JP6768972B2 - 楕円体形状の広角バックライトレンズ - Google Patents

楕円体形状の広角バックライトレンズ Download PDF

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Description

本発明は、レンズ技術分野に関し、特に、楕円体形状の広角バックライトレンズに関する。
液晶テレビでは、通常、直下型ＬＥＤバックライトを液晶パネルの後方の発光源としている。直下型ＬＥＤバックライトは、通常、ＬＥＤランプ及びレンズを組み合わせてなる。レンズは、ＬＥＤランプの光線を均一に照射させて、液晶パネルの輝度の均一化を実現して液晶テレビの画質をさらに向上させることができる。
従来技術では、レンズの発光角度が小さいため、ＬＥＤランプの照射面積が狭くて、さらに液晶パネルに対する直下型ＬＥＤバックライトの照射面積を狭める。液晶テレビの製造業者は、液晶パネルに対するＬＥＤバックライトの照射面積を増大させるために、通常、ＬＥＤランプの個数を増やすといった方法を用いる。しかしながら、このような方法によれば、製造コストのほか、液晶テレビの消費電力を増加させてしまう。
直交座標系では、楕円体の方程式は、ｘ２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＋ｚ２／ｃ２＝１で表される。なお、ここでは、ａ，ｂ，ｃが任意の正の定数であり、ａ、ｂ、ｃの比によって楕円体の構造的形状が決定される。
本発明が解決しようとする課題は、従来技術における不足に対して、液晶パネルに対する直下型ＬＥＤバックライトの照射面積を増大させ、ＬＥＤランプの個数や液晶テレビの消費電力を減らすことが可能な楕円体形状の広角バックライトレンズを提供することである。
楕円体形状の広角バックライトレンズは、レンズ体を含む。前記レンズ体には、光出射頂面、光出射側面及び光反射底面が設置される。前記光出射側面の上縁及び下縁は、それぞれ前記光出射頂面の外縁、光反射底面の外縁に連結される。前記光反射底面の中心には、光源取付穴が設置される。前記光源取付穴の内壁は、光入射面である。前記光入射面の下縁は、前記光反射底面の内縁に連結される。前記光源取付穴の頂部の中心には、下向きに凸になる光入射凸点が設置される。前記光出射頂面、光入射面及び光入射凸点の表面は、いずれも楕円体形状の構造に形成される。
さらに、前記光反射底面の中心を直交座標系の原点Ｏとし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定したとき、前記光出射頂面、光入射面及び光入射凸点の表面の方程式は、
ｘ１ ２／ａ１ ２＋ｙ１ ２／ｂ１ ２＋ｚ１ ２／ｃ１ ２＝１，
ｘ２ ２／ａ２ ２＋ｙ２ ２／ｂ２ ２＋ｚ２ ２／ｃ２ ２＝１，
ｘ３ ２／ａ３ ２＋ｙ３ ２／ｂ３ ２＋ｚ３ ２／ｃ３ ２＝１で表される。ここでは、ａ１＞ｂ１＞ｃ１，ｃ２＞ｂ２＞ａ２，ｂ３＞ｃ３＞ａ３となる。
さらに、ａ１：ｂ１：ｃ１，ｃ２：ｂ２：ａ２，ｂ３：ｃ３：ａ３の任意の２つまたは３つは同じである。
さらに、ａ１＞ａ２＞ａ３，ｂ１＞ｂ２＞ｂ３，ｃ１＞ｃ２＞ｃ３となる。
さらに、前記光出射側面は、円柱面である。
さらに、前記光出射側面及び光反射底面には、スパークによる粒状表面が設けられる。
さらに、前記光反射底面には、取付脚及び取付穴が設置される。
本発明に係る楕円体形状の広角バックライトレンズは、以下の通りのメリットを有する。
（１）光入射凸点を設置することで、レンズ体の中心を通った光線が屈折によって拡散し、レンズ体の中心での輝度の過大を回避する。（２）楕円体形状構造によれば、レンズ体に入出射した光線を屈折させることで、光線の出射角度が大きくなり、その結果、液晶パネルに対するＬＥＤバックライトの照射面積を増大させ、ＬＥＤランプの使用個数や液晶テレビの消費電力を減らす。（３）スパークによる粒状表面を用いて迷光を処理することで、レンズ体から均一な光スポットを投光することができる。
本発明の実施例の斜視図である。 図１のＺＯＹ平面での断面図である。 図１のＺＯＸ平面での断面図である。 本発明の実施例を用いる場合のＺＯＹ平面での光路を示す図である。 本発明の実施例を用いる場合のＺＯＸ平面での光路を示す図である。
本発明の目的、技術的特徴及びメリットをさらに明瞭に理解するために、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の実施例では、楕円体形状の広角バックライトレンズは、レンズ体を含む。前記レンズ体には、光出射頂面１０、光出射側面２０及び光反射底面３０が設置される。前記光出射側面２０の上縁及び下縁は、それぞれ前記光出射頂面１０の外縁及び光反射底面３０の外縁に連結される。前記光反射底面３０の中心には、光源取付穴が設置される。前記光源取付穴の内壁は、光入射面４０である。前記光入射面４０の下縁は、前記光反射底面３０の内縁に連結される。前記光源取付穴の頂部の中心には、下向きに凸になる光入射凸点４１が設置される。前記光出射頂面１０、光入射面４０及び光入射凸点４１の表面は、いずれも楕円体形状の構造に形成される。
前記光反射底面の中心を直交座標系の原点Ｏとし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定したとき、前記光出射頂面、光入射面及び光入射凸点の表面の方程式は、
ｘ１ ２／ａ１ ２＋ｙ１ ２／ｂ１ ２＋ｚ１ ２／ｃ１ ２＝１，
ｘ２ ２／ａ２ ２＋ｙ２ ２／ｂ２ ２＋ｚ２ ２／ｃ２ ２＝１，
ｘ３ ２／ａ３ ２＋ｙ３ ２／ｂ３ ２＋ｚ３ ２／ｃ３ ２＝１で表される。ここでは、ａ１＞ｂ１＞ｃ１，ｃ２＞ｂ２＞ａ２，ｂ３＞ｃ３＞ａ３，ａ１＞ａ２＞ａ３，ｂ１＞ｂ２＞ｂ３，ｃ１＞ｃ２＞ｃ３となる。さらに、ａ１：ｂ１：ｃ１，ｃ２：ｂ２：ａ２，ｂ３：ｃ３：ａ３の任意の２つまたは３つは同じである。本実施例では、好適には、ａ１：ｂ１：ｃ１＝ｃ２：ｂ２：ａ２＝ｂ３：ｃ３：ａ３、これにより、光線が光出射頂面１０、光入射面４０及び光入射凸点４１の表面を通る場合の屈折角度を一致させ、レンズ体から出射された光線を均一に分布させる。
前記光出射側面２０は、円柱面である。前記光出射側面２０及び光反射底面３０には、スパークにより粒状表面が設けられる。
前記光反射底面３０には、取付脚３１及び取付穴３２が設置される。なお、取付脚３１及び取付穴３２は、Ｘ軸を対称軸として対称に設置される。なお、レンズ体は、取付脚３１及び取付穴３２によりＰＣＢ基板上に取り付けられる。
図４及び図５に示すように、本実施例を用いる場合には、レンズ体ＡをＰＣＢ基板Ｂ上に取り付け、ＬＥＤランプＣをレンズ体Ａの光源取付穴の中心に取り付け、光線がＬＥＤランプＣから出射してレンズ体Ａによって屈折、反射されてレンズ体Ａから拡散する。
本実施例では、光入射凸点４１を設置することで、レンズ体の中心を通った光線が屈折によって拡散し、レンズ体の中心での輝度の過大を回避する。楕円体構造によれば、レンズ体に入出射した光線を屈折させることで、光線の出射角度が大きくなり、その結果、液晶パネルに対するＬＥＤバックライトの照射面積を増大させ、ＬＥＤランプの使用個数や液晶テレビの消費電力を減らす。スパークによる粒状表面を用いて迷光を処理することで、レンズ体から均一な光スポットを投光することができる。
以上の説明は本発明に係る好適な実施例に過ぎず、本発明の請求範囲を制限しようとするものではないため、本発明の請求範囲に基づく同等の変化は、本発明の範囲内に属する。
１０ 光出射頂面
２０ 光出射側面
３０ 光反射底面
３１ 取付脚
３２ 取付穴
４０ 光入射面
４１ 光入射凸点
Ａ レンズ体
Ｂ ＰＣＢ基板
Ｃ ＬＥＤランプ

Claims (5)

  1. レンズ体を含み、
    前記レンズ体には、光出射頂面、光出射側面及び光反射底面が設置され、
    前記光出射側面の上縁及び下縁は、それぞれ前記光出射頂面の外縁、光反射底面の外縁に連結され、
    前記光反射底面の中心には、光源取付穴が設置され、
    前記光源取付穴の内壁は、光入射面であり、
    前記光入射面の下縁は、前記光反射底面の内縁に連結される楕円体形状の広角バックライトレンズであって、
    前記光源取付穴の頂部の中心には、下向きに凸になる光入射凸点が設置され、
    前記光出射頂面、光入射面及び光入射凸点の表面は、いずれも楕円体形状の構造に形成され、
    前記光反射底面の中心を直交座標系の原点Ｏとし、前記光出射頂面の表面を構成する楕円体の長軸方向をＸ軸、前記光入射面の表面を構成する楕円体の長軸方向をＺ軸、これらに直交する軸をＹ軸と設定したとき、
    前記光出射頂面の表面の方程式は、ｘ １ ２ ／ａ １ ２ ＋ｙ １ ２ ／ｂ １ ２ ＋ｚ １ ２ ／ｃ １ ２ ＝１で表され、
    前記光入射面の表面の方程式は、ｘ ２ ２ ／ａ ２ ２ ＋ｙ ２ ２ ／ｂ ２ ２ ＋ｚ ２ ２ ／ｃ ２ ２ ＝１で表され、
    前記光入射凸点の表面の方程式は、ｘ ３ ２ ／ａ ３ ２ ＋ｙ ３ ２ ／ｂ ３ ２ ＋ｚ ３ ２ ／ｃ ３ ２ ＝１で表され、
    ここでは、ａ １ ＞ｂ １ ＞ｃ １ ，ｃ ２ ＞ｂ ２ ＞ａ ２ ，ｂ ３ ＞ｃ ３ ＞ａ ３ となり、
    ａ １ ：ｂ １ ：ｃ １ ＝ｃ ２ ：ｂ ２ ：ａ ２ ＝ｂ ３ ：ｃ ３ ：ａ ３ であることを特徴とする楕円体形状の広角バックライトレンズ。
  2. ａ１＞ａ２＞ａ３，ｂ１＞ｂ２＞ｂ３，ｃ１＞ｃ２＞ｃ３となることを特徴とする請求項１に記載の楕円体形状の広角バックライトレンズ。
  3. 前記光出射側面は、円柱面であることを特徴とする請求項１に記載の楕円体形状の広角バックライトレンズ。
  4. 前記光出射側面及び光反射底面には、粒状表面が設けられることを特徴とする請求項１または３に記載の楕円体形状の広角バックライトレンズ。
  5. 前記光反射底面には、取付脚及び取付穴が設置されることを特徴とする請求項１に記載の楕円体形状の広角バックライトレンズ。
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