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
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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
【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。
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。
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
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)
- 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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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
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