JP6534065B2 - 光学レンズ、レンズアレイ及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、光学レンズ、レンズアレイ及び照明器具に関する。

例えば、道路灯、街路灯、トンネル灯、駐車場照明などの屋外に配置される照明器具においては、照明用ポールなどに設置されている場合がある。照明用ポールの設置箇所は、人、自動車などの移動を妨げない位置となっている。例えば照明用ポールが路側帯に設置されている場合には、照明器具の照明対象は、照明器具の設置箇所から前方（道路側）にズレた位置となる。また、照明器具の後方に光が出射されていると例えばグレアの要因となるため、照明器具の後方へ光が出射されることを抑制することが望まれている。これを実現すべく、特許文献１には、例えばＬＥＤ光源を覆う光学レンズによって照明器具の配光制御を行う技術が開示されている。

特開２０１４−１９１３３６号公報

ところで、上述した光学レンズでは、照明器具の後方を照らす光を抑制してはいるものの、その配光制御によって光学レンズから後方へと出射される光（特許文献１の図６中、Ｋ４，Ｋ５）が存在している。光学レンズから出射された光は、他の部材によって反射されて結局照明器具の後方を照らすことにもなりかねない。

このため、本発明の課題は、光学レンズから所望しない方向に出射される光を抑制することである。

本発明の一態様に係る光学レンズは、基板に設置されたＬＥＤ光源の光軸上にあり、ＬＥＤ光源からの光を、光軸から離れた位置にある照明対象に向けて拡散して照射する光学レンズであって、ＬＥＤ光源を収容する空間をなす凹形状の第１レンズ面と、第１レンズ面に対向する位置で外方に凸となる凸形状に形成された第２レンズ面と、第２レンズ面における照明対象側とは反対側の端部に連続して形成された第３レンズ面と、を備え、第１レンズ面は、ＬＥＤ光源からの光の一部が入射する第１入射面と、ＬＥＤ光源からの光のその他の一部が入射する第２入射面とを有し、第２レンズ面は、第１入射面に入射した光の少なくとも一部を、光軸に対して所定の傾きを持った方向に屈折させて、照明対象側に向けて出射する光出射面であり、第３レンズ面は、第２入射面に入射した光の少なくとも一部を基板に向けて全反射する全反射面であり、光軸を含む仮想平面を、光軸を中心として回転させた場合に、仮想平面内において第２入射面と基板の主面とがなす角度よりも、第３レンズ面と基板の主面とがなす角度の方が小さい。

本発明の他態様に係るレンズアレイは、上記光学レンズをアレイ状に複数配列してなる。

本発明の他態様に係る照明器具は、上記光学レンズと、ＬＥＤ光源とを備える。

本発明によれば、光学レンズから所望しない方向に出射される光を抑制することができる。

実施の形態１に係る照明器具の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る照明器具の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るレンズアレイの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る光学レンズの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る光学レンズの概略構成を示す説明図であり、図５の（ａ）は上面図、図５の（ｂ）は正面図、図５の（ｃ）は側面図である。 実施の形態１に係る第３レンズ面と、第１レンズ面の第２入射面との関係性を説明するための光学レンズの断面図である。 実施の形態１に係る光学レンズを透過した光の光線図である。 第３レンズ面のない光学レンズを透過した光の光線図である。 実施の形態２に係る光学レンズの概略構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る光学レンズの概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係る変形例として、単体の光学レンズを前後方向に複数配列した場合の一例を示す断面図である。 実施の形態に係る光学レンズの変形例を示す断面図である。

（実施の形態１）
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

［全体構成］
以下、実施の形態１に係る照明器具について説明する。

図１は、実施の形態１に係る照明器具の概略構成を示す斜視図である。

図１に示すように、照明器具１０は、例えば照明用ポールなどの支持体２０の上部に支持されている。照明器具１０は、道路、街路、駐車場などの照明対象Ｓ１の照明を行うものである。このため、支持体２０は、照明対象Ｓ１の邪魔にならない位置に設置されている。例えば、道路、街路を照明する場合には、支持体２０は、道路脇、街路脇の路側帯などに設置されている。このため、照明器具１０は、当該照明器具１０の直下ではなく、照明器具１０の直下の位置から離れた照明対象Ｓ１を照明する。

本実施の形態では、水平面内において、照明器具１０から照明対象Ｓ１に向かう方向（Ｘ軸方向プラス側）を「前方」とし、照明対象Ｓ１から照明器具１０に向かう方向（Ｘ軸方向−側）を「後方」とする。

図２は、本実施の形態に係る照明器具１０の概略構成を示す斜視図である。図２においては、照明器具１０を下方から示している。

照明器具１０は、筐体３０と、照明装置４０と、図示しない電源装置を備えている。

筐体３０は、照明装置４０を収容した状態で、支持体２０に固定される。筐体３０は、一面が開口した矩形箱状に形成されており、その内部に照明装置４０及び電源装置が収容されている。

照明装置４０は、基板４１、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源４２及びレンズアレイ４３を備えている。

基板４１は、ＬＥＤ光源４２及びレンズアレイ４３が設置された略長方形状の基板であり、筐体３０の天面に沿って配置されている。基板４１には、複数のＬＥＤ光源４２が２次元のアレイ状に配置されている。また、基板４１には、基板４１上の複数のＬＥＤ光源４２を覆うようにレンズアレイ４３が固定されている。また、基板４１の背面側には、電源装置が配置されている。電源装置は、外部の交流電源からの交流電圧を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源４２に出力するＡＣ−ＤＣコンバータ等の電源回路を備えている。

ＬＥＤ光源４２は、ＬＥＤチップと、波長変換部とを備えた白色ＬＥＤにより構成されている。

ＬＥＤチップとしては、チップサイズが０．３ｍｍ□（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）や０．４５ｍｍ□（０．４５ｍｍ×０．４５ｍｍ）や１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）のもの等を用いることができる。また、ＬＥＤチップの平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。ＬＥＤチップは、平面形状が長方形状の場合、例えば、チップサイズが０．５ｍｍ×０．２４ｍｍのもの等を用いることができる。

ＬＥＤチップは、例えば、青色光を放射する青色ＬＥＤチップにより構成することができる。青色ＬＥＤチップとしては、例えば、窒化ガリウム系青色ＬＥＤチップを採用することができる。ＬＥＤチップは、青色ＬＥＤチップに限らず、例えば、紫色光を放射する紫色ＬＥＤチップや、紫外光を放射する紫外ＬＥＤチップ等を採用することもできる。

ＬＥＤ光源４２は、波長変換部の形状を層状の形状としてある。波長変換部の形状は、層状に限らず、例えば、半球状、半楕円球状、ドーム状、直方体状、平板状等の形状を採用できる。波長変換部は、ＬＥＤチップを封止する封止部を兼ねていてもよい。波長変換部は、可視光を透過する透光性材料と波長変換材料との混合体で形成され、ＬＥＤチップを覆っていることが好ましい。

透光性材料としては、シリコン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。

波長変換材料は、黄色蛍光体を含むのが好ましい。黄色蛍光体としては、例えば、Ｃｅ³⁺付活ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体、Ｅｕ²⁺付活酸窒化物蛍光体等を採用することができる。Ｃｅ³⁺付活ＹＡＧ蛍光体としては、例えば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺等が挙げられる。Ｅｕ²⁺付活酸窒化物蛍光体としては、例えば、ＳｒＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺等が挙げられる。

波長変換材料は、黄色蛍光体の他に、例えば、赤色蛍光体を含んでもよい。要するに、波長変換材料は、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含んでもよい。赤色蛍光体としては、例えば、Ｅｕ²⁺付活窒化物蛍光体等を採用することができる。Ｅｕ²⁺付活窒化物蛍光体としては、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺や、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺等が挙げられる。

ＬＥＤ光源４２は、ＬＥＤチップが紫外ＬＥＤチップ又は紫色ＬＥＤチップの場合、波長変換材料が、例えば、青色蛍光体と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含むように構成してもよい。

ＬＥＤ光源４２は、ＬＥＤチップから放射され波長変換部において波長変換されずに波長変換部から出射する光と、波長変換材料で波長変換されて波長変換部から出射する光と、の混色光として白色光を出射するように構成されている。

次に、レンズアレイ４３について説明する。

図３は、本実施の形態に係るレンズアレイ４３の概略構成を示す斜視図であり、レンズアレイ４３を下方（Ｚ軸方向マイナス側）から見た斜視図である。また、図３においては、レンズアレイ４３の一部、具体的には全てのＬＥＤ光源４２のうち、３行３列に配列された９つのＬＥＤ光源４２に対応する部分のみを示している。このため、実際のレンズアレイ４３は、全てのＬＥＤ光源４２に対応した形状、大きさとなっている。

レンズアレイ４３は、複数のＬＥＤ光源４２から出射された光を照明対象Ｓ１に向けて拡散する光学部材である。図３に示すように、レンズアレイ４３は、各ＬＥＤ光源４２に個別に対応するように、ＬＥＤ光源４２と同数の光学レンズ６０を一体的に備えている。つまり、図３では、９つのＬＥＤ光源４２にそれぞれ対応する９つの光学レンズ６０が図示されている。

レンズアレイ４３は、透光性材料により成型されている。透光性材料とは、ＬＥＤ光源４２が発する光の放射スペクトルに対して透明な材料である。透光性材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン樹脂、及びガラス等が挙げられる。

次に、光学レンズ６０について説明する。

図４は、本実施の形態に係る光学レンズ６０の概略構成を示す斜視図であり、光学レンズ６０を下方（Ｚ軸方向マイナス側）から見た斜視図である。図５は、本実施の形態に係る光学レンズ６０の概略構成を示す説明図であり、図５の（ａ）は上面図、図５の（ｂ）は正面図、図５の（ｃ）は側面図である。

図４及び図５に示すように、光学レンズ６０は、フランジ部６１と、レンズ本体６２とを備えており、これらが一体成型されている。

フランジ部６１は、隣接する光学レンズ６０のフランジ部６１に接続される部位である。フランジ部６１は、レンズ本体６２の周囲から所定の厚みで水平方向（ＸＹ平面方向）に沿って延在している。フランジ部６１の外形は、図５の（ａ）に示すように上面視において矩形状となっているが、これは一つの光学レンズ６０をレンズアレイ４３から取り出した場合を想定したものである。実際には、フランジ部６１は、隣接するレンズ本体６２がある場合には当該レンズ本体６２のフランジ部６１と連続している。他方、フランジ部６１に隣接するレンズ本体６２がない場合、つまり、フランジ部６１がレンズアレイ４３の縁部となっている場合には、フランジ部６１は、レンズアレイ４３の縁部形状に対応した形状となっている。

レンズ本体６２は、第１レンズ面６２１と、第２レンズ面６２２と、第３レンズ面６２３とを備える。レンズ本体６２の形状は、全体として、ＬＥＤ光源４２の光軸４２１を含むＺＸ平面（仮想平面Ｖ）を中心とした面対称な形状となっている。

第１レンズ面６２１は、レンズ本体６２における基板４１に対向する面（上面６２４）に形成された凹形状の光入射面である。第１レンズ面６２１がなす空間には、基板４１に設置されたＬＥＤ光源４２が収容される。第１レンズ面６２１は、ＸＹ平面における大きさが、基板４１に近い側が最も大きく、基板４１に離れるほど徐々に小さくなる形状となっている。図５の（ａ）では実線Ｌ１で示すように、レンズ本体６２の上面６２４における第１レンズ面６２１の形状、つまり第１レンズ面６２１がなす開口形状は、扁平な長円状となっている。

図５の（ｂ）では破線Ｌ２で示すように、第１レンズ面６２１を正面から見た形状は、ＬＥＤ光源４２の光軸４２１に対応する箇所が頂点となるような、滑らかな凹形状となっている。図５の（ｃ）では破線Ｌ３で示すように、第１レンズ面６２１を側方から見た形状は、後方（Ｘ軸方向マイナス側）が急峻で、前方（Ｘ軸方向プラス側）が緩やかな勾配を持つ凹形状となっている。この破線Ｌ３の頂点は、光軸４２１から後方にズレた位置となっている。

図５の（ａ）〜（ｃ）の実線Ｌ１、破線Ｌ２，Ｌ３は、その視野方向における第１レンズ面６２１の最外郭を示している。これらの最外郭線（実線Ｌ１、破線Ｌ２，Ｌ３）を含む滑らかな曲面が第１レンズ面６２１である。

ここで、第１レンズ面６２１は、第１入射面６２１１と、第２入射面６２１２と、を有する。

第１入射面６２１１は、ＬＥＤ光源４２からの光の一部が入射する光入射面である。第１入射面６２１１は、入射した光の少なくとも一部を第２レンズ面６２２に案内する形状となっている。なお、第１入射面６２１１は、入射した光をできるだけ多く、第２レンズ面６２２に案内できる形状に形成されているとよい。

図５の（ｃ）に示すように、第１入射面６２１１は、第１レンズ面６２１のうち、光軸４２１よりも前方領域と、ＬＥＤ光源４２を中心にして光軸４２１から後方に角度θ１だけ傾いた傾斜線Ｌ４までの領域とを含む。少なくともこれらの領域内において、第１入射面６２１１は、ＬＥＤ光源４２から発せられた光を第２レンズ面６２２に案内する。

第２入射面６２１２は、ＬＥＤ光源４２からの光のその他の一部が入射する光入射面である。第２入射面６２１２は、入射した光の少なくとも一部を第３レンズ面６２３に案内する形状となっている。なお、第２入射面６２１２は、入射した光をできるだけ多く、第３レンズ面６２３に案内できる形状に形成されているとよい。

第２入射面６２１２は、第１レンズ面６２１のうち、ＬＥＤ光源４２を中心にして光軸４２１から後方に、角度θ１よりも大きい角度θ２だけ傾いた傾斜線Ｌ５までの領域とを含む。少なくともこれらの領域内において、第２入射面６２１２は、ＬＥＤ光源４２から発せられた光を第３レンズ面６２３に案内する。

ここで、角度θ１は２０度であることがよく、角度θ２は４５度であることがよい。

本実施形態においては、第１入射面６２１１と第２入射面６２１２との間に、第３入射面６２１３が設けられている。この第３入射面６２１３は、入射した光の少なくとも一部を第２レンズ面６２２に案内する形状となっている。

第２レンズ面６２２は、第１レンズ面６２１に対向する位置で外方に凸となる凸形状に形成されている。第２レンズ面６２２は、第１入射面６２１１に入射した光の少なくとも一部を、光軸４２１に対して所定の傾きを持った方向に屈折させて、照明対象Ｓ１側に向けて出射する光出射面である。具体的には、第２レンズ面６２２は、第１入射面６２１１によって案内された光の少なくとも一部を、前方、つまり照明対象Ｓ１に向けて屈折させて出射するような曲面形状に形成されている。なお、第２レンズ面６２２は、第１入射面６２１１によって案内された光をできるだけ多く、照明対象Ｓ１に向けて屈折させて出射できる曲面形状に形成されているとよい。

また、第２レンズ面６２２においては、第１レンズ面６２１の第３入射面６２１３から入射した光を出射する。このため、第２レンズ面６２２は、第３入射面６２１３によって案内された光を極力前方へと屈折させるような曲面形状となっていることが望まれる。

第３レンズ面６２３は、第２入射面６２１２に入射した光の少なくとも一部を基板４１に向けて全反射する全反射面である。なお、第３レンズ面６２３は、第２入射面６２１２に入射した光をできるだけ多く、基板４１に向けて全反射することのできる形状に形成されているとよい。

第３レンズ面６２３は、第２レンズ面６２２における後方の端部、すなわち照明対象Ｓ１側とは反対側の端部に連続して形成されている。第３レンズ面６２３と、第２レンズ面６２２との接合箇所の一部６２５は、傾斜線Ｌ５と、第２レンズ面６２２との交点近傍に配置されている。第３レンズ面６２３は、矩形状の平面であり、後方に向けて徐々に基板４１に近づく傾斜面となっている。第３レンズ面６２３は、第２レンズ面６２２における後方の端部から基板４１に到達する手前の範囲に形成されている。第３レンズ面６２３は、図５の（ａ）に示すように、その幅Ｈ１（Ｙ軸方向の長さ）が第１レンズ面６２１の最大幅Ｈ２よりも小さく形成されている。

図６は、本実施の形態に係る第３レンズ面６２３と、第１レンズ面６２１の第２入射面６２１２との関係性を説明するための光学レンズ６０の断面図である。なお、図６は、ＬＥＤ光源４２の光軸４２１を含むＺＸ平面（仮想平面Ｖ）で切断した場合の断面図である。図６に示すように、第２入射面６２１２と、基板４１の主面４１ａとがなす角度αよりも、第３レンズ面６２３と基板４１の主面４１ａとがなす角度βの方が小さい。この関係性が満たされているので、第２入射面６２１２から入射して、第３レンズ面６２３に案内された光は、第３レンズ面６２３によって全反射されて、基板４１に向かうこととなる（図６中、矢印Ｙ１）。

ここで、第３レンズ面６２３での反射率をさらに高めるために、第３レンズ面６２３への光の入射角度、すなわち、第３レンズ面６２３の法線と入射光とがなす角度が、レンズ材料と空気との界面で全反射が起こる臨界角以上となるようにすることが望まれる。具体的には、ＬＥＤ光源４２から発せられた光が第２入射面６２１２に対して略垂直に入射してくる場合、第２入射面６２１２と第３レンズ面６２３とがなす角度γを臨界角以上にすることで、この関係を簡易的に実現することができる。実際には第２入射面６２１２の曲率や、ＬＥＤ光源４２の位置などによって、この関係から乖離する場合もあるが、反射率を高めるためのひとつの目安となる。

角度γは光学レンズ６０の材料に応じて調整されるが、空気に光が出射される場合には４２度以上９０度以下の範囲であればよい。例えば、光学レンズ６０の材料がアクリル樹脂の場合、アクリル樹脂と空気との臨界角（およそ４２度）に角度γを設定すればよい。なお、角度γが光学レンズ６０の材料の臨界角よりも小さい角度であったとしても、第３レンズ面６２３での全反射は起こるため、製造の容易性なども考慮して臨界角よりも小さい角度で形成してもよい。

なお、上述の関係性を第２入射面６２１２全体で満たすのであれば、第２入射面６２１２を平面とすればよい。また、第２入射面６２１２が曲面である場合には、当該曲面を平面に近似して、当該近似した平面を基準にして、角度α，γを決定してもよい。

また、上述の関係性は、仮想平面Ｖを、光軸４２１を中心として回転させた場合に、どの仮想平面Ｖ内においても満たされている。仮想平面Ｖの回転範囲は、図５の（ａ）に示す矢印Ｙ２の範囲である。この範囲は、第３レンズ面６２３に対応した範囲である。つまり、上述の関係性を満たしているのであれば、第３レンズ面６２３は平面でなく曲面であってもよい。

そして、第１レンズ面６２１、第２レンズ面６２２及び第３レンズ面６２３は、種々のシミュレーション、実験等を行うことにより、上述した条件を満たす適切な形状が選別されている。すなわち、第１レンズ面６２１、第２レンズ面６２２及び第３レンズ面６２３は、上述した条件を満たしているのであればその形状は如何様であってもよい。

次に、本実施の形態に係る照明器具１０の動作について説明する。

ＬＥＤ光源４２が発光すると、ＬＥＤ光源４２から発せられた光は、第１レンズ面６２１から光学レンズ６０内に入射する。

ここで、ＬＥＤ光源４２から発せられた光のうち、第１レンズ面６２１の第１入射面６２１１及び第３入射面６２１３に入射した光の少なくとも一部は、当該第１入射面６２１１及び第３入射面６２１３によって第２レンズ面６２２に案内され、第２レンズ面６２２から出射する。この光は、第２レンズ面６２２を通過することによって、前方、つまり照明対象Ｓ１に向けて屈折される。なお、第３入射面６２１３によって第２レンズ面６２２に案内された光の一部は、照明対象Ｓ１に向けて屈折されない場合もある。

一方、ＬＥＤ光源４２から発せられた光のうち、第１レンズ面６２１の第２入射面６２１２に入射した光の少なくとも一部は、当該第２入射面６２１２によって第３レンズ面６２３に案内され、第３レンズ面６２３で基板４１に向けて全反射する。これにより、光学レンズ６０から後方に向かって出射される光を抑制することができる。なお、基板４１に達した光は、当該基板４１の主面４１ａにより、光学レンズ６０の後方に向かって反射されることも想定されるが、その量は光学レンズ６０から直接出射される光と比しても僅かなものである。この僅かな光も抑制するのであれば、例えば、基板４１における第３レンズ面６２３で反射された光が当たる領域を光吸収性のある部材で覆ったり、光吸収性のある色で着色すればよい。

図７は、本実施の形態に係る光学レンズ６０を透過した光の光線図である。図７においては、二点鎖線が光線の経路を示している。図７に示すように、第２レンズ面６２２から出射した光は、概ね照明対象Ｓ１に向けて屈折されていることが分かる。また、第２入射面６２１２から入射した光は、概ね第３レンズ面６２３にて全反射されて基板４１に向かっていることが分かる。

図８は、第３レンズ面のない光学レンズを透過した光の光線図である。図８においても二点鎖線が光線の経路を示している。図８に示すように、この光学レンズ１００は、第３レンズ面がないだけではなく、第１レンズ面１１０の形状が異なる点でも本実施の形態に係る光学レンズ６０と異なる。光学レンズ１００の第１レンズ面１１０は、凹曲面である。第２レンズ面１２０は、第１レンズ面１１０と対向するように外方に凸となる凸曲面である。第２レンズ面１２０から出射した光は概ね均等に放射状に出射されていることがわかる。

図７と図８とを比較すれば、本実施の形態に係る光学レンズ６０では、後方に出射される光が大幅に低減されていることが分かる。

以上のように、本実施の形態によれば、光学レンズ６０の第１入射面６２１１に入射した光を、第２レンズ面６２２が、光軸４２１に対して所定の傾きを持った方向に屈折させて、照明対象Ｓ１側に向けて出射している。これにより、光学レンズ６０から所望の方向（本実施の形態では前方）に多くの光を照射することができる。

また、仮想平面Ｖ内において第２入射面６２１２と基板４１の主面４１ａとがなす角度αよりも、第３レンズ面６２３と基板４１の主面４１ａとがなす角度βの方が小さい。このため、第２入射面６２１２に入射した光を、第３レンズ面６２３で基板４１に向けて全反射させることができる。したがって、光学レンズ６０から所望しない方向（本実施の形態では後方）に出射される光を抑制することができる。

また、第２入射面６２１２と第３レンズ面６２３とがなす角度γが、４２度以上９０度以下の範囲である。したがって、一般的な樹脂材料を用いて光学レンズ６０を形成した場合であっても、第２入射面６２１２で案内された光を第３レンズ面６２３で確実に全反射させることができる。

また、第３レンズ面６２３が平面であるので、曲面である場合と比しても第３レンズ面６２３を容易に形成することができる。

また、第３レンズ面６２３が、第２レンズ面６２２における後方の端部から基板４１に到達する手前の範囲に形成されているので、第３レンズ面６２３の全長を短くすることができ、光学レンズ６０の小型化を図ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、第３レンズ面６２３と、第２レンズ面６２２との接合箇所の一部６２５が、傾斜線Ｌ５と、第２レンズ面６２２との交点近傍に配置されている場合を例示して説明した。この実施の形態２では、第３レンズ面と、第２レンズ面との接合箇所の一部が実施の形態１とは異なる配置である場合について説明する。

なお、以下の説明において、実施の形態１と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図９は、実施の形態２に係る光学レンズ６０Ａの概略構成を示す断面図であり、図６に対応する図である。

図９に示すように、光学レンズ６０Ａは、第２レンズ面６２２ａと第３レンズ面６２３ａとの接合箇所の一部６２５ａが、第１レンズ面６２１の頂点を通る基板４１の法線Ｌ６と、第２レンズ面６２２ａとの交点近傍に配置されている。なお、第２レンズ面６２２ａと第３レンズ面６２３ａとの接合箇所の全体が、法線Ｌ６を含むＹＺ平面近傍に設けられていてもよい。

ここで、第１レンズ面６２１における、法線Ｌ６を含むＹＺ平面よりも後方（Ｘ軸方向マイナス側）にある部分が、光軸方向から見ると第３レンズ面６２３ａ内に収まることになる。当該部分には、第２入射面６２１２が含まれているだけでなく第３入射面６２１３の全体と、第１入射面６２１１の一部とが含まれている。つまり、第２入射面６２１２に入射した光以外にも、第３入射面６２１３に入射した光と、第１入射面６２１１の一部に入射した光とを第３レンズ面６２３ａで捕捉して全反射させることができる。したがって、より多くの後方に向かう光を第３レンズ面６２３ａで全反射させることが可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、第２レンズ面６２２ａと第３レンズ面６２３ａとの接合箇所の一部６２５ａが、第１レンズ面６２１の頂点を通る基板４１の法線Ｌ６と、第２レンズ面６２２ａとの交点近傍に配置されているので、より多くの後方に向かう光を第３レンズ面６２３ａで全反射させることができる。これによって、光学レンズ６０Ａから所望しない方向に出射される光をより抑制することができる。

また、法線Ｌ６は光源４２の光軸４２１よりも後方に位置しているので、第２レンズ面６２２ａと第３レンズ面６２３ａとの接合箇所も光軸４２１よりも後方に位置する。したがって、光源４２から発せられた光の大半は、第１入射面６２１１から入射して第２レンズ面６２２ａで照明対象Ｓ１に向けて屈折されて拡散されるので、照明対象Ｓ１に対する照度を維持することができる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、第３レンズ面６２３ａと、第２レンズ面６２２ａとの接合箇所の一部６２５ａが、第１レンズ面６２１の頂点を通る基板４１の法線Ｌ６と、第２レンズ面６２２ａとの交点近傍に配置されている場合を例示して説明した。この実施の形態３では、第３レンズ面と、第２レンズ面との接合箇所の一部が実施の形態１，２とは異なる場合について説明する。

なお、以下の説明において、実施の形態１，２と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図１０は、実施の形態３に係る光学レンズ６０Ｂの概略構成を示す断面図であり、図６及び図９に対応する図である。

図１０に示すように、光学レンズ６０Ｂは、第２レンズ面６２２ｂと第３レンズ面６２３ｂとの接合箇所の一部６２５ｂが、ＬＥＤ光源４２の光軸４２１と、第２レンズ面６２２ｂとの交点近傍に配置されている。なお、第２レンズ面６２２ｂと第３レンズ面６２３ｂとの接合箇所の全体が、光軸４２１を含むＹＺ平面近傍に設けられていてもよい。

つまり、第３レンズ面６２３ｂにおいては、光軸方向から見ると、ＬＥＤ光源４２から発せられた光のうち、後方に照射される光を概ねカバーすることになる。したがって、ＬＥＤ光源４２から後方に向かう光が、第１入射面６２１１及び第３入射面６２１３に入射したとしても、その光を第３レンズ面６２３ｂで補足して全反射させることが可能である。これにより、実施の形態２で例示した光学レンズ６０Ａと比べても、多くの光を第３レンズ面６２３ｂで全反射させることが可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、第２レンズ面６２２ｂと第３レンズ面６２３ｂとの接合箇所の一部６２５ｂが、光軸４２１と、第２レンズ面６２２ｂとの交点近傍に配置されているので、さらに多くの光を第３レンズ面６２３ｂで全反射させることができる。これによって、光学レンズ６０Ｂから所望しない方向に出射される光をより確実に抑制することができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る照明器具について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。なお、以下の説明において、上記実施の形態１，２と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

例えば、上記実施の形態１では、複数の光学レンズ６０が一体的に配列されたレンズアレイ４３を例示して説明した。しかし、光学レンズ６０を単体で用いることも可能である。この場合、光学レンズ６０のフランジ部６１は、光学レンズ６０自体の強度維持、光学レンズ６０を基板または照明器具本体に取り付けるための取付部の形成などに用いられる。

また、光学レンズ６０を単体で用いる場合には、フランジ部６１から後方に光が抜けてしまう場合も想定される。

図１１は、実施の形態に係る変形例として、単体の光学レンズ６０を前後方向に複数配列した場合の一例を示す断面図である。

図１１に示すように、前方に配置された光学レンズ６０のフランジ部６１から後方に抜ける光（二点鎖線Ｌ７）が発生したとしても、その光を、後方の光学レンズ６０によって遮ることができる。なお、フランジ部６１から後方に抜ける光は、光学レンズ６０以外の、照明器具を構成する他の部材で遮光してもよいし、遮光専用の部材を新たに取り付けてもよい。

なお、一つの光学レンズだけで後方への光の抜けを防止することも可能である。

図１２は、実施の形態に係る光学レンズの変形例を示す断面図である。

図１２に示すように、光学レンズ６０Ｃにおいては、第３レンズ面６２３ｃが基板４１近傍まで延在されている。これにより、フランジ部６１の後方の端面も第３レンズ面６２３ｃとなるため、フランジ部６１から後方へと抜けようとする光を第３レンズ面６２３ｃで基板４１に向けて全反射させることができる。

なお、第３レンズ面６２３ｃは、ＬＥＤ光源４２の配光角の外側まで延在していれば、後方への光の抜けを防止することが可能である。

また、上記実施の形態１では、第３レンズ面６２３の幅Ｈ１が、第１レンズ面６２１の最大幅Ｈ２よりも小さく形成されている場合を例示して説明した。しかし、第３レンズ面６２３の幅Ｈ１は、第１レンズ面６２１の最大幅Ｈ２よりも大きくしてもよい。これにより、より広範囲にわたって第３レンズ面６２３を形成することができ、所望しない方向に出射される光をより抑制することができる。

さらに、第３レンズ面６２３の幅Ｈ１は、第１レンズ面６２１の最大幅Ｈ２よりも大きく、かつ第２レンズ面６２２の最大幅よりも小さくしてもよい。これにより、光学レンズ６０の大型を抑えつつも、第３レンズ面６２３を極力大きくすることができる。

さらに、上記実施の形態１〜３および上記変形例をそれぞれ組み合わせてもよい。

１０ 照明器具
４１ 基板
４１ａ 主面
４２ ＬＥＤ光源
４３ レンズアレイ
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 光学レンズ
６２ レンズ本体
４２１ 光軸
６２１ 第１レンズ面
６２２，６２２ａ，６２２ｂ 第２レンズ面
６２３，６２３ａ，６２３ｂ，６２３ｃ 第３レンズ面
６２５，６２５ａ，６２５ｂ 接合箇所の一部
６２１１ 第１入射面
６２１２ 第２入射面
６２１３ 第３入射面
Ｓ１ 照明対象
Ｖ 仮想平面
α，β 角度

Claims (8)

1. 基板に設置されたＬＥＤ光源の光軸上にあり、前記ＬＥＤ光源からの光を、前記光軸から離れた位置にある照明対象に向けて拡散して照射する光学レンズであって、
   前記ＬＥＤ光源を収容する空間をなす凹形状の第１レンズ面と、
   前記第１レンズ面に対向する位置で外方に凸となる凸形状に形成された第２レンズ面と、
   前記第２レンズ面における前記照明対象側とは反対側の端部に連続して形成された第３レンズ面と、
   を備え、
   前記第１レンズ面は、前記ＬＥＤ光源からの光の一部が入射する第１入射面と、前記ＬＥＤ光源からの光のその他の一部が入射する第２入射面とを有し、
   前記第２レンズ面は、前記第１入射面に入射した光の少なくとも一部を、前記光軸に対して所定の傾きを持った方向に屈折させて、前記照明対象側に向けて出射する光出射面であり、
   前記第３レンズ面は、前記第２入射面に入射した光の少なくとも一部を前記基板に向けて全反射する全反射面であり、
   前記光軸を含む仮想平面であって、前記第２入射面及び前記第３レンズ面の両方と交差する全ての前記仮想平面内において前記第２入射面と前記基板の主面とがなす角度よりも、前記第３レンズ面と前記基板の前記主面とがなす角度の方が小さい
   光学レンズ。
2. 前記第２入射面と前記第３レンズ面とがなす角度は、４２度以上９０度以下の範囲である
   請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記第３レンズ面は、平面である
   請求項１または２に記載の光学レンズ。
4. 前記第３レンズ面は、前記第２レンズ面における前記反対側の端部から前記基板に到達する手前の範囲に形成されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学レンズ。
5. 前記第２レンズ面と前記第３レンズ面との接合箇所の一部は、前記第１レンズ面の頂点を通る前記基板の法線と、前記第２レンズ面との交点近傍に配置されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学レンズ。
6. 前記第２レンズ面と前記第３レンズ面との接合箇所の一部は、前記光軸と前記第２レンズ面との交点近傍に配置されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学レンズ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学レンズをアレイ状に複数配列してなる
   レンズアレイ。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学レンズと、
   前記ＬＥＤ光源とを備える
   照明器具。

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