JP4548981B2

JP4548981B2 - プロジェクタ型ランプ

Info

Publication number: JP4548981B2
Application number: JP2001197006A
Authority: JP
Inventors: 均谷内; 輝夫小池; 浩岩崎
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003016813A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用のヘッドランプ、フォグランプなどのランプに関するものであり、詳細には、回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する楕円系反射面と、該楕円系反射面の第一焦点近傍に配置された光源と、該光源からの光が収束する第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズと、該非球面レンズの焦点位置近傍に配光特性を整えるために必要に応じて配置されたシェードとを備えたプロジェクタ型ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種のプロジェクタ型ランプ９０は、例えば図１２に示すように構成されており、このプロジェクタ型ランプ９０は、例えば回転楕円面とした楕円系反射面９１の第一焦点ｆ１の近傍に光源９２を配置し、この光源９２からの光が収束する第二焦点ｆ２の近傍に焦点ｆ３を有するように非球面レンズ９３が配置された構成になっている。
【０００３】
さらに、第二焦点ｆ２に収束する光束中に所望の配光特性の形状のみを通過させ不要部分を遮蔽するシェード９４を設けておけば、例えばすれ違いビームなど適切な配光特性を有するプロジェクタ型ランプ９０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、こうした従来のプロジェクタ型ランプ９０においては、第二焦点ｆ２に一旦収束し、以後は放射状に拡散する光を非球面レンズ９３で照射方向に向けて投影するものであるので、配光特性の形状を形成させる点においては優位な特性を有するが、配光特性の形状内における照度配分の自由度は低く、例えば、走行配光用ヘッドランプとしての視認性を高めるために、配光特性の形状内で手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らすような照射特性は得られないなどの課題を生じていた。
【０００５】
また、非球面レンズ９３は外径が小さいものとなり、このランプを自動車用の前照灯として採用するときには、発光面積が小さく対向車からの視認性に劣るといった課題も生じていた。
【０００６】
さらに、非球面レンズ９３は正面から見た形状が円形となり、且つ車両に取り付けられた状態では非球面レンズ９３のみが見えるものであるので、どれも同じような印象のランプとなり、例えば車種別にデザイン上の相違を演出することなどは不可能であり、デザイン面での自由度に欠けるといった課題も生じていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、光源と、反射鏡と、投影レンズと、必要に応じ設けられるシェードとを備えたプロジェクタ型ランプにおいて、前記光源はフィラメントの向きが光軸方向に沿ったＣ−８タイプの白熱電球またはメタルハライドランプであり、前記反射鏡は少なくとも前記光源を略第一焦点とする回転楕円面など楕円系反射面の一部が前記光源の側方に向けて延びる帯状に形成された中央反射面と、該中央反射面の上部に形成された上部反射面と、該中央反射面の下部に形成された下部反射面とに３分割され、前記投影レンズは前記中央反射面の第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズと、該非球面レンズの上下もしくは左右に並設された少なくとも１つの横長レンズとによって構成され、該横長レンズは上下断面が前記非球面レンズと同じ凸レンズ形状でこの断面形状を直線もしくは曲線に沿って延ばした水平断面が長方形の蒲鉾形状とされ、前記上部反射面及び下部反射面は光軸が前記中央反射面の光軸に対して前記横長レンズが配設された向きに傾けられた楕円系反射面の一部として形成され、前記上部反射面及び下部反射面からの反射光を該横長レンズに向けて入射するように形成したことを特徴とするプロジェクタ型ランプを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次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。
【０００９】
図１は、本発明に係るプロジェクタ型ランプ１の第一実施形態の要部を示す斜視図であり、このプロジェクタ型ランプ１は、回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射面を備えた反射鏡２と、該反射鏡２の反射面の第一焦点近傍に配置されたハロゲン電球、メタルハライドランプなどの光源３と、該光源３からの光が収束する第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズ４ａとを備え、必要に応じて該非球面レンズ４ａの焦点位置近傍に配光特性を整えるために配置された図示しないシェードとを備えている。ここまでは従来例のものと同様である。
【００１０】
ここで本発明においては、反射鏡２を正面から見て上下に３分割した反射面に形成すると共に、投影レンズ４を中央に設置された非球面レンズ４ａに加え、第一シリンドリカルレンズ４ｂと第二シリンドリカルレンズ４ｃとが左右に並設されて構成されたことを特徴としている。
【００１１】
即ち、反射鏡２の反射面は正面から見て図２に示すように上下に３分割された構成となっており、中央の回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射面の一部が光源３の側方に向けて延びるように帯状に形成された中央反射面２ａ，２ｂと、さらにその上部に形成された上部反射面２ｃ，２ｄと、下部に形成された下部反射面２ｅ，２ｆとによって構成されている。なお、上部反射面２ｃ，２ｄは上部左反射面２ｃと上部右反射面２ｄとから成り、下部反射面２ｅ，２ｆは下部左反射面２ｅと下部右反射面２ｆとから成っており、これら中央反射面２ａ，２ｂと上部反射面２ｃ，２ｄと下部反射面２ｅ，２ｆとが一体に形成されている。
【００１２】
また、投影レンズ４は、上記回転楕円面の一部として形成された中央反射面２ａ，２ｂに対応して光源３からこの中央反射面２ａ，２ｂによる反射光が収束する第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズ４ａに加えて、左右に第一シリンドリカルレンズ４ｂと第二シリンドリカルレンズ４ｃとが並設されて構成されている。
【００１３】
ここで、第一シリンドリカルレンズ４ｂ及び第二シリンドリカルレンズ４ｃは、それぞれ水平断面が長方形状で垂直断面が非球面レンズ４ａと同じ凸レンズ形状に形成されていて、全体として横長の蒲鉾形状に形成されている。従って、これら第一シリンドリカルレンズ４ｂ及び第二シリンドリカルレンズ４ｃの焦点は点ではなく水平に延びる線状となり、その透過光は上下方向においては集光作用を有するが、左右方向においては集光作用を有していないものとなる。
【００１４】
そして、反射鏡２の上部左反射面２ｃ及び下部左反射面２ｅは、第一シリンドリカルレンズ４ｂに向けて光源３からの光を反射させるように、中央反射面２ａ，２ｂの光軸Ｚに対して光軸が左側に傾いて形成されており、例えば、光源３を第一焦点近傍とし、第二焦点を第一シリンドリカルレンズ４ｂの焦点とするような楕円系反射面の一部として形成されている。
【００１５】
また、同様にして、反射鏡２の上部右反射面２ｄ及び下部右反射面２ｆは、第二シリンドリカルレンズ４ｃに向けて光源３からの光を反射させるように、中央反射面２ａ，２ｂの光軸Ｚに対して光軸が右側に傾いて形成されており、例えば、光源３を第一焦点近傍とし、第二焦点を第二シリンドリカルレンズ４ｃの焦点とするような楕円系反射面の一部として形成されている。
【００１６】
ここで、このように反射鏡２と投影レンズ４とを構成したのは、この種プロジェクタ型ランプ１がフィラメントを軸方向に張っている所謂Ｃ−８タイプの白熱電球を反射鏡２の後方から光軸方向に挿入した構造であり、フィラメントの横に長い像が映し出される中央反射面２ａ，２ｂからの反射光は遠方を照射するように使いたいので、中央反射面２ａ，２ｂは回転楕円面など楕円形の２つの焦点を有する反射面の一部を帯状に形成すると共に、その第二焦点近傍に焦点を有するように非球面レンズ４ａを設置して、反射光をこの非球面レンズ４ａに入射させて集光性の高い照射パターンを形成するためである。
【００１７】
一方、フィラメントの縦に長い像が映し出される上部反射面２ｃ，２ｄと下部反射面２ｅ，２ｆからの反射光は左右に大きく拡散させたいので、上部左反射面２ｃと下部左反射面２ｅからの反射光を第一シリンドリカルレンズ４ｂに入射させ、上部右反射面２ｄと下部右反射面２ｆからの反射光を第二シリンドリカルレンズ４ｃに入射させて、それぞれ上下方向に集光し左右方向に拡散する光を得るためである。
【００１８】
図３は、本発明に係るプロジェクタ型ランプの第二実施形態の要部を示す垂直断面図であり、このプロジェクタ型ランプ１１は、回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射面１２ａを備えた反射鏡１２と、該反射鏡１２の反射面１２ａの第一焦点近傍に配置されたハロゲン電球、メタルハライドランプなどの光源３と、該光源３からの光が収束する第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズ４ａとを備え、該非球面レンズ４ａの焦点位置近傍に配光特性を整えるためにシェード５ａとを備えている。ここまでは従来例のものと同様である。
【００１９】
ここで本実施形態においては、反射鏡１２を正面から見て上下に３分割した反射面、即ち、中央の回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する中央反射面１２ａと、さらにその上部に形成された上部反射面１２ｂと、下部に形成された下部反射面１２ｃとによって構成し、投影レンズ４は、上記回転楕円面の一部として形成された中央反射面１２ａに対応して光源３からこの中央反射面１２ａによる反射光が収束する第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズ４ａに加えて、上下に第一シリンドリカルレンズ４ｂと第二シリンドリカルレンズ４ｃとが並設されて構成されており、第一実施形態ではシリンドリカルレンズ４ｂ，４ｃを左右に並設した例を示したが、本実施形態ではこれらを上下に並設した例を示している。また、第一シリンドリカルレンズ４ｂと第二シリンドリカルレンズ４ｃのそれぞれの焦点位置近傍には非球面レンズ４ａと同様に配光特性を整えるためにシェード５ｂ，５ｃが備えられている。
【００２０】
図４は以上のようにして構成されたプロジェクタ型ランプ１１の配光パターンを示すものであり、自動車の走行用ヘッドランプとして視認性の良好な特性即ち非球面レンズ４ａから出射される集光性の高い照射パターンＡによって遠方が明るく照らされると共に、上下のシリンドリカルレンズ４ｂ，４ｃから出射される左右方向に拡散される照射パターンＢによって手前の明るさが抑えられた横長の照射特性のものが得られるものである。
【００２１】
また、上記投影レンズ４の非球面レンズ４ａの形状を図５に示すように形成することも可能であり、即ち、まず（ａ）のように正面視円形の非球面レンズ４ａを設計しておき、この非球面レンズ４ａを（ｂ）に示すように上下及び左右の端部を光軸と水平な面で左右及び上下方向にカットラインＣで切り落として正面視略四角形状の非球面レンズ４ａ’とすることも可能である。
【００２２】
また、こうして非球面レンズを適宜カットすることで、例えば図６（ａ）に示すように左右の端部を光軸と水平な面でカットした非球面レンズ１４ａに第一シリンドリカルレンズ１４ｂと第二シリンドリカルレンズ１４ｃとを密着した状態で並設することが可能となり、さらにはこれらを一体化することも可能となる。
これによって、デザイン性にも優れた斬新なデザインの投影レンズ形状が実現でき、外観の差別化も図ることができる。
【００２３】
また、図６（ｂ）に示すように、さらに上下の端部も光軸と水平な面で左右方向にカットした非球面レンズ２４ａに第一シリンドリカルレンズ２４ｂと第二シリンドリカルレンズ２４ｃとを密着した状態で並設もしくは一体化すれば、正面から見て全体が横長の長方形状となり、さらに意外性のあるデザインとなり、より一層の外観の差別化が図れる。
【００２４】
なお、上記実施形態ではいずれもシリンドリカルレンズの光軸を非球面レンズの光軸と同じ方向に設定した例で説明してきたが、図７乃至図８に示す第三実施形態のプロジェクタ型ランプ３１のように、シリンドリカルレンズの光軸を車体の側面側に傾けて設定することも可能であり、車体の中央側に光軸が正面を向いた非球面レンズ３４ａを設置し、この非球面レンズ３４ａより車体側面側（図の右側）に光軸が車体の側面側（図の右側）に傾いて設定されたシリンドリカルレンズ３４ｂが設けられている。また、非球面レンズ３４ａとシリンドリカルレンズ３４ｂの焦点位置近傍には配光特性を整えるためにそれぞれシェード３５ａ，３５ｂが備えられている。
【００２５】
このとき反射鏡３２は、中央反射面３２ａとこの中央反射面３２ａを挟んで上下に設けられた上下反射面３２ｂとから成り、中央反射面３２ａは第一実施形態と同様に楕円系反射面の一部が帯状に形成されており、その第一焦点近傍に光源３３が設置され、第二焦点近傍に焦点を有するように非球面レンズ３４ａが設置されていて、図９に示すようにこの非球面レンズ３４ａから出射される集光性の高い照射パターンＡによって遠方が明るく照射される。また、中央反射面３２ａの上下に位置する上下反射面３２ｂは、光源３３からの光をシリンドリカルレンズ３４ｂに向けて反射させるように光軸が中央反射面３２ａの光軸に対して右側に傾いて形成されており、例えば光源３３を第一焦点近傍とし、第二焦点をシリンドリカルレンズ３４ｂの焦点とするような楕円系反射面の一部として形成されていて、図９に示すようにこのシリンドリカルレンズ３４ｂから出射される左右方向に拡散される照射パターンＢ’によって手前の明るさが抑えられる照射特性のものが得られる。
【００２６】
なお、上記第三実施形態では、向かって右側にシリンドリカルレンズ３４ｂを設けて、図９に示すように照射方向の左側への拡散光を得ているが、反対に照射方向の右側への拡散光を得るには向かって左側にシリンドリカルレンズ３４ｂを設け、左側への拡散光は自動車左側に設置されたヘッドランプから得るようにし、右側への拡散光は自動車右側に設置されたヘッドランプから得るようにするものである。
【００２７】
また、非球面レンズ３４ａは図５に示したように、上下左右をカットして正面視略四角形状に形成し、シリンドリカルレンズ３４ｂと一体に形成することも可能である。このとき、両者の接合部３４ｃはお互いのレンズ面どおしを徐々に変化させて接続する形状とすれば、よりデザイン性に優れ車体デザインにもマッチしたヘッドランプ形状が実現できる。また、この接合部３４ｃに反射光を入射しないダミー部を形成すれば、照射パターンに悪影響を与えることもない。
【００２８】
なお、上記実施形態ではいずれもシリンドリカルレンズを用いた例で説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図１０乃至図１１に示す第四実施形態のように曲線に沿って回り込んだ横長レンズ４４ｂを非球面レンズ４４ａに一体に形成した形状とすることも可能であり、この場合は横長レンズ４４ｂの焦点も曲線となり、非球面レンズ４４ａに設けられるシェード４５ａは平板状であるが、横長レンズ４４ｂに設けられるシェード４５ｂは曲面形状に形成される。
また、上記第三実施形態と同様に非球面レンズ４４ａは図５に示したように、上下及び左右の端部をカットして正面視略四角形状に形成し、横長レンズ４４ｂと一体に形成することも可能である。さらに、両者の接合部４４ｃはお互いのレンズ面どおしを徐々に変化させて接続する形状とすれば、よりデザイン性に優れ車体デザインにもマッチしたヘッドランプ形状が実現できる。また、この接合部４４ｃに反射光を入射しないダミー部を形成すれば、照射パターンに悪影響を与えることもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反射鏡は少なくとも光源を略第一焦点とする回転楕円面など楕円系反射面の一部が光源の側方に向けて延びるように形成された中央反射面と、該中央反射面の上部に形成された上部反射面と、該中央反射面の下部に形成された下部反射面とに３分割され、前記投影レンズは、前記中央反射面の第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズと、該非球面レンズの上下もしくは左右に並設された少なくとも１つの横長レンズとによって構成され、前記横長レンズは上下断面が前記非球面レンズと同じ凸レンズ形状でこの断面形状を直線もしくは曲線に沿って延ばした形状とされ、前記上部反射面及び下部反射面からの反射光を該横長レンズに向けて入射するように形成したプロジェクタ型ランプとしたことで、配光特性の形状内で手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らすような走行配光用ヘッドランプとして視認性の高い照射特性が得られるといった優れた効果を奏するものである。また、投影レンズを非球面レンズと横長レンズとによって構成したことで、発光面積が大きく対向車からの視認性にも優れ、さらに、車種別にデザイン上の相違を演出することも可能であり、デザイン面での自由度にも優れているといった効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプロジェクタ型ランプの第一実施形態の要部を示す斜視図である。
【図２】図１の反射鏡を示す正面図である。
【図３】本発明に係るプロジェクタ型ランプの第二実施形態の要部を示す垂直断面図である。
【図４】本発明第二実施形態の配光パターンを示す図である。
【図５】非球面レンズの例を示す斜視図であり、（ａ）は正面視円形の例、（ｂ）は（ａ）の上下左右の端部をカットして正面視略四角形状とした例である。
【図６】投影レンズを一体に形成した例を示す斜視図であり、（ａ）は非球面レンズの左右の端部のみをカットして一体化した例、（ｂ）は（ａ）の非球面レンズのさらに上下もカットして全体を正面視長方形状に一体化した例である。
【図７】本発明に係るプロジェクタ型ランプの第三実施形態の要部を示す斜視図である。
【図８】図７の水平断面図である。
【図９】本発明第三実施形態の配光パターンを示す図である。
【図１０】本発明に係るプロジェクタ型ランプの第四実施形態の要部を示す斜視図である。
【図１１】図１０の水平断面図である。
【図１２】従来例を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
１……プロジェクタ型ランプ
２……反射鏡
２ａ，２ｂ……中央反射面
２ｃ，２ｄ……上部反射面
２ｅ，２ｆ……下部反射面
３……光源
４……投影レンズ
４ａ……非球面レンズ
４ｂ……第一横長レンズ（第一シリンドリカルレンズ）
４ｃ……第二横長レンズ（第二シリンドリカルレンズ）

Claims

光源と、反射鏡と、投影レンズと、必要に応じ設けられるシェードとを備えたプロジェクタ型ランプにおいて、前記光源は、フィラメントの向きが光軸方向に沿ったＣ−８タイプの白熱電球またはメタルハライドランプであり、前記反射鏡は少なくとも前記光源を略第一焦点とする回転楕円面など楕円系反射面の一部が前記光源の側方に向けて延びる帯状に形成された中央反射面と、該中央反射面の上部に形成された上部反射面と、該中央反射面の下部に形成された下部反射面とに３分割され、前記投影レンズは前記中央反射面の第二焦点近傍に焦点を有するように配置された非球面レンズと、該非球面レンズの上下もしくは左右に並設された少なくとも１つの横長レンズとによって構成され、該横長レンズは上下断面が前記非球面レンズと同じ凸レンズ形状でこの断面形状を直線もしくは曲線に沿って延ばした水平断面が長方形の蒲鉾形状とされ、前記上部反射面及び下部反射面は光軸が前記中央反射面の光軸に対して前記横長レンズが配設された向きに傾けられた楕円系反射面の一部として形成され、前記上部反射面及び下部反射面からの反射光を該横長レンズに向けて入射するように形成したことを特徴とするプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズと横長レンズとは光軸が同一であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズは車体の中央側に光軸が正面を向いて設置され、前記横長レンズは前記非球面レンズより車体側面側に設置され且つ光軸を車体の側面側に傾けて設置されていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズは、左右の端部を光軸と水平な面で上下方向にカットしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズは、上下及び左右の端部を光軸と水平な面で左右及び上下方向にカットして正面視略四角形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズは、前記非球面レンズのカット面と横長レンズの側面とが密着した状態で並設されていることを特徴とする請求項４または請求項５記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズと横長レンズとは一体に形成されていることを特徴とする請求項６記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズと横長レンズとの接合部は、お互いのレンズ面どおしを徐々に変化させて接続する形状とされて一体に形成されていることを特徴とする請求項７記載のプロジェクタ型ランプ。
前記投影レンズの非球面レンズと横長レンズとの接合部には、反射光を入射しないダミー部が設けられていることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ型ランプ。