(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に焦点を配置され該第一焦点を通り前記バルブ中心軸から適宜に傾く長軸上に第二焦点を配置して成る第一の楕円と、同様に第一焦点を通り適宜に傾く長軸上に前記第一の楕円の第二焦点よりも外側に第二焦点が配置されて成る第二の楕円と、必要に応じては更に外側に第二焦点が配置されて成る第三の楕円とをそれぞれの楕円が前記光源からの光をこの灯具の照射方向に対しての有効な反射光を生じるように同一平面上で組合わせこの組合わされた楕円を前記バルブ中心軸を軸として回転して形成した回転複合傾斜楕円面反射鏡と、前記それぞれの楕円の第二焦点近傍に焦点を有して光軸を前記バルブ中心軸と略平行とするそれぞれの非球面レンズの断面形状を前記バルブ中心軸を軸として回転して回転して得られる複数のリング状シリンドリカルレンズとから成ることを特徴とする灯具。
【請求項２】
前記楕円の第二焦点が前記非球面レンズの焦点から前端までのの範囲と成るようにしてそれぞれの前記リング状シリンドリカルレンズの位置が設定されていることを特徴とする請求項１記載の灯具。
【請求項３】
前記回転複合傾斜楕円面反射鏡のそれぞれがリング状となる第二焦点近傍には反射光、直射光の少なくとも一部を通過させるリング状シェードが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の灯具。
【請求項４】
前記第一の楕円に対応するリング状シリンドリカルレンズの中央に生じる穴部に、光源近傍を焦点位置とする非球面レンズが配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の灯具。
【請求項５】
前記回転複合傾斜楕円面反射鏡のそれぞれがリング状となる第二焦点近傍と、前記非球面レンズと光源との間とには、反射光、直射光の少なくとも一部を通過させるリング状シェードが設けられていることを特徴とする請求項４記載の灯具。
【請求項６】
前記穴部には、前記非球面レンズに加えて、前記光源近傍を焦点位置とする回転放物面とした中央反射鏡が設けられていることを特徴とする請求項４記載の灯具。
【請求項７】
前記リング状シリンドリカルレンズのみが設けられているときにはこのリング状シリンドリカルレンズ、リング状シリンドリカルレンズと非球面レンズ方とが設けられているときには少なくとも一方がフレネルレンズ化されていることを特徴とする請求項１〜請求項６何れかに記載の灯具。
【請求項８】
前記リング状シェードとレンズホルダ部とにはリング状シリンドリカルレンズの色以外の色で着色が成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７何れかに記載の灯具。
【請求項９】
前記第一の楕円に対応するリング状シリンドリカルレンズの中央に生じる穴部には、光源付近を焦点とする回転放物面とした中央反射鏡と、この中央反射鏡からの反射光を拡散するプリズムレンズとが設けられていることを特徴とする請求項１記載の灯具。
【請求項１０】
前記光源と前記回転複合傾斜楕円面反射鏡および前記中央反射鏡との間には、前記光源からの光に対し拡散若しくは着色を行うキャップ状フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項９何れかに記載の灯具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灯具に関するものであり、詳細には車両用のヘッドランプ、フォグランプなどの照明用灯具、同じく車両用のテールランプ、ターンシグナルランプなどの信号用灯具、或いは、道路交通用信号灯、鉄道用信号灯などに適する灯具の構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の灯具の構成の例を示すものが図５〜図７であり、先ず、図５に示す灯具９０においては、基本構成としては焦点の位置に光源９１を配置した回転放物面反射鏡９２と、レンズカット９３ａが施されたレンズ９３とから構成され、前記回転放物面反射鏡９２で平行光線の反射光を得て、その反射光をレンズ９３のレンズカット９３ａで適宜に拡散し配光特性を得るものである。
【０００３】
また、図６に示す灯具８０においては、灯具８０の取付状態での垂直方向断面には光源８１を焦点とする放物線が表れ、水平方向の断面（図示の状態）には直線が表れる放物柱反射面の複数が複合された複合反射面８２と、レンズカットが施されず素通し状とされたレンズ８３とから構成されるものであり、前記複合反射面８２自体で配光特性を得るものである。
【０００４】
更に、図７に示す灯具７０においては、光源７１を第一焦点とする回転楕円反射面若しくは複合楕円面、楕円自由曲面とした楕円系反射面７２と、非球面レンズ７３と、必要に応じて設けられるシェード７４とから構成され、第二焦点に集束して生じる光源像を非球面レンズ７３で拡大投影することで照射光を得るものであり、このときにシェード７４で不要部分を覆うことで、要求される配光特性の形状を得るものである。尚、この楕円系反射面７２を採用する方式の灯具７０はプロジェクタ型と称されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成において、図５に示した灯具９０の構成では、レンズカット９３ａに光学的に度の強いものが要求され、これによりレンズ９３は肉厚変化が大きいものとなり、結果として透視性が低下して、現在市場で好まれている透明感、奥行感に優れる外観が得られない問題点を生じている。
【０００６】
また、図６に示した灯具８０においては、レンズ８３にレンズカットが施されることなく素通し状であるので、確かに透明感に優れる外観が得られるものとはなるが、例えば、奥まった位置にある複合反射面８２で配光特性を形成するので配光特性の左右幅が確保し難いなど、配光特性の形成に制約を受ける問題点を生じている。
【０００７】
更に、図７に示した灯具７０においては、奥行が深くなり設置などに困難を生じる問題点を生じると共に、非球面レンズ７３の外径は小さいものとなり、この灯具７０を前照灯として採用するときには、発光面積が小さいものであるので対向車からの視認性に劣るものとなる問題点を生じる。
【０００８】
加えて、上記従来の構成の灯具７０〜９０は何れも広く使用されているものであるので他との差別化が難しく、デザイン面で斬新性を得るのが困難であり、また、上記従来の構成の灯具７０〜９０においては、光源に対する光束利用率が奥行により左右されるので、市場の要求などにより薄型化したときには効率が低下する問題点も生じている。
【０００９】
【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手段として、バルブ中心軸上で且つ光源の近傍に焦点を配置され該第一焦点を通り前記バルブ中心軸から適宜に傾く長軸上に第二焦点を配置して成る第一の楕円と、同様に第一焦点を通り適宜に傾く長軸上に前記第一の楕円の第二焦点よりも外側に第二焦点が配置されて成る第二の楕円と、必要に応じては更に外側に第二焦点が配置されて成る第三の楕円とをそれぞれの楕円が前記光源からの光をこの灯具の照射方向に対しての有効な反射光を生じるように同一平面上で組合わせこの組合わされた楕円を前記バルブ中心軸を軸として回転して形成した回転複合傾斜楕円面反射鏡と、前記それぞれの楕円の第二焦点近傍に焦点を有して光軸を前記バルブ中心軸と略平行とするそれぞれの非球面レンズの断面形状を前記バルブ中心軸を軸として回転して回転して得られる複数のリング状シリンドリカルレンズとから成ることを特徴とする灯具を提供することで課題を解決するものである。
【００１０】
【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および図２に示すものは本発明に係る灯具１の第一実施形態であり、この灯具１は基本的に白熱電球、ハロゲン電球、放電灯などによる光源２と、回転複合傾斜楕円面反射鏡３と、前記回転複合傾斜楕円面反射鏡３に複合された傾斜楕円の数に見合うリング状シリンドリカルレンズ４（Ａ、Ｂ）とから構成されている。
【００１１】
前記光源２は、ガラス管球などによるバルブ２ａと、このバルブ２ａの中心軸であるバルブ中心軸Ｘ上に位置するフィラメントなどの発光源２ｂとから構成され、前記回転複合傾斜楕円面反射鏡３はこの、バルブ中心軸Ｘと発光源２ｂとを基準として形成されている。
【００１２】
本発明では前記回転複合傾斜楕円面反射鏡３を形成するに当たり、先ず、前記発光源２ｂの位置を第一焦点とする複数の楕円を設定する。このときに前記楕円の数は２個でも良く、或いは、灯具１としての発光面積を増大させるなど必要に応じては３個としても良いが、この第一実施形態においては説明を簡略化するために２個の楕円、即ち、第一の楕円Ｂ３Ａおよび第二の楕円Ｂ３Ｂで形成するときの例で説明（図２参照）する。
【００１３】
前記第一の楕円Ｂ３Ａは上記にも述べたように発光源２ｂの位置を第一焦点Ｆ１とすると共に、長軸Ｙ３Ａが前記バルブ中心軸Ｘに対し適宜に傾くものとされ、そして、この長軸Ｙ３Ａ上に第二焦点Ｆ３Ａが適宜な焦点間の距離をもって設定される。また、第二の楕円Ｂ３Ｂも同様に発光源２ｂの位置を第一焦点Ｆ１とし、長軸Ｙ３Ｂが前記バルブ中心軸Ｘに対し適宜に傾くものとされ、この長軸Ｙ３Ｂ上に第二焦点Ｆ３Ｂが設定される。尚、このときに、第一の楕円Ｂ３Ａと第二の楕円Ｂ３Ｂとは同一の平面上に設定される。
【００１４】
そして、上記のようにして得られた第一の楕円Ｂ３Ａと第二の楕円Ｂ３Ｂとのそれぞれから、発光源２ｂからの光を灯具１としての照射に適する方向に反射する部分が選択されてバルブ中心軸Ｘを軸とする回転が行われ、回転複合傾斜楕円面反射鏡３を形成するのである。従って、上記の長軸Ｙ３Ａ、Ｙ３Ｂの傾きの設定、第二焦点Ｆ３Ａ、Ｆ３Ｂの位置の設定に当たっては上記の目的が達せられるように調整が行われるものである。
【００１５】
また、前記リング状シリンドリカルレンズ４の形成は、前記第一の楕円Ｂ３Ａの第二焦点Ｆ３Ａに焦点を有し、光軸Ｚ３Ａをバルブ中心軸Ｘと略平行とする焦点距離１０〜６０mmの非球面レンズの断面形状を想定し、この断面形状をバルブ中心軸Ｘを軸として回転させることで第一の楕円Ｂ３Ａに対応する第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａが得られるものであり、同様にして第二の楕円Ｂ３Ｂに対応する第二リング状シリンドリカルレンズ４Ｂも得られるものとなる。
【００１６】
このときに、第一の楕円Ｂ３Ａに対応する第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａと、第二の楕円Ｂ３Ｂに対応する第二リング状シリンドリカルレンズ４Ｂとをレンズホルダー部４ａで接続し一体化してリング状シリンドリカルレンズ４としておけば、部品点数の低減が図れると共に成形工程も簡素化が図れるものとなり好ましい実施形態となる。
【００１７】
また、実際に灯具１としての組み立てが行われる際には、前記リング状シリンドリカルレンズ４（４Ａ、４Ｂ）が設けられる位置は、設定される配光特性に応じて第二焦点Ｆ３Ａ、Ｆ３Ｂに対し、非球面レンズの焦点を一致させる位置から、非球面レンズの前端となる位置にいたる範囲で調整が行われるものとされている。
【００１８】
上記のように灯具１を構成したことで、回転複合傾斜楕円面反射鏡３に反射する発光源２ｂの像は、リング状となっているそれぞれの第二焦点Ｆ３Ａ、Ｆ３Ｂの位置に集束するものとなり二重のリング状となる。そして、それぞれがリング状の発光源２ｂの像をそれぞれがリング状の焦点を有するリング状シリンドリカルレンズ４Ａ、４Ｂで照射方向に投影するものであるので、基本的にはリング状の配光特性が得られるものとなる。
【００１９】
但し、この種の灯具１においては、配光特性は発光源２ｂの像を拡大投影しているのが通常であるので、光が配布されていない中心部分も灯具１から適宜距離離れることで、周囲からの光が回込むものとなり、結果として円形の配光特性となる。また、このときに、リング状の第二焦点Ｆ３Ａ、Ｆ３Ｂに沿う形状とし、且つ、配光特性上の不要部分をそれぞれに遮蔽するリング状シェード５を設ければ、配光特性の形状の変更は自在となる。
【００２０】
この第一実施形態では、上記の基本的な構成に加えて、光源２からの光の利用効率を一層に向上させるなどの目的で、中央非球面レンズ６を設けるものであり、この中央非球面レンズ６は第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａの中心部に存在する穴部４ｂに光軸をバルブ中心軸Ｘに一致させ、且つ、焦点Ｆ６を発光源２ｂに略位置させて設けられるものである。
【００２１】
このようにすることで、前記中央非球面レンズ６は、発光源２ｂからの前記  回転複合傾斜楕円面反射鏡３に捕捉されない方向へ放射される光も照射光として利用することが可能となり、また、中央非球面レンズ６が発光することでリング状シリンドリカルレンズ４の略全面が発光するものとなり、点灯時の美観も向上する。尚、前記中央非球面レンズ６に対応して中央部シェード７を設けることも自在である。更には、中央非球面レンズ６に換えてリフレックスリフレクタなどを設置するのも自在である。
【００２２】
また、前記リング状シェード５、或いは、リング状シェード５と中央部シェード７とが設けられている場合、これらシェード５、７のレンズ４、６側の面に例えば当該の灯具１が取付けられた自動車の車体色と同色を着色しておけば、昼間など非点灯時には、これら着色されたシェード５、７がレンズ４、６により拡大されて見え、車体色の灯具１として観視させられるものとなる。このときに、前記リング状シリンドリカルレンズ４のレンズホルダ部４ａも同色に着色を行えば一層に効果が高められるものとなる。
【００２３】
また、同様に黒色に着色しておけば、光源２の非点灯時にはレンズ４、６は黒色として観視されるものとなるので、例えば太陽光がレンズ４、６面から入射して生じる、いわゆる疑似点灯の発生も、少ないものとし、例えば交通信号灯として使用したときの誤認を防止できるものとなる。また、このときに、下記に説明するようにキャップ状フィルタ１０により灯具１の発光色が設定されるものとし、レンズ４、６を無色のものとしておけば、一層に効果的である。
【００２４】
図３は本発明に係る灯具１の第二実施形態であり、この第二実施形態では前記リング状シリンドリカルレンズ４の穴部４ｂに対応して、前記発光源２ｂを焦点Ｆ８とする回転放物面反射鏡８を設けるものである。従って、穴部４ｂから放射される回転放物面反射鏡８からの反射光は平行光線となるので、穴部４ｂにはこの平行光線に適宜な拡散を与える、例えばプリズムカット、魚眼カットのレンズカットが施されたプリズムレンズ９が設けられている。
【００２５】
また、図３中に符号１０で示すものは上記にも述べたキャップ状フィルタであり、このキャップ状フィルタ１０はキャップ状に形成されて前記光源２を覆い、着色が行われていて光源２からの光に着色を行ったり、或いは、フロスト加工が行われていて光源２からの光に適宜の拡散を行い照度ムラの解消を図るものである。尚、このキャップ状フィルタ１０は第一実施形態の灯具に実施することも自由である。
【００２６】
図４に示すものは本発明の第三実施形態を要部で示すものであり、上記の説明でも明らかなようにこの灯具１では、少なくとも第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａと第二リング状シリンドリカルレンズ４Ｂとから構成されるリング状シリンドリカルレンズ４が設けられるものであり、加えて、中央非球面レンズ６が設けられるケースもある。
【００２７】
そして、第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａも第二リング状シリンドリカルレンズ４Ｂもバルブ中心軸Ｘを通る断面には非球面レンズの形状が表れるものであるので、一般的なこの種の灯具に使用されるレンズとしては厚肉である。また、中央非球面レンズ６においても同様に厚肉であり、例えばリング状シリンドリカルレンズ４、中央非球面レンズ６を樹脂で形成しようとするときにはヒケなどの問題を生じ易いものとなる。
【００２８】
そこで、この第三実施形態では、第一リング状シリンドリカルレンズ４Ａ、第二リング状シリンドリカルレンズ４Ｂ、中央非球面レンズ６の全て、或いは、その内の所望のものをフレネル化し、第一リング状フレネルレンズ４Ａ′、第二リング状フレネルレンズ４Ｂ′、非球面フレネルレンズ６′などとするものであり、このときに、フレネル化のピッチを３mm程度と比較的に広いものとすると、あたかもクリスタルガラスのような透明感と輝きが得られるものとなり、美観の向上にも効果を奏する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明により灯具を以上に説明した構成としたことで、先ずデザイン面においては、点灯時、非点灯時を問わず二重（または三重）のリング状シリンドリカルレンズと中央部非球面レンズが存在することで、従来にない斬新なデザインを提供できるものとなり、従来方式の灯具との相違が主張でき、注目度が増すなどして商品性が高まる優れた効果を奏するものとなる。
【００３０】
更に、レンズホルダー部を不透明化し、シェードにも着色を行うなどすれば車体色灯具など、点灯時と非点灯時とに異なる色彩の灯具の実現できるものとなり、加えて、リング状シリンドリカルレンズおよび中央非球面レンズをフレネルレンズ化すればあたかもクリスタルガラスのような外観も与えられるものとなり、即ち、本発明によれば灯具に与えられるデザインのバリエーションを数多いものとして商品性の向上に極めて優れた効果を奏するものとなる。
【００３１】
また、性能面においては、反射鏡が回転複合傾斜楕円面とされたことで、奥行が浅くなり、灯具全体が薄型化し設置性が向上するものとなる効果を奏し、また、一つの光源からの光をリング状の第二焦点に結像させることで、リング状シリンドリカルレンズの温度を下げ、樹脂化も可能としコストダウンにも優れた効果を奏するものとなる。
【００３２】
更には、穴部に中央非球面レンズを設ける、あるいは、回転放物面反射鏡を設けることで、光源からの光の殆どを照射光として利用可能とし、光源に対する光束利用率を向上させて、明るい灯具とし性能向上にも優れた効果を奏するものであり、また、発光面積を大きくし、対向車からの視認性も向上させる優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る灯具の第一実施例を一部を分解した状態で示す斜視図である。
【図２】  図１のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図３】  本発明に係る灯具の第二実施例を要部で示す断面図である。
【図４】  本発明に係る灯具の第三実施例を要部で示す断面図である。
【図５】  従来例を示す断面図である。
【図６】  別の従来例を示す断面図である。
【図７】  更に別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……灯具
２……光源
２ａ……バルブ
２ｂ……発光源
３……回転複合傾斜楕円面反射鏡
４……リング状シリンドリカルレンズ
４Ａ……第一リング状シリンドリカルレンズ
４Ｂ……第二リング状シリンドリカルレンズ部
４′……リング状フレネルレンズ
５……リング状シェード
６……中央非球面レンズ
６′……非球面フレネルレンズ
７……中央部シェード
８……回転放物面反射鏡
９……プリズムレンズ
１０……キャップ状フィルタ
Ｘ……バルブ中心軸
Ｙ……長軸
Ｚ……リング状シリンドリカルレンズの光軸
【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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