JP4062643B2 - 灯具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、灯具に関するものであり、詳細には車両用のヘッドランプ、フォグランプなどの照明用灯具、同じく車両用のテールランプ、ターンシグナルランプなどの信号用灯具、或いは、道路交通用信号灯、鉄道用信号灯などに適する灯具の構成の提供を目的とするものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の灯具の構成の例を示すものが図5〜図7であり、先ず、図5に示す灯具90においては、基本構成としては焦点の位置に光源91を配置した回転放物面反射鏡92と、レンズカット93aが施されたレンズ93とから構成され、前記回転放物面反射鏡92で平行光線の反射光を得て、その反射光をレンズ93のレンズカット93aで適宜に拡散し配光特性を得るものである。
【0003】
また、図6に示す灯具80においては、灯具80の取付状態での垂直方向断面には光源81を焦点とする放物線が表れ、水平方向の断面(図示の状態)には直線が表れる放物柱反射面の複数が複合された複合反射面82と、レンズカットが施されず素通し状とされたレンズ83とから構成されるものであり、前記複合反射面82自体で配光特性を得るものである。
【0004】
更に、図7に示す灯具70においては、光源71を第一焦点とする回転楕円反射面若しくは複合楕円面、楕円自由曲面とした楕円系反射面72と、非球面レンズ73と、必要に応じて設けられるシェード74とから構成され、第二焦点に集束して生じる光源像を非球面レンズ73で拡大投影することで照射光を得るものであり、このときにシェード74で不要部分を覆うことで、要求される配光特性の形状を得るものである。尚、この楕円系反射面72を採用する方式の灯具70はプロジェクタ型と称されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成において、図5に示した灯具90の構成では、レンズカット93aに光学的に度の強いものが要求され、これによりレンズ93は肉厚変化が大きいものとなり、結果として透視性が低下して、現在市場で好まれている透明感、奥行感に優れる外観が得られない問題点を生じている。
【0006】
また、図6に示した灯具80においては、レンズ83にレンズカットが施されることなく素通し状であるので、確かに透明感に優れる外観が得られるものとはなるが、例えば、奥まった位置にある複合反射面82で配光特性を形成するので配光特性の左右幅が確保し難いなど、配光特性の形成に制約を受ける問題点を生じている。
【0007】
更に、図7に示した灯具70においては、奥行が深くなり設置などに困難を生じる問題点を生じると共に、非球面レンズ73の外径は小さいものとなり、この灯具70を前照灯として採用するときには、発光面積が小さいものであるので対向車からの視認性に劣るものとなる問題点を生じる。
【0008】
加えて、上記従来の構成の灯具70〜90は何れも広く使用されているものであるので他との差別化が難しく、デザイン面で斬新性を得るのが困難であり、また、上記従来の構成の灯具70〜90においては、光源に対する光束利用率が奥行により左右されるので、市場の要求などにより薄型化したときには効率が低下する問題点も生じている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
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、バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に焦点を配置され該第一焦点を通り前記バルブ中心軸から適宜に傾く長軸上に第二焦点を配置して成る第一の楕円と、同様に第一焦点を通り適宜に傾く長軸上に前記第一の楕円の第二焦点よりも外側に第二焦点が配置されて成る第二の楕円と、必要に応じては更に外側に第二焦点が配置されて成る第三の楕円とをそれぞれの楕円が前記光源からの光をこの灯具の照射方向に対しての有効な反射光を生じるように同一平面上で組合わせこの組合わされた楕円を前記バルブ中心軸を軸として回転して形成した回転複合傾斜楕円面反射鏡と、前記それぞれの楕円の第二焦点近傍に焦点を有して光軸を前記バルブ中心軸と略平行とするそれぞれの非球面レンズの断面形状を前記バルブ中心軸を軸として回転して回転して得られる複数のリング状シリンドリカルレンズとから成ることを特徴とする灯具を提供することで課題を解決するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
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および図2に示すものは本発明に係る灯具1の第一実施形態であり、この灯具1は基本的に白熱電球、ハロゲン電球、放電灯などによる光源2と、回転複合傾斜楕円面反射鏡3と、前記回転複合傾斜楕円面反射鏡3に複合された傾斜楕円の数に見合うリング状シリンドリカルレンズ4(A、B)とから構成されている。
【0011】
前記光源2は、ガラス管球などによるバルブ2aと、このバルブ2aの中心軸であるバルブ中心軸X上に位置するフィラメントなどの発光源2bとから構成され、前記回転複合傾斜楕円面反射鏡3はこの、バルブ中心軸Xと発光源2bとを基準として形成されている。
【0012】
本発明では前記回転複合傾斜楕円面反射鏡3を形成するに当たり、先ず、前記発光源2bの位置を第一焦点とする複数の楕円を設定する。このときに前記楕円の数は2個でも良く、或いは、灯具1としての発光面積を増大させるなど必要に応じては3個としても良いが、この第一実施形態においては説明を簡略化するために2個の楕円、即ち、第一の楕円B3Aおよび第二の楕円B3Bで形成するときの例で説明(図2参照)する。
【0013】
前記第一の楕円B3Aは上記にも述べたように発光源2bの位置を第一焦点F1とすると共に、長軸Y3Aが前記バルブ中心軸Xに対し適宜に傾くものとされ、そして、この長軸Y3A上に第二焦点F3Aが適宜な焦点間の距離をもって設定される。また、第二の楕円B3Bも同様に発光源2bの位置を第一焦点F1とし、長軸Y3Bが前記バルブ中心軸Xに対し適宜に傾くものとされ、この長軸Y3B上に第二焦点F3Bが設定される。尚、このときに、第一の楕円B3Aと第二の楕円B3Bとは同一の平面上に設定される。
【0014】
そして、上記のようにして得られた第一の楕円B3Aと第二の楕円B3Bとのそれぞれから、発光源2bからの光を灯具1としての照射に適する方向に反射する部分が選択されてバルブ中心軸Xを軸とする回転が行われ、回転複合傾斜楕円面反射鏡3を形成するのである。従って、上記の長軸Y3A、Y3Bの傾きの設定、第二焦点F3A、F3Bの位置の設定に当たっては上記の目的が達せられるように調整が行われるものである。
【0015】
また、前記リング状シリンドリカルレンズ4の形成は、前記第一の楕円B3Aの第二焦点F3Aに焦点を有し、光軸Z3Aをバルブ中心軸Xと略平行とする焦点距離10〜60mmの非球面レンズの断面形状を想定し、この断面形状をバルブ中心軸Xを軸として回転させることで第一の楕円B3Aに対応する第一リング状シリンドリカルレンズ4Aが得られるものであり、同様にして第二の楕円B3Bに対応する第二リング状シリンドリカルレンズ4Bも得られるものとなる。
【0016】
このときに、第一の楕円B3Aに対応する第一リング状シリンドリカルレンズ4Aと、第二の楕円B3Bに対応する第二リング状シリンドリカルレンズ4Bとをレンズホルダー部4aで接続し一体化してリング状シリンドリカルレンズ4としておけば、部品点数の低減が図れると共に成形工程も簡素化が図れるものとなり好ましい実施形態となる。
【0017】
また、実際に灯具1としての組み立てが行われる際には、前記リング状シリンドリカルレンズ4(4A、4B)が設けられる位置は、設定される配光特性に応じて第二焦点F3A、F3Bに対し、非球面レンズの焦点を一致させる位置から、非球面レンズの前端となる位置にいたる範囲で調整が行われるものとされている。
【0018】
上記のように灯具1を構成したことで、回転複合傾斜楕円面反射鏡3に反射する発光源2bの像は、リング状となっているそれぞれの第二焦点F3A、F3Bの位置に集束するものとなり二重のリング状となる。そして、それぞれがリング状の発光源2bの像をそれぞれがリング状の焦点を有するリング状シリンドリカルレンズ4A、4Bで照射方向に投影するものであるので、基本的にはリング状の配光特性が得られるものとなる。
【0019】
但し、この種の灯具1においては、配光特性は発光源2bの像を拡大投影しているのが通常であるので、光が配布されていない中心部分も灯具1から適宜距離離れることで、周囲からの光が回込むものとなり、結果として円形の配光特性となる。また、このときに、リング状の第二焦点F3A、F3Bに沿う形状とし、且つ、配光特性上の不要部分をそれぞれに遮蔽するリング状シェード5を設ければ、配光特性の形状の変更は自在となる。
【0020】
この第一実施形態では、上記の基本的な構成に加えて、光源2からの光の利用効率を一層に向上させるなどの目的で、中央非球面レンズ6を設けるものであり、この中央非球面レンズ6は第一リング状シリンドリカルレンズ4Aの中心部に存在する穴部4bに光軸をバルブ中心軸Xに一致させ、且つ、焦点F6を発光源2bに略位置させて設けられるものである。
【0021】
このようにすることで、前記中央非球面レンズ6は、発光源2bからの前記 回転複合傾斜楕円面反射鏡3に捕捉されない方向へ放射される光も照射光として利用することが可能となり、また、中央非球面レンズ6が発光することでリング状シリンドリカルレンズ4の略全面が発光するものとなり、点灯時の美観も向上する。尚、前記中央非球面レンズ6に対応して中央部シェード7を設けることも自在である。更には、中央非球面レンズ6に換えてリフレックスリフレクタなどを設置するのも自在である。
【0022】
また、前記リング状シェード5、或いは、リング状シェード5と中央部シェード7とが設けられている場合、これらシェード5、7のレンズ4、6側の面に例えば当該の灯具1が取付けられた自動車の車体色と同色を着色しておけば、昼間など非点灯時には、これら着色されたシェード5、7がレンズ4、6により拡大されて見え、車体色の灯具1として観視させられるものとなる。このときに、前記リング状シリンドリカルレンズ4のレンズホルダ部4aも同色に着色を行えば一層に効果が高められるものとなる。
【0023】
また、同様に黒色に着色しておけば、光源2の非点灯時にはレンズ4、6は黒色として観視されるものとなるので、例えば太陽光がレンズ4、6面から入射して生じる、いわゆる疑似点灯の発生も、少ないものとし、例えば交通信号灯として使用したときの誤認を防止できるものとなる。また、このときに、下記に説明するようにキャップ状フィルタ10により灯具1の発光色が設定されるものとし、レンズ4、6を無色のものとしておけば、一層に効果的である。
【0024】
図3は本発明に係る灯具1の第二実施形態であり、この第二実施形態では前記リング状シリンドリカルレンズ4の穴部4bに対応して、前記発光源2bを焦点F8とする回転放物面反射鏡8を設けるものである。従って、穴部4bから放射される回転放物面反射鏡8からの反射光は平行光線となるので、穴部4bにはこの平行光線に適宜な拡散を与える、例えばプリズムカット、魚眼カットのレンズカットが施されたプリズムレンズ9が設けられている。
【0025】
また、図3中に符号10で示すものは上記にも述べたキャップ状フィルタであり、このキャップ状フィルタ10はキャップ状に形成されて前記光源2を覆い、着色が行われていて光源2からの光に着色を行ったり、或いは、フロスト加工が行われていて光源2からの光に適宜の拡散を行い照度ムラの解消を図るものである。尚、このキャップ状フィルタ10は第一実施形態の灯具に実施することも自由である。
【0026】
図4に示すものは本発明の第三実施形態を要部で示すものであり、上記の説明でも明らかなようにこの灯具1では、少なくとも第一リング状シリンドリカルレンズ4Aと第二リング状シリンドリカルレンズ4Bとから構成されるリング状シリンドリカルレンズ4が設けられるものであり、加えて、中央非球面レンズ6が設けられるケースもある。
【0027】
そして、第一リング状シリンドリカルレンズ4Aも第二リング状シリンドリカルレンズ4Bもバルブ中心軸Xを通る断面には非球面レンズの形状が表れるものであるので、一般的なこの種の灯具に使用されるレンズとしては厚肉である。また、中央非球面レンズ6においても同様に厚肉であり、例えばリング状シリンドリカルレンズ4、中央非球面レンズ6を樹脂で形成しようとするときにはヒケなどの問題を生じ易いものとなる。
【0028】
そこで、この第三実施形態では、第一リング状シリンドリカルレンズ4A、第二リング状シリンドリカルレンズ4B、中央非球面レンズ6の全て、或いは、その内の所望のものをフレネル化し、第一リング状フレネルレンズ4A′、第二リング状フレネルレンズ4B′、非球面フレネルレンズ6′などとするものであり、このときに、フレネル化のピッチを3mm程度と比較的に広いものとすると、あたかもクリスタルガラスのような透明感と輝きが得られるものとなり、美観の向上にも効果を奏する。
【0029】
【発明の効果】
本発明により灯具を以上に説明した構成としたことで、先ずデザイン面においては、点灯時、非点灯時を問わず二重(または三重)のリング状シリンドリカルレンズと中央部非球面レンズが存在することで、従来にない斬新なデザインを提供できるものとなり、従来方式の灯具との相違が主張でき、注目度が増すなどして商品性が高まる優れた効果を奏するものとなる。
【0030】
更に、レンズホルダー部を不透明化し、シェードにも着色を行うなどすれば車体色灯具など、点灯時と非点灯時とに異なる色彩の灯具の実現できるものとなり、加えて、リング状シリンドリカルレンズおよび中央非球面レンズをフレネルレンズ化すればあたかもクリスタルガラスのような外観も与えられるものとなり、即ち、本発明によれば灯具に与えられるデザインのバリエーションを数多いものとして商品性の向上に極めて優れた効果を奏するものとなる。
【0031】
また、性能面においては、反射鏡が回転複合傾斜楕円面とされたことで、奥行が浅くなり、灯具全体が薄型化し設置性が向上するものとなる効果を奏し、また、一つの光源からの光をリング状の第二焦点に結像させることで、リング状シリンドリカルレンズの温度を下げ、樹脂化も可能としコストダウンにも優れた効果を奏するものとなる。
【0032】
更には、穴部に中央非球面レンズを設ける、あるいは、回転放物面反射鏡を設けることで、光源からの光の殆どを照射光として利用可能とし、光源に対する光束利用率を向上させて、明るい灯具とし性能向上にも優れた効果を奏するものであり、また、発光面積を大きくし、対向車からの視認性も向上させる優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る灯具の第一実施例を一部を分解した状態で示す斜視図である。
【図2】 図1のA―A線に沿う断面図である。
【図3】 本発明に係る灯具の第二実施例を要部で示す断面図である。
【図4】 本発明に係る灯具の第三実施例を要部で示す断面図である。
【図5】 従来例を示す断面図である。
【図6】 別の従来例を示す断面図である。
【図7】 更に別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1……灯具
2……光源
2a……バルブ
2b……発光源
3……回転複合傾斜楕円面反射鏡
4……リング状シリンドリカルレンズ
4A……第一リング状シリンドリカルレンズ
4B……第二リング状シリンドリカルレンズ部
4′……リング状フレネルレンズ
5……リング状シェード
6……中央非球面レンズ
6′……非球面フレネルレンズ
7……中央部シェード
8……回転放物面反射鏡
9……プリズムレンズ
10……キャップ状フィルタ
X……バルブ中心軸
Y……長軸
Z……リング状シリンドリカルレンズの光軸
Claims (10)
- バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に焦点を配置され該第一焦点を通り前記バルブ中心軸から適宜に傾く長軸上に第二焦点を配置して成る第一の楕円と、同様に第一焦点を通り適宜に傾く長軸上に前記第一の楕円の第二焦点よりも外側に第二焦点が配置されて成る第二の楕円と、必要に応じては更に外側に第二焦点が配置されて成る第三の楕円とをそれぞれの楕円が前記光源からの光をこの灯具の照射方向に対しての有効な反射光を生じるように同一平面上で組合わせこの組合わされた楕円を前記バルブ中心軸を軸として回転して形成した回転複合傾斜楕円面反射鏡と、前記それぞれの楕円の第二焦点近傍に焦点を有して光軸を前記バルブ中心軸と略平行とするそれぞれの非球面レンズの断面形状を前記バルブ中心軸を軸として回転して回転して得られる複数のリング状シリンドリカルレンズとから成ることを特徴とする灯具。
- 前記楕円の第二焦点が前記非球面レンズの焦点から前端までのの範囲と成るようにしてそれぞれの前記リング状シリンドリカルレンズの位置が設定されていることを特徴とする請求項1記載の灯具。
- 前記回転複合傾斜楕円面反射鏡のそれぞれがリング状となる第二焦点近傍には反射光、直射光の少なくとも一部を通過させるリング状シェードが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の灯具。
- 前記第一の楕円に対応するリング状シリンドリカルレンズの中央に生じる穴部に、光源近傍を焦点位置とする非球面レンズが配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の灯具。
- 前記回転複合傾斜楕円面反射鏡のそれぞれがリング状となる第二焦点近傍と、前記非球面レンズと光源との間とには、反射光、直射光の少なくとも一部を通過させるリング状シェードが設けられていることを特徴とする請求項4記載の灯具。
- 前記穴部には、前記非球面レンズに加えて、前記光源近傍を焦点位置とする回転放物面とした中央反射鏡が設けられていることを特徴とする請求項4記載の灯具。
- 前記リング状シリンドリカルレンズのみが設けられているときにはこのリング状シリンドリカルレンズ、リング状シリンドリカルレンズと非球面レンズ方とが設けられているときには少なくとも一方がフレネルレンズ化されていることを特徴とする請求項1〜請求項6何れかに記載の灯具。
- 前記リング状シェードとレンズホルダ部とにはリング状シリンドリカルレンズの色以外の色で着色が成されていることを特徴とする請求項1〜請求項7何れかに記載の灯具。
- 前記第一の楕円に対応するリング状シリンドリカルレンズの中央に生じる穴部には、光源付近を焦点とする回転放物面とした中央反射鏡と、この中央反射鏡からの反射光を拡散するプリズムレンズとが設けられていることを特徴とする請求項1記載の灯具。
- 前記光源と前記回転複合傾斜楕円面反射鏡および前記中央反射鏡との間には、前記光源からの光に対し拡散若しくは着色を行うキャップ状フィルタが設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項9何れかに記載の灯具。
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