(57)【要約】【課題】本発明は、照明範囲が略矩形を呈して光の利用効率が高いレンズ及びそれを備えた照明装置を提供する。【解決手段】本発明に係るレンズは、光出射面及び光入射面を備え、前記光出射面は、前記光出射面の中央部に位置する第一曲面と、第一方向に沿って前記第一曲面の両側にそれぞれ位置する第一凸面及び第二凸面と、前記第一方向に直交する第二方向に沿って前記第一曲面の両側にそれぞれ位置する第二曲面及び第三曲面を備え、前記第一曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光し、前記第一凸面及び前記第二凸面において、前記第一方向での集光能力が前記第二方向での集光能力よりも小さく、前記第二曲面及び前記第三曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光する。本発明は、さらに前記レンズ用いた照明装置に関する。【選択図】図１
2012256595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面及び光入射面を備えるレンズにおいて、
前記光出射面は、前記光出射面の中央部に位置する第一曲面と、第一方向に沿って前記第一曲面の両側にそれぞれ位置する第一凸面及び第二凸面と、前記第一方向に直交する第二方向に沿って前記第一曲面の両側にそれぞれ位置する第二曲面及び第三曲面を備え、
前記第一曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光し、
前記第一凸面及び前記第二凸面において、前記第一方向での集光能力が前記第二方向での集光能力よりも小さく、
前記第二曲面及び前記第三曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光することを特徴とするレンズ。
【請求項２】
前記光入射面は、第一凹曲面と、前記第二方向に沿って前記第一凹曲面の両側にそれぞれ位置する第二凹曲面及び第三凹曲面と、を備え、
前記第一凹曲面において、前記第一方向での光発散能力が前記第二方向での光発散能力よりも小さく、
前記第二方向において、前記第二凹曲面及び前記第三凹曲面の光発散能力は、前記第一凹曲面が前記第二方向の光発散能力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
光源及び請求項１又は２に記載のレンズを備え、前記光源は、前記レンズの光入射面に設置されることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記レンズの光入射側の表面には、前記光源を収容する凹部が形成され、前記凹部は、比較的に前記第三曲面に近くて前記第二曲面から遠い位置に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学分野に関し、特にレンズ及びそれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード、放電ランプ及びハロゲンランプなどの光源から出射する光は、特定の発散角を持っているため、一般には、これらの光源の前方にレンズを設置して、光の発散角を調整する。しかし、従来の照明装置では、一般的に照明範囲が円形であるため、例えば道路灯或いはトンネル灯などではその照射光の一部が道路から外れてしまうなど、光利用率が低い問題が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記課題を解決するために、本発明は、照明範囲が略矩形を呈して光の利用効率が高いレンズ及びそれを備えた照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るレンズは、光出射面及び光入射面を備え、前記光出射面は、前記光出射面の中央部に位置する第一曲面と、第一方向に沿って前記第一曲面の両側に位置する第一凸面及び第二凸面と、前記第一方向に直交する第二方向に沿って前記第一曲面の両側に位置する第二曲面及び第三曲面を備え、前記第一曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光し、前記第一凸面及び前記第二凸面において、前記第一方向での集光能力が前記第二方向での集光能力よりも小さく、前記第二曲面及び前記第三曲面は、前記第一方向では出射光を発散し、前記第二方向では集光する。
【０００５】
また、本発明に係る照明装置は光源及び前記レンズを備え、前記光源は前記レンズの光入射面に設置される。
【発明の効果】
【０００６】
従来の技術と比べて、本発明に係るレンズ及びそれを備えた照明装置は、前記レンズの前記光出射面に第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及び第三曲面が形成されているため、略矩形の照明範囲を形成することができる。従って、本発明に係るレンズ及びそれを備えた照明装置が、例えば道路灯或いはトンネル灯などに用いられる場合、照射光の一部が道路から外れることがなく、光の利用効率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置の分解図である。
【図２】図１に示した本照明装置のレンズの光入射側（第二表面）を示す図である。
【図３】図１に示した照明装置のレンズのＩＩＩ―ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図１に示した照明装置のレンズのＩＶ―ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図１に示した本発明の実施形態に係る照明装置の照度の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るレンズ及びそれを備えた照明装置について詳細に説明する。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る照明装置１ａは、レンズ１００及び光源２００を備える。前記照明装置１ａは、道路灯、庭園灯、トンネル灯などに用いることができる。
【００１０】
前記光源２００は、発光ダイオード、放電ランプ及びハロゲンランプなどから選択されることが可能である。本実施形態において、前記光源２００は発光ダイオードであり、前記発光ダイオードは回路板２０１に設置される。
【００１１】
前記レンズ１００は、相対する第一表面１０及び第二表面２０と、それぞれ前記第一表面１０及び前記第二表面２０に連接され且つ相対する第一側面３０及び第二側面４０と、を備える。前記照明装置１ａが道路灯或いはトンネル灯に用いられる場合、前記レンズ１００は、前記第一側面３０が道路の中央側に向けられると共に、前記第二側面４０が道路の中央から離れる側に向けられるように、設置される。前記第一側面３０及び前記第二側面４０は、道路の延伸方向と略平行する。
【００１２】
前記レンズ１００の第一表面１０は、前記レンズ１００の中央領域に位置する光出射面１１と、前記光出射面１１を囲むように位置する取付面１２と、を備える。前記光出射面１１は、自身を通過して出射される光線を調節して該光線による形状を制御する。前記取付面１２は、レンズ１００を組み立てる際、ランプのハウジング（図示せず）等の部品と組み合わせて前記レンズ１００を固定するために用いられる。本実施形態において、前記レンズ１００の相対する両端及び前記第一側面３０には、凹んだ形状の３つの切欠き１２１がそれぞれ形成されている。前記切欠き１２１は、レンズ１００を組み立てる際の位置決め機能を持ち、前記レンズ１００の組み立て効率を向上させることができる。
【００１３】
前記光出射面１１は、前記第一表面１０の中央部から突出し、且つ第一方向、即ちＸ方向に沿う長さが第二方向、即ちＹ方向に沿う長さよりも大きい。また、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向とは直交する。前記照明装置１ａが道路灯或いはトンネル灯に用いられる場合、前記Ｘ方向は道路の延伸方向に略平行し、前記Ｙ方向は道路の延伸方向に略直交する。本実施形態において、前記光出射面１１は、略楕円形を呈する。前記光出射面１１において、前記Ｘ方向に沿う長さは、前記Ｙ方向に沿う長さの２倍である。
【００１４】
前記光出射面１１は、第一曲面１１１と、第一凸面１１２と、第二凸面１１３と、第二曲面１１４及び第三曲面１１５と、を備える。前記第一曲面１１１は、前記光出射面１１の中央部に位置し、前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３は、前記Ｘ方向に沿って前記第一曲面１１１の両側に対称に位置し、前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５は、前記Ｙ方向に沿って前記第一曲面１１１の両側に対称に位置する。前記第一曲面１１１と前記第一凸面１１２、及び、前記第一曲面１１１と前記第二凸面１１３は、それぞれ円滑に連接されている。この時、前記光出射面１１は、前記前記第二側面４０側に偏向するように位置する。つまり、光出射面１１は、第一表面１０の中央位置から第二側面４０の方にずれた位置に配設されている。前記照明装置１ａが道路灯或いはトンネル灯に用いられる場合、前記第三曲面１１５は、道路の中央部側に向けられ、前記第二曲面１１４は、道路の中央部から離れる側に向けられる。
【００１５】
図３及び図４を参照すると、前記第一曲面１１１は前記Ｘ方向（第一方向）に沿って光を発散し、前記Ｙ方向（第二方向）に沿って集光する。そのため、前記第一曲面１１１から出射される光は、前記Ｘ方向では比較的大きな発散角を持ち、前記Ｙ方向では比較的小さな発散角を持つ。
【００１６】
前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３は集光し、且つ前記Ｘ方向での集光能力は前記Ｙ方向での集光能力よりも小さい。そのため、前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３から出射する光は、前記Ｘ方向では比較的大きな発散角を持ち、前記Ｙ方向では比較的小さな発散角を持つ。本実施形態において、前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３は、楕円面（楕円体の表面の一部）であり、且つ長軸が前記Ｘ方向に平行し、短軸が前記Ｙ方向に平行する。前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３の長軸と短軸との比率は、１．１〜１．５の範囲である。
【００１７】
前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５は、前記Ｘ方向に沿って光を発散し、前記Ｙ方向に沿って集光する。前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５は、円柱面（軸線がX方向に平行する円柱の外周面の一部）である。前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５の前記Ｙ方向に沿う集光能力は、前記第一曲面１１１、前記第一凸面１１２及び前記第二凸面１１３の前記Ｙ方向に沿う集光能力よりも大きい。
【００１８】
他の実施実態において、前記第一曲面１１１、前記第一凸面１１２、前記第二凸面１１３、前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５の形状は、本実施形態の形状だけに限定されなく、それぞれ対応する上述した能力を実現できる形状でもよい。
【００１９】
図２を参照すると、前記レンズ１００の前記第二表面２０の中央部には、前記光源２００を収容する凹部２１が形成されている。前記凹部２１の底面は、光入射面２２であり、且つ平面或いは曲面にすることができる。前記光入射面２２を利用して、前記レンズ１００の出射光の形状を制御するために、本実施実態において、前記光入射面２２は、複数の曲面からなる。また、前記レンズ１００の前記第三曲面１１５に近い側に向かう光出射量を増加させるために、前記凹部２１は、前記第三曲面１１５側に偏向して配設されている。即ち、前記凹部２１は、光出射面１１の中央位置から第一側面３０の方にずれた位置に配設されており、比較的に前記第三曲面１１５に近くて前記第二曲面１１４から遠い位置に配設されている。
【００２０】
他の実施実態において、前記レンズ１００の前記第二表面２０には、前記凹部２１を形成しなくても良い。この時、前記光源２００は、前記第二表面２０に直接的に設置される。
【００２１】
本実施実態において、前記光入射面２２は、第一凹曲面２２１、第二凹曲面２２２及び第三凹曲面２２３を備える。前記第二凹曲面２２２及び前記第三凹曲面２２３は、前記Ｙ方向（第二方向）に沿って前記第一凹曲面２２１の両側に対称に位置する。
【００２２】
前記第一凹曲面２２１は、前記光源２００から出射する光を発散するために用いられ、且つ前記Ｘ方向（第一方向）での光発散能力は前記Ｙ方向（第二方向）での光発散能力よりも小さい。
【００２３】
前記Ｙ方向において、前記第二凹曲面２２２及び前記第三凹曲面２２３の光発散能力が前記第一凹曲面２２１の光発散能力よりも小さい。これにより、前記第一凹曲面２２１に入射される光（即ち、前記光入射面２２の中央部に入射する光）は、大きな発散角を持つため、前記レンズ１００から出射される光の均一度を向上することができる。本実施形態において、前記第二凹曲面２２２及び前記第三凹曲面２２３は、楕円面である。
【００２４】
本発明に係る照明装置１ａは、前記レンズ１００の前記光出射面１１における前記第一曲面１１１、前記第一凸面１１２、前記第二凸面１１３、前記第二曲面１１４及び前記第三曲面１１５により、略矩形の照明範囲を形成する。
【００２５】
また、図５を参照すると、本発明に係る照明装置１ａの照度の分布図から分かるように、前記照明装置１ａの照明範囲は略矩形状を呈し、比較的均一な光分布を有しているため、グレア係数を効果的に下げることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ  照明装置
１００  レンズ
１０  第一表面
１１  光出射面
１１１  第一曲面
１１２  第一凸面
１１３  第二凸面
１１４  第二曲面
１１５  第三曲面
１２  取付面
１２１  切欠き
２０  第二表面
２１  凹部
２２  光入射面
２２１  第一凹曲面
２２２  第二凹曲面
２２３  第三凹曲面
３０  第一側面
４０  第二側面
２００  光源
２０１  回路板
【図１】
2012256595.tif 000003
【図２】
2012256595.tif 000004
【図３】
2012256595.tif 000005
【図４】
2012256595.tif 000006
【図５】
2012256595.tif 000007