JP2006134712A - プロジェクタ型灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のプロジェクタ型灯具においては、正面から見るときの形状が眞円であり、低く広いデザインが好まれる自動車に整合せず、また、光源に対する光の利用効率もそれ程に優れているとは言えないものであった。
【解決手段】 本発明により、楕円系リフレクタの下半部を長軸で２分割し、各々を適宜に外側で且つ下側に向けることで、それら下半部のリフレクタに組み合わせる投影レンズを上半部のリフレクタに組み合わせる投影レンズの水平方向左右に配置可能とし低く広いデザインを可能とすると共に、光の利用効率も向上させ課題を解決するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明はプロジェクタ型と称されている凸レンズ状の投影レンズが用いられて、前照灯、或いは、フォグランプなどとして使用される車両用灯具に関するものであり、詳細には、従来は正面形状が円形とされていた、この種プロジェクタ型灯具に対して異形の投影レンズの使用を光量、配光特性に極端な影響を与えることなく可能とし、車両に対しより一層整合する形状のプロジェクタ型灯具が得られるものとする技術に係るものである。

従来のプロジェクタ型灯具（１０）の構成の例を示すものが図６であり、このプロジェクタ型灯具（１０）は光源（１２）を第一焦点Ｆ１とする回転楕円面などとしたリフレクタ（１４ａ）が用いられ、前記光源（１２）からの光は第二焦点Ｆ２に集束するものとなる。

そして、前記第二焦点Ｆ２の近傍には、例えば、下半部を覆う遮光板（２２）が設けられているので、第二焦点Ｆ２に収束する光は、ほぼ下弦の半円状となる。そして、前記遮光板（２２）の前方には、この遮光板（２２）に焦点を有する投影レンズ（１８）が設けられているので、下弦の半円状であった第二焦点Ｆ２に収束していた光は、上下左右が反転し上弦の半円状として車両前方に投射されるものとなる。

よって、上記のプロジェクタ型灯具（１０）からの照射光は、上向きの光を一切含まないものとなり、対向車の運転者には幻惑を与えることのない、理想的とも云える配光特性が得られるものとなる。しかしながら、実際には水平よりも上方に一切光を放射しないと、道路標識の確認などが不可能であるので、左側通行の場合には、遮光板（２２）の右側に１５°右下がりとなる切欠部が設けられ、この形状が投影レンズ（１８）により反転投影されて、配光特性の中心から左半部に１５°左上がりの光を放射するものとなり、歩行者の確認、道路標識の読み取りを行えるようにされている。
特開２００１−７６５１０号公報

しかしながら、上記したプロジェクタ型灯具（１０）は外面から唯一、見える部分である投影レンズ（１８）の正面形状が円形であるので、上下方向が低く、水平方向が広い自動車車体の形状との整合が難かしいというデザイン面での問題点を生じている。

この点を、解決するために、例えば大きな口径の投影レンズを想定し、それから、上下部分を切除して水平方向の見かけの寸法を拡げて矩形に近づけた投影レンズ、或いは、通常の口径の投影レンズを縦に中心で二分割し、中間に分割面と同じ曲面を有するシリンドリカルレンズを挿入し、水平方向に拡げた投影レンズなどが提案されているが、光量損失が多くなるなど、別の問題点を生じるものとなり、完全な解決策とは成り得ず、課題とされていた。

本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、一つの光源と、楕円系リフレクタと、遮光板と、投影レンズとから成るプロジェクタ型灯具であり、前記楕円系リフレクタは、エルボ部を含むすれ違い配光を形成するのに充分な略上半部の範囲とし長軸を水平とする上部楕円系リフレクタと、前記上部楕円系リフレクタと同一方向とした長軸を適宜に下右向きとして前記上部楕円系リフレクタの第二焦点の適宜の右下方に第二焦点を配置した右下部楕円系リフレクタと、同様な手段により前記第一楕円系リフレフタの第二焦点の適宜の左下方に第二焦点を配置した左下部楕円系リフレクタとで成り、前記投影レンズは前記第一楕円リフレクタの第二焦点の近傍に設けられる第一遮光板にほぼ焦点を有し、略上半部を主体とされた前記上部楕円系リフレクタからの反射光を投影するように非球面凸レンズの略下半部形状を主体とされた第一投影レンズ部と、前記右下部楕円系リフレクタの第二焦点の近傍に設けられた第二遮光板にほぼ焦点を有し前記第一投影レンズ部の上下幅と同じ上下幅で非球面凸レンズの略上半部形状を主体とされた第二投影レンズ部と、前記左下部楕円系リフレクタの近傍に設けられた第三遮光板にほぼ焦点を有し前記第一投影レンズ部の上下幅と同じ上下幅で非球面凸レンズの略上半部形状を主体とされた第三投影レンズ部とが水平方向に一体化された投影レンズとされていることを特徴とするプロジェクタ型灯具を提供することで、自動車の車体デザインと整合する上下方向に狭く、水平方向に広い投影レンズが灯具としての光量損失を生じることなく実現可能として、課題を解決するものである。

すれ違い配光を形成するときの必要部分である、リフレクタの上半部と、投影レンズの下半部と、遮光板とをそれぞれの軸が水平の状態で残しておくことで、従来通りのすれ違い配光が得られるものとしておき、従来は遮光板で遮光していた下半部のリフレクタの光軸を外向きで且つ下向きとして、この部分のリフレクタからの光を透過する投影レンズの上半部よりの部分を、上記投影レンズの下半部の左右に接続したことで、上下幅が狭く左右幅が広い投影レンズを、むしろ、光量が増す状態で実現可能とし、この種のプロジェクタ型灯具のデザイン向上と性能向上と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に符合１で示すものは本発明に係るプロジェクタ型灯具であり、このプロジェクタ型灯具１も、基本的には、光源２と、回転楕円面など楕円系リフレクタ３と、遮光板４と、投影レンズ５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。尚、本発明においては前後、左右は、このプロジェクタ型灯具１を車体に取付けた状態で運転席側から見た状態を基準として称するものとする。

そして、まず前記光源２は、例えばハロゲンランプ、メタルハライド放電灯など、現在使用されているものと同等のものであり、その設けられる位置も、楕円系リフレクタの長軸上の第一焦点の位置に、フィラメント、或いは、アークの長手方向を沿わせて設置されている。

ついで、前記楕円系リフレクタ３について説明を行えば、この楕円系リフレクタ３は３つの部分で構成され、まず第一として、例えば、回転楕円面など従来形状のリフレクタの略上半部の範囲とした上部楕円系リフレクタ３Ｕが用意される。このとき、前記上部楕円系リフレクタ３Ｕは長軸（光軸）Ｚを水平で正面方向（車軸方向）としており、第一焦点Ｆ１、第二焦点Ｆ２も、ほぼ従来通りとされている。

また、前記第二焦点Ｆ２の近傍には、従来例で用いられていたのと同様な第一遮光板４１が設けられていて、必要に応じてこの第一遮光板４１には、上記にも説明したように規定角度（１５°）で右下がりとする切欠部４１ａが設けられ、すれ違い配光に要求される左上がりの光も形成されるようにされている。尚、左側通行の場合においは左上がりに折れ曲がる部分、右側通行の場合においては右上がりに折れ曲がる部分はエルボ部と称されるので、本発明においても、この部分をエルボ部と称する。

加えて、前記第一遮光板４１の前方には、第一遮光板４１で遮光が行われなかった光を投影する第一投影レンズ部５１が設けられる。ここで、上記にも説明したように、上部楕円系リフレクタ３Ｕは、ほぼ上半部のみであるので、この上部楕円系リフレクタ３Ｕが生じる反射光は、水平から下向きの範囲であり、よって、第一投影レンズ部５１としては、長軸（光軸）Ｚから下半部を設ければ良いものとなるが、現実にはエルボ部が設けられるので、その分を見込み、適宜に上半部側も含むものとしても良い。

以上に記載した構成で、本発明のプロジェクタ型灯具１は、従来のものとほぼ同等のすれ違い配光が得られるものとなる。本発明では、上記に加えて、従来は遮光板４により遮蔽されて、ほとんど使用されることのなかった、楕円系リフレクタ３の下半部からの反射光も有効利用を図るものである。

上記の目的を達するために、プロジェクタ型灯具１の下半部には、左右２つの楕円系とした下部リフレクタが設けられていて、一方の右下部楕円系リフレクタ３ＤＲは、光源２を第一焦点Ｆ１とし、第二焦点Ｆ２Ｒは後に説明するように右下方に位置している。即ち、前記右下部楕円系リフレクタ３ＤＲは長軸ＺＲが右下方を向く楕円面として形成されている。

また、他の一方に設けられる左下部楕円系リフレクタ３ＤＬは、同様に光源２を第一焦点Ｆ１とし、第二焦点Ｆ２Ｌは後に説明するように左下方に位置している。そして、第二焦点Ｆ２Ｒの近傍には第二遮光板４２が設けられ、第二焦点Ｆ２Ｌの近傍には第三遮光板４３が設けられている。加えて、第二遮光板４２の前方には第二投影レンズ５２部が設けられ、第三遮光板４３の前方には第三投影レンズ５３部が設けられている。

本発明においては、第一投影レンズ５１部、第二投影レンズ５２部、第三投影レンズ５３部は水平方向に接続されて、一体の投影レンズ５とされているものであり、以下、図２〜図４により一体化の状態を説明する、

図２は、投影レンズ５を形成するときの、第一投影レンズ５１部、第二投影レンズ５２部、第三投影レンズ５３部の配置の状態を、車両正面側から見る状態で示すものであり、第一投影レンズ５１部は上記にも説明したように上半部は、すれ違い配光を形成する際に必要となることが少ないので、上方に配置し、最終的に投影レンズ５を形成する際には上方が切断されるものとされている。このときの、前記第一投影レンズ５１部と上部楕円系リフレクタ３Ｕとの相互位置関係を長軸Ｚに沿う断面で示すものが図３である。

そして、上記したように、長軸ＺＲが右下に傾けられて、光が右方向に投射される右下部楕円系リフレクタ３ＤＲに対応する第二投影レンズ部５２は第一投影レンズ部５１の右側に設置され、長軸ＺＬが左に傾けられて、光が左方向に投射される左下楕円系リフレクタ３ＤＬに対応する第三投影レンズ部５３は第一投影レンズ部５１の左側に設置される。

図４は、前記右下部楕円系リフレクタ３ＤＲと第二投影レンズ部５２との配置の情況を示す縦方向断面図であり、前記右下部楕円系リフレクタ３ＤＲは、第一焦点Ｆ１から放射される光を長軸ＺＲ上に存在する第二焦点Ｆ２Ｒに収束するものとなるが、本発明では、前記右下部楕円系リフレクタ３ＤＲの長軸ＺＲは右下方に傾けられているので、傾けられた角度だけ、右下部楕円系リフレクタ３ＤＲからの反射光も下向きとなる。

従って、下向きの角度を調整することで、図中に二点鎖線で示すように第二投影レンズ部５２は、前記第一投影レンズ部５１と水平方向の位置合わせを行うことが可能となり、左下部楕円系リフレクタ３ＤＬの長軸ＺＬに対しても同様な方法を行うことで、第三投影レンズ部５３も水平方向の位置合わせが可能となる。

ここで、本発明では、第一投影レンズ部５１の焦点距離Ｌ１（今回は４０mmとして作成
）に対して、第二投影レンズ部５２、および、第三投影レンズ部５３の焦点距離Ｌ２を短く設定している。レンズは、（明るさＦ）＝（口径Ｄ／焦点距離ｆ）の式から、同じ口径であれば焦点距離が短いほど明るく、同じ焦点距離であれば口径が大きいほど明るいものである。

よって、本発明では、第一投影レンズ部５１の焦点距離Ｌ１に対して、第二投影レンズ部５２、および、第三投影レンズ部５３の焦点距離Ｌ２を短く設定することで、より明るいプロジェクタ灯具１の実現を可能とするものであり、発明者の検討の結果では、第一投影レンズ部５１の焦点距離Ｌ１に対して０．５倍〜０．９倍、更に好ましくは０．６倍〜０．７倍の範囲が適正であった。

即ち、０．５倍以下とすると曲率が強くなり内面反射を生じる部分が発生してしまい、計算上の口径に反して暗くなり実用性を損じる、また、０．９倍以上では実質的に明るさの増加が確認できるほどの効率の向上は得られなく、異なる値の焦点距離のレンズを作る程の効果は得られない。

そして、以上の説明のように形成された、上部楕円系リフレクタ３Ｕの第二焦点Ｆ２の近傍であり、且つ、第一投影レンズ部５１の焦点の近傍には第一遮光板４１が設置され、同様に、右下部楕円系リフレクタ３ＤＲの第二焦点Ｆ２Ｒの近傍であり、且つ、第二投影レンズ部５２の焦点の近傍には第二遮光板４２が配置され、左下部楕円系リフレクタ３ＤＬの第二焦点Ｆ２Ｌの近傍であり、且つ、第三投影レンズ部５３の焦点の近傍には第三遮光板４２が配置され、すれ違い配光を形成している。そして、これら第一〜第三投影レンズ５１〜５３から放射される照射光は車両の前方で重ね合わされ、総合してすれ違い配光を形成する。

ここで、図１と図２とを参照して、第一投影レンズ部５１、第二投影レンズ部５２、第三投影レンズ部５３を組み合わせて１つの投影レンズ５を構成するときの手法について説明を行うと、本発明のプロジェクタ型灯具１においてはすれ違い配光を形成することを第一の目的とするものであるので、第一投影レンズ部５１と、第二投影レンズ５２、第三投影レンズ５３とに重なり部分を生じ、配光特性の形状を乱す場合には、すれ違い配光の基本形状を形成している第一投影レンズ部５１を優先し、第二投影レンズ部５２、第三投影レンズ部５３の重複部分を切除して、投影レンズ５としての形状を決定する、

このときには、前記第一投影レンズ部５１、第二投影レンズ部５２、第三投影レンズ部５３は、上下方向の幅を同一とし、一枚の投影レンズとしての一体感を得られるようにすると共に、裏面はほぼ平坦面となるようにして、例えば、ガラス部材によるプレス加工によっても容易に形成可能な形状となるように配慮する。

尚、上記第一投影レンズ部５１にすれ違い配光を形成させるときに、第二投影レンズ部５２、および、第三投影レンズ部５３から切除した切除面５２ａ、５３ａが、配光特性を形成する上で不要な光を放出するものとなるときには、この部分に不透明塗料の塗装を行うなどして遮光しても良く、或いは、フロスト加工などでこの部分からの光を拡散させても良いものである。

尚、右下部楕円系リフレクタ３ＤＲと第二投影レンズ部５２との組み合わせ、左下部楕円系リフレクタ３ＤＬと第三投影レンズ部５３との組合わせの例においては、例えば、第二焦点Ｆ２Ｒ、Ｆ２Ｌの下方に下げる量を少なくするなど適宜な手段により、走行配光とするのに適量の上向き光を含むものとしておくと共に、上下方向へ第二遮光板４２、第三遮光板４３を可動（図４参照）としておく。

そして、すれ違い配光が要求されたときには、第二遮光板４２と、第三遮光板４３とを上向き光を遮光する上方向に可動させて、すれ違い配光に切換え、走行配光が要求されたときには第二遮光板４２と、第三遮光板４３とを下方向に可動させてて切換えても良く、このときには、同時に第一遮光板４１も可動させても良いものであり、或いは、第二遮光板４２と、第三遮光板４３との何れか一方のみが可動するものとしても良いものである。

以上の説明は、１つの上部楕円系リフレクタ３Ｕと、左右に各１個ずつの右下部楕円系リフレクタ３ＤＲ、左下部楕円系リフレクタ３ＤＬのリフレクタを設置し、それに対応して３個の投影レンズ５１〜５３を使用す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、例えば、図５に示すように、上記に説明したような、１つの上部楕円系リフレクタと、左右に各１個ずつの下部楕円系リフレクタとから成るプロジェクタ型灯具の２組を、左右いずれか一方の下部楕円系リフレクタ、または、それに対応するレンズを共有化させることで２組の灯具を一体化するなどの手段で、一層に高さが低く幅が広い、車両に適合するデザインのレンズ５Ａが得られるものとしても良い。

本発明により、通常のプロジェクタ型灯具１では、反射光のほとんどが遮光板に遮蔽され、灯具からの照明光としては使用されることの少なかった楕円系リフレクタの下半部からの反射光を、下半部のリフレクタを中心で分割し、それぞれを外側で且つ下方に傾けることで、反射方向を外側で且つ下方寄りのものとする。

同時に、２分割した下半部のリフレクタに対応させるレンズの位置、曲率、焦点距離、及び、それぞれのレンズに設ける遮光板の位置、形状などに工夫を加えることで上向き光を生じないものとし、前記上部楕円系リフレクタ３Ｕと第一投影レンズとで得られるすれ違い配光への加算を可能な配光の形状として、光束利用率を向上させ、より明るいプロジェクタ型灯具の実現を可能とする。

また、上記の構成としたことで、投影レンズ５が、第一投影レンズ５１、第二投影レンズ５２、第三投影レンズ５３の３個が使用できるものとなり、しかも水平方向に連接して一体化することが可能となったので、この種のプロジェクタ型灯具１の定型であった、正面形状が眞円となり、車両のデザインに整合させにくい状態からの状態からの脱脚も可能とするものとなる。

本発明に係るプロジェクタ型灯具の実施形態を一部を省略した状態で示す斜視図である。 本発明に係るプロジェクタ型灯具に使用する投影レンズを形成するときの３個のレンズの組合せの例を示す説明図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明に係るプロジェクタ型灯具の別の実施形態を示す正面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…プロジェクタ型灯具
２…光源
３…楕円系リフレクタ
３Ｕ…上部楕円系リフレクタ
３ＤＲ…右下部楕円系リフレクタ
３ＤＬ…左下部楕円系リフレクタ
４…遮光板
４１…第一遮光板
４２…第二遮光板
４３…第三遮光板
５…投影レンズ
５１…第一投影レンズ
５２…第二投影レンズ
５３…第三投影レンズ
５２ａ、５３ａ…切除面

Claims (5)

1. 一つの光源と、楕円系リフレクタと、遮光板と、投影レンズとから成るプロジェクタ型灯具であり、前記楕円系リフレクタは、エルボ部を含むすれ違い配光を形成するのに充分な略上半部の範囲とし長軸を水平とする上部楕円系リフレクタと、前記上部楕円系リフレクタと同一方向とした長軸を適宜に下右向きとして前記上部楕円系リフレクタの第二焦点の適宜の右下方に第二焦点を配置した右下部楕円系リフレクタと、同様な手段により前記第一楕円系リフレフタの第二焦点の適宜の左下方に第二焦点を配置した左下部楕円系リフレクタとで成り、前記投影レンズは前記第一楕円リフレクタの第二焦点の近傍に設けられる第一遮光板にほぼ焦点を有し、略上半部を主体とされた前記上部楕円系リフレクタからの反射光を投影するように非球面凸レンズの略下半部形状を主体とされた第一投影レンズ部と、前記右下部楕円系リフレクタの第二焦点の近傍に設けられた第二遮光板にほぼ焦点を有し前記第一投影レンズ部の上下幅と同じ上下幅で非球面凸レンズの略上半部形状を主体とされた第二投影レンズ部と、前記左下部楕円系リフレクタの近傍に設けられた第三遮光板にほぼ焦点を有し前記第一投影レンズ部の上下幅と同じ上下幅で非球面凸レンズの略上半部形状を主体とされた第三投影レンズ部とが水平方向に一体化された投影レンズとされていることを特徴とするプロジェクタ型灯具。
2. 前記投影レンズの一体化時において、前記第一〜第三投影レンズ部の厚みが重畳する部分は、配光特性を優先して何れか一方に切り欠き部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型灯具。
3. 前記投影レンズの前記切り欠き部には散光処理、若しくは、遮光処理が行わ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型灯具。
4. 前記遮光板は上下移動が可能として形成され、すれ違い配光と走行配光との切り換えが可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載のプロジェクタ型灯具。
5. 前記投影レンズの第二投影レンズ部と第三投影レンズ部との焦点距離は、第一投影レンズ部の焦点距離に対して０．５倍〜０．９倍、更に好ましくは０．６倍〜０．７倍の範囲にあり、上記それぞれの投影レンズ部に設定された焦点距離に応じて第二焦点、及び、遮光板の位置も調整されていることを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載のプロジェクタ型灯具。

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