JP2007207687A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、明るさを低下させることなく、灯具全体の奥行きを短縮するようにしたバルブ横置き型の車両前照灯を提供することを目的とする。
【解決手段】 車両前後方向に水平に延びる光軸上に横向きに配置された光源１１と、光源の前方にて光軸の上及び下に配置された第一及び第二の投影レンズ１６，１７と、光源から後方の上側及び下側に出射する光をそれぞれ反射させて上記第一及び第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束させる第一及び第二の反射面１２，１３と、光源から前方に出射する光を上記光源の下方領域に反射させる第三の反射面１４と、上記光源の下方領域にて第三の反射面からの反射光を上記第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束させる平面鏡１５と、を含むように、車両前照灯１０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８に示すように構成されている。
即ち、図８において、車両前照灯１は、単眼式の車両前照灯として構成されており、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遮光シャッタ５と、から構成されている。

ここで、上記バルブ２は、所謂Ｃ−８光源と呼ばれ、その中心軸が前方に向かってほぼ水平に延びる投影レンズの光軸と一致するように、前向きに配置されている。
このＣ−８光源は、その強度分布が長手方向である前後端側では比較的弱く、またその垂直方向である上下左右方向では比較的強くなっている。
従って、上記バルブ２は、反射面３の後方から取り付けられ、その垂直方向に出射する光が反射面３で前方に向かって反射されることにより、照射光の光強度を高めるようにしている。

尚、上記投影レンズ４は、例えば非球面の凸レンズから成り、レンズホルダー６を介して反射面３に対して固定保持されている。
さらに、上記遮光シャッタ５は、上記反射面３とレンズホルダー６との間に取り付けられている。

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、この投影レンズ４によって集束されることにより、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遮光シャッタ５によって遮断される。これにより、カットオフが形成され、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（図９参照）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。
尚、走行ビーム用の車両前照灯の場合には、上述した遮光シャッタ５が省略されており、バルブ２からの光が反射面３により反射・集束され、さらに投影レンズ４により前方に向かって照射されることにより、走行用ビームが形成されるようになっている。

しかしながら、このような構成の車両前照灯１においては、上述したように、バルブがＣ−８光源として前向きに配置されていることから、灯具全体の前後方向の全長Ｌが比較的長くなってしまい、自動車の車体に対する取付スペースが大きくなると共に、取付の自由度が小さく、自動車の車体デザイン上の制約となってしまう。
特に、バルブ２としてＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）光源を使用する場合には、ＨＩＤ光源を駆動し発光させるための点灯装置の一部が組み込まれた比較的大型の給電用ソケットが必要となることから、ＨＩＤ光源自体の光軸方向の奥行きが約１００ｍｍ程度になるので、車両前照灯１全体の長さＬが約１８０ｍｍ程度になってしまう。

ところで、最近の自動車においては、車体前部のオーバーハング（車軸から端までの張り出し部分）が短く、さらに空力性能を考慮して車体四隅が丸められた絞りの強い車体形状が多く採用されてきており、またユーザーの扁平率の低い幅広のタイヤ及び大径のホイールを組み合わせる傾向と相まって、ヘッドランプを設置するための前後のスペースが極めて小さくなってきている。従って、車両前照灯の光軸方向の奥行きの短縮化が強く求められてきている。
他方、安全性向上や差別化等の観点から、光強度を高めるために、奥行きが大きいＨＩＤ光源の装着率が高まっており、さらにＡＦＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機能として曲線道路用配光可変型前照灯の使用が認められるようになったことを受けて、発光面の小型化の要請から、プロジェクタタイプの車両前照灯が多く使用されている。

これに対して、特許文献１及び特許文献２には、バルブを横向きにして、さらに投影レンズの光軸より下方に配置するようにした、車両前照灯が開示されている。
このような構成によれば、バルブが横向きに配置されていることにより、灯具の全長が短縮され得る。
また、このようなプロジェクタタイプの車両前照灯においては、反射面の光軸側方領域が、バルブからの光を反射して投影レンズに導くことにより、配光パターンにおける拡散領域を形成するようになっている。この車両前照灯は、バルブを光軸より下方に配置して側方から灯具内に挿入するために、上述した反射面の光軸側方領域に切欠を設ける必要がない。このため、配光パターンにおける拡散領域の光量が低下せず、十分な光量の拡散領域が形成され得るようになっている。
特開２００４−１２７８３０号 特開２００５−１００７６６号

ところで、特許文献１及び特許文献２に示した車両前照灯においては、バルブが横向きに配置されていることにより、車両前照灯の光軸方向の長さが短縮され、全体として長手方向に関して短く構成されている。
しかしながら、例えばバルブとしてＨＩＤ光源を使用する場合、バルブ横置きによる短縮効果は、約５０ｍｍ程度である。
このため、前述した車両前照灯に対する小型化の要求に対応することは困難であり、より一層の小型化が求められている。

さらに、バルブを横向きした構成では、ＨＩＤ光源を使用する場合に、最も光度の高い中心軸方向の光が、前方の中心付近に向かって照射されず、拡散領域に照射されることになる。このため、バルブからの光利用効率が低下してしまい、配光パターンにおける中心付近の最大光度が低くなる。

また、バルブから前方に向かって照射される光のうち、投影レンズに入射しない光は、前方に向かって照射されず、配光パターンの形成に寄与しないことから、全光束が不足することになってしまう。
さらに、ＨＩＤ光源の場合には、横向きにすることによって、光軸方向の短縮は、約５０ｍｍ程度しかなく、大幅な奥行きの短縮を実現することはできなかった。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、明るさを低下させることなく、灯具全体の奥行きを短縮するようにしたバルブ横置き型のプロジェクタタイプの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、本発明の構成によれば、車両前後方向に水平に延びる光軸上に側方から配置された光源と、この光源の照射方向前方にて、光軸の上方に配置された凸形の第一の投影レンズと、この光源の照射方向前方にて、光軸の下方に配置された凸形の第二の投影レンズと、第一の焦点位置が上記光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第一の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置されていて、この光源から後方の上側に出射する光を反射し上記第一の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束する凹状の楕円系の第一の反射面と、第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第二の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置されていて、この光源から後方の下側に出射する光を反射して上記第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束させる凹状の楕円系の第二の反射面と、この光源の前方にて、上記第一及び第二の反射面からそれぞれ対応する第一及び第二の投影レンズに入射する光を妨げない位置にて、光源から前方に出射する光を上記光源の下方領域に向かって反射する第三の反射面と、上記光源の下方領域にて、上記第三の反射面からの反射光を上記第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束する平面鏡と、を含んでおり、上記第三の反射面が、その第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、その第二の焦点位置が上記第三の投影レンズの後側の焦点位置の上記平面鏡による共役位置付近に配置されている、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、上記第一及び第二の反射面の少なくとも一方が、短冊状楕円面の集成体から構成されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第一及び第二の反射面の少なくとも一方が、楕円を基本とする自由曲面から構成されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズに対して、その後側焦点位置付近に配置され、所定の配光パターンを画成するカットオフラインを形成する遮光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、上記遮光シャッタが、光軸に対して垂直な平面、または光軸から前側に向かって湾曲した円弧状または楕円体状に形成されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、さらに、第一の反射面の前方上側にて、第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第一の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置された遮光シャッタの前側に位置していて、この光源から前方の上側に出射する光を反射して上記遮光シャッタの前側に向かって集束する凹状の楕円系の第四の反射面と、上記遮光シャッタの前方下側にて、上記四三の反射面からの光を反射させて、オーバーヘッドサインに対応する方向に光を照射する反射板と、を備えている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第四の反射面が、短冊状楕円面の集成体から構成されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第四の反射面が、楕円を基本とする自由曲面から構成されている。

本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズがフレネルレンズとして構成されている。

上記構成によれば、光源から後方の上側に出射した光が、第一の反射面によって反射され、その第二の焦点位置即ち第一の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束され、さらに第一の投影レンズを介して前方に向かって所定の配光パターンで、例えば水平方向にやや分散して照射される。
また、光源から後方の下側に出射した光が、第二の反射面によって反射され、その第二の焦点位置即ち第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束され、さらに第二の投影レンズを介して前方に向かって同様に所定の配光パターンで照射される。
さらに、光源から前側に出射して第三の反射面に入射した光は、第三の反射面により反射されて後方やや下向きに平面鏡に向かって進み、この平面鏡で反射された後、第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束され、第二の投影レンズを介して前方に向かって照射される。

従って、光源から前側に向かって出射する光が第二の反射面により第二の投影レンズを介して前方に出射される。従って、光源からの光の利用効率が向上し、配光パターンを形成する全光束が増大する。
また、第三の反射面及び平面鏡で反射された光が、比較的小さな入射角で第二の投影レンズに入射することから、前方に向かって比較的中心付近に集光して照射される。このため、前方に向かって照射される光の配光パターンの中心付近における最大光度が十分に高められ得ることになる。

これにより、光源からの光の利用効率がさらに向上することから、配光パターンをを形成する全光束がさらに増大すると共に、前方に向かって照射される光の配光パターンの中心付近における最大光度がより一層高められ得ることになる。

この場合、光源が光軸に対して横向きに配置されていることによって、車両前照灯の灯具全体が比較的短く構成され得ると共に、第一及び第二の反射面で反射された光が、それぞれ第一及び第二の投影レンズを介して前方に向かって照射される。これにより、一つの投影レンズから照射するのに比べて二倍の集光性を得ることが可能となり、配光パターンの明るさを減ずることなく、各投影レンズの直径及び焦点距離が、従来の単眼式車両前照灯と比較して小さく選定され得ることになる。
従って、各投影レンズの焦点距離を小さくすることによって、車両前照灯全体の光軸方向の長さをより低減することができると共に、各投影レンズの直径を小さくすることによって、車両前照灯全体の高さを低減することができる。

そして、短焦点の投影レンズを使用することによって、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯と比較して、水平方向に関して格段に広がりの大きな、即ち視認範囲の広い配光パターンが得られることになり、より一層安全性を向上させることができる。

また、光源からの光が複数の投影レンズに分散して入射することによって、各投影レンズに対する熱の集中が回避されるので、各投影レンズの温度上昇が抑制され得ることになる。従って、各投影レンズと光源との間の距離をより短く設定することが可能となり、車両前照灯全体の長さをより一層短縮することが可能になる。

さらに、複数の投影レンズが並んで配置されることによって、斬新な外観見栄えを呈することが可能になる。

上記第一及び第二の反射面の少なくとも一方が、短冊状楕円面の集成体または楕円を基本とする自由曲面から構成されている場合には、第一及び第二の反射面が容易に設計され、形成され得ることになる。
ここで、短冊状楕円面の集成体とは、回転楕円面の一部をあたかも短冊のように細長く切ったようにした反射面を複数組合せたものを指す。
このような短冊状楕円面を設定するには、まず楕円の第一焦点を光源に置き、第二焦点を所望の配光設計（左右拡散角）に合わせて設定する。その後、非球面レンズの出射側から逆に光線を追跡することで、左右拡散角に対応する非球面レンズへの入射位置を定めた非球面レンズの仮想焦点曲線を描き、その仮想焦点曲線上にずらすことで回転楕円面の形状を求める。そして、求めた回転楕円面を所望の形状に（例えば短冊状に細長く）分割したものを組合せたものが短冊状楕円面の集成体となる。

上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズに対して、その後側焦点位置付近に配置され、所定の配光パターンを画成するカットオフラインを形成する遮光シャッタを備えている場合には、当該投影レンズの後側焦点位置付近に集光された光により、遮光シャッタの影が前方に向かって投影されることになる。従って、配光パターンに対して例えばすれ違いビームのカットオフラインが形成されることになる。

上記遮光シャッタが、光軸に対して垂直な平面、または光軸から前側に向かって湾曲した円弧状または楕円体状に形成されている場合には、遮光シャッタの形状に基づいて、配光パターンにカットオフラインが形成されることになる。

さらに、第一の反射面の前方上側にて、第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第一の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置された遮光シャッタの前側に位置していて、この光源から前方の上側に出射する光を反射させて上記遮光シャッタの前側に向かって集束させる凹状の楕円系の、好ましくは短冊状楕円面の集成体または楕円を基本とする自由曲面から成る第四の反射面と、上記遮光シャッタの前方下側にて、上記第四の反射面からの光を反射させて、オーバーヘッドサインに対応する方向に光を照射する反射板と、を備えている場合には、上記第四の反射面及び反射板を介して光が前方に出射することにより、前方上側に位置する標識等に対して光を照射し、この標識等が容易に視認され得ることになる。
その際、第四の反射面の第二の焦点位置が対応する第一の投影レンズの後側の焦点位置より前側にずれて配置されていることにより、前方に向かって投影される光源像の輪郭がぼける。従って、明暗の境界線がぼやけることになり、標識等のオーバーヘッドサインの視認性が向上することになる。

上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズがフレネルレンズとして構成されている場合には、当該投影レンズの奥行きが短縮され得るので、車両前照灯全体の光軸方向の長さがさらに短縮され得ることになる。

このようにして、本発明によれば、光源を横向きに配置すると共に、光源から後方上側，下側及び前方に出射する光を、それぞれ第一，第二及び第三の反射面により反射させて、それぞれ第一及び第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束させることにより、光源からの光の利用効率が向上し、且つ配光パターンにおける中心付近の最大光度が高められ得ると共に、全光束が増大することになる。

また、光源からの光が分散して第一及び第二の投影レンズに入射することから、各投影レンズの直径を小さく、またその焦点距離を短くすることができるので、各投影レンズが小型化され得ることになり、車両前照灯全体も小型化され得ることになる。

さらに、第三の反射面は、第一の反射面から第一の投影レンズに入射する光の光路及び第二の反射面から第二の投影レンズに入射する光の光路の間に配置されることになるので、第三の反射面が横方向に突出するようなことはなく、車両前照灯が横方向に関しても小型に構成され得ることになる。

さらにまた、第四の反射面及び反射板を設けることによって、プロジェクタタイプの車両前照灯であっても、例えば水平線から４度上方までの範囲のオーバーヘッドサインに対応する方向に対して光を照射することができるので、この領域における最低照度を容易に実現することが可能である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７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。

［実施例１］
図１〜図２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〜図２において、車両前照灯１０は、自動車の左側の前照灯であって、光源としてのバルブ１１と、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射させる第一の反射面１２，第二の反射面１３と、上記バルブ１１の前方にて後方を向いて配置された第三の反射面１４と、上記第三の反射面１４からの反射光を前方に向かって反射させる平面鏡１５と、第一の投影レンズ１６及び第二の投影レンズ１７と、第一の遮光シャッタ１８及び第二の遮光シャッタ１９と、上記第一の反射面１２の前方上側に配置された第四の反射面２０と、上記第四の反射面２０からの反射光を前方上側に向かって反射させる反射板２１と、から構成されている。
以下、車両前後方向について、前方向を＋Ｚ方向とし、車両鉛直方向について、上方向を＋Ｙ方向とし、さらに車両横方向に関して、車両中心から側方に向かって外側を＋Ｘ方向とする。

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、ソケット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。
図示の場合、上記バルブ１１は、例えば長さ約１００ｍｍのＨＩＤ光源が使用されている。

そして、上記バルブ１１は、図２（Ａ）に示すように、車両前後方向に水平に延びる光軸Ｏに対して、ほぼ横向きに且つ車体側方の外側に向かって、即ち＋Ｘ方向に向かって先端が延びるように、且つその発光中心１１ａが光軸Ｏ上に位置するように、配置されている。
さらに、上記バルブ１１は、取付の際に、車両中心の内側即ち−Ｘ側から、例えばエンジンルーム内にて、挿入され、固定保持されるようになっている。

上記第一の反射面１２は、上記バルブ１１の後方（−Ｚ領域）の上側（＋Ｙ領域）に配置されている。
そして、上記第一の反射面１２は、図２（Ｃ）に示すように、上記バルブ１１から後方の上側に出射する光を前方（＋Ｚ方向）に向かって反射させるように前方に向かって凹状に形成され、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１の発光中心１１ａ付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ２ａが前側にて上記光軸Ｏの上方に位置するように、楕円系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自由曲面を含むものである。
これにより、バルブ１１からほぼ−Ｚ方向上側に出射した光は、上記第一の反射面１２で反射され、後述するように第一の投影レンズ１６の後側の焦点位置に向かって進み、さらに第一の遮光シャッタ１８を介して第一の投影レンズ１６を透過して前方に向かって出射されるようになっている。
従って、バルブ１１，第一の反射面１２及び第一の投影レンズ１６そして第一の遮光シャッタ１８により、第一の投影系が構成されることになる。

これに対して、上記第二の反射面１３は、上記バルブ１１の後方（−Ｚ領域）の下側（−Ｙ領域）に配置されている。
そして、上記第二の反射面１３は、図２（Ｃ）に示すように、上記バルブ１１から後方の下側に出射する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に形成され、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１の発光中心１１ａ付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ２ｂが前側にて上記光軸Ｏの下方に位置するように、同様の楕円系反射面から構成されている。
これにより、バルブ１１からほぼ−Ｚ方向下側に出射した光は、上記第二の反射面１３で反射され、後述するように、第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置に向かって進み、さらに第二の遮光シャッタ１９を介して第二の投影レンズ１７を透過して前方に向かって出射されるようになっている。
従って、バルブ１１，第二の反射面１３及び第二の投影レンズ１７そして第二の遮光シャッタ１９により、第二の投影系が構成されることになる。

ここで、上記第一の反射面１２及び第二の反射面１３は、実際には、短冊状の回転楕円面等の集成体または楕円を基本とする自由曲面から構成されており、さらに配光設計自由度向上のため、対応する第一及び第二の投影レンズ１６，１７の光軸の上下にて、分割され、部分的に異なる曲率等の反射面が組合せられてもよい。
なお、短冊状楕円面の集成体とは、回転楕円面の一部をあたかも短冊のように細長く切ったようにした反射面を複数組合せたものを指す。
このような短冊状楕円面を設定するには、まず楕円の第一焦点を光源に置き、第二焦点を所望の配光設計（左右拡散角）に合わせて設定する。その後、非球面レンズの出射側から逆に光線を追跡することで、左右拡散角に対応する非球面レンズへの入射位置を定めた非球面レンズの仮想焦点曲線を描き、その仮想焦点曲線上にずらすことで回転楕円面の形状を求める。そして、求めた回転楕円面を所望の形状に（例えば短冊状に細長く）分割したものを組合せたものが短冊状楕円面の集成体となる。
すなわち、本発明において短冊状楕円面の集成体と称するものは、上述のような方法により求められた細分化した回転楕円面の一部を複数組合せた楕円面の集成体と言う概念に含まれるといえる。言い換えると、本発明において、細分化した回転楕円面の集成体の形状は、必ずしも短冊状の形状には限定されることなく、様々な形状を設定することができる。
また、上記第一の反射面１２及び第二の反射面１３は、それぞれ路面照射配光パターンを考慮して、光軸Ｏ方向だけでなく、水平方向左右両側への拡散光も生成するように、構成されている。
さらに、図示の場合、第一の反射面１２は、そのバルブ１１の上方に位置する領域に、所謂ホットゾーン形成用の反射面を備えている。

上記第三の反射面１４は、上記バルブ１１の前方（＋Ｚ領域）にて、上記反射面１２，１３からそれぞれ上記第一及び第二の投影レンズ１６，１７への入射光を妨げないように、光軸Ｏ上に配置されている。
そして、上記第三の反射面１４は、上記バルブ１１から前側に出射する光を後方に向かって−Ｙ方向に斜め下方に反射するように後方に向かって凹状に形成され、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１の発光中心１１ａ付近に位置する。また、上記第三の反射面１４はその第二の焦点位置Ｆ２ｃが上記平面鏡１５による第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置と共役な位置に位置するような、楕円系反射面から構成されている。
これにより、バルブ１１からほぼ＋Ｚ方向に出射した光は、上記第三の反射面１４で反射され、さらに平面鏡１５で反射されて、第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置に向かって進み、さらに第二の遮光シャッタ１９を介して第二の投影レンズ１７を透過して前方に向かって出射されるようになっている。
また、上記第三の反射面１４は、同様に路面照射配光パターンを考慮して、光軸Ｏ方向だけでなく、水平方向左右両側への拡散光も生成するように、構成されている。

上記平面鏡１５は、図２（Ｃ）に示すように、上記バルブ１１の下側領域（−Ｚ方向）にて第二の投影レンズ１７の光軸に対応する領域に配置されており、前述した上記第二の反射面１３の下方領域と一体に形成されている。
そして、上記平面鏡１５は、上記第三の反射面１４からの反射光を反射して、第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置に向かって集束するように、その傾斜角度が設定されている。

上記第一の投影レンズ１６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の上方にて、光軸Ｏに平行な光軸Ｏ１上にて、その光源側の焦点が、上記第一の反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２ａ付近に位置するように、配置されている。

また、上記第二の投影レンズ１７は、同様に凸レンズ、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の下方にて、光軸Ｏに平行な光軸Ｏ２上にて、その光源側の焦点が、上記第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ２ｂ付近に位置するように、配置されている。

上記第一の遮光シャッタ１８は、不透光性材料から形成されていると共に、その上縁１８ａが、上記第一の投影レンズ１６の光源側の焦点位置付近に配置されている。
そして、上記第一の遮光シャッタ１８は、その上縁１８ａが、例えばすれ違いビームの配光パターンにおけるカットオフラインを形成するようになっている。 尚、上記第一の遮光シャッタ１８は、その両側が対応する第一の投影レンズ１６側に向かって円弧状または楕円形状に湾曲して形成されている。
ここで、上記第一の遮光シャッタ１８の湾曲形状は、第一の投影レンズ１６により前方に向かって照射される光の水平方向左右における拡散状態を勘案して選定されるようになっている。
また、上記第一の遮光シャッタ１８は、平板状に形成されていてもよい。

上記第二の遮光シャッタ１９は、同様に、不透光性材料から形成されていると共に、その上縁１９ａが、上記第二の投影レンズ１７の光源側の焦点位置付近に配置されている。
そして、上記第二の遮光シャッタ１９は、その上縁１９ａが、例えばすれ違いビームの配光パターンにおけるカットオフラインを形成するようになっている。 尚、上記第二の遮光シャッタ１９は、第一の遮光シャッタ１８と同様にして、その両側が対応する第二の投影レンズ１７側に向かって円弧状または楕円形状に湾曲して形成されている。

上記第四の反射面２０は、上記バルブ１１の前方（＋Ｚ領域）にて、上記第一の反射面１２から上記第一の投影レンズ１６への入射光を妨げないように、第一の投影レンズ１６よりも上側に配置されている。
尚、図示の場合、上記第四の反射面２０は、第一の反射面１２の上縁前側に一体に形成されている。
そして、上記第四の反射面２０は、上記バルブ１１から前側上方に出射する光を前方に向かって−Ｙ方向に斜め下方に反射させるように下方に向かって凹状に形成される。また、上記第四の反射面２０は、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１の発光中心１１ａ付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ３が第一の投影レンズ１６の後側の焦点位置より僅かに前側に位置するように、楕円系反射面から構成されている。
これにより、バルブ１１から前方上側に出射した光は、上記第四の反射面２０で反射された後に反射板２１で反射されて、さらに第一の投影レンズ１６を透過して前方に向かって出射されるようになっている。

ここで、上記反射板２１は、平板または曲率の大きな凹面から形成されており、第四の反射面２０からの光を反射して、配光パターンにおける水平から４度上までの最低照度を満たすための所謂オーバーヘッドサイン領域を画成するようになっている。
尚、オーバーヘッドサイン領域の輪郭をぼかすために、上記第四の反射面２０は、その第二の焦点位置が、第一の投影レンズ１６の後側焦点位置より前方（＋Ｚ方向）に僅かにずれて配置されている。

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が給電されて発光することにより、以下のように動作する。
即ち、まず図３に示すように、第一の投影系では、バルブ１１から後方の上側に出射する光Ｌ１は、上記第一の反射面１２で反射されて、第二の焦点Ｆ２ａ即ち第一の投影レンズ１６の後側の焦点位置付近に向かって進み、さらに第一の遮光シャッタ１８を介して第一の投影レンズ１６により集束されながら、前方に向かって照射される。

また、第二の投影系では、バルブ１１から後方の下側に出射する光Ｌ２は、上記第二の反射面１３で反射されて、第二の焦点Ｆ２ｂ即ち第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置付近に向かって進み、さらに第二の遮光シャッタ１９を介して第二の投影レンズ１７により集束されながら、前方に向かって照射される。

さらに、バルブ１１から前方に向かって出射する光Ｌ３は、第三の反射面１４で反射されて、対応する平面鏡１５で反射された後、第二の投影レンズ１７の後側の焦点位置付近に向かって進み、さらに第二の遮光シャッタ１９を介して第二の投影レンズ１７により集束されながら、前方に向かって照射される。

その際、上記光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ第一の遮光シャッタ１８，第二の遮光シャッタ１９の上縁１８ａ，１９ａが、それぞれ投影レンズ１６，１７によって前方に向かって拡大して投影されることにより、配光パターンにおけるカットオフラインが形成され、すれ違いビームの配光パターンが得られることになる。
ここで、上記光Ｌ３は、平面鏡１５が第二の投影レンズ１７の光軸Ｏ２の領域に位置していることから、第二の投影レンズ１７に対して比較的狭い角度範囲で入射することになる。従って、上記光Ｌ３は、第二の投影レンズ１７により前方に向かって配光パターンの中心領域に照射されることになる。

ここで、バルブ１１がＨＩＤ光源である場合には、一般的に点灯中でも発光管内でガス化しない発光物が残留することから、バルブ１１から下方に出射する光が、この残留発光物により遮断される。
従って、図４に示すように、下方への光放射強度が大幅に低下することになるので、前述したように、第二の反射面１３の下側領域を、上記平面鏡１５として形成したとしても、上記光Ｌ２による配光パターンはあまり影響を受けることがない。

さらに、図５に示すように、バルブ１１から前方の上側に出射する光Ｌ４は、上記第四の反射面２０で反射されて、第二の焦点Ｆ３即ち第一の投影レンズ１６の後側の焦点位置より僅かに前側に向かって進み、さらに反射板２１により反射されて、第一の投影レンズ１６により集束されながら、前方に向かって照射される。
その際、第四の反射面２０の第二の焦点位置が第一の投影レンズ１６の後側焦点位置より僅かに前側に位置していることにより、いわゆるオーバーヘッドサイン領域がぼけて投影されることになり、オーバーヘッドサイン領域における明暗境界がぼやける。従って、オーバーヘッドサイン領域の境界に標識等が位置している場合でも、容易に標識等が視認され得ることになる。
これにより、上記光Ｌ４は、配光パターンにおけるオーバーヘッドサインを画成することになり、例えば車両前方の上側に位置する標識等を照射して、これら標識等の視認性を高めるようになっている。
従って、配光規格に関して、オーバーヘッドサインとして、自動車の前方上側に位置する標識等を視認することができるように、水平線から４度上までの範囲における最低照度を確実に実現することが容易に可能となる。

また、バルブ１１が横向きに配置されていることにより、灯具全体の前後長が短く構成され得ると共に、バルブ１１からの光が二つの投影系により前方に向かって照射されている。従って、集光性を二倍にすることができるので、各投影レンズ１６，１７の焦点距離そして直径を小さくすることができる。
これにより、各投影レンズ１６，１７が小型に構成されるので、車両前照灯１０が全体として光軸方向の長さを短く、また上下方向の厚さを小さくすることができ、車両前照灯１０全体が小型化され得ることになる。
また、短焦点の投影レンズ１６，１７を使用することによって、視認範囲の広い配光パターンが得られることになり、安全性がより一層向上する。

例えば、各投影レンズ１６，１７の焦点距離は、従来の単眼式の車両前照灯における投影レンズの焦点距離より短い１５〜４０ｍｍ程度、またその直径は、同様により小さい２０〜５０ｍｍ程度に選定され得る。
従って、楕円系の反射面１２，１３，１４の焦点位置の短縮化と相まって、車両前照灯１０は、その全長が１００ｍｍ以下に短縮され得ることになる。
尚、従来のバルブ横置きで単眼式のプロジェクタタイプの車両前照灯では、奥行きが１３０ｍｍ程度であった。

さらに、このような構成の車両前照灯１０においては、各投影レンズ１６，１７に入射する光量は、分散されることにより、従来の単眼式の車両前照灯と比較して、それぞれ約半分程度になる。
従って、各投影レンズ１６，１７における発熱も同様に約半分程度になるので、各投影レンズ１６，１７をそれぞれ樹脂化することも可能となる。
その際、各投影レンズ１６，１７をフレネルレンズとして構成することにより、各投影レンズ１６，１７の光軸方向の厚さが１０ｍｍ以上低減され得るので、車両前照灯１０全体の光軸方向の長さがより一層短縮され得る。

図６は、上述した車両前照灯１０による配光パターンのシミュレーション結果を示している。
ここで、図６（Ａ）は、第一の投影系において、バルブ１１から第一の反射面１２により反射されて第一の投影レンズ１６を介して前方に出射される光Ｌ１及び第四の反射面２０及び反射板２１により反射されて第一の投影レンズ１６を介して前方に出射される光Ｌ４による配光パターンを示している。
この場合、第四の反射面２０及び反射板２１によるオーバーヘッドサイン領域が形成されていることが分かる。

また、図６（Ｂ）は、第二の投影系において、バルブ１１から第二の反射面１３により反射されて第二の投影レンズ１７を介して前方に出射される光Ｌ２及び第三の反射面１４及び平面鏡１５により反射されて第二の投影レンズ１７を介して前方に出射される光Ｌ３による配光パターンを示している。
この場合、第三の反射面１４及び平面鏡１５により配光パターンの中心付近の光度が高められていることが分かる。

従って、上述した光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＬ４による車両前照灯１０全体の配光パターンは、図６（Ｃ）及び図７の路面配光パターンに示すようになり、全光束が増大すると共に、配光パターンの中心付近の最大光度が十分に高められていることが分かる。
さらに、全体の配光パターンは、従来の車両前照灯による左右片側３５〜４０度の照射範囲に対して、左右片側約５８度程度と広い照射範囲が得られることになる。
その際、上記配光パターンは、従来の単眼式の車両前照灯による全体の配光パターンと比較して、同等以上の約１１００ｌｍの明るさを得ることができると共に、左右の拡散性も良好であり、オーバーヘッドサインを確保することが可能となる。

上述した実施形態においては、車両前照灯１０は、所謂二眼式として構成されているが、これに限らず、第一の反射面１２，第一の投影レンズ１６及び第一の遮光シャッタ１８を省略を省略することも可能である。
この場合、残りの第二の反射面１３そして第三の反射面１４を拡大することにより、バルブ１１からの光の利用効率の低減を補償することが可能である。

また、上述した実施形態においては、第一の投影系及び第二の投影系が共にすれ違いビーム用として遮光シャッタ１８，１９を備えているが、これに限らず、何れかの投影系にて遮光シャッタ１８または１９が省略されることにより、走行ビーム用として構成されてもよい。

また、上述した実施形態においては、第四の反射面２０及び反射板２１により配光パターンにオーバーヘッドサイン領域を形成するようになっているが、これに限らず、これら第四の反射面２０及び反射板２１は省略されてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、車両前照灯１０は、自動車用の左側の前照灯として構成されているが、これに限らず、左右対称の構成の右側の前照灯としても構成され得、また光軸Ｏに対して左右対称に構成することにより、右側通行の地域における車両前照灯とすることもできる。

また、上述した実施形態においては、車両前照灯１０は、所謂ヘッドランプとして構成されているが、これに限らず、例えばフォグランプ等の補助前照灯として構成することも可能である。

本発明による車両前照灯１０は、自動車用の左側の前照灯として構成されているが、これに限らず、補助前照灯等を含む他の種類の車両前照灯に本発明を適用することが可能である。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、明るさを低下させることなく、灯具全体の奥行きを短縮するようにした、極めて優れたバルブ横置き型のプロジェクタタイプの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斜視図である。 図１の車両前照灯を示す（Ａ）＋Ｙ方向から見た概略平面図，（Ｂ）＋Ｚ方向から見た概略正面図及び（Ｃ）＋Ｘ方向から見た光軸に沿った縦断面図である。 図１の車両前照灯における第一の投影系及び第二の投影系の光学作用を示す説明図である。 図１の車両前照灯における光源バルブの（Ａ）正面視光度分布及び（Ｂ）側面視光度分布を示すグラフである。 図１の車両前照灯における第三の反射面の光学作用を示す説明図である。 図１の車両前照灯における（Ａ）第一の投影系による配光パターン，（Ｂ）第二の投影系による配光パターン及び（Ｃ）全体の配光パターンをそれぞれを示すグラフである。 図１の車両前照灯における路面配光パターンを示すグラフである。 従来の車両前照灯の一例の構成を示す光軸に沿った（Ａ）横断面図及び（Ｂ）縦断面図である。 図８の車両前照灯における配光パターンを示すグラフである。

符号の説明

１０ 車両前照灯
１１ バルブ（光源）
１２ 第一の反射面
１３ 第二の反射面
１４ 第三の反射面
１５ 平面鏡
１６ 第一の投影レンズ
１７ 第二の投影レンズ
１８ 第一の遮光シャッタ
１９ 第二の遮光シャッタ
２０ 第四の反射面
２１ 反射板

Claims (9)

1. 車両前後方向に水平に延びる光軸上に側方から配置された光源と、
   この光源の照射方向前方にて、光軸の上方に配置された凸形の第一の投影レンズと、
   この光源の照射方向前方にて、光軸の下方に配置された凸形の第二の投影レンズと、
   第一の焦点位置が上記光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第一の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置されていて、この光源から後方の上側に出射する光を反射し上記第一の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束する凹状の楕円系の第一の反射面と、
   第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第二の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置されていて、この光源から後方の下側に出射する光を反射して上記第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束させる凹状の楕円系の第二の反射面と、
   この光源の前方にて、上記第一及び第二の反射面からそれぞれ対応する第一及び第二の投影レンズに入射する光を妨げない位置にて、光源から前方に出射する光を上記光源の下方領域に向かって反射する第三の反射面と、
   上記光源の下方領域にて、上記第三の反射面からの反射光を上記第二の投影レンズの後側の焦点位置に向かって集束する平面鏡と、
   を含んでおり、
   上記第三の反射面が、その第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、その第二の焦点位置が上記第三の投影レンズの後側の焦点位置の上記平面鏡による共役位置付近に配置されている、
   ことを特徴とする、車両前照灯。
2. 上記第一及び第二の反射面の少なくとも一方が、短冊状楕円面の集成体から構成され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. 上記第一及び第二の反射面の少なくとも一方が、楕円を基本とする自由曲面から構成され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. 上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズに対して、その後側焦点位置付近に配置され、所定の配光パターンを画成するカットオフラインを形成する遮光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. 上記遮光シャッタが、光軸に対して垂直な平面、または光軸から前側に向かって湾曲した円弧状または楕円体状に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の車両前照灯。
6. さらに、第一の反射面の前方上側にて、第一の焦点位置が光源の発光点付近に配置されると共に、第二の焦点位置が上記第一の投影レンズの後側の焦点位置付近に配置された遮光シャッタの前側に位置していて、この光源から前方の上側に出射する光を反射して上記遮光シャッタの前側に向かって集束する凹状の楕円系の第四の反射面と、
   上記遮光シャッタの前方下側にて、上記第四の反射面からの光を反射させて、オーバーヘッドサインに対応する方向に光を照射する反射板と、
   を備えていることを特徴とする、請求項４または５に記載の車両前照灯。
7. 上記第四の反射面が、短冊状楕円面の集成体から構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の車両前照灯。
8. 上記第四の反射面が、楕円を基本とする自由曲面から構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の車両前照灯。
9. 上記第一及び第二の投影レンズのうち、少なくとも一つの投影レンズがフレネルレンズとして構成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の車両前照灯。

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