JP2005078923A - プロジェクター灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のプロジェクター灯具においては、投影レンズによる発光面積が小さいので、対向車からの視認性が悪く、また、投影レンズを拡大すると正面方向への照明照度が低下して灯具としての性能低下を生じる問題点があった。
【解決手段】 １つの光源２と、この光源を第一焦点とし適宜の間隔を有する左右２個所に第二焦点ｆ２を持つ楕円系の反射面３を形成すると共に、反射面からの反射光に対応させては、中心をそれぞれの第二焦点に対応させ隣接する同士が一部で重なり合う外径寸法とした非球面レンズを想定し、それら非球面レンズを一体化させた形状の投影レンズ４が設けられたプロジェクター灯具１とすることで、正面照度を損なわずに発光面積の拡大を可能とし課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッドライト、フォグライトなど車両用灯具に関するものであり、詳細には、回転楕円面反射鏡など楕円系の反射鏡と、この楕円系の反射鏡の第二焦点の近傍に焦点を有する投影レンズと、前記第二焦点の近傍に配光特性の形状を形成するために設けられる遮蔽板とから成るプロジェクタ型とされた車両用灯具に係るものである。

この種のプロジェクター型と称されている車両用灯具の構成としては、楕円を長軸で回転することで得られる回転楕円面反射鏡と、この回転楕円面反射鏡の第一焦点に配置される光源と、前記回転楕円面反射鏡の第二焦点の近傍に設けられる遮蔽板と、前記遮蔽板に略焦点を有するようにされた投影レンズとから構成されている。

このように構成したことで、光源から放射された光は回転楕円面反射鏡で反射が行われて第二焦点に収束するものとなり、この収束の過程で前記遮蔽板により略下半分が遮蔽され、断面が下弦の略半円状の光束となる。そして、前記遮蔽板の近傍に焦点を有する前記投影レンズは、前記した下弦の略半円状である光束の断面形状を反転し、上弦の略半円状として車両の前方に投影する。

以上のように遮蔽板により第二焦点に収束する光の一部を遮蔽したことで、この車両用灯具からの照射光には上向きの光は一切含まれず、よって、対向車の運転手に幻惑を与えることのない理想的な配光特性が得られるものとなる。尚、実際の実施にあたっては、路側にある道路標識などの読み取りを容易とするために、左側通行の場合であれば車両の左側に適宜な上向き光を生じるように前記遮蔽板の形状は調整されている。

また、上記したように配光特性の形状が上弦の略半円状では左右の照射幅が狭く、夜間の視界確認に困難を生じるものとなるので、前記回転楕円面反射鏡は複合楕円面反射鏡などとされて、水平（左右）方向に広い照射角が得られるものとし、現実の運転に支障を来さないようにされている。
特開２０００−１７３３２２号公報

しかしながら、前記した従来のプロジェクター灯具においては、投影レンズが円形でありふれた形状であると共に面積も小さいものであるので、夜間に対向車、歩行者などから観視するときに認識するのが難しく、この結果、接近に対する発見が遅れたり、或いは、接近自体を見逃すなど、安全上の問題点を生じるものとなっていた。また、車両用灯具など車両用の部品としては横長形状の方が収まりが良く、デザイン的にも最適とはいえない状況であった。

上記の点の解決策として、図４に水平方向の断面で示すように、従来からの非球面レンズを垂直方向に２分割し、その一対のレンズ半部９１ａを左右に適宜な間隔を介して対峙させ、その間の空間部分を前記非球面レンズの断面形状として形成したシリンドリカルレンズ部９１ｂで充填した形状として横長状投影レンズ９１を形成し、正面から見たときの面積を拡大する。

同時に、反射鏡は光源９２のフィラメントなど発光源を第一焦点とし、前記横長状投影レンズ９１のレンズ半部９１ａとシリンドリカルレンズ部９１ｂとが接合された部分の後方の二箇所にそれぞれ第二焦点を有するように、図４中に符号ｏｖ９１と符号ｏｖ９２とで示す２つの回転楕円面が複合されて形成された自由曲面楕円反射面９３としておく。また、すれ違いビームの形成など必要に応じて遮蔽板９４を設け、不要部分の光を遮蔽するものとしている。

このようにしたことで、確かに投影レンズ９１の大型化によりプロジェクタ灯具９０の発光面積は増加し、対向車、歩行者からの夜間の視認性は向上するものとなったが、前記レンズ半部９１ａにより車両の正面方向を照射する光として屈折される自由曲面楕円反射面９３からの反射光の範囲は、図４中に角度βで示す極めて狭い範囲となり車両正面方向の光量が低下して遠方の確認が困難となるという新たな問題点を生じ、解決策としては不十分であった。

本発明は、上記した課題を解決するための具体的手段として、１つの光源と、この光源を第一焦点とし適宜の間隔を有する左右２個所に第二焦点を持つ楕円系の反射面を形成すると共に、前記反射面からの反射光に対応させては、中心がそれぞれの前記第二焦点に対応させ隣接する同士が一部で重なり合う外径寸法とした非球面レンズを想定し、それら非球面レンズを一体化させた形状の投影レンズが設けられていることを特徴とするプロジェクター灯具を提供することで、車両正面の光量を向上させ遠方視界を確保できるものとして、課題を解決するものである。

本発明により、投影レンズを、２つの非球面レンズの外径の一部が重なり合うように配置し、それを一体化させて形成した形状としたことで、それぞれの非球面レンズの中間となる部分においても、反射鏡からの光を車両の正面方向に向かわせることができるものとして、対向車、歩行者などからの視認性を失うことなく正面方向への光量を増加させ、正面遠方への視界を向上させて、ヘッドライト、フォグライトなどこの種の車両用灯具の性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。

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に符号１で示すものは本発明に係るプロジェクター灯具であり、このプロジェクター灯具１は、光源２と、楕円系とした自由曲面楕円反射面３と、投影レンズ４と、遮蔽板５（ａ、ｂ）とから構成されているものである点は従来例のものと同様である。

ここで、前記光源２は、例えばハロゲン電球、メタルハライド放電灯などであって、ハロゲン電球の場合であればフィラメントが発光源であり、メタルハライド放電灯であれば放電アークが発光源である。そして、楕円系反射面として形成される前記反射面３の第一焦点ｆ１は、前記発光源に略一致して設けられるものとされている。

ここで、前記反射面３につき更に詳細に説明を行えば、この反射面３は上記のように発光源に第一焦点ｆ１を設けた楕円系として形成されるものであるが、図１中に符号ｏｖ１、符号ｏｖ２で示すように２つの回転楕円などが複合された自由曲面楕円反射面とされ、これにより、２つの第二焦点ｆ２１、ｆ２２を有するものとされている。

２つの第二焦点ｆ２（ｆ２１、ｆ２２）の前方には投影レンズ４が設けられるものとされるが、この投影レンズ４は形状的に、図２にも示すように２つの非球面レンズを外径側で一部が重なり合さる状態として、水平方向に連結した形状とされている。尚、このときの投影レンズ４の正面形状は、例えば、小判型など車両のデザインに整合する形状とされている。

ここで、前記投影レンズ４を構成する２つの非球面レンズの光軸４ａ、４ｂのそれぞれは、前記反射面３に設けられた２つの第二焦点ｆ２１、ｆ２２のそれぞれを通過するものとされている。また、このプロジェクター灯具１がすれ違い配光を生成することを目的とするものである場合など、必要に応じては、前記第二焦点ｆ２１、ｆ２２の近傍に遮蔽板５ａ、５ｂが設けられて、上向き光など不要光の遮蔽が行われている。

このようにしたことで、反射面３で反射された光の内の、第二焦点ｆ２１、ｆ２２に収束した後には、前記第二焦点ｆ２１、ｆ２２を通る２本の光軸４ａ、光軸４ｂとの中間の位置で投影レンズ４に入射するものとなる。そして、この光軸４ａと光軸４ｂとの中間部分は、従来例ではシリンドリカルレンズ部として形成されていた。

従って、図４にも示したように、第二焦点ｆ２１、ｆ２２を通る２本の光軸よりも外側となる反射面に反射した光線ｐは、一旦第二焦点に集束した後には、２本の光軸の内側に入り込み、シリンドリカルレンズ部に入射するものとなる。そして、水平方向には屈折が行われることはなく、シリンドリカルレンズ部（９１ｂ）に入射したときの角度を保ち車両前方に投射されるものとなる。

従って、車両の正面方向を照射する光量は、第二焦点ｆ２１、ｆ２２に収束した後に、レンズ半部（９１ａ）に入射する光線の量で定まるものであり、このレンズ半部に達する光が得られるのは、２つの第二焦点ｆ２１、ｆ２２を通る光軸よりも内側に存在する反射面となり、現実にはこの内側となる部分には電球が配置されているので、反射面の形成は困難であり、よって、従来例では車両正面の光量不足を解消することは極めて困難であった。

これに対して、本発明の投影レンズ４は、前記光軸４ａを中心軸とする非球面レンズと、光軸４ｂを中心軸とする非球面レンズとの組合せであるので、第二焦点ｆ２１、ｆ２２に一旦収束した後に光軸４ａと光軸４ｂとの中間部分に達する光に対しても図１中に符号αで示すように、光を車両の正面方向に向かわせる屈折が行われるものとなり、即ち、車両の正面方向への光量が従来例のものに比較して格段に増すものとなって、プロジェクター灯具１は遠方への視認性が向上するものとなるのである。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、例えばヘッドライトなど、当該の車両の運転者に対する視界の確保が重要であると共に、対向車、歩行者などからの当該車両の存在の確認が容易であることが重要視される灯具に対しては、運転者に対する正面視界を失うことなく、投影レンズ拡大による発光面積の増加を可能として、対向車、歩行者からの視認性を向上させることを可能とする。

図３に示すものは、要部で示す本発明の別な実施形態であり、前の実施形態では投影レンズ４は、同一形状の非球面レンズの２個を、外径の一部が重なり合うように接合し、外周が略小判状とする投影レンズ４を得るものとしていたが、本発明はこれを限定するものではなく、この実施形態では、左右が異なる径の非球面レンズの２つを組合わせ、投影レンズ１４を得るものとしている。

この場合、車体の左右端に設けられる一対のヘッドライト用の投影レンズ１４である場合、例えば、それぞれの投影レンズ１４に対し、車体内側となる側の非球面レンズを外形が小さいものとするなど、投影レンズ１４として左右が車両の中心線に対し対称の形状となるようにすれば、車体のデザインとの整合性が一層に向上し、ますますの美感の向上が可能となる。

前記反射面の形状に工夫を加え、例えば、四つ葉のクローバー型のように楕円系反射面を組合せ、１つの光源に対し４つの第二焦点が得られるようにすれば、これに合わせて４つの非球面レンズを繋ぎ合わせた投影レンズが形成可能となり、同様にして５つの第二焦点による５角形の投影レンズの形成などの形成も可能となり、デザインの自由度が一層に要求される用途に適用できるものとなる。

本発明に係るプロジェクター灯具の実施形態を示す略示的な断面図である。 同じ実施形態の要部である投影レンズを示す斜視図である。 同じく本発明に係るプロジェクター灯具の別な実施形態を要部で示す斜視図である。 従来例を示す略示的な断面図である。

符号の説明

１…プロジェクター灯具
２…光源
３…反射面
４、１４…投影レンズ
４ａ、４ｂ…光軸
５ａ、５ｂ…遮蔽板
ｆ２（ｆ２１、ｆ２２）…第二焦点

Claims (3)

1. １つの光源と、この光源を第一焦点とし適宜の間隔を有する左右２個所に第二焦点を持つ楕円系の反射面を形成すると共に、前記反射面からの反射光に対応させては、中心がそれぞれの前記第二焦点に対応させ隣接する同士が一部で重なり合う外径寸法とした非球面レンズを想定し、それら非球面レンズを一体化させた形状の投影レンズが設けられていることを特徴とするプロジェクター灯具。
2. それぞれの前記第二焦点の近傍には、前記反射光から反射光の一部を遮蔽して配光特性を形成するための遮光板が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクター灯具。
3. それぞれの前記第二焦点に対応させて想定される前記非球面レンズは、少なくとも隣り合う一方の側において外径寸法が異なるものとされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のプロジェクター灯具。

Images