JP4422934B2

JP4422934B2 - Signal light

Info

Publication number: JP4422934B2
Application number: JP2001290490A
Authority: JP
Inventors: 隆二山田; 博幸皆川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003100118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通用等の信号機に用いられる信号灯に関し、特に、西陽等の太陽光によって発生する疑似点灯現象を効果的に防止できる信号灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屋外に設置される信号機に用いられる信号灯においては、太陽光などの外光が信号灯正面から灯体内に進入し、灯体内の放物面反射鏡により反射されて再び灯体外へ放射されることにより、点灯していない信号灯があたかも点灯しているかのように見える疑似点灯現象が生じ、視認性を著しく損なう原因となる。
【０００３】
そこで、従来より種々の疑似点灯防止光学系が提案されている。
例えば、特開平８−２１２４９２号公報においては、光源側及び外光側にそれぞれ凸面を有する多数の凸レンズ素子を配列してなる２枚のレンズアレイを配設し、両レンズアレイにおけるレンズ素子の光軸を一致させるとともに、両レンズアレイの間に両レンズ素子の焦点を共有させて配置した構成のものや、外側のレンズアレイにおけるレンズ素子の光源側を外光側凸面と同一口径を有する凹面に形成したものや、さらに、外側のレンズアレイにおけるレンズ素子の光源側凸面の頂部に小さな凹面を形成したものなどが提案されている。
【０００４】
一方、特開平７−２００９９４号公報に示される信号灯は、図９に示すように、多数の凸レンズ素子１ａ、２ａを配列してなる２枚のレンズアレイ１、２を背向配置し、２枚のレンズアレイ１、２間において対応する両レンズ素子１ａ、２ａの光軸を一致させるとともに、対応する両レンズ素子１ａ、２ａの焦点を両レンズアレイ１、２間に共有させる。
【０００５】
さらに、両レンズアレイ１、２間に透過孔３ａを有する遮光膜３を介装し、この透過膜３における透過孔３ａの中心は両レンズ素子１ａ、２ａの光軸に対し上方に変位量Ｄだけ変位させた構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平８−２１２４９２号公報に示される疑似点灯防止光学系は、何れも外光が灯体内に進入することを規制することができず、単に両レンズアレイのレンズ素子に通すことにより、内側レンズアレイのレンズ素子から灯体内へと射出する際に外光を広く拡散させるだけであるため、このような拡散方式のものでは灯体内の反射鏡で反射した外光が再び灯体外に放射されることを防止できず、疑似点灯防止効果は不十分なものとなる。
【０００７】
一方、上記特開平７−２００９９４号公報に示される疑似点灯防止光学系においては、図９に示すように、外側レンズアレイ２のレンズ素子２ａを透過し傾斜しながら収束した外光（太陽光）の一部を遮光膜３により吸収遮光し、灯体内への入射を規制することができる。
【０００８】
しかしながら、２枚のレンズアレイ１、２間における両レンズ素子１ａ、２ａの光軸が一致しているため、レンズ素子１ａ、２ａの光軸に対する太陽光の入射角度が増すにつれて太陽光を遮光する効率が高くなるが、水平に近い角度で入射する太陽光、すなわち、レンズ素子の光軸に対する入射角度が０°近傍の太陽光に対しては充分な遮光効率を発揮することができない。
【０００９】
なぜなら、２枚のレンズアレイ１、２間における両レンズ素子１ａ、２ａの光軸が一致しているため、入射角度が０°近傍の太陽光を遮光しようとすると、灯体内の光源から射出される光線までもが遮光されてしまうことになるからである。
【００１０】
そこで、本発明は上記した実情にかんがみ、レンズ素子の光軸に対する入射角度の小さな外光に対しても充分な遮光効果を発揮することができ、疑似点灯現象を効果的に防止することができる信号灯を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、光源側に凸面を有し且つ外光側に該凸面口径よりも小さい凹面を有する多数のアフォーカル系レンズ素子を配列してなる内側のレンズアレイと、正の屈折力を有する多数の凸レンズ素子を配列してなる外側のレンズアレイとを備え、外側のレンズアレイにおける凸レンズ素子の光軸は、該凸レンズ素子の光源側焦点が内側のレンズアレイにおける凹面の口径（面縁又は口縁）外直下近傍に位置するように、内側のレンズアレイにおけるアフォーカル系レンズ素子の光軸に対し下方に変位されており、両レンズアレイ間には上記した凹面の口径周囲において外光を遮光する遮光部材が設けられていることを特徴とする信号灯を提案する。
【００１２】
上記構成を有する信号灯においては、外側のレンズアレイにおける凸レンズ素子の光軸とほぼ平行な太陽光等の外光が外側のレンズアレイに入射すると、各凸レンズ素子により集光されて、内側のレンズアレイにおける凹面の口径外直下近傍に集光し、その位置で遮光部材により吸収遮光されるので、内側のレンズアレイを経て灯体内に進入することを防止できる。
【００１３】
そして、太陽光の入射角度が増すにつれて外側のレンズアレイによる集光点は下方に移動するので、光軸に対する入射角度が０°以上となる外光をすべて遮光することができる。
【００１４】
したがって、外側のレンズアレイにおける凸レンズ素子の光軸を水平に設定した場合であっても、水平方向及びそれより上方からの太陽光による疑似点灯現象を効果的に防止することができる。
【００１５】
一方、信号灯の灯体体内の光源から発せられた信号光の多くは放物面反射鏡により反射されて略平行光束とされ、内側レンズアレイの各アフォーカル系レンズ素子に入射すると、光束が細く絞られて凹面から略平行光束状態で射出し、遮光部材により遮られることなく外側レンズアレイの凸レンズ素子に入射し、各凸レンズ素子により収斂されて各凸レンズ素子から灯体外へと射出される。
したがって、外側レンズアレイの凸レンズ素子から灯体外へと効率よく射出させることができる。
【００１６】
しかも、内側レンズアレイの凹面からその光軸に沿って射出した略平行光束は外側レンズアレイにおける凸レンズ素子の光軸よりも上部で凸レンズ素子に入射するので、外側レンズアレイの凸レンズ素子内で収斂されて該凸レンズ素子から灯外に射出されるとき、凸レンズ素子の光軸に対し下方に傾斜して射出されることとなる。
【００１７】
したがって、このような信号光の下傾射出特性は信号灯の利用上極めて有益である。
なぜなら、車両等の運転者や歩行者などは信号灯よりも低い位置から見上げるように信号灯を視認するのが一般的であるからである。
【００１８】
上記構成において、好ましくは、凹面の口径をφとしたとき、外側レンズアレイのレンズ素子光軸が内側レンズアレイのレンズ素子光軸に対し、ｄ≧φ／２の関係を満足する変位量ｄだけ下方に変位させる。
【００１９】
また、好ましくは、上記外側レンズアレイにおける凸レンズ素子の凸面がトーリック面とされ、且つその垂直方向の焦点が内側レンズアレイにおけるアフォーカル系レンズ素子の凹面の口径外直下近傍に位置するものとされる。
【００２０】
また、好ましくは、上記遮光部材は、凹面が位置する上記内側レンズアレイ表面に、凹面以外を塗装した遮光膜として設けられる。
【００２１】
また、好ましくは、上記遮光部材が、内側レンズアレイと外側レンズアレイとにより挟持されて両レンズアレイの間隔を規制するとともに、各凹面から射出する光束を透過させる多数の透過孔を設けた遮光板を有する。このような遮光板は上記遮光膜と共に用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１から図３までは本発明の一実施形態を示したものである。
図１は信号灯の概略縦断面図、図２は図１に示す信号灯におけるレンズアレイの要部拡大縦断面図、図３は図１に示す信号灯におけるレンズアレイの要部拡大正面図である。
【００２３】
はじめに図１を参照すると、信号灯１０は灯体１１の後部内面に放物面反射鏡１２を備えており、この放物面反射鏡１２の焦点Ｆの位置に光源である電球１３が配置されている。
【００２４】
灯体１１の前端には青、橙、赤等の異なる色のフィルタ効果を有する透光性前面レンズ１４が取り付けられて所定の信号色を発色するように構成されている。
【００２５】
前面レンズ１４の後方には本発明の特徴をなす２枚のレンズアレイ２０、３０が設けられており、両レンズアレイ２０、３０の間には遮光板４０が介装されている。
【００２６】
図２及び図３に示すように、内側のレンズアレイ２０は、光源側に凸面２１ａを有し且つ外光側に該凸面２１ａの口径よりも小さい凹面２１ｂを有する多数のアフォーカル系レンズ素子２１を配列形成したものとなっている。
このアフォーカル系レンズ素子２１は凸面２１ａ側に入射した平行光束を細く絞って凹面２１ｂから平行光束のまま射出することができるものである。
【００２７】
一方、外側のレンズアレイ３０は、外光側に凸面３１ａを有し光源側が平面に形成されて正の屈折力を有する多数の凸レンズ素子（平凸レンズ素子）３１を配列形成したものとなっている。
【００２８】
なお、この外側レンズアレイ３０における平面が外光側に位置していると、表面反射光が平行光となり疑似点灯に寄与する原因となるが、この図示実施形態のように凸面３１ａを外光側に位置させておけば、表面反射光を拡散させることができる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、外側のレンズアレイ３０における凸レンズ素子３１の光軸Ｃ２は、該凸レンズ素子３１の光源側集光点が内側のレンズアレイ２０における凹面２１ｂの口径（面縁又は口縁）外直下近傍に位置するように、内側のレンズアレイ２０におけるアフォーカル系レンズ素子２１の光軸Ｃ１に対し下方に変位量ｄだけ変位されている。
【００３０】
この変位量ｄは、凹面２１ｂの口径をφとしたとき、ｄ≧φ／２の関係を満足するように設定される。
【００３１】
この実施形態における外側レンズアレイ３０の各凸レンズ素子３１は、その光軸に対する入射角度が０°の平行光を十分小さく集光するように収差補正されている。
【００３２】
その理由は、入射角度が０°の場合に、集光点が内側レンズアレイ２０における凹面２１ｂの口径に最も接近するため、集光度が不十分な場合に外光の一部が凹面２１ｂ内に入射する確率が最も高くなるからである。
【００３３】
内側レンズアレイ２１における各凹面２１ｂの周囲の外光側表面は平面となっており、この平面部分に遮光性塗料からなる遮光膜４１が設けられている。
したがって、外側レンズアレイ３０の各凸レンズ素子３１ａにより内側レンズアレイ２０における凹面２１ｂの口径外直下近傍に集光する外光を、この遮光膜４１により吸収し遮光することができる。
【００３４】
一方、内側レンズアレイ２０の凹面２１ｂから射出する平行光束は遮光膜４１により遮られることなく外側レンズアレイ３０に入射することができる。
【００３５】
上記遮光板４０は遮光膜４１と同様に遮光作用をなすが、遮光板４０はさらに内側レンズアレイ２０と外側レンズアレイ３０とにより挟持されて両レンズアレイ２０、３０の間隔を一定に保持する役割も果たす。
【００３６】
図２に示すように、遮光板４０は内側レンズアレイ２０の凹面２１ｂから射出する平行光束を通すための多数の透過孔４０ａを有している。
各透過孔４０ａは凹面２１ｂの口径と同一寸法の円形断面を有するものであってもよいが、図２に示すように、透過孔４０ａの下端が凹面２１ｂの口径下端部よりも下方に位置するように、凹面口径よりも大きな円形断面若しくは略長円形の断面形状を有するものとすることができる。
【００３７】
なお、遮光膜４１が設けられているときは、遮光板４０の遮光機能を取り除き、単に両レンズアレイ２０、３０の間隔を一定に保つためのスペーサーとして両レンズアレイ２０、３０間に介装してもよい。
【００３８】
次に上記構成を有する信号灯の作用を説明する。
（１）外光に対する遮光作用
図４（ａ）は太陽光が外側レンズアレイ３０における凸レンズ素子３１の光軸に対し入射角度０°で外側レンズアレイ３０に入射する様子を示しており、図４（ｂ）は太陽光が入射角度１０°で外側レンズアレイ３０に入射する様子を示している。
ここでは、凹面２１ｄの口径φに対し、光軸Ｃ１に対する光軸Ｃ２の下方変位量ｄは、ｄ＝φ／２（図２参照）に設定されている。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、入射角度０°の場合、太陽光は外側レンズアレイ３０に入射すると、各凸レンズ素子３１により集光されて、内側のレンズアレイ２０における凹面２１ｂの口径外直下近傍に集光し、ほぼ全ての光束がその位置で遮光膜４１により吸収遮光されるので、内側のレンズアレイ２０を経て灯体１１内に進入することを防止できる。
【００４０】
なお、ｄ＝φ／２の場合、入射角度０°の太陽光に対し、理論上はほぼ０％の通過率となるが、実際上は２５％の通過率となる。
しかし、変位量ｄをさらに大きく設定することにより、通過率を理論値に近づけることができる。
【００４１】
また、図４（ｂ）からわかるように、太陽光の入射角度が増すにつれて外側のレンズアレイ３０による集光点は下方に変位するので、光軸に対する入射角度が０°以上の外光をすべて遮光することができる。
【００４２】
図７は本発明の実施形態及び従来技術における信号灯の太陽光入射角度と灯体内への通過率との関係を示す比較図である。
この図から明らかなように、従来技術の信号灯においては、入射角度が０°〜４°の範囲において灯体内への太陽光通過率が緩やかに下降するのに対し、本実施形態の信号灯においては、入射角度が０°〜０．５°の範囲において灯体内への太陽光通過率が急峻に下降する。
【００４３】
（２）信号光射出作用
図５は図１に示す信号灯のレンズアレイから信号光が射出される様子を示すレンズアレイ要部の説明図であり、図６は図１に示す信号灯のレンズアレイから信号光が射出される様子を示す信号灯全体の説明図である。
【００４４】
灯体内の電球１３から発せられた信号光の多くは放物面反射鏡１２により反射されて略平行光束とされ、内側レンズアレイ２０の各アフォ−カル系レンズ素子２１に入射すると、図５に示すように、光束が細く絞られて凹面２１ｂから略平行光束状態で射出し、遮光膜４１や遮光板４０により遮られることなく外側レンズアレイ３０の凸レンズ素子３１に入射し、各凸レンズ素子３１により収斂されて各凸レンズ素子３１から前面レンズ１４を透過して灯体外へと射出される。
したがって、信号光を外側レンズアレイ３０の凸レンズ素子３１から灯体外へと効率よく射出させることができる。
【００４５】
しかも、図５からわかるように、内側レンズアレイ２０の凹面２１ｂからその光軸Ｃ１に沿って射出した略平行光束は外側レンズアレイ３０における凸レンズ素子３１の光軸Ｃ２よりも上部で凸レンズ素子３１に入射するので、図６からもわかるように、外側レンズアレイ３０の凸レンズ素子３１内で収斂されて該凸レンズ素子３１から灯体外に射出されるとき、凸レンズ素子３１の光軸Ｃ２に対し下方に傾斜して射出されることとなる。
【００４６】
図８は本発明の実施形態の信号灯及び従来技術における信号灯の上下方向輝度角度分布の比較図である。
この図において、従来技術の信号灯における信号光の配向角度分布は、前面レンズ中心から下方に３°〜４°の角度において最大輝度を示しているが、本実施例の信号灯における信号光の配向角度分布は、前面レンズ中心から下方に７°〜８°の角度において最大輝度を示し、且つ、最大輝度値が従来技術の約２５％高いことを示している。
【００４７】
このような本実施形態の構成による信号光の配向分布特性は信号灯の利用上極めて有益である。
なぜなら、車両等の運転者や歩行者などは信号灯よりも低い位置から見上げるように信号灯を視認するのが一般的であるからである。
【００４８】
なお、灯体１１内の電球１３のフィラメント（図示略）は有限の大きさを有しているので、放物面反射鏡で反射される反射光には有限の角度範囲があるが、図６においては、放物面焦点から射出した光線（放物面鏡反射平行光）を代表的に示している。
【００４９】
また、図１に示すように、電球１３の略球状透光性外殻の内面にはその先端部の周りを取り囲むように反射膜１３ａが帯状に設けられている。
したがって、この帯状反射膜１３ａで囲まれた先端部領域内においては電球１３のフィラメントから発せられた光が直接内側レンズアレイ２０に向かって射出し、内側レンズアレイ２０のアフォーカル系レンズ素子２１ａに入射する。
【００５０】
そして、これら入射光束のうち、比較的入射角度の小さい光束は凹面２１ｂから射出し、外側レンズアレイ３０及び前面レンズ１４を経て灯体外に射出される。
【００５１】
さらに、電球１３のフィラメントから直接放物面反射鏡１２に向かう光とともに、帯状反射膜１３ａで反射された光も同様に放物面反射鏡１２に向かい、放物面反射鏡１２で反射されて略平行光束となって内側レンズアレイ２０へと入射されるので、電球１３から発せられる信号光を効率よく灯外へ射出させることができる。
【００５２】
以上、図時実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。
例えば、外側レンズアレイ３０における各レンズ素子３１の凸面３１ａは、トーリック面とすることができる。
この場合、垂直方向の曲率及び非球面係数は上記した実施形態と同じにすることができる。
これは太陽光を集光したときに、集光形状が垂直方向に拡散しないようにするためである。
【００５３】
また、内側レンズアレイ２０の凹面２１ｂの口径端近傍に太陽光を集光するために垂直方向に集光点が拡散すると、内側レンズアレイ２０の凹面２１ｂの口径内に太陽光が入射し疑似点灯の原因になるが、水平方向への集光点の広がりは、凹面２１ｂの口径内に入射する可能性がないので問題とならない。
【００５４】
したがって、外側レンズアレイ３０における凸面３１ａの水平方向形状には自由度があり、ト−リック面にすることで水平方向の照射範囲を調整することができるという効果を奏するものとなる。
【００５５】
また、上記実施形態においては両レンズアレイ２０、３０における凸面２１ａ、３１ａが矩形輪郭を有するものとなっているが、両レンズアレイ２０、３０におけるレンズ素子２１、３１は凸面２１ａ、３１ａが円形の輪郭を有するレンズであってもよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態においては、両レンズアレイ２０、３０間に設ける遮光部材として遮光膜４１と遮光板４０とを用いているが、遮光膜４１を省略し遮光板４０のみ配設してもよい。
その場合、外側レンズアレイ３０から射出するより大きな角度の外光光線を確実に遮光することができるものとなる。
【００５７】
【発明の効果】
以上した通り、本発明による信号灯は、入射角度０°近くの太陽光についても信号灯内に進入することを防ぐことにより、早朝、夕方、日昼すべての時間において疑似点灯を防止することが可能である。
【００５８】
そして、図７に示したように、従来技術では太陽光の通過率が入射角０〜４°の範囲で緩やかに低下するのに対して、本発明では入射角０°〜０．５°近傍で急峻に低下させることができる。
そして、０°〜０．５°の範囲においては疑似点灯に至るほどの太陽光が入射しないため、全ての時間において疑似点灯をほぼ確実に防止することができる。
【００５９】
また、信号灯点灯時の射出光についても、図８に示したように、従来技術よりも高い輝度を有するものとなり、また、信号灯からの射出光を全体的に下傾させることができるので、視認性に優れた信号灯となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す信号灯の概略縦断面図である。
【図２】図１に示す信号灯におけるレンズアレイの要部拡大縦断面図である。
【図３】図１に示す信号灯におけるレンズアレイの要部拡大正面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す信号灯のレンズアレイ及び遮光部材が太陽光を遮光する様子を示す説明図である。
【図５】図１に示す信号灯のレンズアレイから信号光が射出される様子を示すレンズアレイ要部の説明図である。
【図６】図１に示す信号灯のレンズアレイから信号光が射出される様子を示す信号灯全体の説明図である。
【図７】本発明の実施形態及び従来技術における信号灯の太陽光入射角度と灯体内への通過率との関係を示す比較図である。
【図８】本発明の実施形態及び従来技術における信号灯の上下方向輝度角度分布の比較図である。
【図９】従来の信号灯のレンズアレイを示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１０信号灯
１１灯体
１２放物面反射鏡
１３電球
１４前面レンズ
２０内側のレンズアレイ
２１アフォーカル系レンズ素子
２１ａ凸面
２１ｂ凹面
３０外側のレンズアレイ
３１凸レンズ素子
３１ａ凸面
４０遮光板
４０ａ透過孔
４１遮光膜
Ｃ１，Ｃ２光軸
Ｆ放物面反射鏡の焦点
φ 凹面の口径
ｄ変位量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal lamp used for traffic lights, and more particularly to a signal lamp that can effectively prevent a pseudo lighting phenomenon caused by sunlight such as Xiyang.
[0002]
[Prior art]
In signal lights used for traffic lights installed outdoors, sunlight or other external light enters the lamp body from the front of the signal lamp, is reflected by the parabolic reflector inside the lamp body, and is emitted again outside the lamp body. This causes a pseudo lighting phenomenon that looks as if the unlit signal lamp is lit, which causes a significant loss of visibility.
[0003]
Therefore, various pseudo lighting prevention optical systems have been proposed conventionally.
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-212492, two lens arrays in which a large number of convex lens elements each having a convex surface are arranged on the light source side and the outside light side are arranged, and the light of the lens elements in both lens arrays is arranged. A configuration in which the axes are aligned and the focal points of both lens elements are shared between both lens arrays, or the light source side of the lens elements in the outer lens array is a concave surface having the same aperture as the convex surface on the outside light side There have been proposed ones that are formed, and those in which a small concave surface is formed on the top of the light source side convex surface of the lens element in the outer lens array.
[0004]
On the other hand, as shown in FIG. 9, a signal lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-200994 has two lens arrays 1 and 2 in which a large number of convex lens elements 1a and 2a are arranged in the back direction. The optical axes of the corresponding lens elements 1a and 2a are matched between the lens arrays 1 and 2, and the focal points of the corresponding lens elements 1a and 2a are shared between the lens arrays 1 and 2.
[0005]
Further, a light-shielding film 3 having a transmission hole 3a is interposed between the lens arrays 1 and 2, and the center of the transmission hole 3a in the transmission film 3 is displaced upward with respect to the optical axes of both lens elements 1a and 2a. It is the composition which was displaced only.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
None of the pseudo lighting prevention optical systems disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-212492 cannot regulate the entry of external light into the lamp body, and simply passes through the lens elements of both lens arrays. Since only the outside light is diffused widely when exiting from the lens element of the lens array into the lamp body, in such a diffusion system, the outside light reflected by the reflector inside the lamp body is radiated again outside the lamp body. Therefore, the effect of preventing the pseudo lighting is insufficient.
[0007]
On the other hand, in the pseudo lighting prevention optical system disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-200994, as shown in FIG. 9, the outside light (sunlight) that is transmitted through the lens element 2a of the outer lens array 2 and converges while being inclined A part of the light can be absorbed and shielded by the light-shielding film 3 to restrict the incident light into the lamp body.
[0008]
However, since the optical axes of both lens elements 1a and 2a coincide between the two lens arrays 1 and 2, the sunlight is shielded as the incident angle of sunlight with respect to the optical axes of the lens elements 1a and 2a increases. Although the efficiency is increased, sufficient light shielding efficiency cannot be exhibited for sunlight incident at an angle close to horizontal, that is, sunlight having an incident angle with respect to the optical axis of the lens element near 0 °.
[0009]
This is because the optical axes of both lens elements 1a and 2a between the two lens arrays 1 and 2 coincide with each other, so that when sunlight with an incident angle near 0 ° is shielded, the light is emitted from the light source in the lamp body. This is because even the rays of light are blocked.
[0010]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention can exhibit a sufficient light-shielding effect even with external light having a small incident angle with respect to the optical axis of the lens element, and can effectively prevent the pseudo lighting phenomenon. The purpose is to provide a signal light.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an inner lens array in which a number of afocal lens elements having a convex surface on the light source side and a concave surface smaller than the convex aperture on the external light side are arranged. And an outer lens array in which a large number of convex lens elements having positive refractive power are arranged, and the optical axis of the convex lens element in the outer lens array is a concave surface in the lens array on the light source side of the convex lens element. Is displaced downward with respect to the optical axis of the afocal lens element in the inner lens array so as to be positioned in the vicinity immediately below the outer diameter (surface edge or mouth edge) of the lens. A signal lamp is proposed in which a light blocking member for blocking external light around the aperture is provided.
[0012]
In the signal lamp having the above-described configuration, when outside light such as sunlight that is substantially parallel to the optical axis of the convex lens element in the outer lens array is incident on the outer lens array, the light is condensed by each convex lens element, and the inner lens array Since the light is condensed near the outer diameter of the concave surface of the lens and is absorbed and shielded by the light shielding member at that position, it can be prevented from entering the lamp body through the inner lens array.
[0013]
And as the incident angle of sunlight increases, the condensing point by the outer lens array moves downward, so that all external light whose incident angle with respect to the optical axis is 0 ° or more can be shielded.
[0014]
Therefore, even when the optical axis of the convex lens element in the outer lens array is set to be horizontal, the pseudo lighting phenomenon due to sunlight from the horizontal direction and above can be effectively prevented.
[0015]
On the other hand, most of the signal light emitted from the light source in the lamp body of the signal lamp is reflected by the parabolic reflector to be made into a substantially parallel light beam. When entering the afocal lens elements of the inner lens array, the light beam becomes thin. The light is narrowed and emitted from the concave surface in a substantially parallel light flux state, is incident on the convex lens elements of the outer lens array without being blocked by the light shielding member, is converged by the convex lens elements, and is emitted from the convex lens elements to the outside of the lamp body.
Therefore, it can be efficiently emitted from the convex lens element of the outer lens array to the outside of the lamp body.
[0016]
In addition, the substantially parallel light beam emitted from the concave surface of the inner lens array along the optical axis is incident on the convex lens element above the optical axis of the convex lens element in the outer lens array, so that it is converged in the convex lens element of the outer lens array. Thus, when the light is emitted from the convex lens element to the outside of the lamp, it is emitted while being inclined downward with respect to the optical axis of the convex lens element.
[0017]
Therefore, the downward tilting characteristic of such signal light is extremely useful for use of the signal lamp.
This is because a driver such as a vehicle or a pedestrian generally views the signal light so as to look up from a position lower than the signal light.
[0018]
In the above configuration, preferably, when the aperture of the concave surface is φ, the lens element optical axis of the outer lens array is the displacement amount d that satisfies the relationship of d ≧ φ / 2 with respect to the lens element optical axis of the inner lens array. Displace downward.
[0019]
Preferably, the convex surface of the convex lens element in the outer lens array is a toric surface, and the vertical focal point thereof is located in the vicinity immediately below the outside diameter of the concave surface of the afocal lens element in the inner lens array. .
[0020]
Preferably, the light shielding member is provided as a light shielding film in which a surface other than the concave surface is coated on the inner lens array surface where the concave surface is located.
[0021]
Preferably, the light shielding member is sandwiched between the inner lens array and the outer lens array to regulate the distance between both lens arrays, and is provided with a plurality of transmission holes for transmitting light beams emitted from the concave surfaces. Have Such a light shielding plate can be used together with the light shielding film.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an embodiment of the present invention.
1 is a schematic longitudinal sectional view of a signal lamp, FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of a lens array in the signal lamp shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged front view of a main part of the lens array in the signal lamp shown in FIG.
[0023]
First, referring to FIG. 1, the signal lamp 10 is provided with a parabolic reflector 12 on the inner surface of the rear portion of the lamp body 11, and a light bulb 13 as a light source is disposed at the focal point F of the parabolic reflector 12. Yes.
[0024]
A translucent front lens 14 having a filter effect of different colors such as blue, orange, and red is attached to the front end of the lamp body 11 so that a predetermined signal color is developed.
[0025]
Two lens arrays 20 and 30 that characterize the present invention are provided behind the front lens 14, and a light shielding plate 40 is interposed between the lens arrays 20 and 30.
[0026]
As shown in FIGS. 2 and 3, the inner lens array 20 has a number of afocal lens elements 21 having a convex surface 21a on the light source side and a concave surface 21b smaller than the diameter of the convex surface 21a on the external light side. Are arranged.
The afocal lens element 21 can narrow down the parallel light beam incident on the convex surface 21a side and emit the parallel light beam from the concave surface 21b.
[0027]
On the other hand, the outer lens array 30 has a plurality of convex lens elements (plano-convex lens elements) 31 having a convex surface 31a on the outside light side and a flat surface on the light source side and having positive refractive power. .
[0028]
If the plane of the outer lens array 30 is located on the outside light side, the surface reflected light becomes parallel light and contributes to the pseudo lighting. However, as in the illustrated embodiment, the convex surface 31a is placed on the outside light side. If it is located in the position, the surface reflected light can be diffused.
[0029]
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical axis C2 of the convex lens element 31 in the outer lens array 30 has a diameter (surface edge or surface edge) of the concave surface 21b in the lens array 20 on the light source side condensing point of the convex lens element 31. The mouth edge) is displaced downward by a displacement amount d with respect to the optical axis C1 of the afocal lens element 21 in the inner lens array 20 so as to be positioned in the vicinity immediately below the outer edge.
[0030]
This displacement amount d is set so as to satisfy the relationship of d ≧ φ / 2, where φ is the diameter of the concave surface 21b.
[0031]
Each convex lens element 31 of the outer lens array 30 in this embodiment is corrected for aberration so as to condense parallel light whose incident angle with respect to the optical axis is 0 °.
[0032]
The reason is that when the incident angle is 0 °, the condensing point is closest to the aperture of the concave surface 21b in the inner lens array 20, and therefore, when the light condensing degree is insufficient, a part of the external light is in the concave surface 21b. This is because the probability of incidence is the highest.
[0033]
The external light side surface around each concave surface 21b in the inner lens array 21 is a flat surface, and a light-shielding film 41 made of a light-shielding paint is provided on the flat surface portion.
Therefore, external light collected by the convex lens elements 31a of the outer lens array 30 near the outer diameter of the concave surface 21b of the inner lens array 20 can be absorbed and shielded by the light shielding film 41.
[0034]
On the other hand, the parallel light beam emitted from the concave surface 21 b of the inner lens array 20 can enter the outer lens array 30 without being blocked by the light shielding film 41.
[0035]
The light shielding plate 40 has a light shielding effect similar to the light shielding film 41, but the light shielding plate 40 is further sandwiched between the inner lens array 20 and the outer lens array 30 to keep the distance between the lens arrays 20 and 30 constant. Also fulfills.
[0036]
As shown in FIG. 2, the light shielding plate 40 has a large number of transmission holes 40 a for allowing parallel light beams emitted from the concave surface 21 b of the inner lens array 20 to pass.
Each transmission hole 40a may have a circular cross section having the same size as the diameter of the concave surface 21b. However, as shown in FIG. 2, the lower end of the transmission hole 40a is located below the lower end of the diameter of the concave surface 21b. Thus, it can have a circular cross section larger than the concave diameter or a substantially oval cross sectional shape.
[0037]
When the light-shielding film 41 is provided, the light-shielding function of the light-shielding plate 40 is removed, and the light-shielding film 41 is simply interposed between the lens arrays 20 and 30 as a spacer for keeping the distance between the lens arrays 20 and 30 constant. May be.
[0038]
Next, the operation of the signal lamp having the above configuration will be described.
(1) Shading Action for External Light FIG. 4A shows a state in which sunlight enters the outer lens array 30 at an incident angle of 0 ° with respect to the optical axis of the convex lens element 31 in the outer lens array 30. FIG. (B) shows how sunlight enters the outer lens array 30 at an incident angle of 10 °.
Here, the downward displacement amount d of the optical axis C2 with respect to the optical axis C1 is set to d = φ / 2 (see FIG. 2) with respect to the aperture φ of the concave surface 21d.
[0039]
As shown in FIG. 4A, when the incident angle is 0 °, when the sunlight enters the outer lens array 30, it is condensed by each convex lens element 31, and directly below the outer diameter of the concave surface 21b of the inner lens array 20. The light is condensed in the vicinity, and almost all the light flux is absorbed and shielded by the light shielding film 41 at that position, so that it can be prevented from entering the lamp body 11 through the inner lens array 20.
[0040]
In addition, in the case of d = φ / 2, the transmittance is theoretically almost 0% with respect to sunlight having an incident angle of 0 °, but in practice, the transmittance is 25%.
However, the passage rate can be made closer to the theoretical value by setting the displacement amount d to be larger.
[0041]
Further, as can be seen from FIG. 4B, the condensing point by the outer lens array 30 is displaced downward as the incident angle of sunlight increases, so that all external light having an incident angle with respect to the optical axis of 0 ° or more is all removed. Can be shielded from light.
[0042]
FIG. 7 is a comparative view showing the relationship between the sunlight incident angle of the signal lamp and the passage rate into the lamp body in the embodiment of the present invention and the prior art.
As is clear from this figure, in the signal lamp of the prior art, the sunlight passing rate into the lamp body gradually decreases in the range of the incident angle of 0 ° to 4 °, whereas in the signal lamp of this embodiment, When the incident angle is in the range of 0 ° to 0.5 °, the sunlight passing rate into the lamp body decreases sharply.
[0043]
(2) Signal Light Emission Action FIG. 5 is an explanatory view of the main part of the lens array showing how signal light is emitted from the lens array of the signal lamp shown in FIG. 1, and FIG. 6 is from the lens array of the signal lamp shown in FIG. It is explanatory drawing of the whole signal lamp which shows a mode that signal light is inject | emitted.
[0044]
Most of the signal light emitted from the light bulb 13 in the lamp body is reflected by the paraboloidal reflecting mirror 12 to be a substantially parallel light beam, and is incident on each afocal lens element 21 of the inner lens array 20. As shown, the light beam is narrowed and emitted from the concave surface 21b in a substantially parallel light beam state, and is incident on the convex lens element 31 of the outer lens array 30 without being blocked by the light shielding film 41 or the light shielding plate 40. The light is converged and transmitted from each convex lens element 31 through the front lens 14 and emitted outside the lamp body.
Therefore, the signal light can be efficiently emitted from the convex lens element 31 of the outer lens array 30 to the outside of the lamp body.
[0045]
In addition, as can be seen from FIG. 5, the substantially parallel light beam emitted from the concave surface 21 b of the inner lens array 20 along the optical axis C <b> 1 enters the convex lens element 31 above the optical axis C <b> 2 of the convex lens element 31 in the outer lens array 30. As shown in FIG. 6, when the light is incident on the convex lens element 31 of the outer lens array 30 and is emitted from the convex lens element 31 to the outside of the lamp body, it is inclined downward with respect to the optical axis C2 of the convex lens element 31. Will be injected.
[0046]
FIG. 8 is a comparison diagram of luminance angle distribution in the vertical direction of the signal lamp according to the embodiment of the present invention and the signal lamp in the prior art.
In this figure, the orientation angle distribution of the signal light in the signal lamp of the prior art shows the maximum luminance at an angle of 3 ° to 4 ° downward from the center of the front lens, but the orientation angle of the signal light in the signal lamp of the present embodiment. The distribution shows maximum brightness at an angle of 7 ° to 8 ° downward from the front lens center, and the maximum brightness value is about 25% higher than in the prior art.
[0047]
Such an orientation distribution characteristic of the signal light according to the configuration of the present embodiment is extremely useful for use of the signal lamp.
This is because a driver such as a vehicle or a pedestrian generally views the signal light so as to look up from a position lower than the signal light.
[0048]
Since the filament (not shown) of the bulb 13 in the lamp body 11 has a finite size, the reflected light reflected by the parabolic reflector has a finite angle range. In FIG. 2, a light beam (parabolic mirror-reflected parallel light) emitted from a paraboloid focal point is representatively shown.
[0049]
As shown in FIG. 1, a reflective film 13a is provided on the inner surface of the substantially spherical translucent outer shell of the light bulb 13 so as to surround the tip portion.
Therefore, light emitted from the filament of the light bulb 13 is emitted directly toward the inner lens array 20 in the tip region surrounded by the band-shaped reflective film 13a, and is incident on the afocal lens element 21a of the inner lens array 20. Incident.
[0050]
Of these incident light beams, a light beam having a relatively small incident angle is emitted from the concave surface 21 b and is emitted outside the lamp body through the outer lens array 30 and the front lens 14.
[0051]
Further, the light reflected directly from the filament of the light bulb 13 toward the parabolic reflecting mirror 12 and the light reflected by the strip-shaped reflecting film 13a are also directed toward the parabolic reflecting mirror 12 and reflected by the parabolic reflecting mirror 12. Since it becomes a substantially parallel light beam and enters the inner lens array 20, the signal light emitted from the light bulb 13 can be efficiently emitted outside the lamp.
[0052]
As mentioned above, although it demonstrated per embodiment at the time of drawing, this invention is not limited only to the said embodiment.
For example, the convex surface 31a of each lens element 31 in the outer lens array 30 can be a toric surface.
In this case, the curvature in the vertical direction and the aspherical coefficient can be the same as those in the above-described embodiment.
This is to prevent the condensed shape from diffusing in the vertical direction when sunlight is collected.
[0053]
Further, when the condensing point diffuses in the vertical direction in order to condense sunlight in the vicinity of the aperture end of the concave surface 21b of the inner lens array 20, the sunlight enters the aperture of the concave surface 21b of the inner lens array 20 and is pseudo-lit. However, the spread of the condensing point in the horizontal direction is not a problem because there is no possibility of entering the aperture of the concave surface 21b.
[0054]
Therefore, the horizontal shape of the convex surface 31a in the outer lens array 30 has a degree of freedom, and the effect of adjusting the irradiation range in the horizontal direction can be achieved by using a toric surface.
[0055]
Moreover, in the said embodiment, although the convex surfaces 21a and 31a in both lens arrays 20 and 30 have a rectangular outline, the lens elements 21 and 31 in both lens arrays 20 and 30 are circular in convex surfaces 21a and 31a. It may be a lens having a contour.
[0056]
Further, in the above embodiment, the light shielding film 41 and the light shielding plate 40 are used as the light shielding member provided between the lens arrays 20 and 30, but the light shielding film 41 may be omitted and only the light shielding plate 40 may be provided. .
In this case, it is possible to reliably shield external light rays having a larger angle emitted from the outer lens array 30.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, the signal lamp according to the present invention can prevent pseudo-lighting at all times of early morning, evening and daytime by preventing sunlight having an incident angle near 0 ° from entering the signal lamp. is there.
[0058]
As shown in FIG. 7, in the prior art, the sunlight passage rate gradually decreases in the incident angle range of 0 to 4 °, whereas in the present invention, the incident angle range is near 0 ° to 0.5 °. It can be reduced sharply.
And in the range of 0 degree-0.5 degree, since sunlight which reaches pseudo lighting does not enter, pseudo lighting can be prevented almost certainly at all times.
[0059]
In addition, as shown in FIG. 8, the light emitted when the signal lamp is turned on has higher brightness than the prior art, and the light emitted from the signal lamp can be tilted as a whole. It becomes a signal light with excellent performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a signal lamp showing an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of a lens array in the signal lamp shown in FIG.
3 is an enlarged front view of a main part of a lens array in the signal lamp shown in FIG. 1. FIG.
4 (a) and 4 (b) are explanatory diagrams showing how the lens array and the light shielding member of the signal lamp shown in FIG. 1 shield sunlight.
5 is an explanatory diagram of a main part of the lens array showing a state in which signal light is emitted from the lens array of the signal lamp shown in FIG. 1. FIG.
6 is an explanatory diagram of the entire signal lamp showing how signal light is emitted from the lens array of the signal lamp shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a comparative diagram showing the relationship between the sunlight incident angle of the signal lamp and the passage rate into the lamp body in the embodiment of the present invention and the prior art.
FIG. 8 is a comparative view of the vertical luminance angle distribution of the signal lamp in the embodiment of the present invention and the prior art.
FIG. 9 is an enlarged longitudinal sectional view showing a lens array of a conventional signal lamp.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Signal lamp 11 Lamp body 12 Parabolic reflector 13 Light bulb 14 Front lens 20 Inner lens array 21 Afocal lens element 21a Convex surface 21b Concave surface 30 Outer lens array 31 Convex lens element 31a Convex surface 40 Light shielding plate 40a Transmission hole 41 Light shielding film C1, C2 Optical axis F Focus of paraboloid reflector φ Concave diameter d Displacement

Claims

光源側に凸面を有し且つ外光側に該凸面口径よりも小さい凹面を有する多数のアフォ−カル系レンズ素子を配列してなる内側のレンズアレイと、正の屈折力を有する多数の凸レンズ素子を配列してなる外側のレンズアレイとを備え、
外側のレンズアレイにおける凸レンズ素子の光軸は、該凸レンズ素子の光源側焦点が内側のレンズアレイにおける凹面の口径外直下近傍に位置するように、内側のレンズアレイにおけるアフォーカル系レンズ素子の光軸に対し下方に変位されており、
両レンズアレイ間には上記した凹面の口径周囲において外光を遮光する遮光部材が設けられていることを特徴とする信号灯。An inner lens array in which a large number of afocal lens elements having a convex surface on the light source side and a concave surface smaller than the convex aperture are arranged on the outside light side, and a large number of convex lens elements having a positive refractive power And an outer lens array formed by arranging
The optical axis of the convex lens element in the outer lens array is the optical axis of the afocal lens element in the inner lens array so that the light source side focal point of the convex lens element is located in the vicinity of the outer diameter of the concave surface of the inner lens array. Is displaced downward,
A signal lamp characterized in that a light-shielding member for shielding external light is provided between the lens arrays around the concave aperture described above.

請求項１に記載した信号灯において、
凹面の口径をφとしたとき、外側レンズアレイのレンズ素子光軸が内側レンズアレイのレンズ素子光軸に対し、ｄ≧φ／２の関係を満足する変位量ｄだけ下方に変位させる構成としたことを特徴とする信号灯。In the signal light according to claim 1,
When the aperture of the concave surface is φ, the lens element optical axis of the outer lens array is displaced downward by a displacement amount d that satisfies the relationship of d ≧ φ / 2 with respect to the lens element optical axis of the inner lens array. A signal light characterized by that.

請求項１または２に記載した信号灯において、
上記外側レンズアレイにおける凸レンズ素子の凸面がトーリック面とされ、且つその垂直方向の焦点が内側レンズアレイにおけるアフォーカル系レンズ素子の凹面の口径外直下近傍に位置する構成としたことを特徴とする信号灯。In the signal light according to claim 1 or 2,
The signal lamp characterized in that the convex surface of the convex lens element in the outer lens array is a toric surface, and the focal point in the vertical direction is located in the vicinity of the outer diameter of the concave surface of the afocal lens element in the inner lens array. .

請求項１〜３のいずれか１つの請求項に記載した信号灯において、
上記遮光部材は、凹面が位置する上記内側レンズアレイ表面に、凹面以外を塗装した遮光膜として設けられることを特徴とする信号灯。In the signal lamp as described in any one of Claims 1-3,
The signal lamp, wherein the light shielding member is provided as a light shielding film in which a surface other than the concave surface is coated on the inner lens array surface where the concave surface is located.

請求項１〜３のいずれか１つの請求項に記載した信号灯において、
上記遮光部材は、内側レンズアレイと外側レンズアレイとにより挟持されて両レンズアレイの間隔を規制するとともに、各凹面から射出する光束を透過させる多数の透過孔を設けた遮光板からなることを特徴とする信号灯。In the signal lamp as described in any one of Claims 1-3,
The light shielding member is formed of a light shielding plate that is sandwiched between an inner lens array and an outer lens array to regulate the distance between both lens arrays, and is provided with a plurality of transmission holes that transmit light beams emitted from the concave surfaces. A signal light.

請求項１〜３のいずれか１つの請求項に記載した信号灯において、
凹面が位置する上記内側レンズアレイ表面に、凹面以外を塗装した遮光膜と、内側レンズアレイと外側レンズアレイとにより挟持されて両レンズアレイの間隔を規制すると共に、各凹面から射出する光束を透過させる多数の透過孔を設けた遮光板とを備えることを特徴とする信号灯。In the signal lamp as described in any one of Claims 1-3,
The inner lens array surface where the concave surface is located is sandwiched between the inner lens array and the outer lens array, and the distance between both lens arrays is regulated by the light-shielding film painted other than the concave surface, and the light beam emitted from each concave surface is transmitted. A signal lamp comprising: a light shielding plate provided with a plurality of transmission holes.