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発明の名称 灯 具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−31208
公開日 平成8年(1996)2月2日
出願番号 特願平6−186425
出願日 平成6年(1994)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 章夫
発明者 小林 正自
要約 目的
外光により灯具の擬似点灯の防止を図り、かつ光源からの光が有効に射出されてその配光特性を改善することを可能とする。

構成
光源からの光を反射鏡により反射させ、レンズに設けた多数個の凸レンズ部により集光して所要の配光特性を得るようにした灯具において、レンズ5には縦横に配列された多数個の凸レンズ部6の配列間に平坦部8を設け、かつレンズの表面には各凸レンズ部6に対応する円形開口部9と、各平坦部8に対応する矩形開口部10とを有する遮光膜7を設ける。矩形開口部を設けることで、光源からの光を平坦部を透して有効に射出して配光特性を改善する。また、円形開口部の開口径を周辺部よりも中心部で大きくすることで、所要の配光特性を満足し、かつ外光による擬似点灯の発生を防止する。
特許請求の範囲
【請求項1】 光源と、この光源からの光を反射させる反射鏡と、その反射光を所定の配光特性に設定するように多数個の凸レンズ部を配列したレンズとを備える灯具において、前記レンズには各凸レンズ部の配列間にそれぞれ平坦部を設け、かつ前記レンズの前面側には前記各凸レンズ部に対応する第1開口部と、前記各平坦部に対応する第2開口部とを有する遮光膜を配設したことを特徴とする灯具。
【請求項2】 第2開口部は平坦部の形状に対応して矩形開口部として形成されてなる請求項1の灯具。
【請求項3】第1開口部は円形開口部として構成され、灯具の光軸近傍の開口径が、灯具の周辺部の開口径よりも小さくされてなる請求項1または2の灯具。
【請求項4】 光軸を中心とした所定領域を除く周辺部に遮光膜が設けられる請求項3の灯具。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は反射光によって非点灯状態の灯具が点灯状態に見えるという、いわゆる擬似点灯状態の発生を防止した灯具に関し、特に灯具レンズに遮光膜を形成して擬似点灯を防止した灯具に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のテールランプやストップランプ等の車両用灯具、或いは信号灯等の灯具では、後続車の前照灯光や太陽光等の外光が灯具において反射されることによって、非点灯状態の灯具が点灯しているように見える、いわゆる擬似点灯状態が生じることがある。この擬似点灯が生じる原因として、外光が灯具のレンズ表面で反射すること、或いは外光が一旦灯具のレンズを透過して灯具内に入り、灯具内の反射鏡で反射されて再びレンズを透過して射出されること等が挙げられる。このうち、レンズ表面で反射される光は、外光が反射の法則によって反射されるときに生じるため、灯具に対して特定の角度位置に対してのみ擬似点灯が発生されることになり、実際に擬似点灯の影響が生じることは少ないものである。
【0003】一方、後者の灯具内の反射鏡で反射される光による擬似点灯は、反射鏡での反射によって集光された状態でレンズを透過して外部に射出されるため、灯具を実際に点灯した際の光の射出状態と似た状態となるため、点灯状態と区別をつけ難く、擬似点灯の影響は大きなものとなる。
【0004】このような擬似点灯を防止するため、従来からレンズの表面に遮光膜を形成する対策が行われている。例えば、図2は自動車のテールランプの断面図であり、同図において、1は灯具ボディ、2は光源としての電球、4は灯具ボディの内面に形成された反射鏡、5は灯具ボディの前面開口に取着されたレンズである。前記レンズ5はその裏面に球面状をした多数個の凸レンズ部を枡目状に配列した、いわゆる魚眼レンズとして構成されている。そして、このレンズ5の表面に所要のパターンに構成した遮光膜7を形成している。
【0005】このような灯具において、従来では図8(a),(b)にそのレンズ5の一部の背面図と断面図を拡大して示すように、電球2からの光は反射鏡4で反射されて略光軸に沿った平行状態の光束とされ、レンズ5を通して射出されるが、レンズ5は多数個の凸レンズ部6を縦横に配列した魚眼レンズとして構成されているため、光束は各凸レンズ部6において個々に集束されながらレンズ5を透過される。したがって、隣接配置される各凸レンズ部6の境界部分は、光の射出に寄与する程度は小さいものとなる。一方、外部から灯具内に進入して反射鏡4で反射される光は、前記したような光軸に沿った平行光とはならないため、各凸レンズ部6においては前記したように集束された状態で光が射出されることは少ない。
【0006】そこで、前記した遮光膜7は、これら凸レンズ部6の境界部分に対応する領域にのみ存在するようにパターン構成することで、光源からの光はその殆どを凸レンズ部6で集光させた上で遮光膜7を避けた状態でレンズ5を通して射出させ、かつその一方では灯具内に進入してきて反射鏡4で反射された擬似点灯の原因となる外光を遮光膜7によって遮光して外部へ射出されることを抑制し、これにより擬似点灯の防止を図っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の遮光膜を用いた灯具では、光源からの光は必ずしも前記したような状態で射出されるものではなく、その一部は遮光膜によって遮光されてしまい、灯具の配光特性が劣化されるという問題が生じている。即ち、図8に仮想線で示すように、レンズ5は透明樹脂を成形して形成しているが、その際に各凸レンズ部6の境界部に“だれ”Xが生じ、これによりこの境界部が凹面状に形成されてしまう。
【0008】このため、レンズ5を透過しようとする光の一部は、この凹面状の部分によって凸レンズ部6による集光が行われなくなり、その結果光の一部が遮光膜7が存在する方向に向けて屈折されてしまい、遮光膜7によって遮光されてしまう。この場合、レンズ5における集光性を改善すべく多数の凸レンズ部6の曲率を大きくしようとしたときには、各凸レンズ部6の境界部の傾斜が急峻になるため、この部分での“だれ”が一層顕著なものとなり、このため前記した光の効率低下が著しいものとなる。
【0009】
【発明の目的】本発明の目的は、擬似点灯を有効に防止することを可能にした灯具を提供することにある。また、本発明の他の目的は、擬似点灯の防止を図る一方で、光源からの光が有効に射出されてその配光特性を改善することができる灯具を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の灯具は、光源と、この光源からの光を反射させる反射鏡と、その反射光を所定の配光特性に設定するように多数個の凸レンズ部を配列したレンズとを備える灯具において、レンズには各凸レンズ部の配列間にそれぞれ平坦部を設け、かつレンズの前面側には各凸レンズ部に対応する第1開口部と、各平坦部に対応する第2開口部とを有する遮光膜を配設したことを特徴とする。
【0011】ここで、第2開口部は平坦部の形状に対応して矩形開口部として形成される。また、第1開口部は円形開口部として形成され、灯具の光軸近傍の開口径が、灯具の周辺部の開口径よりも小さくされてなることが好ましい。また、光軸を中心とした所定領域を除く周辺部に遮光膜が設けられることが好ましい。
【0012】
【作用】レンズに設けた平坦部に対応して遮光膜に第2開口部を設けることで、光源からの光を有効に射出して配光特性を改善する。また、第1開口部の開口径を周辺部よりも中心部で大きくすることで、所要の配光特性を満足する一方で、外光により擬似点灯の発生を防止する。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明を自動車のテールランプに適用した実施例の正面図であり、図2に示した断面構造のテールランプに適用した例を示している。ここで、1は黒色樹脂を成形した灯具ボディ、2はこの灯具ボディ1の背面に設けた開口にソケット3を用いて取着した光源としての電球、4は前記灯具ボディ1の放物面形状の内面にアルミニウム等を塗布して形成した反射鏡、5はこの反射鏡4の正面側に配置されて前記灯具ボディ1の正面開口に取着されたレンズである。
【0014】前記レンズ5は赤色透明樹脂を成形して形成しており、その裏面には球面状の凸レンズ部6を枡目状に配列して、いわゆる魚眼レンズとして構成されている。そして、このレンズの表面に遮光膜7を所要のパターンに形成している。即ち、図3(a),(b)にレンズ5の一部のA−A線に沿う拡大断面図とその背面図をそれぞれ示すように、裏面に配列した凸レンズ部6の縦横の配列ピッチを、凸レンズ部6の曲率半径よりも多少小さく設定することで、縦横に隣接する凸レンズ部6は相互に接触するが、斜め方向に隣接する凸レンズ部6、即ち4つの凸レンズ部6で囲まれる菱形状の領域では凸レンズ部6の間に球面の間隙6aが形成される。そして、この間隙となる領域6aではレンズ5の裏面を平面状に形成した平坦部8を設けている。
【0015】一方、前記レンズ5の表面に形成される遮光膜7は、黒色の塗料を所定パターンに塗布したものである。この遮光膜7は、図2に示したように、前記テールランプの光軸Oを中心とした所定角度領域には配設しておらず、この所定角度よりも周囲の中帯部から周辺部にかけてのみ配設している。そして、これら中帯部と周辺部においては、図3(c)に一部の拡大正面図を示すように、魚眼レンズを構成する多数の凸レンズ部6に対してはそれぞれ個々に対応するように、各凸レンズ部6の光軸を中心とした円形の開口部9を有している。また、前記レンズ5の凸レンズ部6間の平坦部8に対応するように、この平坦部8と略同一寸法の矩形開口部10、ここでは四片が内側に向けて凸状に彎曲された略菱形に近い開口部10を有している。しかる上で、前記円形開口部9は、テールランプの光軸Oに近い領域、即ちレンズ5の中心に近い領域では開口径を比較的に大きくし、周辺部に行くに従ってその開口径が段階的に低減されるように形成している。
【0016】なお、前記円形開口部9のうち、特に周辺部に配設される最も小径の円形開口部は、電球からの光が反射鏡で反射された後、凸レンズ部により集束されたときに、その光束の透過を妨げることがないような開口径に設定されており、したがって中心部に配設される円形開口部の開口径はこれよりも大きな径寸法に設定されている。また、この円形開口部9は真円に限られるものではなく、楕円、長円等を含み、或いは円に近い多角形をも含むものであるが、この明細書ではこれらを含めて便宜的に円形開口部と称している。同様に、前記矩形開口部10も本来の四辺が直線で構成される矩形はもとより、前記したようにその四片が曲線で形成された菱形に近い形状を含めたものをここでは便宜的に矩形開口部と称している。
【0017】このような構成のテールランプでは、電球2からの光は反射鏡4で反射されて平行光束とされ、レンズ5を通して外部に射出される。このレンズ5を透過する際、図4に模式的に示すように、光の一部は多数の凸レンズ部6を透過され、そのときに凸レンズ部6によりレンズ5の表面近傍位置において集光されるため、遮光膜の円形開口部9を透して外部に射出されることになる。また、光の他の一部は多数の凸レンズ部6間に形成されている平坦部8を透過され、平行光束のままレンズ5を透過され、そのときこの平坦部8に対応する部分の遮光膜7には矩形開口部10が配設されているため、透過光はこの矩形開口部10を透過して外部に射出されることになる。
【0018】したがって、凸レンズ部6が縦横に隣接される領域では、凸レンズ部6を成形する際の“だれ”によって凹レンズ状の部分が生じるが、凸レンズ部6の形状と配置の設計を適切に行うことで平坦部8を積極的に形成することができ、その結果このような凹レンズ状の部分を小さくすることができる。このため、凹レンズ状の部分で光が拡散されて、遮光膜7によって遮光される光の量は低減される。したがって、反射鏡4で反射された光の大部分は円形開口部9或いは矩形開口部10を透過して射出され、射出される光の光量低下が回避される。
【0019】更に、電球2からの光のうち、直接レンズ5を透過する光は、前記円形開口部9と矩形開口部10を透して外部に射出される。このとき、ランプの略光軸を中心にした所定角度の範囲内には遮光膜7を設けておらず、かつ前記した円形開口部9の径寸法を中心側と周辺側とで相違させることで遮光膜7の全体としては光軸の中心側よりも周辺側の方が遮光膜7の面積が大きくされているため、ランプ光軸の周辺側から射出される光量はランプ光軸の中心側から射出される光量に比較して極めて小さいものとされ、これによりテールランプに要求される配光特性を満足させることになる。この結果、テールランプの配光特性は図5に実線で示すようになり、同図に破線で示す従来のテールランプの配光特性に比較して、全体的な光量の増加を得ることができる。
【0020】一方、外部からテールランプに対して光が投射されると、その光の一部はレンズ5を透して灯具ボディ1内に入り、反射鏡4で反射された後にレンズ5を逆進して外部に照射されるため、擬似点灯状態になるおそれが生じる。しかしながら、このテールランプでは、遮光膜7を形成していることで、灯具ボディ1内に進入される光を低減しており、特に前記したようにランプの周辺部の遮光膜7の面積が中心部よりも大きくしているため、ランプの中心部から進入する光に対して周辺部から進入する光の量を格段に少なくすることができる。
【0021】ここで、擬似点灯状態が生じる現象について考察する。図6は擬似点灯状態を説明するための模式的な図であり、灯具の外部からレンズ5を透して灯具内に進入された外光は、反射鏡4で反射され、レンズ5を逆方向に透過して外部に射出される。このとき、灯具内に進入された光は、反射鏡4においてその焦点(電球2のフィラメント位置)に向けて反射される。このため、ランプの中心部近傍から灯具内に進入された光は、反射鏡4においてその焦点に向けて反射されると、焦点を通過した後は反射鏡4の反射面を外れた方向に向けられることになる。したがって、この光は灯具の所定の配光特性領域から外れた領域に射出され、擬似点灯状態の原因にはなり難い。
【0022】一方、ランプの周辺部から灯具内に進入された光は、反射鏡4においてその焦点に向けて反射されると、焦点を通過した後は反対側の反射鏡面に投射されるため、電球2からの光が射出される場合と同様にレンズ5を透過して外部に射出される。したがって、このようにランプの光軸に対して周辺部から灯具内に進入される光が擬似点灯状態を生じる大きな原因となる。
【0023】このため、本実施例のテールランプでは、遮光膜7の面積をランプの中心部では小さくし、周辺部では大きくして、ランプの中心部から進入する光に対して周辺部から進入する光の量を格段に少なくしているため、擬似点灯状態の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【0024】また、この実施例において、集光性を改善すべく魚眼レンズを構成する多数の凸レンズ部6の曲率を大きくしても、各凸レンズ部6の周囲には比較的に面積の大きな平坦部8が設けられるため、この平坦部8に臨む部分に“だれ”が生じることもなく、光の無駄がなくなり、配光特性の劣化が防止できる。
【0025】なお、前記実施例は自動車のテールランプに本発明を適用した例を示しているが、信号灯においても同様に適用することができる。この場合、例えば、赤、緑、黄色の各信号灯のレンズを前記したような凸レンズ部を設け、かつこのレンズ面に前記したような遮光膜を形成することにより、信号灯の電球で発光された光は効率良くレンズを透して外部に照射させ、所望の配光特性を得る一方で、西日(太陽光)等のような外部光により信号灯の擬似点灯を有効に防止することができる。
【0026】このように本発明を信号灯に適用する場合には、図7にレンズの一部を拡大して示すような構成とすることが好ましい。この実施例では、レンズ5に多数の凸レンズ部6を形成し、かつこの凸レンズ部6に対して円形開口部9と矩形開口部10を有する遮光膜7を形成する点では前記実施例と同じである。この実施例では、この円形開口部9の領域においてレンズ5の表面を球面状に凹設した凹レンズ部11を設けたことに特徴を有している。このような凹レンズ部11を設けることにより、凸レンズ部6によって集光された光はこの凹レンズ部11において再び拡径されるため、結果として平行光としてレンズ5の表面から射出される。したがって、灯具の配光特性においては、図5に鎖線で示すように光軸方向の光強度を高めることができ、信号灯の遠距離からの視認性を高めることが可能となる。
【0027】ここで、前記遮光膜は耐熱性の黒色樹脂板等をエッチング処理して所要のパターンに形成したものをレンズ面に貼り付けてもよい。また、遮光膜のパターンの形成に際しては、コンピュータを用いたCAD等を利用するが、実際にレンズ面における配光分布を測定し、この測定値に基づいて設計してもよい。また、本発明はインナーレンズとアウターレンズとを備える灯具においても、同様に適用することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多数個の凸レンズ部を配列したレンズには、各凸レンズ部の配列間にそれぞれ平坦部を設け、かつレンズの前面側には各凸レンズ部に対応する第1開口部と、各平坦部に対応する第2開口部とを有する遮光膜を配設しているので、遮光膜により外光が灯具内に進入することを抑制して擬似点灯の発生を防止する一方で、凸レンズ部で集光された光を第1開口部から透過させ、平坦部を透過した光を第2開口部から透過させ、これにより所望の配光特性を得ることができる。
【0029】また、第2開口部は平坦部の形状に対応して矩形開口部として形成することで、平坦部を透過した光の略全てを第2開口部を透過させ、光源からの光を効率よく射出でき、特に光軸方向の配光特性を改善する。
【0030】更に、第1開口部は円形開口部として形成され、灯具の光軸近傍の開口径が、灯具の周辺部の開口径よりも小さくすることで、擬似点灯の発生に大きな影響を与える灯具の周辺部における外光の進入を有効に防止でき、擬似点灯を更に効果的に防止することができる。
【0031】また、光軸を中心とした所定領域を除く周辺部に遮光膜が設けられることで、光軸中心近傍の光の遮光を回避し、配光特性を更に改善することができる。




 

 


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