(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射鏡と、該反射鏡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投影レンズとを備えたプロジェクタ型ランプにおいて、
前記投影レンズは、光軸中心と焦点距離及び焦点位置とが同じで外形寸法が異なる複数の投影レンズの一部を組み合わせかつ前記複数の投影レンズの光軸方向における円周の外形線の一部を切除することによって、光軸方向から見て全体が略長方形状に形成されており、
これら複数の投影レンズ間の境界部は、光軸方向から見て各投影レンズの切除後の外形線と切除前の各投影レンズの肉厚が０になる円周の線との交点を結んだ直線によって形成され、
投影レンズの長手方向断面では各投影レンズのレンズ面が光軸と略水平な段差部によって繋がっていることを特徴とするプロジェクタ型ランプ。
【請求項２】
前記投影レンズの光軸中心から最も内側に位置する投影レンズのレンズ面を光軸方向から見て正方形とした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。
【請求項３】
前記投影レンズ間の段差部は、着色されているかまたは着色部材で覆われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のプロジェクタ型ランプ。
【請求項４】
前記投影レンズの光軸中心から最も外側に位置する投影レンズの外形線は、該投影レンズを構成する円弧形状をそのまま残して光軸方向から見て投影レンズ全体を略小判型形状と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。
【請求項５】
前記投影レンズの光軸中心から最も外側に位置する投影レンズは、
長手方向断面のレンズ面形状を光軸と略垂直な直線と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。
【発明の詳細な説明】
【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つの焦点を有する反射鏡と、該反射鏡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投影レンズと、該投影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によって構成され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１０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反射鏡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を有するように投影レンズ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投影レンズ９３で照射方向に投影するものであるので、投影レンズ９３を通過した後においても、その放射状に拡散する特性は維持されるものとなる。
【０００５】
従って、所望の位置に光を集中させることができず、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、配光特性の形状内での照度の配分の面では自由度が低く、例えば、走行配光用のヘッドランプのように手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らす照射特性が必要なランプとしては採用できないなどの問題点を生じていた。
【０００６】
また、投影レンズ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投影レンズ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問題点も生じていた。
【０００７】
さらに、投影レンズ９３には光源９２からの熱も集中するため温度上昇が著しく、耐熱性の面からガラス部材の採用が必要となり、コストアップすると共に軽量化が困難となるといった問題点も生じており、こうした問題点の解決が課題とされるものとなっている。
【０００８】
なお、上記した照射特性すなわち手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らす照射特性およびデザイン面での自由度を得るために、投影レンズの上下方向の端部を切除し光軸方向から見て略小判形状とした横長の投影レンズが提案されているが、横長形状とすると必然的に切除前の元となる投影レンズの外形寸法も大きくなってしまい、外形寸法の大きなレンズであるほどレンズの厚みも厚くなってしまうので、レンズを軽量化することができず課題の解決にはならなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は以下の手段とした。すなわち、本発明は、回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射鏡と、この反射鏡の第一焦点近傍に配置された光源と、この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投影レンズとを備え、投影レンズは、光軸中心と焦点距離及び焦点位置とが同じで外形寸法が異なる複数の投影レンズの一部を組み合わせかつ複数の投影レンズの光軸方向における円周の外形線の一部を切除することによって、光軸方向から見て全体が略長方形状に形成されており、これら複数の投影レンズ間の境界部は、光軸方向から見て各投影レンズの切除後の外形線と切除前の各投影レンズの肉厚が０になる円周の線との交点を結んだ直線によって形成され、投影レンズの長手方向断面では各投影レンズのレンズ面が光軸と略水平な段差部によって繋がっていることを特徴とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、本発明に係るプロジェクタ型ランプ１の第一実施形態を示す断面図であり、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鏡２と、該反射鏡２の第一焦点Ｆ１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Ｆ２近傍に焦点Ｆ３を有するように配置された投影レンズ４とを備え、必要に応じて該投影レンズ４の焦点位置Ｆ３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点は従来例のものと同様である。
【００１２】
ここで本発明においては、前記投影レンズ４を光軸中心Ｚと焦点距離及び焦点位置が同じで外形寸法が異なる複数の投影レンズの一部を組み合わせて、光軸Ｚ方向から見て全体を略長方形状に形成したことを特徴としており、その作成手順の一例を以下図２に沿って説明する。即ち、図２に示すように光軸中心Ｚと焦点距離及び焦点位置が同じで外形寸法の異なる４つの投影レンズ４１、４２、４３、４４を描き、これらの投影レンズ４１、４２、４３、４４を組み合わせて全体として略長方形状の１つの投影レンズ４を形成する例を説明する。
【００１３】
まず、光軸中心Ｚから最も内側にある第一の投影レンズ４１の上下の部分を任意の寸法ｈを残してＰ１−Ｐ２線及びＰ３−Ｐ４線で切除する。さらに、左右の部分は円周を残さないようにＰ１−Ｐ４線及びＰ２−Ｐ３線で切除する。こうして、光軸中心Ｚから最も内側にある投影レンズ４１のレンズ面４１ａを正面（光軸Ｚ方向）から見て、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で囲われた略長方形状とし、この第一の投影レンズ４１を基本とする。なお、図示した例ではこのレンズ面４１ａの形状を面積が最大となる正方形としている。
【００１４】
次に、光軸中心Ｚから２番目に内側にある第二の投影レンズ４２を前記第一の投影レンズ４１が入るようにくり貫き、第一の投影レンズ４１の上下の部分の切除線Ｐ１−Ｐ２線及びＰ３−Ｐ４線それぞれの延長線と第二の投影レンズ４２のレンズの厚みが０になる円周との交点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を求め、上下の部分を第一の投影レンズ４１と同様に寸法ｈを残してＱ１−Ｑ２線及びＱ３−Ｑ４線で切除し、左右の部分は円周を残さないようにＱ１−Ｑ４線及びＱ２−Ｑ３線で切除する。
【００１５】
次に、光軸中心Ｚから３番目に内側にある第三の投影レンズ４３を前記第二の投影レンズ４２が入るようにくり貫き、第二の投影レンズ４２の上下の部分の切除線Ｑ１−Ｑ２線及びＱ３−Ｑ４線それぞれの延長線と第三の投影レンズ４３のレンズの厚みが０になる円周との交点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を求め、上下の部分を第一の投影レンズ４１及び第二の投影レンズ４２と同様に寸法ｈを残してＲ１−Ｒ２線及びＲ３−Ｒ４線で切除し、左右の部分は円周を残さないようにＲ１−Ｒ４線及びＲ２−Ｒ３線で切除する。
【００１６】
最後に、光軸中心Ｚから最も外側にある第四の投影レンズ４４を前記第三の投影レンズ４３が入るようにくり貫き、第三の投影レンズ４３の上下の部分の切除線Ｒ１−Ｒ２線及びＲ３−Ｒ４線それぞれの延長線と第四の投影レンズ４４のレンズの厚みが０になる円周との交点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を求め、上下の部分を第一、第二、第三の投影レンズ４１、４２、４３と同様に寸法ｈを残してＳ１−Ｓ２線及びＳ３−Ｓ４線で切除し、左右の部分は円周を残さないようにＳ１−Ｓ４線及びＳ２−Ｓ３線で切除する。
【００１７】
こうして、光軸中心Ｚと焦点距離及び焦点位置が同じで外形寸法が異なる４つの投影レンズ４１、４２、４３、４４の一部を組み合わせて光軸Ｚ方向（正面）から見て全体が略長方形状とされた投影レンズ４が形成される。
【００１８】
図３は、投影レンズ４全体を示す斜視図であり、各投影レンズ４１、４２、４３、４４のレンズ面４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａは、光軸Ｚと略水平な段差部４２ｂ、４３ｂ、４４ｂで繋がっている。なお、投影レンズ４全体の厚みが０となる面は適当な厚みを持ったフランジ４ｃが形成されていて、このフランジ４ｃ上に各投影レンズ４１〜４４が支持されている。ここで点線で示す４４ａ’は、光軸中心Ｚから最も外側の投影レンズ４４のみによって投影レンズ４全体を形成したと仮定した場合のレンズ面を示しており、本発明実施形態によって全体として薄型、軽量化が図れ、また、投影レンズ４を正面から見た形状も従来の円形のものと異なり、斬新なデザイン形状のものが得られ、外観の差別化が図れる。
【００１９】
また、光軸中心Ｚから最も外側の投影レンズ４４の左右部分はＳ１−Ｓ４線及びＳ２−Ｓ３線で切除して切除面４ｄを形成するものとしたが、図４に示すように切除面４ｄを形成せずに投影レンズ４４の外形を構成する円弧形状Ｒをそのまま残して、図５に示すように、光軸Ｚ方向（正面）から見て全体を略小判型のものとしても良い。
【００２０】
図６は、以上のようにして形成された投影レンズ４を用いて構成されたプロジェクタ型ランプ１の配光パターンＭを示すものであり、自動車用の走行用ヘッドランプとして必要とされる手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らす横長の照射特性のものが得られる。
【００２１】
なお、各投影レンズ４１、４２、４３、４４の段差部４２ｂ、４３ｂ、４４ｂには、光源３からの光は入射しないので、その部分を着色することでヘッドランプとしての投光色に影響を与えることなく、非点灯時の見栄えをより斬新なものとすることができる。また、図７に示すように段差部４２ｂ、４３ｂ、４４ｂを繋げた着色部材４’を投影レンズ４に被せる構造としても良い。
【００２２】
また、ここまでは遠方視認性を高めるための投影レンズ４の形状について説明してきたが、左右に拡散させる光を得ることもできる。この場合には、図８乃至図９に示すように最も外側の投影レンズ４４のレンズ面４４ａの長手方向断面の形状を光軸Ｚと略垂直な直線形状とするものである。これによって、図１に示す第一実施形態の投影レンズ４４のレンズ面４４ａから出射される平行光Ｌ（図６の斜線部Ｎの配光）は、図９に示すＬ’として左右に拡散した配光を得ることもできる。
【００２３】
さらに、上記実施形態では投影レンズ４を横長の長方形状として配置した例で説明してきたが、必要とされる配光パターンによっては縦長の長方形状として配置しても良く、この場合には単に同じ構成の投影レンズ４を横から縦に９０°回転させて配置すれば良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転楕円面など楕円系の２つの焦点を有する反射鏡と、該反射鏡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投影レンズとを備えたプロジェクタ型ランプにおいて、前記投影レンズは、光軸中心と焦点距離及び焦点位置が同じで外形寸法が異なる複数の投影レンズの一部を組み合わせて光軸方向から見て全体が略長方形状に形成されており、これら複数の投影レンズ間の境界部は、光軸方向から見て各投影レンズの外形線と各投影レンズの肉厚が０になる線との交点を結んだ直線によって形成され、投影レンズの長手方向断面では各投影レンズのレンズ面が光軸と略水平な段差部によって繋がっていることを特徴とするプロジェクタ型ランプとしたことで、走行配光用のヘッドランプとして求められる手前の明るさを抑えて遠方を明るく照らす優れた照射特性のものが得られ、また、投影レンズの薄型、軽量化が図れ、投影レンズを正面から見た形状も従来の円形のものと異なり、斬新なデザイン形状のものとなって、外観の差別化が図れる優れ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を示す断面図である。
【図２】投影レンズの作成手順を示す説明図である。
【図３】投影レンズの第一実施形態を示す斜視図である。
【図４】投影レンズの第二実施形態の要部を示す斜視図である。
【図５】投影レンズの第二実施形態を示す正面図である。
【図６】本発明に係るプロジェクタ型ランプの配光パターンを示す図である。
【図７】着色部材を示す斜視図である。
【図８】投影レンズの第三実施形態を示す斜視図である。
【図９】投影レンズの第三実施形態を示す断面図である。
【図１０】従来例を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
１……車両用灯具
２……反射鏡
３……光源
４……投影レンズ
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ……レンズ面
４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ……段差部
４ｃ……フランジ
４ｄ……切除面
【図１】
0003634763.tif 000002
【図２】
0003634763.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003634763.tif 000008
【図８】
0003634763.tif 000009
【図９】
0003634763.tif 000010
【図１０】
0003634763.tif 000011