキシ基板等を使用することができ、基板4上には、複数のLED3が実装されている。基板4のLED3が実装される面(実装面4A)は、レンズアレイ2(内側レンズ5、環状レンズ6)が実装される面でもある。基板4には、内側レンズ5のボス16および環状レンズ6のボス33が嵌合するボス孔4Bと、内側レンズ5を固定するためのねじ20を結合することができるねじ孔4Cとが形成されている。LED3は、内側レンズ5および環状レンズ6を、後述するように、基板4に対して所定の位置に取り付けたときに、各レンズ要素8の凹部10に収容される位置に配置されている。
次に、以上の構成を有するLED照明装置1の組み立てについて説明する。先ず、環状レンズ6を、基板4の実装面4Aの所定位置に配置する。具体的には、基板4に形成されているボス孔4Bに、環状レンズ6のボス33が挿入されるように、環状レンズ6を基板4上に配置する。環状レンズ6を、基板4の実装面4Aの面の所定位置に配置したときに、各レンズ要素8の凹部10内にそれぞれ、LED3が収容されるように、ボス孔4B、ボス33、LED3等は配置されている。
レンズアレイ2は、たとえば、光学ガラスやポリメタクリル酸メチル(PMMA)などの透明樹脂を金型成形することによって作成することができる。上述のように、レンズアレイ2は、内側レンズ5と環状レンズ6とが別体で構成されている。このため、内側レンズ5と環状レンズ6とを金型成形する場合には、内側レンズ5と環状レンズ6とそれぞれ異なる金型で製造することができる。
上述の実施の形態におけるレンズアレイ2は、7個のレンズ要素8を有する第1レンズ形成体としての内側レンズ5と、光軸XA1方向に貫通する孔部7が形成され、12個のレンズ要素8が光軸XA1の周りに環状に配置される第2レンズ形成体としての環状レンズ6を有している。そして、レンズアレイ2は、環状レンズ6の孔部7内に、内側レンズ5が配置可能に構成されている。また、内側レンズ5の外周部に形成される嵌合部23と、環状レンズ6の孔部7の周縁部に形成される嵌合部24とには、内側レンズ5を環状レンズ6の孔部7内に配置した状態で、光軸XA1方向において互いに当接する第1当接部の一方当接部として機能するフランジ面29と、他方当接部として機能するフランジ面39とを有している。つまり、内側レンズ5を環状レンズ6の孔部7内に配置した状態で、フランジ面29とフランジ面39とは、光軸XA1方向に対して互いに当接する。そのため、内側レンズ5と環状レンズ6とは、光軸XA2,XA3の方向について互いに相対的な位置決めを行うことができる。
以下、本発明の第2の実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。
図7および図8は、本発明の第2の実施の形態に係るLED照明装置50の構成を示す図である。以下の説明において、上述の第1の実施の形態に係るLED照明装置1の構成と同様の構成部分については、同一の符号を付しその説明を省略または簡略化する。図7は、LED照明装置50を、前方から見た平面図である。図8は、図7における切断線D−Dにおける断面の概略の構成を示す断面図である。
内側レンズ54は、複数のレンズ要素8が形成されるレンズアレイとして形成されている。本実施の形態においては、内側レンズ54は、図9に示すように、1つのレンズ要素8Cを中心に、その周囲に6つのレンズ要素8Dが均一間隔で配置されている。内側レンズ54は、平面視において外周の輪郭が円形を呈している。
図9に示すように、内側レンズ54は、平面視において円形を呈している。内側レンズ54の外周には、外周に沿って嵌合部58が形成されている。嵌合部58は、内側レンズ54を、環状レンズ55の孔部56内に配置したときに、孔部56の内周縁に形成される嵌合部59に対して嵌合する。嵌合部58と嵌合部59とが嵌合することにより、内側レンズ54と環状レンズ55とは相互に位置決めされるように構成されている。
環状レンズ55も内側レンズ54と同様に、複数のレンズ要素8が形成されるレンズアレイとして形成されている。環状レンズ55は、図11に示すように、本実施の形態では、光軸XB3(図12参照)を中心に12個のレンズ要素8が環状に均一間隔(30度間隔)で配置され、平面視において光軸XB3方向に貫通する孔部56が形成される円環状を呈している。孔部56の内側には、図11,12に示されるように、内側レンズ54が配置可能とされている。隣接するレンズ要素8は、前面12の周囲に形成される連結部66にて互いに連結されることで、全体として一体の環状レンズ55が構成される。
図11に示すように、環状レンズ55は、平面視において孔部56を有する環状を呈している。環状レンズ55には、孔部56の周縁に沿って嵌合部59が形成されている。嵌合部59は、上述したように、孔部56内に内側レンズ54が配置されたときに、内側レンズ54の外周に形成される嵌合部58に対して嵌合することで、内側レンズ54と環状レンズ55とが相互に位置決めされるように構成されている。
環状レンズ55の外周部には、環状レンズ55を筐体53に支持するためのフランジ部73が設けられている。また、フランジ部73には、外側に膨出する3つの突起部74が、光軸XB3の周囲に120度間隔で形成されている。
図7,8に示すように、筐体53は、基板52が取り付けられる基板取付面75と、レンズアレイ51が取り付けられるレンズ支持部76とを有する。レンズ支持部76は、光軸XB1を中心とし、母線が光軸XB1と平行な円筒状を呈している。基板取付面75は、光軸XB1に対して直交する面である。レンズ支持部76は、基板取付面75から前方に向かって立設し、光軸XB1の周囲に設けられ、前方に開口部77が形成されている。
基板52は、たとえば、エポキシ基板等を使用することができ、基板52上には、複数のLED3が実装されている。そして、基板52は、図7,8に示すように、筐体53の基板取付面75に取り付けられる。
内側レンズ54の小径部60の段面63における外径60Lと、環状レンズ55の小径部67の内周面69における内径67Lとは、環状レンズ55の孔部56内に内側レンズ54が配置されたときに、段面63の内側に内周面69がガタ無く嵌るように設定されている。また、環状レンズ55の大径部68の段面70における内径68Lと、内側レンズ54の大径部61の外周面62における外径61Lとは、環状レンズ55の孔部56内に内側レンズ54を配置することができるように構成されている。また、内側レンズ54の外径部61に形成されるフランジ面64と、環状レンズ55の小径部67に形成されるフランジ面71とは、内側レンズ54を環状レンズ55の孔部56内に配置したときに、フランジ面64とフランジ面71とが、光軸XB1に沿う方向において互いに重なるように構成されている。さらに、突起部72と凹部65とは、突起部72が凹部65に嵌合することで、内側レンズ54と環状レンズ55との光軸XB1の周方向についての相対位置を位置決めすることができるように構成されている。
以上の構成を有するLED照明装置50の組み立てについて説明する。先ず、内側レンズ54を、筐体53の開口部77からレンズ収容部78内に収容し、基板取付面75に取り付けられている基板52上に載置する。
レンズアレイ51も、上述したレンズアレイ2と同様に金型成形することによって作成することができる。レンズアレイ51は、内側レンズ54と環状レンズ55とが別体で構成されている。このため、内側レンズ54と環状レンズ55とを金型成形する場合には、内側レンズ54と環状レンズ55とをそれぞれ異なる金型で製造することができる。したがって、レンズアレイ51についても、レンズアレイ2と同様に、内側レンズ54を成形する内側レンズ成形用の金型と、内側レンズ54を内周部に配置可能な環状レンズ55を成形する環状レンズ成形用の金型とを有するレンズ製造システムを用いて製造することができる。内側レンズ用の金型で成形された内側レンズ54を、上述したように、環状レンズ用の金型で成形された環状レンズ55の孔部56内に配置することでレンズアレイ51が構成される。
上述の実施の形態におけるレンズアレイ51は、7個のレンズ要素8を有する第1レンズ形成体としての内側レンズ54と、光軸XB1方向に貫通する孔部56が形成され、12個のレンズ要素8が光軸XB3の周りに環状に配置される第2レンズ形成体としての環状レンズ55を有している。そして、レンズアレイ51は、環状レンズ55の孔部56内に、内側レンズ54が配置可能に構成されている。また、内側レンズ54の外周部に形成される嵌合部57と、環状レンズ55の孔部56の周縁部に形成される嵌合部57とには、内側レンズ54を環状レンズ55の孔部56内に配置した状態で、光軸XB1方向において互いに当接する第1当接部の一方当接部として機能するフランジ面64と、他方当接部として機能するフランジ面71とを有している。つまり、内側レンズ54を環状レンズ55の孔部56内に配置した状態で、フランジ面64とフランジ71とは、光軸XB1方向に対して互いに当接する。
2,51 … レンズアレイ
4,52 …基板
5,54 … 内側レンズ(第1レンズ形成体)
6,55 … 環状レンズ(第2レンズ形成体)
7,56 … 孔部
8 … レンズ要素
27 … 外周面(第2当接部)
29,39,64,71 … フランジ面(第1当接部)
30 … 突起部(位置決め手段)
38 … 段面(第2当接部)
40 … 凹部(位置決め手段)
63 … 段面(第2当接部)
65 … 凹部(位置決め手段)
69 … 内周面(第2当接部)
72 … 突起部(位置決め手段)
Claims (4)
- レンズ要素が互いに連結部にて連結され一体に構成される第1レンズ形成体を成形する第1成形型と、
光軸方向に貫通する孔部が形成され、前記孔部内に前記第1レンズ形成体を配置可能であり、レンズ要素が互いに連結部にて連結され一体に構成される第2レンズ形成体を成形する第2成形型と、
を有する、
ことを特徴とするレンズ製造システム。 - レンズ要素が互いに連結部にて連結され一体に構成される第1レンズ形成体と、
光軸方向に貫通する孔部が形成され、前記孔部内に前記第1レンズ形成体を配置可能であり、レンズ要素が互いに連結部にて連結され一体に構成される第2レンズ形成体と、
を有し、
前記第1レンズ形成体の外周部と前記第2レンズ形成体の前記孔部の周縁部とには、前記第1レンズ形成体を前記第2レンズ形成体の前記孔部内に配置した状態で、
前記光軸方向において互いに当接する第1当接部と、
前記光軸と交差する方向で互いに当接する第2当接部と、
が設けられている、
ことを特徴とするレンズアレイ。 - 請求項2に記載のレンズアレイにおいて、
前記第1レンズ形成体の外周部と前記第2レンズ形成体の前記孔部の周縁部とには、前記第1レンズ形成体を前記第2レンズ形成体の前記孔部内に配置した状態で、前記第1レンズ形成体と前記第2レンズ形成体とが互いに光軸周りについて位置決めを行うことができる位置決め手段が設けられている、
ことを特徴とするレンズアレイ。 - 請求項2または3に記載するレンズアレイと、
前記レンズアレイが取り付けられる基板と、
を備えるLED照明装置において、
前記第1レンズ形成体または前記第2レンズ形成体は、前記第1当接部において光軸方向前方に位置する当接部を有する側が前記基板に対して固定される、
ことを特徴とするLED照明装置。
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