光學(xué)透鏡及使用該光學(xué)透鏡的照明器材的制作方法
【專利摘要】一種用于控制從光源發(fā)射的光的分布的光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡包括形成板形狀的透鏡體。透鏡體在厚度方向上具有相對的第一表面和第二表面。透鏡體在第一表面和第二表面處分別設(shè)置有凹透鏡和凸透鏡。凹透鏡由以下菲涅爾透鏡限定：在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于厚度方向的第一方向延伸的多個凹透鏡表面布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透鏡由以下菲涅爾透鏡限定：在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于厚度方向且與第一方向交叉的第三方向延伸的多個凸透鏡表面布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
【專利說明】光學(xué)透鏡及使用該光學(xué)透鏡的照明器材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡及使用該光學(xué)透鏡的照明器材。
【背景技術(shù)】
[0002]過去，提供了安置在光源前面并控制從光源發(fā)射的光的分布的光學(xué)透鏡(例如，參見文件1[JP2010-177028A])。此光學(xué)透鏡由一對透鏡單元構(gòu)成。透鏡單元形成相同的形狀并關(guān)于光源的光軸對稱布置。每一個透鏡單兀具有用于光的入射面和用于光的出射面。入射面形成溝槽形狀。出射面由扁平球形表面限定。而且，每一個透鏡單元的形狀是通過將旋轉(zhuǎn)體弄平以具有預(yù)定的高度而獲得的，該旋轉(zhuǎn)體是通過繞長軸旋轉(zhuǎn)具有長軸和短軸的橢圓而得到的。在此光學(xué)透鏡用于構(gòu)成用于照亮道路的照明器材的情況中，單個LED位于形成透鏡單元的各個扁平球狀體的長軸的交叉點上。而且，此照明器材設(shè)置成使得光學(xué)透鏡的縱向方向和道路的縱向方向相同。從而，有效照亮道路的縱向方向上道路的寬的區(qū)域是可能的。
[0003]根據(jù)文件I中公開的光學(xué)透鏡，將照明器材安置為使得光學(xué)透鏡的縱向方向與道路的縱向方向相同，能夠有效地照亮道路的縱向方向上道路的寬的區(qū)域。然而，由于光學(xué)透鏡相對較厚，所以其可成形性較差。特別是具有該形狀的大的透鏡的形成是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述不足，本發(fā)明旨在提出具有改善的可成形性，同時保持其光分布性質(zhì)的光學(xué)透鏡以及使用該光學(xué)透鏡的照明器材。
[0005]根據(jù)本發(fā)明第一方面的光學(xué)透鏡是用于控制從光源發(fā)射的光的分布的光學(xué)透鏡，并包括形成為板形狀的透鏡體。透鏡體在厚度方向上具有相對的第一表面和第二表面。透鏡體在第一表面和第二表面處分別設(shè)置有凹透鏡和凸透鏡。凹透鏡由以下菲涅爾透鏡限定:在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于厚度方向的第一方向延伸的多個凹透鏡表面布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透鏡由以下菲涅爾透鏡限定:在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于厚度方向且與第一方向交叉的第三方向延伸的多個凸透鏡表面布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
[0006]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第二方面的所述光學(xué)透鏡，在第一方面，所述第一表面限定了光入射表面。
[0007]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第三方面的所述光學(xué)透鏡，在第一或第二方面，所述第一表面是凹面。
[0008]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第四方面的所述光學(xué)透鏡，在第一至第三方面中的任一方面，所述第一表面在所述第二方向上在其各個相對端設(shè)置有凸透鏡。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第五方面的照明器材包括設(shè)計為容納光源的器材體；以及安置在所述光源前面的光學(xué)透鏡。所述光學(xué)透鏡由第一至第四方面中的任一方面限定。
[0010]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第六方面的所述照明器材，在第五方面，所述照明器材還包括設(shè)計為將從所述光源發(fā)射的光的部分向前反射的反射板。
[0011]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第七方面的所述照明器材，在第六方面，所述反射板沿第四方向安置在所述光學(xué)透鏡的側(cè)邊上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是從上側(cè)觀看的透視圖，其示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體；
[0013]圖2是從下側(cè)觀看的透視圖，其示例了以上實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體；
[0014]圖3是垂直于縱向方向的截面圖，其示例了以上實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體；
[0015]圖4是垂直于寬度方向的截面圖，其示例了以上實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體；
[0016]圖5是示例了使用以上實施例的光學(xué)透鏡的照明器材的透視圖；
[0017]圖6是示例了使用以上實施例的光學(xué)透鏡的照明器材的透視圖，該照明器材的蓋子被移除了；
[0018]圖7是示例了使用以上實施例的光學(xué)透鏡的照明器材的截面圖；
[0019]圖8是示例了以上實施例的光學(xué)透鏡和反射板的透視圖；
[0020]圖9是示例了以上實施例的光學(xué)透鏡和反射板的正視圖；
[0021]圖10是示例了以上實施例的光學(xué)透鏡和反射板的頂視圖；
[0022]圖11是示例了使用以上實施例的光學(xué)透鏡的照明器材的安裝的實例的示意圖；
[0023]圖12是示例了使用以上實施例的光學(xué)透鏡的照明器材的安裝的另一實例的示意圖；
[0024]圖13是從上側(cè)觀看的透視圖，其示例了以上實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體的第一修改；
[0025]圖14是從下側(cè)觀看的透視圖，其示例了第一修改；
[0026]圖15是垂直于寬度方向的截面圖,其不例了第一修改；
[0027]圖16是垂直于縱向方向的截面圖,其不例了第一修改；
[0028]圖17是從上側(cè)觀看的透視圖，其示例了以上實施例的光學(xué)透鏡的透鏡體的第二修改；
[0029]圖18是從下側(cè)觀看的透視圖，其示例了第二修改；
[0030]圖19是垂直于縱向方向的截面圖，其示例了第二修改；以及
[0031]圖20是垂直于寬度方向的截面圖，其示例了第二修改。
【具體實施方式】
[0032]對本實施例的光學(xué)透鏡I和照明器材A進行了參照圖1至圖20的以下說明。
[0033]如圖11和圖12所示，例如，本實施例的照明器材A用作照亮道路Rl的路燈。在這種情況下，照明器材A聯(lián)接至沿著道路Rl豎立的桿100的頂點。除非另有說明，在以下說明中，圖9中向上和向下的方向表示本實施例的向前和向后的方向，并且圖9中向左和向右的方向表示本實施例的向左和向右的方向，并且圖10中向上和向下的方向表示本實施例的向上和向下的方向。
[0034]如圖5至圖7所示，本實施例的照明器材A包括光源(光源單元)3、光學(xué)透鏡1、反射板2、以及電源單元6。光學(xué)透鏡I安置在光源單元3的前面。反射板2安置在光學(xué)透鏡I的左側(cè)和右側(cè)。電源單元6向光源單元3提供電力用于點亮光源單元3。而且，本實施例的照明器材A包括器材體4、光透射(透明的或半透明)面板5、和散熱單元7。器材體4設(shè)計為用于容納光學(xué)透鏡1、反射板2、光源單元3和電源單元6。光透射面板5裝配在形成于器材體4的前表面中的開口中。散熱單兀7固定在器材體4的后表面上。
[0035]如圖1至圖4所示，光學(xué)透鏡I包括透鏡體(透鏡基底)11，其在側(cè)視圖中形成弧形狀。存在固定部分12和12，其設(shè)置在透鏡體11的向上和向下的方向的相對端并呈對角位置(見圖8至圖10)。需要注意，透鏡體11可形成為圓(橢圓)板形狀而不是矩形板形狀。
[0036]每一個固定部分12設(shè)置有插入孔12a,固定螺釘8通過該插入孔12a插入。通過將通過各個插入孔12a插入的固定螺釘固定到器材體4的體41的底部，將光學(xué)透鏡I固定到器材體4上。
[0037]圖1至圖4示出了本實施例的光學(xué)透鏡I的透鏡體11的基本實例。在以下說明中，如果必要的話，基本實例的光學(xué)透鏡I由參考數(shù)字IA標定，且基本實例的透鏡體11由參考數(shù)字IlA標定。
[0038]如圖1和圖3所示，形成于透鏡體11 (IlA)前表面(S卩，光出射表面Ila)中的是第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13。第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13由多個向前彎曲的凸透鏡表面13a構(gòu)成。在第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13中，垂直于向上和向下的方向(縱向方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13在向左和向右的方向(寬度方向)上關(guān)于光源單元3的光軸Pl是對稱的。此夕卜，每一個凸透鏡表面13a形成為直線形狀，并在透鏡體IlA的縱向方向上延伸。另外，存在在透鏡體IlA的縱向方向上延伸并介于各對相鄰的凸透鏡表面13a之間的凹槽13b。
[0039]如圖2和圖4所示，形成于透鏡體IlA的后表面(即，光入射表面Ilb)的是第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14由多個向前彎曲的凹透鏡表面14a構(gòu)成。在第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14中，垂直于向左和向右的方向(寬度方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14在向上和向下的方向(縱長方向)上關(guān)于光源單元3的光軸Pl是對稱的。此外，每一個凹透鏡表面14a形成為直線形狀并在透鏡體IlA的寬度方向上延伸。另外，存在在透鏡體IlA的寬度方向上延伸并介于各對相鄰的凹透鏡表面14a之間的凹槽14b。
[0040]就這一點而言，形成于透鏡體IlA的光入射表面Ilb中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14沿著透鏡體IlA的寬度方向延伸。而且，形成于透鏡體IlA的光出射表面Ila中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13沿著透鏡體IlA的縱向方向延伸。簡言之，在本實例的光學(xué)透鏡IA中，第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13彼此垂直。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14構(gòu)成凹透鏡，且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13構(gòu)成凸透鏡。此外，本實例的光學(xué)透鏡IA中，在構(gòu)成凸透鏡的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)13的凹槽13b的延伸方向上的透鏡體IlA的相對端朝向光源單元3 (向下，在圖9中)彎曲。
[0041]如上所述，透鏡體IlA形成為板形狀(在示例的實例中，矩形板形狀)。透鏡體IlA具有第一表面(圖3和圖4中的下表面)和第二表面(圖3和圖4中的上表面),第一表面和第二表面在厚度方向(圖3和圖4中，向上和向下的方向)上彼此相對。
[0042]在透鏡體IlA中,第一表面限定光入射表面lib。而且,第一表面是凹面,其中垂直于寬度方向(圖3中向左和向右的方向)的平面內(nèi)的截面圖具有凹形(見圖4)。另外，第二表面限定了光出射表面11a。而且，第二表面是凸面，其中垂直于寬度方向(圖3中向左和向右的方向)的平面內(nèi)的截面圖具有凸形(見圖4)。[0043]透鏡體IlA在第一表面(光入射表面Ilb)和第二表面(光出射表面Ila)上分別設(shè)置有凹透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))14和凸透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))13。簡言之，凹透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))14形成于第一表面(光入射表面Ilb)中，凸透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))13形成于第二表面(光出射表面Ila)中。
[0044]凹透鏡14由菲涅爾透鏡(凹菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向的第一方向(寬度方向；圖3中向左和向右的方向)延伸的多個凹透鏡表面14a布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(縱向方向；圖4中向左和向右的方向)上。換句話說，凹透鏡14形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由多個在透鏡體IlA的寬度方向上延伸的直凹棱鏡(凹透鏡表面14a)構(gòu)成。簡言之，凹透鏡14是凹線性菲涅爾透鏡。
[0045]凸透鏡13由菲涅爾透鏡(凸菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向且與第一方向(寬度方向；圖3中向左和向右的方向)交叉的第三方向(縱向方向；圖4中向左和向右的方向)延伸的多個凸透鏡表面13a布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(寬度方向；圖3中向左和向右的方向)上。換句話說，凸透鏡13形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由在透鏡體IlA的縱向方向上延伸的多個直凸棱鏡(凸透鏡表面13a)構(gòu)成。簡言之，凸透鏡13是凸線性菲涅爾透鏡。需要注意，第三方向不必與第二方向相同，并且第四方向不必與第一方向相同。然而，優(yōu)選地，第三方向和第四方向分別與第二方向和第一方向相同。
[0046]反射板2設(shè)計為將從光源單元3發(fā)射的光的部分向前反射。反射板2沿第四方向(寬度方向；圖9和圖10中向左和向右的方向)安置于光學(xué)透鏡I的側(cè)面上。
[0047]如圖8至圖10所示，反射板2包括形成為在向上和向下的方向上具有長的尺寸的矩形板形狀的反射部分21。存在沿向上和向下的方向在反射部分21的各相對端設(shè)置的固定部分22。每一個固定部分22形成為L形狀。每一個固定部分22設(shè)置有插入孔22a,固定螺釘8通過插入孔22a插入。通過將通過各個插入孔22a插入的固定螺釘8固定至器材體4的體41的底部，將反射板2固定至器材體4。而且，在反射板2中，如圖9所示，反射部分21從固定部分22的頂點(前端)延伸，并相對于向前和向后的方向(圖9中向上和向下的方向)以角度Θ I傾斜。因此，向前反射從光源單元3發(fā)射的但橫向行進的光是可能的。
[0048]如圖7和圖9所示，光源單元3包括安裝基底31。安裝在安裝基底31前表面(圖9中上表面)上的是LED芯片32。LED芯片32由由電源單元6供應(yīng)的電力以預(yù)定的亮度點売。
[0049]器材體4由具有高熱導(dǎo)率的材料(例如，鋁和鋁合金)制成。器材體4包括體41和蓋42。體41形成為具有開口表面(前表面；圖6中的下表面)的矩形盒形狀。蓋42聯(lián)接至體41以便覆蓋體41的前開口。體41有凹進部分41a，并且，如圖6和圖7所示，在沿體41的縱向方向的兩行中布置并在沿體41的寬度方向的兩行中布置的全部四個光學(xué)透鏡I安置在凹進部分41a上，覆蓋各自對應(yīng)的光源單元3。而且，每一個光學(xué)透鏡I取向為使得其縱向方向與體41寬度方向相同。而且，反射板2在向左和向右的方向上安置于每一個透鏡I的兩側(cè)，使得反射部分21的縱向方向平行于透鏡體11的縱向方向。另外，電源單元6位于體41的凹進部分41a的底部側(cè)(圖7中左側(cè))。電源單元6經(jīng)由電力纜線(未示出)電耦合至各個光源單元3。
[0050]蓋42在蓋42固定至體41時面向光學(xué)透鏡I和反射板2的部分處設(shè)置有開口 42a。開口 42a形成為矩形。使用適當?shù)墓潭ǚ绞窖b配至開口 42a中的是光透射面板5(例如,玻璃板)。光透射面板5形成為矩形板形狀。因此，從光源單元3發(fā)射的光穿過光學(xué)透鏡1，并且隨后穿過光透射面板5，并發(fā)射至外面。還有，如圖5和圖6所示，器材體4在器材體4的底部側(cè)(圖5中左側(cè))上的部分處連接于桿100。
[0051]散熱單元7包括由具有高熱導(dǎo)率的材料(例如，鋁和鋁合金)制成的多個散熱鰭71。散熱單元7固定于器材體4的體41的后表面(圖5中的上表面)。通過設(shè)置散熱單元7，在光源單元3處生成的熱經(jīng)由體41傳遞至散熱鰭71，并經(jīng)由散熱鰭71輻射至外面。
[0052]如圖11和12所示，前述照明器材A分別固定至例如沿著道路Rl豎立的桿100的頂點。當照明器材A聯(lián)接至桿100時，照明器材A取向為使得每一個光學(xué)透鏡I的向上和向下的方向(縱向方向)沿道路Rl的縱向方向延伸。因此，從光源單元3發(fā)射的光由形成于光學(xué)透鏡I的透鏡體11的光入射表面Ilb中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)14向外漫射。結(jié)果，能夠照亮道路Rl的縱向方向上的寬的區(qū)域。
[0053]而且，關(guān)于道路Rl的寬度方向，從光源單元3發(fā)射的光由形成于光學(xué)透鏡I的透鏡體11的光出射表面Ila中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)12向里聚焦。此外，橫向(向外)發(fā)射的光由安置在光學(xué)透鏡I兩側(cè)的反射板2向里反射。結(jié)果，由于在道路Rl的寬度方向上發(fā)射的光沒有向外漫射，所以如圖11和圖12中所示地在道路Rl上聚集光是可能的。需要注意，圖11和圖12示出的區(qū)域al表示每一個照明器材A的照明區(qū)域，且圖12示出的區(qū)域a2表示相鄰照明器材A的照明區(qū)域的重疊區(qū)域。通過形成重疊的照明區(qū)域，減少相鄰照明器材A之間的未照亮區(qū)域是可能的。
[0054]圖13至圖16示出了本實施例的光學(xué)透鏡I的透鏡體11的修改(第一修改)。在以下說明中，如果必要，第一修改的光學(xué)透鏡I和透鏡體11分別由參考數(shù)字IB和IB標定。
[0055]透鏡體11 (IlB)在側(cè)視圖中形成為弧形狀。如圖13和15所示，形成于透鏡體IlB的前表面(B卩，光出射表面Ila)中的是第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15。第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15由向后彎曲的多個凹透鏡表面15a構(gòu)成。在第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15中，垂直于向左和向右的方向(寬度方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15在向上和向下的方向(縱向方向)上相對于光源單元3的光軸P2是對稱的。此外，每一個凹透鏡表面15a形成為直線形狀并沿透鏡體IlB的寬度方向延伸。另外，存在沿透鏡體IlB的寬度方向延伸并介于各對相鄰的凹透鏡表面15a之間的凹槽15b。還有，透鏡體11設(shè)置有向前彎曲的凸透鏡表面17 (菲涅爾結(jié)構(gòu))。凸透鏡表面17位于透鏡體IlB的光出射表面Ila的遠離光軸P2的各相對端上。
[0056]如圖14和圖16所示，形成于透鏡體IlB的后表面(即，光入射表面Ilb)中的是第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16由向后彎曲的多個凸透鏡表面16a構(gòu)成。在第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16中，垂直于向上和向下的方向(縱向方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16在向左和向右的方向(寬度方向)上關(guān)于光源單元3的光軸P2是對稱的。此外，每一個凸透鏡表面16a形成為直線形狀，并沿透鏡體IlB的縱向方向延伸。另外，存在沿透鏡體IlB的縱向方向延伸并介于各對相鄰的凸透鏡表面16a之間的凹槽16b。
[0057]就這一點而言，形成于透鏡體IlB的光入射表面Ilb中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16沿著透鏡體IlB的向上和向下的方向(縱向方向)延伸。而且，形成于透鏡體IlB的光出射表面Ila中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15沿著透鏡體IlB的向左和向右的方向(寬度方向)延伸。簡言之，在本實例的光學(xué)透鏡IB中，第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15彼此垂直。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16構(gòu)成凸透鏡，且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15構(gòu)成凹透鏡。此外，在本實例的光學(xué)透鏡IB中，在構(gòu)成凸透鏡的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)16的凹槽16b的延伸方向上的透鏡體IlB的相對端朝向光源單元3 (向下，在圖15中)彎曲。
[0058]如上所述，透鏡體IlB形成為板形狀(在示例的實例中，矩形板形狀)。透鏡體IlB具有在厚度方向(圖15和圖16中，向上和向下的方向)上彼此相對的第一表面(圖15和圖16中的上表面)和第二表面(圖15和圖16中的下表面)。
[0059]在透鏡體IlB中,第一表面限定了光出射表面11a。而且,第一表面是凸面,其中垂直于寬度方向(圖16中向左和向右的方向)的平面內(nèi)的截面圖具有凸形(見圖15)。另外，第二表面限定了光入射表面lib。而且，第二表面是凹面，其中垂直于寬度方向(圖16中向左和向右的方向)的平面內(nèi)的截面圖具有凹形(見圖15)。
[0060]透鏡體IlB在第一表面(光出射表面Ila)和第二表面(光入射表面Ilb)處分別設(shè)置有凹透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))15和凸透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))16。簡言之，凹透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))15形成于第一表面(光出射表面Ila)中，并且凸透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))16形成于第二表面(光入射表面Ilb)中。
[0061]凹透鏡15由菲涅爾透鏡(凹菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向的第一方向(寬度方向；圖16中向左和向右的方向)延伸的多個凹透鏡表面15a布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(縱向方向；圖15中向左和向右的方向)上。換句話說，凹透鏡15形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由在透鏡體IlB的寬度方向上延伸的多個直凹棱鏡(凹透鏡表面15a)構(gòu)成。簡言之，凹透鏡15是凹線性菲涅爾透鏡。
[0062]凸透鏡16由菲涅爾透鏡(凸菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向且與第一方向(寬度方向，圖16中向左和向右的方向)交叉的第三方向(縱向方向；圖15中向左和向右的方向)延伸的多個凸透鏡表面16a布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(寬度方向；圖16中向左和向右的方向)上。換句話說，凸透鏡16形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由在透鏡體IlB的縱向方向上延伸的多個直凸棱鏡(凸透鏡表面16a)構(gòu)成。簡言之，凸透鏡16是凸線性菲涅爾透鏡。需要注意，第三方向不必與第二方向相同，且第四方向不必與第一方向相同。然而，優(yōu)選地，第三方向和第四方向分別與第二方向和第一方向相同。
[0063]而且，在透鏡體IlB中，第一表面(光出射表面Ila)在第二方向(縱向方向；向左和向右的方向)上在其各相對端處設(shè)置有凸透鏡(凸透鏡表面)17。
[0064]還有，光學(xué)透鏡IB固定至體41，使得光學(xué)透鏡IB的縱向方向與器材體4的體41的寬度方向相同，與圖1至圖4示出的光學(xué)透鏡IA的方式相類似。
[0065]圖17至圖20示出了本實施例的光學(xué)透鏡I的透鏡體11的另一個修改(第二修改)。在以下說明中，如果必要，第二修改的光學(xué)透鏡I和透鏡體11分別由參考數(shù)字IC和Iic標定。
[0066]透鏡體IlC形成為近似矩形板形狀。如圖17和19所示，形成于透鏡體IlC的前表面(即，光出射表面Ila)中的是第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18。第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18由向前彎曲的多個凸透鏡表面18a構(gòu)成。在第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18中，垂直于向上和向下的方向(縱向方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18在向左和向右的方向(寬度方向)上關(guān)于光源單元3的光軸P3是對稱的。此外，每一個凸透鏡表面18a形成為直線形狀并沿透鏡體IlC的縱向方向延伸。另外，存在沿透鏡體IlC的縱向方向延伸并介于各對相鄰的凸透鏡表面18a之間的凹槽18b。
[0067]如圖18和20所不,形成于透鏡體IlC的后表面(即，光入射表面Ilb)中的是第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19由向前彎曲的多個凹透鏡表面19a構(gòu)成。在第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19中，垂直于向左和向右的方向(寬度方向)的截面圖是鋸齒形狀，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19在向上和向下的方向(縱向方向)上關(guān)于光源單元3的光軸P3是對稱的。此外，每一個凹透鏡表面19a形成為直線形狀，并沿透鏡體IlC的寬度方向延伸。另外，存在在透鏡體IlC的寬度方向上延伸并介于各對相鄰的凹透鏡表面19a之間的凹槽19b。
[0068]就這一點而言，形成于透鏡體IIC光入射表面Ilb中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19沿著透鏡體Iic的向左和向右的方向(寬度方向)延伸。而且，形成于透鏡體IlC的光出射表面Ila中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18沿著透鏡體IIC的向上和向下的方向(縱向方向)延伸。簡言之，在本實例的光學(xué)透鏡IC中，第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18彼此垂直。第一菲涅爾結(jié)構(gòu)19構(gòu)成凹透鏡，且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)18構(gòu)成凸透鏡。
[0069]如上所述，透鏡體IlC形成為板形狀(在示例的實例中，矩形板形狀)。透鏡體IlC具有在厚度方向(圖19和圖20中，向上和向下的方向)上彼此相對的第一表面(圖19和圖20中的下表面)和第二表面(圖19和圖20中的上表面)。
[0070]在透鏡體IlC中，第一表面限定了光入射表面11b，且第二表面限定了光出射表面11a。第一和第二表面中的每一個都是平坦的表面。
[0071]透鏡體IlC在第一表面(光入射表面Ilb)和第二表面(光出射表面Ila)處分別設(shè)置有凹透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))19和凸透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))18。簡言之，凹透鏡(第一菲涅爾結(jié)構(gòu))19形成于第一表面(光入射表面Ilb)中，且凸透鏡(第二菲涅爾結(jié)構(gòu))18形成于第二表面(光出射表面Ila)中。
[0072]凹透鏡19由菲涅爾透鏡(凹菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向的第一方向(寬度方向；圖19中向左和向右的方向)延伸的多個凹透鏡表面19a布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(縱向方向；圖20中向左和向右的方向)上。換句話說，凹透鏡19形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由沿透鏡體IlC寬度方向延伸的多個直凹棱鏡(凹透鏡表面19a)構(gòu)成。簡言之，凹透鏡19是凹線性菲涅爾透鏡。
[0073]凸透鏡18由菲涅爾透鏡(凸菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向且與第一方向(寬度方向，圖19中向左和向右的方向)交叉的第三方向(縱向方向；圖20中向左和向右的方向)延伸的多個凸透鏡表面18a布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(寬度方向；圖19中向左和向右的方向)上。換句話說，凸透鏡18形成為線性菲涅爾透鏡形狀，并且由在透鏡體IlC的縱向方向上延伸的多個直凸棱鏡(凸透鏡表面18a)構(gòu)成。簡言之，凸透鏡18是凸線性菲涅爾透鏡。需要注意，第三方向不必與第二方向相同，并且第四方向不必與第一方向相同。然而，優(yōu)選地，第三方向和第四方向分別與第二方向和第一方向相同。
[0074]還有，光學(xué)透鏡IC固定于體41，使得光學(xué)透鏡IC的縱向方向與器材體4的體41的寬度方向相同，與圖1至圖4示出的光學(xué)透鏡IA的方式類似。
[0075]如上所述，本實施例的光學(xué)透鏡I安置在光源前面并控制從光源發(fā)射的光的分布。在此光學(xué)透鏡I中，形成于光入射表面Ilb中的線性第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和形成于光出射表面Ila中的線性第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)中的一個用作凸透鏡而另一個用作凹透鏡。
[0076]而且，在本實施例的光學(xué)透鏡I中，第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，19)構(gòu)成凹透鏡，且第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，18)構(gòu)成凸透鏡。而且，在本實施例的光學(xué)透鏡I中，透鏡體11相對于構(gòu)成第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，16，18)中的凸透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)的凹槽方向朝光源(光源單元)3彎曲。另外，在本實施例的光學(xué)透鏡I中，關(guān)于其中菲涅爾結(jié)構(gòu)(15)構(gòu)成第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(16)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(15)中的凹透鏡的表面(光出射表面Ila),構(gòu)成凹透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(15)形成于光源(光源單兀)3的光軸周圍，并且構(gòu)成凸透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(17)形成于遠離光軸的相對端。
[0077]根據(jù)本實施例，形成于透鏡體11的光出射表面Ila中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和形成于透鏡體11的光入射表面Ilb中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)中的一個構(gòu)成凸透鏡而另一個構(gòu)成凹透鏡。因此，從光源單元3發(fā)射的光能夠在在特定方向上具有寬角度的區(qū)域上分布，以及能夠在在垂直于該特定方向的方向上具有窄角度的區(qū)域上分布。
[0078]當本照明器材A用于路燈中時，如圖11和圖12所示，沿道路Rl的縱向方向照亮道路Rl的寬的區(qū)域是可能的，并且沿道路Rl的寬度方向在道路Rl上聚集光也是可能的。因此，光分布性質(zhì)能夠與現(xiàn)有光學(xué)透鏡的光分布性質(zhì)維持相同水平。
[0079]而且，由于光入射表面Ilb和光出射表面Ila中的每一個形成為菲涅爾形狀，所以能夠減薄透鏡。因此，降低生產(chǎn)成本并便于形成大的透鏡是可能的。
[0080]而且，如圖1至圖4和圖13至圖16所示，透鏡體11相對于沿構(gòu)成凸透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，16)的凹槽(13b，16b)延伸的方向在其相對端朝光源單元3彎曲。因此，向前發(fā)射的光的量能夠增大一由向透鏡體11的彎曲部分發(fā)射的光的量。
[0081]另外，如圖13至16所示，關(guān)于出射面11a，其中形成了構(gòu)成凹透鏡的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)15，給遠離光源單元3的光軸P2的各相對端設(shè)置凸透鏡表面17。因此，朝以上相對端行進的光能夠向內(nèi)聚集。結(jié)果，能夠增大發(fā)射至預(yù)定照明區(qū)域的光的量。
[0082]此外，如本實施例中所描述，反射板2在垂直于構(gòu)成凸透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，16，18)以及光源單元3的光軸的方向上，即光學(xué)透鏡I的透鏡體11的向左和向右的方向(寬度方向)上，位于光學(xué)透鏡I的兩側(cè)。在此情況下，反射板2能夠向內(nèi)反射從光源單元3發(fā)射并然后橫向行進而未通過透鏡I的光。因此，能夠增大向前發(fā)射的光的量。
[0083]需要注意，本實施例中描述的光學(xué)透鏡I是其中一個實例。例如，形成于光入射表面中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)和形成于光出射表面中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)彼此垂直，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)中的一個可以構(gòu)成凸透鏡，而另一個可以構(gòu)成凹透鏡。在本實施例，描述了其中照明器材A用于路燈中的實例。然而，照明器材的應(yīng)用不限于路燈，而是照明器材可以用于諸如街燈和公園燈的其它燈中。
[0084]如上所述，本實施例的光學(xué)透鏡I包括以下第一特征。關(guān)于第一特征，光學(xué)透鏡I是用于控制從光源(光源單元)3發(fā)射的光的分布的光學(xué)透鏡，并包括形成為板形狀的透鏡體11。透鏡體11在厚度方向上具有相對的第一和第二表面。透鏡體11在第一表面和第二表面分別設(shè)置有凹透鏡(14，15，19)和凸透鏡(13，16，18)。凹透鏡(14，15，19)由菲涅爾透鏡(凹線性菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向的第一方向延伸的多個凹透鏡表面(14a, 15a, 19a)布置在分別垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透鏡(13，16, 18)由菲涅爾透鏡(凸線性菲涅爾透鏡)限定，其中沿著垂直于厚度方向且與第一方向交叉的第三方向延伸的多個凸透鏡表面(13a, 16a, 18a)布置在分別垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
[0085]而且，本實施例的光學(xué)透鏡I包括以下第二至第四特征。關(guān)于第二特征，在第一特征中，第一表面限定了光入射表面lib。關(guān)于第三特征,在第一或第二特征中,第一表面是凹面。關(guān)于第四特征，在第一至第三中的任何一個中，第一表面在第二方向上在其各個相對端處設(shè)置有凸透鏡17。需要注意，第二至第四特征為可選的。
[0086]本實施例的照明器材A包括前述光學(xué)透鏡I和設(shè)計用于向前反射從光源單元3發(fā)射的部分光的反射板2。反射板2在垂直于構(gòu)成第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)中的凸透鏡的菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，16，18)并且垂直于光源(光源單元)3的光軸的方向上相對于光學(xué)透鏡I橫向安置。
[0087]換句話說，本實施例的照明器材A包括以下第五特征。關(guān)于第五特征，照明器材A包括設(shè)計為容納光源(光源單元)3的器材體4 ;以及安置在光源(光源單元)3前面的光學(xué)透鏡I。光學(xué)透鏡I包括第一特征。另外，光學(xué)透鏡I可以選擇性地包括第二至第四特征。而且，本實施例的照明器材A包括以下第六和第七特征。關(guān)于第六特征，在第五特征中，照明器材A還包括設(shè)計為將從光源(光源單元)3發(fā)射的部分光向前反射的反射板2。關(guān)于第七特征，在第六特征中，反射板2沿第四方向安置在光學(xué)透鏡I的側(cè)邊。需要注意，第六和第七特征是可選的。
[0088]如上所述，根據(jù)本實施例的光學(xué)透鏡I和照明器材A，形成于光入射表面Ilb中的第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和形成于光出射表面Ila中的第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅爾結(jié)構(gòu)(14，16，19)和第二菲涅爾結(jié)構(gòu)(13，15，18)中的一個構(gòu)成凸透鏡而另一個構(gòu)成凹透鏡。因此，從光源發(fā)射的光能夠在特定方向上在具有寬角度的區(qū)域上分布，并且能夠在垂直于該特定方向的方向上在具有窄角度的區(qū)域上分布。而且，由于光入射表面Ilb和光出射表面Ila中的每一個形成菲涅爾形狀，所以能夠減薄透鏡。因此，降低生產(chǎn)成本并便于形成大的透鏡是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制從光源發(fā)射的光的分布的光學(xué)透鏡，包括形成為板形狀的透鏡體， 其中: 所述透鏡體在厚度方向上具有相對的第一表面和第二表面； 所述透鏡體在所述第一表面和所述第二表面處分別設(shè)置有凹透鏡和凸透鏡； 所述凹透鏡由以下菲涅爾透鏡限定:在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于所述厚度方向的第一方向延伸的多個凹透鏡表面布置在分別垂直于所述厚度方向和所述第一方向的第二方向上；并且 所述凸透鏡由以下菲涅爾透鏡限定:在該菲涅爾透鏡中，沿著垂直于所述厚度方向且與所述第一方向交叉的第三方向延伸的多個凸透鏡表面布置在分別垂直于所述厚度方向和所述第三方向的第四方向上。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中 所述第一表面限定光入射表面。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中 所述第一表面是凹面。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中 所述第一表面在所述第二方向上在其各相對端設(shè)置有凸透鏡。
5.一種照明器材，包括: 器材體，設(shè)計為容納光源；以及 光學(xué)透鏡，安置在所述光源的前面，所述光學(xué)透鏡由權(quán)利要求1限定。
6.如權(quán)利要求5所述的照明器材，其中 所述照明器材還包括設(shè)計為將從所述光源發(fā)射的光的部分向前反射的反射板。
7.如權(quán)利要求6所述的照明器材，其中 所述反射板沿所述第四方向安置在所述光學(xué)透鏡的側(cè)邊上。
【文檔編號】F21Y101/02GK103574504SQ201310320804
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】白川友樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社