JP2007172930A - 車両前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影レンズを大きくすることなく、光源から前方への反射光量を増大させると共に、部品点数を削減するようにした車両前照灯を提供する。
【解決手段】 光源１１と、前方に向かって凹状の反射面１２と、上記光源及び上記反射面からの光を集束させて前方に向かって照射する凸状の投影レンズ１３と、を備えた車両前照灯１０であって、上記反射面が、上記投影レンズに向かって光を反射させる楕円系の中心領域１２ａと、その外側に配置された周辺領域１２ｂと、から成り、上記投影レンズが、その周囲に上記反射面の周辺領域からの光を拡散させる第二のレンズ部１３ａを備えていて、この第二のレンズ部が、光源側の後面が、反射面の周辺領域からの光をほぼ平行光にする高次の凹面として形成され、前面が上下方向に屈折させると共に、左右方向に拡散させるように拡散プリズムレンズ１３ｂとして形成されるように、車両前照灯を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯または補助前照灯として使用される車両前照灯に関する。

従来、所謂プロジェクタタイプの自動車用の車両前照灯は、例えば図５に示すように構成されている。
即ち、図５において、車両前照灯１は、光源としてバルブ２と、上記バルブ２の発光中心が第一の焦点位置Ｆ１付近に位置し且つ長軸がバルブ２の光軸Ｏと一致するように配置されていて、バルブ２からの光を前方に向かって反射させる複合楕円系の反射面３と、その光源側の焦点位置が上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に位置するように配置され、バルブ２または反射面３からの光を集束させる投影レンズ４と、バルブ２から投影レンズ４への光路中にて上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されたカットオフを形成するためのシャッタ５と、投影レンズ４の前方に配置された前面レンズ６と、から構成されている。

尚、上記バルブ２は、ソケット２ａに装着されることにより、機械的に固定保持されると共に、給電が行なわれるようになっている。
また、上記投影レンズ４は、レンズホルダー４ａにより反射面３に対して保持されるようになっている。

このような構成の車両前照灯１によれば、バルブ２から出射した光が、直接にまたは上記反射面３で反射されて、この反射面３の第二の焦点位置Ｆ２に向かって集束した後、投影レンズ４に入射し、投影レンズ４によって集束されることにより、前面レンズ６を介して前方に向かって照射される。
その際、投影レンズ４に入射する光の一部がシャッタ５の上縁５ａによって遮断されることにより、カットオフを形成され、対向車に幻惑光を与えないように対向車線側で照射距離が短くなるような所望の配光特性が得られ、所謂すれ違いビームが形成されるようになっている。

ところで、このような構成の車両前照灯１においては、複合楕円系の反射面３で前方に向かって反射させる光量を増加させるためには、反射面３自体を大きくしたり、あるいは投影レンズ４の径を大きくする必要がある。
このうち、反射面３を大きくすると、この反射面３による反射角が大きくなってしまうため、投影レンズ４に光が入射しなくなってしまう。
また、投影レンズ４の径を大きくすると、投影レンズ４のレンズ厚も増大することになり、投影レンズ４の成形性が悪化すると共に、投影レンズ４の重量が大幅に増大することになり、好ましくない。

さらに、投影レンズ４は、レンズホルダー４ａにより、反射面３に対して固定保持されていることから、部品点数が多くなってしまうと共に、組立作業が複雑になり、コストが高くなってしまう。

これに対して、特許文献１には、光源から出射した光のうち、反射面に入射しない直接光の一部を、投影レンズの周囲に配置したリング状のフレネルレンズにより集束して、前方に向かって照射するようにした構成のプロジェクタ式車両用ヘッドライトが開示されている。
このような構成の車両用ヘッドライトによれば、光源からの光を効率良く集束させて前方に向かって照射させることができると共に、投影レンズにより投影されるシャッタの投影像によるカットオフラインの上方に光を照射することによって、照射光の明暗境界の上側に対して十分に光を照射することができる。
特開平１１−３２９００７号

しかしながら、上述した特許文献１による車両用ヘッドライトにおいては、光源からの直接光を効率良く集束させるためには、リング状のフレネルレンズが大きくなってしまう。また、光源としてＨＩＤ等の放電灯や電球を使用する場合、前方に照射される光の光量は、ガラスバルブの変形等の影響を受けることが多く、あまり高い光量を取り出すことが困難である。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、投影レンズを大きくすることなく、光源から前方への反射光量を増大させると共に、部品点数を削減して、コストを低減させるようにした車両前照灯を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、光源と、光源からの光を前方に向かって反射させる前方に向かって凹状の反射面と、上記光源からの直接光または上記反射面による反射光を集束させて前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えた車両前照灯であって、上記反射面が、上記投影レンズに向かって光を反射させる楕円系の中心領域と、その外側に配置された放物面系または楕円系の凹面から成る周辺領域と、から構成されており、上記投影レンズが、その周囲に上記反射面の周辺領域からの光を拡散させる第二のレンズ部を備えていて、この第二のレンズ部が、光源側の後面が、反射面の周辺領域からの光をほぼ平行光にする高次の凹面として形成され、前面が上下方向に屈折させると共に、左右方向に拡散させるように拡散プリズムレンズとして形成されていることを特徴とする、車両前照灯により、達成される。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第二のレンズ部の前面が、縦横に分割された多数の微小拡散プリズムレンズとして形成されており、各微小拡散プリズムレンズが、下方に向かって斜め前方に傾斜したほぼ円筒状の表面を有している。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズが、その外縁の第二のレンズ部との境界から後方に延びる円筒状の遮光部材を備えている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記反射面と投影レンズの間にて、上記投影レンズの光源側の焦点位置付近に配置されたシャッタを備えている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記シャッタが、遮光部材の後端に対して支持されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第二のレンズ部が、投影レンズと一体に成形されていると共に、上記反射面の周辺領域の前方に張り出した外縁に対して固定保持されている。

上記構成によれば、光源から反射面の中心領域に入射した光が、この中心領域により反射され、投影レンズの後側焦点を通って投影レンズに入射する。これにより、投影レンズに入射した光は、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯と同様にして、集束され、前方に向かって例えば走行ビームまたはすれ違いビーム等の所定の配光パターンで照射されることになる。

これに対して、光源から反射面の周辺領域に入射した光は、この周辺領域により反射され、投影レンズの周囲に配置された第二のレンズ部に入射する。これにより、この第二のレンズ部に入射した光は、前方に向かって上下方向に屈折すると共に、左右方向に拡散して前方に向かって照射される。
そして、第二のレンズ部から前方に照射される光は、上下方向に屈折されると共に、左右方向に拡散されることにより、投影レンズから前方に照射される光の配光パターンに対して、その上方または下方にて左右に拡散した配光パターンが得られることになり、投影レンズによる配光パターンを補完することができる。

この場合、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯と比較して、反射面の周辺領域及び第二のレンズ部を追加するだけで、簡単な構成により光源からの光の利用効率を高めることができると共に、光源から前方に出射する光を利用しないことから、電球のガラスバルブの変形等の影響を受けるようなことはない。

さらに、反射面の周面領域が楕円系の凹面から構成されている場合には、光源から反射面の周辺領域に入射した光が、第二のレンズ部に向かって集光されることになり、第二のレンズ部が比較的小型に構成され得るので、第二のレンズ部がより容易に且つ低コストで製造され得ることになる。

上記第二のレンズ部の前面が、縦横に分割された多数の微小拡散プリズムレンズとして形成されており、各微小拡散プリズムレンズが、下方に向かって斜め前方に傾斜したほぼ円筒状の表面を有している場合には、第二のレンズ部の前後方向のレンズ厚が小さく形成され得るので、第二のレンズ部が軽量に構成され得ると共に、コストが低減され得ることになる。

上記投影レンズが、その外縁の第二のレンズ部との境界から後方に延びる円筒状の遮光部材を備えている場合には、反射面の中心領域で反射された光と周辺領域で反射された光が、この遮光部材により確実に分離されてそれぞれ投影レンズ及び第二のレンズ部に入射し得ることになる。

上記反射面と投影レンズの間にて、上記投影レンズの光源側の焦点位置付近に配置されたシャッタを備えている場合には、このシャッタの端縁を投影レンズにより前方に向かって投影することにより、すれ違いビームのカットオフラインが形成され得ることになる。

上記シャッタが、遮光部材の後端に対して支持されている場合には、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。

上記第二のレンズ部が、投影レンズと一体に成形されていると共に、上記反射面の周辺領域の前方に張り出した外縁に対して固定保持されている場合には、第二のレンズ部を保持するためのレンズホルダーが不要になることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、投影レンズを大きくすることなく、光源から前方への反射光量を増大させると共に、部品点数を削減して、コストを低減させるようにした車両前照灯が得られることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明による車両前照灯の一実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、図５に示した車両前照灯１とほぼ同様の構成であって、光源としてのバルブ１１（図１では不図示）と、反射面１２と、投影レンズ１３と、シャッタ１４と、遮光部材１５と、から構成されている。

上記バルブ１１は、一般に自動車の前照灯または補助前照灯に使用されるバルブであって、例えば白熱電球，ハロゲン電球，赤外線反射膜付きのハロゲン電球やメタルハライドランプ等の放電灯等のバルブが使用され、その光軸Ｏが前方に向かってほぼ水平に配置され、ソケット１１ａにより固定保持されると共に、給電されるようになっている。

上記反射面１２は、光軸Ｏの周りの中心領域１２ａと、この中心領域１２ａの外側に配置された環状の周辺領域１２ｂと、から構成されている。
上記中心領域１２ａは、上記バルブ１１の発光中心が第一の焦点位置Ｆ１付近に位置し且つ長軸がバルブ１１の光軸Ｏと一致するように配置されていて、バルブ１１からの光を前方に向かって反射させるように、前方に向かって凹状の楕円系の反射面から構成されている。
ここで、楕円系反射面は、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした複合楕円面等の自由曲面を含むものである。

また、上記反射面１２の周辺領域１２ｂは、図示の場合、楕円系の反射面として構成されており、より詳細には、上記バルブ１１の発光中心が第一の焦点位置付近に位置し且つ長軸がバルブ１１の光軸Ｏと一致するように配置されていて、バルブ１１からの光を前方に向かって反射させるように、前方に向かって凹状の楕円系の反射面から構成されている。
この場合、上記楕円系の反射面の第二の焦点位置Ｆ３は、図２に示すように、中心領域１２ａの第二の焦点位置と比較して、前方に遠く離れた位置に位置している。

上記投影レンズ１３は、凸レンズ、好ましくは非球面レンズから構成されており、上記光軸Ｏ上にて、その光源側の焦点位置が上記反射面１２の中心領域１２ａの第二の焦点位置Ｆ２付近に位置するように配置され、バルブ１１または反射面１２の中心領域１２ａからの光を前方に向かって集束させるようになっている。

さらに、上記投影レンズ１３は、図３に詳細に示すように、その周囲の外側に環状の第二のレンズ部１３ａを備えている。
この第二のレンズ部１３ａは、図示の場合、投影レンズ１３と一体に成形されており、後面が、反射面の周辺領域からの光をほぼ平行光にする高次の凹面として形成されている。
ここで、高次の凹面とは、離散的に求めた点群を連続曲線で近似させるときに使用する式で次数を高くしたときに得られる曲面である。次数が高いほど近似の誤差が少なくなることが知られており、レンズ形状の場合に、一般的に１０次の近似式が採用されている。
そして、この高次の凹面として形成された後面は、上記反射面１２の周辺領域１２ｂで反射され第二の焦点に向かって集束する光が屈折され、出射光がほぼ平行光となるように、構成されている。

さらに、上記投影レンズ１３は、その第二のレンズ部１３ａの周縁が、上記反射面１２の周辺領域１２ｂの外縁に対して直接に、例えば機械的締結によって保持されている。

また、上記第二のレンズ部１３ａの前面は、上下方向に屈折させると共に、左右方向に拡散させるように拡散プリズムレンズとして形成されている。
具体的には、上記第二のレンズ部１３ａは、縦横に細かく分割された多数の微小拡散プリズムレンズ１３ｂから構成されており、個々の微小拡散プリズムレンズ１３ｂは、例えば図４に示すように形成されている。

図４において、微小拡散プリズムレンズ１３ｂは、その前面が下方に向かって斜め前方に所定の傾斜角で傾斜したほぼ円筒状の表面を有している。この円筒状の表面は、上記傾斜角で傾斜した軸の周りに形成された円筒面から構成されている。

このように構成された第二のレンズ部１３ａに対して、前述した反射面１２の周辺領域１２ｂで反射して集束される光が入射することにより、その後面の高次の凹面の形状に基づいて、ほぼ平行光となった後、第二のレンズ部１３ａを透過し、その前面にて上下方向に屈折（具体的には下向きに屈折）され且つ左右方向に拡散されて、前方に向かって出射することになる。

上記シャッタ１４は、不透光性材料から構成されていて、その上縁１４ａが、バルブ１１から投影レンズ１３への光路中にて上記反射面１２の中心領域１２ａの第二の焦点位置Ｆ２付近即ち上記投影レンズ１３の光源側の焦点位置付近に位置するように、配置されている。
そして、上記シャッタ１４は、その上縁１４ａが、所望の配光パターン、例えばすれ違いビームのカットオフラインを形成するようになっている。

上記遮光部材１５は、不透光性材料から構成されていて、光軸Ｏに沿って延びる円筒状に形成されており、上記投影レンズ１３の周縁、即ち第二のレンズ部１３ａとの境界線に沿って取り付けられている。
さらに、上記遮光部材１５は、投影レンズ１３の光源側の焦点位置付近まで延びていて、その後端には、上述したシャッタ１４が取り付けられている。

本発明実施形態による車両前照灯１０は、以上のように構成されており、バルブ１１がソケット１１ａから給電されて発光することにより、バルブ１１の発光部から光が出射されることになる。
そして、バルブ１１から出射した光Ｌのうち、直接にまたは反射面１２の中心領域１２ａで反射された光Ｌ１が、その第二の焦点位置Ｆ２に向かって集束され、さらに投影レンズ１３を介して前方に向かって照射される。その際、光Ｌ１は、シャッタ１４の上縁１４ａによりカットオフラインを形成され、例えばすれ違いビームの配光パターンで前方に向かって照射されることになる。

これに対して、バルブ１１から反射面１２の周辺領域１２ｂに入射した光Ｌ２は、この周辺領域１２ｂで反射されることにより、その第二の焦点位置Ｆ３に向かって集束されて、投影レンズ１３の周囲に配置された第二のレンズ部１３ａに入射する。これにより、第二のレンズ部１３ａに入射した光Ｌ２は、その後面の高次の凹面形状によりほぼ平行光となり、さらにその前面の微小拡散プリズムレンズ１３ｂの形状により下方に向かって屈折されると共に、左右に拡散されて、前方に向かって照射されることになる。
これにより、光Ｌ１によるすれ違いビームの配光パターンではあまり光Ｌ１が照射されない自動車の進行方向に関して左右の下方、例えば路肩や縁石付近を照明することができるので、より安全に自動車の運転を行なうことができる。

その際、遮光部材１５が配置されていることにより、反射面１２の中心領域１２ａで反射された光Ｌ１と周辺領域１２ｂで反射された光Ｌ２が、この遮光部材１５により確実に分離されてそれぞれ投影レンズ１３及び第二のレンズ部１３ａに入射するので、それぞれの配光パターンが乱れるようなことはない。

この場合、光Ｌ２による配光パターンを得るために、新たな光源を設けたり、投影レンズを大型化する必要がないので、簡単な構成により低コストでバルブ１１からの光の利用効率を向上させることができると共に、従来の一般的なすれ違いビーム（あるいは走行ビーム）の配光パターンではあまり光が照射されない領域、特に自動車の進行方向に関して左右の下方に対して光を照射することができる。

ここで、上記第二のレンズ１３ａは、その前面が多数の微小拡散プリズムレンズから構成されているので、その全体としてのレンズ厚が比較的小さく構成され得ることになり、重量が増大することはなく、軽量に且つ低コストで製造され得る。
また、上記第二のレンズ１３ａには、反射面１２の周辺領域１２ｂで反射され集光された光が入射するようになっているので、第二のレンズ１３ａは比較的小型に構成され得ることになる。

さらに、投影レンズ１３は、一体に成形された第二のレンズ部１３ａと共に、反射面１２の周辺領域１２ｂに対して直接に取り付けられるので、レンズホルダーが不要であり、部品点数が少なくて済む。
また、上記シャッタ１４は、遮光部材１５の後端に対して取り付けられているので、シャッタ１４を支持するための部材が不要となり、同様に部品点数が少なくて済む。

上述した実施形態においては、反射面１２の周辺領域１２ｂが楕円系の凹面として構成されており、これに対応して、第二のレンズ部１３ａの後面が高次の凹面として構成されているが、これに限らず、反射面１２の周辺領域１２ｂが放物面系の凹面として構成されていてもよい。
この場合、反射面の周辺領域１２ｂで反射された光は、ほぼ平行光となって第二のレンズ部１３ａに入射することから、第二のレンズ部１３ａが比較的大きく形成される必要があるが、その後面を高次の凹面として形成する必要はなく、平面でよいことから、第二のレンズ１３ａが容易に形成され得ることになる。

また、上述した実施形態においては、反射面１２から投影レンズ１３への光路中にシャッタ１４が配置されているが、これに限らず、走行ビーム用の車両前照灯等の場合には、上記シャッタ１４が省略されてもよいことは明らかである。

さらに、上述した実施形態においては、投影レンズ１３及び第二のレンズ１３ａの境界に沿って後方に延びるほぼ円筒状の遮光部材１５が配置されているが、これに限らず、遮光部材１５は省略されてもよい。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、投影レンズを大きくすることなく、光源から前方への反射光量を増大させると共に、部品点数を削減して、コストを低減させるようにした、極めて優れた車両前照灯が提供され得る。

本発明による車両前照灯の一実施形態の構成を示す概略平面図である。 図１の車両前照灯の構成を示す概略縦断面図である。 図１の車両前照灯における投影レンズ及び第二のレンズの拡大正面図である。 図３の第二のレンズにおける個々の微小拡散プリズムレンズの構成を示す概略斜視図である。 従来の車両前照灯の一例の構成を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１０ 車両前照灯
１１ バルブ（光源）
１１ａ ソケット
１２ 反射面
１２ａ 中心領域
１２ｂ 周辺領域
１３ 投影レンズ
１３ａ 第二のレンズ
１３ｂ 微小拡散プリズムレンズ
１４ シャッタ
１４ａ 上縁
１５ 遮光部材

Claims (6)

1. 光源と、光源からの光を前方に向かって反射させる前方に向かって凹状の反射面と、上記光源からの直接光または上記反射面による反射光を集束させて前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えた車両前照灯であって、
   上記反射面が、上記投影レンズに向かって光を反射させる楕円系の中心領域と、その外側に配置された放物面系または楕円系の凹面から成る周辺領域と、から構成されており、
   上記投影レンズが、その周囲に上記反射面の周辺領域からの光を拡散させる第二のレンズ部を備えていて、
   この第二のレンズ部が、光源側の後面が、反射面の周辺領域からの光をほぼ平行光にする高次の凹面として形成され、前面が上下方向に屈折させると共に、左右方向に拡散させるように拡散プリズムレンズとして形成されている
   ことを特徴とする、車両前照灯。
2. 上記第二のレンズ部の前面が、縦横に分割された多数の微小拡散プリズムレンズとして形成されており、
   各微小拡散プリズムレンズが、下方に向かって斜め前方に傾斜したほぼ円筒状の表面を有していることを特徴とする、請求項１に記載の車両前照灯。
3. 上記投影レンズが、その外縁の第二のレンズ部との境界から後方に延びる円筒状の遮光部材を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両前照灯。
4. 上記反射面と投影レンズの間にて、上記投影レンズの光源側の焦点位置付近に配置されたシャッタを備えていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両前照灯。
5. 上記シャッタが、遮光部材の後端に対して支持されていることを特徴とする、請求項５に記載の車両前照灯。
6. 上記第二のレンズ部が、投影レンズと一体に成形されていると共に、上記反射面の周辺領域の前方に張り出した外縁に対して固定保持されていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の車両前照灯。

Images