光学透镜及使用该光学透镜的照明器材的制作方法
【专利摘要】一种用于控制从光源发射的光的分布的光学透镜，所述光学透镜包括形成板形状的透镜体。透镜体在厚度方向上具有相对的第一表面和第二表面。透镜体在第一表面和第二表面处分别设置有凹透镜和凸透镜。凹透镜由以下菲涅尔透镜限定：在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于厚度方向的第一方向延伸的多个凹透镜表面布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透镜由以下菲涅尔透镜限定：在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于厚度方向且与第一方向交叉的第三方向延伸的多个凸透镜表面布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
【专利说明】光学透镜及使用该光学透镜的照明器材
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学透镜及使用该光学透镜的照明器材。
【背景技术】
[0002]过去，提供了安置在光源前面并控制从光源发射的光的分布的光学透镜(例如，参见文件1[JP2010-177028A])。此光学透镜由一对透镜单元构成。透镜单元形成相同的形状并关于光源的光轴对称布置。每一个透镜单兀具有用于光的入射面和用于光的出射面。入射面形成沟槽形状。出射面由扁平球形表面限定。而且，每一个透镜单元的形状是通过将旋转体弄平以具有预定的高度而获得的，该旋转体是通过绕长轴旋转具有长轴和短轴的椭圆而得到的。在此光学透镜用于构成用于照亮道路的照明器材的情况中，单个LED位于形成透镜单元的各个扁平球状体的长轴的交叉点上。而且，此照明器材设置成使得光学透镜的纵向方向和道路的纵向方向相同。从而，有效照亮道路的纵向方向上道路的宽的区域是可能的。
[0003]根据文件I中公开的光学透镜，将照明器材安置为使得光学透镜的纵向方向与道路的纵向方向相同，能够有效地照亮道路的纵向方向上道路的宽的区域。然而，由于光学透镜相对较厚，所以其可成形性较差。特别是具有该形状的大的透镜的形成是困难的。
【发明内容】
[0004]针对上述不足，本发明旨在提出具有改善的可成形性，同时保持其光分布性质的光学透镜以及使用该光学透镜的照明器材。
[0005]根据本发明第一方面的光学透镜是用于控制从光源发射的光的分布的光学透镜，并包括形成为板形状的透镜体。透镜体在厚度方向上具有相对的第一表面和第二表面。透镜体在第一表面和第二表面处分别设置有凹透镜和凸透镜。凹透镜由以下菲涅尔透镜限定:在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于厚度方向的第一方向延伸的多个凹透镜表面布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透镜由以下菲涅尔透镜限定:在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于厚度方向且与第一方向交叉的第三方向延伸的多个凸透镜表面布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
[0006]关于根据本发明的第二方面的所述光学透镜，在第一方面，所述第一表面限定了光入射表面。
[0007]关于根据本发明的第三方面的所述光学透镜，在第一或第二方面，所述第一表面是凹面。
[0008]关于根据本发明的第四方面的所述光学透镜，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个相对端设置有凸透镜。
[0009]根据本发明的第五方面的照明器材包括设计为容纳光源的器材体；以及安置在所述光源前面的光学透镜。所述光学透镜由第一至第四方面中的任一方面限定。
[0010]关于根据本发明的第六方面的所述照明器材，在第五方面，所述照明器材还包括设计为将从所述光源发射的光的部分向前反射的反射板。
[0011]关于根据本发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学透镜的侧边上。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是从上侧观看的透视图，其示例了根据本发明的一个实施例的光学透镜的透镜体；
[0013]图2是从下侧观看的透视图，其示例了以上实施例的光学透镜的透镜体；
[0014]图3是垂直于纵向方向的截面图，其示例了以上实施例的光学透镜的透镜体；
[0015]图4是垂直于宽度方向的截面图，其示例了以上实施例的光学透镜的透镜体；
[0016]图5是示例了使用以上实施例的光学透镜的照明器材的透视图；
[0017]图6是示例了使用以上实施例的光学透镜的照明器材的透视图，该照明器材的盖子被移除了；
[0018]图7是示例了使用以上实施例的光学透镜的照明器材的截面图；
[0019]图8是示例了以上实施例的光学透镜和反射板的透视图；
[0020]图9是示例了以上实施例的光学透镜和反射板的正视图；
[0021]图10是示例了以上实施例的光学透镜和反射板的顶视图；
[0022]图11是示例了使用以上实施例的光学透镜的照明器材的安装的实例的示意图；
[0023]图12是示例了使用以上实施例的光学透镜的照明器材的安装的另一实例的示意图；
[0024]图13是从上侧观看的透视图，其示例了以上实施例的光学透镜的透镜体的第一修改；
[0025]图14是从下侧观看的透视图，其示例了第一修改；
[0026]图15是垂直于宽度方向的截面图,其不例了第一修改；
[0027]图16是垂直于纵向方向的截面图,其不例了第一修改；
[0028]图17是从上侧观看的透视图，其示例了以上实施例的光学透镜的透镜体的第二修改；
[0029]图18是从下侧观看的透视图，其示例了第二修改；
[0030]图19是垂直于纵向方向的截面图，其示例了第二修改；以及
[0031]图20是垂直于宽度方向的截面图，其示例了第二修改。
【具体实施方式】
[0032]对本实施例的光学透镜I和照明器材A进行了参照图1至图20的以下说明。
[0033]如图11和图12所示，例如，本实施例的照明器材A用作照亮道路Rl的路灯。在这种情况下，照明器材A联接至沿着道路Rl竖立的杆100的顶点。除非另有说明，在以下说明中，图9中向上和向下的方向表示本实施例的向前和向后的方向，并且图9中向左和向右的方向表示本实施例的向左和向右的方向，并且图10中向上和向下的方向表示本实施例的向上和向下的方向。
[0034]如图5至图7所示，本实施例的照明器材A包括光源(光源单元)3、光学透镜1、反射板2、以及电源单元6。光学透镜I安置在光源单元3的前面。反射板2安置在光学透镜I的左侧和右侧。电源单元6向光源单元3提供电力用于点亮光源单元3。而且，本实施例的照明器材A包括器材体4、光透射(透明的或半透明)面板5、和散热单元7。器材体4设计为用于容纳光学透镜1、反射板2、光源单元3和电源单元6。光透射面板5装配在形成于器材体4的前表面中的开口中。散热单兀7固定在器材体4的后表面上。
[0035]如图1至图4所示，光学透镜I包括透镜体(透镜基底)11，其在侧视图中形成弧形状。存在固定部分12和12，其设置在透镜体11的向上和向下的方向的相对端并呈对角位置(见图8至图10)。需要注意，透镜体11可形成为圆(椭圆)板形状而不是矩形板形状。
[0036]每一个固定部分12设置有插入孔12a,固定螺钉8通过该插入孔12a插入。通过将通过各个插入孔12a插入的固定螺钉固定到器材体4的体41的底部，将光学透镜I固定到器材体4上。
[0037]图1至图4示出了本实施例的光学透镜I的透镜体11的基本实例。在以下说明中，如果必要的话，基本实例的光学透镜I由参考数字IA标定，且基本实例的透镜体11由参考数字IlA标定。
[0038]如图1和图3所示，形成于透镜体11 (IlA)前表面(S卩，光出射表面Ila)中的是第二菲涅尔结构13。第二菲涅尔结构13由多个向前弯曲的凸透镜表面13a构成。在第二菲涅尔结构13中，垂直于向上和向下的方向(纵向方向)的截面图是锯齿形状，并且第二菲涅尔结构13在向左和向右的方向(宽度方向)上关于光源单元3的光轴Pl是对称的。此夕卜，每一个凸透镜表面13a形成为直线形状，并在透镜体IlA的纵向方向上延伸。另外，存在在透镜体IlA的纵向方向上延伸并介于各对相邻的凸透镜表面13a之间的凹槽13b。
[0039]如图2和图4所示，形成于透镜体IlA的后表面(即，光入射表面Ilb)的是第一菲涅尔结构14。第一菲涅尔结构14由多个向前弯曲的凹透镜表面14a构成。在第一菲涅尔结构14中，垂直于向左和向右的方向(宽度方向)的截面图是锯齿形状，并且第一菲涅尔结构14在向上和向下的方向(纵长方向)上关于光源单元3的光轴Pl是对称的。此外，每一个凹透镜表面14a形成为直线形状并在透镜体IlA的宽度方向上延伸。另外，存在在透镜体IlA的宽度方向上延伸并介于各对相邻的凹透镜表面14a之间的凹槽14b。
[0040]就这一点而言，形成于透镜体IlA的光入射表面Ilb中的第一菲涅尔结构14沿着透镜体IlA的宽度方向延伸。而且，形成于透镜体IlA的光出射表面Ila中的第二菲涅尔结构13沿着透镜体IlA的纵向方向延伸。简言之，在本实例的光学透镜IA中，第一菲涅尔结构14和第二菲涅尔结构13彼此垂直。第一菲涅尔结构14构成凹透镜，且第二菲涅尔结构13构成凸透镜。此外，本实例的光学透镜IA中，在构成凸透镜的第二菲涅尔结构13的凹槽13b的延伸方向上的透镜体IlA的相对端朝向光源单元3 (向下，在图9中)弯曲。
[0041]如上所述，透镜体IlA形成为板形状(在示例的实例中，矩形板形状)。透镜体IlA具有第一表面(图3和图4中的下表面)和第二表面(图3和图4中的上表面),第一表面和第二表面在厚度方向(图3和图4中，向上和向下的方向)上彼此相对。
[0042]在透镜体IlA中,第一表面限定光入射表面lib。而且,第一表面是凹面,其中垂直于宽度方向(图3中向左和向右的方向)的平面内的截面图具有凹形(见图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，其中垂直于宽度方向(图3中向左和向右的方向)的平面内的截面图具有凸形(见图4)。[0043]透镜体IlA在第一表面(光入射表面Ilb)和第二表面(光出射表面Ila)上分别设置有凹透镜(第一菲涅尔结构)14和凸透镜(第二菲涅尔结构)13。简言之，凹透镜(第一菲涅尔结构)14形成于第一表面(光入射表面Ilb)中，凸透镜(第二菲涅尔结构)13形成于第二表面(光出射表面Ila)中。
[0044]凹透镜14由菲涅尔透镜(凹菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向的第一方向(宽度方向；图3中向左和向右的方向)延伸的多个凹透镜表面14a布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(纵向方向；图4中向左和向右的方向)上。换句话说，凹透镜14形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由多个在透镜体IlA的宽度方向上延伸的直凹棱镜(凹透镜表面14a)构成。简言之，凹透镜14是凹线性菲涅尔透镜。
[0045]凸透镜13由菲涅尔透镜(凸菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向且与第一方向(宽度方向；图3中向左和向右的方向)交叉的第三方向(纵向方向；图4中向左和向右的方向)延伸的多个凸透镜表面13a布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(宽度方向；图3中向左和向右的方向)上。换句话说，凸透镜13形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由在透镜体IlA的纵向方向上延伸的多个直凸棱镜(凸透镜表面13a)构成。简言之，凸透镜13是凸线性菲涅尔透镜。需要注意，第三方向不必与第二方向相同，并且第四方向不必与第一方向相同。然而，优选地，第三方向和第四方向分别与第二方向和第一方向相同。
[0046]反射板2设计为将从光源单元3发射的光的部分向前反射。反射板2沿第四方向(宽度方向；图9和图10中向左和向右的方向)安置于光学透镜I的侧面上。
[0047]如图8至图10所示，反射板2包括形成为在向上和向下的方向上具有长的尺寸的矩形板形状的反射部分21。存在沿向上和向下的方向在反射部分21的各相对端设置的固定部分22。每一个固定部分22形成为L形状。每一个固定部分22设置有插入孔22a,固定螺钉8通过插入孔22a插入。通过将通过各个插入孔22a插入的固定螺钉8固定至器材体4的体41的底部，将反射板2固定至器材体4。而且，在反射板2中，如图9所示，反射部分21从固定部分22的顶点(前端)延伸，并相对于向前和向后的方向(图9中向上和向下的方向)以角度Θ I倾斜。因此，向前反射从光源单元3发射的但横向行进的光是可能的。
[0048]如图7和图9所示，光源单元3包括安装基底31。安装在安装基底31前表面(图9中上表面)上的是LED芯片32。LED芯片32由由电源单元6供应的电力以预定的亮度点売。
[0049]器材体4由具有高热导率的材料(例如，铝和铝合金)制成。器材体4包括体41和盖42。体41形成为具有开口表面(前表面；图6中的下表面)的矩形盒形状。盖42联接至体41以便覆盖体41的前开口。体41有凹进部分41a，并且，如图6和图7所示，在沿体41的纵向方向的两行中布置并在沿体41的宽度方向的两行中布置的全部四个光学透镜I安置在凹进部分41a上，覆盖各自对应的光源单元3。而且，每一个光学透镜I取向为使得其纵向方向与体41宽度方向相同。而且，反射板2在向左和向右的方向上安置于每一个透镜I的两侧，使得反射部分21的纵向方向平行于透镜体11的纵向方向。另外，电源单元6位于体41的凹进部分41a的底部侧(图7中左侧)。电源单元6经由电力缆线(未示出)电耦合至各个光源单元3。
[0050]盖42在盖42固定至体41时面向光学透镜I和反射板2的部分处设置有开口 42a。开口 42a形成为矩形。使用适当的固定方式装配至开口 42a中的是光透射面板5(例如,玻璃板)。光透射面板5形成为矩形板形状。因此，从光源单元3发射的光穿过光学透镜1，并且随后穿过光透射面板5，并发射至外面。还有，如图5和图6所示，器材体4在器材体4的底部侧(图5中左侧)上的部分处连接于杆100。
[0051]散热单元7包括由具有高热导率的材料(例如，铝和铝合金)制成的多个散热鳍71。散热单元7固定于器材体4的体41的后表面(图5中的上表面)。通过设置散热单元7，在光源单元3处生成的热经由体41传递至散热鳍71，并经由散热鳍71辐射至外面。
[0052]如图11和12所示，前述照明器材A分别固定至例如沿着道路Rl竖立的杆100的顶点。当照明器材A联接至杆100时，照明器材A取向为使得每一个光学透镜I的向上和向下的方向(纵向方向)沿道路Rl的纵向方向延伸。因此，从光源单元3发射的光由形成于光学透镜I的透镜体11的光入射表面Ilb中的第一菲涅尔结构14向外漫射。结果，能够照亮道路Rl的纵向方向上的宽的区域。
[0053]而且，关于道路Rl的宽度方向，从光源单元3发射的光由形成于光学透镜I的透镜体11的光出射表面Ila中的第二菲涅尔结构12向里聚焦。此外，横向(向外)发射的光由安置在光学透镜I两侧的反射板2向里反射。结果，由于在道路Rl的宽度方向上发射的光没有向外漫射，所以如图11和图12中所示地在道路Rl上聚集光是可能的。需要注意，图11和图12示出的区域al表示每一个照明器材A的照明区域，且图12示出的区域a2表示相邻照明器材A的照明区域的重叠区域。通过形成重叠的照明区域，减少相邻照明器材A之间的未照亮区域是可能的。
[0054]图13至图16示出了本实施例的光学透镜I的透镜体11的修改(第一修改)。在以下说明中，如果必要，第一修改的光学透镜I和透镜体11分别由参考数字IB和IB标定。
[0055]透镜体11 (IlB)在侧视图中形成为弧形状。如图13和15所示，形成于透镜体IlB的前表面(B卩，光出射表面Ila)中的是第二菲涅尔结构15。第二菲涅尔结构15由向后弯曲的多个凹透镜表面15a构成。在第二菲涅尔结构15中，垂直于向左和向右的方向(宽度方向)的截面图是锯齿形状，并且第二菲涅尔结构15在向上和向下的方向(纵向方向)上相对于光源单元3的光轴P2是对称的。此外，每一个凹透镜表面15a形成为直线形状并沿透镜体IlB的宽度方向延伸。另外，存在沿透镜体IlB的宽度方向延伸并介于各对相邻的凹透镜表面15a之间的凹槽15b。还有，透镜体11设置有向前弯曲的凸透镜表面17 (菲涅尔结构)。凸透镜表面17位于透镜体IlB的光出射表面Ila的远离光轴P2的各相对端上。
[0056]如图14和图16所示，形成于透镜体IlB的后表面(即，光入射表面Ilb)中的是第一菲涅尔结构16。第一菲涅尔结构16由向后弯曲的多个凸透镜表面16a构成。在第一菲涅尔结构16中，垂直于向上和向下的方向(纵向方向)的截面图是锯齿形状，并且第一菲涅尔结构16在向左和向右的方向(宽度方向)上关于光源单元3的光轴P2是对称的。此外，每一个凸透镜表面16a形成为直线形状，并沿透镜体IlB的纵向方向延伸。另外，存在沿透镜体IlB的纵向方向延伸并介于各对相邻的凸透镜表面16a之间的凹槽16b。
[0057]就这一点而言，形成于透镜体IlB的光入射表面Ilb中的第一菲涅尔结构16沿着透镜体IlB的向上和向下的方向(纵向方向)延伸。而且，形成于透镜体IlB的光出射表面Ila中的第二菲涅尔结构15沿着透镜体IlB的向左和向右的方向(宽度方向)延伸。简言之，在本实例的光学透镜IB中，第一菲涅尔结构16和第二菲涅尔结构15彼此垂直。第一菲涅尔结构16构成凸透镜，且第二菲涅尔结构15构成凹透镜。此外，在本实例的光学透镜IB中，在构成凸透镜的第一菲涅尔结构16的凹槽16b的延伸方向上的透镜体IlB的相对端朝向光源单元3 (向下，在图15中)弯曲。
[0058]如上所述，透镜体IlB形成为板形状(在示例的实例中，矩形板形状)。透镜体IlB具有在厚度方向(图15和图16中，向上和向下的方向)上彼此相对的第一表面(图15和图16中的上表面)和第二表面(图15和图16中的下表面)。
[0059]在透镜体IlB中,第一表面限定了光出射表面11a。而且,第一表面是凸面,其中垂直于宽度方向(图16中向左和向右的方向)的平面内的截面图具有凸形(见图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，其中垂直于宽度方向(图16中向左和向右的方向)的平面内的截面图具有凹形(见图15)。
[0060]透镜体IlB在第一表面(光出射表面Ila)和第二表面(光入射表面Ilb)处分别设置有凹透镜(第二菲涅尔结构)15和凸透镜(第一菲涅尔结构)16。简言之，凹透镜(第二菲涅尔结构)15形成于第一表面(光出射表面Ila)中，并且凸透镜(第一菲涅尔结构)16形成于第二表面(光入射表面Ilb)中。
[0061]凹透镜15由菲涅尔透镜(凹菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向的第一方向(宽度方向；图16中向左和向右的方向)延伸的多个凹透镜表面15a布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(纵向方向；图15中向左和向右的方向)上。换句话说，凹透镜15形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由在透镜体IlB的宽度方向上延伸的多个直凹棱镜(凹透镜表面15a)构成。简言之，凹透镜15是凹线性菲涅尔透镜。
[0062]凸透镜16由菲涅尔透镜(凸菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向且与第一方向(宽度方向，图16中向左和向右的方向)交叉的第三方向(纵向方向；图15中向左和向右的方向)延伸的多个凸透镜表面16a布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(宽度方向；图16中向左和向右的方向)上。换句话说，凸透镜16形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由在透镜体IlB的纵向方向上延伸的多个直凸棱镜(凸透镜表面16a)构成。简言之，凸透镜16是凸线性菲涅尔透镜。需要注意，第三方向不必与第二方向相同，且第四方向不必与第一方向相同。然而，优选地，第三方向和第四方向分别与第二方向和第一方向相同。
[0063]而且，在透镜体IlB中，第一表面(光出射表面Ila)在第二方向(纵向方向；向左和向右的方向)上在其各相对端处设置有凸透镜(凸透镜表面)17。
[0064]还有，光学透镜IB固定至体41，使得光学透镜IB的纵向方向与器材体4的体41的宽度方向相同，与图1至图4示出的光学透镜IA的方式相类似。
[0065]图17至图20示出了本实施例的光学透镜I的透镜体11的另一个修改(第二修改)。在以下说明中，如果必要，第二修改的光学透镜I和透镜体11分别由参考数字IC和Iic标定。
[0066]透镜体IlC形成为近似矩形板形状。如图17和19所示，形成于透镜体IlC的前表面(即，光出射表面Ila)中的是第二菲涅尔结构18。第二菲涅尔结构18由向前弯曲的多个凸透镜表面18a构成。在第二菲涅尔结构18中，垂直于向上和向下的方向(纵向方向)的截面图是锯齿形状，并且第二菲涅尔结构18在向左和向右的方向(宽度方向)上关于光源单元3的光轴P3是对称的。此外，每一个凸透镜表面18a形成为直线形状并沿透镜体IlC的纵向方向延伸。另外，存在沿透镜体IlC的纵向方向延伸并介于各对相邻的凸透镜表面18a之间的凹槽18b。
[0067]如图18和20所不,形成于透镜体IlC的后表面(即，光入射表面Ilb)中的是第一菲涅尔结构19。第一菲涅尔结构19由向前弯曲的多个凹透镜表面19a构成。在第一菲涅尔结构19中，垂直于向左和向右的方向(宽度方向)的截面图是锯齿形状，并且第一菲涅尔结构19在向上和向下的方向(纵向方向)上关于光源单元3的光轴P3是对称的。此外，每一个凹透镜表面19a形成为直线形状，并沿透镜体IlC的宽度方向延伸。另外，存在在透镜体IlC的宽度方向上延伸并介于各对相邻的凹透镜表面19a之间的凹槽19b。
[0068]就这一点而言，形成于透镜体IIC光入射表面Ilb中的第一菲涅尔结构19沿着透镜体Iic的向左和向右的方向(宽度方向)延伸。而且，形成于透镜体IlC的光出射表面Ila中的第二菲涅尔结构18沿着透镜体IIC的向上和向下的方向(纵向方向)延伸。简言之，在本实例的光学透镜IC中，第一菲涅尔结构19和第二菲涅尔结构18彼此垂直。第一菲涅尔结构19构成凹透镜，且第二菲涅尔结构18构成凸透镜。
[0069]如上所述，透镜体IlC形成为板形状(在示例的实例中，矩形板形状)。透镜体IlC具有在厚度方向(图19和图20中，向上和向下的方向)上彼此相对的第一表面(图19和图20中的下表面)和第二表面(图19和图20中的上表面)。
[0070]在透镜体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个都是平坦的表面。
[0071]透镜体IlC在第一表面(光入射表面Ilb)和第二表面(光出射表面Ila)处分别设置有凹透镜(第一菲涅尔结构)19和凸透镜(第二菲涅尔结构)18。简言之，凹透镜(第一菲涅尔结构)19形成于第一表面(光入射表面Ilb)中，且凸透镜(第二菲涅尔结构)18形成于第二表面(光出射表面Ila)中。
[0072]凹透镜19由菲涅尔透镜(凹菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向的第一方向(宽度方向；图19中向左和向右的方向)延伸的多个凹透镜表面19a布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向(纵向方向；图20中向左和向右的方向)上。换句话说，凹透镜19形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由沿透镜体IlC宽度方向延伸的多个直凹棱镜(凹透镜表面19a)构成。简言之，凹透镜19是凹线性菲涅尔透镜。
[0073]凸透镜18由菲涅尔透镜(凸菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向且与第一方向(宽度方向，图19中向左和向右的方向)交叉的第三方向(纵向方向；图20中向左和向右的方向)延伸的多个凸透镜表面18a布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向(宽度方向；图19中向左和向右的方向)上。换句话说，凸透镜18形成为线性菲涅尔透镜形状，并且由在透镜体IlC的纵向方向上延伸的多个直凸棱镜(凸透镜表面18a)构成。简言之，凸透镜18是凸线性菲涅尔透镜。需要注意，第三方向不必与第二方向相同，并且第四方向不必与第一方向相同。然而，优选地，第三方向和第四方向分别与第二方向和第一方向相同。
[0074]还有，光学透镜IC固定于体41，使得光学透镜IC的纵向方向与器材体4的体41的宽度方向相同，与图1至图4示出的光学透镜IA的方式类似。
[0075]如上所述，本实施例的光学透镜I安置在光源前面并控制从光源发射的光的分布。在此光学透镜I中，形成于光入射表面Ilb中的线性第一菲涅尔结构(14，16，19)和形成于光出射表面Ila中的线性第二菲涅尔结构(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅尔结构(14，16，19)和第二菲涅尔结构(13，15，18)中的一个用作凸透镜而另一个用作凹透镜。
[0076]而且，在本实施例的光学透镜I中，第一菲涅尔结构(14，19)构成凹透镜，且第二菲涅尔结构(13，18)构成凸透镜。而且，在本实施例的光学透镜I中，透镜体11相对于构成第一菲涅尔结构(14，16，19)和第二菲涅尔结构(13，16，18)中的凸透镜的菲涅尔结构(13，15，18)的凹槽方向朝光源(光源单元)3弯曲。另外，在本实施例的光学透镜I中，关于其中菲涅尔结构(15)构成第一菲涅尔结构(16)和第二菲涅尔结构(15)中的凹透镜的表面(光出射表面Ila),构成凹透镜的菲涅尔结构(15)形成于光源(光源单兀)3的光轴周围，并且构成凸透镜的菲涅尔结构(17)形成于远离光轴的相对端。
[0077]根据本实施例，形成于透镜体11的光出射表面Ila中的第一菲涅尔结构(14，16，19)和形成于透镜体11的光入射表面Ilb中的第二菲涅尔结构(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅尔结构(14，16，19)和第二菲涅尔结构(13，15，18)中的一个构成凸透镜而另一个构成凹透镜。因此，从光源单元3发射的光能够在在特定方向上具有宽角度的区域上分布，以及能够在在垂直于该特定方向的方向上具有窄角度的区域上分布。
[0078]当本照明器材A用于路灯中时，如图11和图12所示，沿道路Rl的纵向方向照亮道路Rl的宽的区域是可能的，并且沿道路Rl的宽度方向在道路Rl上聚集光也是可能的。因此，光分布性质能够与现有光学透镜的光分布性质维持相同水平。
[0079]而且，由于光入射表面Ilb和光出射表面Ila中的每一个形成为菲涅尔形状，所以能够减薄透镜。因此，降低生产成本并便于形成大的透镜是可能的。
[0080]而且，如图1至图4和图13至图16所示，透镜体11相对于沿构成凸透镜的菲涅尔结构(13，16)的凹槽(13b，16b)延伸的方向在其相对端朝光源单元3弯曲。因此，向前发射的光的量能够增大一由向透镜体11的弯曲部分发射的光的量。
[0081]另外，如图13至16所示，关于出射面11a，其中形成了构成凹透镜的第二菲涅尔结构15，给远离光源单元3的光轴P2的各相对端设置凸透镜表面17。因此，朝以上相对端行进的光能够向内聚集。结果，能够增大发射至预定照明区域的光的量。
[0082]此外，如本实施例中所描述，反射板2在垂直于构成凸透镜的菲涅尔结构(13，16，18)以及光源单元3的光轴的方向上，即光学透镜I的透镜体11的向左和向右的方向(宽度方向)上，位于光学透镜I的两侧。在此情况下，反射板2能够向内反射从光源单元3发射并然后横向行进而未通过透镜I的光。因此，能够增大向前发射的光的量。
[0083]需要注意，本实施例中描述的光学透镜I是其中一个实例。例如，形成于光入射表面中的第一菲涅尔结构和形成于光出射表面中的第二菲涅尔结构彼此垂直，并且第一菲涅尔结构和第二菲涅尔结构中的一个可以构成凸透镜，而另一个可以构成凹透镜。在本实施例，描述了其中照明器材A用于路灯中的实例。然而，照明器材的应用不限于路灯，而是照明器材可以用于诸如街灯和公园灯的其它灯中。
[0084]如上所述，本实施例的光学透镜I包括以下第一特征。关于第一特征，光学透镜I是用于控制从光源(光源单元)3发射的光的分布的光学透镜，并包括形成为板形状的透镜体11。透镜体11在厚度方向上具有相对的第一和第二表面。透镜体11在第一表面和第二表面分别设置有凹透镜(14，15，19)和凸透镜(13，16，18)。凹透镜(14，15，19)由菲涅尔透镜(凹线性菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向的第一方向延伸的多个凹透镜表面(14a, 15a, 19a)布置在分别垂直于厚度方向和第一方向的第二方向上。凸透镜(13，16, 18)由菲涅尔透镜(凸线性菲涅尔透镜)限定，其中沿着垂直于厚度方向且与第一方向交叉的第三方向延伸的多个凸透镜表面(13a, 16a, 18a)布置在分别垂直于厚度方向和第三方向的第四方向上。
[0085]而且，本实施例的光学透镜I包括以下第二至第四特征。关于第二特征，在第一特征中，第一表面限定了光入射表面lib。关于第三特征,在第一或第二特征中,第一表面是凹面。关于第四特征，在第一至第三中的任何一个中，第一表面在第二方向上在其各个相对端处设置有凸透镜17。需要注意，第二至第四特征为可选的。
[0086]本实施例的照明器材A包括前述光学透镜I和设计用于向前反射从光源单元3发射的部分光的反射板2。反射板2在垂直于构成第一菲涅尔结构(14，16，19)和第二菲涅尔结构(13，15，18)中的凸透镜的菲涅尔结构(13，16，18)并且垂直于光源(光源单元)3的光轴的方向上相对于光学透镜I横向安置。
[0087]换句话说，本实施例的照明器材A包括以下第五特征。关于第五特征，照明器材A包括设计为容纳光源(光源单元)3的器材体4 ;以及安置在光源(光源单元)3前面的光学透镜I。光学透镜I包括第一特征。另外，光学透镜I可以选择性地包括第二至第四特征。而且，本实施例的照明器材A包括以下第六和第七特征。关于第六特征，在第五特征中，照明器材A还包括设计为将从光源(光源单元)3发射的部分光向前反射的反射板2。关于第七特征，在第六特征中，反射板2沿第四方向安置在光学透镜I的侧边。需要注意，第六和第七特征是可选的。
[0088]如上所述，根据本实施例的光学透镜I和照明器材A，形成于光入射表面Ilb中的第一菲涅尔结构(14，16，19)和形成于光出射表面Ila中的第二菲涅尔结构(13，15，18)彼此垂直，并且第一菲涅尔结构(14，16，19)和第二菲涅尔结构(13，15，18)中的一个构成凸透镜而另一个构成凹透镜。因此，从光源发射的光能够在特定方向上在具有宽角度的区域上分布，并且能够在垂直于该特定方向的方向上在具有窄角度的区域上分布。而且，由于光入射表面Ilb和光出射表面Ila中的每一个形成菲涅尔形状，所以能够减薄透镜。因此，降低生产成本并便于形成大的透镜是可能的。
【权利要求】
1.一种用于控制从光源发射的光的分布的光学透镜，包括形成为板形状的透镜体， 其中: 所述透镜体在厚度方向上具有相对的第一表面和第二表面； 所述透镜体在所述第一表面和所述第二表面处分别设置有凹透镜和凸透镜； 所述凹透镜由以下菲涅尔透镜限定:在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于所述厚度方向的第一方向延伸的多个凹透镜表面布置在分别垂直于所述厚度方向和所述第一方向的第二方向上；并且 所述凸透镜由以下菲涅尔透镜限定:在该菲涅尔透镜中，沿着垂直于所述厚度方向且与所述第一方向交叉的第三方向延伸的多个凸透镜表面布置在分别垂直于所述厚度方向和所述第三方向的第四方向上。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其中 所述第一表面限定光入射表面。
3.如权利要求1所述的光学透镜，其中 所述第一表面是凹面。
4.如权利要求1所述的光学透镜，其中 所述第一表面在所述第二方向上在其各相对端设置有凸透镜。
5.一种照明器材，包括: 器材体，设计为容纳光源；以及 光学透镜，安置在所述光源的前面，所述光学透镜由权利要求1限定。
6.如权利要求5所述的照明器材，其中 所述照明器材还包括设计为将从所述光源发射的光的部分向前反射的反射板。
7.如权利要求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学透镜的侧边上。
【文档编号】F21Y101/02GK103574504SQ201310320804
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】白川友树 申请人:松下电器产业株式会社