JP2006134713A - 車両用照明灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の車両用照明灯具においては、正面方向をビーム状に照明するなど配光特性上の制約から光源に対する光束利用率が低くなり必要以上の大電力が要求されるものとなる問題点を生じている。
【解決手段】 本発明により、光源２に対して、この光源を第一焦点とし、前方で且つ上方に第二焦点を有する光回収用楕円面６を想定しておき、光源からの直接、或いは、間接光が上向き光となり照明光とすることができない位置の光回収用楕円面６上に回収リフレクタ７ａ、７ｂを設けることで、第二焦点を仮想光源とし、この光を第二の楕円系リフレクタ８などにより照射方向に向かうものとして回収し、光束利用率を向上させて課題を解決するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッドライト、フォグライトなど照明用に使用され、プロジェクタ型と称されて楕円系のリフレクタが採用されている車両用灯具に関するものであり、詳細には、大略２５％以下と云われている、この種の車両用灯具の光束利用率を向上させられる構成の開発に係るものである。

従来のプロジェクタ型灯具（１０）の構成の例を示すものが図９であり、このプロジェクタ型灯具（１０）は光源（１２）を第一焦点Ｆ１とする回転楕円面などとしたリフレクタ（１４ａ）が用いられ、前記光源（１２）からの光は第二焦点Ｆ２に集束するものとなる。

そして、前記第二焦点Ｆ２の近傍には、例えば、下半部を覆う遮光板（２２）が設けられているので、第二焦点Ｆ２に収束する光は、ほぼ下弦の半円状となる。そして、前記遮光板（２２）の前方には、この遮光板（２２）に焦点を有する投影レンズ（１８）が設けられているので、下弦の半円状であった第二焦点Ｆ２に収束していた光は、上下左右が反転し上弦の半円状として車両前方に投射されるものとなる。

よって、プロジェクタ型灯具（１０）からの照射光は、上向きの光を一切含まないものとなり、対向車の運転者には幻惑を与えることのない、理想的とも云える配光特性が得られるものとなる。しかしながら、実際には水平よりも上方に一切光を放射しないと、道路標識の確認などが不可能であるので、交通法が左側通行の場合には、左側に向けて１５°左上がりの光を放射（図８参照）し、歩行者の確認、道路標識の読み取りを行えるようにされている。
特開２００１−７６５１０号公報

しかしながら、上記にも説明したように車両用灯具においては、遠方を照射するために光源から光をビーム状に収束せざるを得ず、そのために放物面系、楕円面系などのリフレクタを使用して光をビーム状に収束させる構成となり、これにより、対向車の運転者に幻惑を生じさせるなどの問題点を生じるものとなるので、上向き光線を生じさせないなど配光特性の形状が規制されている。

この規制により、放物面系、楕円面系、何れのリフレクタを採用する車両用照明灯具においても、フィラメント、放電アークの下半部からの光はフード、遮光板などによりほぼ完全に遮蔽が行われるものとなり、この時点で光源に対する光束利用率は５０％に低下する。更に、リフレクタで光源の全周を包囲することは不可能であり、当然に光束捕捉率も低下し、実質、光束利用率は、略１／４程度となり、一層の利用効率の向上が望まれていた。

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、１つの光源と、前記光源と第一の楕円系リフレクタと第一の遮光板と第一の投影レンズとで第一のプロジェクタ灯具が構成されると共に、前記光源を第一焦点とし該光源の適宜の上方、且つ前方に第二焦点を有する光回収用楕円面を想定しておき、前記第一のプロジェクタ灯具が前記光源からの光を照射光として充分にに利用できない範囲である前記光源の下方、及び、光源の前方で且つ斜め上方となる位置で前記第一の楕円系リフレクタからの反射光と干渉を生じない位置には前記光回収用楕円面に沿い回収用リフレクタを配置して前記第二焦点に光を収束させ、この第二焦点に対応して前記第一のプロジェクタ灯具と照射方向を同一とする第二の楕円系リフレクタと第二の遮光板と第二の投影レンズとが設けられ、第二のプロジェクタ灯具が設けられていることを特徴とする車両用照明灯具を提供することで、光源に対する光束利用効率を向上させ、課題を解決するものである。

本発明により、車両用灯具用として実際に使用している楕円系リフレクタとは別に、光源を第一焦点とし、斜め上前方に第二焦点を有する光回収用楕円面を想定しておき、そして、前記実際に使用している楕円系反射面の例えば、光源の下方など、車両用灯具用の照明光として使用が困難な方向へ発せられる部分の前記光回収用楕円面を実体化し、回収用リフレクタを形成する。

このようにすることで、前記光回収用楕円面の第二焦点に、光が収束するものとなるので、この第二焦点に対して、第二の楕円系リフレクタ、第二の投影レンズなどを設けることで、従来使用されることのなかった光源光も回収可能とし、同一の明るさの光源においてもより明るい車両用灯具の実現を可能として、夜間走行時の視認性の向上など、この種の車両用灯具の性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。

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に符合１で示すものは、本発明に係る車両用灯具であり、この車両用灯具１は、ハロゲン電球、メタルハライド放電灯などである１つの光源２と、この光源２を第一焦点Ｆ１とし、長軸Ｚを略水平として設けられる回転楕円面など反射面３ａを有する楕円系リフレクタ３と、前記楕円系リフレクタ３の反射面３ａの第二焦点Ｆ２の近傍に設けられる第一の遮光板４と、前記第一の遮光板４の近傍に焦点を有する第一の投影レンズ５とからで第一のプロジェクタ灯具１Ａが構成されている。

ここで、前記第一のプロジェクタ灯具１Ａによる光源２からの光の利用状況を検討してみると、上記「背景技術」の項でも説明したように、第一の楕円系リフレクタ３の光源２より上方側に設けた反射面３ａに向かい放射される光は、前記反射面３ａに反射した後に収束するために下向き光となる。一方、第一の楕円系リフレクタ３の光源２より下方側においても前記反射面３ａと同一の焦点Ｆ１、Ｆ２を有する反射面３ｂを設けたと仮定すると、下方に向かい放射される光は、前記反射面３ａに反射した後には第二焦点に収束するために上向き光となる。上向き光となる光は眩惑発生の要因となるので第一の遮光板４で遮光され、殆どが第一の投影レンズ５に達しないものとされる。従って、反射面３ｂを設けた場合には、この部分の光の利用率は非常に低い。

また、第一の楕円系リフレクタ３の反射面３ａに反射し、第一の投影レンズ５に入射可能な角度で第二焦点Ｆ２に収束させられる第一の楕円系リフレクタ３の光束捕捉率もそれ程に高くなく、第一の楕円系リフレクタ３と第一の投影レンズ５との間を通過する光源２からの直射光、及び、第一の投影レンズ５に直接に入射する光源２からの直射光は、第一の投影レンズ５を透過した後には放散する光となり、照明用の光としては使用できない。

よって、第一のプロジェクタ灯具１Ａが照明用の光として使用可能な光源２からの光は、僅かに第一の楕円系リフレクタ３の略上半部に反射する範囲の光の量に過ぎない。この点を鑑みて、本発明では、光源２を第一焦点Ｆ１とし、この第一焦点Ｆ１の適宜の前方であり且つ上方に第二焦点Ｆ２１を有する、即ち、長軸Ｚ２が車両の進行方向に対して先上がりとされ、例えば回転楕円面とされた光回収用楕円面６が想定されている。

尚、上記の説明でも明確なように前記光回収用楕円面６は、あくまでも仮想的に設定されているたものであり、よって、この光回収用楕円面６は、全体の存在が見えることはないものであるが、後に説明するように、一部が回収用リフレクタ７として実体化されたときには、その実体化された回収用リフレクタ７（ａ、ｂ）の部分が一部として見えるものとなる。

ここで、前記回収用リフレクタ７（ａ、ｂ）が設けられる場所について説明を行えば、端的には、光源２からの光を前記第一の楕円系リフレクタが車両用照明灯具１の照射光として効率的に反射ができない場所であり、具体的には、第一の楕円系リフレクタ３に反射しても第一の遮光板４により、ほとんどが遮られ第一の投影レンズ５に達することのない光源２から下方へ向かう方向、及び、光源２から前方で且つ上方に向かう方向が代表的である。

よって、前記光回収用楕円面６に沿い、上記の２箇所に回収用リフレクタ７ａ、７ｂを実体のあるものとして設ければ、一方の回収用リフレクタ７ａにより光源から下方に無効光として放射されていた光が回収されるものとなり、他方の回収用リフレクタ７ｂにより、従来は第一の投影レンズ５に直接に達して放散する光となり配光特性を形成する上で無効となっていた光源２の光は光回収用楕円面６の第二焦点Ｆ２１に収束するものとなる。

尚、上記に説明した、回収用リフレクタ７ａ、７ｂを設けた２箇所は代表的な位置の例であり、上記光回収用楕円面６に沿う位置であれば、上記の２箇所に限定するものではない。そして前記回収用リフレクタ７ａ、７ｂに加えて、前記第二焦点Ｆ２１を第一焦点とする第二の楕円系リフレクタ８を設け、この第二の楕円系リフレクタ８の第二焦点Ｆ２２の近傍に第二の遮光板４Ａを設け、そして、第二の遮光板４Ａの近傍に焦点を有する第二の投影レンズ５Ａを配置し第一プロジェクタ灯具１Ａと同様に長軸Ｚ３を略水平とした第二のプロジェクタ灯具１Ｂを構成する。

このようにすることで、前記回収用リフレクタ７ａ、７ｂからの反射光は光回収用楕円面６の第二焦点Ｆ２１を光源とする第二の楕円系リフレクタ８の反射光は、第二の遮光板４Ａにより配光特性上で不要となる光を遮蔽された状態で第二の投影レンズ５Ａから車両用照明灯具１の照射光として投射されるものとなり、よって、回収用リフレクタ７ａ、７ｂにより捕捉が行われた分だけ光量が増加するものとなる。

このときに、回収用リフレクタ７ａ、７ｂを設置するに当たり、特に、第一の楕円系リフレクタ３と位置的な干渉を生じないようにすると共に、回収用リフレクタ７ｂは、第一の投影レンズ５へ達する第一の楕円系リフレクタ３からの反射光の光路を遮ることのないように留意する。また、前記第一楕円系リフレクタ３、回収用リフレクタ７ａ、第二楕円リフレクタ８を一体化すると良い。

ここで、本願発明における光源２の形状、および、設置方向について考察を行う。車両用灯具の主照射方向（図８におけるＨ−Ｖの交点方向）に対して光源２の発光部長手方向、例えば白熱電球の場合はフィラメント２ａ、（放電灯の場合はアーク）が主照射方向に対して平行方向になるように設ける配置を縦置き配置、主照射方向に対して直交方向になるように設ける配置を横置き配置と定義する。図２、および、図３は縦置き配置の場合の反射鏡と光源の情況を示す概略図であり、図２は灯具を車両に取付けた状態での垂直方向断面を示し、向かって図面左方向が主照射方向となる。図３は反射鏡を正面から看視したときのフィラメントの投影されている状態を概念的に示したものである。

また、図４、および、図５は同じくフィラメント２ａの横置き配置の場合の反射鏡と光源の情況を示す概略図であり、図４は上記と同様に灯具を車両に取付けた状態での垂直方向断面を示し、向かって図面左方向が主照射方向となる。図５は、上記縦置き配置の場合と同様に反射鏡を正面から看視したときのフィラメントの投影されている状態を概念的に示したものである。尚、図２、図４に符合４１で示すものは遮光板であり、符合５１で示すものは投影レンズである。尚、縦置き配置が容易に行える電球としては、ＪＩＳ規格Ｃ７７１１号にＣ−８型として示されている形状で継線が行われた電球を採用すれば良く、横置き配置を行う際には、同規格にＣ−６型として示されている形状で継線が行われた電球を採用すれば良い。

図６は、前記フィラメントを縦置き配置とした反射鏡から直接に投影される光の状態を模式的に示したものであり、即ち、遮光板４１、投影レンズ５１で配光形状を整える以前の状態である。図３の正面図からも明らかなように、縦置き配置の場合フィラメント像は、反射鏡には放射状に反射するものとなるので、投影レンズ５１により投影される写像は、長手方向が各方向に傾くフィラメント像Ｇ１が重なり合うものとなり、この結果、上下方向に幅広いビーム状となる傾向を生じる。

従って、遮光板４１でカットする上方向に向かう光も多めとなると共に、下方に向かう光、言い換えれば車両の直前を照射する光も多くなり、この結果、直前の路面が必要以上に明るくなって、運転者の瞳孔が絞られ視感度が低下して遠方確認が困難となる問題を生じるものとなるので、上向き光のみ成らず近距離側に対しても光量をカットする必要を生じるものとなり、一層に光量の損失が増える。

但し、図２でも明らかなように、フィラメントから放射された光の大部分が反射鏡で反射され、第二焦点に一旦収束した後にレンズ５１に向かうものとなるので、光源に対する光束捕捉率は優れていると云える。

図７は、前記フィラメントを横置き配置とした反射鏡から投影される光の状態を模式的に示したものであり、図５の正面図からも明らかなように、横置き配置の場合フィラメント像は、反射鏡には水平方向の線状、乃至は、円弧状（図は線状であるとして示す）として反射鏡に反射するものとなるので、光源の像Ｇ２の形状も水平方向の略線状のものとなり、上下に狭いビーム状となる。

従って、遮光板４１でカットする上向き光の量も少なめで良く、また、車両の直前を照射する明るい光も生じないので、そのための特別な対応を講じる必要もなく、カットする光量は少なくて済むものとなる。但し、図４でも明らかなようにフィラメントから反射鏡を介さないでレンズに達する直射光を生じるので、光源に対する光束捕捉率に関しては、縦置き配置のフィラメントのものに対して劣るものとなる。

この点を改善するものが本発明の構成であり、上記の説明のように光源から放射されてリフレクタ３の反射面３ａに反射することなく投影レンズ５に入射するものとなっていた光は、本発明により設けられた回収用リフレクタ７ｂにより回収され、第二の楕円系リフレクタ８を介して第二の投影レンズ５Ａから照明光として放射されるものとなる。よって、本発明の構成によれば、フィラメントを横置き配置としたときにも、それに起因する光量損失は生じないものとすることができる。

図８は、本発明の構成による車両用照明灯具１によるすれ違い配光特性の形成の状態を示すものであり、例えば左側通行用のすれ違い配光には、路側にある道路標識などを確認するため、エルボなどと称されている左上がりの配光部分が必要とされるが、本発明においては、前記エルボの部分を含む配光形状Ｄ１は、ほぼ全方向に光を発している光源２を第一焦点の位置としている第一の楕円系リフレクタ３、第一の遮光板４、第一の投影レンズ５の側で形成している。

そして、光回収用楕円面６の第二焦点を第一焦点の位置としている第二の楕円系リフレクタ８、第二の遮光板４Ａ、第二の投影レンズ５Ａの側は、例えば、水平線以下の左右方向へ拡がる配光形状Ｄ２など、上記したエルボ部分などのように形状的に厳密な規定のない部分を形成するものとされている。

本発明により、車両用照明灯具１を上記の構成としたことで、光源から発せられる光の内の従来は利用されていなかった光を回収用リフレクタ７ａ、７ｂにより捕捉し、この捕捉した光を第二の楕円系リフレクタ８、第二の遮光板４Ａ、第二の投影レンズ５Ａにより照射方向に投射するものとして、照射光として使用可能とするものとする。

よって、光源２に対する光束利用率は向上し、同一の光源を使用したときにも、より明るい車両用照明灯具１の実現を可能として、例えば、より消費電力の少ない光源への代替を可能とするなど、省エネルギー性の向上も実現可能とするものとなる。

本発明に係る車両用照明灯具の実施形態を示す略示的な断面図である。 縦型配置（Ｃ−８）のフィラメント（或いはアーク）とリフレクタとの関係を示す長軸に沿う断面で示す説明図である。 同じく、縦型配置のフィラメント（或いはアーク）とリフレクタとの関係を正面から示す説明図である。 横型配置（Ｃ−６）のフィラメント（或いはアーク）とリフレクタとの関係を長軸に沿う断面で示す説明図である。 同じく、横型配置のフィラメント（或いはアーク）とリフレクタとの関係を正面から示す説明図である。 縦型配置のフィラメントとリフレクタとによる基本的な光の配布情況を示す説明図である。 横型配置のフィラメントとリフレクタとによる基本的な光の配布情況を示す説明図である。 本発明に係る車両用照明灯具による配光特性の形成の状態の例を示す説明図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…車両用照明灯具
１Ａ…第一のプロジェクタ灯具
１Ｂ…第二のプロジェクタ灯具
２…光源
２ａ…フィラメント
３…第一の楕円系リフレクタ
４…第一の遮光板
４Ａ…第二の遮光板
５…第一の投影レンズ
５Ａ…第二の投影レンズ
６…光回収用楕円面
７ａ、７ｂ…回収用リフレクタ
８…第二の楕円系リフレクタ

Claims (3)

1. １つの光源と、前記光源と第一の楕円系リフレクタと第一の遮光板と第一の投影レンズとで第一のプロジェクタ灯具と、前記第一のプロジェクター灯具に重ねて配置され、第一および第二の焦点を有する第二の楕円系リフレクタと第二の遮光板と第二の投影レンズとで構成される第二のプロジェクタ灯具とを備え、前記光源を第一焦点とし前記第二の楕円系リフレクタの第一の焦点を第二焦点とする光回収用楕円面を想定しておき、該光回収用楕円面の前記光源よりも下側となる位置および前記第一の楕円系リフレクタからの反射光と干渉を生じない位置には、当該楕円面に沿う回収用リフレクタを備えることを特徴とする車両用照明灯具。
2. 前駆光源は前記第一の楕円系リフレクタの長軸に対しＣ−６配置（横置き配置）とされていることを特徴とする請求の範囲１記載の車両用照明灯具。
3. 前記第二焦点と第二の楕円系リフレクタと第二の遮光板と第二の投影レンズとから構成される前記第二のプロジェクタ灯具は、前記第二焦点を回動の中心として水平方向に回動可能とされていることを特徴とする請求の範囲１または請求の範囲２記載の車両用照明灯具。

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