JP2001101913A

JP2001101913A - 灯具

Info

Publication number: JP2001101913A
Application number: JP28195099A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kondo; 俊幸近藤; Hidetaka Okada; 英隆岡田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-13
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP4262370B2

Abstract

(57)【要約】【課題】灯具において、従来の構成を踏襲したもので
は外観に変化を与え難くデザインの面での斬新なものが
得られず訴求力などが不足し、また、性能的な一層の向
上も困難であり、これらの点の解決が課題とされるもの
となっていた。【解決手段】本発明により、光源２の前後にリング状
の第二焦点Ｆ２を有する第一傾斜楕円回転面反射鏡３と
第二傾斜楕円回転面反射鏡４を設け、さらに第二傾斜楕
円回転面反射鏡４に反射された光源からの光を照射軸Ｚ
方向へ反射する第三反射鏡５を設けた灯具１としたこと
で、性能面では光源２に対する光束利用率を向上させ明
るい灯具１の実現を可能とし、発光面積も拡大すること
ができ、デザイン面では、リング状の第二焦点Ｆ２に対
してリング状の配光制御レンズ６を設けたり、第三反射
鏡５に小反射面５ａを施すことにより斬新な外観を与
え、前記した従来の灯具に生じていた課題を解決するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灯具に関するもの
であり、詳細には車両用のヘッドランプ、フォグランプ
などの照明用灯具、同じく車両用のテールランプ、ター
ンシグナルランプなど信号灯具、あるいは、道路交通用
信号灯、鉄道用信号灯などに適する灯具の構成の提供を
目的とするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の灯具の構成の例を示すも
のが図７〜図９であり、まず、図７に示す灯具９０にお
いては、基本構成としては焦点の位置に光源９１を配置
した回転放物面反射鏡９２と、レンズカット９３ａが施
されたレンズ９３とから構成され、前記回転放物面反射
鏡９２で平行光線の反射光を得て、その反射光をレンズ
９３のレンズカット９３ａで適宜に拡散し配光特性を得
るものである。

【０００３】また、図８に示す灯具８０においては、灯
具８０の取付状態での垂直方向断面には光源８１を焦点
とする放物線が表れ、水平方向の断面（図示の状態）に
は直線が表れる放物柱反射面の複数が複合された複合反
射面８２と、レンズカットが施されず素通し状とされた
レンズ８３とから構成されるものであり、前記複合反射
面８２自体で配光特性を得るものである。

【０００４】さらに、図９に示す灯具７０においては、
光源７１を第一焦点とする回転楕円反射面若しくは複合
楕円面、楕円自由曲面とした楕円系反射面７２と、非球
面レンズ７３と、必要に応じて設けられるシェード７４
とから構成され、第二焦点に集束して生じる光源像を非
球面レンズ７３で拡大投影することで照射光を得るもの
であり、このときシェード７４で不要部分を覆うこと
で、要求される配光特性の形状を得るものである。な
お、この楕円系反射面７２を採用する方式の灯具７０は
プロジェクター型と称されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構成において、図７に示した灯具９０の構成で
は、レンズカット９３ａに光学的に度の強いものが要求
され、これによりレンズ９３は肉厚変化が大きいものと
なり、結果として透視性が低下して、現在市場で好まれ
ている透明感、奥行感に優れる外観が得られない問題点
を生じている。

【０００６】また、図８に示した灯具８０においては、
レンズ８３にレンズカットが施されることなく素通し状
であるので、確かに透明感に優れる外観が得られるもの
とはなるが、例えば、奥まった位置にある複合反射面８
２で配光特性を形成するので配光特性の左右幅が確保し
難いなど、配光特性の形成に制約を受ける問題点を生じ
ている。

【０００７】さらに、図９に示した灯具７０において
は、奥行が深くなり、設置などに困難を生じる問題点を
生じるとともに、非球面レンズ７３の外径は小さいもの
となり、この灯具７０を前照灯として採用するときに
は、発光面積が小さいものであるので、対向車からの視
認性に劣るものとなる問題点を生じる。

【０００８】加えて、上記従来の構成の灯具７０〜９０
は何れも広く採用されているものであるので他との差別
化が難しく、デザイン面で斬新性を得るのが困難であ
り、また、上記従来の構成の灯具７０〜９０において
は、光源に対する光束利用率が奥行により左右されの
で、市場の要求などにより薄型化したときには効率が低
下する問題点も生じている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、光軸を灯具の
照射軸と略合致させた光源を設け、前記光源に第一焦点
を配置するとともに、前記第一焦点を通り前記光軸から
適宜に傾く斜線上に第二焦点を配置して、前記光軸と前
記斜線とを含む面上に楕円を想定し、前記楕円を前記光
軸を軸として回転したときに、この灯具を正面から見る
状態で反射面が表れる側で形成した第一傾斜楕円回転面
反射鏡と、光源に対峙する側に反射面が表れる側で形成
した第二傾斜楕円回転面反射鏡と、前記第二焦点の外側
に設けられ、前記光源から前記第二傾斜楕円回転面反射
鏡で反射し、第二焦点に収束する光を前記灯具の照射方
向へ反射する第三反射鏡とからなることを特徴とする灯
具を提供することで課題を解決するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに本発明を図に示す実施形態
に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は本発明の第一
実施形態を示すものであり、図中に符号１で示すものは
本発明に係る灯具である。そして、この灯具１は基本的
に白熱電球、放電灯、発光ダイオードなどによる光源２
と、第一傾斜楕円回転面反射鏡３と、第二傾斜楕円回転
面反射鏡４と、第三反射鏡５とから構成されている。

【００１１】本第一実施形態においては、光源２は発光
ダイオード（以下ＬＥＤ）を用いている。本第一実施形
態を説明するにあたり、光源２の光軸Ｘとは、光源２自
体の略中心軸であり、かつ、ＬＥＤチップなどの発光源
を通る発光の中心軸をいうものである。そして、光源２
を配置するとは、厳密にいうと発光源を基準にして配置
するものである。なお、光源２として、放電管や白熱電
球を選択するときにはダブルフィラメントのものなどを
採用しても良いが、この場合には複数のフィラメントの
中心を基準にするなど、光源２の種類により適宜調整さ
れるものである。また、灯具１の照射軸Ｚと、前記光軸
Ｘは略合致するようにして光源２を設けている。

【００１２】本発明では、前記第一傾斜楕円回転面反射
鏡３を形成するにあたり、光軸Ｘ上の発光源の位置を第
一焦点Ｆ１として設定する。そして、前記第一焦点を通
り、前記光軸Ｘから適宜に傾く斜線Ｙを想定し、この斜
線Ｙ上に第二焦点Ｆ２を設定する。

【００１３】そして、前記第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２
とを焦点とする適宜な楕円ＲＯを想定し、この楕円を光
軸Ｘを軸として回転させると、傾斜した楕円が回転する
ことによる軌跡が得られるものとなり、この軌跡中から
灯具１を正面から見る状態で反射面が表れる位置を採用
することで第一傾斜楕円回転面反射鏡３が得られるもの
となる。

【００１４】また、上記第一傾斜楕円回転面反射鏡３を
形成する過程で、前記楕円ＲＯを光軸Ｘを軸として回転
させ、傾斜した楕円が回転することによる軌跡中から前
記光源２に対峙する側に反射面が表れる位置を採用する
ことにより前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４が得られる
ものとなる。なお、このときに前記楕円ＲＯは光源２の
周りを取り囲む閉鎖空間を形成するので、第一焦点Ｆ１
近傍の部分を排除し、第二焦点Ｆ２近傍の部分も排除
し、開口部８を設け、光源２からの光が外部に放射され
るようにしている。

【００１５】さらに、前記光源２から前記第二傾斜楕円
回転面反射鏡４で反射し、前記楕円ＲＯの第二焦点Ｆ２
に収束する光を前記灯具１の照射軸Ｚ方向と略一致する
方向へ反射する第三反射鏡５を形成している。以上が本
発明における灯具１の基本的な構成である。

【００１６】このような灯具１を構成したことで、第一
傾斜楕円回転面反射鏡３に反射する光源２の像は、回転
が行われてリング状となる第二焦点Ｆ２の位置に収束す
るものとなり、同様にリング状となり、照射軸Ｚ方向に
投影される。また、前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４に
反射する光源２の像も、回転が行われてリング状となる
第二焦点Ｆ２の位置に収束するものとなり、この第二焦
点Ｆ２から前記第三反射鏡５に投影され、反射し、照射
軸Ｚ方向に投影されるものであるので、この灯具１の生
成する配光特性も基本的には中心に光が配布されないリ
ング状となる。

【００１７】ただし、配光特性としては光源２の像を拡
大投影するのが通常であるので、光が配布されなていな
い中心部分も、灯具１から適宜距離を離れることで、周
囲からの光が配布され解消されるものとなり、結果とし
ては円形の配光特性が得られる。

【００１８】この第一実施形態では、上記の基本的な構
成に加えて、光源２からの光の利用効率を一層に向上さ
せるために、前記光源２の周りにソケット７を設け、さ
らに、灯具１の配光を制御するために、配光制御レンズ
６を設けるとともに、第三反射鏡の形状を前記楕円ＲＯ
の第二焦点を焦点とする回転放物反射面としている。

【００１９】まず、前記ソケット７について説明を行う
と、図３に示すようにこのソケット７は前記光源２の側
面を覆うように形成され、前記光源２からの光が前記第
一傾斜回転楕円反射鏡３および第二傾斜回転楕円反射鏡
４へ向かう光路上は光を透過する光透過部７ａと、これ
以外の光路上では前記楕円ＲＯを前記光軸Ｘを中心にし
て回転し形成される反射面による微小反射面７ｂにより
形成されるものである。すなわち、前記微小反射面７ｂ
は前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３および第二傾斜楕円
回転面反射鏡４と同一の傾斜回転楕円面の一部により形
成されるものであり、２つの焦点を前記第一焦点Ｆ１と
第二焦点Ｆ２に有するものである。なお、ソケット７は
透明材料により形成され、前記微小反射面７ｂにアルミ
蒸着などの周知な反射処理を施してなるものである。

【００２０】このようなソケット７を設ける理由は、前
記光源２からの光のうち、前記光源２から前記第一傾斜
楕円回転面反射鏡４で反射した光を第三反射鏡５へ透過
させるために設けた開口部８に直接放射される光は何ら
制御されておらず、無駄なものとなるため、この光も有
効利用するためにソケット７を設け、前記光源２より放
射される光を全て第一傾斜楕円回転面反射鏡３、第二傾
斜楕円回転面反射鏡４、微小反射部７ｂのいずれかに反
射させるものとし、一旦第二焦点に収束させ、光を制御
するものである。

【００２１】つぎに、配光制御レンズ６について説明を
行うと、前記配光制御レンズ６は前記リング状となる第
二焦点Ｆ２、またはこの近傍にリング状の焦点を有する
シリンドリカルレンズとされるものであり、このように
することにより、前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３で反
射された光を配光制御するものである。この際、配光制
御レンズ６を前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４と一体的
に形成するため、円形の透明材料の中心に前記第二傾斜
回転面反射鏡４の形状を形成し、アルミ蒸着など周知な
反射処理を施し、その周りを配光制御レンズ６として形
成すれば部品点数を減らすことができ、組付けも容易と
なるが、これは本発明を限定するものではなく別体とし
ても当然良いものである。このように配光制御レンズ６
は配光を制御するもので、シリンドリカルレンズのほ
か、魚眼レンズ、フレネルレンズなど適宜なものとされ
るとともに、焦点についても得ようとする配光によっ
て、配光制御レンズ６の焦点の位置を、前記第二焦点Ｆ
２に対して前後、左右にずらすなどして適宜位置を変え
て設けられるものである。

【００２２】さらに、前記第三反射鏡５について説明を
行うと、本第一実施形態の場合、前記第三反射鏡５は前
記光軸Ｘと前記楕円ＲＯの第二焦点Ｆ２とを含む面上に
前記第二焦点Ｆ２、またはこの近傍を焦点とし、前記光
軸Ｘと同一方向に中心軸を有する放物線を想定し、前記
放物線を前記光軸Ｘを軸として回転したときに、この灯
具を正面から見る状態で反射面が表れる側で形成した回
転放物反射面とされるものである。

【００２３】また、本第一実施形態の場合、回転放物反
射面とされた前記第三反射鏡５にはさらに、焦点の位置
を前記第三反射鏡５の焦点よりずらした放物回転反射面
を基本的な形状とし、縞状に形成した小反射面５ａを設
けている。このようにすることにより、前記第三反射鏡
５では光源２からの光を平行光線とし、照射方向へ放射
するとともに、小反射面５ａでは拡散光を放射するなど
して、適宜な配光特性を得るものである。

【００２４】なお、前記第三反射鏡５に前記小反射面５
ａは必ずしも必要ではなく、また、形状についても特に
限定されるものではなく、図４（ａ）に示すように回転
放物反射面のみからなるもの、図４（ｂ）に示すように
前記第三反射鏡５の回転放物反射面の焦点とは異なる位
置に焦点を有する放物反射面を、前記第三反射鏡５の高
さの略半分までの高さで、円周方向に点在させたもの、
図４（ｃ）に示すように平面反射面を円周方向に縞状に
配置させたもの、図４（ｄ）に示すように凸反射面を前
記第三反射面５の全面に配置させたもの、また、これら
のものを複合させたものなど、配光特性や、所望のデザ
インに併せて適宜選択されるものである。

【００２５】ついで、上記の構成とした本発明の灯具１
の作用および効果について説明を行う。本発明により光
源２からの光を第一傾斜楕円回転面反射鏡３および第二
傾斜楕円回転面反射鏡４により反射させ、第二焦点に収
束させてから灯具１の照射方向に放射させているため、
光源２からの略全ての光を有効利用でき、第二焦点Ｆ２
がリング状となるため、発光面を拡大することができる
ものとなる。また、第三反射鏡５および小反射面５ａ、
配光制御レンズ６により全光束を制御でき所望の配光特
性を得られるとともに、デザイン的にも従来にない斬新
のものとすることができる。

【００２６】図５および図６は本発明の第二実施形態を
示すものであり、本第二実施形態では光源２をハロゲン
電球としている。また、第三反射鏡５を透明樹脂により
第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光制御レンズ６と
一体的に形成するものである。そして、第一傾斜楕円回
転面反射鏡３、第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光
制御レンズ６の構成は前記の第一実施形態と同様である
ので説明は省略する。

【００２７】本第二実施形態の場合、前記光源２として
ハロゲン電球を用いており、ガラス管球などによるバル
ブと、このバルブの中心である光軸Ｘ上に位置する光源
２とから構成されている。そして、前記第一傾斜楕円回
転面反射鏡３を形成するにあたり、前記第一実施形態と
同様に光源２に第一焦点を配置するとは、光軸Ｘ上の発
光源の位置に第一焦点を配置することであり、バルブ中
心軸Ｘ上の発光源２ｂの位置を第一焦点として設定し、
以下前記第一実施形態と同様な方法により第一傾斜楕円
回転面反射鏡３および第二傾斜楕円回転面反射鏡４を形
成する。

【００２８】つぎに、前記第三反射鏡５は、前記したよ
うに第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光制御レンズ
６と一体的に形成されるものであり、円形の透明材料の
中心に前記第一実施形態と同様な形状の第二傾斜楕円回
転面反射鏡４を光源２に対峙する面に、アルミ蒸着など
の周知な反射処理を施すことにより形成し、つぎに、前
記第二傾斜楕円回転面反射鏡４の周りに適宜なレンズカ
ットを施すことにより、配光制御レンズ６が形成され
る。

【００２９】そして、前記配光制御レンズ６の周りに第
三反射鏡５を形成する。この際、前記第三反射鏡５は、
全反射プリズムにより形成されるものである。すなわ
ち、前記第三反射鏡５へは前記光源２からの光のうち前
記第二傾斜楕円回転面反射鏡４により反射した光が入射
するため、入光面５ｂが前記光軸Ｘに略平行で、反射面
５ｃが灯具１の照射方向へ光を反射するように約４５°
光源２の光軸Ｘ対して傾斜させて設けられるものであ
る。

【００３０】さらに、前記全反射プリズムについて説明
を行うと、前記第三反射鏡５は前記透明材料の大気との
境界面における両者の屈折率の差により生じる内面全反
射を利用して形成されるものであり、従って、第二焦点
Ｆ２からの光が高屈折率側から低屈折率側に移行する位
置である反射面５ｃで反射されるものである。なお、本
実施形態においては、第三反射鏡５に全反射プリズムを
用いた例で説明したが、アルミ蒸着などの周知な反射処
理を施して、反射面５ｃを形成し、第三反射鏡５として
形成することも当然可能である。また、前記第一傾斜楕
円回転面反射鏡３についても、前記第三反射鏡５と同様
に全反射プリズムを用いて、反射面を形成することも可
能である。

【００３１】なお、本第二実施形態において、第三反射
鏡５の配光制御は反射面５ｃで行われるものであり、こ
の反射面５ｃの形状を前記第一実施形態で示した回転放
物反射面などにすることにより行われる。また、第三反
射鏡５に小反射面５ａを形成したり、光源２の周りにソ
ケット７を設けてはいないが、前記第一実施形態と同様
に設けることも当然可能であり、その組合わせは適宜選
択して設けられるものであり、限定されるものではな
い。

【００３２】以上の構成とした第二実施形態によって
も、第一実施形態と同様に光源２からの略全ての光を有
効利用でき、第二焦点Ｆ２がリング状となるため、発光
面を拡大することができるものとなる。また、第三反射
鏡５、配光制御レンズ６により全光束を制御でき所望の
配光特性を得られるとともに、デザイン的にも従来にな
い斬新のものとすることができる。

【００３３】以上のように２つの実施形態により本発明
の説明を行ったが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。すなわち、配光制御レンズ６を設けて配光制御
の一部を行ったが、これとは別に灯具１の前面を覆うよ
うにアウターレンズを設け、このアウターレンズの所定
位置にレンズカットを施し、配光制御を行うようにした
り、個々の部品を別体として設けるようにしても良い。
さらに第二実施形態でも述べたように、第一実施形態と
第二実施形態の構成を、適宜選択して組み合わせること
も可能であり、本発明はこれらを含むことはいうまでも
ない。

【００３４】

【発明の効果】本発明により灯具を以上に説明した構成
としたことで、第一には、光源からの光を第一傾斜楕円
回転面反射鏡および第二傾斜楕円回転面反射鏡により、
リング状の第二焦点を形成するようにしたことにより、
灯具の発光面積を拡げることができるものとし、これに
より灯具に設置する光源の数を適正化して、コストダウ
ンおよび消費電力の低減に極めて優れた効果を奏するも
のある。

【００３５】また、第二には、光源の光を略全光束に亘
って制御することができるため、光の利用効率の優れた
ものとなる。さらに、リング状に第二焦点が存在するこ
とや第三反射鏡に施される小反射面により、斬新なデザ
インとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る灯具の第一実施形態を示す断面
図である。

【図２】図１に示す灯具の正面図である。

【図３】本発明に係る灯具のソケットを示す断面図で
ある。

【図４】本発明に係る灯具の第三反射鏡の要部を示す
断面図である。

【図５】本発明に係る灯具の第二実施形態を示す断面
図である。

【図６】図５に示す灯具の正面図である。

【図７】従来例を示す断面図である。

【図８】別の従来例を示す断面図である。

【図９】さらに別の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ……灯具２ ……光源３ ……第一傾斜楕円回転面反射鏡４ ……第二傾斜楕円回転面反射鏡５ ……第三反射鏡５ａ……小反射面５ｂ……入光面５ｃ……反射面６ ……配光制御レンズ７ ……ソケット７ａ……光透過部７ｂ……微小反射面８ ……開口部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２１Ｗ 101:12 Ｆ２１Ｍ 3/05 Ａ 101:14 3/08 ＺＦ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｑ 1/00 ＦＧ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸を灯具の照射軸と略合致させた光源
を設け、前記光源に第一焦点を配置するとともに、前記
第一焦点を通り前記光軸から適宜に傾く斜線上に第二焦
点を配置して、前記光軸と前記斜線とを含む面上に楕円
を想定し、前記楕円を前記光軸を軸として回転したとき
に、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で
形成した第一傾斜楕円回転面反射鏡と、光源に対峙する
側に反射面が表れる側で形成した第二傾斜楕円回転面反
射鏡と、前記第二焦点の外側に設けられ、前記光源から
前記第二傾斜楕円回転面反射鏡で反射し、第二焦点に収
束する光を前記灯具の照射方向へ反射する第三反射鏡と
からなることを特徴とする灯具。
【請求項２】前記第三反射鏡は、前記灯具の前面に設
けられるレンズの裏面、または、前記第一反射傾斜楕円
回転面反射鏡の外側に設けられることを特徴とする請求
項１記載の灯具。
【請求項３】前記第三反射鏡は、前記光軸と前記第二
焦点とを含む面上に前記第二焦点またはこの近傍を焦点
とし、前記光軸と同一方向に中心軸を有する放物線を想
定し、前記放物線を前記光軸を軸として回転したとき
に、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で
形成した回転放物反射面であることを特徴とする請求項
１または２記載の灯具
【請求項４】前記第二傾斜楕円回転面反射鏡は、前記
灯具の前面に設けられるレンズの裏面に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の灯具。
【請求項５】前記灯具の前面に設けられるレンズの一
部に、前記第二焦点またはこの近傍を焦点とする配光制
御レンズを形成したことを特徴とする請求項１〜４いず
れかに記載の灯具。
【請求項６】前記第三反射鏡の少なくとも一部に、回
転放物反射面、放物反射面、凸反射面、凹反射面、平面
反射面、自由曲面反射面などの光制御手段を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灯具。
【請求項７】前記光源に、前記光源から前記第一傾斜
楕円回転面反射鏡および第二傾斜楕円回転面反射鏡への
光路上では光を透過し、これ以外の光路上では前記傾斜
楕円回転面反射鏡と同様に形成された微小反射部を有し
たソケットを設けたことを特徴とする請求項１〜６いず
れかに記載の灯具。