光束控制部件、發(fā)光裝置、照明裝置以及成型模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制從發(fā)光元件射出的光的配光的光束控制部件、具有所述光束控制部件的發(fā)光裝置和照明裝置、以及用于將所述光束控制部件成型的成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，從節(jié)能或小型化的觀點考慮，使用以發(fā)光二極管(以下也稱為“LED”)為光源的發(fā)光裝置(LED閃光燈)，作為拍攝相機用的發(fā)光裝置。例如，已知有將LED和菲涅耳透鏡組合而成的發(fā)光裝置。
[0003]一般地，拍攝相機的拍攝區(qū)域的形狀是四邊形。由此，為了得到清晰的拍攝畫像，優(yōu)選發(fā)光裝置以四邊形形狀照射被照射區(qū)域。從而，要求拍攝相機用的發(fā)光裝置所使用的菲涅耳透鏡，將從發(fā)光元件射出的光均勻且高效地照射到四邊形形狀的被照射區(qū)域。到目前為止，作為用于照射四邊形形狀的被照射區(qū)域的菲涅耳透鏡，也提出了多種方案(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。
[0004]圖1A是專利文獻(xiàn)I中記載的菲涅耳透鏡10的立體圖。圖1A所示的菲涅耳透鏡10能夠?qū)崿F(xiàn)與圖1B所示的圓柱形透鏡20相同的功能。如圖1A所示，在菲涅耳透鏡10中，彼此離開且同心地形成有俯視形狀為長方形形狀的多個槽12。
[0005]圖1C是專利文獻(xiàn)2中記載的菲涅耳透鏡30的俯視圖。如圖1C所示，菲涅耳透鏡30具有配置在中央部的第一聚光透鏡40、和配置在第一聚光透鏡40的外側(cè)的第二聚光透鏡50。第一聚光透鏡40被分為三個區(qū)域。在兩端的區(qū)域，彼此離開且同心地形成有俯視形狀為半圓形狀的多個槽42。在中央的區(qū)域形成有多個圓柱形透鏡44。在第二聚光透鏡50中，彼此離開且同心地形成有俯視形狀為圓形形狀的多個槽52。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-065490號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-181542號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]在菲涅耳透鏡10及菲涅耳透鏡30中，形成有直線狀的凸部及凹部。這樣的直線狀的菲涅耳部分進(jìn)行的聚光的程度基本是由形成凸部及凹部的傾斜面的傾斜角度與直線的長度決定的。因此，直線狀的菲涅耳部分的設(shè)計自由度較低。
[0012]另外，在制作俯視形狀為圓形的一般的菲涅耳透鏡的模具時，能夠通過車削加工等曲線加工來形成凸部及凹部。因此，通常，為了制造用于照射圓形狀的被照射區(qū)域的菲涅耳透鏡，有曲線加工用加工機即可。
[0013]相對于此，在制作菲涅耳透鏡10的模具時，能夠通過直線加工來形成凸部及凹部。另外，在制作菲涅耳透鏡30的模具時，可以通過直線加工及曲線加工這兩者來形成凸部及凹部。因此，為了制造這些菲涅耳透鏡10、30，至少需要直線加工用加工機。
[0014]特別地，為了制造菲涅耳透鏡30，需要直線加工用加工機和曲線加工用加工機這兩者。因此，為了制造用于照射四邊形形狀的被照射區(qū)域的菲涅耳透鏡，有時必須新引入直線加工用加工機。
[0015]但是，在直線加工中，適于特定以上的大小(例如高度0.5mm以上)的直線菲涅耳加工的加工機的加工速度一般比細(xì)微的曲線加工用加工機的加工速度快。因此，如果能夠有效地利用現(xiàn)有的直線加工用加工機，則從縮短加工時間的觀點考慮是有效的。
[0016]本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)陌l(fā)光元件射出的光均勻且高效地照射到四邊形形狀的被照射面、且菲涅耳部分的設(shè)計自由度較高的光束控制部件。
[0017]另外，本發(fā)明的目的在于，提供具有該光束控制部件的發(fā)光裝置和照明裝置。
[0018]并且，本發(fā)明的目的還在于，提供為了制造該光束控制部件而未必需要直線加工用加工機的成型模具。
[0019]解決問題的方案
[0020]本發(fā)明的光束控制部件采用以下結(jié)構(gòu)，其對從發(fā)光元件射出的光的配光進(jìn)行控制，包括:入射區(qū)域，其使從發(fā)光元件射出的光入射；以及射出區(qū)域，其使從所述入射區(qū)域入射的光射出，所述入射區(qū)域包括多個凸部，該多個凸部具有將連結(jié)第一虛擬四邊形的對角線的交點與頂點的四條第一虛擬直線中的、相鄰的兩條所述第一虛擬直線間相連的棱線，所述凸部配置為，在兩條所述第一虛擬直線間的相鄰的兩個所述凸部間形成谷部，多個所述棱線的至少一部分在俯視時呈圓弧狀，所述圓弧狀的棱線的曲率半徑比從所述交點到該棱線的中點的距離長。
[0021]本發(fā)明的發(fā)光裝置采用以下結(jié)構(gòu)，包括:發(fā)光元件；以及本發(fā)明的光束控制部件，所述交點配置在所述發(fā)光元件的光軸上。
[0022]本發(fā)明的照明裝置采用以下結(jié)構(gòu)，包括:本發(fā)明的發(fā)光裝置；以及罩，其使來自所述發(fā)光裝置的出射光漫射并透射。
[0023]本發(fā)明的成型模具采用以下結(jié)構(gòu)，其用于將本發(fā)明的光束控制部件成型，具有用于將所述入射區(qū)域成型的入射區(qū)域成型區(qū)域，所述入射區(qū)域成型區(qū)域包括多個凹部，該多個凹部具有，將連結(jié)第二虛擬四邊形的對角線的交點與各頂點的四條第二虛擬直線中的、相鄰的兩條所述第二虛擬直線間連上的谷線，所述凹部配置為在兩條所述第二虛擬直線間的相鄰的兩個所述凹部間形成頂部，多個所述谷線的至少一部分在俯視時呈圓弧狀，所述圓弧狀的谷線的曲率半徑比從所述第二虛擬四邊形的對角線的交點到所述谷線的中點的距離長。
[0024]發(fā)明效果
[0025]對于本發(fā)明的光束控制部件，其菲涅耳部分的設(shè)計自由度較高，且能夠不需要直線加工用加工機而被制造出來，且能夠利用曲線狀菲涅耳將光均勻且高效地照射到四邊形形狀的被照射區(qū)域。另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置和照明裝置能夠?qū)⒐饩鶆蚯腋咝У卣丈涞剿倪呅涡螤畹谋徽丈鋮^(qū)域。
【附圖說明】
[0026]圖1A?圖1C是表示專利文獻(xiàn)中記載的以往的透鏡的結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的實施方式I的發(fā)光裝置的剖面圖。
[0028]圖3是本發(fā)明的實施方式I的光束控制部件的立體圖。
[0029]圖4A?圖4D是表示實施方式I的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖5A、圖5B是實施方式I的光束控制部件的剖面圖。
[0031]圖6A、圖6B是實施方式I的光束控制部件的局部放大圖。
[0032]圖7A、圖7B是表示比較用的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖8A、圖SB是表示使用本發(fā)明及比較用的發(fā)光裝置的情況下的照度分布的仿真結(jié)果的圖。
[0034]圖9A、圖9B是表示使用本發(fā)明及比較用的發(fā)光裝置的情況下的配光分布的仿真結(jié)果的圖。
[0035]圖10是實施方式I的第一模具的俯視圖。
[0036]圖1lA?圖1lD是表示實施方式I的第一模具的結(jié)構(gòu)的圖。
[0037]圖12是表示實施方式I的照明裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]圖13是實施方式I的變形例的光束控制部件的立體圖。
[0039]圖14A?圖14D是表示實施方式I的變形例的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0040]圖15A、圖15B是實施方式I的變形例的光束控制部件的局部放大圖。
[0041]圖16是實施方式2的光束控制部件的立體圖。
[0042]圖17A?圖17D是表示實施方式2的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0043]圖18A、圖18B是實施方式2的光束控制部件的局部放大圖。
[0044]圖19A、圖19B是表示使用實施方式2的發(fā)光裝置的情況下的照度分布的仿真結(jié)果的圖。
[0045]圖20A?圖20D是表示實施方式2的第一模具的結(jié)構(gòu)的圖。
[0046]圖21是實施方式2的變形例的光束控制部件的立體圖。
[0047]圖22A?圖22D是表示實施方式2的變形例的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0048]圖23A、圖23B是實施方式2的變形例的光束控制部件的局部放大圖。
[0049]圖24是實施方式3的光束控制部件的立體圖。
[0050]圖25A?圖25C是表示實施方式3的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0051]圖26A是實施方式3的光束控制部件的剖面圖，圖26B、圖26C是實施方式3的光束控制部件的局部放大圖。
[0052]圖27是表示使用實施方式3的發(fā)光裝置的情況下的照度分布的仿真結(jié)果的圖。
[0053]圖28A?圖28D是表示實施方式3的第一模具的結(jié)構(gòu)的圖。
[0054]圖29是實施方式4的光束控制部件的立體圖。
[0055]圖30A?圖30C是表示實施方式4的光束控制部件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0056]圖31A是實施方式4的光束控制部件的剖面圖，圖31B、圖31C是實施方式4的光束控制部件的局部放大圖。
[0057]圖32是表示使用實施方式4的發(fā)光裝置的情況下的照度分布的仿真結(jié)果的圖。
[0058]圖33A?圖33D是表示實施方式4的第一模具的結(jié)構(gòu)的圖。
[0059]符號說明
[0060]10、30菲涅耳透鏡
[0061]12、42、52 槽
[0062]20、44圓柱形透鏡
[0063]40第一聚光透鏡
[0064]50第二聚光透鏡
[0065]100發(fā)光裝置
[0066]120發(fā)光元件
[0067]140、140’、240、340、640、740、840 光束控制部件
[0068]141入射區(qū)域
[0069]142射出區(qū)域
[0070]143 凸緣
[0071]144折射部
[0072]145菲涅耳透鏡部
[0073]146，246 凸部
[0074]146a、146a’ 第一傾斜面
[0075]146b、146b’ 第二傾斜面
[0076]146c、146c’ 第三傾斜面
[0077]146d、246d、283、383 棱線
[0078]146d，、286、386 谷線
[0079]280^380^580^980 第一模具片
[0080]281、381 第一芯部
[0081]282、382 第二芯部
[0082]284、384、562 凹部
[0083]285內(nèi)側(cè)棱線
[0084]287、387 外側(cè)棱線
[0085]400照明裝置
[0086]420 罩
[0087]440 基板
[0088]500、900 第一模具
[0089]520入射區(qū)域成型區(qū)域
[0090]540折射部成型區(qū)域
[0091]560菲涅耳透鏡部成型區(qū)域
[0092]642 壁部
[0093]CA中心軸
[0094]LA 光軸
[0095]S (第一)虛擬四邊形
[0096]S’(第二)虛擬四邊形
[0097]L (第一)虛擬直線
[0098]L’ (第二)虛擬直線
【具體實施方式】
[0099]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0100][實施方式I]
[0101](光束控制部件和發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu))
[0102]圖2是本發(fā)明實施方式I的發(fā)光裝置100的剖面圖。如圖2所示，發(fā)光裝置100具有發(fā)光元件120和光束控制部件140。發(fā)光元件120例如是白色發(fā)光二極管等發(fā)光二極管(LED)。光束控制部件