JP3005687B2 - 灯 具 - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
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。
のが図9〜図11であり、先ず、図9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。
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。
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。
た従来の構成において、図9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。
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。
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。
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.
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第一焦点を配置すると共に、前記
第一焦点を通り前記バルブ中心軸に対しそれぞれが水平
方向に適宜に傾けた長軸上に適宜な焦点間距離とした第
二焦点を有するように設定された2つの回転楕円面か
ら、灯具正面から見る状態で反射面として有効となる部
分を前記バルブ中心軸から放射状に水平線から上下に各
5〜90°、合わせて180°以下の範囲で切取り組合
わせて水平2連楕円反射面を形成し、それぞれの前記第
二焦点に対応して光軸を前記バルブ中心軸と略平行とす
る非球面レンズを配置したことを特徴とする灯具、およ
び、バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に第一焦点を配置
すると共に、前記第一焦点を通り前記バルブ中心軸に対
しそれぞれが水平方向に適宜に傾けた長軸上に適宜な焦
点間距離とし水平方向に長さを有するライン状とした第
二焦点を有するように設定された2つの楕円自由曲面か
ら、灯具正面から見る状態で反射面として有効となる部
分を前記バルブ中心軸から放射状に水平線から上下に各
5〜60°、合わせて120°以下の範囲で切取り組合
わせて略∞字状とした左右部を形成すると共に、前記バ
ルブ中心軸を中心とする円周範囲で且つ前記左右部とは
重複しない範囲には前記第一焦点を共有し第二焦点をバ
ルブ中心軸上で水平方向に長さを有するライン状とする
楕円自由面の中央部を一体に形成して水平3連自由楕円
面とされ、それぞれの前記第二焦点に対応して光軸を前
記バルブ中心軸と略平行とする非球面レンズを配置した
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。
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、一つの光源2と、2つの反射面3a、3aとが
組合わされた水平2連楕円反射面3と、二つの非球面レ
ンズ4とから、基本的には構成されている。
のヘッドランプなど照明用灯具として使用する例で説明
し、この用途に対応して必要に応じて設けられる配光パ
ターン形成用シェード5、光量増加或いはデザイン向上
のための補助楕円反射面6、この補助楕円反射面6に対
応する非球面レンズ4′、配光パターン形成用シェード
5′が存在するものとして説明する。
て、シングルフィラメントの白熱電球やハロゲン電球、
あるいは、メタルハライドランプなどバルブ2a中に一
つの発光源2bを備えたものを採用しているが、必要に
応じてはダブルフィラメントのものとしても良い。
うに、前記バルブ2aの中心を通りこの灯具1の照射方
向に向かうバルブ中心軸Xを基準として形成されるもの
であり、よって、前記発光源2bは前記バルブ中心軸X
上に存在するものであり、本発明では一つの反射面ユニ
ット3aを形成するに当たっては、長軸Yを前記発光源
2bを通りバルブ中心軸Xと10〜80°水平方向に傾
くものとして設定し、且つ、前記発光源2bの位置を第
一焦点F1とする。
F3aを設定し、前記第一焦点F1と第二焦点F3aを
基準とする楕円OVを想定し、この楕円OVを前記長軸
Yを回転軸として回転させることで、反射面ユニット3
aの基準となる回転楕円面が得られるものとなる。
上記回転楕円面の内面側に存在するものであるので、反
射面として有効となる部分、即ち、発光源2bからの光
を灯具1の照射方向に向かい反射させることができる範
囲を前記回転楕円面から切り出し、更にバルブ中心軸X
を原点とし水平線から上下に各5〜90°の範囲で切取
れば一つの反射面ユニット3aが得られる。
対称となるように接続すれば、求める水平2連楕円反射
面3が得られるものである。尚、この実施形態では反射
面ユニット3aは、バルブ中心軸Xを原点とし水平線か
ら上下に各90°の範囲、言い換えれば、バルブ中心軸
Xを通る垂直線で切取りを行ったものの2つを接続した
例で示してある。
反射面3のそれぞれの第二焦点F3aに対しては、光軸
Zを前記バルブ中心軸Xと略平行とする非球面レンズ4
が設置され、第二焦点F3aに結像する発光源2bの像
をこの灯具1の照射方向に向けて投影する。
違い用ヘッドランプなどであり、所定の配光パターンが
要求される場合には、それぞれの第二焦点F3aの近傍
に配光パターン形成用シェード5が設けられるものであ
り、この配光パターン形成用シェード5は反射面ユニッ
ト3aからの反射光の内の非球面レンズ4で照射方向に
投影された後には上向光となる部分を遮蔽し、目的とす
る配光パターンを得るものである。
とき、或いは、デザイン的な変更を図るときには、図
1、図2中に鎖線で示すようにバルブ中心軸Xと長軸を
一致させる回転楕円面の補助楕円反射面6が別体に設け
られる。この補助楕円反射面6は反射面ユニット3aと
同様に発光源2bを第一焦点F1とすると共に、第二焦
点F6はバルブ中心軸X上に設けられている。
たっては、それぞれの前記反射面ユニット3aに対する
発光源2bからの光の到達をできる限りに遮らないよう
に配慮が行われる。そして、このようにして設置された
補助楕円反射面6の第二焦点F6に対応しては非球面レ
ンズ4′が配置される。また、必要に応じては配光パタ
ーン形成用シェード5′も配置されるものとなる。
されている位置について考察してみると、先ず、2個の
非球面レンズ4は左右対称の反射面ユニット3aに取付
けられるものであるので、特に焦点距離などを異なるも
のとしない限り左右対称の位置に配置される。
射面6の第二焦点F6の位置、若しくは、非球面レンズ
4′の焦点距離を適宜とすることで上記の非球面レンズ
4の2つとほヾ同一平面に近付けて設置することが可能
である。従って、これらの非球面レンズ4、4′を接続
するレンズホルダ部4aを設ければ、これら非球面レン
ズ4、4′は一体化することが可能となる。
ンズ4、4′は当然に透明部材で形成されるものとな
り、レンズホルダー部4aにおいても同一部材で形成し
ても良いが、このレンズホルダー部4aは光の照射など
に関与することがないので、二色成形などの手法で、透
明、不透明の異なる色彩として形成されても良く、ある
いは、形成後に塗装などにより着色されても良いもので
ある。
ー部4aで一体化した場合、例えば、レンズホルダー部
4aを車体色としておくと共に、同様に一体化した配光
パターン形成用シェード5、5′の非球面レンズ4側の
面も車体色としておけば、昼間時にはレンズホルダー部
4aの色彩が認識されると共に、非球面レンズ4、4′
も配光パターン形成用シェード5、5′に着色された色
彩が透過して見えるものとなるので、この灯具1の全面
が車体色として観視できるなどの応用が可能となり、デ
ザイン面での自由度が増すものとなる。
ーであり、このフィルター7は光源2を覆うキャップ状
とされ、発光源2bから前記水平2連楕円反射面3、補
助楕円反射面6に達する光を拡散或いは着色するものと
されている。一般的に楕円系反射面と非球面レンズとに
よる灯具においては照射光がスポットライト状となり、
照明が行われている場所と、行われていない場所との明
暗差が著しくなる傾向がある。
にフロスト加工などが行われ適宜の拡散性を有するもの
を採用すれば、上記の著しい明暗差は、光源2からの光
がフィルター7を透過するときに適宜の拡散が行われる
ことで緩和されるものとなる。また、前記フィルター7
に拡散性に換えてアンバー色など適宜な色彩を施し、灯
具1をフォグランプなどの用途に適するものとすること
も自在であり、赤、青、黄などとして交通信号灯などと
して使用するのも自在である。
形態であり、この第二実施形態においても傾斜する長軸
Y上に第二焦点F13aを有する二つの反射面ユニット
13aが組合わされるものである点は前の実施形態と同
様である。但し、この第二実施形態においては、前の第
一実施形態のものが一つの反射面ユニット3aを得ると
きにバルブ中心軸Xを原点とし水平線から上下に各5〜
90°の範囲で切取りを行っていたのに対し、この実施
形態の反射面ユニット13aにおいては水平線から上下
に各5〜60°の範囲で切取りを行うものとしている。
るとして仮定すれば、組合せが行われた二つの反射面ユ
ニット13aは略∞字状の形状となり、バルブ中心軸X
に対し上方および下方に各90°の反射面が存在しない
放射状の空間が存在するものとなる。
面ユニット13aと重複することのない上記の空間に、
バルブ中心軸Xを長軸とする中央部反射ユニット13b
を一体として形成し、水平3連楕円反射面13とするも
のである。尚、前記中央部反射ユニット13bは前記発
光源2bを第一焦点F1とし、バルブ中心軸X上に第二
焦点F13bを有するものであることは言うまでもな
い。
3連楕円反射面13のそれぞれの反射ユニット13a、
13bの第二焦点F13a、F13bに対応しては非球
面レンズ4が配置される。このときに、レンズホルダー
部4aを設けて3つのレンズを一体化すること、配光パ
ターン形成用シェード5を設置すること、或いは、フィ
ルター7を設けることなどは自在である。
ものであり、前の第一実施形態、第二実施形態では反射
面3、13を構成する反射面ユニット3a、中央部反射
ユニット13b或いは補助楕円反射面6は全て回転楕円
面として形成されていたが、回転楕円面とした反射面で
はヘッドランプとして使用する場合、水平方向への照射
幅が不足気味となることが指摘されている。
たものであり、第一実施形態の灯具1に対して実施する
ときには、第二焦点F3a、F6が、第二実施形態の灯
具1に対し実施するときにはF13a、F13bが、水
平方向にライン状に拡がるように反射面ユニット3a、
13aを楕円自由曲面(複合楕円面)として形成し(図
示は第一実施形態に実施した状態で示してある)、中央
部反射面ユニット13b、補助楕円反射面6も同様な第
二焦点を有する楕円自由曲面として形成する。尚、前記
した楕円自由曲面で反射面を形成する手段は従来例のプ
ロジェクタ型灯具(図参照)でも広く行われていた手段
であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
平方向にライン状とするように楕円自由曲面として形成
された反射面ユニット3a、13a、中央部反射面ユニ
ット13b、補助楕円反射面6が組合わされて第一実施
形態或いは第二実施形態に示すのと同形状の反射面が形
成されるのである。このように構成された第三実施形態
の灯具1における基本的な配光特性は水平方向に長軸を
有する略楕円状となり水平方向への照射幅の不足が補わ
れるのである。
違いビーム用として採用するときには前の第一実施形態
と同様にそれぞれの反射面ユニット3a、13a、13
b、6に対応して非球面レンズ4、4′との間に配光パ
ターン形成用シェード15が設けられるが、この場合に
は前記配光パターン形成用シェード15は各反射面が生
成する水平方向にライン状の第二焦点に対応して、非球
面レンズ4、4′の略焦点位置から水平方向の両側が非
球面レンズ4、4′側に向かい湾曲しているものとされ
る。尚、この配光パターン形成用シェード15を湾曲さ
せる手段も従来例のプロジェクタ型灯具(図参照)で行
われていた手段である。
実施形態を要部で示すものであり、前述の第一実施形
態。第二実施形態、第三実施形態の何れにおいても、非
球面レンズ4、(或いは4′)は凸レンズ状として形成
されていたが、本発明はこれを限定するものでなく、図
6に第四実施形態として示すようにフレネルレンズ状と
し非球面フレネルレンズ14(14′)として形成する
ことも可能であり、或いは、図7に第五実施形態として
示すように中心部24aを凸レンズ状とし周縁部24b
をフレネルレンズ状とするなど、凸レンズ状とフレネル
レンズ状とを組合わせた変形非球面レンズ24(2
4′)とするなども自在である。
く突出する形状となっている非球面レンズ4(4′)
を、それ程に突出しないものとしてデザイン面での変化
が与えられる。また、フレネル化するときのピッチを適
宜とすればクリスタルガラスのような外観を与えられ
る。更には、フレネル化することにより肉厚も均一化す
るので、例えば樹脂成形で非球面レンズ部分を形成する
ときには、成形時に引けなどの変形を生じないものとな
り、光学的な精度の向上が図れるものとなる。
ものであり、この第六実施形態では非球面レンズ34
(34′)がレンズ部34a、34bとシリンドリカル
部34cで構成されている。前記レンズ部34a、34
bは前記第一実施形態で説明した非球面レンズ4を中心
軸で二分割したそれぞれの半部の形状であり、シリンド
リカル部34cはいわゆるシリンドリカルレンズ状であ
る。
端に前記レンズ部34a、34bがそれぞれの分割面側
で接続されている。このように非球面レンズ34を形成
することで、第一実施形態で示したように回転楕円面の
反射面ユニット3aからの、ほヾ円形断面を有する光束
であっても、非球面レンズ34を透過するときにはシリ
ンドリカル部34cの軸W方向に拡げられる。よって、
灯具1をヘッドランプなどに使用する場合には、前記軸
Wが水平方向となるように配置すれば、水平方向に広い
配光特性が得られるものとなる。
としたことで、先ずデザイン面においては、点灯時、非
点灯時を問わず複数の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。
ズの全てを一体化させることで、例えばレンズホルダー
部が透明である場合には、灯具の内面がそのまま見える
レンズホルダー部からの像と、拡大して見える非球面レ
ンズとからの像とが混合し、従来にない斬新な外観が提
供できる効果も奏する。
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、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。
射面ユニットが何れも外側に開く楕円系反射面で形成さ
れているので、それらの組合わせである花弁状反射面も
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複
数の非球面レンズに分配することで、個々の非球面レン
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。
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、複数の非球
面レンズにより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。
断した状態で示す斜視図である。
部を破断した状態で示す斜視図である。
部で示す説明図である。
部で示す断面図である。
部で示す断面図である。
部で示す断面図である
Claims (15)
- 【請求項1】 バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に第一
焦点を配置すると共に、前記第一焦点を通り前記バルブ
中心軸に対しそれぞれが水平方向に適宜に傾けた長軸上
に適宜な焦点間距離とした第二焦点を有するように設定
された2つの回転楕円面から、灯具正面から見る状態で
反射面として有効となる部分を前記バルブ中心軸から放
射状に水平線から上下に各5〜90°、合わせて180
°以下の範囲で切取り組合せて水平2連楕円反射面を形
成し、それぞれの前記第二焦点に対応して光軸を前記バ
ルブ中心軸と略平行とする非球面レンズを配置したこと
を特徴とする灯具。 - 【請求項2】 2個の前記非球面レンズの略焦点の位置
には配光パターン形成用シェード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。 - 【請求項3】 前記水平2連楕円反射面に対し前記バル
ブ中心軸上で且つ光源光を遮ることが少ない位置に前記
第一焦点を共有しバルブ中心軸上に第二焦点を有する回
転楕円面の補助楕円反射面を別体に設け、この補助楕円
反射面の第二焦点に対応して光軸を前記バルブ中心軸と
略平行とする非球面レンズを配置したことを特徴とする
請求項1記載の灯具。 - 【請求項4】 前記補助楕円反射面に設けられる非球面
レンズに対しても、この非球面レンズの略焦点位置には
配光パターン形成用シェードが設けられていることを特
徴とする請求項3記載の灯具。 - 【請求項5】 それぞれの反射面が、第二焦点を水平方
向に長さを有するライン状とする楕円自由曲面とされて
水平2連自由楕円反射面とされ、この第二焦点に対応し
て光軸を前記バルブ中心軸と略平行とする非球面レンズ
をそれぞれに配置したことを特徴とする請求項1記載の
灯具。 - 【請求項6】 それぞれの前記非球面レンズの略焦点位
置には配光パターン形成用シェードが配置されると共
に、この配光パターン形成用シェードの形状が、水平方
向に変化する第二焦点位置に対応して非球面レンズの焦
点位置から水平方向の両側が非球面レンズ側に向かい湾
曲していることを特徴とする請求項5記載の灯具。 - 【請求項7】 前記水平2連自由楕円反射面に対し前記
バルブ中心軸上で且つ光源光を遮ることが少ない位置に
前記第一焦点を共有しバルブ中心軸上に水平方向に長さ
を有するライン状とする第二焦点を有する自由楕円面の
補助自由楕円反射面を別体に設け、この補助自由楕円反
射面の第二焦点に対応して光軸を前記バルブ中心軸と略
平行とする非球面レンズを配置したことを特徴とする請
求項5記載の灯具。 - 【請求項8】 バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に第一
焦点を配置すると共に、前記第一焦点を通り前記バルブ
中心軸に対しそれぞれが水平方向に適宜に傾けた長軸上
に適宜な焦点間距離とし水平方向に長さを有するライン
状とした第二焦点を有するように設定された2つの楕円
自由曲面から、灯具正面から見る状態で反射面として有
効となる部分を前記バルブ中心軸から放射状に水平線か
ら上下に各5〜60°、合わせて120°以下の範囲で
切取り組合わせて略∞字状とした左右部を形成すると共
に、前記バルブ中心軸を中心とする円周範囲で且つ前記
左右部とは重複しない範囲には前記第一焦点を共有し第
二焦点をバルブ中心軸上で水平方向に長さを有するライ
ン状とする楕円自由面の中央部を一体に形成して水平3
連自由楕円面とされ、それぞれの前記第二焦点に対応し
て光軸を前記バルブ中心軸と略平行とする非球面レンズ
を配置したことを特徴とする灯具。 - 【請求項9】 3個の前記非球面レンズの略焦点の位置
には配光パターン形成用シェードが設けられていること
を特徴とする請求項8記載の灯具。 - 【請求項10】 それぞれの前記非球面レンズの略焦点
位置には配光パターン形成用シェードが配置されると共
に、この配光パターン形成用シェードの形状が、水平方
向に変化する第二焦点位置に対応して非球面レンズの焦
点位置から水平方向の両側が非球面レンズ側に向かい湾
曲していることを特徴とする請求項9記載の灯具。 - 【請求項11】 前記非球面レンズの全てがレンズボー
ド部により一体化して形成され、前記レンズボード部が
透明部材、着色透明部材若しくは着色不透明部材の何れ
かであることを特徴とする請求項1から請求項10の何
れかに記載の灯具。 - 【請求項12】 前記非球面レンズが、凸レンズ状、フ
レネルレンズ状もしくは凸レンズとフレネルレンズとの
組合せ状として形成されていることを特徴とする請求項
1から請求項10の何れかに記載の灯具。 - 【請求項13】 それぞれの前記非球面レンズは、一部
にシリンドリカルレンズが組合わされている形状とされ
ていることを特徴とする請求項1から請求項10の何れ
かに記載の灯具。 - 【請求項14】 前記配光パターン形成用シェードのレ
ンズ面側と前記レンズボード部との少なくとも一方がレ
ンズと異なる色彩で着色されていることを特徴とする請
求項1から請求項13の何れかに記載の灯具。 - 【請求項15】 前記光源にはキャップ状とした拡散も
しくは着色フィルターが被着されていることを特徴とす
る請求項1から請求項14の何れかに記載の灯具。
Priority Applications (3)
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