JP2010015703A - プロジェクタ型灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができ、光源からの光束を十分確保することができるとともに、斬新なデザインを実現することができるプロジェクタ型灯具を提供すること。
【解決手段】光源２と、該光源２から出射された光を反射させるリフレクタ３と、該リフレクタ３によって反射した光の一部を遮るシェード４と、該シェード４によって遮られなかった光を投影するプロジェクタレンズ５を備えたプロジェクタ型灯具１において、前記リフレクタ３の反射面３ａを光源２の中心付近の点を第１焦点Ｆ１とし前記プロジェクタレンズ５の焦点を第２焦点Ｆ２とする回転楕円面で構成するとともに、前記プロジェクタレンズ５を、外面５ａが非球面、内面５ｂが平面を成す縦断面を該プロジェクタレンズ５の焦点Ｆ２を通る焦点軸を中心として回転させた形状に成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、凸レンズ状のプロジェクタレンズを備えたプロジェクタ型灯具に関するものである。

プロジェクタ型灯具は、例えばフォグランプやコーナリングランプ等の車両用灯具としての用途に供されているが、その基本構成を一例を図６に示す。

即ち、図６は従来のプロジェクタ型灯具の平断面図であり、図示のプロジェクタ型灯具１０１は、光源１０２と、該光源１０２から出射された光を反射させるリフレクタ１０３と、該リフレクタ１０３によって反射した光の一部を遮るシェード１０４と、該シェード１０４によって遮られなかった光を投影するプロジェクタレンズ１０５を備えている。

ここで、上記リフレクタ１０３は、光源１０２の中心（フィラメント又はアーク）付近に焦点Ｆを有する回転放物面状の反射面１０３ａを備えており、前記プロジェクタレンズ１０５は、外面１０５ａが非球面、内面１０５ｂが平面を成す縦断面及び平断面を有する凸レンズとして構成されている。

而して、リフレクタ１０３の焦点Ｆ付近に位置する光源１０２から出射する光は、リフレクタ１０３の反射面１０３ａで反射して平行光としてプロジェクタレンズ１０５に向かい、その一部はシェード１０４によって遮られ、残りの光はプロジェクタレンズ１０５によって屈折して集光された後に照射光Ｌ’としてプロジェクタレンズ１０５から出射される。このときの配光パターンを図７に示す。尚、図７において、横軸は左右の角度、縦軸は上下の角度を示し、図中×にて示す最大光度位置は水平線から下方に角度３．４°、右に角度０．２°の位置（３．４Ｄ−０．２Ｒ）にあり、最大光度は７９００ｃｄ、総光束は３３５ｌｍを示した。

ところで、特許文献１には、図８に示すような車両用灯具が提案されている。

即ち、図８（ａ），（ｂ）は車両用灯具の平断面図であり、図示の車両用灯具２０１は、光源２０２と、リフレクタ２０３と、ミラー板２０４及び集光レンズ２０５を備えており、ミラー板２０４は作動軸２０６を中心として回動可能に支持され、ステッピングモータ等のアクチュエータ２０７によって作動軸２０６を中心として回動可能に構成されている。

而して、車両用灯具２０１をコーナリングランプとして使用する場合には、アクチュエータ２０７を駆動してミラー板２０４を作動軸２０６を中心として回動させ、このミラー板２０４を図８（ａ）に示すように車両外側方向（図の左方）に向かって傾斜させた状態にセットする。このようにミラー板２０４を傾斜させると、集光レンズ２０５を透過した照射光Ｌ１’は、ミラー板２０４によって反射して車両外側方向に向かうため、当該車両用灯具２０１がコーナリングランプとして機能する。

又、車両用灯具２０１をフォグランプとして使用する場合には、アクチュエータ２０７を駆動してミラー板２０４を作動軸２０６を中心として回動させ、このミラー板２０４を図８（ｂ）に示すように集光レンズ２０５からの照射光Ｌ２’を遮らない位置に移動させる。この状態では、集光レンズ２０５からの照射光Ｌ２’は、ミラー板２０４によって遮られることなく車両前方（図の下方）に向けて照射されるため、当該車両用灯具２０１がフォグランプとして機能する。
特開２００５−０１９３２９号公報

しかしながら、図６に示した従来のプロジェクタ型灯具１０１においては、プロジェクタレンズ１０５が非球面状の凸レンズで構成されているため、図７に示すように照射光Ｌ’の左右の拡散角は最大でも４０°〜４５°と小さく、大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができないという問題があった。そして、非球面状のプロジェクタレンズ１０５は外観的にはありふれているため、プロジェクタ型灯具１０１に斬新なデザインを求めることは不可能であった。

又、図６に示すように、リフレクタ１０３の開口端はその反射面１０３ａの焦点Ｆ（光源１０２の中心）位置にあり、リフレクタ１０３は左右に開いた形状を成しているため、光源１０２からの光束を十分確保することができないという問題もあった。

更に、特許文献１において提案された図８に示す車両用灯具２０１においては、ミラー板２０４を回動させることによってフォグランプ用とコーナリングランプ用の配光パターンを得るようにしているため、図６に示した従来のプロジェクタ型灯具１０１と同様に大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができないという問題があった。

従って、本発明の第１の目的とする処は、大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができ、光源からの光束を十分確保することができるとともに、斬新なデザインを実現することができるプロジェクタ型灯具を提供することにある。

又、図６に示した従来のプロジェクタ型灯具１０１を屈曲照明用ランプとして使用する場合には、光源１０２、リフレクタ１０３、シェード１０４及びプロジェクタレンズ１０５の全てを回転移動させる必要があるため、プロジェクタレンズ１０５が回動するための隙間が必要であり、外観的に不具合が発生するという問題があった。

他方、特許文献１において提案された図８に示す車両用灯具２０１においては、ミラー板２０４を回動させることによって当該車両用灯具２０１をフォグランプ又はコーナリングランプとして機能させるため、該車両用灯具２０１にフォグランプ及びコーナリングランプの機能を同時に発揮させることは不可能であった。

従って、本発明の第２の目的とする処は、外観的な不具合を招くことなく、複数の機能を同時に果たすことができるプロジェクタ型灯具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源から出射された光を反射させるリフレクタと、該リフレクタによって反射した光の一部を遮るシェードと、該シェードによって遮られなかった光を投影するプロジェクタレンズを備えたプロジェクタ型灯具において、前記リフレクタの反射面を光源中心付近の点を第１焦点とし前記プロジェクタレンズの焦点を第２焦点とする回転楕円面で構成するとともに、前記プロジェクタレンズを、外面が非球面、内面が平面を成す縦断面を該プロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回転させた形状に成形したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記リフレクタの開口端を前記第１焦点よりも光反射方向に延ばしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記シェードを前記第２焦点に配置したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記光源と前記リフレクタ及び前記シェードを前記プロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回動可能に支持したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、リフレクタの反射面を光源中心付近の点を第１焦点としプロジェクタレンズの焦点を第２焦点とする回転楕円面で構成したため、光源から出射してリフレクタの反射面で反射した光は第２焦点に集光した後に上下方向には平行光となり、左右方向には第２焦点を中心とする放射状の拡散光となる。ここで、プロジェクタレンズは、外面が非球面、内面が平面を成す縦断面を該プロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回転させた形状に成形されているため、第２焦点を通過して左右に拡散した光は、プロジェクタレンズにその内面に対して垂直に入射し、屈折することなくプロジェクタレンズを透過して外面からそのまま照射光として出射する。このため、大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができる。

又、プロジェクタレンズをその焦点を通る焦点軸を中心として回転させた形状に成形したため、該プロジェクタレンズは外観的にありふれておらず、当該プロジェクタ型灯具に斬新なデザインを実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、リフレクタの開口端を第１焦点よりも光反射方向に延ばしたため、リフレクタは左右に閉じた形状を成し、光源からの光束の大部分を該リフレクタによって確保することができ、この結果、高い光度と大きな総光束が得られる。

請求項３記載の発明によれば、シェードを第２焦点に配置したため、第２焦点に集光した光をシェードによって効率的に遮蔽することができ、所望の配光パターンを容易に得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、光源とリフレクタ及びシェードをプロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回動させることによって、当該プロジェクタ型灯具は、例えば車両のフォグランプとコーナリングランプ或はヘッドランプの屈曲照明用ランプとして複数の機能を同時に果たすことができる。又、光源とリフレクタ及びシェードが回動し、プロジェクタレンズは回動しないため、当該プロジェクタ型灯具に外観的な変化はなく、従来必要であったプロジェクタレンズが回動するための隙間が不要となって外観的な不具合を招くこともない。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ型灯具の平断面図、図２は同プロジェクタ型灯具の構成を模式的に示す斜視図、図３は同プロジェクタ型灯具の配光パターンを示す図である。

本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１は、ハロゲンランプ等の光源２と、該光源２から出射された光を反射させるリフレクタ３と、該リフレクタ３によって反射した光の一部を遮るシェード４と、該シェード４によって遮られなかった光を投影するプロジェクタレンズ５を備えている。

ここで、上記リフレクタ３は、その反射面３ａが光源２の中心（フィラメント又はアーク）付近の点を第１焦点Ｆ１とし前記プロジェクタレンズ５の焦点を第２焦点Ｆ２とする回転楕円面で構成されており、その開口端は前記第１焦点Ｆ１よりも光反射方向（図１の下方）まで延び、左右に閉じた形状を成している。

又、前記シェード４は、光源２に向かって凸の円弧曲面状に成形されており、前記プロジェクタレンズ５の焦点である第２焦点Ｆ２に配置されている。

更に、前記プロジェクタレンズ５は、図２に示すように、外面５ａが非球面、内面５ｂが平面を成す縦断面（図２に斜線を付した断面Ｓ）を該プロジェクタレンズ５の焦点（第２焦点）Ｆ２を通る焦点軸Ｘを中心として回転させた形状に成形されている。

以上のように、本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１においては、リフレクタ３の反射面３ａを光源２の中心付近の点を第１焦点Ｆ１としプロジェクタレンズ５の焦点を第２焦点Ｆ２とする回転楕円面で構成したため、リフレクタ３の反射面３ａの第１焦点Ｆ１付近に位置する光源２から出射した光は、図１に示すように、リフレクタ３の反射面３ａで反射した後に第２焦点Ｆ２に集光し、その後は上下方向（図１の紙面垂直方向）には平行光となり、左右方向には第２焦点Ｆ２を中心とする放射状の拡散光となる。ここで、プロジェクタレンズ５は、前述のように外面５ａが非球面、内面５ｂが平面を成す縦断面（図２に示す断面Ｓ）を該プロジェクタレンズ５の焦点（第２焦点）Ｆ２を通る焦点軸Ｘを中心として回転させた形状に成形されているため、第２焦点Ｆ２を通過して左右に拡散した光は、プロジェクタレンズ５にその内面５ｂに対して垂直に入射し、屈折することなくプロジェクタレンズ５を透過して外面５ａからそのまま照射光Ｌとして出射する。このため、大きな拡散角を有する配光パターンを得ることができる。

又、本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１においては、リフレクタ３の開口端を第１焦点Ｆ１よりも光反射方向（図１の下方）に延ばしたため、リフレクタ３は左右に閉じた形状を成し、光源２からの光束の大部分を該リフレクタ３によって確保することができ、この結果、高い光度と大きな総光束が得られる。

図３に本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１によって得られた配光パターンを示す。図３において、横軸は左右の角度、縦軸は上下の角度を示し、図中×にて示す最大光度位置は水平線から下方に角度３．０°、右に角度７．０°の位置（３．０Ｄ−７．０Ｒ）にあり、最大光度は８４００ｃｄ、総光束は５３４ｌｍを示し、従来よりも高い光度と大きな総光束（約１．６倍）を得ることができた。又、図３に示す配光パターンは、カットオフラインを有し、左右の拡散角は６０°以上を示した。

更に、本実施の形態に係るプロジェクタ灯具１においては、プロジェクタレンズ５をその焦点Ｆ２を通る焦点軸Ｘを中心として回転させた形状に成形したため、該プロジェクタレンズ５は外観的にありふれておらず、当該プロジェクタ型灯具１に斬新なデザインを実現することができる。

そして、本実施の形態では、前述のようにシェード４を第２焦点Ｆ２に配置したため、第２焦点Ｆ２に集光した光をシェード４によって効率的に遮蔽することができ、図３に示すような所望の配光パターンを容易に得ることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４及び図５に基づいて説明する。

図４は本発明の実施の形態２に係るプロジェクタ型灯具の平断面図、図５は同プロジェクタ型灯具の配光パターンを示す図であり、これらの図においては図１〜図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１は、光源２とリフレクタ３及びシェード４をプロジェクタレンズ５の焦点（第２焦点）Ｆ２を通る焦点軸Ｘを中心として回動可能に支持したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るプロジェクタ型灯具１のそれと同じである。

而して、本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１を例えば車両用灯具として使用する場合、光源２とリフレクタ３及びシェード４を図４に示すように焦点軸Ｘを中心として矢印方向に回動させれば、当該プロジェクタ型灯具１は、コーナリングランプとして機能して車両外側を照射することができる。このとき得られる配光パターンを図５に示す。図５において、横軸は左右の角度、縦軸は上下の角度を示し、図中×にて示す最大光度位置は水平線から下方に角度３．０°、左に角度１３．０°の位置（３．０Ｄ−１３．０Ｌ）にあり、最大光度は８４００ｃｄ、総光束は５３４ｌｍを示した。

尚、図４に示すプロジェクタ型灯具１は、車両の左側に配置されるランプであって、同様のランプは車両の右側にも対称的に配置されている。

そして、ハンドルの操舵角を０°に戻すと、プロジェクタ型灯具１の光源２とリフレクタ３及びシェード４は焦点軸Ｘを中心として図４の反矢印方向に回動して図１に示す位置に戻り、当該プロジェクタ型灯具１は、図３に示した配光パターンを有するフォグランプとして機能することができる。その他、光源２とリフレクタ３及びシェード４は焦点軸Ｘを中心として回動させることによって、当該プロジェクタ型灯具１をヘッドランプの屈曲照明用ランプとしても使用することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、光源２とリフレクタ３及びシェード４を焦点軸Ｘを中心として回動させることによって、当該プロジェクタ型灯具１を例えば車両のフォグランプとコーナリングランプ或はヘッドランプの屈曲照明用ランプとして使用することができ、該プロジェクタ型灯具１は複数の機能を同時に果たすことができる。

又、本実施の形態に係るプロジェクタ型灯具１においては、光源２とリフレクタ３及びシェード４が回動し、プロジェクタレンズ５は回動しないため、当該プロジェクタ型灯具１に外観的な変化はなく、従来必要であったプロジェクタレンズ５が回動するための隙間が不要となって外観的な不具合を招くこともない。

尚、本発明に係るプロジェクタ型灯具は、車両用灯具の他、一般照明用光源等、任意の用途に供され得るものである。

本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ型灯具の平断面図である。 本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ型灯具の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ型灯具の配光パターンを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るプロジェクタ型灯具の平断面図である。 本発明の実施の形態２に係るプロジェクタ型灯具の配光パターンを示す図である。 従来のプロジェクタ型灯具の平断面図である。 従来のプロジェクタ型灯具の配光パターンを示す図である。 （ａ），（ｂ）は特許文献１において提案された車両用灯具の平断面図である。

符号の説明

１ プロジェクタ型灯具
２ 光源
３ リフレクタ
３ａ リフレクタの反射面
４ シェード
５ プロジェクタレンズ
５ａ プロジェクタレンズの外面
５ｂ プロジェクタレンズの内面
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｌ 照射光
Ｓ プロジェクタレンズの縦断面
Ｘ 焦点軸

Claims (4)

1. 光源と、該光源から出射された光を反射させるリフレクタと、該リフレクタによって反射した光の一部を遮るシェードと、該シェードによって遮られなかった光を投影するプロジェクタレンズを備えたプロジェクタ型灯具において、
   前記リフレクタの反射面を光源中心付近の点を第１焦点とし前記プロジェクタレンズの焦点を第２焦点とする回転楕円面で構成するとともに、前記プロジェクタレンズを、外面が非球面、内面が平面を成す縦断面を該プロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回転させた形状に成形したことを特徴とするプロジェクタ型灯具。
2. 前記リフレクタの開口端を前記第１焦点よりも光反射方向に延ばした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. 前記シェードを前記第２焦点付近に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ型灯具。
4. 前記光源と前記リフレクタ及び前記シェードを前記プロジェクタレンズの焦点を通る焦点軸を中心として回動可能に支持したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプロジェクタ型灯具。
   

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