JP2010244974A - プロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造及びそれを用いたプロジェクタ型灯具 - Google Patents

プロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造及びそれを用いたプロジェクタ型灯具 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来の投影レンズの取付構造は部品点数が多く組み立てが煩雑であった。また、投影レンズの素材としてガラス部材が採用されることで重量化を招いていた。
【解決手段】 投影レンズ１のフランジ部１ｂ裏面がレンズホルダ取付面１ｃとされ且つレーザー光に対して透明な樹脂部材で形成され、レンズホルダ２にはレーザー溶着部２ａが円周方向に沿って複数箇所設けられ且つ少なくともレーザー溶着部２ａはレーザー光に対して吸収性を有する部材で形成され、レンズホルダ取付面１ｃとレーザー溶着面とを圧力をかけながら当接させ、投影レンズ１側からレーザー光Ｌを照射してレーザー溶着部２ａを溶融させ、溶け出した樹脂を周囲に形成された溝内に収容すると共にレンズホルダ取付面１ｃがストッパに当接することで取り付けが行われ課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車用の前照灯、フォグランプ等に用いられるプロジェクター型灯具に関するもので、詳細にはプロジェクター型灯具に使用される投影レンズの取付構造及びそれを用いたプロジェクタ型灯具に係るものである。
従来のこの種の自動車用のプロジェクター型灯具の例を示すものが図３である。図３（ａ）はこの種のプロジェクター型灯具９０を分解した状態で示す斜視図であり、ハロゲン電球などの光源９１が取り付けられた反射鏡９２は、回転楕円面とした反射面９２ａと延長部９２ｂで構成されている。このとき、図３（ｂ）に示した縦断面図のように、回転楕円面とした反射面９２ａの第１の焦点位置に光源９１が配設され、第２焦点位置に投影レンズ９４が配設されるものであり、光源９１からの光は反射鏡９２の反射面９２ａによって第２焦点位置に収束して反射され、その際のスポット形状を投影レンズ９４によって投影することで所定の配光特性を得るものである。そして、反射面９２ａによって反射した光が投影レンズ９４に向かい収束する光路中に所望の配光特性に合わせた形状とした遮光板９３ａを配設して、不要部分の光を遮光し、遮光板９３ａによって遮蔽された形状が投影レンズ９４により前方の照射方向に投射されるものとなっている。
投影レンズ９４は、ハロゲン電球などの光源９１の発熱に耐えるようにガラス部材によって形成されていて、前面側のレンズ部９４ａと背面側のレンズ部９４ａより外周方向に突出したフランジ部９４ｂを有する略半球状の非球面レンズとされており、レンズ部９４ａが灯具前方側に位置し、かつ反射鏡９２の反射面９２ａの第２焦点位置とその焦点が一致するようにして配設されている。また、反射鏡９２は、略筒状の延長部９２ｂを一体化して設けるものであり、延長部９２ｂの外径側には、例えば３箇所に、ネジ穴などによるレンズホルダ取付部９２ｃが設けられてレンズホルダ９３が取付可能な構成とされている。
レンズホルダ９３の反射面９２ａに向かう側の面には、光源９１からの光を、反射面９２ａにより集束する第二焦点ｆ２に対して適宜な位置とする遮光板９３ａが突出して設けられており、反射鏡９２とレンズホルダ９３とを所定位置としたときには、光源９１から反射面９２ａに反射した光に対して適正な位置となるようにされている。
また、レンズホルダ９３の遮光板９３ａが設けられた面と反対側の面には、投影レンズ９４に設けられたフランジ９４ａの外径に嵌合する座面９３ｂが設けられており、投影レンズ９４を適宜な精度で位置決めが行えるようにされている。加えて、レンズホルダ９３の外径方向には、延長部９２ｂに設けられているレンズホルダ取付部９２ｃと対応する位置に貫通孔９３ｃが設けられている。
そして、前記レンズホルダ９３の座面９３ｂの側には投影レンズ９４がフランジ９４ａの外径が嵌め込まれるものとされて、レンズホルダ９３に対する投影レンズ９４の位置決めが行われ、パッキン９５などの緩衝材を介してレンズ取付けリング９６が投影レンズ９４の前面から被着される。
レンズ取付けリング９６には、レンズ固定孔９６ａがレンズホルダ取付部９２ｃに対応する位置に設けられているので、レンズ固定孔９６ａとレンズホルダ取付部９２ｃと貫通孔９３ｃを挟む状態でネジ９７により、反射鏡９２、レンズホルダ９３、投影レンズ９４、パッキン９５、レンズ取付けリング９６を締め付け固定すれば、プロジェクター型灯具９０の組立が完了するものとなる。
特開２００８−５９９１９号公報
しかしながら、前記した従来の投影レンズ９４の取付構造では、レンズホルダー９３に対してネジ９７によって取り付け固定するものであるので、部品点数が多く組み立てが煩雑であった。また、投影レンズの素材としてガラス部材が採用されるため、重量化に繋がっていた。さらに、レンズ自体への加工も難しく、反射鏡への取付にあたってはレンズ以外にもレンズホルダ、レンズ取付リング、パッキン、ネジなど多くの部材が別に必要となることは避けられないものであり、さらなる重量化を招いていた。
本発明は前記した課題を解決し、部品点数を減らし、組み立て作業を容易なものとし、かつ信頼性に優れたプロジェクター型灯具のレンズ取付構造を提供することを目的とする。さらに、前記取付構造を用いることでプロジェクター型灯具の軽量化を図ることも目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、光源と、反射鏡と、投影レンズと、該投影レンズを保持すると共に前記反射鏡に取り付けられるレンズホルダとを備えたプロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造において、前記投影レンズは灯具の照射方向側に凸レンズ面を有すると共に照射方向側と反対側の面が平面に形成されて外周方向に突出したフランジ部を有し、該フランジ部の裏面に相当する平面部がレンズホルダ取付面とされ、且つレーザー光に対して透明な樹脂部材で形成され、前記レンズホルダは、前記投影レンズのレンズホルダ取付面に当接する面を有する円筒状に形成すると共に、レンズホルダ取付面に当接する面側にレーザー溶着面を有して突設するレーザー溶着部が円周方向に沿って複数箇所設けられ、且つ少なくとも該レーザー溶着部はレーザー光に対して吸収性を有する部材で形成され、前記レンズホルダのレーザー溶着部は、前記レーザー溶着面と、該レーザー溶着面の外周を囲うように設けられた溝と、さらに溝の周囲を囲う壁状に前記レーザー溶着面とは溝の深さ方向に低く段差のつけられた面を有するストッパ部が形成され、前記投影レンズのレンズホルダ取付面とレンズホルダーのレーザー溶着面とを圧力をかけながら当接させ、前記投影レンズ側からレーザー光を照射して、前記レーザー溶着部を溶融させ、溶け出した樹脂を前記溝内に収容すると共に、前記レンズホルダ取付面が前記ストッパに当接することで投影レンズとレンズホルダーとを溶着することを特徴とするプロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造を提供することで課題を解決するものである。
以上のように本発明によれば、従来の投影レンズの取付構造に比べて部品点数が大幅に削減され、組立作業の煩雑さもなくなった。また、投影レンズの素材として樹脂部材が採用されることで、軽量化が図られるとともに、レーザー溶着によって溶着される取付構造であるため、信頼性に優れたプロジェクタ型前照灯の投影レンズ取付構造が提供される。
図１は本発明のプロジェクタ型灯具用の投影レンズ取付構造を示す説明図である。 図２はレンズホルダのレーザー溶着部の構成を拡大して示す図である。 図３は従来のプロジェクタ型灯具用投影レンズの取付構造を示す説明図である。
以下、本発明のプロジェクタ型灯具用の投影レンズの取付構造の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
近年、この種のプロジェクタ型灯具用の光源として発光ダイオードが採用される傾向となり、光源からの発熱量が減じるものとなって、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂など樹脂部材でも光源からの発熱に耐えられるものとなった。樹脂部材はガラス部材に比較して重量も少なく、軽量化の面でも有効である。
図１は本発明のプロジェクタ型灯具用の投影レンズ取付構造を示す説明図であり、本発明では、プロジェクタ型灯具用の投影レンズとして、従来のガラス部材に替えてポリカーボネート、アクリル樹脂などの透明な樹脂部材を用いている。なお、プロジェクタ型灯具の構造は、光源、反射鏡、レンズ、レンズホルダー、遮光板等より成る点は従来と同じであり、本発明では特に投影レンズの取付構造に特徴を有するものであるので、その取付構造について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は投影レンズ取付前の状態を示す側面図であり、投影レンズ１は、従来と同様に前照灯の照射方向側に凸レンズ面１ａを有すると共に周縁部に突出したフランジ部１ｂを有し、照射方向側と反対側の面が平面に形成されてフランジ部１ｂの裏面に相当する部分がレンズホルダ取付面１ｃとされている。また、投影レンズ１の材質は、ポリカーボネート、アクリル樹脂などの透明な樹脂部材によって形成されており、レンズホルダ２はポリカーボネート、ウルテム等の樹脂部材によって形成されている。
投影レンズ１のレンズホルダ２への取り付けに当たっては振動、衝撃に充分耐えうるように取付部の信頼性が要求される。接着剤によって取付を行った場合、振動、衝撃や熱等の影響により充分な信頼性が確保できないが、レーザー溶着によって取り付けを行えば、接着部を薄い接触面で接着することができ、振動、衝撃や熱等の影響に対しても高い信頼性が確保できるため、本発明では、投影レンズ１のレンズホルダ２への取り付けをレーザー溶着で行う。
図１（ａ）のレンズ取付前の状態において、投影レンズ１とレンズホルダ２を矢印Ａ、Ｂの向きに圧力をかけながら、図１（ｂ）に図示するように、投影レンズ１側からレーザー光Ｌを照射して、レンズホルダ２のレーザー溶着部２ａを溶融させて、投影レンズ１とレンズホルダー２を溶着する。従って、投影レンズ１はレーザー光に対して透明な樹脂部材で構成されると共に、レンズホルダー２の少なくともレーザー溶着部２ａはレーザー光に対して吸収性を有する部材で構成されている。レーザー光に対して透明な樹脂部材としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等であり、レーザー光に対して吸収性を有する部材としては、例えばカーボンブラック等の着色料が添加されたポリカーボネート、ウルテム等の樹脂部材で形成される。
レンズホルダ２は、図１（ｃ）に示す平面図のように投影レンズ１のフランジ部１ｂに対応するようにフランジ部１ｂの外周に沿って円筒状に形成されており、投影レンズ１のレンズホルダ２との当接面側には、レーザー溶着部２ａとストッパ２ｂが交互に等間隔で、図示の場合、それぞれ３箇所突設されている。そして、ランプホルダ２のレーザー溶着部２ａをレーザーＬを照射して溶融し、加圧しながらレーザーをフランジ部１ｂの外周方向に沿って走査することにより、投影レンズ１とレンズホルダ２が溶着される。そして、投影レンズ１のレンズホルダ取付面１ｃがストッパ２ｂに当接して位置決めが行われる。
このとき、図１（ｂ）に示すようにレンズホルダ２のレーザー溶着部２ａが溶けて溶着が行われるわけであるが、このままではレーザー溶着部２ａの溶け出た体積分の樹脂がレーザー溶着部２ａの周りにはみ出して見映えを損ねることになる。
そこで、本発明では、レーザー溶着部２ａを図２に示した構造としている。図２（ａ）はレンズホルダ２のレーザー溶着部２ａの構造を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
レンズホルダ２のレーザー溶着部２ａのレーザー溶着面２ａ１の周りには幅Ｓの溝２ａ２が設けられ、レーザ溶着によって溶け出した樹脂が溝２ａ２内に収まるようになっている。すなわち、溝２ａ２の形状は、レーザー溶着部２ａの溶け出した樹脂量が収まりうる断面と深さを有している。例えば、レーザー溶着部２ａの長さ１０ｍｍ、幅１．５ｍｍとし、溶かし込む長さを０．１ｍｍとすると、つぶされて溶け出す樹脂量は、１０×１．５×０．１＝１．５ｍｍ３の体積がある。この量を０．５ｍｍ幅の溝に吸収させるとすると、溝の深さは、溝の断面積が１１×２．５−１０×１．５＝１２．５ｍｍ２であるので、１．５÷１２．５＝０．１２ｍｍの深さが最低限必要になる。レーザ溶着の場合、樹脂の溶かし込みが小さくても溶着は可能であり、通常、その溶かし込み量は０．２ｍｍ以下好ましくは０．１ｍｍ以下の溶かし込みを行う。
溶け出した樹脂はレンズ１に接触していて、レンズ１に沿って流れ出すので溶かし込み量０．２ｍｍ以下であれば溝の幅Ｓは０．５ｍｍ程度必要である。溝の断面形状を矩形とした場合、溶け出した樹脂を収容するために最低限必要な溝の深さは例えば、以下の通りである。溶かし込み量０．２ｍｍ、溝の幅０．５ｍｍのとき、溝の深さは０．２４ｍｍ。溶かし込み量０．１ｍｍ、溝の幅０．５ｍｍのとき、溝の深さは０．１２ｍｍ。溶かし込み量０．０５ｍｍ、溝の幅０．５ｍｍのとき、溝の深さは０．０６ｍｍとなる。なお、溶融された樹脂が溝に完全に収容されるためには、実際の溝の形状は上記の寸法（溝の幅、溝の深さ）よりも大きいものとする。また、溝の断面形状は溶け出した樹脂容積を吸収できるなら矩形、逆三角形、半円等の形状でもよく、溝の断面形状の大きさは溶かす樹脂量の体積と溝幅で決定する。
こうして、レンズホルダ２のレーザー溶着部２ａのレーザー溶着面２ａ１の周囲には全周に亘って幅Ｓの溝２ａ２が設けられ、レーザ溶着によって溶け出した樹脂が溝２ａ２内に収まるようになっているが、さらに、その周囲にはレーザー溶着面２ａ１とは段差を有するストッパ２ａ３が溝２ａ２の外周を包囲するように全周に亘って設けられている。ストッパ２ａ３はレーザー溶着面２ａ１の周囲で図１（ｃ）と同様にストッパの役割を果たすと共に、溝２ａ２を形成する壁の役割も果たしている。
以上のようにレーザー溶着部２ａを形成することで、レーザー溶着面２ａ１の周囲にはストッパが形成されることになるので、図１に図示したようなレーザー溶着部２ａとレーザー溶着部２ａとの間に設けられたストッパ２ｂは不要となり、レーザー溶着部２ａのみが設けられれば良いものとなる。さらに、これによって、図２のようにレーザー溶着部のすぐ両端にストッパがある構成となるため、レンズホルダ２に対する投影レンズ１の平衡度はより向上するものとなる。
以上のようにして樹脂部材で形成されたレンズホルダ２に樹脂部材で形成された投影レンズ１がレーザー溶着によって取り付けられ、投影レンズ１が取り付けられたレンズホルダ２を図示しない反射鏡または反射鏡との連結部材に取付固定することで、投影レンズ１の反射鏡に対する取り付けが完了し、プロジェクター型灯具の組立が完了するものである。
本発明は、自動車用の前照灯、フォグランプ等に用いられるプロジェクター型灯具に適用することができ、部品点数を削減し、組み立て作業を容易なものとし、かつ信頼性に優れ、軽量化されたプロジェクター型灯具を提供できる。
１ 投影レンズ
１ａ レンズ部
１ｂ フランジ部
１ｃ レンズホルダ取付面
２ レンズホルダ
２ａ レーザー溶着部
２ａ１ レーザー溶着面
２ａ２ 溝
２ａ３ ストッパ部

Claims (1)

  1. 光源と、反射鏡と、投影レンズと、該投影レンズを保持すると共に前記反射鏡に取り付けられるレンズホルダとを備えたプロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造において、
    前記投影レンズは灯具の照射方向側に凸レンズ面を有すると共に照射方向側と反対側の面が平面に形成されて外周方向に突出したフランジ部を有し、該フランジ部の裏面に相当する平面部がレンズホルダ取付面とされ、且つレーザー光に対して透明な樹脂部材で形成され、
    前記レンズホルダは、前記投影レンズのレンズホルダ取付面に当接する面を有する円筒状に形成すると共に、レンズホルダ取付面に当接する面側にレーザー溶着面を有して突設するレーザー溶着部が円周方向に沿って複数箇所設けられ、且つ少なくとも該レーザー溶着部はレーザー光に対して吸収性を有する部材で形成され、
    前記レーザー溶着部は、前記レーザー溶着面と、該レーザー溶着面の外周を囲うように設けられた溝と、さらに溝の周囲を囲う壁状に前記レーザー溶着面とは溝の深さ方向に低く段差のつけられた面を有するストッパ部が形成され、
    前記投影レンズのレンズホルダ取付面とレンズホルダーのレーザー溶着面とを圧力をかけながら当接させ、前記投影レンズ側からレーザー光を照射して、前記レーザー溶着部を溶融させ、溶け出した樹脂を前記溝内に収容すると共に、前記レンズホルダ取付面が前記ストッパに当接することで投影レンズとレンズホルダーとを溶着することを特徴とするプロジェクタ型灯具の投影レンズ取付構造。
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