JP2000133017A - プロジェクター型ヘッドランプ - Google Patents

プロジェクター型ヘッドランプ

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JP2000133017A
JP2000133017A JP10305781A JP30578198A JP2000133017A JP 2000133017 A JP2000133017 A JP 2000133017A JP 10305781 A JP10305781 A JP 10305781A JP 30578198 A JP30578198 A JP 30578198A JP 2000133017 A JP2000133017 A JP 2000133017A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のプロジェクター型ヘッドランプでは、
楕円系のリフレクタの収束する光束の断面形状を投影レ
ンズで投影し配光特性とするものであり、配光特性内で
光量の自由な配分ができず遠方の視認性が不足する問題
点がある。 【解決手段】 本発明により、中央部分がライン状焦点
ｆＬを略水平方向とするシリンドリカルレンズ部２ａで
あり、左右端には２分割した非球面レンズ部２ｂが組合
わされた長円形投影レンズ２と、垂直断面には光源４の
近傍に第一焦点ｆ１を有しライン状焦点の近傍に第二焦
点ｆ２を有する楕円が表れ、水平断面には所望の水平放
射角を与える自由曲線が表れるリフレクタ３とから成る
プロジェクター型ヘッドランプ１としたことで、長円形
投影レンズ２に設けたシリンドリカルレンズ部２ｂによ
り水平方向には光学的作用を生じないものとし、背面に
設けるリフレクタ３側でも配光特性の形成に寄与できる
ものとして光量の配賦を自在とし課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用のヘッドラン
プに関するものであり、詳細には楕円系の反射面で第二
焦点に略焦点を一致させて投影レンズを配置し、前記第
二焦点に収束する光束の断面形状を投影して配光特性を
形成する構成としたヘッドランプに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のプロジェクタ型ヘッドラ
ンプ９０の構成の例を示すものが図８であり、例えば回
転楕円面としたリフレクタ９１の第一焦点ｆ１の近傍に
光源９２を配置し、この光源９２からの光が収束する第
二焦点ｆ２の近傍に焦点ｆ３を有するように投影レンズ
９３を配置する。
【０００３】このように構成したことで、前記第二焦点
ｆ２に収束する光束の断面形状が投影レンズ９３により
拡大投影されるものとなるので、前記第二焦点ｆ２に収
束する光束中に所望する配光特性の形状のみを通過さ
せ、不要部分を遮蔽するシェード９４を設けておけば、
適切な配光特性を有するプロジェクタ型ヘッドランプ９
０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
た従来の構成のプロジェクタ型ヘッドランプ９０におい
ては、第二焦点ｆ２に一旦収束し、以後は放射状に拡散
する光を投影レンズ９３で照射方向に投影するものであ
るので、投影レンズ９３を通過した後においても、その
放射状に拡散する特性は維持されるものとなる。
【０００５】従って、所望に位置に光を集中させるなど
の操作は不可能であり、よって、配光特性の形状を形成
させる点においては優位な特性を有するが、配光特性の
形状内での照度の配分の面では自由度が低く、例えば車
両の正面方向に光量を多量に配賦して遠方の視認性に優
れる配光のヘッドランプとするなどが不可能であり、走
行配光用のヘッドランプとしては採用できないなどの課
題を生じていた。
【０００６】また、上記の従来例の説明からも明らかな
ように投影レンズ９３は正面から見た形状が円形とな
り、近来の自動車デザインの流れに沿わないものとな
り、これに対応するために、上下を切断した形状の投影
レンズ９３とすることも提案されているが、この場合に
は光量の損失があり、視認性が低下すると言う別の問題
点を生じるものとなっている。
【０００７】
【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、中央部分が
ライン状焦点を略水平方向とするシリンドリカルレンズ
部であり該シリンドリカルレンズ部の左右端には中心で
縦に２分割した非球面レンズ部が組合わされて成る長円
形投影レンズと、光源と、垂直断面には前記光源の近傍
に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を
有する楕円が表れ水平断面には光源光にたいし所望の水
平放射角を与える自由曲線が表れ且つ水平方向の幅を前
記シリンドリカルレンズ部と略同じとしたリフレクタと
から成ることを特徴とするプロジェクター型ヘッドラン
プを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【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３に符号１で示
すものは本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの
第一実施形態であり、このプロジェクター型ヘッドラン
プ１（以下にヘッドランプ１と略称する）は従来例のも
のと同様に基本的には、光源と、リフレクタと、投影レ
ンズとから構成されているものである点は従来例と同様
である。
【０００９】ここで、本発明においては、投影レンズを
長円形投影レンズ２として構成するものであり、その長
円形投影レンズ２の構成は、従来例と同様な非球面レン
ズを直径で２分割し、それぞれの分割面を対峙させる状
態で適宜な間隔Ｌを持たせておき、両者間の間隙Ｌに前
記した分割面と一致する形状のシリンドリカルレンズを
設けた形状である。
【００１０】即ち、本発明の長円形投影レンズ２は、幅
Ｌのシリンドリカルレンズ部２ａの両端に非球面レンズ
部２ｂが組合わされたものとされている。そして、車両
に取付けるときには基本的に前記シリンドリカルレンズ
部２ａの幅Ｌが水平となるようにされている。従って、
長円形投影レンズ２は前記シリンドリカルレンズ部２ａ
の幅Ｌと略同一の長さの線状となるライン状焦点ｆＬを
有するものとなる。
【００１１】また、本発明ではリフレクタ３は車両への
取付状態における垂直断面に表れる曲面形状と、水平断
面に表れる曲面形状とを異なるものとするものであり、
この第一実施形態においては、前記垂直断面には光源４
の近傍を第一焦点ｆ１とし、前記長円形投影レンズ２の
ライン状焦点ｆＬの近傍を第二焦点ｆ２とする楕円Ｏが
表れるものとされ、そして、水平断面には光源４の近傍
を焦点ｆとする放物線Ｐが表れるものとされ、前記リフ
レクタ３の幅Ｗはシリンドリカルレンズ部２ａの幅Ｌと
略同一とされている。
【００１２】このようにしたことで、本発明のヘッドラ
ンプ１においては、光源４からの光は、垂直方向には図
２に示すように前記ライン状焦点ｆＬの近傍で収束する
ものとなり、水平方向では図３に示すように光軸Ｚに平
行となる平行光線を生じるものとなる。
【００１３】このときに、上記でも説明したように前記
長円形投影レンズ２のシリンドリカルレンズ部２ａは垂
直断面には凸レンズ状の曲面が表れるものであるので、
この曲面で自動車用の照明として適切な照射角に調整さ
れて照射方向に放射される。一方、水平断面にはシリン
ドリカルレンズ部２ａは何らの曲率も有することがない
ので平行光線のまま外部に放射が行われる。
【００１４】以上が本発明のヘッドランプ１の基本的な
動作原理であり、即ち、垂直方向ではリフレクタ３とシ
リンドリカルレンズ部２ａとが配光特性の形成に関与
し、水平方向ではリフレクタ３のみが配光特性の形状に
関与するものとなる。従って、水平断面側に表れる放物
線Ｐを、例えば焦点ｆを光源４よりも照射方向側（前
方）に有するものとして設定すれば、この放物線Ｐから
の反射光は水平方向に拡がるものとなり、自動車用照明
に適するものとすることができる。
【００１５】また、上記説明では前記長円形投影レンズ
２のシリンドリカルレンズ部２ａのみの作用を説明した
が、本発明は非球面レンズ部２ｂも利用するものであ
り、このときには、前記リフレクタ３の左右端部、即
ち、非球面レンズ部２ｂのそれぞれの背面には、第一焦
点ｆ５１を前記光源４の近傍とし、第二焦点ｆ５２をそ
れぞれの非球面レンズ部２ｂの頂点の近傍とするサイド
リフレクタ５を設けるものである。
【００１６】このようにすることで、前記サイドリフレ
クタ５で反射が行われた光源４の光は非球面レンズ部２
ｂの近傍に収束するものとなり、その照射方向はそれぞ
れが光軸Ｚ方向に向かうものとなる。よって、光軸Ｚ上
で一旦交差し、しかる後には水平方向に拡がるものとな
るので、前記リフレクタ３からの反射光と組合わせ適宜
な配光特性を形成すれば良いものとなる。
【００１７】尚、このときに、例えばサイドリフレクタ
５を光源４を通る水平線より上部にのみ設ければ、ヘッ
ドランプ１の、このサイドリフレクタ５から照射される
照射光は水平線から下方のみに存在するものとなるな
ど、サイドリフレクタ５を設ける位置、上下方向の幅を
調整することで、垂直方向への照射角および照射方向の
設定は自在である。
【００１８】図４は本発明の第二実施形態を示すもので
あり、上記の説明でも明らかなように本発明のヘッドラ
ンプ１においては水平方向の配光特性はリフレクタ３で
設定されるものであるので、このリフレクタ３の水平断
面に現れる曲線を調整することで配光特性の形状のみな
らず、光量の分配も自在となる。従って、例えば中心部
には水平方向に拡散し、左右両端部には光軸Ｚと平行方
向に反射するような自由曲面ＦＲを設定すれば遠方正面
が明るいヘッドランプ１がプロジェクタ型でも実現可能
となる。
【００１９】また、本発明において、水平断面に現れる
曲線は、上記の放物線Ｐや自由曲面ＦＲに限定されるも
のではなく、図５に第三実施形態として示すように、そ
れぞれが自在な面積と位置を持つ複数の区画に区分し、
それぞれの区画に放物線Ｐ、自由曲面ＦＲ、あるいは、
放物柱面などを配置した、いわゆるマルチリフレクタ状
としても良い。
【００２０】更には、図６に第四実施形態として示すよ
うに、リフレクタ３の中央部に光源４の近傍に第一焦点
ｆ１を有し、ライン状焦点ｆＬの近傍に第二焦点ｆ２を
有する回転楕円面ＲＯを配置し、左右両端部には光軸Ｚ
と平行方向に反射するような自由曲面ＦＲあるいは放物
線Ｐを配置すれば、前記回転楕円面ＲＯからの反射光は
シリンドリカルレンズ部２ａで垂直方向のみ照射角が狭
められ、水平方向は広いまま投射される。これに対して
自由曲面ＦＲあるいは放物線Ｐからの反射光は車両の正
面方向に放射され遠方を照射するものとなり、上記した
他の実施形態と同様な作用、効果が得られるものとな
る。
【００２１】以上の各実施形態を総括すれば、本発明に
よりシリンドリカルレンズ部２ａを含む長円形投影レン
ズ２を採用したことで、水平方向には光学的な作用を行
わないものとして背面に設ける反射面での水平方向の配
光特性の形成を可能とするものであり、よって、上記に
も説明したように水平方向に広い放射角が得られる反射
面形状や、水平方向にスポット状の放射角が得られる反
射面形状を組合わせることで、形状および光量の分配を
自在なものとするのである。
【００２２】ここで、本発明を成すための発明者による
検討の結果を述べれば、前記長円形投影レンズ２のシリ
ンドリカルレンズ部２ａは上記の各実施形態で記載した
ような作用、効果を得るためには水平方向の幅Ｌを３０
mm以上とする必要があり、また、長円形投影レンズ２全
体としては垂直方向の高さに対して水平方向の幅を２〜
６とするときが好結果が得られるものであることが確認
された。
【００２３】また、上記の構成とした本発明のヘッドラ
ンプ１においても、プロジェクタ型としての機能は有し
ているので、すれ違い配光を得るときなど必要に応じて
は図７に示すように、前記ライン状焦点ｆＬの近傍にシ
ェード６を設ければ良いものとなる。
【００２４】加えて、本発明のヘッドランプ１において
は前記長円形投影レンズ２に水平方向でのレンズ作用を
生じないシリンドリカルレンズ部２ａが設けられたこと
で、外部から長円形投影レンズ２面を覗き込むときには
内部の構造物などの形状が比較的明確に認識されるもの
となり、美観を損なう場合も生じる。
【００２５】本発明では上記の事態にも対応するもので
あって、図７中に示すように前記長円形投影レンズ２と
リフレクタ３（図示は省略する）との間の下方には車体
色、黒色などの着色を行った部材、あるいは、クローム
鍍金、アルミニュウム蒸着などの光輝処理を行った部材
によりインナーエクステンション７を設けることで内部
の構造物などを覆い美観の向上を図るものである。
【００２６】尚、シェード６が設けられている場合に
は、前記インナーエクステンション７は図示のように長
円形投影レンズ２からシェード６迄としても良く、更に
はシェード６とインナーエクステンション７とを一体化
しても良い。また、前記長円形投影レンズ２の照射方向
側の周縁に同様な着色処理、光輝処理が行われた部材に
よりアウターエクステンション８を設け（図７参照）、
このアウターエクステンション８が長円形投影レンズ２
に投影されることで内部が透視されるのを防ぐなどの手
段も自在である。
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、中
央部分がライン状焦点を略水平方向とするシリンドリカ
ルレンズ部であり該シリンドリカルレンズ部の左右端に
は中心で縦に２分割した非球面レンズ部が組合わされて
成る長円形投影レンズと、光源と、垂直断面には前記光
源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第
二焦点を有する楕円が表れ水平断面には光源光にたいし
所望の水平放射角を与える自由曲線が表れ且つ水平方向
の幅を前記シリンドリカルレンズ部と略同じとしたリフ
レクタとから成るプロジェクター型ヘッドランプとした
ことで、長円形投影レンズに設けたシリンドリカルレン
ズ部により水平方向には光学的作用を生じないものとす
ることで、背面に設けるリフレクタ側でも配光特性の形
成に寄与できるものとして、配光形状中における光の分
配量の設定を自在とし、遠方確認が可能なものとするな
ど、この種のプロジェクタ型ヘッドランプの性能の向上
に極めて優れた効果を奏するものである。また、長円形
投影レンズとしたことで、ヘッドランプとしての形状も
垂直方向に幅が狭く、水平方向には幅が広い自動車デザ
インに適応できるものとし、この種のプロジェクター型
ヘッドランプの美観の向上にも優れた効果を奏するもの
とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプ
の第一実施形態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】 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】 同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッド
ランプの第二実施形態を要部で示す断面図である。
【図５】 同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッド
ランプの第三実施形態を要部で示す断面図である。
【図６】 同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッド
ランプの第四実施形態を要部で示す断面図である。
【図７】 同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッド
ランプの他の実施形態を要部で示す説明図である。
【図８】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……プロジェクター型ヘッドランプ ２……長円形投影レンズ ２ａ……シリンドリカルレンズ部 ２ｂ……非球面レンズ部 ３……リフレクタ ４……光源 ５……サイドリフレクタ ６……シェード ７……インナーエクステンション ８……アウターエクステンション ｆＬ……シリンドリカルレンズ部のライン状焦点 Ｚ……光軸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央部分がライン状焦点を略水平方向と
    するシリンドリカルレンズ部であり該シリンドリカルレ
    ンズ部の左右端には中心で縦に２分割した非球面レンズ
    部が組合わされて成る長円形投影レンズと、光源と、垂
    直断面には前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン
    状焦点の近傍に第二焦点を有する楕円が表れ水平断面に
    は光源光にたいし所望の水平放射角を与える自由曲線が
    表れ且つ水平方向の幅を前記シリンドリカルレンズ部と
    略同じとしたリフレクタとから成ることを特徴とするプ
    ロジェクター型ヘッドランプ。
  2. 【請求項２】 前記請求項１記載の長円形投影レンズ
    と、光源と、垂直断面には前記光源の近傍に第一焦点を
    有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する楕円が
    表れ水平断面には前記光源の近傍を焦点とする放物線が
    表れ且つ水平方向の幅を前記シリンドリカルレンズ部と
    略同じとしたリフレクタとから成ることを特徴とするプ
    ロジェクター型ヘッドランプ。
  3. 【請求項３】 前記請求項１記載の長円形投影レンズ
    と、光源と、前記請求項１記載のリフレクタ形状と、前
    記請求項２記載のリフレクタ形状とが任意の位置、面
    積、形状として組合わされ且つ水平方向の幅を前記シリ
    ンドリカルレンズ部と略同じとしたリフレクタとから成
    ることを特徴とするプロジェクター型ヘッドランプ。
  4. 【請求項４】 前記請求項１記載の長円形投影レンズ
    と、光源と、中央部には前記光源の近傍を第一焦点を有
    し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円
    面が配置されその水平方向左右には請求項２記載のリフ
    レクタ形状が配置され且つ水平方向の幅を前記シリンド
    リカルレンズ部と略同じとしたリフレクタとから成るこ
    とを特徴とするプロジェクター型ヘッドランプ。
  5. 【請求項５】 それぞれの前記非球面レンズ部の背面に
    は、前記光源の近傍を第一焦点とし、それぞれが対応す
    る前記非球面レンズ部の頂点近傍を第二焦点とする回転
    楕円面とされたサイドリフレクタが前記リフレクタの左
    右端に組合わされていることを特徴とする請求項１〜請
    求項４の何れかに記載のプロジェクター型ヘッドラン
    プ。
  6. 【請求項６】 前記サイドリフレクタは、垂直方向への
    照射角に対応して垂直方向の幅が設定されていることを
    特徴とする請求項５記載のプロジェクター型ヘッドラン
    プ。
  7. 【請求項７】 前記シリンドリカルレンズ部のライン状
    焦点の近傍に配光形成用のシェ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６の何れかに記載のプ
    ロジェクター型ヘッドランプ。
  8. 【請求項８】 前記長円形投影レンズと前記リフレクタ
    との間、もしくは、前記長円形投影レンズと前記シェー
    ドとの間の下方には着色材もしくは光沢材によるインナ
    ーエクステンションが設けられていることを特徴とする
    請求項１〜請求項７の何れかに記載のプロジェクター型
    ヘッドランプ。
  9. 【請求項９】 前記長円形投影レンズの照射方向側の周
    縁には着色材もしくは光沢材によるアウターエクステン
    ションが設けられていることを特徴とする請求項１〜請
    求項８の何れかに記載のプロジェクター型ヘッドラン
    プ。
  10. 【請求項１０】 前記長円形投影レンズの前記シリンド
    リカルレンズ部の左右幅が３０mm以上であり、正面から
    見たときの長円形投影レンズの縦横比が１：２〜１：６
    の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項９の何
    れかに記載のプロジェクター型ヘッドランプ。
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