專利名稱：透鏡以及使用該透鏡的燈具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及透鏡和使用該透鏡的燈具，特別涉及能夠將來自多個LED光源的光與 一個光源同樣地處理的透鏡和使用該透鏡的燈具。
背景技術：
以往，提出了構成為將多個LED光源與一個光源同樣地處理的LED光源裝置(例 如參照專利文獻1)。圖1是用于說明專利文獻1記載的LED光源裝置的結構的剖面圖。如圖1所示，在專利文獻1記載的車輛用前照燈200中，具備在內(nèi)表面形成有反 射面211的大致筒狀的多個聚光罩210 ；以及與各聚光罩210對應地設置的多個LED光源 220。各LED光源220以其光軸AXl與聚光罩210的軸線AX2 —致的方式安裝于聚光罩210 的一端211。來自LED光源220的光被聚光罩210的內(nèi)表面(反射面211)反射而從聚光罩 210的另一端212出射。通過調(diào)整包含聚光罩210的軸線X的剖面上的開角α，在另一端 212側形成疑似光源P。專利文獻1日本特開2002-157904號公報然而，在上述LED光源裝置200中，使用聚光罩210形成疑似光源P。因此，存在如 下問題隨著LED光源220的數(shù)量增加，聚光罩210的數(shù)量也增加，難以將它們對齊到單一 的焦點上，此外其結構復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題提出的，其目的在于提供一種能夠通過與以往相比更簡 單的結構，將多個LED光源與一個光源同樣地處理的透鏡和使用該透鏡的燈具。為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方面的透鏡，其與多個光源組合使用，并具有單 一焦點，該透鏡包括多個入光部，其以分別對應于所述多個光源而相對的狀態(tài)進行配置， 將從所述多個光源出射的光線變換為相對于規(guī)定光軸平行的平行光，向透鏡內(nèi)部導入；以 及出光部，其配置在從所述多個入光部導入到透鏡內(nèi)部的平行光的光路上，并包括折射面， 該折射面構成為使所述平行光出射而在所述單一焦點上會聚。根據(jù)本發(fā)明，從多個光源出射的光，由于以與多個光源相對的狀態(tài)進行了配置的 多個入光部的作用，變換為相對于規(guī)定光軸(例如透鏡光軸)平行的平行光并導入到透鏡 內(nèi)部。而且，從出光部的折射面出射，在透鏡的單一焦點上會聚。由于不是使用以往的聚光 罩的結構，因此即使光源數(shù)量增加，結構也不會變得復雜。因此，能夠通過比使用多個聚光 罩的以往技術更簡單的結構，將多個光源與一個光源同樣地處理。即，能夠將從多個光源出 射的光線(輸出)匯集，能夠作為明亮的光源使用。在上述透鏡中，所述出光部包括中央透鏡部和配置在所述中央透鏡部的周圍的周 圍透鏡部。所述中央透鏡部包括配置在所述平行光的光路上的中央出射面，所述中央出射 面是構成為到達該中央出射面的所述平行光出射而在所述單一焦點上會聚的透鏡面。所述周圍透鏡部包括配置所述中央出射面的周圍的周圍出射面和配置在所述平行光的光路中 的反射面。所述反射面是構成為將到達該反射面的所述平行光反射并使該反射光從所述周 圍出射面出射而在所述單一焦點上會聚的反射面。 在上述結構的透鏡中，從多個光源出射的光，由于以與多個光源相對的狀態(tài)進行 了配置的多個入光部的作用，被變換為相對于規(guī)定光軸平行的平行光而導入到透鏡內(nèi)部。 而且，在導入到透鏡內(nèi)部的平行光中朝向中央透鏡部的平行光從中央出射面出射而在單一 焦點上會聚。另一方面，在導入到透鏡內(nèi)部的平行光中朝向周圍透鏡部的平行光，被周圍反 射面反射而從周圍出射面出射，在單一焦點上會聚。因為不是使用以往的聚光罩的結構，所 以即使光源數(shù)增加，結構也不會變得復雜。因此，能夠通過比使用多個聚光罩的以往技術更 簡單的結構，將多個光源與一個光源同樣地處理。即，能夠將從多個光源出射的光線(輸 出)匯集，能夠作為明亮的光源使用。此外，在上述結構的透鏡中，各入光部由向光源側凸出的凸透鏡面構成，能夠使入 射光相對于透鏡光軸成為平行光。或者，各入光部也可以由配置在各光源的光軸上的中央入射面、配置在中央入射 面的周圍的筒狀的周圍入射面、和配置在來自周圍入射面的入射光的光路中的反射面構 成，構成為使入射光相對于透鏡光軸成為平行光。在此情況下，所述入光部的中央入射面由向光源側凸出的凸透鏡面構成，使入射 光相對于透鏡光軸成為平行光，所述入光部的反射面由旋轉拋物面構成，可以構成為使來 自所述周圍入射面的入射光相對于透鏡光軸成為平行光。根據(jù)該結構，在入射側的光的會聚能力變強，能夠改善光的利用效率。即，能夠根 據(jù)利用效率減少光源數(shù)。由此能夠有助于降低成本。此外還能夠根據(jù)使用光源的數(shù)量減小 整體尺寸，能夠構成更緊湊的燈具。在上述結構的透鏡中，優(yōu)選中央出射面由凸透鏡面構成，該凸透鏡面以透鏡光軸 為旋轉軸而形成，其焦點與透鏡焦點一致，且在照射方向上凸出，周圍透鏡部的反射面由旋 轉拋物面構成，該旋轉拋物面以透鏡光軸為旋轉軸而形成，其焦點與透鏡的單一焦點一致。本發(fā)明的第二方面的燈具，該燈具具備多個光源和基于上述結構中的任意一種的 透鏡，該多個光源對應于該透鏡的各入光部而相對地進行了配置。在上述結構的燈具中，優(yōu)選多個光源為LED光源。作為上述結構的燈具的另一方式，提供一種在所述透鏡的出射方向上還具備第二 透鏡的燈具，該第二透鏡的焦點位于所述透鏡的焦點上或附近。此外，作為上述結構的燈具的又一方式，提供一種在所述透鏡的出射方向上還具 備反射鏡的燈具，該反射鏡的焦點位于所述透鏡的焦點上或附近。在圖1所示的以往的LED光源裝置200中，使用多個聚光罩210形成疑似光源P。 雖然能夠將多個LED光源220與一個光源(疑似光源)同樣地處理，但如果不設計出相對 于光源的光軸設定了適當角度α的聚光罩，則無法在光軸ΑΧ2方向上進行照射。此外，存 在如下問題需要對筒內(nèi)的反射面均勻地實施鋁蒸鍍等表面處理，從成品率等方面來看，制 造成本也上升，所以無法將LED光源裝置200與白熾電燈等光源同樣地處理。然而，根據(jù)本發(fā)明的透鏡或使用該透鏡的本發(fā)明的燈具，通過中央出射面和周圍 出射面的作用，在透鏡整體的光軸方向上照射光，所以能夠將多個光源與一個白熾電燈等光源(在全方位出射光的光源)同樣地處理。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠通過比以往簡單的結構將多個光源與一個光源同 樣地處理的透鏡和使用該透鏡的燈具。


圖1是說明以往的車輛用前照燈的結構的剖面圖。圖2是將多個LED光源與本發(fā)明的實施方式的透鏡組合而成的本發(fā)明的燈具的概 略剖面圖。圖3是示出組合圖1的透鏡和其他透鏡而成的燈具的概略剖面圖。圖4是示出組合圖1的透鏡和反射面R而成的燈具的概略剖面圖。圖5是示出將多個LED光源與本發(fā)明的實施方式的變形例的透鏡組合而成的燈具 的概略剖面圖。圖6是示出將多個LED光源與本發(fā)明的實施方式的變形例的透鏡組合而成的燈具 的概略剖面圖。圖7是將多個LED光源與本發(fā)明的其他實施方式的透鏡組合而成的本發(fā)明其他實 施方式的燈具的概略剖面圖。標號說明100 透鏡10入光部20出光部21中央透鏡部22周圍透鏡部30LED 光源
具體實施例方式下面，參照附圖來說明作為本發(fā)明的實施方式的透鏡以及作為與該透鏡組合多個 LED光源的作為本發(fā)明實施方式的燈具。本發(fā)明的透鏡用于車輛用燈具、一般照明、游戲設備等。此時能夠以透鏡單體的方 式使用。此外，作為組合光源，以LED光源為代表，能夠使用普通的點光源等。在圖2中示出本實施方式的透鏡100。透鏡100是通過對丙烯、聚碳酸酯等透明樹 脂進行射出成型(或通過玻璃材料)而形成的實心的透鏡體。此外，本實施方式的燈具，如 圖2所示，構成為將多個LED光源30 (例如將一個或多個LED芯片封裝而成的LED光源) 與透鏡100組合。圖2是將多個LED光源30以各自的光軸AXl朝向相同方向(在圖2中 例示朝上)的方式分散配置在平面上的規(guī)定區(qū)域的例子。透鏡100包括多個入光部10和出光部20。各入光部10分別以與多個LED光源 30 (發(fā)光面)相對的狀態(tài)進行了配置。各入光部10分別包括入射面11。入射面11接收從 對應的LED光源30出射的光線，變換成相對于各LED光源30的光軸AXl平行的平行光而 導入到透鏡內(nèi)部。在圖2所示的實施方式中，由向LED光源側凸出的凸透鏡面構成入射面 11。
在從各入光部10向透鏡內(nèi)部導入的平行光的光路上配置有出光部20。出光部20 包括中央透鏡部21和在中央透鏡部21的周圍配置的周圍透鏡部22。中央透鏡部21包括中央出射面21a。中央出射面21a配置在從分散配置在規(guī)定 區(qū)域上的多個LED光源30中配置在中央?yún)^(qū)域的LED光源30出射而導入到透鏡內(nèi)部的平行 光Rayl的光路上。中央出射面21a是構成為到達該中央出射面21a的平行Rayl從該中央 出射面21a出射而在單一焦點F上會聚的透鏡面。在圖2所示的實施方式中，中央出射面 21a由以光軸AX2為旋轉軸而形成、且在照射方向上凸出的凸透鏡面構成。周圍透鏡部22包括配置在中央出射面21a的周圍的筒形狀的周圍出射面22a和 反射面22b。反射面22b配置在從分散配置在規(guī)定區(qū)域的多個LED光源30中配置在中央?yún)^(qū) 域周邊的周圍區(qū)域的LED光源30出射而導入到透鏡內(nèi)部的平行光Ray2的光路中。反射面 22b是構成為將到達該反射面22b的平行光Ray2進行全反射，使該反射光Ray2從周圍出射 面22a出射而在單一焦點F上會聚的反射面。在圖2所示的實施方式中，反射面22b由以 光軸AX2為旋轉軸而形成的旋轉拋物面構成。如圖5所示，可以對與反射面22b對應的透 100的表面區(qū)域實施鋁蒸鍍22bl等 的鏡面處理?；蛘撸鐖D6所示，可以對與反射面22b對應的透鏡100的外側配置實施了鋁 蒸鍍等的鏡面處理的反射部件23。這樣，能夠防止到達反射面22b的平行光Ray2從該反射 面22b出射，所以能夠改善光的利用效率。在圖5和圖6中，為了強調(diào)，鋁蒸鍍22bl、反射部件23描繪得比實際尺寸厚，但這 樣的蒸鍍膜的厚度是相對于透鏡尺寸顯著薄的適當厚度，這對于本領域技術人員來說是容 易理解的。根據(jù)上述結構的本發(fā)明的透鏡100，從多個LED光源30出射的光，通過以與多個 LED光源30相對的狀態(tài)進行了配置的多個入光部10的作用，變換為相對于LED光源30的 光軸AXl平行的平行光Rayl、Ray2而導入到透鏡內(nèi)部(參照圖2)。而且，導入到透鏡內(nèi)部 的平行光中朝向中央透鏡部21的范圍的平行光Rayl從中央出射面21a出射，在單一焦點 F上會聚。另一方面，導入到透鏡內(nèi)部的平行光中朝向周圍透鏡部22的范圍的平行光Ray2 從被周圍反射面22b全反射而從周圍反射面22a出射，在單一焦點F上會聚。根據(jù)上述結構的透鏡100，是沒有使用以往的聚光罩210的結構，所以即使LED光 源30增加，其結構也不會變得復雜。因此，能夠通過比圖1所示的使用多個聚光罩210的 以往技術更簡單的結構將多個LED光源30與一個光源同樣地處理。即，能夠將從多個LED 光源30出射的光線(輸出)匯集，能夠作為與LED光源數(shù)相應的明亮的單一光源使用。圖3中示出使用本發(fā)明的透鏡的其他燈具的實施方式。在該燈具中，通過組合圖 2的透鏡100和其他透鏡L，能夠對從多個LED光源30出射的光線高效地進行配光控制。 圖示的透鏡L的焦點位于透鏡100的焦點F上或附近，將會聚的光進一步作為平行光出射。 通過該結構，能夠將廣域配置的所有LED光源30的光量作為來自單一光源的平行光的光量 而使用，能夠構成為非常明亮的燈具。此外，圖4中示出使用本發(fā)明的透鏡的其他燈具的實 施方式。在圖4的燈具中，對來自透鏡100的光，可以將單一焦點F看作光源使用。因此， 通過組合透鏡100和焦點位于透鏡焦點F上或附近的反射鏡R，能夠將廣域配置的多個LED 光源30作為一個光源進行配光控制。此時，本發(fā)明的透鏡100通過設置周圍透鏡部22，與僅通過從中央透鏡部21照射的光形成單一焦點F的情況相比，照射到反射面R的光量和照射區(qū)域增加。在圖1所示的以往的LED光源裝置200中，使用多個聚光罩210形成疑似光源P。 雖然能夠將多個LED光源220與一個光源(疑似光源)同樣地處理，但為了使從該疑似光源 P出射的光向LED光源裝置200整體的光軸AX2方向(參照圖1)照射，在聚光罩210內(nèi)作 為反射面211需要實施鋁蒸鍍等表面處理，由于該表面處理，產(chǎn)生由反射效率引起的損失， 光束利用率惡化。此外，罩形狀為入口狹窄、深度較深，所以鋁蒸鍍等的表面處理難以均勻 地進行，因此成品率惡化。然而，根據(jù)本實施方式的透鏡100，通過中央出射面21a的作用，即使不像以往的 光源裝置200那樣實施表面處理，通過透鏡設計，光也仍會聚在整體的光軸AX2方向上(參 照圖2)。因此，能夠將多個LED光源30與一個白熾電燈等光源(向全方位出射光的光源) 同樣地處理。下面說明變形例。在上述實施方式中，說明了如圖2等所示那樣，各入光部10包括向光源側凸出的 凸透鏡面11，但本發(fā)明不限于此。例如，入光部10，可以是如圖7所示的如下形狀，S卩，具 備中央入射面11，其配置在LED光源30的光軸AXl上；配置在中央入射面11的周圍的筒 形狀的周圍入射面12 ；以及配置在從周圍入射面12向透鏡內(nèi)部導入的光線Ray3的光路中 的反射面13。在此情況下，構成為從周圍入射面12向透鏡內(nèi)部導入的光線Ray3被該反射 面13反射為相對于光軸AXl平行的平行光，朝向出射側的反射面22b或中央出射面21a反 射。作為反射面13，可以由旋轉拋物面系的反射面構成。該透鏡100的出射側的結構是與 先前圖2所示的實施方式的透鏡100相同的結構，所以省略說明。 通過該結構，與先前的實施方式相比，在入射側的光的會聚能力變強，能夠改善光 的利用效率。即，能夠減少光源數(shù)。由此能夠有助于降低成本。此外，還能夠根據(jù)使用光源 的數(shù)量減小整體尺寸，能夠構成更緊湊的燈具。根據(jù)該變形例的透鏡100，也能夠通過比使用多個聚光罩210的以往技術(參照圖 1)更簡單的結構，將多個LED光源30與一個光源同樣地處理。即，能夠將從多個LED光源 30出射的光線(輸出)匯集，能夠作為明亮的光源使用。上述實施方式在所有方面只不過是簡單的例示。本發(fā)明不被這些記載進行限定性 的解釋。本發(fā)明可以在不脫離其思想或主要特征的基礎上通過其他各種方式來實施。
權利要求
1.一種透鏡，其與多個光源組合使用，并具有單一焦點， 該透鏡包括多個入光部，其以分別對應于所述多個光源而相對的狀態(tài)進行配置，將從所述多個光 源出射的光線變換為相對于規(guī)定光軸平行的平行光而導入到透鏡內(nèi)部；以及出光部，其配置在從所述多個入光部導入到透鏡內(nèi)部的平行光的光路上，并包括折射 面，該折射面構成為使所述平行光出射而在所述單一焦點上會聚。
2.根據(jù)權利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述出光部包括中央透鏡部和配置在所述中央透鏡部的周圍的周圍透鏡部， 所述中央透鏡部包括配置在所述平行光的光路上的中央出射面，所述中央出射面是構 成為到達該中央出射面的所述平行光出射而在所述單一焦點上會聚的透鏡面，所述周圍透鏡部包括配置在所述中央出射面的周圍的周圍出射面和配置在所述平行 光的光路中的反射面，所述反射面是構成為將到達該反射面的所述平行光反射并使該反射光從所述周圍出 射面出射而在所述單一焦點上會聚的反射面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的透鏡，其特征在于，各入光部由向光源側凸出的凸透鏡面構成，使入射光相對于透鏡光軸成為平行光。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的透鏡，其特征在于，各入光部由配置在各光源的光軸上的中央入射面、配置在中央入射面的周圍的筒狀的 周圍入射面以及配置在來自周圍入射面的入射光的光路中的反射面構成，使入射光相對于 透鏡光軸成為平行光。
5.根據(jù)權利要求4所述的透鏡，其特征在于，所述入光部的中央入射面由向光源側凸出的凸透鏡面構成，使入射光相對于透鏡光軸 成為平行光，所述入光部的反射面由旋轉拋物面構成，使來自所述周圍入射面的入射光相對于透鏡 光軸成為平行光。
6.根據(jù)權利要求1 5中的任一項所述的透鏡，其特征在于，中央出射面由凸透鏡面構成，該凸透鏡面以透鏡光軸為旋轉軸而形成，其焦點與透鏡 焦點一致，且在照射方向上凸出，周圍透鏡部的反射面由旋轉拋物面構成，該旋轉拋物面以透鏡光軸為旋轉軸而形成， 其焦點與透鏡的單一焦點一致。
7.一種燈具，其具備多個光源和權利要求1 6中的任一項所述的透鏡， 該多個光源對應于該透鏡的各入光部而相對配置。
8.根據(jù)權利要求7所述的燈具，其特征在于， 多個光源為LED光源。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的燈具，其特征在于，該燈具在所述透鏡的出射方向上還具備第二透鏡，該第二透鏡的焦點位于所述透鏡的 焦點上或附近。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的燈具，其特征在于，該燈具在所述透鏡的出射方向上還具備反射鏡，該反射鏡的焦點位于所述透鏡的焦點上或附近。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過與以往相比更簡單的結構，將多個LED光源與一個光源同樣地處理的透鏡和使用該透鏡的燈具。一種與多個LED光源組合使用、并具有單一焦點的透鏡，該透鏡包括多個入光部，其以分別對應于所述多個LED光源而相對的狀態(tài)進行了配置，將從所述多個光源出射的光線變換為相對于規(guī)定光軸平行的平行光，并向透鏡內(nèi)部導入；出光部，其配置在從所述多個入光部向透鏡內(nèi)部導入的平行光的光路上，并包括折射面，該折射面構成為使所述平行光出射而在所述單一焦點上會聚。此外，提供一種具備該透鏡的燈具。
文檔編號F21V5/04GK102072459SQ201010557100
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者岡田英隆, 松丸卓矢 申請人:斯坦雷電氣株式會社