JP7316533B2 - レンズ部品及び信号表示灯 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ部品及び信号表示灯に関する。
特許文献1に開示される信号表示灯は、LED実装基板を内包するように筒状の導光放射部を設けたレンズ部品を含む。LED実装基板の短手方向における中央位置から端部側へ偏った位置にLEDが実装される。導光放射部には、軸方向に切り欠かれたスリット部が形成されている。レンズ部品が前記LED実装基板を内包したときに、スリット部に、LEDが配置される。
スリット部の一対の対向端面である入射面からレンズ部品内へ入射された光は、導光放射部によって導かれ、導光放射部の周方向の大部分の領域で外方に放射される。一方、光軸に直交する方向の外方に対しては、前記入射面に入射されずに、スリット部から漏れ出た照射光は、補助レンズ部に入射され、補助レンズ部から出射光として放射される。
特許第5954600号公報
入射部から入射されて、導光放射部内を光源から相対的に遠い側の周方向部分まで導光されてから放射される光は、光源に相対的に近い周方向部分まで導光されてから放射される光よりも光量が低下し、視認性が低下する。これは、前者のように、光源から相対的に遠い側の周方向部分まで導光する場合、導光時の光のロスが大きくなるためである。
本発明の一実施形態は、導光時の光のロスの影響を抑えて視認性を向上することができるレンズ部品及び信号表示灯を提供する。
本発明の一実施形態は、光軸から離れるに従って光度が減少する配向特性を有する光源が発生する光を周囲に放射するためのレンズ部品を提供する。前記レンズ部品は、中心軸線を有する円筒状又は部分円筒状をなし、外周部と内周部とを有し、光源からの光を導光して、前記中心軸線の周囲に向けて前記中心軸線から離れる放射状に光を放射する導光放射部を備える。前記光源は、前記中心軸線に対して直交し且つ互いに直交する第1軸線及び第2軸線のうち前記第2軸線に対して前記第1軸線の方向に離隔した所定の光源位置において、前記第2軸線に平行な光軸線に光軸を整合させて配置される。前記導光放射部は、前記光源位置に配置された光源からの光を入射する入射面を有する光入射部と、前記光入射部から入射された光を導いて前記中心軸線を中心とする複数の中心角によってそれぞれ規定される複数の放射角範囲にそれぞれ放射する複数の放射機構と、を含む。前記入射面は、前記光源位置に配置された光源からの光を集光して前記複数の放射機構にそれぞれ入射する複数の入射領域を含む。前記複数の入射領域は、前記光軸線に近接する近接側入射領域と、前記近接側入射領域よりも前記光軸線から離れて配置される遠隔側入射領域と、を含む。前記中心軸線の方向に見たときに、前記複数の放射角範囲は、前記第2軸線側よりも前記第1軸線側に近接する近接側放射角範囲と、前記近接側放射角範囲よりも前記第1軸線側から遠く且つ前記第2軸線側に近い遠隔側放射角範囲と、を含む。前記放射機構が、前記近接側放射範囲に光を放射する近接側放射機構と、前記遠隔側放射角範囲に光を放射する遠隔側放射機構と、を含む。前記近接側入射領域に入射される光は、対応する前記遠隔側放射機構を介して前記遠隔側放射角範囲に放射され、前記遠隔側入射領域に入射される光は、対応する前記近接側放射機構を介して前記近接側放射角範囲に放射される。
このレンズ部品では、第1軸線に近い側である近接側放射角範囲へ放射するための導光は、導光放射部内の導光距離が相対的に短く、導光時の光のロスが相対的に小さい。また、第2軸線側に近くて第1軸線から遠い側である遠隔側放射角範囲へ放射するための導光は、導光放射部内の導光距離が相対的に長く、導光時の光のロスが相対的に大きい。
これに対して、光軸線に近い側である近接側入射領域に入射される相対的に高い光度の光が、対応する遠隔側放射機構を介して、遠隔側放射角範囲に放射される。また、光軸線から遠い側である遠隔側入射領域に入射される相対的に低い光度の光が、対応する近接側放射機構を介して、近接側放射角範囲に放射される。このため、導光時の光のロスの影響を抑えて、周方向の全域に均一な光量の放射を行うことができ、視認性を向上することができる。
一つの実施形態では、前記近接側入射領域に入射される光が対応する前記遠隔側放射機構を介して前記遠隔側放射角範囲に放射されるまでの前記導光放射部内の光路長が、前記遠隔側入射領域に入射される光が対応する前記近接側放射機構を介して前記近接側放射角範囲に放射されるまでの前記導光放射部内の光路長よりも長い。
この実施形態では、近接側入射領域に入射される相対的に高い光度の光が、光路長が相対的に長くて光のロスが相対的に大きくなる側、すなわち、遠隔側放射角範囲に放射される側の光路に導光される。また、遠隔側入射領域に入射される相対的に低い光度の光が、光路長が相対的に短くて光のロスが相対的に小さくなる側、すなわち、近接側放射角範囲に放射される側の光路に導光される。このため、周方向の全域に均一な光量の放射を行うことができ、視認性を向上することができる。
一つの実施形態では、前記遠隔側入射領域が、前記光軸に対して互いに反対側に配置される第1入射領域と第2入射領域とを含む。前記近接側入射領域が、前記第1入射領域と前記光軸との間に配置される第3入射領域と、前記第2入射領域と前記光軸との間に配置される第4入射領域と、を含む。前記中心軸線の方向に見たときに、前記近接側放射角範囲が、前記第1軸線に隣接する第1放射角範囲と、前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する第2放射角範囲と、を含む。前記中心軸線の方向に見たときに、前記遠隔側放射角範囲が、前記第2放射角範囲に対して前記第1放射角範囲の反対側に隣接する第3放射角範囲と、前記第2軸線に対して前記第3放射角範囲側に隣接する第4放射角範囲と、を含む。前記第1入射領域、前記第2入射領域、前記第3入射領域及び前記第4入射領域からの入射光が、対応する放射機構を介して導光されて、それぞれ、前記第1放射角範囲、前記第2放射角範囲、前記第3放射角範囲及び前記第4放射角範囲に放射される。
この実施形態では、遠隔側入射領域としての第1入射領域と第2入射領域とが、光軸線の両側に配置される。また、近接側入射領域としての第3入射領域と第4入射領域とが、光軸線の両側に配置され、且つ第1入射領域と第2入射領域との間に配置される。これにより、入射領域を有効に用いることができる。
また、各入射領域と各放射角範囲とを実用的に対応させることができる。すなわち、遠隔側入射領域である第1入射領域及び第2入射領域からの入射光が、対応する放射機構を介して導光されて、それぞれ、近接側放射角範囲である第1放射角範囲及び第2放射角範囲に放射される。また、近接側入射領域である第3入射領域及び第4入射領域からの入射光が、対応する放射機構を介して導光されて、それぞれ、遠隔側放射角範囲である第3放射角範囲及び第4放射角範囲に放射される。
一つの実施形態では、前記近接側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第1軸線に隣接する前記近接側放射角範囲としての第1放射角範囲に光を放射する第1放射機構を含む。前記第1放射機構が、前記外周部に形成された外側軸方向溝の内面のうち前記入射面の裏側に対向する第1内面に沿う内部反射面であって前記入射面の前記遠隔側入射領域としての第1入射領域からの入射光を全反射する第1反射面と、前記外周部に設けられ前記第1反射面からの反射光を前記第1放射角範囲に透過出射させる第1出射面と、を含む。
この実施形態では、第1放射機構によって、第1入射領域からの入射光が第1反射面で全反射され、第1反射面からの反射光が第1出射面から、光軸線に対して概ね直交する側である第1放射角範囲に透過出射される。この実施形態では、前記先行技術に対して下記の利点を有する。
すなわち、前記先行技術において、光軸線に対して概ね直交する側へ放射するために補助レンズ部に入射される光は、スリット部から漏れ出る直接照射光であって、光軸線から最も遠く且つ狭い照射範囲の光である。これに対して、この実施形態では、第1反射面が、外周部の外側軸方向溝の内面のうち前記入射面の裏側に対向する第1内面に沿う内部反射面である。このため、前記先行技術よりも光軸線に近い側で広い照射範囲の光を用いることが可能となり、光軸線に対して概ね直交する方向に対して、前記先行技術よりも光量を増大することができる。
一つの実施形態では、前記中心軸線の方向に見たときに、前記第1反射面が、前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する第2放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている。この実施形態では、光源と第1反射面との間に適当な距離を設けることで、第1反射面の広さや光軸に対する第1反射面の傾斜等の設定の自由度が向上する。このため、光源から広い照射範囲の光を第1反射面に導いて第1出射面側に反射させることができる。第1放射角範囲の光量を増大して、視認性を向上することができる。
一つの実施形態では、前記第1反射面が、集光面を含み、前記第1出射面が、前記第1反射面からの反射光を前記第1放射角範囲の中央側に促すように屈折出射させる屈折面を含む。この実施形態では、第1放射角範囲の視認性を向上することができる。
一つの実施形態では、前記近接側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する前記近接側放射角範囲としての第2放射角範囲に光を放射する第2放射機構を含む。前記第2放射機構が、前記内周部に沿う内部反射面であって前記入射面の前記遠隔側入射領域としての第2入射領域からの入射光を全反射する第2反射面と、前記外周部に設けられ前記第2反射面からの反射光を前記第2放射角範囲に透過出射させる第2出射面と、を含む。この実施形態では、第2放射機構によって、第2入射領域からの入射光が第2反射面で全反射され、第2反射面からの反射光が第2出射面から、第2放射角範囲に透過出射される。
一つの実施形態では、前記第2出射面が、前記第2反射面からの反射光を前記第2放射角範囲の中央側へ促すように屈折出射させる屈折面を含む。この実施形態では、第2放射角範囲からの視認性を向上することができる。
一つの実施形態では、前記遠隔側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第2放射角範囲に対して前記第1放射角範囲の反対側に隣接する前記遠隔側放射角範囲としての第3放射角範囲に光を放射する第3放射機構を含む。前記第3放射機構が、前記外周部に沿う導光面であって前記入射面の前記近接側入射領域としての第3入射領域からの入射光を全反射させる第1導光面と、前記内周部に沿う導光面であって前記第1導光面からの反射光を全反射させる第2導光面と、前記内周部に形成された内側軸方向溝の第1内面に沿う内部反射面であって前記第2導光面からの反射光を全反射させる第3反射面と、前記外周部に設けられ前記第3反射面からの反射光を前記第3放射角範囲に透過出射させる第3出射面と、を含む。
この実施形態では、第3放射機構の働きで、第3入射領域から入射される光が、外周部に沿う第1導光面、内周部に沿う第2導光面及び第3反射面で順次に全反射され、第3反射面からの反射光が、外周部の第3出射面から第3放射角範囲に透過出射される。第3反射面が、内周部に形成された内側軸方向溝の第1内面に沿う内部反射面で形成されるので、導光放射部を大型化することなく、所望の第3反射面を容易に得ることができる。
一つの実施形態では、前記第1導光面が、前記第2放射機構の前記第2出射面に沿って配置され、前記第2導光面及び前記第3反射面が、前記第3放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている。この実施形態では、第2放射機構の第2出射面と第3放射機構の第1導光面とが共通の部分で構成され、且つ第3放射機構の第2導光面と第3反射面とが集約して配置されるので、小型化を達成することができる。また、第3放射機構における導光放射部内での光路長を短くして、光のロスを低減することができる。
一つの実施形態では、前記遠隔側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第2軸線に対して前記第3放射角範囲側に隣接する前記遠隔側放射角範囲としての第4放射角範囲に光を放射する第4放射機構を含む。前記第4放射機構が、前記入射面の前記近接側入射領域としての第4入射領域からの入射光を全反射させる反射面として機能する前記第1導光面と、前記第1導光面からの反射光を前記内側軸方向溝内へ透過させる透過面として機能する前記第3反射面と、前記内側軸方向溝の内面のうち前記第1内面に対向する第2内面であって前記第3反射面を透過した透過光を再入射させる再入射面と、前記内周部に沿う内部反射面であって前記再入射面から入射した再入射光を全反射する第4反射面と、前記外周部に設けられ前記第4反射面からの反射光を前記第4放射角範囲に透過出射させる第4出射面と、を含む。
この実施形態では、第4放射機構の働きで、第4入射領域からの入射光が、外周部に沿う第1導光面で全反射され、その第1導光面からの反射光が、透過面として機能する第3反射面を内側軸方向溝内へ透過される。第3反射面を透過する透過光が、内側軸方向溝の第2内面で形成される再入射面から再入射される。再入射面からの再入射光が、内周部に沿う第4反射面で全反射される。第4反射面からの反射光が、外周部の第4出射面から第4放射角範囲に透過出射される。第4放射機構では、第3放射機構の第3反射面を透過面として機能させる。このため、導光放射部を大型化することなく、導光放射部内を第3放射機構及び第4放射機構の光路として有効に利用することができる。
一つの実施形態では、前記再入射面及び前記第4反射面が、前記第4放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている。この実施形態では、再入射面と第4反射面とが集約して配置されるので、小型化を達成することができる。また、第4放射機構における導光放射部内での光路長を短くして、光のロスを低減することができる。
一つの実施形態では、前記第3反射面が、前記第3放射機構における集光反射面として機能し、前記第4放射機構における拡散透過面として機能する。この実施形態では、第3反射面が、第3放射機構における集光反射面として機能する関係上、当該第3反射面は、第4放射機構において拡散透過面として機能する。したがって、再入射面が集光面を含む場合、光の拡散を抑えて第4放射角範囲の視認性を向上するために、より大きな効果を得ることができる。
また、本発明の一実施形態は、前記レンズ部品と、前記レンズ部品の光源位置に配置される光源と、を含む信号表示灯を提供する。この信号表示灯では、レンズ部品に関連して前述した作用効果を得ることができる。
一つの実施形態では、前記光源が、互いの光軸を共有し、互いに正反対の方向に発光する第1の対の光源及び/又は第2の対の光源を含み、前記第1の対の光源及び/又は前記第2の対の光源が、前記中心軸線に対して互いに前記第1軸線の方向の反対側に位置する。この実施形態では、各光源が、それぞれ全周の1/4の放射角範囲に対応することになり、光量を向上して視認性を高めることができる。
一つの実施形態では、前記中心軸線の方向を長手方向とし、前記第1軸線の方向を短手方向とする基板をさらに含み、各前記対の光源が、前記基板の両側の面にそれぞれ実装され、前記レンズ部品が、円筒状に形成され、前記レンズ部品の前記導光放射部の前記内周部に、前記基板の前記短手方向の一対の端縁をそれぞれ収容保持する一対の軸方向の保持溝が形成され、各前記対の光源が、前記基板を介して前記基板の両側の光源位置にそれぞれ配置される。この実施形態では、導光放射部の中心軸線の方向を長手方向とする基板において、短手方向の一対の端縁を導光放射部の軸方向の保持溝で保持することにより、信号表示灯を実用的な構造で実現することができる。
一つの実施形態では、前記レンズ部品が、前記一対の保持溝のそれぞれに隣接して、前記基板の両側の光源をそれぞれ収容する各一対の光源収容凹部を含み、各前記光源収容凹部の底に、対応する光源に向かって突出する前記入射面としての凸レンズ面が形成されている。この実施形態では、凸レンズ面が形成される入射面に集光入射させることができる。
一つの実施形態では、前記基板が、前記中心軸線に対して前記第2軸線の方向にオフセットして配置されている。この実施形態では、設計の自由度を増大することができる。また、オフセットされる側の反対側にスペースを確保することができる。
一つの実施形態では、前記円筒状のレンズ部品が、軸方向に複数個連結可能であり、各前記レンズ部品が、前記導光放射部の内側に、円筒状又は部分円筒状の連結部を含み、隣接する前記レンズ部品の連結部が、互いに嵌合連結される。この実施形態では、所要の個数のレンズ部品を軸方向に連結して、長さの異なる信号表示灯を実現することができる。
一つの実施形態では、前記レンズ部品が、周方向に分割され互いに結合される複数の分割体を含む。この実施形態では、レンズ部品の分割体は、分割しない場合に比べて、形状が簡素化されるので、製造し易い。また、少ない種類の基本部品を用いて、種々の角度範囲に対応するレンズ部品を実現することができる。
一つの実施形態では、前記中心軸線の方向に見たときに、前記レンズ部品が、前記第2軸線を弦とする部分円筒状をなす。この実施形態では、第1の対の光源から第1軸線を挟んだ両側において、片側90°ずつ、合計で180°の放射角範囲に放射することができる。
一つの実施形態では、前記中心軸線の方向に見たときに、前記レンズ部品が、前記第1軸線を弦とする部分円筒状をなし、前記光源が、前記中心軸線に対して互いに前記第1軸線の方向の反対側に位置し、前記第2軸線に平行な方向で同側に発光する一対の光源を含む。この実施形態では、同側に発光する一対の光源から第2軸線を挟んだ両側において、片側90°ずつ、合計で180°の放射角範囲に放射することができる。
図1は、本発明の一実施形態の信号表示灯の正面図である。 図2は、信号表示灯の縦断面図である。 図3は、信号表示灯の分解図である。 図4は、信号表示灯の構成部品の分解部分斜視図である。 図5Aは、信号表示灯の構成部品である基板の正面図であり、図5Bは、基板の背面図である。 図6は基板の斜視図である。 図7は基板の模式的横断面図である。 図8A及び図8Bは、光源としてのLEDの配光特性の例を示す特性図である。 図9A及び図9Bは、レンズ部品の斜視図及び側面図である。 図10A及び図10Bは、レンズ部品の平面図及び底面図である。 図11は、基板が内包されたレンズ部品の模式的断面図である。 図12は、入射部に対するLEDの照射範囲を説明する説明図であり、図11の一部を拡大した模式図である。 図13A及び図13Bは、第1の対の光源の一方及び他方であるLEDに対する光入射部の入射領域を説明する説明図である。 図14A及び図14Bは、レンズ部品の要部の拡大断面図であり、一方側の第1放射機構及び第2放射機構の放射特性を示している。 図15A及び図15Bは、レンズ部品の要部の拡大断面図であり、一方側の第3放射機構及び第4放射機構の放射特性を示している。 図16A及び図16Bは、レンズ部品の要部の拡大断面図であり、他方側の第1放射機構及び第2放射機構の放射特性を示している。 図17A及び図17Bは、レンズ部品の要部の拡大断面図であり、他方側の第3放射機構及び第4放射機構の放射特性を示している。 図18は、レンズ部品の変形例を示す信号表示灯の要部の横断面図である。 図19は、レンズ部品の他の変形例を示す信号表示灯の要部の横断面図である。 図20は、レンズ部品のさらに他の変形例を示す信号表示灯の要部の横断面図である。
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る信号表示灯1の正面図である。図2は、信号表示灯1の縦断面図である。図3は、信号表示灯1の分解図である。図4は、信号表示灯1の主たる構成部品の分解斜視図である。図5Aは信号表示灯1の構成部品である基板3の正面図であり、図5Bは基板3の背面図である。図6は、基板3の斜視図である。図7は、基板3の概略横断面図である。
図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る信号表示灯1は、工場の製造現場等で使用されるものであり、細長い円筒状をなしている。使用時における信号表示灯1の姿勢は、使用条件に応じて任意に設定できる。しかし、以下では、便宜上、図1~図6の各図における紙面の上下方向が信号表示灯1の長手方向と一致するように、縦長に配置されたときの信号表示灯1を基準として説明する。具体的は、図1~図6の各図において、紙面の上側を信号表示灯1の上側とし、紙面の下側を信号表示灯1の下側として説明する。
図3を参照して、信号表示灯1は、光源としてのLED2が実装された基板3と、レンズ部品4と、ボディ5と、プレート6と、ヘッドカバー7、アウタートップ8と、防水キャップ9と、アウターケース10とを含んでいる。以下では、各部品について個別に説明する。
図2~図4に示すように、アウターケース10は、長尺円筒状をなし、レンズ部品4を内包するように配置される。アウターケース10は、例えば半透明材料で形成され、LED2からレンズ部品4を介する光を周囲に透過させる。アウターケース10には、レンズカット部が形成されていない。アウターケース10は、上端部10aと、下端部10bと、上端部10aと下端部10bとの間に配置された主体部である中間部10cとを含む。
ヘッドカバー7は、下方に開放する円筒状容器である。アウタートップ8は、ヘッドカバー7と、アウターケース10と連結される円筒状部材である。
アウタートップ8は、基板3の上端縁(第1端縁3c)を嵌合支持する支持溝8d(図2を参照)を有している。
防水キャップ9は、アウタートップ8に内包されている。防水キャップ9は、ゴム等で形成されたリング状のパッキンであり、アウタートップ8の内周部とアウターケース10の上端部10aの外周部との間を密封している(図2を参照)。
ボディ5は、上方に開放する円筒状をなし、底壁5aと周側壁5bと含む。
プレート6は、ボディ5の周側壁5bの内周段部5e(図2を参照)によって受けられる円板状の部材である。図2~図4に示すように、プレート6の上面6aには、基板3の下端縁を支持するブロック状の一対の支持部6bが取り付けられている。各支持部6bは、基板3の対応する被支持突起3eを挿入嵌合させて保持する嵌合溝6cを形成している。
次に、基板3を説明する。
基板3は、図5A、図5B及び図6に示すように、上下方向を長手方向Lとし水平方向を短手方向Sとする略長方形の薄板状である。長手方向L及び短手方向Sと直交する方向が、基板3の厚さ方向Tとなる。基板3は、厚さ方向Tにおける両側面をなす表面3a及び裏面3bを有している。長手方向Lにおける基板3の寸法は、信号表示灯1の長手方向寸法より少し小さい(図2参照)。
また、基板3は、長手方向Lの第1端縁3c及び第2端縁3dを有している。第1端縁3cが上端縁に相当し、第2端縁3dが下端縁に相当する。長手方向Lの第2端縁3dには、下方に突出する一対の被支持突起3eが設けられている。各被支持突起3eは、プレート6の支持部6bによって支持される。
また、基板3は、短手方向Sの第1端縁3f及び第2端縁3gを有している。
表面3a及び裏面3bのそれぞれにおいて、短手方向Sの第1端縁3f及び第2端縁3gにそれぞれ近接する位置に、光源としてのLED(発光ダイオード)2が実装されている。表面3aに実装されたLED2と、裏面3bに実装されたLED2とは、短手方向Sにおいて同じ位置にある(図7を参照)。
表面3a及び裏面3bのそれぞれにおいて、複数のLED2が、長手方向Lに沿って二列で並んで実装されている。具体的には、各列において、長手方向Lに沿って等間隔で並んだ5つのLED2が、上から順に、それぞれ1つの組GA,GB,GC,GD(総称して言うときは単に組Gと言う)をなし、4つの組Gが、長手方向Lに沿って等間隔で並んでいる。つまり、基板3では、複数組のLED2を長手方向Lに所定間隔で実装している。また、個々のLED2は、小片状をなしている。そして、各組Gの各列において、表面3aのLED2と裏面3bのLED2とは、長手方向Lで同じ位置に1つずつ配置されている。
具体的には、図7に示すように、長手方向Lの各位置において、短手方向Sの第1端縁3fに近接する位置で表面3aと裏面3bとに配置されるLED2が、第1の対P1をなす。第1の対P1をなすLED2は、互いに光軸AXを共有し、互いに正反対の方向に発光する。
また、長手方向Lの各位置において、短手方向Sの第2端縁3gに近接する位置で、表面3aと裏面3bとに配置されるLED2が、第2の対P2をなす。第2の対P2をなすLED2は、互いの光軸AXを同じ光軸線AX1上に配置し、互いに正反対の方向に発光する。
各光源(LED2)は、レンズ部品の光源位置Qに配置される。第1の対P1をなす光源(LED2)が配置される一対の光源位置Q間の中央位置Q0が基板3の厚さ方向Tの中央位置(表面3aと裏面3bとの間の中央位置)に相当する。同じく、第2の対P2をなす光源(LED2)が配置される一対の光源位置Q間の中央位置Q0が基板3の厚さ方向Tの中央位置(表面3aと裏面3bとの間の中央位置)に相当する。
長手方向Lの第2端縁3d(下端縁)に近接する位置において、裏面3bには、端子12が実装されている。端子12には、制御信号や電力の供給を行うケーブル(図示せず)が接続される。端子12と各LED2とは、電気的に接続されている。各LED2は、端子12を介して前記ケーブルから制御信号や電力が供給されることによって、発光する。
図8Aは、レンズ部品4に適用可能な光源(LED2)の配光特性の一例を示す特性図である。光軸に沿う方向(放射角度が0°の方向)における光度が最高であり、光軸から離れるに従って光度が単調に減少し、光軸に沿う方向(放射角度が0°の方向)に対して直交する方向(放射角度が90°の方向及び-90°の方向)の光度は実質的に零である。
また、レンズ部品4に適用可能な光源(LED2)の他の例としては、図8Bに示すように、光軸に沿う方向(放射角度が0°の方向)に対して或る角度をなす方向に最高光度を有するものを用いることができる。
次に、レンズ部品4について説明する。
図2を参照して、レンズ部品4は、前述したLED2の組Gと同数(つまり4つ)設けられていて、それぞれのレンズ部品4の形態(形状および大きさ)は同じである。これら4つのレンズ部品4は、上下方向(基板3の長手方向L)に連結して使用される。つまり、個々のレンズ部品4は、自己と同じ形態の他のレンズ部品4を長手方向Lに連結して使用されるのであり、信号表示灯1では、複数個(4個)のレンズ部品4が連設されている。
4個のレンズ部品4を上から順にレンズ部品4A、レンズ部品4B、レンズ部品4C、及びレンズ部品4Dと区別して称するとき、レンズ部品4A,4B,4C及び4Dが、それぞれ、LED2の組GA,GB,GC,GDと対応する。
各レンズ部品4は、形態は同じであるが、互いに異なる色で着色されていてもよい。または、各レンズ部品4を同色とする一方で、各レンズ部品4に向けて発光するLED2の発光色をレンズ部品4毎に異ならせてもよい。さらに、各レンズ部品4において、長手方向Lに並ぶ5個のLED2が、例えば上から又は下から順次に点灯した後、消灯する動作が繰り返し行われてもよい。
図9Aは、レンズ部品4の斜視図である。図9Bは、レンズ部品4の側面図である。図10Aは、レンズ部品4の平面図である。図10Bはレンズ部品4の底面図である。図11は、基板が内包されたレンズ部品の模式的断面図である。図12は、入射部に対するLED2の照射範囲を説明する説明図であり、図11の一部を拡大した模式図である。図13Aは、第1の対P1のLED2のうち一方のLED2に対する光入射部の入射領域を説明する説明図である。図13Bは、第1の対P1のLED2のうち他方のLED2に対する光入射部の入射領域を説明する説明図である。
以下には、図9~図13Bを参照して、レンズ部品4を説明する。
レンズ部品4は、略円筒状である。レンズ部品4全体は、透明(半透明や有色透明も含む、以下同じ)の樹脂を材料としていて、射出成形等により、金型を用いて成形されている。レンズ部品4における各部分(これから述べる)は、一体化されている。ここでの樹脂として、アクリル樹脂が挙げられる。
レンズ部品4は、上面4eと、下面4fと、上下に複数段に、例えば5段に並ぶ導光放射部20と、導光放射部20どうしを互いに連結する連結構造部30と、第1連結部41と、第2連結部42とを主に含んでいる。レンズ部品4の上面4eは、最上段の導光放射部20の上面である。レンズ部品4の下面4fは、最下段の導光放射部20の下面である。
各導光放射部20は、中心軸線C1を有し、上下に短い円筒状に形成されている。上下方向に隣接する導光放射部20どうしの間には、所定間隔の隙間4sが設けられている。
上下に並ぶ導光放射部20が、LED2の組G(図5A,図5Bを参照)において上下(基板3の長手方向L)に並ぶLED2とそれぞれ対応する。具体的には、各導光放射部20に対して、各導光放射部20と同じ上下位置(高さ位置)に配置される4つのLED2(図7及び図11を参照)が対応する。
導光放射部20は、外周部20aと、内周部20bと、外周部20aに形成された4つの外側軸方向溝21A,21B,21C,21Dと、内周部20bに形成された4つの内側軸方向溝22A,22B,22C,22Dと、第1スリット部23と、第2スリット部24とを含む。
外周部20aは、中心軸線C1を中心とする略円筒面で形成される。具体的には、円筒面で形成される部分と、円筒面に近似する湾曲面乃至平面で形成される部分とを含む。内周部20bは、中心軸線C1を中心とする円筒面で形成される部分と、径方向に起伏し軸方向に延びる凹溝や凸条の部分を含む。
第1スリット部23及び第2スリット部24は、内周部20bに形成され軸方向Xに延びる溝であり、外周部20a側に近接する溝底を有している。第1スリット部23及び第2スリット部24は、径方向Rに平行な方向に対向するように形成されている。
第1スリット部23及び第2スリット部24のそれぞれは、保持溝25と、一対の光源収容凹部26とを含む。第1スリット部23の保持溝25及び第2スリット部24の保持溝25は、各スリット部23,24の溝底側に配置され、基板3の短手方向Sの第1端縁3f及び第2端縁3gをそれぞれ保持する。
第1スリット部23及び第2スリット部24の光源収容凹部26は、各スリット部23,24において保持溝25に対して中心軸線C1側に隣接して配置される。各光源収容凹部26は、対応するスリット部23,24の一対の内側面に形成された凹部である。各スリット部23,24の一対の光源収容凹部26に、対応する光源としてのLED2が収容される。
各スリット部23,24の一対の光源収容凹部26の底によって、光入射部Nを構成する一対の入射面27が形成されている。一対の入射面27のうち、一方(図11において左側)を入射面27Aといい、他方(図11において右側)を入射面27Bということにする。これらの入射面27は、対応するスリット部23,24を挟んで対向配置されている。これらの入射面27は、平行に延びる平坦面であってもよいし、図11、図12に示すように、互いに接近する方向へ略円弧状に膨出していてもよい。すなわち、入射面27に、対応するLED2側に向かって突出する凸レンズ面が形成されてもよい。凸レンズ面で形成される入射面27に、LED2からの光を集光入射させることができる。
連結構造部30は、軸方向Xに延びる第1スリット部31及び第2スリット部32が形成された円筒状部材である。連結構造部30と導光放射部20とは、中心軸線C1を共有している。すなわち、連結構造部30は、導光放射部20と同心であり、導光放射部20よりも小径である。
連結構造部30の第1スリット部31は、導光放射部20の第1スリット部23と連通している。連結構造部30の第2スリット部32は、導光放射部20の第2スリット部24と連通している。連結構造部30は、両スリット部31,32によって分割された第1C形部材33と第2C形部材34とによって構成されている。
第1C形部材33は、周方向の両端に各段の導光放射部20と連結される連結部33a,33bを含む。第2C形部材34は、周方向の両端に各導光放射部20と連結される連結部34a,34bを含む。両方のC形部材33,34の連結部33a,33b;34a,34bの働きで、上下5段の導光放射部20が互いに連結されている。
また、連結構造部30の各スリット部31,32の内側面は基板3を挟んで対向し、基板3を位置規制する機能を有する。
図9、図10Aに示すように、第1連結部41は、レンズ部品4の上面4eから突出するように、連結構造部30の上端に突出形成された一対の嵌合突起である。第1連結部41としての各嵌合突起は、対応するC形部材33,34と同心の円弧状突起である。
一方、図10Bに示すように、第2連結部42は、レンズ部品4の下面4fから突出するように、連結構造部30の下端に突出形成された一対の突起である。第2連結部42としての各突起は、対応するC形部材33,34と同心の円弧状突起であり、内周部に、対応するレンズ部品4の各第1連結部41がそれぞれ嵌合する嵌合溝43を形成している。
対応するレンズ部品4間で、第1連結部41としての嵌合突起と対応する第2連結部42の嵌合溝43が嵌合することにより、対応するレンズ部品4どうしが、径方向、軸方向及び周方向の相対変位が規制されるように連結される。
図11に示すように、導光放射部20は、中心軸線C1に対して直交し且つ互いに直交する第1軸線Yと第2軸線Zとを有する。中心軸線C1の方向に見たときに、図12に示すように、導光放射部20の保持溝25に保持された基板3に実装されたLED2は、第2軸線Zに対して第1軸線Yの方向に離隔した所定の光源位置Qにおいて、その光軸AXを第2軸線Zに平行な光軸線AX1に整合させて配置される。図11に示すように、導光放射部20は、LED2からの光を導光して、中心軸線C1の周囲に向けて中心軸線C1から離れる方向に放射状に光を放射する。
本実施形態では、中心軸線C1の方向に見たときに、第1の対P1をなす光源(LED2)の光源位置Q間の中央位置Q0(基板3の厚さ方向Tの中央位置)が、第1軸線Yに対して、第2軸線Zに平行な方向(図11において左側)にオフセットして配置されている。すなわち、基板3が、中心軸線C1に対して第2軸線Zの方向にオフセットして配置されている。
導光放射部20は、入射面27(27A,27B)を有する光入射部Nと、複数の放射機構H1,H2,H3,H4;H1b,H2b,H3b,H4b;H1c,H2c,H3c,H4c;H1d,H2d,H3d,H4d(総称して言うときは単に放射機構Hと言う)を含む。複数の放射機構Hは、光入射部から入射された光を導いて中心軸線C1を中心とする複数の中心角によって規定される複数の放射角範囲HA1,HA2,HA3,HA4;HA1b,HA2b,HA3b,HA4b;HA1c,HA2c,HA3c,HA4c;HA1d,HAA2d,HA3d,HA4d(総称して言うときは単に放射角範囲HAと言う)にそれぞれ放射する。
図13A及び図13Bに示すように、各入射面27A,27B(27)が、光源位置Qに配置されたLED2からの光を集光して複数の放射機構Hにそれぞれ入射する複数の入射領域NAを含む。複数の入射領域NAは、光軸線AX1に近接する近接側入射領域KNAと、近接側入射領域KNAよりも光軸線AX1から離れて配置される遠隔側入射領域ENAとを含む。
中心軸線C1の方向に見たときに、複数の放射角範囲HAが、第2軸線Z側よりも第1軸線Y側に近接する近接側放射角範囲KHAと、近接側放射角範囲KHAよりも第1軸線Y側から遠く且つ第2軸線Z側に近い遠隔側放射角範囲EHAとを含む。中心軸線C1の方向に見たときに、近接側放射角範囲KHAと遠隔側放射角範囲EHAとの境界は、中心軸線C1を通過し、第1軸線Y及び第2軸線Zに対して45度をなすラインである。
図13A及び図13Bにおける近接側入射領域KNAに入射される光が、対応する放射機構Hを介して、図11における遠隔側放射角範囲EHAに放射される。また、図13A及び図13Bにおける遠隔側入射領域ENAに入射される光が、対応する放射機構Hを介して、図11における近接側放射角範囲KHAに放射される。
具体的には、図13A及び図13Bに示すように、遠隔側入射領域ENAが、光軸線AX1に対して互いに反対側に配置される第1入射領域NA1と第2入射領域NA2とを含む。また、近接側入射領域KNAが、第1入射領域NA1と光軸線AX1との間に配置される第3入射領域NA3と、第2入射領域NA2と光軸線AX1との間に配置される第4入射領域NA4とを含む。
遠隔側入射領域ENAである第1入射領域NA1及び第2入射領域NA2のそれぞれは、近接側入射領域KNAである第3入射領域NA3及び第4入射領域NA4のそれぞれよりも広い角度範囲に設定されている。
図11に示すように中心軸線C1の方向に見たとき、第2軸線Zに対して上側(第1の対P1の光源側)で且つ第1軸線Yよりも左側(入射面27A側)の90°の範囲における、導光放射部20の構成と機能をまず説明する。
中心軸線C1の方向に見たときに、近接側放射角範囲KHAが、第1軸線Yに隣接する第1放射角範囲HA1と、第1放射角範囲HA1に対して第1軸線Yの反対側に隣接する第2放射角範囲HA2とを含む。近接側放射角範囲KHAに光を放射する機構が、近接側放射機構KHである。近接側放射機構KHは、第1放射角範囲HA1に光を放射する第1放射機構H1と、第2放射角範囲HA2に光を放射する第2放射機構H2とを含む。
中心軸線C1の方向に見たときに、遠隔側放射角範囲EHAが、第2放射角範囲HA2に対して第1放射角範囲HA1の反対側に隣接する第3放射角範囲HA3と、第2軸線Zに対して第3放射角範囲HA3側に隣接する第4放射角範囲HA4とを含む。遠隔側放射角範囲EHAに光を放射する機構が、遠隔側放射機構EHである。遠隔側放射機構EHは、第3放射角範囲HA3に光を放射する第3放射機構H3と、第4放射角範囲HA4に光を放射する第4放射機構H4とを含む。
第1入射領域NA1、第2入射領域NA2、第3入射領域NA3及び第4入射領域NA4(図13A及び図13Bを参照)からの入射光が、対応する放射機構Hを介して導光されて、それぞれ、第1放射角範囲HA1、第2放射角範囲HA2、第3放射角範囲HA3及び第4放射角範囲HA4に放射される。
すなわち、第1入射領域NA1からの入射光が、第1放射機構H1を介して導光されて、第1放射角範囲HA1に放射される。第2入射領域NA2からの入射光が、第2放射機構H2を介して導光されて、第2放射角範囲HA2に放射される。第3入射領域NA3からの入射光が、第3放射機構H3を介して導光されて、第3放射角範囲HA3に放射される。第4入射領域NA4からの入射光が、第4放射機構H4を介して導光されて、第4放射角範囲HA4に放射される。
近接側入射領域KNAに入射される光が、対応する放射機構Hを介して、遠隔側放射角範囲EHAに放射されるまでの導光放射部20内の光路長は、遠隔側入射領域ENAに入射される光が、対応する放射機構Hを介して、近接側放射角範囲KHAに放射されるまでの導光放射部20内の光路長よりも長くされている。
すなわち、導光放射部20内の光路長が相対的に長くなる遠隔側放射角範囲EHAに対しては、光軸AX対して相対的に遠くて相対的に高い光度の光が入射され且つ相対的に狭い角度範囲の近接側入射領域KNAが対応し、導光放射部20内の光路長が相対的に短くなる近接側放射角範囲KHAに対しては、光軸AXに対して相対的に近くて相対的に低い光度の光が入射され且つ相対的に広い角度範囲の遠隔側入射領域ENAが対応する。これにより、近接側放射角範囲KHA及び遠隔側放射角範囲EHAに対して互いに等しい光量で光を放射することができる。具体的には、各放射機構H1~H4が互いに等しい光量で光を放射する。
次いで、図14Aを参照して、近接側放射機構KHとしての第1放射機構H1を説明する。図14Aに示すように、第1放射機構H1は、第1反射面51と、第1出射面52とを含み、中心軸線C1の方向に見たときに、第1軸線Yに隣接する近接側放射角範囲KHAとしての第1放射角範囲HA1に光を放射する。
導光放射部20の外周部20aに形成された外側軸方向溝21Aは、略三角形の断面を有している。外側軸方向溝21Aは、内面として、入射面27Aの裏側に対向する第1内面211と、第1内面211に対して傾斜対向する第2内面212とを含む。
第1反射面51は、外側軸方向溝21Aの第1内面に沿う内部反射面である。第1反射面51は、入射面27Aの遠隔側入射領域ENAとしての第1入射領域NA1からの入射光を全反射する。第1出射面52は、外周部20aに設けられる。第1出射面52は、第1反射面51からの反射光を第1放射角範囲HA1に透過出射させる。
第1放射機構H1によって、前記先行技術に対して下記の利点を有する。
すなわち、前記先行技術において、光軸線に対して概ね直交する側へ放射するために補助レンズ部に入射される光は、スリット部から漏れ出る直接照射光であって、光軸線から最も遠く且つ狭い照射範囲の光である。これに対して、第1放射機構H1では、第1反射面51が、外周部20aの外側軸方向溝21Aの内面のうち入射面27Aの裏側に対向する第1内面211に沿う内部反射面である。このため、前記先行技術よりも光軸線AX1に近い側で広い照射範囲の光を用いることが可能となり、光軸線AX1に対して概ね直交する方向に対して、前記先行技術よりも光量を増大することができる。
第1反射面51は、集光面(例えば凹レンズ面)であることが好ましく、第1反射面51が集光面である場合、光の拡散を抑えて、第1放射角範囲HA1からの視認性を向上することができる。
中心軸線C1の方向に見たときに、第1反射面51が、第1放射角範囲HA1に対して第1軸線Yの反対側に隣接する放射角範囲である第2放射角範囲HA2を規定する中心角の範囲内に配置されている。これにより、光源であるLED2と第1反射面51との間に適当な距離を設けることで、第1反射面51の広さや光軸AXに対する第1出射面52の傾斜等の設定の自由度が向上する。このため、光源であるLED2から広い照射範囲の光を第1反射面51に導いて第1出射面52側に反射させることができる。第1放射角範囲HA1の光量を増大して、視認性を向上することができる。
第1出射面52は、第1反射面51からの反射光を第1放射角範囲HA1の中央側に促すように屈折出射させる屈折面を含むことが好ましい。その場合、第1放射角範囲HA1の視認性を向上することができる。
次いで、図14Bを参照して、近接側放射機構KHとしての第2放射機構H2を説明する。図14Bに示すように、第2放射機構H2は、第2反射面53と、第2出射面54とを含み、中心軸線C1の方向に見たときに、第1放射角範囲HA1に対して第1軸線Yの反対側に隣接する近接側放射角範囲としての第2放射角範囲HA2に光を放射する。
第2反射面53は、導光放射部20の内周部20bに沿う内部反射面であり、入射面27Aの遠隔側入射領域としての第2入射領域NA2からの入射光を全反射する。第2出射面54は、導光放射部20の外周部20aに設けられ、第2反射面53からの反射光を第2放射角範囲HA2に透過出射させる。
第2反射面53は、集光面(例えば凹レンズ面)であることが好ましく、第2反射面53が集光面である場合、光の拡散を抑えて、第2放射角範囲HA2からの視認性を向上することができる。
また、第2反射面53は、第2放射角範囲HA2を規定する中心角の範囲内に配置されている。これにより、第2放射機構H2において、導光放射部20内での光路長を短くして、導光放射部20内での光のロスを低減することができる。このため、第2放射角範囲HA2に放射される光の光量を増大して、第2放射角範囲HA2の視認性を向上することができる。
第2出射面54が、第2反射面53からの反射光を第2放射角範囲HA2の中央側へ促すように屈折出射させる屈折面を含むことが好ましい。その場合、第2放射角範囲HA2からの視認性を向上することができる。
また、中心軸線C1の方向に見たときに、第2反射面53が、外側軸方向溝21Aの内面であって第1内面211に対して傾斜対向する第2内面212の裏側に配置されている。第2内面212と第2反射面53との間に、導光放射部20の入射面27A(光入射部)と外周部20aとを結ぶ導光板部55が形成されている。
導光放射部20において、外周部20aの外側軸方向溝21Aの第2内面212と第2反射面53との間に形成される導光板部55を、入射面27A(光入射部)から外周部20a側への導光に用いることができる。
具体的には、導光板部55が、入射面27Aの複数の入射領域NA1~NA4のうち第1入射領域NA1を除く入射領域NA2,NA3,NA4からの入射光を導光する(図14B,図15A,図15B)。すなわち、第1入射領域NA1を除く入射領域からの入射光を導光するのに、導光板部55を利用することができる。
次いで、図15Aを参照して、遠隔側放射機構EHとしての第3放射機構H3を説明する。図15Aに示すように、第3放射機構H3は、第1導光面56と、第2導光面57と、第3反射面58と、第3出射面59とを含み、中心軸線C1の方向に見たときに第2放射角範囲HA2に対して第1放射角範囲HA1の反対側に隣接する遠隔側放射角範囲EHAとしての第3放射角範囲HA3に光を放射する。
第1導光面56は、導光放射部20の外周部20aに沿う導光面であって入射面27Aの近接側入射領域KNAとしての第3入射領域NA3からの入射光を全反射させる。第2導光面57は、導光放射部20の内周部20bに沿う導光面であって、第1導光面56からの反射光を全反射させる。
導光放射部20の内周部20bには、軸方向に延びる内側軸方向溝22Aが形成されている。内側軸方向溝22Aは、断面溝形をなし、互いに対向する第1内面221及び第2内面222と、溝底面223とで区画されている。
第3反射面58は、内周部20bに形成された内側軸方向溝22Aの第1内面221に沿う内部反射面であって第2導光面57からの反射光を全反射させる。第3出射面59は、導光放射部20の外周部20aに設けられ、第3反射面58からの反射光を第3放射角範囲HA3に透過出射させる。
すなわち、第3放射機構H3の働きで、第3入射領域NA3から入射される光が、外周部20aに沿う第1導光面56、内周部20bに沿う第2導光面57及び第3反射面58の順に、全反射され、第3反射面58からの反射光が、外周部20aの第3出射面59から第3放射角範囲HA3に透過出射される。第3反射面58が、導光放射部20の内周部20bに形成された内側軸方向溝22Aの第1内面221に沿う内部反射面で形成されるので、導光放射部20を大型化することなく、所望の第3反射面58を容易に得ることができる。
また、第1導光面56が、第2放射機構H2の第2出射面54に沿って配置されている。第2放射機構H2の第2出射面54と第3放射機構H3の第1導光面56とが共通の部分で形成されるので、小型化を達成することができる。
また、第2導光面57及び第3反射面58が、第3放射角範囲HA3を規定する中心角の範囲内に配置されている。このため、第2導光面57と第3反射面58とが集約して配置されるので、小型化を達成することができる。また、第3放射機構H3における導光放射部20内での光路長を短くして、光のロスを低減することができる。
第1導光面56、第2導光面57及び第3反射面58の少なくとも一つが、集光面(例えば凹レンズ面)であることが好ましく、その場合、光の拡散を抑えて、第3放射角範囲HA3からの視認性を向上することができる。特に、第1導光面56、第2導光面57及び第3反射面58の全てを集光面で形成することは、視認性を向上するうえで、より好ましい。
次いで、図15Bを参照して、遠隔側放射機構EHとしての第4放射機構H4を説明する。図15Bに示すように、第4放射機構H4は、反射面として機能する第1導光面56と、透過面として機能する第3反射面58と、再入射面60と、第4反射面61と、第4出射面62とを含む。第4放射機構H4は、中心軸線C1の方向に見たときに第2軸線Zに対して第3放射角範囲HA3側に隣接する遠隔側放射角範囲EHAとしての第4放射角範囲HA4に光を放射する。
第4放射機構H4における第1導光面56は、近接側入射領域KNAとしての第4入射領域NA4からの入射光を全反射させる反射面として機能する。第4放射機構H4における第3反射面58は、第1導光面56からの反射光を内側軸方向溝22A内へ透過させる透過面として機能する。
再入射面60は、内側軸方向溝22Aの内面のうち第1内面221に対向する第2内面222であって、第3反射面58を透過した透過光を導光放射部20内へ再入射させる。第4反射面61は、導光放射部20の内周部20bに沿う内部反射面であって再入射面60から入射した再入射光を全反射する。第4出射面62は、導光放射部20の外周部20aに設けられ第4反射面61からの反射光を第4放射角範囲HA4に透過出射させる。
すなわち、第4放射機構H4の働きで、第4入射領域NA4からの入射光が、外周部20aに沿う第1導光面56で全反射され、その第1導光面56からの反射光が、透過面として機能する第3反射面58を介して内側軸方向溝22A内へ透過される。第3反射面58を透過する透過光が、内側軸方向溝22Aの第2内面222で形成される再入射面60から導光放射部20内に再入射される。再入射面60からの再入射光が、内周部20bに沿う第4反射面61で全反射される。第4反射面61からの反射光が、外周部20aの第4出射面62から第4放射角範囲HA4に透過出射される。第4放射機構H4では、第3放射機構H3の第3反射面58を透過面として機能させる。このため、導光放射部20を大型化することなく、導光放射部20内を第3放射機構H3及び第4放射機構H4の光路として有効に利用することができる。
また、再入射面60及び第4反射面61が、第4放射角範囲HA4を規定する中心角の範囲内に配置されている。再入射面60と第4反射面61とが集約して配置されるので、小型化を達成することができる。また、第4放射機構H4における導光放射部20内での光路長を短くして、光のロスを低減することができる。
また、再入射面60が、集光面(例えば凹レンズ面)であることが好ましく、光の拡散を抑えて、第4放射角範囲HA4からの視認性を向上することができる。
具体的には、第3反射面58が、第3放射機構H3における集光反射面として機能し、第4放射機構H4における拡散透過面として機能する。すなわち、第3反射面58が、第3放射機構H3における集光反射面として機能する関係上、当該第3反射面58は、第4放射機構H4において拡散透過面として機能する。したがって、再入射面60が集光面を含む場合、光の拡散を抑えて第4放射角範囲HA4の視認性を向上するために、より大きな効果を得ることができる。
図11に示すように中心軸線C1の方向に見たとき、導光放射部20は、第2軸線Zに対して上側(第1の対P1の光源側)で且つ第1軸線Yよりも右側(入射面27B側)の90°の範囲において、第1放射角範囲HA1bに光を放射する第1放射機構H1bと、第2放射角範囲HA2bに光を放射する第2放射機構H2bと、第3放射角範囲HA3bに光を放射する第3放射機構H3bと、第4放射角範囲HA4bに光を放射する第4放射機構H4dとを含む。
第1放射機構H1b、第2放射機構H2b、第3放射機構H3b及び第4放射機構H4bの構成及び機能は、それぞれ、先に説明した第1放射機構H1、第2放射機構H2、第3放射機構H3及び第4放射機構H4の構成及び機能とほぼ共通する。
すなわち、図16Aを参照して、第1放射機構H1bにおける第1反射面51b及び第1出射面52bが、前述した第1放射機構H1(図14Aを参照)における第1反射面51及び第1出射面52にそれぞれ相当する。また、外側軸方向溝21Bが、外側軸方向溝21A(図14Aを参照)に相当する。第1放射機構H1bでは、遠隔側入射領域ENAである第1入射領域NA1から入射された光が第1反射面51bで全反射されて、第1出射面52bから透過出射され、近接側放射角範囲KHAである第1放射角範囲HA1bに放射される。
図16Bを参照して、第2放射機構H2bにおける第2反射面53b及び第2出射面54bが、前述した第2放射機構H2(図14Bを参照)における第2反射面53及び第2出射面54にそれぞれ相当する。第2放射機構H2bでは、遠隔側入射領域ENAである第2入射領域NA2から入射された光が第2反射面53bで全反射されて、第2出射面54bを介して近接側放射角範囲KHAである第2放射角範囲HA2bに放射される。
図17Aを参照して、第3放射機構H3bにおける第1導光面56b、第2導光面57b、第3反射面58b及び第3出射面59bが、前述した第3放射機構H3(図15Aを参照)における第1導光面56、第2導光面57、第3反射面58及び第3出射面59にそれぞれ相当する。また、内側軸方向溝22Bが、内側軸方向溝22A(図15A)に相当する。
第3放射機構H3bでは、近接側入射領域KNAである第3入射領域NA3から入射された光が、第1導光面56b、第2導光面57b及び第3反射面58bで順次に全反射されて、第3出射面59bを介して遠隔側放射角範囲EHAである第3放射角範囲HA3bに放射される。
図17Bを参照して、第4放射機構H4bにおける第1導光面56b、第3反射面58b、再入射面60b、第4反射面61b及び第4出射面62bが、前述した第4放射機構H4(図15Bを参照)における第1導光面56、第3反射面58、再入射面60、第4反射面61及び第4出射面62にそれぞれ相当する。
第4放射機構H4bでは、近接側入射領域KNAである第4入射領域NA4から入射された光が、反射面として機能する第1導光面56bで反射された後、透過面として機能する第3反射面58bを内側軸方向溝22B側へ透過し、次いで、再入射面60から再入射して第4反射面61bで全反射され、第4出射面62bを介して遠隔側放射角範囲EHAである第4放射角範囲HA4bに放射される。
図11に示すように中心軸線C1の方向に見たとき、第2軸線Zに対して下側(第2の対P2の光源側)の180°の範囲における導光放射部20の構成と、第2軸線Zに対して上側(第1の対P1の光源側)の180°の範囲における導光放射部20の構成とは、第2軸線Zに対して対称な構成とされている。
具体的には、第1放射角範囲HA1cに光を放射する第1放射機構H1c、第2放射角範囲HA2cに光を放射する第2放射機構H2c、第3放射角範囲HA3cに光を放射する第3放射機構H3c、及び第4放射角範囲HA4cに光を放射する第4放射機構H4cが、それぞれ、第1放射機構H1、第2放射機構H2、第3放射機構H3及び第4放射機構H4に相当する。
また、第1放射角範囲HA1dに光を放射する第1放射機構H1d、第2放射角範囲HA2dに光を放射する第2放射機構H2d、第3放射角範囲HA3dに光を放射する第3放射機構H3d、及び第4放射角範囲HA4dに光を放射する第4放射機構H4dが、それぞれ、第1放射機構H1b、第2放射機構H2b、第3放射機構H3b及び第4放射機構H4bに相当する。
本実施形態のレンズ部品4では、下記の効果を奏する。
すなわち、図11に示すように、第1軸線Yに近い側である近接側放射角範囲KHAへ放射するための導光は、導光放射部20内の導光距離が相対的に短く、導光時の光のロスが相対的に小さい。また、第2軸線Z側に近くて第1軸線Yから遠い側である遠隔側放射角範囲EHAへ放射するための導光は、導光放射部20内の導光距離が相対的に長く、導光時の光のロスが相対的に大きい。
そこで、本実施形態では、光軸線AX1に近い側である近接側入射領域KNA(図13Aを参照)に入射される相対的に高い光度の光が、対応する放射機構Hを介して、遠隔側放射角範囲EHAに放射される。また、光軸線AX1から遠い側である遠隔側入射領域ENA(図13Aを参照)に入射される相対的に低い光度の光が、対応する放射機構Hを介して、近接側放射角範囲KHAに放射される。このため、導光時の光のロスの影響を抑えて、周方向の全域に均一な光量の放射を行うことができ、視認性を向上することができる。
換言すると、近接側入射領域KNAに入射される相対的に高い光度の光が、光路長が相対的に長くて光のロスが相対的に大きくなる側、すなわち、遠隔側放射角範囲EHAに放射される側の光路に導光される。また、遠隔側入射領域ENAに入射される相対的に低い光度の光が、光路長が相対的に短くて光のロスが相対的に小さくなる側、すなわち、近接側放射角範囲KHAに放射される側の光路に導光される。このため、周方向の全域に均一な光量の放射を行うことができ、視認性を向上することができる。
また、図13Aに示すように、近接側入射領域KNAとしての第3入射領域NA3と第4入射領域NA4とが、光軸線AX1の両側に配置され、且つ第1入射領域NA1と第2入射領域NA2との間に配置される。このため、入射領域を有効に用いることができる。
また、遠隔側入射領域ENAである第1入射領域NA1及び第2入射領域NA2からの入射光が、対応する放射機構Hを介して導光されて、それぞれ、近接側放射角範囲KHAである第1放射角範囲HA1及び第2放射角範囲HA2に放射される。また、近接側入射領域KNAである第3入射領域NA3及び第4入射領域NA4からの入射光が、対応する放射機構Hを介して導光されて、それぞれ、遠隔側放射角範囲EHAである第3放射角範囲HA3及び第4放射角範囲HA4に放射される。これにより、各入射領域と各放射角範囲とを実用的に対応させることができる。
また、複数の放射機構Hが、互いに等しい光量で光を放射するように構成されている。このため、レンズ部品4の周方向について視認性のムラを小さく抑制することができ、視認性をより向上することができる。
また、レンズ部品4と光源位置Qに配置される光源(LED2)とを含む信号表示灯1では、前述したレンズ部品4に関連した作用効果を得ることができる。
また、図7及び図11に示すように、光源として、互いの光軸AXを共有し、互いに正反対の方向に発光する第1の対P1の光源(LED2)を含むことにより、周方向の広い範囲で視認性を高めることができる。特に、互いの光軸AXを共有し、互いに正反対の方向に発光する第2の対P2の光源(LED2)を含み、第1の対P1の光源と第2の対P2の光源とが、中心軸線C1に対して互いに第1軸線Yの方向の反対側に位置する。このため、各光源が、それぞれ全周の1/4の放射角範囲に対応することになり、光量を向上して視認性を高めることができる。
また、図3、図7及び図11に示すように、中心軸線C1の方向を長手方向Lとし、第1軸線Yの方向を短手方向Sとする基板3を含み、各対P1,P2の光源が、基板3の表面3a及び裏面3bにそれぞれ実装される。レンズ部品4が円筒状に形成され、レンズ部品4の導光放射部20の内周部20bに、基板3の短手方向Sの一対の端縁3f,3gをそれぞれ収容保持する一対の軸方向の保持溝25が形成される。各対P1,P2の光源が、基板3を介して基板3の両側の光源位置Qにそれぞれ配置される。このため、導光放射部20の中心軸線C1の方向を長手方向Lとする基板3において、短手方向Sの一対の端縁3f,3gを導光放射部20の軸方向の保持溝25で保持することにより、信号表示灯1を実用的な構造で実現することができる。
また、図11に示すように、基板3が、中心軸線C1に対して第2軸線Zの方向にオフセットして配置されている。このため、設計の自由度を増大することができる。また、オフセットされる側の反対側にスペースを確保することができる。
また、図3に示すように、円筒状のレンズ部品4が、軸方向Xに複数個連結可能であり、隣接するレンズ部品4の連結部(第1連結部41及び第2連結部42)が、互いに嵌合連結される。このため、所要の個数のレンズ部品4を軸方向Xに連結して、長さの異なる信号表示灯1を実現することができる。
図18は、信号表示灯1のレンズ部品4の変形例を示す横断面図である。図18に示すように、レンズ部品4が、周方向に分割され互いに結合される複数の分割体4V1,4V2を含む。レンズ部品4は、例えば、第2軸線Zに沿って分割されてもよい。レンズ部品4の分割体は、分割しない場合に比べて、形状が簡素化されるので、製造し易い。また、少ない種類の基本部品を用いて、種々の角度範囲に対応するレンズ部品4を実現することができる。
図19は、信号表示灯1のレンズ部品4のさらに他の変形例を示す横断面図である。図19に示すように、中心軸線C1の方向に見たときに、レンズ部品4が、第2軸線Zを弦とする部分円筒状をなす。レンズ部品4は、弦に沿って延びる支持板部28を含み、支持板部28は、ともに部分円筒状をなす導光放射部20と連結構造部30とを連結している。支持板部28は、基板3の第2端縁3gを保持する保持溝28aを含む。図19の例では、第1の対P1の光源(LED2)から第1軸線Yを挟んだ両側において、片側90°ずつ、合計で180°の放射角範囲に放射することができる。
図20は、信号表示灯1のレンズ部品4のさらに他の変形例を示す横断面図である。図20に示すように、中心軸線C1の方向に見たときに、レンズ部品4が、前記第1軸線を弦とする部分円筒状をなす。レンズ部品4は、弦に沿って延びる支持板部29を含み、支持板部29は、導光放射部20において第1軸線Yの方向に対向する部分間を連結している。光源が、中心軸線C1に対して互いに第1軸線Yの方向の反対側に位置し、第2軸線Zに平行な方向で同側に発光する一対の光源(LED2)を含む。この場合、同側に発光する一対の光源(LED2)から第2軸線Zを挟んだ両側において、片側90°ずつ、合計で180°の放射角範囲に放射することができる。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、中心軸線C1の方向に見たときに、基板3の厚さ方向Tの中央位置が、中心軸線C1に配置されてもよい。すなわち、基板3がオフセットして配置されなくてもよい。この場合、レンズ部品の対称性が高まるので、構造を簡素化することができる。その他、本発明は、請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
1 信号表示灯
2 LED(光源)
3 基板
3a 表面
3b 裏面
3f 第1端縁
3g 第2端縁
4;4A~4D レンズ部品
4V1;4V2 分割体
20 導光放射部
20a 外周部
20b 内周部
21A~21D 外側軸方向溝
22A~22D 内側軸方向溝
25 保持溝
26 光源収容凹部
27;27A;27B 入射面
30 連結構造部
41 第1連結部
42 第2連結部
43 嵌合溝
51;51b 第1反射面
52;52b 第1出射面
53;53b 第2反射面
54;54b 第2出射面
55 導光板部
56;56b 第1導光面
57;57b 第2導光面
58;58b 第3反射面
59;59b 第3出射面
60;60b 再入射面
61;61b 第4反射面
62;62b 第4出射面
211 第1内面
212 第2内面
221 第1内面
222 第2内面
AX 光軸
AX1 光軸線
C1 中心軸線
EH 遠隔側放射機構
EHA 遠隔側放射角範囲
ENA 遠隔側入射領域
H1;H1b~H1d 第1放射機構
H2;H2b~H2d 第2放射機構
H3;H3b~H3d 第3放射機構
H4;H4b~H4d 第4放射機構
HA1;HA1b~HA1d 第1放射角範囲
HA2;HA2b~HA2d 第2放射角範囲
HA3;HA3b~HA3d 第3放射角範囲
HA4;HA4b~HA4d 第4放射角範囲
KH 近接側放射機構
KHA 近接側放射角範囲
KNA 近接側入射領域
L 長手方向
N 光入射部
NA 入射領域
NA1 第1入射領域
NA2 第2入射領域
NA3 第3入射領域
NA4 第4入射領域
P1 第1の対
P2 第2の対
Q 光源位置
Q0 中央位置
S 短手方向
T 厚さ方向
X 軸方向
Y 第1軸線
Z 第2軸線

Claims (17)

  1. 光軸から離れるに従って光度が減少する配向特性を有する光源が発生する光を周囲に放射するためのレンズ部品であって、
    中心軸線を有する円筒状又は部分円筒状をなし、外周部と内周部とを有し、前記中心軸線に対して直交し且つ互いに直交する第1軸線及び第2軸線のうち前記第2軸線に対して前記第1軸線の方向に離隔した所定の光源位置において前記第2軸線に平行な光軸線に光軸を整合させて配置される光源からの光を導光して、前記中心軸線の周囲に向けて前記中心軸線から離れる放射状に光を放射する導光放射部を備え、
    前記導光放射部が、前記光源位置に配置された光源からの光を入射する入射面を有する光入射部と、前記光入射部から入射された光を導いて前記中心軸線を中心とする複数の中心角によってそれぞれ規定される複数の放射角範囲にそれぞれ放射する複数の放射機構と、を含み、
    前記入射面が、前記光源位置に配置された光源からの光を集光して前記複数の放射機構にそれぞれ入射する複数の入射領域を含み、前記複数の入射領域は、前記光軸線に近接する近接側入射領域と、前記近接側入射領域よりも前記光軸線から離れて配置される遠隔側入射領域と、を含み、
    前記中心軸線の方向に見たときに、前記複数の放射角範囲が、前記第2軸線側よりも前記第1軸線側に近接する近接側放射角範囲と、前記近接側放射角範囲よりも前記第1軸線側から遠く且つ前記第2軸線側に近い遠隔側放射角範囲と、を含み、
    前記放射機構が、前記近接側放射範囲に光を放射する近接側放射機構と、前記遠隔側放射角範囲に光を放射する遠隔側放射機構と、を含み、
    前記近接側入射領域に入射される光が、対応する前記遠隔側放射機構を介して前記遠隔側放射角範囲に放射され、
    前記遠隔側入射領域に入射される光が、対応する前記近接側放射機構を介して前記近接側放射角範囲に放射される、レンズ部品。
  2. 前記近接側入射領域に入射される光が対応する前記遠隔側放射機構を介して前記遠隔側放射角範囲に放射されるまでの前記導光放射部内の光路長が、前記遠隔側入射領域に入射される光が対応する前記近接側放射機構を介して前記近接側放射角範囲に放射されるまでの前記導光放射部内の光路長よりも長い、請求項1に記載のレンズ部品。
  3. 前記遠隔側入射領域が、前記光軸線に対して互いに反対側に配置される第1入射領域と第2入射領域とを含み、前記近接側入射領域が、前記第1入射領域と前記光軸線との間に配置される第3入射領域と、前記第2入射領域と前記光軸線との間に配置される第4入射領域と、を含み、
    前記中心軸線の方向に見たときに、前記近接側放射角範囲が、前記第1軸線に隣接する第1放射角範囲と、前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する第2放射角範囲と、を含み、
    前記中心軸線の方向に見たときに、前記遠隔側放射角範囲が、前記第2放射角範囲に対して前記第1放射角範囲の反対側に隣接する第3放射角範囲と、前記第2軸線に対して前記第3放射角範囲側に隣接する第4放射角範囲と、を含み、前記第1入射領域、前記第2入射領域、前記第3入射領域および前記第4入射領域からの入射光が、対応する放射機構を介して導光されて、それぞれ、前記第1放射角範囲、前記第2放射角範囲、前記第3放射角範囲及び前記第4放射角範囲に放射される、請求項1又は2に記載のレンズ部品。
  4. 前記近接側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第1軸線に隣接する前記近接側放射角範囲としての第1放射角範囲に光を放射する第1放射機構を含み、
    前記第1放射機構が、前記外周部に形成された外側軸方向溝の内面のうち前記入射面の裏側に対向する第1内面に沿う内部反射面であって前記入射面の前記遠隔側入射領域としての第1入射領域からの入射光を全反射する第1反射面と、前記外周部に設けられ前記第1反射面からの反射光を前記第1放射角範囲に透過出射させる第1出射面と、を含む、請求項1~3の何れか一項に記載のレンズ部品。
  5. 前記中心軸線の方向に見たときに、前記第1反射面が、前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する第2放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている、請求項4に記載のレンズ部品。
  6. 前記第1反射面が、集光面を含み、前記第1出射面が、前記第1反射面からの反射光を前記第1放射角範囲の中央側に促すように屈折出射させる屈折面を含む、請求項4又は5に記載のレンズ部品。
  7. 前記近接側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第1放射角範囲に対して前記第1軸線の反対側に隣接する前記近接側放射角範囲としての第2放射角範囲に光を放射する第2放射機構を含み、
    前記第2放射機構が、前記内周部に沿う内部反射面であって前記入射面の前記遠隔側入射領域としての第2入射領域からの入射光を全反射する第2反射面と、前記外周部に設けられ前記第2反射面からの反射光を前記第2放射角範囲に透過出射させる第2出射面と、を含む、請求項4~6の何れか一項に記載のレンズ部品。
  8. 前記第2出射面が、前記第2反射面からの反射光を前記第2放射角範囲の中央側へ促すように屈折出射させる屈折面を含む、請求項7に記載のレンズ部品。
  9. 前記遠隔側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第2放射角範囲に対して前記第1放射角範囲の反対側に隣接する前記遠隔側放射角範囲としての第3放射角範囲に光を放射する第3放射機構を含み、
    前記第3放射機構が、前記外周部に沿う導光面であって前記入射面の前記近接側入射領域としての第3入射領域からの入射光を全反射させる第1導光面と、前記内周部に沿う導光面であって前記第1導光面からの反射光を全反射させる第2導光面と、前記内周部に形成された内側軸方向溝の第1内面に沿う内部反射面であって前記第2導光面からの反射光を全反射させる第3反射面と、前記外周部に設けられ前記第3反射面からの反射光を前記第3放射角範囲に透過出射させる第3出射面と、を含む、請求項7又は8に記載のレンズ部品。
  10. 前記第1導光面が、前記第2放射機構の前記第2出射面に沿って配置され、前記第2導光面及び前記第3反射面が、前記第3放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている、請求項9に記載のレンズ部品。
  11. 前記遠隔側放射機構が、前記中心軸線の方向に見たときに前記第2軸線に対して前記第3放射角範囲側に隣接する前記遠隔側放射角範囲としての第4放射角範囲に光を放射する第4放射機構を含み、
    前記第4放射機構が、前記入射面の前記近接側入射領域としての第4入射領域からの入射光を全反射させる反射面として機能する前記第1導光面と、前記第1導光面からの反射光を前記内側軸方向溝内へ透過させる透過面として機能する前記第3反射面と、前記内側軸方向溝の内面のうち前記第1内面に対向する第2内面であって前記第3反射面を透過した透過光を再入射させる再入射面と、前記内周部に沿う内部反射面であって前記再入射面から入射した再入射光を全反射する第4反射面と、前記外周部に設けられ前記第4反射面からの反射光を前記第4放射角範囲に透過出射させる第4出射面と、を含む、請求項9又は10に記載のレンズ部品。
  12. 前記再入射面及び前記第4反射面が、前記第4放射角範囲を規定する中心角の範囲内に配置されている、請求項11に記載のレンズ部品。
  13. 前記第3反射面が、前記第3放射機構における集光反射面として機能し、前記第4放射機構における拡散透過面として機能する、請求項11又は12に記載のレンズ部品。
  14. 請求項1~13の何れか一項に記載のレンズ部品と、
    前記レンズ部品の光源位置に配置される光源と、を含む信号表示灯。
  15. 前記光源が、互いの光軸を共有し、互いに正反対の方向に発光する第1の対の光源及び/又は第2の対の光源を含み、
    前記第1の対の光源及び/又は前記第2の対の光源が、前記中心軸線に対して互いに前記第1軸線の方向の反対側に位置する、請求項14に記載の信号表示灯。
  16. 前記中心軸線の方向に見たときに、前記レンズ部品が、前記第2軸線を弦とする部分円筒状をなす、請求項15に記載の信号表示灯。
  17. 前記中心軸線の方向に見たときに、前記レンズ部品が、前記第1軸線を弦とする部分円筒状をなし、
    前記光源が、前記中心軸線に対して互いに前記第1軸線の方向の反対側に位置し、前記第2軸に平行な方向で同側に発光する一対の光源を含む、請求項14に記載の信号表示灯。
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