(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を灯具の照射軸と略合致させた光源と、
前記光源に第一焦点を配置するとともに、前記第一焦点を通り前記光軸から適宜に傾く斜線上に第二焦点を配置して、前記光軸と前記斜線とを含む面上に楕円を想定し、前記楕円を前記光軸を軸として回転したときに、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で形成した第一傾斜楕円回転面反射鏡と、光源に対峙する側に反射面が表れる側で形成した第二傾斜楕円回転面反射鏡と、
前記光源から前記第二傾斜楕円回転面反射鏡で反射し、第二焦点を通過した光を前記灯具の照射方向へ反射する第三反射鏡と、を備えたことを特徴とする灯具。
【請求項２】
前記第三反射鏡は、前記光軸と前記第二焦点とを含む面上に前記第二焦点またはこの近傍を焦点とし、前記光軸と同一方向に中心軸を有する放物線を想定し、前記放物線を前記光軸を軸として回転したときに、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で形成した回転放物反射面であることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
前記灯具には、さらに前記灯具の正面側の前記第一傾斜楕円回転面反射鏡で反射した光が通る位置に配光制御レンズ部材が設けられ、
前記配光制御レンズ部材の裏面に前記第二傾斜楕円回転面反射鏡が形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に記載の灯具。
【請求項４】
前記配光制御レンズ部材の一部に、前記第二焦点またはこの近傍を焦点とする配光制御レンズを形成したことを特徴とする請求項３に記載の灯具。
【請求項５】
前記第三反射鏡の一部に、回転放物反射面、放物反射面、凸反射面、凹反射面、平面反射面、自由曲面反射面などの光制御手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の灯具。
【請求項６】
前記灯具の第一傾斜楕円回転面反射鏡と第二傾斜楕円回転面反射鏡で囲まれた空間内に、前記光源から前記第一傾斜楕円回転面反射鏡および第二傾斜楕円回転面反射鏡への光路上では光を透過し、これ以外の光路上では前記傾斜楕円回転面反射鏡と同様に形成された微小反射部を有したソケットを設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灯具。
【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信号灯具、あるいは、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７〜図９であり、まず、図７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８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】
さらに、図９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。なお、この楕円系反射面７２を採用する方式の灯具７０はプロジェクター型と称されている。
【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７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８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】
さらに、図９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ともに、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は何れも広く採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、光軸を灯具の照射軸と略合致させた光源と、前記光源に第一焦点を配置するとともに、前記第一焦点を通り前記光軸から適宜に傾く斜線上に第二焦点を配置して、前記光軸と前記斜線とを含む面上に楕円を想定し、前記楕円を前記光軸を軸として回転したときに、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で形成した第一傾斜楕円回転面反射鏡と、光源に対峙する側に反射面が表れる側で形成した第二傾斜楕円回転面反射鏡と、前記光源から前記第二傾斜楕円回転面反射鏡で反射し、第二焦点を通過した光を前記灯具の照射方向へ反射する第三反射鏡と、を備えた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〜図４は本発明の第一実施形態を示すものであり、図中に符号１で示すものは本発明に係る灯具である。そして、この灯具１は基本的に白熱電球、放電灯、発光ダイオードなどによる光源２と、第一傾斜楕円回転面反射鏡３と、第二傾斜楕円回転面反射鏡４と、第三反射鏡５とから構成されている。
【００１１】
本第一実施形態においては、光源２は発光ダイオード（以下ＬＥＤ）を用いている。本第一実施形態を説明するにあたり、光源２の光軸Ｘとは、光源２自体の略中心軸であり、かつ、ＬＥＤチップなどの発光源を通る発光の中心軸をいうものである。そして、光源２を配置するとは、厳密にいうと発光源を基準にして配置するものである。なお、光源２として、放電管や白熱電球を選択するときにはダブルフィラメントのものなどを採用しても良いが、この場合には複数のフィラメントの中心を基準にするなど、光源２の種類により適宜調整されるものである。また、灯具１の照射軸Ｚと、前記光軸Ｘは略合致するようにして光源２を設けている。
【００１２】
本発明では、前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３を形成するにあたり、光軸Ｘ上の発光源の位置を第一焦点Ｆ１として設定する。そして、前記第一焦点を通り、前記光軸Ｘから適宜に傾く斜線Ｙを想定し、この斜線Ｙ上に第二焦点Ｆ２を設定する。
【００１３】
そして、前記第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２とを焦点とする適宜な楕円ＲＯを想定し、この楕円を光軸Ｘを軸として回転させると、傾斜した楕円が回転することによる軌跡が得られるものとなり、この軌跡中から灯具１を正面から見る状態で反射面が表れる位置を採用することで第一傾斜楕円回転面反射鏡３が得られるものとなる。
【００１４】
また、上記第一傾斜楕円回転面反射鏡３を形成する過程で、前記楕円ＲＯを光軸Ｘを軸として回転させ、傾斜した楕円が回転することによる軌跡中から前記光源２に対峙する側に反射面が表れる位置を採用することにより前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４が得られるものとなる。なお、このときに前記楕円ＲＯは光源２の周りを取り囲む閉鎖空間を形成するので、第一焦点Ｆ１近傍の部分を排除し、第二焦点Ｆ２近傍の部分も排除し、開口部８を設け、光源２からの光が外部に放射されるようにしている。
【００１５】
さらに、前記光源２から前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４で反射し、前記楕円ＲＯの第二焦点Ｆ２に収束する光を前記灯具１の照射軸Ｚ方向と略一致する方向へ反射する第三反射鏡５を形成している。以上が本発明における灯具１の基本的な構成である。
【００１６】
このような灯具１を構成したことで、第一傾斜楕円回転面反射鏡３に反射する光源２の像は、回転が行われてリング状となる第二焦点Ｆ２の位置に収束するものとなり、同様にリング状となり、照射軸Ｚ方向に投影される。また、前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４に反射する光源２の像も、回転が行われてリング状となる第二焦点Ｆ２の位置に収束するものとなり、この第二焦点Ｆ２から前記第三反射鏡５に投影され、反射し、照射軸Ｚ方向に投影されるものであるので、この灯具１の生成する配光特性も基本的には中心に光が配布されないリング状となる。
【００１７】
ただし、配光特性としては光源２の像を拡大投影するのが通常であるので、光が配布されなていない中心部分も、灯具１から適宜距離を離れることで、周囲からの光が配布され解消されるものとなり、結果としては円形の配光特性が得られる。
【００１８】
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ために、前記光源２の周りにソケット７を設け、さらに、灯具１の配光を制御するために、配光制御レンズ６を設けるとともに、第三反射鏡の形状を前記楕円ＲＯの第二焦点を焦点とする回転放物反射面としている。
【００１９】
まず、前記ソケット７について説明を行うと、図３に示すようにこのソケット７は前記光源２の側面を覆うように形成され、前記光源２からの光が前記第一傾斜回転楕円反射鏡３および第二傾斜回転楕円反射鏡４へ向かう光路上は光を透過する光透過部７ａと、これ以外の光路上では前記楕円ＲＯを前記光軸Ｘを中心にして回転し形成される反射面による微小反射面７ｂにより形成されるものである。すなわち、前記微小反射面７ｂは前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３および第二傾斜楕円回転面反射鏡４と同一の傾斜回転楕円面の一部により形成されるものであり、２つの焦点を前記第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２に有するものである。なお、ソケット７は透明材料により形成され、前記微小反射面７ｂにアルミ蒸着などの周知な反射処理を施してなるものである。
【００２０】
このようなソケット７を設ける理由は、前記光源２からの光のうち、前記光源２から前記第一傾斜楕円回転面反射鏡４で反射した光を第三反射鏡５へ透過させるために設けた開口部８に直接放射される光は何ら制御されておらず、無駄なものとなるため、この光も有効利用するためにソケット７を設け、前記光源２より放射される光を全て第一傾斜楕円回転面反射鏡３、第二傾斜楕円回転面反射鏡４、微小反射部７ｂのいずれかに反射させるものとし、一旦第二焦点に収束させ、光を制御するものである。
【００２１】
つぎに、配光制御レンズ６について説明を行うと、前記配光制御レンズ６は前記リング状となる第二焦点Ｆ２、またはこの近傍にリング状の焦点を有するシリンドリカルレンズとされるものであり、このようにすることにより、前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３で反射された光を配光制御するものである。この際、配光制御レンズ６を前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４と一体的に形成するため、円形の透明材料の中心に前記第二傾斜回転面反射鏡４の形状を形成し、アルミ蒸着など周知な反射処理を施し、その周りを配光制御レンズ６として形成すれば部品点数を減らすことができ、組付けも容易となるが、これは本発明を限定するものではなく別体としても当然良いものである。このように配光制御レンズ６は配光を制御するもので、シリンドリカルレンズのほか、魚眼レンズ、フレネルレンズなど適宜なものとされるとともに、焦点についても得ようとする配光によって、配光制御レンズ６の焦点の位置を、前記第二焦点Ｆ２に対して前後、左右にずらすなどして適宜位置を変えて設けられるものである。
【００２２】
さらに、前記第三反射鏡５について説明を行うと、本第一実施形態の場合、前記第三反射鏡５は前記光軸Ｘと前記楕円ＲＯの第二焦点Ｆ２とを含む面上に前記第二焦点Ｆ２、またはこの近傍を焦点とし、前記光軸Ｘと同一方向に中心軸を有する放物線を想定し、前記放物線を前記光軸Ｘを軸として回転したときに、この灯具を正面から見る状態で反射面が表れる側で形成した回転放物反射面とされるものである。
【００２３】
また、本第一実施形態の場合、回転放物反射面とされた前記第三反射鏡５にはさらに、焦点の位置を前記第三反射鏡５の焦点よりずらした放物回転反射面を基本的な形状とし、縞状に形成した小反射面５ａを設けている。このようにすることにより、前記第三反射鏡５では光源２からの光を平行光線とし、照射方向へ放射するとともに、小反射面５ａでは拡散光を放射するなどして、適宜な配光特性を得るものである。
【００２４】
なお、前記第三反射鏡５に前記小反射面５ａは必ずしも必要ではなく、また、形状についても特に限定されるものではなく、図４（ａ）に示すように回転放物反射面のみからなるもの、図４（ｂ）に示すように前記第三反射鏡５の回転放物反射面の焦点とは異なる位置に焦点を有する放物反射面を、前記第三反射鏡５の高さの略半分までの高さで、円周方向に点在させたもの、図４（ｃ）に示すように平面反射面を円周方向に縞状に配置させたもの、図４（ｄ）に示すように凸反射面を前記第三反射面５の全面に配置させたもの、また、これらのものを複合させたものなど、配光特性や、所望のデザインに併せて適宜選択されるものである。
【００２５】
ついで、上記の構成とした本発明の灯具１の作用および効果について説明を行う。本発明により光源２からの光を第一傾斜楕円回転面反射鏡３および第二傾斜楕円回転面反射鏡４により反射させ、第二焦点に収束させてから灯具１の照射方向に放射させているため、光源２からの略全ての光を有効利用でき、第二焦点Ｆ２がリング状となるため、発光面を拡大することができるものとなる。また、第三反射鏡５および小反射面５ａ、配光制御レンズ６により全光束を制御でき所望の配光特性を得られるとともに、デザイン的にも従来にない斬新のものとすることができる。
【００２６】
図５および図６は本発明の第二実施形態を示すものであり、本第二実施形態では光源２をハロゲン電球としている。また、第三反射鏡５を透明樹脂により第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光制御レンズ６と一体的に形成するものである。そして、第一傾斜楕円回転面反射鏡３、第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光制御レンズ６の構成は前記の第一実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００２７】
本第二実施形態の場合、前記光源２としてハロゲン電球を用いており、ガラス管球などによるバルブと、このバルブの中心である光軸Ｘ上に位置する光源２とから構成されている。そして、前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３を形成するにあたり、前記第一実施形態と同様に光源２に第一焦点を配置するとは、光軸Ｘ上の発光源の位置に第一焦点を配置することであり、バルブ中心軸Ｘ上の発光源２ｂの位置を第一焦点として設定し、以下前記第一実施形態と同様な方法により第一傾斜楕円回転面反射鏡３および第二傾斜楕円回転面反射鏡４を形成する。
【００２８】
つぎに、前記第三反射鏡５は、前記したように第二傾斜楕円回転面反射鏡４および配光制御レンズ６と一体的に形成されるものであり、円形の透明材料の中心に前記第一実施形態と同様な形状の第二傾斜楕円回転面反射鏡４を光源２に対峙する面に、アルミ蒸着などの周知な反射処理を施すことにより形成し、つぎに、前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４の周りに適宜なレンズカットを施すことにより、配光制御レンズ６が形成される。
【００２９】
そして、前記配光制御レンズ６の周りに第三反射鏡５を形成する。この際、前記第三反射鏡５は、全反射プリズムにより形成されるものである。すなわち、前記第三反射鏡５へは前記光源２からの光のうち前記第二傾斜楕円回転面反射鏡４により反射した光が入射するため、入光面５ｂが前記光軸Ｘに略平行で、反射面５ｃが灯具１の照射方向へ光を反射するように約４５°光源２の光軸Ｘ対して傾斜させて設けられるものである。
【００３０】
さらに、前記全反射プリズムについて説明を行うと、前記第三反射鏡５は前記透明材料の大気との境界面における両者の屈折率の差により生じる内面全反射を利用して形成されるものであり、従って、第二焦点Ｆ２からの光が高屈折率側から低屈折率側に移行する位置である反射面５ｃで反射されるものである。なお、本実施形態においては、第三反射鏡５に全反射プリズムを用いた例で説明したが、アルミ蒸着などの周知な反射処理を施して、反射面５ｃを形成し、第三反射鏡５として形成することも当然可能である。また、前記第一傾斜楕円回転面反射鏡３についても、前記第三反射鏡５と同様に全反射プリズムを用いて、反射面を形成することも可能である。
【００３１】
なお、本第二実施形態において、第三反射鏡５の配光制御は反射面５ｃで行われるものであり、この反射面５ｃの形状を前記第一実施形態で示した回転放物反射面などにすることにより行われる。また、第三反射鏡５に小反射面５ａを形成したり、光源２の周りにソケット７を設けてはいないが、前記第一実施形態と同様に設けることも当然可能であり、その組合わせは適宜選択して設けられるものであり、限定されるものではない。
【００３２】
以上の構成とした第二実施形態によっても、第一実施形態と同様に光源２からの略全ての光を有効利用でき、第二焦点Ｆ２がリング状となるため、発光面を拡大することができるものとなる。また、第三反射鏡５、配光制御レンズ６により全光束を制御でき所望の配光特性を得られるとともに、デザイン的にも従来にない斬新のものとすることができる。
【００３３】
以上のように２つの実施形態により本発明の説明を行ったが、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、配光制御レンズ６を設けて配光制御の一部を行ったが、これとは別に灯具１の前面を覆うようにアウターレンズを設け、このアウターレンズの所定位置にレンズカットを施し、配光制御を行うようにしたり、個々の部品を別体として設けるようにしても良い。さらに第二実施形態でも述べたように、第一実施形態と第二実施形態の構成を、適宜選択して組み合わせることも可能であり、本発明はこれらを含むことはいうまでもない。
【００３４】
【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、第一には、光源からの光を第一傾斜楕円回転面反射鏡および第二傾斜楕円回転面反射鏡により、リング状の第二焦点を形成するようにしたことにより、灯具の発光面積を拡げることができるものとし、これにより灯具に設置する光源の数を適正化して、コストダウンおよび消費電力の低減に極めて優れた効果を奏するものある。
【００３５】
また、第二には、光源の光を略全光束に亘って制御することができるため、光の利用効率の優れたものとなる。さらに、リング状に第二焦点が存在することや第三反射鏡に施される小反射面により、斬新なデザインとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る灯具の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】  図１に示す灯具の正面図である。
【図３】  本発明に係る灯具のソケットを示す断面図である。
【図４】  本発明に係る灯具の第三反射鏡の要部を示す断面図である。
【図５】  本発明に係る灯具の第二実施形態を示す断面図である。
【図６】  図５に示す灯具の正面図である。
【図７】  従来例を示す断面図である。
【図８】  別の従来例を示す断面図である。
【図９】  さら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
３  ……第一傾斜楕円回転面反射鏡
４  ……第二傾斜楕円回転面反射鏡
５  ……第三反射鏡
５ａ……小反射面
５ｂ……入光面
５ｃ……反射面
６  ……配光制御レンズ
７  ……ソケット
７ａ……光透過部
７ｂ……微小反射面
８  ……開口部
【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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【図９】
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