WO2023026832A1 - 光学素子、照明装置、光学素子用金型および光学素子用金型製造方法 - Google Patents

光学素子、照明装置、光学素子用金型および光学素子用金型製造方法 Download PDF

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optical element
mold
lens portion
thickness
lens
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良平 高山
剛 安達
高裕 大野
瑠美子 田中
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ミネベアミツミ株式会社
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    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an optical element, a lighting device, an optical element mold, and an optical element mold manufacturing method.
  • a plurality of lens surfaces may be combined in order to obtain a desired light distribution (see Patent Documents 1 to 5, for example).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical element that is easy to manufacture.
  • an optical element includes a first lens portion, a second lens portion, and an uneven surface of an optical element element extending in one direction. , and concave and convex surfaces of optical element elements extending in a circumferential direction or in a direction independent of said one direction.
  • the first lens portion has a first thickness from the exit surface to the entrance surface.
  • the second lens portion is provided adjacent to the first lens portion and has a second thickness smaller than the first thickness from the exit surface to the entrance surface side.
  • the concave-convex surface of the optical element element extending in one direction is formed on the incident surface side or the exit surface side of the first lens portion.
  • the concave-convex surface of the optical element element extending in one direction independent of the circumferential direction or the one direction is formed on the incident surface side or the exit surface side of the second lens portion.
  • optical element according to one aspect of the present invention can be manufactured easily.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the appearance of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the lighting device.
  • FIG. 3 is an XX cross-sectional view of the lighting device in FIG.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a state before processing of an uneven surface of an optical element mold for manufacturing an optical element.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a state in which the concave-convex surface of the rotating Fresnel lens is provided on the optical element mold.
  • FIG. 4C is a perspective view showing a state in which the concave-convex surface of the linear Fresnel lens is further provided on the optical element mold.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a state before processing of an uneven surface of an optical element mold for manufacturing an optical element.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a state in which the concave-convex surface of the rotating Fresnel lens is provided on the optical element mold
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing how an optical element is manufactured by injection molding using an optical element mold and a companion mold.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example using two optical element molds as a comparative example.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing how an optical element is manufactured by injection molding using the optical element mold of the comparative example.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another state in which two types of concave-convex surfaces are provided on the optical element mold.
  • 9 is a plan view of a lighting device molded by the optical element mold of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a plan view (1) showing another example of the lighting device.
  • FIG. 11 is a plan view (2) showing another example of the lighting device.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of downward light distribution by the upper lens portion when the optical element has four lens portions.
  • FIG. 13 is a plan view showing an example of left-right opposite light distribution by the lower lens portion when the optical element has four lens portions.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of an optical element mold for manufacturing an optical element having four lens portions.
  • FIG. 15 is a plan view (3) showing another example of the lighting device.
  • FIG. 16 is a plan view (4) showing another example of the lighting device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the appearance of a lighting device 1 according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the illumination device 1.
  • FIG. FIG. 3 is an XX cross-sectional view of the illumination device 1 in FIG.
  • the direction along the thickness of the housing of the lighting device 1 is the Z-axis direction, and the directions along the other sides are the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
  • Posture is optional.
  • the grooves between the prisms forming the uneven surface of the lens portion should be indicated by broken lines (hidden lines) because they are originally the structure on the back side. is indicated by a solid line.
  • the illumination device 1 includes a substantially rectangular flat substrate 2, a light emitting element 3 arranged substantially in the center of the substrate 2, and an optical element that also serves as a transparent case surrounding the substrate 2. 4.
  • the light emitting element 3 is an element such as an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet light or visible light.
  • the illumination device 1 is mainly used as a sterilization device or the like.
  • the light emitting element 3 has an optical axis in the direction normal to the main surface of the substrate 2 .
  • the optical element 4 has a ceiling portion (bottom portion) 4a and side walls 4b provided around the ceiling portion 4a.
  • the upper side of the optical element 4 in FIGS. 2 and 3 is the first lens portion 4c, and the lower side is the second lens portion 4d.
  • Two lens portions 4c, 4d are provided in order to obtain the desired light distribution.
  • the ratio of the areas (corresponding to the length in the Y-axis direction) of the first lens portion 4c and the second lens portion 4d is not limited to the illustrated one, and can be changed according to the required light distribution. be.
  • the boundary line between the first lens portion 4c and the second lens portion 4d is parallel to the X-axis direction in the illustrated example, it may be inclined.
  • the first lens portion 4c has a first thickness and the second lens portion 4d has a second thickness, the second thickness being less than the first thickness. thicker than the second thickness).
  • the inner surface of the ceiling portion 4a has an uneven surface 4f corresponding to the lens portion 4c on the upper side in FIGS. 2 and 3, and an uneven surface 4g corresponding to the lens portion 4d on the lower side in FIGS. It has become.
  • the upper uneven surface 4f has linear uneven grooves (extending in the X-axis direction) forming a linear Fresnel lens
  • the lower uneven surface 4g has concentric uneven grooves forming a rotating Fresnel lens. have.
  • the linear Fresnel lens can be changed to a lenticular lens, a plurality of prisms having a triangular cross section, or the like, and can be generalized as an optical element element extending in one direction.
  • the rotating Fresnel lens can be changed to a plurality of annular (circumferential) prisms having a semicylindrical cross section or a triangular cross section. .
  • a linear Fresnel lens and a rotating Fresnel lens have light condensing properties, various light distributions can be obtained even with other optical element elements.
  • the optical element elements of the linear Fresnel lens extend in a direction transverse to the entire concave-convex surface of the optical element elements extending in the circumferential direction of the rotating Fresnel lens.
  • a cross light distribution is realized in which the light distribution intersects between
  • FIG. 4A is a perspective view showing the state of the optical element mold 5 for manufacturing the optical element 4 before processing the uneven surface.
  • a second thickness corresponding to the rotating Fresnel lens is formed with respect to the surface 5a of the portion having the second thickness from the reference plane.
  • An uneven surface is cut.
  • a conventional processing method can be applied to cut the uneven surface corresponding to the rotating Fresnel lens.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a state in which the concave-convex surface 5b of the rotating Fresnel lens is provided on the optical element mold 5.
  • FIG. The uneven surface 5b has concentric uneven grooves.
  • a first uneven surface corresponding to a linear Fresnel lens is formed on a part of the uneven surface 5b, for example, the upper half in FIG. is cut.
  • the concave-convex surface corresponding to the linear Fresnel lens is cut by relatively moving a cutting tool (not shown) such as a cutting tool and the mold material of the optical element mold 5 in parallel.
  • the direction in which the cutting tool for cutting the first uneven surface corresponding to the linear Fresnel lens moves (the direction in which the groove extends) is parallel to the boundary line between the first uneven surface and the second uneven surface.
  • the first uneven surface can be formed on the same surface (the surface on which the second uneven surface is formed) of the mold material without destroying the necessary part of the second uneven surface (the part of the uneven surface to be left). can be formed. Also, the moving direction of the tool when forming the stepped portion 5d (see FIG. 4C) as a pre-processing in the region where the first uneven surface is to be formed, and the direction of movement of the tool when forming the first uneven surface on the stepped portion. The direction of movement becomes the same, making machining easier. In this case, it is also possible to form the stepped portion and the first uneven surface in the same process using the same cutting tool.
  • the boundary line between the first uneven surface and the second uneven surface may not be parallel to the X-axis, but may be inclined.
  • the cutting tool forms a boundary line between the first uneven surface and the second uneven surface. Further, by forming the boundary line into a straight line, processing of the stepped portion and the first uneven surface is facilitated.
  • FIG. 4C is a perspective view showing a state in which the optical element mold 5 is further provided with the uneven surface 5c of the linear Fresnel lens.
  • the uneven surface 5c has linear uneven grooves (extending in the X-axis direction).
  • a step portion 5d corresponding to the difference between the second thickness and the first thickness is formed between the uneven surface 5b and the uneven surface 5c.
  • the difference between the second thickness and the first thickness can be, for example, about the height of the tallest prism among the concave-convex prisms forming the linear Fresnel lens.
  • the second concave-convex surface 5b corresponding to the rotary Fresnel lens is first cut, and then the first concave-convex surface 5c corresponding to the linear Fresnel lens is cut, thereby forming one optical element mold.
  • 5 can be formed with two uneven surfaces 5b and 5c.
  • the order of cutting the rotary Fresnel lens and the linear Fresnel lens is important, and cutting cannot be performed if the order is reversed.
  • the first uneven surface 5c of the linear Fresnel lens is first cut to a sufficient depth.
  • the cutting can also be performed in the order of the linear Fresnel lens ⁇ the rotating Fresnel lens.
  • the cutting tool for cutting the second concave-convex surface 5b of the rotary Fresnel lens does not affect the first concave-convex surface 5c of the linear Fresnel lens because it is retracted backward and idles.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing how the optical element 4 is manufactured by injection molding using the optical element mold 5 and the mating molds 6 and 7 .
  • the optical element 4 is manufactured by injecting molten resin into the space surrounded by the optical element mold 5, the mold 6, and the mold 7 and cooling and solidifying it.
  • the uneven surface 5c, the stepped portion 5d, and the uneven surface 5b of the optical element mold 5 correspond to the uneven surface 4f, the stepped portion 4e, and the uneven surface 4g of the optical element 4, respectively.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example using two optical element molds 51' and 52' as a comparative example.
  • an optical element mold 51' is provided with an uneven surface 51a' corresponding to a linear Fresnel lens
  • an optical element mold 52' is provided with an uneven surface 52a' corresponding to a rotating Fresnel lens.
  • the two optical element molds 51' and 52' are bundled and fixed as a mold piece for use.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing how the optical element 4' is manufactured by injection molding using the optical element molds 51' and 52' of the comparative example.
  • molten resin is injected into the space surrounded by the optical element molds 51′ and 52′, the mold 6′, and the mold 7′, and is cooled and solidified to manufacture the optical element 4′. be done.
  • two optical element molds 51′ and 52′ are used as molding mold pieces. 51' and 52' are even smaller. As a result, the individual optical element molds 51' and 52' become too small, making it difficult to ensure the strength of each of the optical element molds 51' and 52'. , 52' become difficult to fix. In addition, the resin tends to enter the portions where the optical element molds 51' and 52' are in contact with each other, causing burrs to occur and requiring additional work to remove the burrs.
  • the optical element 4 since the optical element 4 can be manufactured with one optical element mold 5, the optical element mold 5 becomes too small even if the optical element 4 is miniaturized. Therefore, the strength of the optical element mold 5 can be ensured, and fixing of the optical element mold 5 is facilitated. Furthermore, burrs are not generated due to split portions, and additional work for removing burrs is not required.
  • the case where the uneven surfaces 4f and 4g are provided on the incident surface side (light emitting element 3 side) of the optical element 4 has been described. Corresponding uneven surfaces may be provided.
  • the optical element 4 also serves as the case of the illumination device 1 as in the above-described embodiment, a change such as dividing the portion of the mold that forms the exit surface of the optical element 4 may be performed.
  • the optical element 4 does not share the case of the illumination device 1, the front and back of the optical element 4 may be changed.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another state in which the optical element mold 5 is provided with two types of uneven surfaces 5b and 5c.
  • the moving direction of the bit for cutting the first uneven surface 5c corresponding to the linear Fresnel lens (the direction in which the groove extends) is the first uneven surface 5c. and the second uneven surface 5b.
  • the direction in which the cutting tool for cutting the first uneven surface 5c corresponding to the linear Fresnel lens moves is aligned with the boundary line between the first uneven surface 5c and the second uneven surface 5b. It can be slanted with respect to the boundary line instead of being parallel to it.
  • the optical element mold 5 before cutting is the same as in FIG. 4A, and the state in which the surface 5a of the optical element mold 5 is cut with the second uneven surface 5b corresponding to the rotating Fresnel lens is the same as in FIG. 4B. be.
  • the first uneven surface 5c corresponding to is cut. It is also possible to form the step portion 5d and the first uneven surface 5c in the same process using the same cutting tool.
  • the moving direction of the cutting tool for cutting the first uneven surface 5c corresponding to the linear Fresnel lens is the first uneven surface 5c and the second uneven surface 5c. 5b in an oblique direction rather than in a parallel direction.
  • the cutting tool is moved from the upper right to the lower left in FIG. .
  • the first uneven surface 5c can be formed without destroying the necessary portion of the second uneven surface 5b (the uneven surface portion to be left).
  • the cutting tool may be gradually lifted obliquely upward from slightly before the stepped portion 5d.
  • FIG. 9 is a plan view of the illumination device 1 molded by the optical element mold 5 of FIG. That is, the optical element 4 of the illumination device 1 of FIG. 9 is formed by performing injection molding in the same manner as in FIG. 5 using the optical element mold 5 of FIG.
  • the upper side is the first lens portion 4c
  • the lower side is the second lens portion 4d.
  • the grooves between the prisms forming the concave-convex surface of the lens portion should be indicated by broken lines (hidden lines) because they are originally the structure on the back side, but the grooves extend. A solid line is shown for easy understanding of the direction.
  • the optical element 4 of the illumination device 1 has been described as having the first lens portion of the linear Fresnel lens and the second lens portion of the rotating Fresnel lens.
  • a first lens portion may be formed of a lens and a second lens portion may be formed of a linear Fresnel lens.
  • FIG. 10 is a plan view showing another example of the illumination device 1, in which the first lens portion 4c is a linear Fresnel lens with grooves extending in the horizontal direction (X-axis direction) of the drawing, and the second lens portion 4d. is a linear Fresnel lens in which grooves extend obliquely in the lower right direction (upper left direction) of the figure.
  • FIG. 11 is a plan view showing another example of the illumination device 1, in which the first lens portion 4c is a linear Fresnel lens extending with the grooves inclined in the lower left direction (upper right direction) of the drawing.
  • a lens portion 4d of No. 2 is a linear Fresnel lens in which grooves are inclined and extend in the lower right direction (upper left direction) of the drawing.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of downward light distribution by the upper lens portion 4c when the optical element 4 has four lens portions.
  • FIG. 13 is a plan view showing an example of left-right opposite light distribution by the lower lens portions 4d and 4i when the optical element 4 has four lens portions.
  • the grooves forming the uneven surface of the lens portion should be shown by dashed lines (hidden lines) because they are originally the structure on the back side. is shown.
  • the first lens portion 4c of the upper linear Fresnel lens (same applies to the third lens portion 4h in FIG. 13) refracts light from the light emitting element 3 into downward light L1 in the figure. It's becoming In FIG. 13, the second lens portion 4d of the lower left rotating Fresnel lens refracts the light from the light emitting element 3 into the right lower light L2, and the fourth lens of the lower right rotating Fresnel lens. The portion 4i refracts the light from the light emitting element 3 into light L3 directed downward to the left.
  • the first thickness from the exit surface to the entrance surface of the first lens portion 4c and the third thickness from the exit surface to the entrance surface of the third lens portion 4h are the same. However, the first thickness and the third thickness may be changed.
  • the second thickness from the exit surface to the entrance surface of the second lens portion 4d and the fourth thickness from the exit surface to the entrance surface of the fourth lens portion 4i are the same. However, the second thickness and the fourth thickness may be changed.
  • the linear Fresnel lens is generalized to an optical element element extending in one direction
  • the rotating Fresnel lens is generalized to an optical element element extending in the circumferential direction, as described above.
  • the ratio of the areas of the lens portions 4c, 4d, 4h, and 4i is not limited to the illustrated one, and can be changed according to the required light distribution. It is possible. Also, the boundary line between the first lens portion 4c and the second lens portion 4d and the boundary line between the third lens portion 4h and the fourth lens portion 4i are parallel to the X-axis direction in the illustrated example. However, it may be inclined. Further, even with the same linear Fresnel lens, the shape, height and pitch of the prisms of the first lens portion 4c and the third lens portion 4h may be different. Further, even if the rotating Fresnel lens is the same, the shape (including the center position of the circle), height and pitch of the prisms of the second lens portion 4d and the fourth lens portion 4i may be different.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of optical element molds 51 and 52 for manufacturing an optical element 4 having four lens portions.
  • an optical element mold 51 has uneven surfaces 51a and 51b corresponding to the lens portions 4c and 4d in FIG.
  • the uneven surface 51a is a linear Fresnel lens
  • the uneven surface 51b is a rotating Fresnel lens.
  • the optical element mold 52 has uneven surfaces 52a and 52b corresponding to the lens portions 4h and 4i in FIG.
  • the uneven surface 52a is a linear Fresnel lens
  • the uneven surface 52b is a rotating Fresnel lens.
  • Each of the optical element molds 51 and 52 is manufactured in the same manner as in FIGS. 4A to 4C, and bundled for use. At this time, burrs are generated at the connecting portions (divided portions) of the two optical element molds 51 and 52, but burrs are generated compared to the burrs generated at all the connecting portions of the four lens portions. is suppressed. In addition, since the number of connecting portions is reduced, it becomes easier to take preventive measures such as improving the accuracy of meshing of the connecting portions in order to suppress the generation of burrs.
  • FIG. 15 is a plan view showing another example of the lighting device 1.
  • a linear Fresnel lens is used that is tilted with respect to the boundary of the two lens portions, as described in FIGS. 9-11. That is, of the lens portions 4c and 4d molded by the first optical element mold, the lens portion 4c is a linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line, and the lens portion 4d is a rotating Fresnel lens.
  • the lens portion 4h and 4i molded by the second optical element mold the lens portion 4h is a linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line, and the lens portion 4i is a rotating Fresnel lens.
  • FIG. 16 is a plan view showing another example of the lighting device 1.
  • a linear Fresnel lens is used which is molded by three optical element molds and which is inclined with respect to the boundary line between the two lens portions. That is, the lens portion 4c molded by the first optical element mold is a linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line.
  • the lens portion 4d and 4j molded by the second optical element mold the lens portion 4d is a rotating Fresnel lens
  • the lens portion 4j is a linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line.
  • the lens portion 4h and 4i molded by the third optical element mold the lens portion 4h is a linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line, and the lens portion 4i is a rotating Fresnel lens.
  • the lens portions 4c, 4d, and 4j can be molded with one optical element mold.
  • the optical element mold first the uneven surface corresponding to the rotating Fresnel lens of the lens portion 4d is cut by a cutting tool, and then the linear Fresnel lenses of the lens portions 4c and 4j are cut from the upper and lower sides of the figure. A corresponding uneven surface is cut by a cutting tool.
  • the method of cutting the concave-convex surface corresponding to the linear Fresnel lens inclined with respect to the boundary line is the same as described above.
  • the optical element according to the embodiment includes the first lens portion having the first thickness from the exit surface to the entrance surface side, and the first lens portion provided adjacent to the first lens portion. a second lens portion having a second thickness thinner than the first thickness on the incident surface side; Concavo-convex surface of the optical element element extending, and concavo-convex surface of the optical element element extending in the circumferential direction or in one direction independent of the one direction, formed on the incident surface side or the exit surface side of the second lens portion A face and a. Thereby, the manufacture of the optical element can be facilitated.
  • an optical element mold for manufacturing this optical element is obtained by first cutting an uneven surface corresponding to an optical element element extending in the circumferential direction in one mold material, and then cutting a part of the uneven surface. Since it can be manufactured by cutting uneven surfaces corresponding to optical element elements extending in one direction, it is possible to form one optical element mold without dividing into a plurality of molding mold pieces. Therefore, even if the optical element is miniaturized, the strength of the optical element mold can be ensured, and fixing of the optical element mold is also facilitated. Furthermore, burrs are not generated due to split portions, and additional work for removing burrs is not required. Moreover, since a plurality of lens portions of different types can be formed on the same surface of the mold material, the design and manufacture of the optical element are facilitated.
  • a third lens portion adjacent to the first lens portion and having a third thickness from the exit surface to the entrance surface; a fourth lens portion provided adjacently and having a fourth thickness from the exit surface to the entrance surface side; and one direction formed on the entrance surface side or the exit surface side of the third lens portion. and an optical element element extending in the circumferential direction or in one direction independent of the one direction, formed on the entrance surface side or the exit surface side of the fourth lens portion. and an uneven surface. Thereby, an optical element having a complicated light distribution can be realized.
  • the optical element element extending in one direction is a linear Fresnel lens
  • the optical element element extending in the circumferential direction is a rotating Fresnel lens.
  • the optical element element extending in one direction extends in a direction parallel to the boundary line between the first lens portion and the second lens portion.
  • the optical element mold for manufacturing the optical element it is easy to process the uneven surface of the optical element element extending in one direction after processing the uneven surface of the optical element element extending in the circumferential direction or the inclined direction.
  • the conventional grooving method of forming grooves continuously from one end side to the other end side of the mold can be applied to the processing of the uneven surface of the optical element element extending in one direction.
  • the illumination device includes a light-emitting element and the above-described optical element arranged on the emission side of the light-emitting element. This makes it possible to facilitate the manufacture of the lighting device.
  • a substrate on which the light emitting element is mounted is provided, and the optical element also serves as a case that accommodates the substrate. As a result, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
  • the mold for an optical element includes a first mold portion having a first thickness from a reference surface of a mold material, and a second thickness thicker than the first thickness from the reference surface.
  • a second concave-convex surface corresponding to the optical element element extending in the circumferential direction or in one direction is cut from the reference surface of the mold material to the second thickness portion. and an optical element extending in a direction independent of the one direction from the reference surface to a portion having a first thickness thinner than the second thickness with respect to a portion of the second uneven surface. and cutting a first uneven surface corresponding to the element.
  • an optical element extending in a direction independent of the one direction from the reference surface to a portion having a third thickness thinner than the second thickness with respect to another part of the second uneven surface.
  • a step of cutting a third uneven surface corresponding to the element is provided.
  • the present invention is not limited by the above-described embodiment.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the respective constituent elements described above. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.

Abstract

実施形態の光学素子（４）は、第１のレンズ部分（４ｃ）と、第２のレンズ部分（４ｄ）と、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面（４ｆ）と、円周方向に延びる光学素子要素の凹凸面（４ｇ）とを備える。前記第１のレンズ部分（４ｃ）は、出射面から入射面側に第１の厚みを有する。前記第２のレンズ部分（４ｄ）は、前記第１のレンズ部分（４ｃ）に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する。前記一方向に延びる光学素子要素の凹凸面（４ｆ）は、前記第１のレンズ部分（４ｃ）の前記入射面側または前記出射面側に形成される。前記円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面（４ｇ）は、前記第２のレンズ部分（４ｄ）の前記入射面側または前記出射面側に形成される。

Description

光学素子、照明装置、光学素子用金型および光学素子用金型製造方法
　本発明は、光学素子、照明装置、光学素子用金型および光学素子用金型製造方法に関する。
　照明装置の光学素子として、所望の配光を得るために複数のレンズ面が組み合わされる場合がある（例えば、特許文献１～５等を参照）。
　複数のレンズ面が組み合わされた光学素子の製造は、例えば射出成形による場合、それぞれのレンズ面に対応する成形金型コマが束ねられて固定され、相方の金型と対向配置された上で、両金型の間に溶融した樹脂が注入され、冷却固化されることで行われる。
特開平１０－３９３７７号公報 特開平１１－１６４１１号公報 特開平８－６９０３７号公報 特開２０１６－５８３０７号公報 特開２０１０－２０５５０１号公報
　しかしながら、昨今の照明装置の小型化ひいては光学素子の小型化により、複数の成形金型コマによる光学素子の製造では、個々の成形金型コマが小さくなり過ぎ、成形金型コマの強度を確保するのが困難になるとともに、成形金型コマの固定が困難になる。また、成形金型コマどうしが接する部分には樹脂が入り込みやすく、バリが発生する原因となり、バリの除去のための追加の作業が必要となる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易な光学素子を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学素子は、第１のレンズ部分と、第２のレンズ部分と、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面とを備える。前記第１のレンズ部分は、出射面から入射面側に第１の厚みを有する。前記第２のレンズ部分は、前記第１のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する。前記一方向に延びる光学素子要素の凹凸面は、前記第１のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成される。前記円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面は、前記第２のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成される。
　本発明の一態様に係る光学素子は、製造を容易にすることができる。
図１は、一実施形態にかかる照明装置の外観の例を示す斜視図である。 図２は、照明装置の平面図である。 図３は、図１における照明装置のＸ－Ｘ断面図である。 図４Ａは、光学素子を製造するための光学素子用金型の凹凸面の加工前の状態を示す斜視図である。 図４Ｂは、光学素子用金型に回転フレネルレンズの凹凸面が設けられた状態を示す斜視図である。 図４Ｃは、光学素子用金型に更にリニアフレネルレンズの凹凸面が設けられた状態を示す斜視図である。 図５は、光学素子用金型と相方の金型とにより光学素子が射出成形により製造される様子を示す断面図である。 図６は、比較例として２つの光学素子用金型を用いる例を示す斜視図である。 図７は、比較例の光学素子用金型により光学素子が射出成形により製造される様子を示す断面図である。 図８は、光学素子用金型に２種類の凹凸面が設けられた他の状態を示す斜視図である。 図９は、図８の光学素子用金型により成形された照明装置の平面図である。 図１０は、照明装置の他の例を示す平面図（１）である。 図１１は、照明装置の他の例を示す平面図（２）である。 図１２は、光学素子が４個のレンズ部分を有する場合の上側のレンズ部分による下向きの配光の例を示す断面図である。 図１３は、光学素子が４個のレンズ部分を有する場合の下側のレンズ部分による左右反対向きの配光の例を示す平面図である。 図１４は、４個のレンズ部分を有する光学素子を製造するための光学素子用金型の例を示す斜視図である。 図１５は、照明装置の他の例を示す平面図（３）である。 図１６は、照明装置の他の例を示す平面図（４）である。
　以下、実施形態に係る光学素子、照明装置、光学素子用金型および光学素子用金型製造方法について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
　図１は、一実施形態にかかる照明装置１の外観の例を示す斜視図である。図２は、照明装置１の平面図である。図３は、図１における照明装置１のＸ－Ｘ断面図である。なお、説明の便宜上、照明装置１の筐体の厚みに沿った方向をＺ軸方向、その他の辺に沿った方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向とするが、使用時における照明装置１の姿勢は任意である。また、図２において、レンズ部分の凹凸面を形成するプリズムの間の溝は、本来は裏側の構造であるため破線（隠れ線）で示すべきものであるが、溝の延びる方向を理解しやすいように、実線で示してある。
　図１～図３において、照明装置１は、略矩形状で平板状の基板２と、基板２の略中央に配置された発光素子３と、基板２を包囲する透明なケースを兼用する光学素子４とを備えている。発光素子３は、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）等の紫外光または可視光を発光する素子である。発光素子３が紫外光を発光する場合、照明装置１は主に殺菌装置等として用いられる。発光素子３は基板２の主面の法線方向に光軸を有している。
　光学素子４は、天井部（底部）４ａと、その天井部４ａの周囲に設けられる側壁４ｂとを有している。光学素子４の図２および図３における上側は第１のレンズ部分４ｃとなっており、下側は第２のレンズ部分４ｄとなっている。２つのレンズ部分４ｃ、４ｄが設けられるのは、要望される配光を得るためである。第１のレンズ部分４ｃと第２のレンズ部分４ｄとの面積（Ｙ軸方向の長さに対応）の比率は、図示のものに限られず、必要とされる配光に応じて変更が可能である。また、第１のレンズ部分４ｃと第２のレンズ部分４ｄとの境界線は、図示の例ではＸ軸方向に平行になっているが、傾斜するものであってもよい。第１のレンズ部分４ｃは第１の厚みを有し、第２のレンズ部分４ｄは第２の厚みを有しており、第２の厚みは第１の厚みよりも薄い（第１の厚みは第２の厚みよりも厚い）。
　天井部４ａの内面は、略中央の段差部４ｅを挟んで、図２および図３における上側がレンズ部分４ｃに対応する凹凸面４ｆとなっており、下側がレンズ部分４ｄに対応する凹凸面４ｇとなっている。上側の凹凸面４ｆは、リニアフレネルレンズを構成する直線状の凹凸の溝（Ｘ軸方向に延伸）を有し、下側の凹凸面４ｇは回転フレネルレンズを構成する同心円状の凹凸の溝を有している。なお、リニアフレネルレンズは、レンチキュラーや断面三角形の複数のプリズム等に変えることも可能であり、一般化すれば、一方向に延びる光学素子要素ということができる。また、回転フレネルレンズは、断面かまぼこ形や断面三角形の円環状（円周状）複数のプリズム等に変えることも可能であり、一般化すれば、円周方向に延びる光学素子要素ということができる。リニアフレネルレンズや回転フレネルレンズは集光性を有するが、その他の光学素子要素であっても、各種の配光を得ることができる。なお、図２において、リニアフレネルレンズの光学素子要素は、回転フレネルレンズの円周方向に延びる光学素子要素の凹凸面の全体に対して横切る方向に延びており、レンズ部分４ｃとレンズ部分４ｄとの間で配光が交差するクロス配光を実現している。
　図４Ａは、光学素子４を製造するための光学素子用金型５の凹凸面の加工前の状態を示す斜視図である。図４Ａにおいて、光学素子用金型５を構成する金型材の例えば背面５ｚを基準面として、その基準面から第２の厚みの部分の面５ａに対して、回転フレネルレンズに対応する第２の凹凸面が切削される。回転フレネルレンズに対応する凹凸面の切削は、従来と同様の加工方法が適用でき、バイト等の切削工具（図示せず）と光学素子用金型５の金型材とが相対的に回転されて行われる。図４Ｂは、光学素子用金型５に回転フレネルレンズの凹凸面５ｂが設けられた状態を示す斜視図である。凹凸面５ｂは、同心円状の凹凸の溝を有している。
　次いで、凹凸面５ｂの一部、例えば、図４Ｂにおける上側の略半分に対し、基準面から、第２の厚みよりも薄い第１の厚みの部分にリニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面が切削される。リニアフレネルレンズに対応する凹凸面の切削は、バイト等の切削工具（図示せず）と光学素子用金型５の金型材とが相対的に平行移動されて行われる。なお、リニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面を切削するバイトの移動する方向（溝の延びる方向）は、第１の凹凸面と第２の凹凸面との境界線に対して平行な方向とされることで、第２の凹凸面の必要部分（残すべき凹凸面の部分）を壊すことなく、金型材の同一面（第２の凹凸面が形成された面）に第１の凹凸面を形成することができる。また、第１の凹凸面を形成する領域に前加工として段差部５ｄ（図４Ｃ参照）を形成する際のバイトの移動方向と、その段差部に第１の凹凸面を形成する際のバイトの移動方向が同じになり、加工が容易になる。この場合、段差部と第１の凹凸面とを同一のバイトを用いて同一行程で形成することも可能である。また、前述のように、第１の凹凸面と第２の凹凸面との境界線はＸ軸に平行でなく、傾斜していてもよく、段差部または第１の凹凸面を切削する端のバイトが第１の凹凸面と第２の凹凸面との境界線を作ることになる。また、境界線を直線状とすることにより、段差部と第１の凹凸面の加工が容易になる。
　図４Ｃは、光学素子用金型５に更にリニアフレネルレンズの凹凸面５ｃが設けられた状態を示す斜視図である。凹凸面５ｃは、直線状の凹凸の溝（Ｘ軸方向に延伸）を有している。凹凸面５ｂと凹凸面５ｃの間には、第２の厚みと第１の厚みとの差に対応する段差部５ｄが形成されている。第２の厚みと第１の厚みとの差は、例えば、リニアフレネルレンズを構成する凹凸面のプリズムの内、最も高さの高いプリズムの高さ程度にすることができる。
　上記のように、先に回転フレネルレンズに対応する第２の凹凸面５ｂが切削され、次いでリニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面５ｃが切削されることで、１つの光学素子用金型５に２つの凹凸面５ｂ、５ｃを形成することができる。ここで、回転フレネルレンズとリニアフレネルレンズの切削の順序が重要であり、順序を逆にした場合には切削は行えない。すなわち、回転フレネルレンズの凹凸面の切削は、バイトと金型材との相対的な回転により、最終的な凹凸面の範囲よりも広い範囲の切削が必要となるため、リニアフレネルレンズの凹凸面の切削の後に回転フレネルレンズの凹凸面の切削は行えない。ただし、第２の凹凸面５ｂを先に切削して、その一部を含んで第１の凹凸面５ｃを切削するのではなく、先にリニアフレネルレンズの第１の凹凸面５ｃを十分な深さで切削し、Ｚ軸正方向側に出っ張って残った面に回転フレネルレンズの第２の凹凸面５ｂを切削する場合は、リニアフレネルレンズ→回転フレネルレンズの順でも切削が可能である。この場合、回転フレネルレンズの第２の凹凸面５ｂを切削するバイトは、リニアフレネルレンズの第１の凹凸面５ｃに対しては、後方に引っ込んでいて空回りし、影響しないからである。
　図５は、光学素子用金型５と相方の金型６、７とにより光学素子４が射出成形により製造される様子を示す断面図である。図５において、光学素子用金型５と金型６と金型７とにより囲まれる空間に溶融した樹脂が注入され、冷却固化されることで、光学素子４が製造される。光学素子用金型５の凹凸面５ｃ、段差部５ｄ、凹凸面５ｂは、光学素子４の凹凸面４ｆ、段差部４ｅ、凹凸面４ｇに対応する。
　図６は、比較例として２つの光学素子用金型５１’、５２’を用いる例を示す斜視図である。図６において、光学素子用金型５１’にはリニアフレネルレンズに対応する凹凸面５１ａ’が設けられ、光学素子用金型５２’には回転フレネルレンズに対応する凹凸面５２ａ’が設けられている。そして、２つの光学素子用金型５１’、５２’は成形金型コマとして束ねられて固定されて用いられる。
　図７は、比較例の光学素子用金型５１’、５２’により光学素子４’が射出成形により製造される様子を示す断面図である。図７において、光学素子用金型５１’、５２’と金型６’と金型７’とにより囲まれる空間に溶融した樹脂が注入され、冷却固化されることで、光学素子４’が製造される。
　図６および図７の比較例では、２つの光学素子用金型５１’、５２’が成形金型コマとして用いられるため、光学素子４’が小型化されると、それぞれの光学素子用金型５１’、５２’は更に小さくなる。そのため、個々の光学素子用金型５１’、５２’が小さくなり過ぎ、光学素子用金型５１’、５２’のそれぞれの強度を確保するのが困難になるとともに、光学素子用金型５１’、５２’の固定が困難になる。また、光学素子用金型５１’、５２’どうしが接する部分には樹脂が入り込みやすく、バリが発生する原因となり、バリの除去のための追加の作業が必要となる。
　この点、図１～図５の実施形態では、１つの光学素子用金型５によって光学素子４が製造可能であるため、光学素子４が小型化しても光学素子用金型５が小さくなり過ぎることがなく、光学素子用金型５の強度を確保することができ、光学素子用金型５の固定も容易になる。更に、分割部分によるバリの発生もなくなり、バリの除去のための追加の作業も不要となる。
　なお、上記の実施形態では、光学素子４の入射面側（発光素子３側）に凹凸面４ｆ、４ｇが設けられる場合について説明したが、光学素子４の出射面側に凹凸面４ｆ、４ｇに相当する凹凸面が設けられるようにしてもよい。上記の実施形態と同様に光学素子４が照明装置１のケースを兼用する場合には、光学素子４の出射面を形成する金型の部分を分割する等の変更を行えばよい。また、光学素子４が照明装置１のケースを兼用しない場合には、光学素子４の裏表を変更すればよい。
　図８は、光学素子用金型５に２種類の凹凸面５ｂ、５ｃが設けられた他の状態を示す斜視図である。前述の図４Ａ～図４Ｃの光学素子用金型５では、リニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面５ｃを切削するバイトの移動する方向（溝の延びる方向）は、第１の凹凸面５ｃと第２の凹凸面５ｂとの境界線に対して平行な方向とされるものとしていた。しかし、バイトによる切削を工夫することで、リニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面５ｃを切削するバイトの移動する方向を第１の凹凸面５ｃと第２の凹凸面５ｂとの境界線に対して平行な方向とせずに、境界線に対して傾斜したものとすることができる。
　切削前の光学素子用金型５は図４Ａと同様であり、光学素子用金型５の面５ａに回転フレネルレンズに対応する第２の凹凸面５ｂが切削された状態は図４Ｂと同様である。次いで、凹凸面５ｂの一部、例えば、図４Ｂにおける上側の略半分に対し、段差部５ｄを形成した後に、基準面から、第２の厚みよりも薄い第１の厚みの部分にリニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面５ｃが切削される。なお、段差部５ｄと第１の凹凸面５ｃとを、同一のバイトを用いて同一行程で形成することも可能である。
　ここでは図８に示されるように、リニアフレネルレンズに対応する第１の凹凸面５ｃを切削するバイトの移動する方向（溝の延びる方向）は、第１の凹凸面５ｃと第２の凹凸面５ｂとの境界線に対して平行な方向ではなく、傾斜した方向である。バイトによる具体的な切削方法としては、例えば図８の右上から左下に向かってバイトが移動され、境界線に達したところでバイトの移動が停止され、引き上げ（図のＺ軸正方向に移動）られる。これにより、第２の凹凸面５ｂの必要部分（残すべき凹凸面の部分）を壊すことなく、第１の凹凸面５ｃを形成することができる。この際、光学素子用金型５の段差部５ｄへのバイトの衝突を確実に回避するために、段差部５ｄの少し手前からバイトを斜め上方に向かって徐々に引き上げるようにしてもよい。
　図９は、図８の光学素子用金型５により成形された照明装置１の平面図である。すなわち、図８の光学素子用金型５により図５と同様に射出成型が行われることで、図９の照明装置１の光学素子４が形成される。図９において、上側は第１のレンズ部分４ｃとなっており、下側は第２のレンズ部分４ｄとなっている。なお、図９では、図２と同様に、レンズ部分の凹凸面を形成するプリズムの間の溝は、本来は裏側の構造であるため破線（隠れ線）で示すべきものであるが、溝の延びる方向を理解しやすいように、実線で示してある。
　ここまでは、照明装置１の光学素子４に、リニアフレネルレンズによる第１のレンズ部分と回転フレネルレンズによる第２のレンズ部分とが形成される場合についてであったが、光学素子４にリニアフレネルレンズによる第１のレンズ部分とリニアフレネルレンズによる第２のレンズ部分とが形成されるものであってもよい。
　図１０は、照明装置１の他の例を示す平面図であり、第１のレンズ部分４ｃが図の横方向（Ｘ軸方向）に溝が延びるリニアフレネルレンズであり、第２のレンズ部分４ｄが図の右下方向（左上方向）に溝が傾斜して延びるリニアフレネルレンズである。同様に、図１１は、照明装置１の他の例を示す平面図であり、第１のレンズ部分４ｃが図の左下方向（右上方向）に溝が傾斜して延びるリニアフレネルレンズであり、第２のレンズ部分４ｄが図の右下方向（左上方向）に溝が傾斜して延びるリニアフレネルレンズである。
　次に、光学素子４のレンズ部分が更に多くなった場合への対応例について説明する。光学素子４のレンズ部分が多く必要になるのは、照明の対象が複雑な形状をしている等により、複雑な配光が必要になることによる。
　図１２は、光学素子４が４個のレンズ部分を有する場合の上側のレンズ部分４ｃによる下向きの配光の例を示す断面図である。図１３は、光学素子４が４個のレンズ部分を有する場合の下側のレンズ部分４ｄ、４ｉによる左右反対向きの配光の例を示す平面図である。なお、図１３において、レンズ部分の凹凸面を形成する溝は、本来は裏側の構造であるため破線（隠れ線）で示すべきものであるが、溝の延びる方向を理解しやすいように、実線で示してある。
　図１２において、上側のリニアフレネルレンズの第１のレンズ部分４ｃ（図１３の第３のレンズ部分４ｈについても同様）は、発光素子３からの光を図における下向きの光Ｌ１に屈折するものとなっている。図１３において、左下の回転フレネルレンズの第２のレンズ部分４ｄは、発光素子３からの光を右下向きの光Ｌ２に屈折するものとなっており、右下の回転フレネルレンズの第４のレンズ部分４ｉは、発光素子３からの光を左下向きの光Ｌ３に屈折するものとなっている。
　なお、第１のレンズ部分４ｃの出射面から入射面までの第１の厚みと、第３のレンズ部分４ｈの出射面から入射面までの第３の厚みとは原則として同じである。ただし、第１の厚みと第３の厚みとを変えてもよい。第２のレンズ部分４ｄの出射面から入射面までの第２の厚みと、第４のレンズ部分４ｉの出射面から入射面までの第４の厚みとは原則として同じである。ただし、第２の厚みと第４の厚みとを変えてもよい。また、リニアフレネルレンズが一方向に延びる光学素子要素に一般化され、回転フレネルレンズが円周方向に延びる光学素子要素に一般化されるのは、前述したのと同様である。
　また、各レンズ部分４ｃ、４ｄ、４ｈ、４ｉの面積（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の長さに対応）の比率は、図示のものに限られず、必要とされる配光に応じて変更が可能である。また、第１のレンズ部分４ｃと第２のレンズ部分４ｄとの境界線と、第３のレンズ部分４ｈと第４のレンズ部分４ｉとの境界線は、図示の例ではＸ軸方向に平行になっているが、傾斜するものであってもよい。また、同じリニアフレネルレンズであっても、第１のレンズ部分４ｃと第３のレンズ部分４ｈのプリズムの形状・高さ・ピッチは違えてもよい。また、同じ回転フレネルレンズであっても、第２のレンズ部分４ｄと第４のレンズ部分４ｉのプリズムの形状（円の中心位置を含む）・高さ・ピッチは違えてもよい。
　図１４は、４個のレンズ部分を有する光学素子４を製造するための光学素子用金型５１、５２の例を示す斜視図である。図１４において、光学素子用金型５１は図１３のレンズ部分４ｃ、４ｄに対応する凹凸面５１ａ、５１ｂを有している。凹凸面５１ａはリニアフレネルレンズであり、凹凸面５１ｂは回転フレネルレンズである。光学素子用金型５２は図１３のレンズ部分４ｈ、４ｉに対応する凹凸面５２ａ、５２ｂを有している。凹凸面５２ａはリニアフレネルレンズであり、凹凸面５２ｂは回転フレネルレンズである。
　光学素子用金型５１、５２のそれぞれは、図４Ａ～図４Ｃと同様に製造され、束ねられて用いられる。この際、２つの光学素子用金型５１、５２の接続部分（分割部分）においてバリの発生はあるが、４つのレンズ部分の接続部分のすべてにバリが発生するのに比較してバリの発生は抑えられる。また、接続部分が少なくなるため、バリの発生を抑えるための、接続部分の噛み合わせの精度向上等の事前対策も取りやすくなる。
　図１５は、照明装置１の他の例を示す平面図である。図１５では、図９～図１１で説明されたように、２つのレンズ部分の境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズが用いられている。すなわち、第１の光学素子用金型により成形されるレンズ部分４ｃ、４ｄのうち、レンズ部分４ｃは境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズであり、レンズ部分４ｄは回転フレネルレンズである。また、第２の光学素子用金型により成形されるレンズ部分４ｈ、４ｉのうち、レンズ部分４ｈは境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズであり、レンズ部分４ｉは回転フレネルレンズである。
　図１６は、照明装置１の他の例を示す平面図である。図１６では、３つの光学素子用金型により成形されるとともに、２つのレンズ部分の境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズが用いられている。すなわち、第１の光学素子用金型により成形されるレンズ部分４ｃは境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズとなっている。また、第２の光学素子用金型により成形されるレンズ部分４ｄ、４ｊのうち、レンズ部分４ｄは回転フレネルレンズであり、レンズ部分４ｊは境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズである。また、第３の光学素子用金型により成形されるレンズ部分４ｈ、４ｉのうち、レンズ部分４ｈは境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズであり、レンズ部分４ｉは回転フレネルレンズである。
　また、図１６の変形例として、レンズ部分４ｃ、４ｄ、４ｊを１つの光学素子用金型により成形することもできる。この場合、光学素子用金型は、最初にレンズ部分４ｄの回転フレネルレンズに対応する凹凸面がバイトにより切削され、次いで、図の上側と下側とからレンズ部分４ｃ、４ｊのリニアフレネルレンズに対応する凹凸面がバイトにより切削される。境界線に対して傾斜したリニアフレネルレンズに対応する凹凸面の切削方法については前述したのと同様である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　以上のように、実施形態に係る光学素子は、出射面から入射面側に第１の厚みを有する第１のレンズ部分と、前記第１のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２のレンズ部分と、前記第１のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、前記第２のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、を備える。これにより、光学素子の製造を容易にすることができる。
　すなわち、この光学素子を製造する光学素子用金型は、１つの金型材に、先ず円周方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面を切削し、続いてその凹凸面の一部に対して一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面を切削することにより製造できるため、複数の成形金型コマに分割することなく、１つの光学素子用金型とすることができる。そのため、光学素子が小型化しても光学素子用金型の強度を確保することができ、光学素子用金型の固定も容易になる。更に、分割部分によるバリの発生もなくなり、バリの除去のための追加の作業も不要となる。また、種類の異なる複数のレンズ部分を金型材の同一面に形成できることから、光学素子の設計と製造が容易になる。
　また、前記第１のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に第３の厚みを有する第３のレンズ部分と、前記第２のレンズ部分および前記第３のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に第４の厚みを有する第４のレンズ部分と、前記第３のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、前記第４のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、を備える。これにより、複雑な配光を有する光学素子を実現することができる。
　また、前記第２のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第２の厚みよりも厚い第５の厚みを有する第５のレンズ部分を有し、前記第５のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面を有する。これにより、１つの金型に対応する部分に３個の異なる光学素子要素の凹凸面を配置することもできる。
　また、前記一方向に延びる光学素子要素は、リニアフレネルレンズであり、前記円周方向に延びる光学素子要素は、回転フレネルレンズである。これにより、各レンズ部分に集光性を持たせることができる。
　また、前記一方向に延びる光学素子要素は、前記第１のレンズ部分と前記第２のレンズ部分との境界線に対して平行な方向に延びる。これにより、光学素子を製造する光学素子用金型において、円周方向または傾斜した方向に延びる光学素子要素の凹凸面の加工の後に、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面の加工が容易となる。すなわち、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面の加工に、金型の一端側から他端側まで連続して溝を形成する従来の溝加工方法が適応できる。
　また、実施形態に係る照明装置は、発光素子と、発光素子の出射側に配置される上記の光学素子とを備える。これにより、照明装置の製造を容易にすることができる。
　また、前記発光素子が実装される基板を備え、前記光学素子は、前記基板を収容するケースを兼用する。これにより、部品数を少なくし、コストダウンを図ることができる。
　また、実施形態に係る光学素子用金型は、金型材の基準面から第１の厚みを有する第１の金型部分と、前記基準面から、前記第１の厚みよりも厚い第２の厚みを有する第２の金型部分と、前記第１の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面と、前記第２の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面と、を備える。これにより、光学素子の製造を容易にすることができる。
　また、前記第２の金型部分の前記第１の金型部分とは反対側に隣接し、前記第２の厚みよりも薄い第３の厚みを有する第３の金型部分を有し、前記第３の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面を有する。これにより、１つの金型に３個の異なる光学素子要素の凹凸面を配置することができる。
　また、実施形態に係る光学素子用金型製造方法は、金型材の基準面から第２の厚みの部分に、円周方向または一方向に延びる光学素子要素に対応する第２の凹凸面を切削する工程と、前記第２の凹凸面の一部に対し、前記基準面から、前記第２の厚みよりも薄い第１の厚みの部分に、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する第１の凹凸面を切削する工程と、を備える。これにより、光学素子用金型の製造を容易にすることができる。
　また、前記第２の凹凸面の他の一部に対し、前記基準面から、前記第２の厚みよりも薄い第３の厚みの部分に、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する第３の凹凸面を切削する工程を備える。これにより、１つの金型に３個の異なる光学素子要素の凹凸面を配置することができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　１　照明装置，２　基板，３　発光素子，４　光学素子，４ａ　天井部，４ｂ　側壁，４ｃ、４ｄ、４ｈ、４ｉ、４ｊ　レンズ部分，４ｅ　段差部，４ｆ、４ｇ　凹凸面，５、５１、５２　光学素子用金型，５ａ　面，５ｂ、５ｃ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ　凹凸面，５ｄ　段差部，５ｚ　背面，６、７　金型

Claims (11)

  1. 　出射面から入射面側に第１の厚みを有する第１のレンズ部分と、
    　前記第１のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２のレンズ部分と、
    　前記第１のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、
    　前記第２のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、
    を備える光学素子。
  2. 　前記第１のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に第３の厚みを有する第３のレンズ部分と、
    　前記第２のレンズ部分および前記第３のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に第４の厚みを有する第４のレンズ部分と、
    　前記第３のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、
    　前記第４のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面と、
    を備える請求項１に記載の光学素子。
  3. 　前記第２のレンズ部分に隣接して設けられ、前記出射面から入射面側に、前記第２の厚みよりも厚い第５の厚みを有する第５のレンズ部分を有し、
    　前記第５のレンズ部分の前記入射面側または前記出射面側に形成された、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素の凹凸面を有する、
    請求項１または２に記載の光学素子。
  4. 　前記一方向に延びる光学素子要素は、リニアフレネルレンズであり、
    　前記円周方向に延びる光学素子要素は、回転フレネルレンズである、
    請求項１～３のいずれか一つに記載の光学素子。
  5. 　前記一方向に延びる光学素子要素は、前記第１のレンズ部分と前記第２のレンズ部分との境界線に対して平行な方向に延びる、
    請求項１～４のいずれか一つに記載の光学素子。
  6. 　発光素子と、
    　前記発光素子の出射側に配置される、請求項１～５のいずれか一つに記載の光学素子と、
    を備える照明装置。
  7. 　前記発光素子が実装される基板を備え、
    　前記光学素子は、前記基板を収容するケースを兼用する、
    請求項６に記載の照明装置。
  8. 　金型材の基準面から第１の厚みを有する第１の金型部分と、
    　前記基準面から、前記第１の厚みよりも厚い第２の厚みを有する第２の金型部分と、
    　前記第１の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面と、
    　前記第２の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、円周方向または前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面と、
    を備える光学素子用金型。
  9. 　前記第２の金型部分の前記第１の金型部分とは反対側に隣接し、前記第２の厚みよりも薄い第３の厚みを有する第３の金型部分を有し、
    　前記第３の金型部分の前記基準面と反対側の端面に形成された、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する凹凸面を有する、
    請求項８に記載の光学素子用金型。
  10. 　金型材の基準面から第２の厚みの部分に、円周方向または一方向に延びる光学素子要素に対応する第２の凹凸面を切削する工程と、
    　前記第２の凹凸面の一部に対し、前記基準面から、前記第２の厚みよりも薄い第１の厚みの部分に、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する第１の凹凸面を切削する工程と、
    を備える光学素子用金型製造方法。
  11. 　前記第２の凹凸面の他の一部に対し、前記基準面から、前記第２の厚みよりも薄い第３の厚みの部分に、前記一方向とは独立の一方向に延びる光学素子要素に対応する第３の凹凸面を切削する工程を備える、
    請求項１０に記載の光学素子用金型製造方法。
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