CN102889534A - 车辆用前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明实现了具有上下宽度比以往更狭窄的投影透镜的车辆用前照灯，其中，投影透镜（24）具有凸透镜的上下部分以预定量被切断的形状；光源（12）以射出面向下倾斜的状态配置到比投影透镜（24）的光轴（Ax）更靠上方；第一反射镜（14）具有对来自光源（12）的射出光进行反射的椭圆系反射面，其大小被调节为使得该反射面反射出的几乎所有的光能够入射到投影透镜（24）；遮光板（20）配置在第一反射镜（14）的焦点附近，在由投影透镜（24）投影而成的配光图案上形成水平截止线；第二反射镜（16）被配置成对来自光源（12）的射出光中未入射到第一反射镜（14）的光进行反射；第三反射镜（18）配置在与第一反射镜（14）所产生的反射光不发生干涉的位置，使第二反射镜（16）所产生的反射光向投影透镜（24）反射。

Description

车辆用前照灯
技术领域
本发明主要涉及一种车辆用前照灯。
背景技术
在车辆用前照灯中，存在着为实现特定目的而具有两片以上的反射镜的前照灯。例如，在专利文献1中，公开了为了在LED安装基板上部配置散热器而设置三片反射镜的LED灯单元。
专利文献1：日本特开2009-76377号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，车辆用前照灯的投影透镜对车辆正面的外观造成很大的影响。从外观设计方面考虑，也存在着想要减小投影透镜的上下宽度（例如20mm左右）的需求。但是，在仅减小投影透镜的上下宽度的情况下，便出现了入射到投影透镜的光束减少、光量降低的问题。
本发明就是鉴于这样的状况而做出，其目的在于，提供一种在具有呈凸透镜的上下部分以预定量被切断的形状的投影透镜的车辆用前照灯中，能够确保与具有上下部分未被切断的投影透镜的车辆用前照灯同等光量的技术。
解决课题的手段
本发明的一种实施方式的车辆用前照灯具有：投影透镜，其呈铅垂方向宽度比水平方向宽度狭窄的形状；光源，其以射出面向下倾斜的状态配置到比投影透镜的光轴更靠上方的位置；第一反射镜，其具有对来自光源的射出光进行反射的椭圆系反射面，其大小被调节为使得由该反射面反射出的几乎所有的光能够入射到投影透镜上；遮光板，其配置在第一反射镜的焦点附近，且在由投影透镜投影而成的配光图案上，形成水平截止线（cut-off line）；第二反射镜，其被配置为对来自光源的射出光中未入射到第一反射镜的光进行反射；和第三反射镜，其配置在比遮光板的上端更靠上侧的与第一反射镜所产生的反射光不发生干涉的位置，使第二反射镜所产生的反射光向投影透镜反射。
根据该实施方式，由于使用第二反射镜和第三反射镜将利用第一反射镜的反射中未能入射到投影透镜的光入射到投影透镜，因此，即使是具有呈凸透镜上下部分以预定量被切断的形状的投影透镜的车辆用前照灯，也能够确保与具有普通投影透镜的车辆用前照灯同等的光量。
发明的效果
根据本发明，在具有呈凸透镜的上下部分以预定量被切断的形状的投影透镜的车辆用前照灯中，能够确保与具有上下部分未被切断的投影透镜的车辆用前照灯同等光量。
附图说明
图1是现有技术的聚光灯型（projector type）车辆用前照灯的简要剖视图。
图2是为弥补图1所示的车辆用前照灯的光束不足而构成的车辆用前照灯的简要剖视图。
图3是为弥补图2所示车辆用前照灯缺点而构成的车辆用前照灯的简要剖视图。
图4是本发明一个实施方式的车辆用前照灯的简要剖视图。
图5是由第一反射镜反射的光线的轨迹的示意图。
图6是由第二反射镜和第三反射镜反射的光线的轨迹的示意图。
图7（a）～（d）是由车辆用前照灯构成的配光图案例的示意图。
符号说明
10：车辆用前照灯；12：光源；14：第一反射镜；16：第二反射镜；18：第三反射镜；20：遮光板；24：投影透镜；Ax：光轴；F1、F2：焦点。
具体实施方式
以下，参照图1～图3，对现有技术的车辆用前照灯进行说明，图4之后，对本发明的一个实施方式的车辆用前照灯进行说明。此外，图1～图3表示了沿着包含车辆用前照灯光轴在内的铅垂平面的剖面。
图1是现有技术的聚光灯型车辆用前照灯50的简要剖视图。从LED等光源52射出的光由反射镜54反射。由反射镜54反射的光的一部分被遮光罩56遮挡，其余的光入射到位于车辆前方侧的投影透镜60（其一部分以虚线表示）。在这样的车辆用前照灯50中，考虑采用以预定量切断投影透镜60的上下部分以使得上下方向宽度比左右方向宽度窄的投影透镜58。这样的上下宽度狭窄的投影透镜58的设计目的在于，实现从车辆前方观察时美观的效果。但是，在上下宽度狭窄的投影透镜58的情况下，由反射镜54反射的光中，光无法入射到以普通投影透镜60能够入射的透镜的上下部分（图中以虚线表示的部分），这就导致了光束不足。
图2是为了弥补图1所示的车辆用前照灯50的光束不足而构成的车辆用前照灯70的简要剖视图。在车辆用前照灯70中，从光源72射出的光由第一反射镜74反射，入射到位于车辆前方侧的投影透镜78。而且，在第一反射镜的延长线上，还配置有第二反射镜75，同样对从光源72射出的光进行反射。经该第二反射镜75反射的光，透过离开遮光罩76上端的位置，入射到投影透镜78。根据这样的结构，尽管消除了投影透镜78的光束不足的问题，但透过离开遮光罩76上端的位置的光，将投影到路面的眼前侧，即车辆前方很近的部分。其结果为，使路面的眼前侧过于明亮，从视觉辨认度方面看，并非优选。
图3是为了弥补图2所示车辆用前照灯70的缺点而构成的车辆用前照灯90的简要剖视图。车辆用前照灯90包括光源92、第一反射镜94、第二反射镜95、遮光罩96和投影透镜98。在该结构中，通过将第二反射镜95配置在与图2的第二反射镜75相比更接近光轴的位置，使得由第二反射镜95反射的反射光入射到投影透镜98的中心附近。其结果为，能够防止路面的眼前侧过于明亮。但是，在该结构中，第一反射镜94与第二反射镜95之间产生不连续部分，光会从该不连续部分漏出（图3中以箭头B表示），因而与图1例子同样出现了光束不足的问题。
图4是用于消除上述车辆用前照灯的缺点的本发明一个实施方式的车辆用前照灯10的简要剖视图。图4表示了由包含车辆用前照灯10的光轴Ax在内的铅垂平面截成的剖面的示意图。
在车辆用前照灯10中，由具有前方开口的灯体22和以覆盖前方开口部的方式配置的投影透镜24形成灯室26，在灯室26内，配置有光源和反射镜等。
车辆用前照灯10通过点亮光源，能够在例如配置于车辆前方25米位置的假想铅垂屏幕上形成预定的配光图案。在本实施方式中，可执行在点亮时形成近光用配光图案的配光控制，但也可执行能够形成远光用配光图案等其它配光图案的配光控制。
投影透镜24通过将其周缘部保持于灯体22的前端环状槽部23而被固定。投影透镜24是前方侧表面和后方侧表面为凸面的双凸非球面透镜，与通常的凸面透镜不同，其呈铅垂方向的上下部分以预定量被切断的形状。因此，从车辆前方观察时，其铅垂方向宽度比水平方向宽度窄，且在水平方向形成为细长的形状。投影透镜24的铅垂方向长度例如约为水平方向长度的20～70%。
投影透镜24构成为，在沿车辆前后方向延伸的光轴Ax上，具有后方焦点F1，将形成于该后方焦点的焦点面上的光源像作为反转像投影在假想铅垂屏幕上。
光源12比光轴Ax更靠上方，且以射出面向下倾斜的状态配置于灯室26内，以使直射光入射到第一反射镜14。光源12优选为发光二极管（LED）等半导体光源，但也可以是卤素灯或放电灯等任意灯。在以下的说明中，以LED灯为光源来进行说明。光源可如图所示由一个LED灯构成，也可由多个LED灯构成。
第一反射镜14具有以位于光源12的射出面正下方的旋转椭圆面作为基座的椭圆系的反射面，对自光源12射出的光进行反射。将第一反射镜14设计为使椭圆系反射面的焦点位于投影透镜24的后方焦点F1的附近。因此，由第一反射镜14的反射面反射出的光，几乎全部入射到投影透镜24。
将遮光板20配置为使其上端位于第一反射镜14的椭圆系反射面的焦点附近，在假想铅垂屏幕上形成的配光图案中形成水平截止线。
配置于第一反射镜14与遮光板20之间的第二反射镜16构成为，将来自光源12的射出光中未入射到第一反射镜14的光，向第三反射镜18反射。第二反射镜16优选为配置在第一反射镜14的椭圆形状的延长线上。第二反射镜16在光源12侧具有椭圆系反射面，椭圆系反射面的焦点F2位于比光轴Ax更靠上方处。
第三反射镜18配置于与第一反射镜14所产生的反射光不会发生干涉的位置，将第二反射镜16所产生的反射光向投影透镜24反射。第三反射镜18由以旋转抛物面为基座的抛物线系反射面构成，且被配置为其焦点与第二反射镜16的焦点F2基本一致。
通过将光源12配置为朝向下方，则无需如图3所示例地考虑第一反射镜与第三反射镜之间的间隙，并且能够将第三反射镜配置在光轴附近。当使第三反射镜18接近光轴Ax而配置时，与图2所示例不同，能够不会因第三反射镜18所产生的反射光而在路面的眼前侧产生明亮部分。
图5是由第一反射镜14反射的光线的轨迹示意图。从光源12射出的光经由第一反射镜14的焦点（或投影透镜24的后方焦点）F1入射到投影透镜24，使得光经由大致整个投影透镜24向前方射出。
图6是由第二反射镜16和第三反射镜18反射的光线的轨迹示意图。从光源12射出的光中的未入射到第一反射镜14的光，入射到第二反射镜16。入射到第二反射镜16的光，经由焦点F2入射到第三反射镜18，并利用第三反射镜18入射到投影透镜24的下侧。当该光被投影透镜24投影时，能够照亮假想铅垂屏幕的水平截止线附近。
图7（a）～（d）表示由车辆用前照灯10构成的配光图案例。图中的实线表示由第一反射镜14形成的配光图案C1，虚线表示由第二反射镜16和第三反射镜18形成的配光图案C3。此外，C2表示强光点。
图7（a）表示为了使第二反射镜16所产生的反射光集中入射到第三反射镜18中的车辆后方侧18a，调节第二反射镜16的椭圆系反射面的形状后的配光图案。由此，就能如配光图案C3所示，将光集聚到水平截止线附近。
图7（b）表示为了使第二反射镜16所产生的反射光的光束从第三反射镜18的车辆后方侧18a向车辆前方侧18b减少，调节第二反射镜16的椭圆系反射面的形状后的配光图案。由此，就能使由第二、第三反射镜产生的配光图案C3向上下方向均匀扩散。
调节第二反射镜16和第三反射镜18的反射面形状，也能够改变水平方向的配光图案。图7（c）表示为了使第二反射镜16所产生的反射光沿水平方向扩散的同时，使第二反射镜16所产生的反射光集中入射到第三反射镜18的车辆后方侧18a，对第二反射镜16的椭圆系反射面和第三反射镜18的抛物线系反射面的形状进行调节之后的配光图案。由此，能够使配光图案C3的宽度与图7（a）例相比得到扩大。
图7（d）表示为了使第二反射镜16所产生的反射光沿水平方向扩散的同时，使第二反射镜16所产生的反射光的光束从第三反射镜18的车辆后方侧18a向车辆前方侧18b逐渐减少，对第二反射镜16的椭圆系反射面和第三反射镜18的抛物线系反射面的形状进行调节之后的配光图案。如图所示，当使得由第二、第三反射镜所产生的反射光形成的配光图案C3与由第一反射镜所产生的反射光形成的配光图案C1相比，沿水平方向进一步扩散时，能够在光源光量少的情况下，稍作扩散即能实现效果。
如上所述，根据本实施方式的车辆用前照灯，在配置为朝向下方的光源的正下方配置第一反射镜，能够使得尽量多的光束入射到上下方向的宽度狭窄的投影透镜，并且，使用第二反射镜和第三反射镜，能够将利用第一反射镜的反射中未入射到投影透镜的光入射到投影透镜上。由此，即使是具有呈凸透镜上下部分以预定量被切断的形状的投影透镜的车辆用前照灯，也能够确保与具有普通投影透镜的车辆用前照灯同等的光量。另外，通过将第三反射镜配置在投影透镜的光轴附近，能够使车辆前方的路面眼前侧不会变得过亮。
本发明并非限于上述各实施方式，本领域的技术人员根据所掌握的知识，可附加各种设计变更等变形。各图所示的结构是用于说明一例的结构，因此，只要是能够达到同样功能的结构，便可进行适当变更，并能实现同样的效果。
还可以追加扩散光学系统来构成近光，以代替实施方式中所述的仅由车辆用前照灯构成近光的结构。另外，也可将图7（a）~（d）所示的配光图案组合起来使用。

Claims (5)

1.一种车辆用前照灯，其特征在于，具有：
投影透镜，其具有铅垂方向的宽度比水平方向的宽度狭窄的形状；
光源，其以射出面向下倾斜的状态配置到比所述投影透镜的光轴更靠上方；
第一反射镜，其具有对来自所述光源的射出光进行反射的椭圆系反射面，其大小被调节为使得由该反射面反射出的几乎所有的光能够入射到所述投影透镜上；
遮光板，其配置在所述第一反射镜的焦点附近，且在由所述投影透镜投影而成的配光图案上，形成水平截止线；
第二反射镜，其被配置为对来自光源的射出光中未入射到所述第一反射镜的光进行反射；和
第三反射镜，其配置在比所述遮光板的上端更靠上侧的与所述第一反射镜所产生的反射光不发生干涉的位置，使所述第二反射镜所产生的反射光向所述投影透镜反射。
2.根据权利要求1所述的车辆用前照灯，其特征在于，所述第二反射镜由椭圆系反射面构成，所述第三反射镜由抛物线系反射面构成，各所述反射面的焦点均位于比所述遮光板的上端更靠上侧的位置。
3.根据权利要求2所述的车辆用前照灯，其特征在于，对所述第二反射镜的椭圆系反射面的形状进行调节，以使反射光入射到所述第三反射镜整个镜面。
4.根据权利要求2所述的车辆用前照灯，其特征在于，对所述第二反射镜的椭圆系反射面的形状进行调节，以使反射光集中入射到所述第三反射镜的车辆后方侧。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的车辆用前照灯，其特征在于，对所述第二反射镜的椭圆系反射面和所述第三反射镜的抛物线系反射面的形状进行调节，使得由所述第三反射镜所产生的反射光形成的配光图案与由所述第一反射镜所产生的反射光形成的配光图案相比，沿水平方向进一步扩大。
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