JP4535504B2

JP4535504B2 - 照明用レンズの構造。

Info

Publication number: JP4535504B2
Application number: JP2005320213A
Authority: JP
Inventors: 崇志村
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP2007128735A

Description

本発明は、携帯電話内の液晶バックライト光源用LED、カメラ補助光源用ＬＥＤなどに係わり、詳しくは、LED光源の指向性を有効に制御する照明用レンズの構造に関する。

従来、軽薄短小を追求する電子機器向けに提供された表面実装型の発光ダイオードで、一般的に、携帯電話内の液晶バックライト光源用LED、カメラ補助光源用ＬＥＤなどに使用される発光ダイオードにおいては、光源よりの光を集光或いは発散させるために、光源の手前にレンズを配置し、光の出射制御を行っていた。また、レンズ位置と光源の関係を動的に移動させたりして、レンズを取り替えることなく異なった指向性を得ていた。（例えば、特許文献１参照）
特開２００４−２２６５０９号（第４〜６頁、図５、図８）

図７は、ストロボ装置の構成を示す断面図である。図７において、ストロボ装置１１は、光源としてのLEDチップ12、リフレクター１３および拡散板14からなる発光部１５と、その発光部１５からの光を前方に向けて拡散投光する凹レンズ１６とで構成され、回路基板１７（例えば、プリント基板）に取付けられている。光源としてのLEDチップ１２から出射された光は、先ず、拡散板１４を透過した光が、凹レンズ１６を透過することで、前方に向けて放射状に拡大投光される。これにより、点光源として発光し、指向性の強いLEDチップ１２の光を広範囲に照射することができる。この場合、１個のレンズに対して１種類の光制御のみしか対応できず、複数の指向性を得ることはできない。複数の指向性を得るためには、レンズやリフレクター(反射カップ)を変えたり、光源位置を変えたりする必要がある。

そこで、図８の、レンズ位置と光源の関係を移動させる装置の断面図に示すように、光源であるLEDチップ１２の前方に配置され、レンズ枠１８に保持された凹レンズ１６の光軸に沿って前後移動可能に構成された移動装置１９を配置する。前記凹レンズ１６の前方には透明なカバーガラス２０が配置されている。

上記したように、凹レンズ１６が光軸に沿って移動することにより、LEDチップ１２からの光の照射角度を可変することができる。

解決しようとする問題点は、図８に示すように、レンズを移動させて光源とレンズ間の距離を変化させるために、複雑な構造の移動装置が必要になる。そうでないと、曲率の異なる複数のレンズやリフレクターを用意しなければならない。などの問題があった。

本発明は、上述の欠点を解消するもので、その目的は、１個のレンズに複数の曲率の異なる曲面を形成し、レンズの1つの頂点に光源を配置し、レンズを回動させるのみで、指向性を可変可能にした照明用レンズの構造を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明における照明用レンズの構造は、プリント基板にLEDチップを実装し、該LEDチップの前面にＬＥＤチップの発光方向に指向性をもつレンズを配設した照明用レンズの構造において、前記レンズの形状は４つの頂点を有する正四面体で、前記４つの頂点の中でそれぞれ３つの頂点を通る曲率の異なる４つの曲面を形成すると共に、前記４つの頂点の中で任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設したことを特徴とするものである。

また、プリント基板にLEDチップを実装し、該LEDチップの前面にＬＥＤチップの発光方向に指向性をもつレンズを配設した照明用レンズの構造において、前記レンズの形状は４つの頂点を有する正四面体で、任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設し、他の３つの頂点は、保持部材（ホルダー）により保持・固定されることを特徴とするものである。

また、前記レンズを構成する４つの頂点の中で、任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設すると共に、他の３つの頂点は、保持部材（ホルダー）により保持・固定され、前記１個のレンズの回動のみで曲率の異なる曲面より光を出射させることにより指向性を可変可能にしたことを特徴とするものである。

本発明の照明用レンズの構造においては、１つのレンズに複数の曲率の異なる曲面を形成し、所望の曲面が出射面になるようにレンズをホルダーなどに保持・固定することにより、所望の指向性を得ることができる。単純な構造で、信頼性に優れた照明用レンズの構造を提供することが可能である。

本発明の照明用レンズの構造について、図面に基づいて説明する。

図１、図２は、本発明の実施例に係り、図１は、照明用レンズの構造を示す斜視図、図2は、その模式図である。

図１、図２において、１は、４つの頂点a、b、cおよびdを有する正四面体形状をしたレンズである。該レンズ１は、頂点aに対向して他の３つの頂点b、c、dを通る曲面をA（曲率A１）とし、同様に、頂点ｂに対向して他の３つの頂点c、d、aを通る曲面をB（曲率B１）、同様に、頂点ｃに対向して他の３つの頂点a、b、dを通る曲面をC（曲率C１）、同様に、頂点dに対向して他の３つの頂点a、b、cを通る曲面をD（曲率D１）とする。上記した4つの曲面A、B、CおよびDの曲率A１、B１、C１およびD１はそれぞれ異なるように形成されている。

前記正四面体形状をしたレンズ１の４つの頂点の中で、例えば、図１に示すように、頂点aの近傍に位置し、プリント基板２上に実装された光源であるLEDチップ３を配設する。該LEDチップ３からの出射光は、その前面に位置する３つの頂点b、c、dを通る曲面Aの方向に出射する。その出射光は曲率A１のレンズを透過することにより、指向性の強いLED光源の光を広範囲に照射することができる。

上記した正四面体形状のレンズ１を図示しない保持部材（ホルダー）で保持・固定するには、レンズ１を構成する４つの頂点a、b、c、dの中で、LEDチップ３を配設する近傍の頂点（図１ではa）を除く他の３つの頂点（図１ではb、c、d）でレンズ１を保持・固定する。前記レンズ１は、3点支持のため安定された状態で固定することができる。後述するように、レンズ１を回動して、LEDチップ３を、所望の曲率を有する曲面に対向する頂点の近傍に配設し、他の３つの頂点で保持・固定するのみで、光源であるLEDチップ３よりの光を出射させて指向性を可変することか可能である。

図３〜図６は、１個のレンズの光源の位置を変えることにより曲率の異なる曲面から出射させる形態を示す説明図である。

図３は、レンズの頂点aに光源を配設し曲面Aから出射させる形態を示す説明図である。図３において、プリント基板2上に実装されたLEDチップ３をレンズ１の頂点aの近傍に配設する。LEDチップ３からの出射光は、レンズ１の他の３つの頂点b、c、dを通る曲面A（曲率A１）から照射される。

同様に、レンズ１を回動してEDLチップ３の位置を、図４では頂点bに、LEDチップ３からの出射光が対応する曲面B(頂点c、d、aを通る曲面)とする。また、図５では頂点cに、LEDチップ３からの出射光に対応する曲面C(頂点ｄ、a、bを通る曲面)とする。また、同様に、図６では頂点ｄに、LEDチップ３からの出射光に対応する曲面D(頂点a、b、cを通る曲面)とする。

以上述べた構成の照明用レンズの構造は、光の指向性を変化させるために、従来は、レンズを複数個用意して付け替えたり、また、１個のレンズを複雑な装置で移動させることにより行っていたが、本発明では、正四面体形状をした１個のレンズの１つの頂点に光源を配置し、他の３つの頂点を通る曲面を曲率の異なる曲面に形成すると同時に、所望の曲面が出射面になるようにレンズの３つの頂点をホルダーなどで保持・固定する。そうすることにより、１個のレンズで所望の指向性を得ることができる。単純な構造で、信頼性に優れた照明用レンズの構造を提供することができる。

本発明の実施例に係わる照明用レンズの構造を示す斜視図である。図１の照明用レンズの構造の模式図である。図１で、レンズの頂点aに光源を配置し曲面Aから出射させる形態を示す説明図である。図１で、レンズの頂点bに光源を配置し曲面Bから出射させる形態を示す説明図である。図１で、レンズの頂点cに光源を配置し曲面Cから出射させる形態を示す説明図である。図１で、レンズの頂点dに光源を配置し曲面Dから出射させる形態を示す説明図である。従来のストロボ装置の構成を示す断面図である。図７でレンズ位置と光源の関係を移動させる装置の断面図である。

符号の説明

１レンズ
２プリント基板
３ LEDチップ
a、b、c、d 頂点
A、B、C、D 曲面
A1、B1、C1、D1 曲率

Claims

プリント基板にLEDチップを実装し、該LEDチップの前面にＬＥＤチップの発光方向に指向性をもつレンズを配設した照明用レンズの構造において、前記レンズの形状は４つの頂点を有する正四面体で、前記４つの頂点の中でそれぞれ３つの頂点を通る曲率の異なる４つの曲面を形成すると共に、前記４つの頂点の中で任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設したことを特徴とする照明用レンズの構造。
プリント基板にLEDチップを実装し、該LEDチップの前面にＬＥＤチップの発光方向に指向性をもつレンズを配設した照明用レンズの構造において、前記レンズの形状は４つの頂点を有する正四面体で、任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設し、他の３つの頂点は、保持部材（ホルダー）により保持・固定されることを特徴とする照明用レンズの構造。
前記レンズを構成する４つの頂点の中で、任意の１つの頂点の近傍にLEDチップを配設すると共に、他の３つの頂点は、保持部材（ホルダー）により保持・固定され、前記１個のレンズの回動のみで曲率の異なる曲面より光を出射させることにより指向性を可変可能にしたことを特徴とする請求項1または２記載の照明用レンズの構造。