(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、投影レンズと、反射鏡と、必要に応じて設けられるシェードと、これらを保持するハウジングとから成るプロジェクタ型ランプにおいて、前記投影レンズは、中央部分に取付状態での垂直断面に曲線が表れるシリンドリカルレンズ部が形成され、前記シリンドリカルレンズ部の左右両端部のそれぞれには、中心を通る断面で二分割され、且つ、分割面で前記両端部とそれぞれ接する形状とした非球面レンズ部が形成され、前記反射鏡は、反射光を非球面レンズ部に収束して入射するよう、垂直断面、水平断面ともに第一焦点を前記光源の位置に有し、第二焦点を前記非球面レンズ部の焦点の位置に有する楕円面とした反射面、および、反射光をシリンドリカルレンズ部に上下方向には収束し、左右方向には適宜拡散して入射するよう、垂直断面側に第一焦点を前記光源の位置に有し、第二焦点を前記シリンドリカルレンズ部の焦点近傍に有する楕円が表れ、水平断面側に前記シリンドリカルレンズ部の範囲内で適宜な拡がり角を有する自由曲面が表れる反射面を有することを特徴とするプロジェクタ型ランプ。
【請求項２】
前記投影レンズは縦横比が１：１．２〜１：５として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。
【請求項３】
前記プロジェクタ型ランプシェードの内面の少なくとも前記シェードの投影レンズ側の面には反射処理若しくは着色処理が成さ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】
前記投影レンズの照射方向前方には、該投影レンズの周縁を囲み、且つ、内面側に反射処理が施されたフードが設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、または、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、ヘッドランプ、フォグランプなど照明用のランプに関するものであり、詳細にはプロジェクタ型と称され、回転楕円面、複合楕円面など二つの焦点を有する反射鏡と、該反射鏡の第二焦点に結像する第一焦点に置かれた光源の像を投影する投影レンズと、配光特性を整えるためのシェードなどを主として構成されるランプに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロジェクタ型ランプ９０の構成をヘッドランプの例で示すものが図７であり、このプロジェクタ型ランプ９０は、第一焦点と第二焦点とを有する例えば複合楕円面とした反射鏡９１と、前記第一焦点に置かれた光源９２と、第二焦点の近傍に設けられたシェード９３と、前記シェード９３の近傍に焦点を有し非球面の凸レンズ状とされた投影レンズ９４と、図示は省略するがこれらを所定位置に保持するためのハウジングとから構成されている。
【０００３】
このように構成したことで、光源９２からの光の反射鏡９１に反射した光は全てが第二焦点に収束する収束光となる。このときに、第二焦点の近傍にはシェード９３が設けられているので、前記した収束光は略下半部が遮蔽される形状と成り、この形状が投影レンズ９４で反転され、且つ、照射方向に拡大投影されて、上方に向かう光を含むことのないすれ違いビーム用の配光特性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、前記した従来のプロジェクタ型ランプ９０においては、点灯時には前記投影レンズ９４が発光面となるので、発光面積が例えば放物面反射鏡とレンズカットが施されたレンズとを使用したものなど他の方式のランプに比べて小さく、対向車或いは歩行者からの視認性が低下する問題点を生じている。
【０００５】
また、投影レンズ９４は正面から見たときの形状が円形のものと成り、且つ、車両に取付けられた状態では投影レンズ９４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、例えば車種別などでデザイン上の相違を演出したい場合にも実質的に不可能となり、デザイン面での自由度に欠ける問題点を生じている。
【０００６】
更には、上記したように投影レンズ９４が他の方式のランプに比べて小さいことで、光源９２の熱も投影レンズ９４に集中するものとなり温度上昇が著しく、従って、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問題点も生じ、これらの点の解決が課題とされるものと成っている。
【０００７】
尚、上記したデザイン面での自由度に対しては、図８に示すように投影レンズ９４の上下方向の端部を切除することで、略小判状の投影レンズとする方法が提案されているが、この場合には点灯時の発光面積がますます小さいものとなって視認性が低下すると共に、光量も損出するものとなり、更にはシェード９３の位置が困難になるなど、配光特性の形成にも制約を受けるものとなって、到底に課題を解決するものとは成らない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、光源と、投影レンズと、反射鏡と、必要に応じて設けられるシェードと、これらを保持するハウジングとから成るプロジェクタ型ランプにおいて、前記投影レンズは、中央部分に取付状態での垂直断面に曲線が表れるシリンドリカルレンズ部が形成され、前記シリンドリカルレンズ部の左右両端部のそれぞれには、中心を通る断面で二分割され、且つ、分割面で前記両端部とそれぞれ接する形状とした非球面レンズ部が形成され、前記反射鏡は、反射光を非球面レンズ部に収束して入射するよう、垂直断面、水平断面ともに第一焦点を前記光源の位置に有し、第二焦点を前記非球面レンズ部の焦点の位置に有する楕円面とした反射面、および、反射光をシリンドリカルレンズ部に上下方向には収束し、左右方向には適宜拡散して入射するよう、垂直断面側に第一焦点を前記光源の位置に有し、第二焦点を前記シリンドリカルレンズ部の焦点近傍に有する楕円が表れ、水平断面側に前記シリンドリカルレンズ部の範囲内で適宜な拡がり角を有する自由曲面が表れる反射面を有する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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係るプロジェクタ型ランプの第一の実施形態であり、この第一の実施形態におけるプロジェクタ型ランプ１は、例えばハロゲン電球、メタルハライド放電灯などとされた光源２と、投影レンズ３と、反射鏡４と、例えばすれ違いビーム用配光特性を形成するときなど必要に応じて設けられるシェード５と、図示は省略するがこれらを保持するためのハウジングとから成るものである点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、前記投影レンズ３をシリンドリカルレンズ部３１と、非球面レンズ部３２、３３とで構成するものであり、先ず、シリンドリカルレンズ部３１は投影レンズ３の中央部に、プロジェクタ型ランプ１を車両などに取付けた状態で垂直断面にはレンズを構成する曲線が表れ、水平断面には直線が表れるシリンドリカルレンズ状（蒲鉾レンズ状）として形成される。
【００１１】
従って、前記シリンドリカルレンズ部３１は、何れの位置においても垂直断面には同じ形状が表れるものとなり、シリンドリカルレンズ部３１のみの形状としては、正面から見た状態で矩形状であり、左右の両端部には垂直断面と同じ形状が表れるものとなっている。
【００１２】
前記非球面レンズ部３２、３３は、前記シリンドリカルレンズ部３１の左右の両端部それぞれに設けられるものであり、このときには、従来例で採用していた非球面レンズである投影レンズを中心を通る断面で二分割され、その分割面側で前記した左右の両端部に接するものとされている。
【００１３】
尚、このときには、前記シリンドリカルレンズ部３１と非球面レンズ部３２、３３とが接合された部分に段差を生じていないことが好ましいので、実際の実施に当たっては、先ず、配光特性を形成するに適した非球面レンズを設計し、その曲率と同じ曲率となるようにシリンドリカルレンズ部３１の垂直断面の形状を決定すれば良く、このようにすることで、シリンドリカルレンズ部３１と非球面レンズ部３２、３３とは同じ焦点距離を有するものとなる。
【００１４】
上記のように投影レンズ３を形成したことで、この投影レンズ３を正面から見たときの形状は垂直方向に比べて水平方向が長い略小判状となる。ここで、発明者によるこの発明を成すための試作、検討の結果では後に説明する反射鏡４との適合性などの点から、投影レンズ３の縦横比（アスペクトレシオ）は１：１．２〜１：５の範囲であることが確認された。
【００１５】
また、前記の試作、検討の結果では、投影レンズ３を上記の構成としたときには、反射鏡４もこれに対応する構成とすることが、より効果的であることが確認された。以下に、前記投影レンズ３と組合わせるのに適する反射鏡４の構成について説明を行う。
【００１６】
前記反射鏡４は、本発明によりプロジェクタ型ランプ１の光軸Ｚを中心とする放射状に、上反射面４１、下反射面４２、右反射面４３および左反射面４４の４分割が行われ、上記の分割は、プロジェクタ型ランプ１の車両などへの取付状態での前記光軸Ｚを通る水平線Ｈを基準として、上下に１０〜４５°の範囲内で行われている。
【００１７】
そして、前記上反射面４１と下反射面４２とは、垂直断面側に第一焦点を光源２の位置に有し第二焦点をシリンドリカルレンズ部３１の焦点の近傍に有する楕円が表れ、水平断面側に前記シリンドリカルレンズ部３１の範囲内で適宜に広がり角を有する自由曲線が表れるものとして形成されている。
【００１８】
また、前記右反射面４３は、垂直断面、水平断面ともに第一焦点を光源２の位置に有し第二焦点を非球面レンズ部３２の焦点の位置に有する楕円面として形成され、同様に左反射面４４は第一焦点を光源２の位置に有し第二焦点を非球面レンズ部３３の焦点の位置に有する楕円面として形成されている。
【００１９】
以上のように反射鏡４を形成したことで、上反射面４１および下反射面４２からの光源２の光の反射光はシリンドリカルレンズ部３１に上下方向には収束し左右方向には適宜に拡散する状態で入射するものと成り、右反射面４３からの光は非球面レンズ部３２に収束して入射し、左反射面４４からの光は非球面レンズ部３３に収束して入射するものと成る。
【００２０】
前記プロジェクタ型ランプ１にすれ違いビーム用の配光特性が要求されるときには、前記反射鏡４からの反射光のうちの投影レンズ３を通過した後に上向光となる部分を遮蔽するシェード５が設けられるものとなるが、このシェード５には、例えばプロジェクタ型ランプ１が左側通行用である場合には、左路側にある標識などの視認性を向上させるために、左側に適宜の上向光を照射し、左右を非対称配光とするための切欠部が設けられるのが通常である。
【００２１】
ここで、本発明においては、前記シェード５に設けられる切欠部は従来例が１箇所であったのに対し、右切欠部５１と左切欠部５２との２箇所に設けられるものとされ、その設けられる位置は前記投影レンズ３のシリンドリカルレンズ部３１と非球面レンズ部３２との境界と、シリンドリカルレンズ部３１と非球面レンズ部３３との境界とに略対応する位置とされている。
【００２２】
このようにすることで、非球面レンズ部３２と非球面レンズ部３３とから放射される光束の断面形状は略同一のものと成り、例えばプロジェクタ型ランプ１の１０ｍ前方の位置では非球面レンズ部３２と非球面レンズ部３３との間隔は実質的に無視できる程度のものであるので、両レンズ部３２、３３からの光束は重なり合い左側通行用など所望の非対称とした配光特性が得られるものとなる。
【００２３】
図２は上記シェード５を設け、すれ違いビーム用配光としたときのプロジェクタ型ランプ１の総合配光特性Ｈ１を模式的に示すものであり、この総合配光特性Ｈ１は上下反射面４１、４２からの光で形成される配光特性Ｈ４１と、左右反射面４３、４４からの光で形成される配光特性Ｈ４３との合成で形成されている。
【００２４】
このときに、上下反射面４１、４２からの反射光は前記にも説明した通りに垂直方向には収束が行われ、水平方向には適宜な放射角が設けられシリンドリカルレンズ部３１に入射させられるものであるので、シリンドリカルレンズ部３１を通過した後にも水平方向への放射角は変わることなく、垂直方向への収束のみが行われ、加えてシェード５により上向き光の遮蔽が行われるので、図示のように水平方向に広く垂直方向に狭く且つ上向き光を含まない比較的に低照度の配光特性Ｈ４１が得られるものとなる。
【００２５】
これに対して、左右反射面４３、４４からの反射光は共に非球面レンズ部３２、３３で収束が行われスポット状として総合配光特性Ｈ１の中心近傍に比較的に高照度として投射されるものとなり、このときにはシェード５に設けられた左右切欠部５１、５２により非対称形状が与えられるものとなり、これにより総合配光特性Ｈ１はすれ違いビーム用配光として適正な形状が得られるものとなる。
【００２６】
即ち、本発明によれば、投影レンズ４を略小判状の形状としたときにも所望の配光特性が得られるものであり、例えば、シリンドリカルレンズ部３１の水平方向への長さを変更することでランプ形状のデザイン変更が容易に行えるものとなる。また、上記形状としたことで投影レンズ３は反射鏡４からの光を透過させる面積が増加し、温度上昇が減じられるので、例えば樹脂化なども可能となる。
【００２７】
図３に示すものは本発明の第二の実施形態であり、この第二の実施形態においても投影レンズ３にシリンドリカルレンズ部３１、非球面レンズ部３２、３３が設けられ、反射鏡４には上下反射面４１、４２と左右反射面４３、４４とが設けられるものである点は第一実施形態と同様の構成であり、加えて必要に応じてシェード５が設けられるものである点も同様である。
【００２８】
ここで、この第二の実施形態においては、前記左右反射面４３、４４のそれぞれの外側に右補助反射面４５、左補助反射面４６を設けるものであり、これら左右補助反射面４５、４６は第一実施形態における左右反射面４３、４４の一部を分割し割愛することで設けても良いものである。
【００２９】
そして、前記左右補助反射面４５、４６は、前記上下反射面４１、４２と同様に垂直断面側に第一焦点を光源２の位置に有し第二焦点をシリンドリカルレンズ部３１の焦点の近傍に有する楕円が表れ、水平断面側に前記シリンドリカルレンズ部３１の範囲内で適宜に広がり角を有する自由曲線が表れるものとして形成され、反射光をシリンドリカルレンズ部３１に入射させるものとして形成されている。
【００３０】
図４は上記の構成とした第二の実施形態の総合配光特性Ｈ１０を示すものであり、この総合配光特性Ｈ１０は第一実施形態の総合配光特性Ｈ１と同様な上下反射面４１、４２による配光特性Ｈ４１と左右反射面４３、４４による配光特性Ｈ４３に加えて、配光特性Ｈ４１の外側の両端部に右補助反射面４５による配光特性Ｈ４５、左補助反射面４６による配光特性Ｈ４６が加えられ、一層に水平方向に幅広な配光形状が得られるものとなる。
【００３１】
図５に示すものは本発明の第三の実施形態であり、投影レンズ３に一方向には曲率のないシリンドリカルレンズ部３１が設けられたことで、本発明のプロジェクタ型ランプ１においては昼間の非点灯時においては外部から外光により内部構造、例えば反射鏡４、シェード５などが覗き見ることができるものとなり、特に投影レンズ３の焦点の近傍にあるシェード５は拡大されて見えるものとなる。
【００３２】
そこで、この第三の実施形態では前記シェード５の投影レンズ３側の面に、例えばアルミニウムの真空蒸着などによる反射処理５ａ、或いは、車体色と同色に塗装することで着色処理５ｂを行うものであり、このようにすることで、プロジェクタ型ランプ１の非点灯時には外光により反射処理５ａ（または着色処理５ｂ）が観視者に見えるものとなる。
【００３３】
このときに、反射処理５ａである場合には、投影レンズ３のほヾ全面が金属光沢で輝き、一層にプロジェクタ型ランプ１の存在感を強調するものとなり、着色処理５ｂである場合には投影レンズ３のほヾ全面が車体色と成り、逆にプロジェクタ型ランプ１の存在を意識させないものとなり、何れを選択するかのデザイン上での自由度が向上する。
【００３４】
図６に示すものは本発明の第四の実施形態であり、投影レンズ３に一方向には曲率のないシリンドリカルレンズ部３１が設けられたことで、本発明のプロジェクタ型ランプ１においては昼間の非点灯時においては、この投影レンズ３の表面に外景が映り込む作用が期待できるものとなる。
【００３５】
よって、図示のように、投影レンズ３の前方の照射光を遮蔽しない位置にフード６を設け、内面側にアルミニウムの真空蒸着などによる反射処理６ａを施しておけば、前記した第三の実施形態の反射処理５ａと同様に投影レンズ３の表面を金属光沢として見せることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、投影レンズは、中央部分に取付状態での垂直断面に曲線が表れるシリンドリカルレンズ部が形成され、前記シリンドリカルレンズ部の左右両端部のそれぞれには、中心を通る断面で二分割され、且つ、分割面で接する形状とした非球面レンズ部が形成されているプロジェクタ型ランプとしたことで、プロジェクタ型ランプとしての配光特性の形状など特性を失うことなく投影レンズの形状の変更と面積の拡大とを可能とするものであり、これにより、従来はデザイン的に変化を持たせることが困難であったプロジェクタ型ランプにデザイン面の自由度を与える極めて優れた効果を奏するものである。
【００３７】
また、面積の拡大を可能としたことで、点灯時の発光面積が格段に増加するものとなり、対向車或いは歩行者からの視認性も向上するものとなって、より安全性が向上するなど性能の向上にも優れた効果を奏し、更には、発光面積の拡大により投影レンズの温度も低下させ、投影レンズの樹脂化を可能とするなどコストダウンにも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の実施形態を示す説明図である。
【図２】同じ第一の実施形態における配光特性の形成手段を模式的に示す説明図である。
【図３】同じく本発明に係るプロジェクタ型ランプの第二の実施形態を示す説明図である。
【図４】同じ第二の実施形態における配光特性の形成手段を模式的に示す説明図である。
【図５】同じく本発明に係るプロジェクタ型ランプの第三の実施形態を要部で示す説明図である。
【図６】同じく本発明に係るプロジェクタ型ランプの第四の実施形態を要部で示す説明図である。
【図７】従来例を示す説明図である。
【図８】別の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１……プロジェクタ型ランプ
２……光源
３……投影レンズ
３１……シリンドリカルレンズ部
３２、３３……非球面レンズ部
４……反射鏡
４１……上反射面
４２……下反射面
４３……右反射面
４４……左反射面
４５……右補助反射面
４６……左補助反射面
５……シェード
５ａ……反射処理
５ｂ……着色処理
５１……右切欠部
５２……左切欠部
６……フード
６ａ……反射処理
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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