JP4335473B2 - 多眼プロジェクタランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドランプ、フォグランプなど主として車両用の照明用灯具として用いられているランプに関するものであり、詳細には第一焦点と第二焦点との２つの焦点を有する曲線である楕円を基本とする反射鏡が用いられ、第二焦点に収束する光源光の断面形状を投影レンズで照射方向に投影して配光特性を得る構成とされて、プロジェクタ型と称されているランプに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のプロジェクタ型と称されているランプ９０の構成の例を示すのが図１２であり、光源９１を第一焦点とする回転楕円反射面、複合楕円反射面、若しくは、楕円自由曲面とした楕円系反射面９２と、非球面レンズ９３と、必要に応じて設けられるシェード９４とから構成され、第二焦点に収束して生じる光源像を非球面レンズ９３で拡大投影して照射光を得るものである。
【０００３】
このときに、例えばすれ違い用配光など、上向き光を含まない配光特性が要求されるときには、シェード９４で光源９１から第二焦点に収束する光束の下半部を覆うものとすれば、非球面レンズ９３から投射される光には一切に上向きの光を含まないものとなり、所望の配光特性が得られるものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成のプロジェクタ型ランプ９０においては、楕円系反射面９２と非球面レンズ９３とが光学的に直列的に配置されるものであるので、ランプ９０としての奥行きが深くなり、車両などに取付ける際に比較的に大きなスペースを車両側に対して要求するものとなって、設置に困難を生じる問題点を生じている。また、プロジェクタ型ランプ９０においては、非球面レンズ９３の口径が小さく発光面積が大きくないことから、対向車或いは歩行者などから見た場合の視認性に劣るものとなる問題点も生じている。更には、すれ違い配光を形成するときにはシェード９４により略半分の光量が遮蔽され、光源９１に対する光束利用率が低下する問題点も生じている。
【０００５】
【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、1つの光源を用いた灯具であり、正面視方向から見て前記光源を通過する左右いずれか上がりの略直線状の任意の位置に所定間隙を有し２または３個配置され各レンズの光軸が同じ方向を向く非球面レンズと、前記非球面レンズのそれぞれの数に対応して配置され、前記光源近傍に第一焦点と各非球面レンズ焦点付近に第二焦点とを有するリフレクタとを備え、前記リフレクタが、前記光源近傍を第一焦点とし、前記各非球面レンズの焦点からレンズ先端まででかつレンズ径の範囲内に無数の第二焦点を配置した、多数の正面視上下方向に細長い短冊状の回転楕円セグメントの組み合わせからなるリフレクタ、又は、楕円を基本とする自由曲面リフレクタのいずれかであることを特徴とする多眼プロジェクタランプを提供することで課題を解決するものである。
【０００６】
【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〜図３に符号１で示すものは本発明に係る多眼プロジェクタランプであり、この多眼プロジェクタランプ１には、１つの光源２と複数の非球面レンズ４とが設けられ、楕円系として形成されるリフレクタ３は複数の領域に分割が行われて前記複数の非球面レンズ４に対応するものとされている。また、ここでの図示は省略するが、必要に応じてはシェード５が設けられるものである。
【０００７】
ここで、この実施形態においては、説明を簡素化し理解を容易とするために前記非球面レンズ４が３個であり、３個の非球面レンズ４（４１、４２、４３）は照射方向側の正面から見る状態では左上がりで且つ所定の間隙（例えば１０〜２００mm）を有する略直線状に配置（図２参照）され、そして、上方から見るときには右端が前進する略直線状として配置（図３参照）されているものとして説明を行うが、本発明では、上記非球面レンズ４の数、配置の状況を限定するものではない。
【０００８】
このときに、前記３個の非球面レンズ４１〜４３の光軸Ｘは何れも、前記光源２の中心、即ち、光源中心軸Ｙと平行のものとされている。また、この実施形態においては、３個の非球面レンズの内の真ん中に位置する非球面レンズ４２は、その光軸を前記光源中心軸Ｙと一致させている。尚、この実施形態においては前記非球面レンズ４１〜４３の焦点距離は１０〜６０mmである。
【０００９】
次いで、この非球面レンズ４１〜４３に光源２からの光を入射させるためのリフレクタ３について説明を行う。本発明では前記リフレクタ３においても複数個とされた非球面レンズ４１〜４３に対応するリフレクタ区画３１〜３３が形成されるものであり、この分割は基本的には前記非球面レンズ４１〜４３のそれぞれに対して効率よく反射光を入射可能とするように行われる。
【００１０】
図４はリフレクタの構成原理を非球面レンズ４１など光軸Ｘが光源中心軸Ｙと一致していない非球面レンズに光を入射させるときの例で示すものであり、このリフレクタ（リフレクタ区画３１）は第一焦点ｆ１を前記光源２に一致させられているが、第二焦点ｆ２は非球面レンズ４１の光軸Ｘ上に位置するように長軸Ｌが傾けられて設定されている。
【００１１】
そして、前記リフレクタ区画３１は基本的には、前記第一焦点ｆ１および第二焦点ｆ２を焦点とする回転楕円面、楕円自由曲面など楕円系の反射面であって、且つ、非球面レンズ４１に反射光を入射させるのに適宜な範囲として形成されるものである。
【００１２】
また、図中に符号７で示すものはフィルタであり、このフィルタ７はキャップ状に形成されて、例えば、多眼プロジェクタランプ１をフォグランプとして使用する場合など発光色に所定の色彩が要求されるときには必要に応じて光源２を覆うように取付けられるものである。また、例えばフロスト処理などにより軽度な拡散機能を持たせ、配光特性の範囲外にも幻惑の発生に至らない程度の光を配布し、対向車からの視認性を向上させるなどの用途にも使用可能である。
【００１３】
また、図５は、楕円系であるリフレクタ区画３１、３２、３３の構成の細部を模式的に示すものであり、この種のプロジェクタ型ランプ１において回転楕円面のリフレクタを採用するときには、第二焦点に収束する光束の断面は円形となり、車両用のランプとして要求される水平方向に拡がる配光特性とは成らない。
【００１４】
よって、本発明では、リフレクタ３の構成に工夫を加えることで水平方向に幅広の配光特性を得るものであり、リフレクタ３を垂直方向に沿い短冊状の片３ｐに分割し、この片３ｐのリフレクタ３の水平方向中心に位置するものは、前記非球面レンズ４の光軸Ｘ上であり、且つ、この非球面レンズ４の略焦点の位置に第二焦点を有する回転楕円面として形成する。
【００１５】
そして、上記中心に位置する片３ｐの右隣りに接する片３ｐは第二焦点を前記光軸Ｘを通る水平面上で僅かに右にずらせて設定して行き、次の右隣りの片３ｐは更に右にずらせるというようにし、左隣に接する片３ｐに対しては左にずらせて設定して行けば、このリフレクタ３の総合としての第二焦点ｆ１２は水平方向に長いライン状となり、非球面レンズ４により投影される配光特性は水平方向に幅広となる。
【００１６】
このときに、前記非球面レンズ４は斜めの光線に対しては焦点位置がレンズ側に近づく像面湾曲の傾向を示すものであるので、上記したリフレクタ３の総合としての第二焦点ｆ１２の形状も図示のように上記の像面湾曲に沿うものとしておくと整合性が良い。また、前記リフレクタ３は垂直方向への分割を行うことなく、上記の条件に沿うように水平の左右方向に移動するに従い垂直方向での曲率を徐変させて形成しても良く、このようにして形成されたリフレクタ３は楕円自由曲面と通称されている。尚、前記非球面レンズ４の焦点の近傍には必要に応じシェード５が設けられるが、このシェード５も非球面レンズ４の像面湾曲に応じて湾曲されている。
【００１７】
以上が本発明の基本原理であり、これを再び図２および図５により具体的に説明すれば、中央に位置する非球面レンズ４２に対しては楕円系であるリフレクタ区画３２ａおよび楕円系であるリフレクタ区画３２ｂの部分が割り当てられ、非球面レンズ４１に対しては楕円系であるリフレクタ区画３１の部分が割り当てられ、非球面レンズ４３に対しては楕円系であるリフレクタ区画３３の部分が割り当てられている。尚、リフレクタ区画３２ａ、３２ｂにおいては、中心照度の確保のために、更に、リフレクタ区画３２ａ１、３２ａ２、リフレクタ区画３２ｂ１、３２ｂ２のように区画しても良い。
【００１８】
図６、図７は、上記のようにして構成された本発明に係る多眼プロジェクタランプ１の配光特性ＨＤを示すものであり、図６中に符号ｈ３１〜ｈ３３で示すものは、各非球面レンズ４１〜４３を介する前記各リフレクタ区画３１〜３３による部分配光を示すものであり、対比を容易とするためにリフレクタ区画と部分配光の数字を一致させて示してある。そして、これらの部分配光ｈ３１〜ｈ３３の集合により総合の配光特性ＨＤが構成されるものである。
【００１９】
また、プロジェクタ型のランプにおいては、一般的に非球面レンズの光軸Ｘよりも上方に位置するリフレクタ区画からの反射光で形成される配光特性は上向き光を含むことが少なく、下方に位置するリフレクタ区画からの反射光で形成される配光特性は上向き光を含む割合が多いという特性を有するものとなる。よって、すれ違い配光を形成するためには下方に位置するリフレクタ区画に対してはシェード５を設けざるを得ず、光量の損失が避けられない。
【００２０】
本発明では、リフレクタ３の下方に位置するリフレクタ区画に対しては、下方に位置する非球面レンズ４（例えば非球面レンズ４１）を割り当てているので、リフレクタ区画の非球面レンズの光軸Ｘの上方に位置する割合が増し、よってシェード５により遮蔽する光量も減少させることが可能となり、この面からも効率の向上が可能となっている。
【００２１】
また、本発明では、一部にリフレクタ区画全体が非球面レンズ４の光軸Ｘよりも上方に位置するように設定したものを設けることも可能であり、この場合には上記のように上向き光を生じないので、すれ違い配光を得るときにも当該のリフレクタ３と非球面レンズ４との組合わせに対してはシェード５を省略することが可能となり、構成の簡素化が図れるものとなる。
【００２２】
ここで、上記した上向き光を減少させる作用は、第一焦点を調整することでも可能であり、光軸Ｘよりも下方に位置するリフレクタにおいては光源（中心）よりも後方に第一焦点を配置することで、上向き光の成分を減らせ、光軸Ｘよりも上方に位置するリフレクタにおいて光源（中心）よりも前方に第一焦点を配置することで一層に下向き光となる傾向を強めることができるので、上記のリフレクタ区画の配置と併用すれば更に効果的である。
【００２３】
図７は、上記のの説明のようにして得られた本発明に係る多眼プロジェクタランプ１のの実際の配光特性ＨＤ（左側通行用）であり、対向車線側となる右側には上向き光を生じることがなく、また、路側帯側である左側には歩行者、標識の確認のための適度な上向き光を含むすれ違い配光が得られていることが明確である。
【００２４】
図８は、上記の説明のようにして構成された多眼プロジェクタランプ１の外観を示すものであり、各非球面レンズ４１〜４３を一体化するエクステンション６が設けられている。このときに、各非球面レンズ４１〜４３とエクステンション６とを樹脂などによる一体整形として形成しても良いが、その場合にはエクステンション６の側に着色樹脂を使用する、金属メッキを施す、塗色するなどの手段で背面が透視されにくいものとしておくことが好ましい。同様に非球面レンズ４から覗き込んだときに見える部分、及び、シェード５（ここでは図示せず）なども塗色しておくことが好ましい。
【００２５】
図９及び図１０は本発明の第二実施形態、第三実施形態を要部で示すものであり、前の実施形態では非球面レンズ４（４１〜４３）は何れも凸レンズ形状として形成されていたが、本発明はこれを限定するものではなく、図９に第二実施形態として示すようにフレネルレンズ化して非球面フレネルレンズ１０４として形成しても良いものであり、或いは、図１０に第三実施形態として示すように、中心部２０４ａを凸レンズ形状、周縁部２０４ｂをフレネル形状とした変形非球面レンズ２０４としても良いものである。
【００２６】
図１１は本発明の第四実施形態を要部で示すものであり、この第四実施形態においては非球面レンズ３０４はレンズ部３０４ａ、３０４ｂとシリンドリカル部３０４ｃとから構成されている。前記レンズ部３０４ａ、３０４ｂは最初の実施形態で説明した非球面レンズ４を中心軸で二分したそれぞれの半部の形状であり、シリンドリカル部３０４ｃはいわゆるシリンドリカルレンズの形状である。
【００２７】
このように形成した非球面レンズ３０４は、シリンドリカル部３０４ｃでは、図中に矢印Ｗで示す水平軸方向には光の収束は行わず、前記水平軸Ｗと直交する垂直軸方向にのみ収束を行うものとなる。従って、前記水平軸Ｗが水平方向となるように車両への設置を行えば、この非球面レンズ３０４においても水平方向に幅広の配光特性を形成するのに寄与するものとなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明した構成としたことで、本発明の多眼プロジェクタランプ１は従来のプロジェクタランプに比較して斬新な外観を提供できるものとなり、ランプ単体での美観を向上させるばかりでなく、車両に取付けたときにも従来にない斬新な外観な与えて美観を向上させる優れた効果を奏するものである。
【００２９】
また、上記の構成としたことで、１つの光源であっても発光面積を格段に大きくすることが可能であるので、対向車などからの視認性も向上し、安全の確保にも優れた効果を奏するものであり、しかも、その効果が上記のように１つの光源で得られるので、それ程のコストアップも生じることなく実施できる優れた効果を奏する。また、１つの光源の光が複数の非球面レンズに分散されるので、非球面レンズ１個あたりの熱量が減じ、従来は不可能であった非球面レンズの樹脂化も可能となり、この面でもコストダウンに優れた効果を奏する。
【００３０】
更には、楕円を開いた状態でリフレクタが構成できるので、平均値としては浅い奥行きでランプの形成が可能と成り、大きな取付用凹部を必要とするなどを不要とし車両への取付け性も向上させるものとなる。また、全ての非球面レンズとリフレクタ区画が適正位置として配置されるので、光束利用率も向上し、明るいランプが得られるものとなり、この種のランプの性能向上にも優れた効果を奏するものと成る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る多眼プロジェクタランプの実施形態の構成を斜め方向から見る状態で示す説明図である。
【図２】 同じ実施形態を正面方向から見る状態で示す説明図である。
【図３】 同じ実施形態を上方から見る状態で示す説明図である。
【図４】 同じく本発明に係る多眼プロジェクタランプの１回反射型リフレクタの構成原理を示す説明図である。
【図５】 同じく本発明に係る多眼プロジェクタランプの楕円系リフレクタの構成原理を示す説明図である。
【図６】 本発明に係る多眼プロジェクタランプの配光特性の形成手段の例を示す説明図である。
【図７】 本発明に係る多眼プロジェクタランプの実際の配光特性を示すグラフである。
【図８】 本発明に係る多眼プロジェクタランプの外観の例を示す斜視図である。
【図９】 同じく本発明に係る多眼プロジェクタランプの第二実施形態を要部で示す断面図である。
【図１０】 同じく本発明に係る多眼プロジェクタランプの第三実施形態を要部で示す断面図である。
【図１１】 同じく本発明に係る多眼プロジェクタランプの第四実施形態を要部で示す断面図である。
【図１２】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……多眼プロジェクタランプ
２……光源
３……リフレクタ
３１〜３３……リフレクタ区画
４、４１〜４３……非球面レンズ
５……シェード
６……エクステンション
７……フィルタ

Claims (9)

1つの光源を用いた灯具であり、
正面視方向から見て前記光源を通過する左右いずれか上がりの略直線状の任意の位置に所定間隙を有し２または３個配置され各レンズの光軸が同じ方向を向く非球面レンズと、
前記非球面レンズのそれぞれの数に対応して配置され、前記光源近傍に第一焦点と各非球面レンズ焦点付近に第二焦点とを有するリフレクタとを備え、
前記リフレクタが、
前記光源近傍を第一焦点とし、前記各非球面レンズの焦点からレンズ先端まででかつレンズ径の範囲内に無数の第二焦点を配置した、多数の正面視上下方向に細長い短冊状の回転楕円セグメントの組み合わせからなるリフレクタ、又は、楕円を基本とする自由曲面リフレクタのいずれかであることを特徴とする多眼プロジェクタランプ。

前記非球面レンズのうち一つの光軸が、前記光源中心軸と一致し、
前記光源中心軸と光軸が一致する非球面レンズに対応するリフレクタが、他の非球面レンズに対応したリフレクタと一体に構成されていることを特徴とする請求項１記載の多眼プロジェクタランプ。

前記リフレクタが、
前記第二焦点を前記各非球面レンズ中心の水平方向で各非球面レンズ固有の焦点位置からレンズ側に湾曲した焦点ライン上の左右拡散角度に対応した位置に分散して配置したことを特徴とする請求項１または２記載の多眼プロジェクタランプ。

前記リフレクタが、
各非球面レンズ中心から上側に位置するリフレクタと下側に位置するリフレクタとに区分され、
前記上側に位置するリフレクタが、光源の前端位置を第一焦点とし、
前記下側に位置するリフレクタが、光源の後端位置を第一焦点としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の多眼プロジェクタランプ。

前記リフレクタが、
各非球面レンズ位置に基づき上下左右斜め方向の複数領域に区分され、
その区分されたリフレクタ各々が垂直方向では上側に任意の位置に変化させて配置されていることを特徴とする請求項４記載の多眼プロジェクタランプ。

各非球面レンズの焦点近傍には配光パターン形成用のシェードが２個以上設置されており、その形状が２個以上同じとなっていることを特徴とする請求項１または２記載の多眼プロジェクタランプ。

非球面レンズの焦点近傍に配光パターン形成用のシェードが設置されているものと、シェードがないものが組合わされて構成されていることを特徴とする請求項６記載の多眼プロジェクタランプ。

各シェード形状は、平面又は各非球面レンズの焦点位置からレンズ側に湾曲した焦点ラインに対応して、水平方向で非球面レンズの略焦点位置から非球面レンズ側に湾曲していることを特徴とする請求項６記載の多眼プロジェクタランプ。

各シェード形状は厚みに変化があり、その上端は黒色低反射の表面処理がされていることを特徴とする請求項８記載の多眼プロジェクタランプ。

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