KR100626725B1

KR100626725B1 - 다안 프로젝터 램프

Info

Publication number: KR100626725B1
Application number: KR1020000054007A
Authority: KR
Inventors: 후타미다카시
Original assignee: 스탄레 덴끼 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2006-09-22
Also published as: EP1085254A3; JP2001155515A; EP1085254A2; KR20010050446A; US6367954B1

Abstract

종래의 프로젝터 램프의 구성에 있어서는, 배광특성을 조정하기 위한 쉐이드(shade)에 의하여 광속 이용율이 저하되는 동시에, 발광면적도 작아 맞은 편의 차로부터의 시인성이 나빠지는 문제점이 있었다.

본 발명에 의하면, 하나의 광원(2)을 사용하여, 광축이 동일한 방향을 향하는 비구면렌즈(4)를 5개 이상 나열하여 배치하고, 각 비구면렌즈(4)의 광축을 따라 후방의 주변영역에는 각 비구면렌즈(4)로 입사되는 반사광을 생성하는 반사체(3)로서 1회 반사부와, 그 외측에 위치하는 1안 이상의 비구면렌즈에 대응하여 2개의 반사면을 조합하여 2회 반사부가 조합되어, 비구면렌즈(4) 각각의 위치에 대응하여 반사체(3)면 상의 적절한 위치가 선택되고 있는 다안 프로젝터 램프를 제공함으로써, 깊이 치수의 감소와 효율의 향상을 가능하게 하여 과제를 해결하였다.

프로젝터, 램프

Description

다안 프로젝터 램프{Multi-Lens Projector Lamp}

도 1은 본 발명에 의한 다안 프로젝터 램프의 실시형태의 구성을 사선 방향에서 도시한 설명도이며,

도 2는 동일한 실시형태를 정면방향에서 도시한 설명도이며,

도 3은 동일한 실시형태를 상방에서 도시한 설명도이며,

도 4는 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터 램프의 1회 반사형 반사체의 구성원리를 도시한 설명도이며,

도 5는 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터 램프의 2회 반사형 반사체의 구성원리를 도시한 설명도이며,

도 6은 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터 램프의 타원계 반사체의 구성원리를 도시한 설명도이며,

도 7은 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 배광특성의 형성수단의 예를 도시한 설명도이며,

도 8은 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 실제의 배광특성을 도시한 그래프이며,

도 9는 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 실제의 노면조도를 도시한 그래프이며,

도 10은 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 외관의 예를 도시한 사시도이며,

도 11은 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 제2실시형태의 주요부를 도시한 단면도이며,

도 12은 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 제3실시형태의 주요부를 도시한 단면도이며,

도 13은 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 제4실시형태의 주요부를 도시한 단면도이며,

도 14은 동일하게 본 발명에 의한 다안 프로젝터의 제6실시형태의 주요부를 도시한 단면도이며,

도 15는 종래예를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분의 기호의 설명>

1 : 다안 프로젝터 램프 2 : 광원

3 : 반사체 4 : 비구면렌즈

5 : 쉐이드 6 : 외장

7 : 부반사체 8 : 필터

9 : 렌즈

본 발명은 헤드램프, 안개등 등 주로 차량용의 조명용 램프기구로서 이용되고 있는 램프에 관한 것으로, 상세하게는 제1초점과 제2초점의 2개의 초점을 가지는 곡선인 타원을 기본으로 하는 반사경이 이용되고, 제2초점에 수속하는 광원광의 단면형상을 투영렌즈로 조사방향으로 투영하여 배광특성을 얻는 구성이 되어, 프로젝터형이라고 하는 램프에 관한 것이다. 종래 프로젝터형이라고 하는 램프(90)의 구성의 예를 나타내는 것이 도 15이며, 광원(91)을 제1초점으로 하는 회전타원반사면, 복합타원반사면 또는 타원자유곡면으로 된 타원계반사면(92)과, 비구면 렌즈(93)와, 필요에 따라 설치되는 쉐이드(shade)(94)로 구성되며, 제2초점에 집속되어 형성되는 광원상을 비구면렌즈(93)로 확대투영하여 조사광을 얻는 것이다.

이 경우에, 예를 들어 엇갈림 배광 등, 상향광을 포함하지 않는 배광 특성이 요구되는 경우에는, 쉐이드(94)로 광원(91)으로부터 제2초점으로 집속되는 광속의 하반부를 덮는 것으로 하면, 비구면렌즈(93)로부터 투사되는 광에는 상향광이 전혀 포함되지 않게 되어 원하는 배광 특성을 얻을 수 있게 된다.

그러나, 상기한 종래의 구성에 의한 프로젝터형 램프(90)에서는, 타원계 반사면(92)과 비구면렌즈(93)가 광학적으로 직렬적으로 배치되므로, 램프(90)로 구성될 경우 그 안길이가 커져 차량 등에 부착할 때에 차량측에 비교적 큰 공간이 요구되어, 설치가 곤란해지는 문제점이 있었다. 또한, 프로젝터형 램프(90)에서는, 비구면렌즈(93)의 구경이 작고 발광면적이 작기 때문에, 맞은 편의 차 또는 보행자 등으로부터 볼 때에 시인성이 떨어지게 되는 등의 문제점도 있었다. 또한, 엇갈림 배광을 형성할 경우에는 쉐이드(94)에 의하여 대략 절반의 광량이 차폐되어, 광원(91)에 대한 광속이용율이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 구체적 수단으로서, 하나의 광원을 이용하는 램프기구로서, 광축이 동일한 방향을 향하는 비구면렌즈를 램프 중심으로부터 상하 좌우 전후의 임의의 위치에 4개 이상 나열하여 배치하고, 각 비구면렌즈의 광축을 따라 후방의 주변영역에는, 각 비구면렌즈에 입사되는 반사광을 생성하는 반사체로서,

(1) 광원근방을 제1초점, 각 비구면렌즈의 초점으로부터 렌즈 선단부까지에 또한 렌즈 직경의 범위내에 무수한 제2초점을 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(2) 광원근방을 제1초점, 각 비구면렌즈의 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 제2초점을 분산시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(3) 각 비구면렌즈의 중심으로부터 상측과 하측으로 반사체를 구분하고, 그 상측에 위치한 반사체에서는 광원의 전단위치에 제1초점, 그 하측 반사체에서는 광원의 후단위치에 제1초점을 배치하고, 각 비구면렌즈의 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 제2초점을 분산시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(4) 각 비구면렌즈의 위치를 고려하여 반사체를 상하좌우 경사방향의 복수 영역으로 구분하고, 그 구분된 반사체 각각이 광원 근방을 제1초점에, 제2초점위치를 수평방향으로는 각 비구면렌즈 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 분산시켜 배치하고, 수직방향으로는 상측에 임의의 위치로 변화시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체가 설치되며, 그 반사면의 구성이 광원이 위치하는 램프 중앙의 3 ~ 5안 렌즈에 대응하여 1회의 반사로 비구면렌즈에 반사광을 입사시키는 1회 반사부, 그 외측에 위치한 1안 이상의 일측 또는 2안 이상의 양측 렌즈에 대응하여, 2개의 반사면을 조합하여 기능하는 2회의 반사로 비구면렌즈에 반사광을 입사시키는 2회 반사부로 되어 있고, 2회 반사부에 대해서는, 상기 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체와, 평면 또는 2차 곡면의 조합으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프를 제공함으로써 과제를 해결하는 것이다.

이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 기초하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 3에서 참조 번호 1로 나타내는 것은 본 발명에 관한 다안(多眼) 프로젝터 램프로서, 상기 다안 프로젝터 램프(1)에는, 하나의 광원(2)과 복수의 비구면렌즈(4)가 설치되며, 타원계로 형성된 반사체(3)는 복수의 영역으로 분할되어 상기 복수의 비구면렌즈(4)에 대응하도록 되어 있다. 또, 여기에서는 도시를 생략하였지만, 필요에 따라서는 쉐이드(5)가 설치될 수도 있다.

여기서, 이 실시형태에서는, 설명을 간소화하여 이해를 용이하게 하기 위하여, 상기 비구면렌즈(4)가 5개로서, 상기 5개의 비구면렌즈(4)(41, 42, 43, 44 및 45)는 조사방향의 정면으로부터 본 상태에서는 좌측으로 올라가고 소정의 간격(예를 들어 10 ~ 200 mm)을 가지며 대략 직선 형상으로 배치(도 2 참조)되며, 또한 위쪽으로부터 본 경우에는 우측단이 앞으로 나온 대략 직선 형상으로 배치(도 3 참조)된 것으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 상기 비구면렌즈(4)의 개수, 배치 상황이 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

이 경우에, 상기 5개의 비구면렌즈(41 ~ 45)의 광축 X는 모두 상기 광원(2)의 중심, 즉 광원 중심축 Y와 평행하도록 되어 있다. 또, 이 실시형태에 있어서는, 5개의 비구면렌즈 중 중앙에 위치하는 비구면렌즈(43)는 그 광축을 상기 광원 중심축 Y와 일치시킨다. 더욱이, 이 실시형태에 있어서는 상기 비구면렌즈(41 ~ 45)의 초점 거리는 10 ~ 60 mm이다.

다음으로, 이 비구면렌즈(41 ~ 45)에 광원(2)로부터의 광을 입사시키기 위한 반사체(3)에 관하여 설명한다. 본 발명에서는 상기 반사체(3)에 있어서도, 복수개로 된 비구면렌즈(41 ~ 45)에 대응하는 반사체 구획(31 ~ 35)이 형성되어 있으며, 이 분할은 기본적으로는 상기 비구면렌즈(41 ~ 45)의 각각에 대하여 효율적으로 반사광을 입사시킬 수 있도록 한다.

이 경우에, 본 발명에 있어서는, 상기와 같이 배열된 비구면렌즈(41 ~ 45)로 효율적으로 반사광을 입사시키기 때문에, 반사체(3)로서 1회 반사형 반사체와 2회 반사형 반사체를 채용함으로써, 이 실시형태에서는 중심부의 3개의 비구면렌즈(42 ~ 44)에 대하여는 1회 반사형 반사체를 채용하고, 양단의 2개의 비구면렌즈(41 및 45)에 대하여는 2회 반사형 반사체를 채용하고 있다.

도 4는 1회 반사형 반사체의 구성원리를 비구면렌즈(42) 등 광축 X가 광원 중심축 Y와 일치하지 않는 비구면렌즈에 광을 입사시키는 경우의 예를 도시한 것으로서, 이 1회 반사형 반사체(반사체 구획(32))는 그 제1초점 f1이 상기 광원(2)에 일치되어 있고, 제2초점 f2는 비구면렌즈(42)의 광축 X상에 위치하도록 장축 L이 경사지게 설정되어 있다.

그리고, 상기 반사체 구획(32)는 기본적으로는 상기 제1초점 f1 및 제2초점 f2를 초점으로 하는 회전 타원면, 타원자유곡면 등 타원계의 반사면이며, 또한 비구면렌즈(42)에 반사광을 입사시키는 것에 적합한 범위로 형성되어 있다. 또, 도면에서 참조번호 7로 나타내는 것은 부반사체로서, 이 부반사체(7)에 대해서는 제5실시형태로서 이후에 상술한다.

또한, 도면에서 참조번호 8로 나타내는 것은 필터로서, 이 필터(8)는 캡 형상으로 형성되어, 예를 들면 다안 프로젝터 램프(1)를 안개등으로서 사용하는 경우 등 발광색에 소정의 색채가 요구되는 경우에 필요에 따라 광원(2)를 덮도록 부착되는 것이다. 또, 예컨대, 프로스트 처리 등에 의하여 약간의 확산기능을 부여하여, 배광특성의 범위 외에도 환혹(幻惑)이 발생하지 않을 정도로 광을 배포하여, 맞은 편의 차로부터의 시인성을 향상시키는 등의 용도에도 사용할 수 있다.

도 5는 2회 반사형 반사체의 구성원리를 도시한 것으로서, 이 2회 반사형 반사체는 비구면렌즈(41, 45) 등 광축 X가 광원 중심축 Y와 이격되어 있는 비구면렌즈에 광을 효율적으로 입사시키는 경우에 유효하다. 따라서, 2회 반사형 반사체(반사체 구획(31 및 35))는 타원경(31a, 35a)와 평면경(31b, 35b)으로 구성되어 있다.

상기 타원경(31a, 35a)은, 제1초점 f1을 광원(2)의 위치에 위치시키고 제2초점 f2를 비구면렌즈(41, 45)의 광축 X상에 위치시킨 장축 L을 갖는 타원계의 반사면으로 형성된 점에서는 상기한 1회 반사형 반사체와 같지만, 그 형성된 위치는 예컨대 광원(2)을 둘러싸는 반사광이 직접적으로 비구면렌즈에 입사하는 것이 아니라, 후술하는 평면경(31b, 35b)에 의한 광로의 변환에 적합하게 되는 위치로서 설치된다.

그리고, 상기 제2초점의 위치에는, 상기한 타원경(31a, 35a)으로부터의 광을 비구면렌즈(41, 45)의 방향으로 반사하는 평면경(31b, 35b)이 설치되어 있다. 또, 상기 2회 반사형 반사체의 기본적인 구성원리로서, 실제의 실시에 있어서는, 상기 제2초점 f2에 집속되기 이전의 광속(光束) 중에 평면경(31b, 35b)을 설치하여도 좋고, 또는 제2초점 f2에 집속된 후의 광속 중에 평면경(31b, 35b)을 설치하여도 좋으며, 이들 경우에는 평면경(35b)에 비치는 제2초점 f2에 비구면렌즈의 광축 X를 합치시키면 된다.

또, 도 6은, 타원계인 반사체 구획(31a, 32, 33, 34, 35a)의 구성의 세부를 모식적으로 도시한 것으로서, 이 종류의 프로젝터형 램프(1)에 있어서 회전 타원면의 반사체를 채용하는 경우에는, 제2초점에 집속되는 광속의 단면은 타원으로 되고, 차량용의 램프로서 요구되는 수평방향으로 확산되는 배광 특성을 이루지는 않는다.

따라서, 본 발명에서는, 반사체(3)의 구성에 연구를 더함으로써 수평방향으로 폭넓은 배광특성을 얻는 것으로서, 반사체(3)를 수직 방향에 따라 직사각형의 조각(3p)으로 분할하여, 이 조각(3p)들의 반사체(3)의 수평방향 중심에 위치한 것은 상기 비구면렌즈(4)의 광축 X상에 있으며, 또 이 비구면렌즈(4)의 대략 초점 위치에 제2초점을 갖는 회전타원면으로서 형성한다.

그리고, 상기 중심에 위치한 조각(3p)의 우측에 인접한 조각(3p)은 제2초점을 상기 광축 X를 통과하는 수평면 상에서 약간 우측으로 이동시켜 설정하여 놓고, 그 다음 우측에 인접한 조각(3p)은 다시 그 우측으로 이동시키며, 좌측으로 인접한 조각(3p)에 대하여는 좌측으로 이동시켜 설정하여 놓으면, 이 반사체(3)의 총합에 의한 제2초점 f12는 수평방향으로 긴 선형으로 되어 비구면렌즈(4)에 의하여 투영된 배광특성은 수평방향으로 폭넓게 된다.

이 경우에, 상기 비구면렌즈(4)는 비스듬한 광선에 대하여는 초점위치가 렌즈 측에 가깝게 영상면이 만곡(상면만곡(像面灣曲))되는 경향을 나타내므로, 상기한 반사체(3)의 총합에 의한 제2초점 f12의 형상도 도시된 바와 같이 상기의 상면만곡에 따르는 것으로 하면 정합성이 좋아진다. 또, 상기 반사체(3)는 수직방향으로 분할된 것이 아니라, 상기의 조건에 따르도록 수평의 좌우 방향으로 이동함에 따라 수직방향에서의 곡률을 서서히 변경시켜 형성하여도 좋은데, 이렇게 형성한 반사체(3)는 타원자유곡면으로 통칭된다. 또, 상기 비구면렌즈(4)의 초점 근방에는 필요에 따라 쉐이드(5)를 설치하는데, 이 쉐이드(5)도 비구면렌즈(4)의 상면만곡에 따라 만곡되어 있다.

이상이 본 발명의 기본원리이며, 이것을 다시 도 2 및 도 6에 의하여 구체적으로 설명하면, 중앙에 위치한 비구면렌즈(43)에 대하여는 타원계인 반사체 구획(33a) 및 타원계인 반사체 구획(33b)의 부분이 할당되고, 비구면렌즈(42)에 대하여는 타원계인 반사체 구획(32)의 부분이 할당되며, 비구면렌즈(44)에 대하여는 타원계인 반사체 구획(34)의 부분이 할당된다. 또, 반사체 구획(33a, 33b)에 있어서는, 중심조도를 확보하기 위하여 추가적으로 반사체 구획(33a1, 33a2), 반사체 구획(33b1, 33b2)과 같이 구획하여도 좋다.

그리고, 비구면렌즈(41)에 대하여는 타원계인 반사체 구획(31a)의 부분과 평면인 반사체 구획(31b)이 할당되며, 비구면렌즈(45)에 대하여는 타원계인 반사체 구획(35a)의 부분과 평면인 반사체 구획(35b)가 할당되어, 전체 반사체(3)가 구성된다. 또, 도 2에서 반점을 사용하여 표시한 부분은 정면으로부터 배면이 보이는 반사체 구획이다.

도 7, 도 8, 도 9는, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 다안 프로젝터 램프(1)의 배광특성 HD 및 노면조도특성 HR을 도시한 것으로서, 도 7에서 참조부호 h31 ~ h35로 지시한 것은 각 비구면렌즈(41 ~ 45)를 개재시켜 상기 각 반사체 구획(31 ~ 35)에 의한 부분배광을 도시한 것이며, 용이하게 대비하기 위하여 반사체 구획과 부분배광의 수자를 일치시켜 도시하였다. 따라서, 이러한 부분배광(h31 ~ h35)의 집합에 의한 총합의 배광특성 HD가 구성된다.

또, 프로젝터형 램프에 있어서는, 일반적으로 비구면램프의 광축 X보다도 상방에 위치한 반사체 구획으로부터의 반사광으로 형성된 배광특성은 상향광을 포함하는 경우가 적으며, 하방에 위치한 반사체 구획으로부터의 반사광으로 형성된 배광특성은 상향광을 포함하는 비율이 많은 특성을 갖게 된다. 따라서, 엇갈림 배광을 형성하기 위하여는 하방에 위치한 반사체 구획에 대하여는 쉐이드(5)를 설치하지 않을 수 없어, 광량의 손실을 피할 수 없다.

본 발명에서는, 반사체(3)의 하방에 위치한 반사체 구획에 대하여는, 하방에 위치한 비구면렌즈(4)(예컨대, 비구면렌즈(42, 41))를 할당하고 있으므로, 반사체 구획 중 비구면렌즈의 광축 X의 상방에 위치한 비율이 커지고, 따라서 쉐이드(5)에 의하여 차폐되는 광량도 감소시킬 수 있어, 이 점으로부터도 효율의 향상이 가능하게 된다.

또, 본 발명에서는, 일부에 반사체 구획 전체가 비구면렌즈(4)의 광축 X보다도 상방에 위치하도록 설정된 것을 설치하는 것도 가능하여, 이 경우에는 상기한 바와 같이 상향광을 발생시키지 않아 엇갈림 배광을 얻는 경우에도 해당 반사체(3)와 비구면렌즈(4)의 조합에 대하여 쉐이드(5)를 생략할 수 있게 되며, 구성을 간소화할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에서는, 비구면렌즈(42)보다도 더욱 하방에 비구면렌즈(41)를 위치시켜 각각에 대응하는 반사체 구획을 2회 반사형인 반사체 구획(31), 반사체 구획(35a, 35b)으로 함으로써, 광원(2)을 전방으로부터 덮이도록 하는 형상의 거울면도 채용할 수 있게 되고, 종래에는 불가능했던 부분의 광도 사용 가능하며, 한층 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기한 상향광을 감소시키는 작용은, 제1초점을 조정함으로써도 가능하며, 광축 X보다도 하방에 위치한 반사체에 있어서는 광축(중심)보다도 후방에 제1초점을 배치시킴으로써 상향광의 성분을 감소시키고, 광축 X보다도 상방에 위치한 반사체에 있어서 광원(중심)보다도 전방에 제1초점을 배치함으로써, 하향광으로 되는 경향을 더욱 강하게 할 수 있어, 상기의 반사체 구획의 배치와 병용하면 더욱 효율적이다.

도 8은, 상기의 설명과 같이 하여 얻어진 본 발명에 관한 다안 프로젝터 램프(1)의 실제의 배광특성 HD(좌측 통행용)로서, 맞은 편의 차선측이 되는 우측에는 상향광을 발생시키지 않으며, 또 갓길측인 좌측에는 보행자, 표지 확인을 위한 적절한 상향광을 포함한 엇갈림 배광이 얻어지는 것을 명확히 알 수 있다. 또, 도 9는 동일한 다안 프로젝터 램프(1)에 의한 노면조도 HR을 도시한 것인데, 맞은 편 차선측인 우반부에 비하여, 갓길측인 좌반부가 넓고 밝게 노면을 조사하고 있음이 명확하다.

도 10은, 상기의 설명과 같이 하여 구성된 다안 프로젝터 램프(1)의 외관을 도시한 것으로서, 각 비구면렌즈(41 ~ 45)를 일체화한 익스텐션(extension)(6)이 설치되어 있다. 이 경우에, 각 비구면렌즈(41 ~ 45)와 익스텐션(6)을 수지 등에 의하여 일체로 정형하여 형성하여도 좋으나, 그 경우에는 외장(6)의 측면에 착색 수지를 사용하고, 금속 도금을 시행하며, 도색하는 등의 수단으로 배면이 투시되기 어렵게 하는 것이 바람직하다. 동일하게 비구면렌즈(4)로부터 들여다보았을 때 보이는 부분 및 쉐이드(5)(여기에는 도시되지 않음) 등도 도색하는 것이 바람직하다.

또, 발명자의 시험 제작, 검토의 결과에 의하면, 2회 반사형인 반사체 구획, 예컨대 도 2에 있어서의 반사체 구획(31a, 31b), 반사체 구획(35a, 35b)에서 회수 가능한 광량은 각각이 3 ~ 5%이고, 또 배광특성에도 그다지 영향을 주지 않는 것이므로(도 7 참조), 예들 들어 차량과의 디자인면에서의 정합상의 문제가 발생하는 경우 또는 비용절감을 도모하는 경우 등에는, 반사체 구획(31a, 31b)과 비구면렌즈(41), 반사체 구획(35a, 35b)과 비구면렌즈(45) 중 어느 것 또는 모두를 생략하여도 좋다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제2실시형태, 제3실시형태의 주요부를 도시한 것으로서, 이전의 실시형태에서는 비구면렌즈(4)(41 ~ 45)는 모두 볼록 렌즈형상으로 형성되어 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 도 11에 제2실시형태로서 도시된 바와 같이, 프레넬 렌즈화하여 비구면 프레넬 렌즈(104)로 형성하여도 좋으며, 또는 도 12에 제3실시형태로서 도시된 바와 같이, 중앙부(204a)를 볼록 렌즈 형상으로, 주변부(204b)를 프레넬 형상으로 한 변형 비구면렌즈(204)로 하여도 좋다.

도 13은 본 발명의 제4실시형태의 주요부를 도시한 것으로서, 이 제4실시형태에 있어서는 비구면렌즈(304)는 렌즈부(304a, 304b)와 실린더형부(304c)로 구성되어 있다. 상기 렌즈부(304a, 304b)는 최초의 실시형태에서 설명한 비구면렌즈(4)를 중심축에서 2등분하여 각각의 절반부의 형상이며, 실린더형부(304c)는 소위 실린더형 렌즈의 형상이다.

이렇게 형성된 비구면렌즈(304)는, 실린더형부(304c)에서 도면의 중앙에 화살표(W)로서 도시한 수평축 방향으로는 광을 집속하지 않고, 상기 수평축(W)과 직교하는 수직축 방향만으로 집속하게 된다. 따라서, 상기 수평축(W)이 수평방향으로 되도록 차량에 설치되면, 이 비구면렌즈(304)에 있어서도 수평방향에 폭넓은 배광특성을 형성함에 기여하게 된다.

다음으로, 다시 도 4를 참조하여 본 발명의 제5실시형태를 설명한다. 본 발명과 같이 비구면렌즈(4)(41 ~ 45)를 수평방향으로 나열하고, 이들 비구면렌즈에 광을 입사시키기 위하여 장축이 기울어진 상대적으로 낮은 반사체(3)가 되는 경우에는, 광원(2)의 전방에 어느 반사체 구획도 광이 포착되지 않는 부분이 발생하게 된다.

이 제5실시형태에 있어서는, 이러한 경우의 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 상기의 어느 하나의 반사체 구획이 포착되지 않는 부분에 광원(2)을 제1초점으로 하고, 예컨대 비구면렌즈(43)의 초점의 근방에 제2초점 f3를 갖는 타원계의 부반사체(7)를 설치하여 광원(2)에 대한 광속 포착율을 향상시키고 효율을 향상시킨다.

도 14는 본 발명의 제6실시형태의 주요부를 도시한 것으로서, 도 5에서는 2회 반사형 반사체인 반사체 구획(31, 35)이 타원경(31a, 35a)과 평면경(31b, 35b)으로 구성된 것을 설명하였으나, 이 제6실시형태에서는, 이들 타원경(31a 또는 35a)와 포물면경(31c 또는 35c)으로 구성하는 것이다.

즉, 상기 타원경(31a)은 제2초점 f2의 위치에 광원(2)의 상을 결상하는 것이므로, 이 제2초점 f2를 그 초점으로 하고 대응하는 비구면렌즈(31)의 광축 X와 그 회전축이 일치하는 회전포물면 등 포물면경(31c)으로 평면경(31b)을 대체하면, 타원경(31a)으로부터의 반사광은 평행광선으로서 조사방향으로 향하게 된다. 따라서, 이 실시형태에 있어서는 비구면렌즈 대신에, 렌즈 커트(lens cut)가 시행된 평판형상의 렌즈(9) 등을 채용하여, 원하는 배광특성을 구현하게 된다.

이상에 설명한 구성으로서, 본 발명의 다안 프로젝터 램프(1)는 종래의 프로젝터 램프에 비하여 참신한 외관을 제공할 수 있으며, 램프 자체로도 미관을 향상시킬 뿐만 아니라, 차량에 부착할 때에도 종래에 없던 참신한 외관을 부여하여 미관을 향상시키는 탁월한 효과를 발휘한다.

또, 상기의 구성에 의하여, 하나의 광원으로도 발광면적을 현격하게 크게 할 수 있으며, 맞은 편의 차량 등으로부터의 시인성도 향상되며, 안전의 확보에도 뛰어난 효과를 발휘하는 것으로서, 그 효과가 상기와 같이 하나의 광원으로 구현되므로 그 만큼 비용의 증가 없이 실시할 수 있는 뛰어난 효과를 발휘한다. 또, 하나의 광원의 광이 복수의 비구면렌즈에 분산되므로, 비구면렌즈 1개마다의 열량이 감소되며, 종래에는 불가능했던 비구면렌즈의 수지화도 가능하게 되어, 이 점에서도 비용감소의 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 타원을 개방한 상태로 반사체가 구성될 수 있기 때문에, 평균치로서는 낮은 안길이의 램프 형성이 가능하고, 큰 부착용 오목부를 필요로 하지 않아 차량에의 부착성도 향상된다. 또, 전체의 비구면렌즈와 반사체 구획이 적정위치로 배치되므로, 광속 이용율도 향상되며, 밝은 램프를 구현할 수 있게 되어, 이러한 종류의 램프의 성능 향상에도 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims

하나의 광원을 이용하는 램프기구로서, 광축이 동일한 방향을 향하는 비구면렌즈를 램프 중심으로부터 상하 좌우 전후의 임의의 위치에 4개 이상 나열하여 배치하고, 각 비구면렌즈의 광축을 따라 후방의 주변영역에는, 각 비구면렌즈에 입사시키는 반사광을 생성하는 반사체로서,

(1) 광원근방을 제1초점, 각 비구면렌즈의 초점으로부터 렌즈 선단부까지에 또한 렌즈 직경의 범위내에 무수한 제2초점을 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(2) 광원근방을 제1초점, 각 비구면렌즈의 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 제2초점을 분산시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(3) 각 비구면렌즈의 중심으로부터 상측과 하측으로 반사체를 구분하고, 그 상측에 위치한 반사체에서는 광원의 전단위치에 제1초점, 그 하측 반사체에서는 광원의 후단위치에 제1초점을 배치하고, 각 비구면렌즈의 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 제2초점을 분산시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체,

(4) 각 비구면렌즈의 위치를 고려하여 반사체를 상하 좌우 경사방향의 복수 영역으로 구분하고, 그 구분된 반사체 각각이 광원 근방을 제1초점에, 제2초점위치를 수평방향으로는 각 비구면렌즈 중심의 수평방향으로 각 비구면렌즈 고유의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점 선 상의 좌우 확산각도에 대응하는 위치에 분산시켜 배치하고, 수직방향으로는 상측에 임의의 위치로 변화시켜 배치한, 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체가 설치되며,

그 반사면의 구성이 광원이 위치하는 램프 중앙의 3 ~ 5안 렌즈에 대응하여 1회의 반사로 비구면렌즈에 반사광을 입사시키는 1회 반사부, 그 외측에 위치한 1안 이상의 일측 또는 2안 이상의 양측 렌즈에 대응하여, 2개의 반사면을 조합하여 기능하는 2회의 반사로 비구면렌즈에 반사광을 입사시키는 2회 반사부로 되어 있고, 2회 반사부에 대해서는, 상기 직사각형의 회전타원 세그먼트의 조합 또는 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체와, 평면 또는 2차 곡면의 조합으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈에 대응하여 효율적으로 반사광을 입사시키는 동시에 최적의 배광을 형성하기 위하여, 개개의 타원을 기본으로 하는 반사체가 램프 중심축에 대하여 방사상으로 10° 내지 90°의 범위로 구분되는 동시에, 각 비구면렌즈 위치에 따라 또한 그 중에서 상하 좌우 방향으로도 구분된 조합으로서, 하나의 램프기구에 독립된 반사면 구성이 6 ~ 24개 조합된 다중 반사체로 되어 있고, 1회 반사부에 대해서는 광원의 주위에 배치되어 있으며, 2회 반사부는 1회 반사부의 상하위치에, 1회 반사부와 일체로 구성된 반사면과 별체 반사면의 조합으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

상기의 구성으로부터 2회 반사부를 생략한 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

램프 중심선 상의 비구면렌즈에 대응하여 광원근방을 제1초점, 상기 비구면렌즈의 초점으로부터 표면의 범위내의 공간에 무수한 제2초점을 배치하는 타원을 기본으로 한 별체의 부반사체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈의 초점근방에는 배광 패턴 형성용 쉐이드가 2개 이상 설치되어 있고, 그 형상이 2개 이상 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈의 초점근방에 배광 패턴 형성용 쉐이드가 설치되어 있는 것과, 쉐이드가 없는 것이 조합되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 쉐이드의 형상은, 평면 또는 비구면렌즈의 초점위치로부터 렌즈측으로 만곡된 초점선에 대응하여 수평방향으로 비구면렌즈의 대략 초점위치로부터 비구면렌즈측으로 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 쉐이드의 형상은 두께에 변화가 있으며, 그 상단은 흑색 저반사 표면처리가 되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈의 렌즈부 이외가, 투명재 또는 착색투명재, 착색 불투명재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈가, 볼록렌즈, 프레넬 렌즈 또는 그들의 조합으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 비구면렌즈의 일부에, 실린더형 렌즈가 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

각 쉐이드의 렌즈로부터 본 측, 비구면렌즈의 광학기능을 갖지 않는 부분 중의 적어도 한 쪽은 비구면렌즈의 색 이외의 색으로 착색처리되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

광원이 되는 전구와 반사체 사이에, 캡 형상으로 된, 광원의 광을 확산하기 위한 또는 기능색을 내기 위한 필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

다안의 각 비구면렌즈부분을 남기고, 그 나머지 부분을 차광하거나, 착색 또는 광휘(光輝)반사처리가 실시된, 별체의 익스텐션(extension)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.
제 1 항에 있어서,

다안의 비구면렌즈와 타원을 기본으로 하는 자유곡면 반사체의 구성의 일부를, 비구면렌즈를 사용하지 않는 포물면 반사체로 치환한 것을 특징으로 하는 다안 프로젝터 램프.