JP2009146762A - Projection lens of direct projector type lamp - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, in a projection lens of a conventional direct projector type lamp, when light distribution characteristics horizontally wide and vertically narrow is formed according to the requirements of a motor vehicle side, the shape becomes complicated and manufacture of dies becomes difficult. <P>SOLUTION: In a projection lens 1 of the direct projector type lamp with a shape in which light distribution control is made even on the rear side, the rear face 2a shape of the projection lens has a cylindrical lens cut 3 applied having an axis along the vertical direction in mounting state on the vehicle of the projection lens and the front face is made a projection lens of a direct projector type lamp with an aspheric shape of convex lens form, thereby, production can be made with the similar dies as the projection lens used conventionally. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクタ型灯具と称されて、例えば、１個の凸レンズにより、光源の形状、もしくは、楕円反射面を使用して第一焦点におかれた光源が第二焦点に収束するときにシェードなどで所望の形状に整えた光像を照射方向に投影するための投影レンズの構成に係るものであり、詳細には、光源からの光を効率良く照射方向に投影するための構成に係るものである。   The present invention is referred to as a projector-type lamp. For example, when a light source placed at the first focal point using the shape of the light source or an elliptical reflecting surface is converged to the second focal point by one convex lens. The present invention relates to a configuration of a projection lens for projecting a light image adjusted to a desired shape with a shade or the like in the irradiation direction, and more specifically, relates to a configuration for efficiently projecting light from a light source in the irradiation direction. Is.

従来のプロジェクター型灯具９０の構成の例を示すものが図７であり、図に示すものは、回転楕円など楕円系の反射面９１の第一焦点ににおかれた光源９２からの光が集束する第二焦点ｆ２の近傍には、投影レンズ９４により投影する光から上向き光となる部分を遮蔽するための遮光板９３が設置されている。   An example of the configuration of a conventional projector-type lamp 90 is shown in FIG. 7, in which light from a light source 92 placed at the first focal point of an elliptical reflecting surface 91 such as a rotating ellipse is focused. In the vicinity of the second focal point f <b> 2, a light shielding plate 93 for shielding a portion that becomes upward light from the light projected by the projection lens 94 is installed.

このようにすることで、光源からの光の内の、約半分が前記遮光板９３により遮蔽され失われるものとなるので、前記投影レンズ９４は、光を下向きに折り曲げる屈折プリズムを背面側に取付けた形状として形成しておき、この投影レンズ９４の前記屈折プリズム状の部分により、水平、もしくは、それ以下まで、反射面９１からの光を前記投影レンズ９４で屈折可能とまる角度αまで投影レンズ９４に達するようにすることで、プロジェクター型灯具９０としての光量増加を図ろうとするものである。
特開２００３−１２３５１９号公報 By doing so, about half of the light from the light source is lost by being shielded by the light shielding plate 93, so that the projection lens 94 is attached with a refractive prism that bends the light downward on the back side. The projection lens 94 is formed to have an angle α at which the light from the reflecting surface 91 can be refracted by the projection lens 94 horizontally or below by the refractive prism-shaped portion of the projection lens 94. Thus, the amount of light as the projector-type lamp 90 is increased.
JP 2003-123519 A

しかしながら、近年においては、一方向に高輝度の光を発生することのできるＬＥＤランプが市場に供給されるものとなり、ダイレクトプロジェクター灯具８０などと称されて、図８に示すように、上記に説明した第二焦点ｆ２に相当する位置に直接に光源８２を設置し、例えば、フォグランプなどの場合には、光源８２の形状や、投影レンズ８４の形状、特に投影レンズ８４上端での屈折により直接にカットオフラインを形成するダイレクトプロジェクター型灯具８０が提案されている。   However, in recent years, LED lamps capable of generating high-intensity light in one direction have been supplied to the market, and are referred to as direct projector lamps 80 and the like, as described above, as shown in FIG. The light source 82 is directly installed at the position corresponding to the second focal point f2. For example, in the case of a fog lamp, the shape of the light source 82, the shape of the projection lens 84, particularly the refraction at the upper end of the projection lens 84 is directly A direct projector lamp 80 that forms a cut-off line has been proposed.

この場合、前記投影レンズ８４は図示のように焦点ｆ２を中心とする円筒面８４ａの外側に、照射方向に向かい水平方向で凸面となる非球面８４ｂが組合わされた形状となり、従来例の単純な非球面レンズ状の投影レンズ９４に比較して、金型間のパーティングラインが曲面となり、金型の製造、使用、あるいは、成形に高度の技術が要求されるものとなるという問題点を生じていた。   In this case, as shown in the drawing, the projection lens 84 has a shape in which an aspherical surface 84b that is convex in the horizontal direction toward the irradiation direction is combined with the outer side of the cylindrical surface 84a centered on the focal point f2, which is a simple example of the conventional example. Compared with the aspherical lens-shaped projection lens 94, the parting line between the molds becomes a curved surface, which causes a problem that a high level of technology is required for the manufacture, use, or molding of the mold. It was.

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、背面側でも配光制御する形状としたダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズにおいて、前記投影レンズの背面形状は、この投影レンズの車両への取付状態における垂直方向に沿う軸を有するシリンドリカルレンズカットが施され、前面は凸レンズ状の非球面とされていることを特徴とするダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズを提供することで課題を解決するものである。   The present invention provides a projection lens of a direct projector type lamp that is shaped to control light distribution on the back side as a specific means for solving the above-described conventional problems. A problem is provided by providing a projection lens for a direct projector-type lamp, characterized in that a cylindrical lens cut having an axis along the vertical direction in a mounting state on a vehicle is applied, and the front surface is an aspheric surface of a convex lens shape. It is a solution.

本発明により、前面が凸レンズ状の非球面であり、背面が垂直方向に軸を有するシリンドリカルカットとされた投影レンズとしたことで、実質的には、従来からの投影レンズと、ほぼ同様な金型で形成可能な投影レンズとして、容易に生産可能なものとし、課題を解決するものである。   According to the present invention, a projection lens whose front surface is a convex aspherical surface and whose rear surface is a cylindrical cut having an axis in the vertical direction is substantially the same as a conventional projection lens. As a projection lens that can be formed by a mold, it can be easily produced to solve the problem.

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、及び、図２に符号１で示すものは、本発明に係る投影レンズ１の第一実施例であり、図１は前記投影レンズ１の正面図であり図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面で示してある。この第一実施例では、例えばＬＥＤなど光源５からの光の左右方向への拡散はその光源５自体が発光した角度を保つものにしておき、上下方向のみを屈折させ、例えば、自動車に取付けたときには、左右方向に広く、上下方向に狭い配光形状が得られることを目的としている。   Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. 1 and 2 indicate a first embodiment of the projection lens 1 according to the present invention, FIG. 1 is a front view of the projection lens 1, and FIG. It is shown in a cross section along line A. In this first embodiment, for example, the diffusion of light from the light source 5 such as an LED in the left-right direction keeps the angle at which the light source 5 itself emits light, refracts only in the vertical direction, and is attached to an automobile, for example. Sometimes, the object is to obtain a light distribution shape that is wide in the left-right direction and narrow in the up-down direction.

即ち、前記した背景技術の項で説明したものと、ほぼ同様な配光特性を得ようとするものであり、そのとき同時に金型の簡素化も図り、生産性の向上を可能とし、薄型化によるコストダウンも計ろうとするものである。また、外観的にも従来例のこの種のプロジェクター型灯具との共通化を図り、観視者に違和感を生じさせないように図るものである。   In other words, it is intended to obtain light distribution characteristics that are almost the same as those described in the background section above, and at the same time, the mold can be simplified, the productivity can be improved, and the thickness can be reduced. We are also trying to reduce costs. In addition, in view of appearance, the projector-type lamp of this type is used in common so that the viewer does not feel uncomfortable.

そして、第一実施例の投影レンズ１においては、光源側に向かう面、即ち、背面２ａには、前記光源５の位置を中心とし、基本としては光源５を中心とする凹曲線により形成したシリンドリカルレンズカット部３がフレネル状として設けられている。従って、光源５から射出された光は、前記シリンドリカルレンズカット部３に達したときには、それぞれの曲面と垂直となり、水平方向には屈折が行われることはなく、投影レンズ１内に入射する。   In the projection lens 1 of the first embodiment, a cylindrical surface formed by a concave curve centered on the position of the light source 5 and basically on the surface facing the light source, that is, the back surface 2a. The lens cut portion 3 is provided as a Fresnel shape. Therefore, when the light emitted from the light source 5 reaches the cylindrical lens cut portion 3, the light is perpendicular to the respective curved surfaces and is not refracted in the horizontal direction but enters the projection lens 1.

また、前記投影レンズ１の表面２ｂであるレンズ部４も、図示の水平断面においては、前記光源５の位置を中心とする円弧として形成されている。よって、前記レンズ部４から照射方向に放出されるときにも、光源５からの光には何らの屈折も生じない。   Further, the lens portion 4 which is the surface 2b of the projection lens 1 is also formed as an arc centered on the position of the light source 5 in the illustrated horizontal section. Therefore, even when emitted from the lens unit 4 in the irradiation direction, no refraction occurs in the light from the light source 5.

ここで、図３に示す本発明に係る投影レンズ１の自動車に取付けた状態での垂直断面（Ｂ−Ｂ断面）における前記光源５からの光に対する本発明の投影レンズ１の作用について説明を行えば、上記したように本発明の投影レンズ１は、自動車に取付けた状態での水平断面（Ａ−Ａ断面）では前記光源５からの光に対して実質的に収束、拡散など何らの作用も行わなかったのに対して、垂直方向断面においては、投影レンズ１の表面２ｂ側であるレンズ部４が光学的な作用を行うものとなる。   Here, the action of the projection lens 1 of the present invention on the light from the light source 5 in the vertical section (BB section) in a state where the projection lens 1 according to the present invention shown in FIG. For example, as described above, the projection lens 1 of the present invention has substantially no effect on the light from the light source 5 in the horizontal section (AA section) attached to the automobile. In contrast, in the vertical section, the lens portion 4 on the surface 2b side of the projection lens 1 performs an optical action.

即ち、垂直方向においては、前記レンズ部４により図２に示すように垂直方向への収束が行われるものとなり、この結果、前記投影レンズ１を透過した後の光源５からの光は、図４に示すように、水平方向に照射角が広く、垂直方向には照射角が狭い配光特性Ｄ１が得られるものとなる。   That is, in the vertical direction, the lens unit 4 converges in the vertical direction as shown in FIG. 2, and as a result, the light from the light source 5 after passing through the projection lens 1 is as shown in FIG. As shown, the light distribution characteristic D1 having a wide irradiation angle in the horizontal direction and a narrow irradiation angle in the vertical direction can be obtained.

よって、例えば、ヘッドランプ（図示せず）よりも下方で且つ水平方向を照射するように本発明の前記に係る投影レンズ１を採用した灯具を取付けることで、フォッグランプに適する配光が得られるものとなる。なお、図３におけるレンズ部４は、水平断面において光源５を中心とする円弧が現れるものであれば、垂直断面においては、必ずしも円弧でなくとも良く、所謂、非球面と称されて、プロジェクタ型灯具の投影レンズに用いられている曲面であっても良い。   Therefore, for example, a light distribution suitable for a fog lamp can be obtained by attaching a lamp that employs the projection lens 1 according to the present invention so as to irradiate a horizontal direction below a headlamp (not shown). It will be a thing. The lens unit 4 shown in FIG. 3 is not necessarily an arc in the vertical section as long as an arc centering on the light source 5 appears in the horizontal section. The curved surface used for the projection lens of a lamp may be sufficient.

ここで、本発明に係る投影レンズ１の形状について考察してみると、この投影レンズ１は従来例のプロジェクタ型ヘッドランプなどに使用されているレンズとフランジとから成る投影レンズと、ほぼ同一の形状として形成することが可能である。そして、レンズ部４は、光源５を中心とする球面、又は、非球面として形成すれな良いものとなる。   Here, considering the shape of the projection lens 1 according to the present invention, the projection lens 1 is substantially the same as the projection lens composed of a lens and a flange used in a projector-type headlamp of the conventional example. It can be formed as a shape. The lens unit 4 can be formed as a spherical surface or aspherical surface with the light source 5 as the center.

また、背面２ａ側においては、従来は平面であった面にシリンドリカルレンズカット部３を設ければ良いものであり、このときに、例えば、投影レンズ１を保持するためのフランジ６を設けるなども自在であり、この場合には、前記フランジ６の、前記光源５に近い側の面に前記シリンドリカルレンズカット部３を設ければ良いものとなる。   Further, on the back surface 2a side, the cylindrical lens cut portion 3 may be provided on a surface that has been flat in the past. At this time, for example, a flange 6 for holding the projection lens 1 may be provided. In this case, the cylindrical lens cut portion 3 may be provided on the surface of the flange 6 on the side close to the light source 5.

このようにしたことで、投影レンズ１は従来から使用されていたものと同じ形状のものとして、形成することが可能となり、このことは、前記投影レンズ１を保持するための構成なども従来例のものと全く同様なものが採用できるものとなる。また、前記投影レンズ１を成形するための金型も従来例と実質的に同様なものであれば良く、充分に従来技術で生産可能なものとなる。   By doing so, the projection lens 1 can be formed with the same shape as that conventionally used. This is because the configuration for holding the projection lens 1 is also a conventional example. Exactly the same as can be adopted. Further, the mold for molding the projection lens 1 may be substantially the same as that of the conventional example, and can be sufficiently produced by the conventional technique.

図５は本発明に係る投影レンズ１１の第二実施例であり、前の第一実施例では、水平方向には、光源５から放射される光の放射角の角度を変えることなく、灯具としての放射角として使用していたが、このような場合、前記光源の構成などによっては、図４に配光特性Ｄ１として示すように水平方向の照射角が広く成りすぎ、車両の正面前方の照度が低下するなど、所望の配光特性の形状とは異なる場合を生じていた。   FIG. 5 shows a second embodiment of the projection lens 11 according to the present invention. In the previous first embodiment, the lamp is used as a lamp without changing the radiation angle of light emitted from the light source 5 in the horizontal direction. In such a case, depending on the configuration of the light source, the illumination angle in the horizontal direction becomes too wide as shown by the light distribution characteristic D1 in FIG. In some cases, the shape of the light distribution characteristic is different from that of the desired light distribution characteristic.

上記の状態に対応できるようにしたものが、以下に説明する第二実施例であり、前記フランジ６の背面２ａには水平断面にレンズ形状が現れるシリンドリカルレンズカット部１３が設けられている点は、前記に説明した第一実施例と同様である。   What can cope with the above-described state is the second embodiment described below, and the back surface 2a of the flange 6 is provided with a cylindrical lens cut portion 13 in which a lens shape appears in a horizontal section. This is the same as the first embodiment described above.

しかしながら、この第二実施例においては、中心部には、前記に説明した光源５から放射される光に対して水平方向への照射角を変化させることがないように、前記光源５を中心とする凹面状としたシリンドリカルレンズカット１３ａが設けられている。   However, in the second embodiment, the light source 5 is centered so that the irradiation angle in the horizontal direction with respect to the light emitted from the light source 5 described above is not changed at the center. A concave cylindrical lens cut 13a is provided.

そして、上記、凹面状としたシリンドリカルレンズカット１３ａは、前の第一実施例で説明したように光源５の位置を中心とする凹面の円弧状に形成されて、光源からの光に照射角の変化を与えないものとされている。なお、配光を形成するための必要に応じては、適宜に凹面の曲率を変化させ、必要とする照射角に調整することは自由である。   The concave cylindrical lens cut 13a is formed in a concave arc shape centered on the position of the light source 5 as described in the previous first embodiment, and the irradiation angle of the light from the light source is reduced. It is supposed not to change. It should be noted that it is possible to freely change the curvature of the concave surface and adjust it to the required irradiation angle as necessary to form the light distribution.

また、この第二実施例においては、凹面状とした前記シリンドリカルレンズカット１３ａの左右両端には、凸面状としたシリンドリカルレンズカット１３ｂ、１３ｃが前記シリンドリカルレンズカット１３ａに接続して設けられていて、光源５からの光を集束し照射方向に放射する。このときに、前記シリンドリカルレンズカット１３ｂ、１３ｃからの光は、図６に配光特性Ｄ２として示すように適宜にシリンドリカルレンズカット１３ｂからの光とシリンドリカルレンズカット１３ｃとが、前記シリンドリカルレンズカット１３ａからの光と重なるようにされて、照射角が狭められると共に照射照度の向上が図られている。   In the second embodiment, convex cylindrical lens cuts 13b and 13c are provided on the left and right ends of the concave cylindrical lens cut 13a, connected to the cylindrical lens cut 13a. Light from the light source 5 is focused and emitted in the irradiation direction. At this time, the light from the cylindrical lens cuts 13b and 13c is appropriately converted into the light from the cylindrical lens cut 13b and the cylindrical lens cut 13c from the cylindrical lens cut 13a as shown by the light distribution characteristic D2 in FIG. The irradiation angle is narrowed and the irradiation illuminance is improved.

この第二実施例においても、投影レンズ１１全体としての形状は、従来からのプロジェクター型灯具用のレンズ部４とフランジ６とから構成される形状として形成可能であり、前記フランジ６の背面２ａにシリンドリカルレンズ部を設けたのみであるので、金型においても、生産工程においても従来例のものとのほぼ同様な手段で製造が可能となるものであることは、第一実施例と同様である。   Also in this second embodiment, the shape of the projection lens 11 as a whole can be formed as a shape composed of a lens portion 4 and a flange 6 for a conventional projector-type lamp, and is formed on the back surface 2a of the flange 6. Since only the cylindrical lens portion is provided, it is possible to manufacture in the mold and in the production process by substantially the same means as in the conventional example as in the first embodiment. .

以上に説明したように、本発明によれば、ＬＥＤランプなど一方向に向かい発光する高輝度の光を直接に照射方向に投射するダイレクトプロジェクター型灯具においても、放物系の反射面を使用し、例えば、ハロゲン電球、メタルハライド放電灯などの光源を第一焦点に配置して、第二焦点に収束させ、この第二焦点の近傍に設けた遮蔽板などで配光形状を形成していた従来のプロジェクション型灯具に使用していた投影レンズと実質的には同様な投影レンズの使用を可能とし、投影レンズ形成用の金型の構造を従来例のものと同程度に簡素化し、厚みの増加、金型製造の煩雑化などを避けて、生産の簡素化を可能とするものである。   As described above, according to the present invention, a parabolic reflecting surface is used even in a direct projector type lamp such as an LED lamp that directly projects high-luminance light emitted in one direction in an irradiation direction. Conventionally, for example, a light source such as a halogen bulb or a metal halide discharge lamp is arranged at the first focal point, converged to the second focal point, and a light distribution shape is formed by a shielding plate provided in the vicinity of the second focal point. This makes it possible to use a projection lens that is substantially the same as the projection lens used in the projection-type lighting fixtures, simplifying the structure of the mold for forming the projection lens to the same level as the conventional example, and increasing the thickness. Therefore, it is possible to simplify the production while avoiding complicated manufacturing of the mold.

本発明に係るダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズの第一実施例を示す正面図である。It is a front view which shows the 1st Example of the projection lens of the direct projector type lamp which concerns on this invention. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 第一実施例における配光特性の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the light distribution characteristic in a 1st Example. 同じく本発明に係るダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズの第二実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which similarly shows the 2nd Example of the projection lens of the direct projector type lamp which concerns on this invention. 第二実施例における配光特性の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the light distribution characteristic in a 2nd Example. 従来例の投影レンズを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the projection lens of a prior art example. 別の従来例の投影レンズを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the projection lens of another prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１、１１…投影レンズ
２ａ…背面
２ｂ…表面
３、１３…シリンドリカルレンズカット部
４…レンズ部
５…光源
６…フランジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 ... Projection lens 2a ... Back surface 2b ... Surface 3, 13 ... Cylindrical lens cut part 4 ... Lens part 5 ... Light source 6 ... Flange

Claims (3)

背面側でも配光制御する形状としたダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズにおいて、前記投影レンズの背面形状は、この投影レンズの車両への取付状態における垂直方向に沿う軸を有するシリンドリカルレンズカットが施され、前面は凸レンズ状の非球面とされていることを特徴とするダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズ。   In the projection lens of the direct projector type lamp that is configured to control light distribution on the back side, the rear shape of the projection lens is subjected to a cylindrical lens cut having an axis along the vertical direction in the mounting state of the projection lens to the vehicle. A projection lens for a direct projector type lamp characterized in that the front surface is an aspherical surface having a convex lens shape. 前記投影レンズの背面形状に施された前記シリンドリカルレンズカットは、水平方向に沿う断面形状が光源を中心とする円弧が複合された凹面状のフレネルレンズカットとされていることを特徴とする請求項１記載のダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズ。   The cylindrical lens cut applied to the rear shape of the projection lens is a concave Fresnel lens cut in which a cross-sectional shape along the horizontal direction is combined with an arc centered on a light source. The projection lens of the direct projector type | mold lamp of 1 description. 前記投影レンズの背面形状に施された前記シリンドリカルレンズカットは、水平方向に沿う断面形状が、中央部が前記光源を中心とする凹面状であり、前記凹面部の左右両端が光を正面方向に向かわせる凸面状であることを特徴とする請求項１記載のダイレクトプロジェクター型灯具の投影レンズ。   The cylindrical lens cut applied to the rear surface shape of the projection lens has a horizontal cross-sectional shape in which the central portion is a concave shape centered on the light source, and the left and right ends of the concave surface portion direct light in the front direction. 2. The projection lens of a direct projector type lamp according to claim 1, wherein the projection lens has a convex shape to be directed.
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