JPH0677082B2 - 筒状レンズおよび筒状レンズの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 灯光を水平面内に集束させる標識灯用筒状レンズの改良
に関する。

（ロ）従来の技術 円筒形のレンズは航路標識灯用として多用されてきた。
円筒レンズは中心に光源を置くため、レンズの焦点は中
心にあるように設計されている。発光はレンズを通過す
ることによりレンズ高さの平行光線に集束される。

この種目的に使用される円筒レンズは、写真レンズや拡
大用レンズと異なり、解像力や歪集差等全く問題とせ
ず、発光エネルギーの集束効率だけを追及する特殊なレ
ンズである。

光度上昇にはレンズの開口率を上げるとよいが、レンズ
の径は焦点距離で定まり、開口率を上げるにはレンズ高
さを高くする必要がある。しかし、光源からレンズへの
入射角には限界があり最大±60°〜65°である。一方レ
ンズを通過する光の損失を少なくするには薄くする必要
がある。これらの条件からフレネルレンズ方式の円筒レ
ンズが用いられてきた。略図を第４図に示す。

筒状フレネルレンズはレンズの肉厚を薄くするため、レ
ンズを主レンズ部とその上下に連なる数段の環状部とし
ており、その発光面はレンズの表面にあたり精度を要す
る曲面で形成されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 航路標識用の灯ろうに使用されてきた円筒フレネルレン
ズの素材はガラスが用いられ鋳造されてきたが、鋳型の
精度や鋳込み、離型、冷却工程での諸問題により高性能
のものはできなかった。近年プラスチック射出成形法で
極めて高性能の鋳造円筒レンズが製造されるようになっ
た。しかし、射出成形法で制作するため、円筒レンズの
厚さには限界があった。何れにせよ、鋳造のため金型は
精密度を要求され高価である。また、プラスチックレン
ズの場合、ある程度の数量を連続して製造しないと品質
も安定せず、製造コストも割高になるという問題があっ
た。

航路標識用灯ろうレンズの需要は、一般の商品と比べる
と桁違いの少数で、特殊な用途の特殊なレンズ、高価な
金型、限定された生産数、しかも性能要求は厳しいとな
ると、要求用途に合わせた新規レンズの開発は手軽に実
施できなかった。

（ニ）問題を解決するための手段 レンズを通過する光の損失はレンズが薄いほど少ない。
従ってフレネルレンズの環状部の連成のピッチの細密化
すればする程レンズ肉厚は薄くなる。最近金型の加工精
度の向上とプラスチック素材の発達で0.1mmピッチも可
能となってた。また、ピッチがそれ程細密化されるとレ
ンズの発光面は本来は曲面であるが縦断面で直線、即ち
プリズム状に加工しても充分な精度が得られ金型の加工
は大変容易になる。

本発明は微細なプリズム状のフレネル面を形成した薄形
円筒又は薄形裁頭円錐筒の筒状レンズである。その製造
法はプラスチック射出成形法によらず、筒形のフレネル
レンズを平面に展開したレンズ（リニヤフレネルレン
ズ）のピッチを細密化した薄形のリニヤフレネルレンズ
の金型を作り、可撓自在に薄いプラスチック薄板を加
熱、加圧してフイルムの薄板状リニヤフレネルレンズを
作り、それをフレネル中心線が水平リング状になるよう
常温で曲げて筒状とする円筒又は裁頭円錐筒状の筒状レ
ンズの製造法である。

金型は、金型用金属平板を平削盤で加工するか、金型用
金属薄板を円筒の外周に巻きつけ、これを旋盤加工して
フレネル面を加工し、これを外し平板に戻し平面状型と
して可撓性の透明樹脂フイルムに加熱加圧し微細なプリ
ズム状のリニヤフレネル面を形成する。また金型用金属
薄板を裁頭円錐体に巻きつけ旋盤加工し平板に戻せず、
裁頭円錐筒の筒状レンズの平面状金型となる。

（ホ）作用 筒状フレネルレンズのフレネル面を細密なプリズム状の
フレネル面としたため、発光面が縦断面で直線としてよ
く、レンズの設計が容易となり、金型の加工も数値制御
の平削盤又は旋盤で容易に加工でき、薄板状の可撓性リ
ニヤフレネルレンズは容易に成形でき、それを曲げて薄
形筒状フレネルレンズを容易に制作できる。

この薄形筒状レンズを用いれば、光の透過率は優れ、以
上のように金型の制作、レンズの成形は容易となり、新
しいレンズの開発も経済的で手軽となる。

（ヘ）実施例 第１図は本発明の筒状レンズを使用した標識用灯ろうの
１部切断正面図で、１は筒状レンズ、２はカバー、３は
カバーを取り付ける鋳物フランジで、中に電球４を支持
し点滅回路５を内蔵する灯器６を支持している。灯ろう
内面の上縁部および下縁部のカバー２およびフランジ３
には筒状レンズ１を支持する支持片２′および３′が設
けられる。７は水密を保つためのパッキンである。フラ
ンジ３は電源電池を内蔵する標識体に連結されている。
電球４より発した光線は筒状レンズ１を透過することに
より無指向の水平光に集束されレンズ厚さがごく薄いの
で、透過ロスは非常に少ない。

第２図ａは可撓性薄板の透明樹脂フイルムに細密なプリ
ズム状のリニヤフレネルレンズ面を形成したリニヤフレ
ネルレンズ１′の平面図、その焦点はレンズ平面に平行
な直線である。第２図ｂはその側面図、第２図ｃはその
部分拡大図である。矢印は光線がレンズ透過後水平光に
集束される状態を示している。11はフレネル中心線、12
はレンズの発光面で直線である。

第３図ａはリニヤフレネルレンズ１′をフレネル中心線
11が水平リング状になるよう筒状に曲げていく過程を示
し、第３図ｂは完全に曲げて筒状に端面をあわせて接合
し筒状レンズを完成した状態を示す斜視図である。

このように製作するため、筒状レンズの外面でも、ある
いは内面でもフレネル面を構成することは容易である
（内面の場合はフレネルレンズの設計が変わってくる
が）。従来の筒状フレネルレンズでは、カバー内面に直
接フレネル面を形成することは金型を取り外すことがで
きにくいためできなかったが、この方法で内面にフレネ
ル面を形成したものをレンズカバーあるいは透明円筒の
内面に接着すれば容易に作ることができる。また、第１
図のようにカバー内に支持するようにすれば、レンズに
は力はかからず、可能な限りレンズ厚を薄くすることが
でき、透過率も優れたものとなる。

以上の実施例では、レンズの焦点が筒状レンズの中心に
ある場合を示したが、発光源が円環状光源（例えばリン
グ状蛍光灯）を用いる場合、焦点が水平リング状の筒状
レンズが必要となるが、この場合には筒状にする巻径を
大きくするだけで容易に製作することができる。

（ト）発明の効果 従来の高価な金属金型を用い射出成形により製作してい
た筒型レンズに比し、はるか薄形で、金型製作の容易
な、経済的な、光の透過率が優れた軽量な筒状レンズを
提供するものであり、従って新規用途に適応する筒状レ
ンズの開発も手軽にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の筒状レンズを装着した標識用灯ろうの
１部切断正面図、第２図ａはリニヤフレネルレンズの平
面図、第２図ｂはその側面図で第２図ｃの矢印ヶ所の部
分拡大図である。第３図ａは薄板状のリニヤフレネルレ
ンズを筒状に曲げていく過程を示し、第３図ｂは完全に
筒状にした状態の斜視図である。第４図は従来の円筒フ
レネルレンズの略図を示す。１ ……筒状レンズ、２……カバー、３……フランジ、４
……電球、１′……リニヤフレネルレンズ、11……中心
線、12……レンズの発光面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】灯光を水平面内に集束させる標識灯用垂直
   筒状フレネルレンズにおいて、可撓自在に薄い透明プラ
   スチックフイルム平板の一面に微細なプリズム状のリニ
   ヤフレネルレンズ面を形成した平板を円筒状に曲げて円
   筒中心に焦点を有する微細なプリズム状フレネルレンズ
   面を形成した円筒フレネルレンズとし、該レンズの上縁
   および下縁を、灯ろう内面の上縁部および下縁部に設け
   た支持片により支持したことを特徴とする筒状レンズ。
2. 【請求項２】灯光を水平面内に集束させる標識灯用垂直
   筒状フレネルレンズにおいて、可撓自在に薄い透明プラ
   スチックフイルム平板の一面に微細なプリズム状のリニ
   ヤフレネルレンズ面を形成した平板を円筒状に曲げて水
   平リング状の焦点を有する微細なプリズム状フレネルレ
   ンズ面を形成した円筒フレネルレンズとし、該レンズの
   上縁および下縁を、灯ろう内面の上縁部および下縁部に
   設けた支持片により支持したことを特徴とする筒状レン
   ズ。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の筒状レンズにおい
   て、可撓自在に薄い透明プラスチックフイルム平板の一
   面に微細なプリズム状のリニヤフレネルレンズ面を形成
   した平板を円筒状に曲げた円筒フレネルレンズを、裁頭
   円錐筒状としたことを特徴とする筒状レンズ。
4. 【請求項４】灯光を水平面内に集束させる標識灯用垂直
   筒状フレネルレンズの製造法において、可撓自在に薄い
   透明プラスチックフイルム平板の一面にフレネル中心線
   11に平行な焦点を有する微細なプリズム状リニヤフレネ
   ルレンズ面を形成し、フレネル中心線11が水平リング状
   になるように円筒又は裁頭円錐筒状に曲げ、その上縁お
   よび下縁を、灯ろう内面の上縁部および下縁部に設けた
   支持片により支持するようにしたことを特徴とする筒状
   レンズの製造法。