JPH09102203A - 車両用灯具装置 - Google Patents

車両用灯具装置

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JPH09102203A
JPH09102203A JP7260476A JP26047695A JPH09102203A JP H09102203 A JPH09102203 A JP H09102203A JP 7260476 A JP7260476 A JP 7260476A JP 26047695 A JP26047695 A JP 26047695A JP H09102203 A JPH09102203 A JP H09102203A
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JP
Japan
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lens
light
light distribution
lens portion
axis
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Application number
JP7260476A
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Inventor
Hiroaki Okuchi
弘章 奥地
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Priority to DE69635465T priority patent/DE69635465T2/de
Priority to EP02024588A priority patent/EP1306607B1/en
Priority to US08/713,964 priority patent/US6007210A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮光板による光利用効率の低下を抑え、車両
用配光に適した配光が得られるようにする。 【解決手段】 光源からの光を集光して照射する第1レ
ンズ部20と、この第1レンズ部20の光源側に設けら
れ、第1レンズ部20により集光される前に光源からの
光を所望の方向に屈折させる第2レンズ部10とを備え
る。この第2レンズ部10の曲面はシリンドリカルレン
ズの曲面として与えられており、このシリンドリカルレ
ンズは鉛直方向に対して左右いずれかに所定の角度(好
ましくは15°)傾斜して設定された軸線を有してい
る。そのため、この軸線の傾斜角度に応じて斜めに延び
るカットライン配光が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用灯具装置
に係り、所望の配光を形成する配光用複合レンズを備え
た車両用灯具装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用の前照灯として、上縁の明
暗境界線があいまいになることなしに配光の左右方向へ
所望の広がりを得ることができるようにした車両用前照
灯が特開昭63−40201号公報において提案されて
いる。このものは、複数の集光レンズよりなる集光レン
ズユニットの略焦点位置に配光パターン形成用遮光板を
配置し、各集光レンズの焦点位置を結んだ線に沿って光
源からの出射光を集光して反射光を生じる反射鏡を設け
て、配光パターン形成用遮光板による遮光縁を集光レン
ズユニットによって前方へ投影することによって、図8
(b)に示すような配光を得るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においては、反射鏡からの反射光の内の半分程
度は、図8(a)の斜線で示すように、配光パターン形
成用遮光板によりカットされるため、光の利用効率が悪
く、十分な照度が得られないという問題を生じた。ま
た、このような構成のものにおいて、所望の配光とする
ためには、反射鏡および配光パターン形成用遮光板等が
必要となり、構成部品が増えて、この種の車両用前照灯
の構造が複雑になるという問題を生じた。そこで、本発
明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、配
光パターン形成用遮光板による光量の低下を抑え、しか
も、車両用配光に適した所望の配光が得られるようにす
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために請求項に記載の手段を採用する。請求項1で
は、光源からの光が第1レンズ部20により集光され、
所定の配光が形成される。しかも、光源からの光の一部
は、第2レンズ部10により屈折された後に第1レンズ
部20により集光される。このとき、第2レンズ部10
は鉛直方向に対して左右何れかに所定角度傾斜した軸線
をもつシリンドリカルレンズであるため、第1レンズ部
20による配光に加えて、そこから斜め方向に向けて延
び出すカットライン配光を持った車両用配光に適した配
光が提供される。
【0005】なお、シリンドリカルレンズは円柱状のレ
ンズであって、その外表面の曲面は軸線を回転軸とする
回転立体の表面とすることができる。このほか楕円状の
表面を持つシリンドリカルレンズや、複合曲面を持つシ
リンドリカルレンズを用いることができる。
【0006】請求項2では、第2レンズ部10を光軸よ
り下側に位置させることで、対向車に対して眩しさを与
えないにくい配光を得ることができる。
【0007】請求項3のように、鉛直方向に沿った軸線
を持つシリンドリカルレンズを第3レンズ部(30、4
0)として付加的に備えていてもよく、これにより水平
方向に広がる偏平配光が得られる。
【0008】また、請求項4のように、第2レンズ部1
0の曲面を軸線方向に沿っても湾曲させ、例えば、単純
な円柱の一部表面ではなく、樽状立体の一部表面のよう
な曲面を用いることで、第2レンズ部10の端部におけ
る収差を抑制することができ、カットライン配光の上縁
の明暗境界が明確になって、明瞭なカットライン配光が
得られる。このため、対向車に対して眩しさを与えるこ
となく、歩行者に対しては明るく照射するという車両用
灯具装置に求められる配光特性を満足することができ
る。
【0009】さらに、請求項5のように、第3レンズ部
30の入射面31を曲率半径の異なる複数の曲面を組み
合わせて形成するとともに、第3レンズ部30の中心部
程曲率半径を小さく形成すれば、第2レンズ部10に入
射した光により形成される配光と、第3レンズ部30に
入射した光により形成される偏平配光との各配光の明る
さが連続して変化するようになるので、左右方向には十
分に広がってその明暗境界線がぼけた配光となって、違
和感がなくなる。
【0010】
【実施の形態】図に基づいて本発明の実施の形態を以下
に説明する。図1は本発明の一実施の形態の配光用複合
レンズを示す斜視図であり、図2は入射側から見た配光
用複合レンズの平面図であり、図3は図1の配光用複合
レンズから照射された光束の配光を示す図である。図
1、図2、図3において、本実施の形態の配光用複合レ
ンズAは、略半球形状をした第1レンズ部20と、略1
/4円柱形状をした第2レンズ部10と、略1/2円柱
形状をした第3レンズ部30と、略1/4円柱形状をし
た第4レンズ部40とから構成している。よって、第
2、第3および第4レンズ部10、30、40はシリン
ドリカルレンズとしての形状をもっている。
【0011】これらの各レンズ部10、20、30、4
0は光透過性に優れた材料、例えば、ポリカーボネート
またはアクリル樹脂等の材料からなり、各レンズ部1
0、20、30、40は一体に成形され、あるいは別体
に成形された各レンズ部10、20、30、40を各レ
ンズ材料と屈折率がほぼ同様な接着剤により接着して一
体とされている。
【0012】第1レンズ部20は略半球形状をしてお
り、光ケーブル50の出射面51より出射した光束が直
接入射する入射面21と、各レンズ部10、30、40
に入射した光束を収束して出射するとともに、入射面2
1に直接入射された光束を収束して出射する出射面22
とを有している。また、出射面22は光ケーブル50の
出射面51下端近傍に焦点位置F2を持つ凸レンズ形状
をしている。ここで、出射面22は光ケーブル50の出
射面51下端近傍に焦点位置F2を持つ凸レンズ形状を
しているため、各レンズ部10、30、40を通らない
で直接入射面21に入射した光束は、図3に示すよう
に、中央部を明るく照射するホットゾーン配光(図3の
b部参照)を形成する。
【0013】第2レンズ部10は半径r1の略1/4円
柱形状をもったシリンドリカルレンズであり、第1レン
ズ部20の入射面側の入射面内に位置して配置されてい
る。図示しない光源より出射された光束は光ケーブル5
0により導かれ、光ケーブル50の出射面51より出射
する。第2レンズ部10は光ケーブル50からの光束が
入射する入射面11を有している。この入射面11は、
光軸(x軸)に鉛直な鉛直線(z軸)に対して右側に所
定の角度(好ましくは15°)傾いた第1主軸(軸線)
Pとこの第1主軸Pと平行で所定の半径r1隔てられた
第1経線mとで構成される第1断面S1を第1主軸Pを
回転軸として回転させて得られる円柱体の外周面の一部
(略1/4)より構成されており、円柱面となってい
る。また、第2レンズ部10の上端面12と下端面13
は図1、図2の下方に所定の角度(好ましくは15°)
傾斜して形成されている。
【0014】ここで、第2レンズ部10の焦点位置F1
は、図4に示すように、後述する第1レンズ部20の焦
点位置F2と第4レンズ部40の焦点位置F4との中間に
位置するように形成されており、また、第2レンズ部1
0の第1主軸Pおよび第1主軸Pに平行な第1経線mは
鉛直線(z軸)に対して右側に所定の角度(好ましくは
15°)傾斜して形成されるとともに、入射面11は円
柱面となっているため、この円柱面での屈折作用によ
り、入射面11に入射して第1レンズ部20の出射面2
1より出射される光束は、図3に示すように、水平軸
(H−H)より15°左上がりに傾斜したカットライン
配光(図3のa部参照)を形成する。
【0015】第3レンズ部30は半径r3の略1/2円
柱形状をもったシリンドリカルレンズであり、上述の第
2レンズ部10の上部に隣接して配置されて、光ケーブ
ル50の出射面51より出射した光束が入射する入射面
31を有している。この入射面31は、光軸(x軸)に
鉛直な鉛直線(z軸)に対して平行な第3主軸(軸線)
Qとこの第3主軸Qに平行で所定の半径r3隔てられた
第3経線nとで構成される第3断面S3を第3主軸Qを
回転軸として回転させて得られる円柱体の外周面の一部
(略半分)より構成されており、円柱面となっている。
また、第3レンズ部30の上端面32と下端面33は水
平軸(y軸)に平行に形成されている。
【0016】ここで、第3レンズ部30の焦点位置F3
は、第2レンズ部10の焦点位置F1と同様に、図5に
示すように、第1レンズ部20の焦点位置F2と第4レ
ンズ部40の焦点位置F4との中間に位置するように形
成されており、また、第3レンズ部30の第3主軸Qお
よび第3経線nは光軸(x軸)に鉛直な鉛直線(z軸)
に対して平行に形成されるとともに、入射面31は円柱
面となっているため、この円柱面での屈折作用により、
第3レンズ部30の入射面31に入射した光束は、図5
に示すように、第3レンズ部30の中心側に曲げられ、
レンズ部20より出射される光束は第1レンズ部20の
左右に大きく曲げられて出射することとなる。そのた
め、図3に示すように、水平軸(H−H)の下方に左右
に大きく広がり(好適には70°〜80°)、垂直軸
(V−V)方向に狭められた(好適には7°〜8°)偏
平配光(図3のc部参照)を形成する。
【0017】第4レンズ部40は半径r4の略1/4円
柱形状をもったシリンドリカルレンズであり、上述の第
2レンズ部10の左側に隣接して配置されて、光ケーブ
ル50の出射面51より出射した光束が入射する入射面
41を有している。この入射面41は、光軸(x軸)に
鉛直な鉛直線(z軸)に対して平行な第4主軸(軸線)
Rとこの第4主軸Rに平行で所定の半径r4隔てられた
第4経線oとで構成される第4断面S4を第4主軸Rを
回転軸として回転させて得られる円柱体の外周面の一部
(略1/4)より構成されており、円柱面となってい
る。また、第4レンズ部40の上端面42と下端面43
は水平軸(y軸)に平行に形成されている。
【0018】ここで、第4レンズ部40の焦点位置F4
は図4に示すように、第1レンズ部20の焦点位置F2
より手前に位置しており、また、第4レンズ部40の第
4主軸Rおよび第4経線oは光軸(x軸)に鉛直な鉛直
線(z軸)に対して平行に形成されるとともに、入射面
41は円柱面となっているため、この円柱面での屈折作
用により、第4レンズ部40の入射面41に入射した光
束は、図4に示すように、第4レンズ部40の中心側に
曲げられ、第1レンズ部20より出射される光束は第1
レンズ部20の左右に曲げられて出射することとなる
が、第4レンズ部40は第2レンズ部10の左側に隣接
して配置されているため、図3に示すように、水平軸
(H−H)の下方で垂直軸(V−V)より右側を照射す
るホットゾーン配光(図3のd部参照)を形成する。
【0019】なお、第3レンズ部30と第4レンズ部4
0とはともに水平方向に広がる配光を形成するためのも
のであって、そのためそれらの曲面は鉛直方向に沿った
軸線を持つシリンドリカルレンズの一部として与えられ
ている。
【0020】上述のように構成した本実施の形態におい
ては、光ケーブル50の出射面51より出射した光束
が、第2レンズ部10に入射されて第1レンズ部20よ
り出射する光束により、水平軸(H−H)より15°左
上がりに傾斜したカットライン配光(図3のa部参照)
を形成し、第1レンズ部20に直接入射して第1レンズ
部20より出射する光束により、中央部を明るく照射す
るホットゾーン配光(図3のb部参照)を形成し、第3
レンズ部30に入射して第1レンズ部20より出射する
光束により、水平軸(H−H)の下方に左右に大きく広
がり(好適には70°〜80°)、垂直軸(V−V)方
向に狭められた(好適には7°〜8°)偏平配光(図3
のc部参照)を形成し、第4レンズ部40に入射して第
1レンズ部20より出射する光束により、水平軸(H−
H)の下方で垂直軸(V−V)より右側を照射するホッ
トゾーン配光(図3のd部参照)を形成する。
【0021】このような各配光により、車両の前方左側
の歩行者等を明るく照射するとともに、車両の前方左右
に広がりかつ車両の前方遠方に明るく照射して、対向車
に対しては眩しさを与えない車両用配光に好適な配光が
実現できる。
【0022】変形例1 上述の実施の形態においては、第2レンズ部は略1/4
円柱形状であり、第3レンズ部は略1/4円柱形状であ
り、第4レンズ部は略1/2円柱形状であって、それら
の各垂直断面の入射側の辺は直線状であるので、これら
の各レンズ部に入射して第1レンズ部より照射された光
束の収差は、中心部より周縁部になるにしたがって徐々
に大きくなり、その照射により生じる配光は周縁部がぼ
けた配光となる。そこで、本第1変形例においては、各
レンズ部の収差を補正して、周縁部が明瞭なカットライ
ン配光となるようにすることにある。
【0023】図6は、本第1変形例を示す図である。図
6において、本第1変形例の配光用複合レンズBは、略
半球形状をした第1レンズ部20aと、略1/4円柱形
状をした第2レンズ部10aと、略1/2円柱形状をし
た第3レンズ部30aと、略1/4円柱形状をした第4
レンズ部40aとから構成されている。なお、第1レン
ズ部20aは上述の実施の形態の第1レンズ部20と同
様であるので、その説明は省略する。
【0024】第2レンズ部10aは略1/4円柱形状を
しており、入射面11aは図1、図2の第1経線m方向
に湾曲した曲面、即ち、第1断面S1の外縁が内方に湾
曲した斜行曲面を形成している。この入射面11aは図
1の入射面11が円柱面であったのに対して、斜行曲
面、換言すれば樽状の表面を呈している。第3レンズ部
30aは略1/2円柱形状をしており、入射面31aは
図1、図2の第3経線n方向に湾曲した曲面、即ち、斜
行曲面を形成している。第4レンズ部40aは略1/4
円柱形状をしており、入射面41aは図1、図2の第4
経線o方向に湾曲した曲面、即ち、斜行曲面を形成して
いる。
【0025】上述のように構成した本第1変形例におい
ては、第2レンズ部10aの入射面11a、第3レンズ
部30aの入射面31aおよび第4レンズ部40aの入
射面41aを斜行曲面に形成しているので、これらの各
レンズ部10a、30a、40aに入射して第1レンズ
部20より照射された光束には収差はなくなり、その照
射により生じる配光の上縁の明暗境界が明確になって、
明瞭なカットライン配光が得られるようになる。これに
より、対向車に対して眩しさを与えることなく、歩行者
に対しては明るく照射するという車両用灯具装置に求め
られる条件を満足するようになる。
【0026】なお、第2レンズ部10aの入射面11
a、第3レンズ部30aの入射面31aおよび第4レン
ズ部40aの入射面41aの1つまたは2つだけを斜行
曲面としてもよい。
【0027】変形例2 また、上述の実施の形態においては、第3レンズ部30
に入射して第1レンズ部20より照射された光束により
形成される水平軸(H−H)の下方に左右に大きく広が
るとともに、垂直軸(V−V)方向には狭められた偏平
配光(図3のc部参照)と、第2レンズ部10に入射し
て第1レンズ部20より照射された光束により形成され
る水平軸(H−H)より15°左上がりに傾斜した配光
(図3のa部参照)および第4レンズ部40に入射して
第1レンズ部20より照射された光束により形成される
ホットゾーン配光(図3のd部参照)とに照度差を生じ
るため、照射された配光に違和感を感じる。そこで、本
第2変形例においては、偏平配光の中央部の照度を高く
するとともに、中央部から左右周縁部に至るにつれて照
度が徐々に低くなるようにすることにある。
【0028】図7は本第2変形例を示す図である。本第
2変形例の配光用複合レンズCは、略半球形状をした第
1レンズ部20bと、略1/4円柱形状をした第2レン
ズ部10bと、略1/2円柱形状をした第3レンズ部3
0bと、略1/4円柱形状をした第4レンズ部40bと
から構成されている。なお、第1レンズ部20b、第2
レンズ部10bおよび第4レンズ部40bは、上述の実
施の形態の第1レンズ部20、第2レンズ部10および
第4レンズ部40と同様であるので、その説明は省略す
る。
【0029】本第2変形例の第3レンズ部30bは略1
/2円柱形状をしており、その入射面を曲率半径の異な
る複数の曲面を形成している。図7において、第3レン
ズ部30bの入射面の中央部31cの曲率半径を周縁部
31bの曲率半径よりも小さく形成している。
【0030】上述のように構成した本第2変形例におい
ては、第3レンズ部30bの入射面の中央部31cの曲
率半径が小さく形成されているので、第1レンズ部20
より照射された光束は、図7の符号αで示すように、中
央部に集められることとなり、第2レンズ部10に入射
して第1レンズ部20より照射された光束により形成さ
れる15°左上がりに傾斜した配光(図3のa部参照)
および第4レンズ部40に入射して第1レンズ部20よ
り照射された光束により形成されるホットゾーン配光
(図3のd部参照)との間に生じる照度差が小さくなる
ので、各配光の明るさが連続して変化するようになり、
左右方向には十分に広がってその明暗境界線がぼけた配
光となって、違和感がなくなる。
【0031】なお、上述の第2変形例においては、第3
レンズ部30bの入射面の中央部31cの曲率半径を周
縁部31bの曲率半径よりも小さく形成した例について
説明したが、曲率半径の変化は多段階に変化させれば、
より照度差が小さくなって、より明暗境界線がぼけた配
光となる。また、第2レンズ部10bおよび第4レンズ
部40bの各入射面11b、41bの曲率半径もそれぞ
れ多段階に変化させれば、より以上に照度差が小さくな
って、より以上に明暗境界線がぼけた配光が得られる。
【0032】なお、上述の実施の形態および各変形例に
おいては、第2レンズ部10、10a、10bを光軸
(x軸)の右側に配置し、第4レンズ部40、40a、
40bを光軸(x軸)の左側に配置して左側通行の車両
用配光に最適な斜め左上がり配光、各ホットゾーン配光
および偏平配光を形成するようにしたが、右側通行の車
両用配光に最適な斜め右上がり配光、各ホットゾーン配
光および偏平配光を形成するようにすることもできる。
この場合、第2レンズ部10、10a、10bを光軸
(x軸)の左側に配置し、第4レンズ部40、40a、
40bを光軸(x軸)の右側に配置するとともに、第2
レンズ部10、10a、10bの各第1主軸を各第2レ
ンズ部10、10a、10bの鉛直線(z軸)に対して
左側に所定の角度(好ましくは15°)傾斜させればよ
い。
【0033】また、第2レンズ部10、10a、10b
は、z軸からy−z平面上において左または右のいずれ
かに傾斜するだけでなく、x−z平面上においても前後
のいずれかに傾斜させてもよい。
【0034】なお、上述の実施の形態および各変形例に
おいては、回転軸とそこから所定の半径離れた経線とで
規定される回転立体、特に、実施の形態では単純な円柱
体、第1変形例では樽状の円柱体の一部表面をシリンド
リカルレンズの曲面としたので、シリンドリカルレンズ
の軸線が回転軸とが一致しているが、シリンドリカルレ
ンズの曲面は配光の要求に応じて種々の曲面とすること
ができる。
【0035】例えば、シリンドリカルレンズの曲面は、
単一の主軸を回転軸として回転させて得られる曲面に限
らず、複数の主軸を各々の回転軸として回転させて得ら
れる複数の曲面の合成曲面としてもよい。また、2つの
回転軸を設定し、これらの2つの回転軸を楕円における
2つの原点として経線を回転させ、その楕円軌跡として
得られる曲面をシリンドリカルレンズの曲面としてもよ
い。また、シリンドリカルレンズの1/4、あるいは1
/2といった部分を第2、第3、第4レンズ部とする他
に、シリンドリカルレンズの一部をその円形断面の弦に
沿って切断した部分を用いてもよい。これらの場合、シ
リンドリカルレンズの軸線は曲面の延在方向として適宜
設定することができる。
【0036】また、上述の実施の形態および各変形例に
おいては、シェード(遮光板)を用いることなく、照射
光の配光形状を定めるようにしたが、より鮮明なカット
ライン配光を実現するためにシェード(遮光板)を用い
て、このシェード(遮光板)を光ケーブル50の出射面
51の下端部に設けるようにしてもよい。この場合、各
レンズ部の焦点位置はシェード(遮光板)のカット位置
にすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の配光用複合レンズを
示す斜視図である。
【図2】 図1の配光用複合レンズの入射側平面図であ
る。
【図3】 図1の配光用複合レンズから照射された光束
の配光を示す図である。
【図4】 図1の第1、4レンズ部に入射した光が第2
レンズ部より出射する光線の状態を示す図である。
【図5】 図1の第3レンズ部に入射した光が第2レン
ズ部より出射する光線の状態を示す図である。
【図6】 実施の形態の第1変形例を示す側面図であ
る。
【図7】 実施の形態の第2変形例を示す上面図であ
る。
【図8】 従来の配光用複合レンズから照射された光束
の配光を示す図である。
【符号の説明】
10…第1レンズ部、11…第1レンズ部の入射面、P
…第1レンズ部の主軸、m…第1レンズ部の経線、20
…第2レンズ部、21…第2レンズ部の入射面、22…
第2レンズ部の出射面、30…第3レンズ部、31…第
3レンズ部の入射面、32…第3レンズ部の出射面、Q
…第3レンズ部の主軸、n…第3レンズ部の経線、40
…第4レンズ部、41…第4レンズ部の入射面、42…
第4レンズ部の出射面、50…光ケーブル、51…光ケ
ーブルの出射面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単レンズの組み合わせからなり、所望の
    配光を形成する配光用複合レンズを備えた車両用灯具装
    置において、 前記配光用複合レンズは、 光源からの光を集光して照射する第1レンズ部と、 前記第1レンズ部の前記光源側に設けられ、前記第1レ
    ンズ部により集光される前に前記光源からの光を所望の
    方向に屈折させる第2レンズ部とを備え、 前記第2レンズ部の曲面はシリンドリカルレンズの曲面
    として与えられており、当該シリンドリカルレンズは鉛
    直方向に対して左右いずれかに所定角度傾斜して設定さ
    れた軸線を有しており、その軸線の傾斜角に応じて斜め
    に延びるカットライン配光を形成することを特徴とする
    車両用灯具装置。
  2. 【請求項2】 前記第2レンズ部は、光軸より下側に位
    置していることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯
    具装置。
  3. 【請求項3】 前記配光用複合レンズは、 さらに、前記第1レンズ部の前記光源側に設けられ、前
    記第1レンズ部により集光される前に前記光源からの光
    を所望の方向に屈折させる第3レンズ部を備え、 前記第3レンズ部の曲面はシリンドリカルレンズの曲面
    として与えられており、当該シリンドリカルレンズは鉛
    直方向に設定された軸線を有しており、水平方向に広が
    る偏平配光を形成することを特徴とする請求項1または
    請求項2に記載の車両用灯具装置。
  4. 【請求項4】 前記第2レンズ部の曲面は、前記軸線方
    向に沿っても湾曲していることを特徴とする請求項1か
    ら請求項3のいずかに記載の車両用灯具装置。
  5. 【請求項5】 前記第3レンズ部の入射面は曲率半径の
    異なる複数の曲面を組み合わせて形成するとともに、前
    記複数の曲面は前記第3レンズ部の中心部程曲率半径を
    小さく形成したことを特徴とする請求項3または請求項
    3に従属する請求項4に記載の車両用灯具装置。
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