JP2008130257A - 車両前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、最大光度及び総光量を低下させることなく、小型化され得るようにした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する。
【解決手段】 光源１１からの光を光照射方向前方に向かって反射するように、光照射方向前方に向かって凹状の楕円系の第一の反射面１２と、上記第一の反射面の前方にて、光源の光軸より上側に配置された凸状の投影レンズ１３と、上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に配置された遮光部材１４と、を含み、さらに上記光源の上部前側付近に、光源からの光を下方に向かって反射するように下方に向かって凹状の楕円系の第二の反射面１５と、上記遮光部材の上縁の後方付近にて、第二の反射面からの光を前方に向かって反射するように上前方に向かって凹状の楕円系の第二の反射面１６と、を備えるように、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プロジェクタタイプの車両前照灯に関する。

従来、このような車両前照灯は、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、光源としてのバルブ２と、反射面３と、投影レンズ４と、遮光部材５と、から構成されている。

上記バルブ２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、例えばハロゲン電球または放電バルブ等が使用されている。
上記バルブ２は、その光軸Ｏが前方に向かってほぼ水平に配置され、ソケットにより固定保持され、給電されるようになっている。
ここで、上記バルブ２は、その発光部２ａが光軸Ｏに沿って延びるように配置されることになる。

上記反射面３は、第一の焦点Ｆ１がバルブ２の発光部２ａ付近に位置するように、そして長軸が前方に向かってほぼ水平に延びるように配置された楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
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。

上記投影レンズ４は、凸レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されており、バルブ２または反射面３から前方に向かって進む光を集光し、前方に向かって照射するようになっている。

上記遮光部材５は、前方に向かって照射される光に対して所定のすれ違いビーム用の配光パターンを付与するためのものであり、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。また、上記配光パターンにカットオフラインを形成するために、その上縁５ａが所定形状に形成されている。

このような構成の車両前照灯１によれば、バルブ２が給電され、発光することにより、バルブ２から出射した光は、直接に、または上記反射面３で反射されて、この反射面３の第二焦点付近に向かって前方に進み、投影レンズ４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、前方に向かって照射される光は、その一部が遮光部材５により遮断される。また、この遮光部材５の上縁５ａによりカットオフラインを形成されて、すれ違いビームとして前方に向かって照射されることになる。

これにより、上記カットオフラインが投影レンズ５により投影されることになる。これにより、配光パターンに関して、中心から右側で水平線よりやや下方にて水平に、そして中心から左側にてほぼ水平線に沿って水平に延びるカットオフラインが形成され、このカットオフラインの下側のみに対して、すれ違いビームに適した光が照射されるようになっている。

このようにして、このような車両前照灯１においては、すれ違いビームの際には、上記遮光部材５によりカットオフラインが形成される。これにより、すれ違いビーム用の配光パターンが形成されるようになっている。

ところで、このような車両前照灯は、一般に乗用車や二輪車用に関して、小型化・軽量化そして高輝度化が要求されるようになってきている。
特に、近年、灯具の光照射方向を可動として、例えばカーブ走行時の視認性を向上させるようにした所謂ＡＦＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機能を備えた車両前照灯が採用されるようになってきており、小型で明るいプロジェクタタイプの車両前照灯が主流になりつつある。

しかしながら、上述した構成の車両前照灯１においては、大きさと明るさのバランスの観点から、レンズ口径Ｄが６０ｍｍ程度で、後側焦点距離ｆが４０ｍｍ程度の投影レンズが多く採用されている。これにより、車両前照灯１の全長Ｌは、図５に示すように、１５９ｍｍ程度と比較的大きくなってしまう。

他方、光源として使用されるハロゲン電球やＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）等の大きさ及び形状が限定されていることから、光学系全体をより小さく、即ちより小さな投影レンズ４を使用することは実質的に困難である。
これは、小さなレンズ即ち短焦点のレンズは、それだけ光源からの光の集光率が低下することになるため、車両前照灯に要求される中心付近の最大光度が理論上得られなくなってしまうからである。

これに対して、特許文献１には、薄型化を図り、光源光束の利用効率を高めるようにした車両用前照灯が開示されている。
この車両用前照灯は、光源を車幅方向に延びるように横置きし、その中心位置から投影レンズの焦点位置までの距離を、この投影レンズの焦点距離より短くなるように、光源を配置する。これにより、反射面を小型化し、この反射面の光軸付近に設けられた開口部を通って後方に出射する光を、楕円系の第二の反射面で下方に集束させた後、放物面系の第三の反射面で前方に向かって反射し、投影レンズを透過することなく、直接に前方に向かって照射するように、構成されている。
特開２００６−２６０７９９号

しかしながら、特許文献１による車両用前照灯においては、光源が横置きされることから、灯具の横幅が広くなり、光源の後方及び下方にそれぞれ第二及び第三の反射面が配置される。さらに、第二及び第三の反射面で反射した光は、投影レンズの下方を通って、前方に向かって照射されることになる。このため、灯具の光出射面が、投影レンズの下方にはみだすことになる。
従って、車両用前照灯の灯具全体の全長及び全高をあまり小さくすることができなかった。

また、配光パターンの中心付近を形成する光束は、主反射面であり、第二及び第三の反射面により前方に向かって照射される光は、配光パターンの周辺、所謂拡散部分に照射される。このため、中心光度を高めるために使用されておらず、従って、配光パターンにおける中心付近の最大光度を高めることはできない。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、最大光度及び総光量を低下させることなく、小型化され得るようにした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、本発明によれば、光源と、光源からの光を光照射方向前方に向かって反射するように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が光照射方向前方にほぼ水平に延びる光源の光軸より上側に位置するように配置された光照射方向前方に向かって凹状の楕円系の第一の反射面と、上記第一の反射面の前方にて、光源の光軸より上側にて、その光源側の焦点位置が上記反射面の第二の焦点位置付近に位置するように配置された凸状の投影レンズと、上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に配置され、上縁がカットオフラインを画成するように形成された遮光部材と、を含んでいる、車両前照灯において、上記光源の上部前側付近に、光源からの光を下方に向かって反射するように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が投影レンズの光源側焦点位置の後方にて上記投影レンズの光軸上に位置するように配置された下方に向かって凹状の楕円系の第二の反射面と、上記遮光部材の上縁の後方付近にて、第二の反射面からの光を前方に向かって反射するように、第一の焦点位置が第二の反射面の第二の焦点位置付近に位置し、且つ第二の焦点位置が投影レンズの光源側焦点位置付近に位置するように配置された上前方に向かって凹状の楕円系の第二の反射面と、を備えていることを特徴とする車両前照灯により、達成される。

上記構成によれば、光源から反射面に入射した光が、この反射面で反射して、その第二の焦点位置に向かって集束し、さらに投影レンズにより集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、遮光部材によりカットオフを形成される。これにより、すれ違いビーム用の配光パターンが形成されることになる。

また、光源から上部前方に出射した光が、上記第二の反射面で反射して、その第二の焦点位置に向かって集束し、さらに第三の反射面で反射して、その第二の焦点位置に向かって集束し、さらに投影レンズにより集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
これにより、従来は配光パターンの形成に寄与していなかった上部前方に出射する光が配光パターンを形成することになる。このため、光源からの光の利用効率が向上し、そして総光量が増大することになる。

この場合、光源から第二の反射面までの距離が比較的長いので、第二の反射面による見かけ上の光源像が比較的小さくなる。このため、第三の反射面から投影レンズを介して前方に向かって出射される光束は、比較的狭い照射角にて、配光パターンの中心付近に向かって照射されることになる。

これにより、配光パターンの中心付近の最大光度が、高められることになる。従って、小径の投影レンズを使用したとしても、その中心付近の最大光度の低下を補完することができる。
また、第二及び第三の反射面で反射した光束は、投影レンズを介して前方に向かって照射される。このため、灯具の光出射面は、すべて投影レンズ内に収まることになる。従って、灯具全体がより小型に構成され得ることになる。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、最大光度及び総光量を低下させることなく、より小型の投影レンズを使用することができる。このため、投影レンズの小径化そして短焦点化により、灯具全体の全長及び発光部面積がより小型に構成され得ることになる。

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、自動車のヘッドランプとして構成されており、光源としてのバルブ１１と、上記バルブ１１からの光を光照射方向前方に向かって反射する反射面１２と、バルブ１１または反射面１２から前方に向かって進む光を集束する投影レンズ１３と、上記バルブ１１から投影レンズ１３への光路中に配置された遮光部材１４と、第二の反射面１５及び第三の反射面１６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，ハロゲン電球や、ＨＩＤ等の放電灯等が使用されていてもよく、その光軸Ｏが前方に向かってほぼ水平に配置され、ソケットにより固定保持され、給電されるようになっている。
ここで、上記バルブ１１は、その発光部１１ａが光軸Ｏに沿って延びるように配置されることになる。

上記反射面１２は、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射するように前方に向かって凹状に形成されており、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１の発光部１１ａ付近に位置するように、そして長軸がバルブ１１から光照射方向前方に向かって延びる光軸Ｏに対して上向きになるように斜めに配置された楕円系の反射面として構成されている。
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。

上記反射面１２は、ほぼ全体がすれ違いビーム用配光パターンを与えるように形成されている。

上記投影レンズ１３は、例えば非球面の凸レンズから成り、その光源側の焦点位置が上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に位置するように、その光軸が上記バルブ１１の光軸Ｏと平行に配置されている。

上記遮光部材１４は、遮光性材料から構成されており、上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近即ち投影レンズ１３の光源側の焦点位置付近に配置されている。
これにより、遮光部材１４の上縁１４ａが投影レンズ１３により光照射方向前方に投影されることにより、すれ違いビーム用の配光パターンにおけるカットオフラインが形成されるようになっている。

上記第二の反射面１５は、上記バルブ１１の上部前側付近にて、上記バルブ１１からの光をほぼ下方に向かって反射するように、下方に向かって凹状に形成されており、その第一の焦点位置が、バルブ１１の発光部１１ａ付近、即ち上記第一の反射面１２の第一の焦点位置Ｆ１付近に位置するように、そして第二の焦点位置Ｆ３が、上記投影レンズ１３の光源側の焦点位置、即ち上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ１の後方にて、上記投影レンズの光軸上に位置するように配置された楕円系の反射面として構成されている。
図示の場合、上記第二の反射面１５は、上記反射面１２の上縁前側に対して保持されている。

上記第三の反射面１６は、上記遮光部材１４の上縁１４ａの後方付近にて、上記第二の反射面１５からの光を前方に向かって反射するように、上前方に向かって凹状に形成されている。また、その第一の焦点位置が、上記第二の反射面１５の第二の焦点位置Ｆ３付近に位置するように、そして第二の焦点位置が、上記投影レンズ１３の光源側の焦点位置、即ち上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ１の後方にて、上記投影レンズ１３の光軸上に位置するように配置された楕円系の反射面として構成されている。
図示の場合、上記第三の反射面１６は、遮光部材１４の上端付近にて、その後側に一体に形成されている。

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が外部から給電されて発光することにより、バルブ１１の発光部１１ａから光が出射する。
バルブ１１から出射した光の一部Ｌ１（不図示）は、上記反射面１２により反射し、その第二の焦点位置Ｆ２付近に向かって集束し、さらに投影レンズ１３を介して集束しながら、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、上記遮光部材１４の上縁１４ａによりカットオフを形成される。これにより、図３（Ａ）に示すように、すれ違いビーム用の配光パターンＡ１が形成されることになる。

また、バルブ１１から上部前方に向かって出射した光Ｌ２は、上記第二の反射面１５に入射し、この第二の反射面１５により反射して、その第二の焦点位置Ｆ３付近に向かって集束し、上記第三の反射面１６に入射する。
上記第三の反射面１６に入射した光Ｌ２は、この第三の反射面１６により反射して、その第二の焦点位置Ｆ２付近に向かって集束し、さらに投影レンズ１３を介して、この投影レンズ１３の屈折作用に基づいて集束して、光照射方向前方の中心付近に照射され、図３（Ｂ）に示すように、中心付近に集束した配光パターンＡ２を形成する。

これにより、車両前照灯１０全体として、上記光Ｌ１及びＬ２による配光パターンＡ１，Ａ２を重ね合わせたすれ違いビーム用の配光パターンＡが、図３（Ｃ）に示すように形成されることになる。
この場合、上記反射面１２の反射光Ｌ１による配光パターンＡ１は、すれ違いビーム用配光パターンの拡散部分を含む全体を概略的に構成することになる。また、上記第二及び第三の反射面１５，１６の反射光Ｌ２による配光パターンＡ２は、すれ違いビーム用配光パターンＡにおける中心付近を構成することになる。

ここで、上記第二の反射面１５に入射する光Ｌ２は、通常は配光パターンＡ１を形成するためには寄与しない光である。このため、バルブ１１からの光が有効利用され得ることになり、バルブ１１からの光の利用効率が向上し、光照射方向前方に向かって照射される照射光の総光量が増大することになる。
また、上記第二の反射面１５に入射する光Ｌ２は、光照射方向前方における中心付近に集束して照射される。このため、全体の配光パターンＡにおける中心付近の最大光度が向上することになる。

これにより、小型の投影レンズ１３を使用した場合でも、光Ｌ２が第二の反射面１５により取り込まれて、第三の反射面１６及び投影レンズ１３を介して、配光パターンの中心付近に集束して照射する。これにより、配光パターンＡにおける中心付近の最大光度が高められ、小径による光利用効率の低下そして中心付近の最大光度の低下が補完され得ることになる。

このようにして、本発明実施形態によれば、投影レンズ１３の中心がバルブ１１の光軸Ｏの上側に配置される。また、バルブ１１から上部前方に出射する光Ｌ２が第二及び第三の反射面１５，１６で反射し、投影レンズ１３を介して中心付近に集束して照射されることになる。このため、小型の投影レンズ１３を使用しても、配光パターンにおける中心付近の最大光度が低下したり、総光量が低下するようなことはなく、車両前照灯としての配光性能を大きく損なうようなことはなく、十分に明るい配光パターンが得られることになる。

このような構成の車両前照灯１０に関して、具体的には、図４に示すように、投影レンズ１３のレンズ口径Ｄは、従来の６０ｍｍ程度から４５ｍｍ程度と、従来比−４４％の小型化となり、その焦点距離ｆは、従来の４０ｍｍ程度から２５ｍｍ程度となる。これにより、車両前照灯１０全体の全長Ｌは、従来の１５９ｍｍ程度から１２９ｍｍ程度と、従来比−１９％の小型化となる。
さらに、投影レンズ１３自体がガラスから構成されている場合には、ガラス材料の低減により、約４３ｇの軽量化となる。尚、第二の反射面１５及び第三の反射面１６は、薄い材料を使用する。これにより、重量増をできるだけ回避することができる。

上述した実施形態においては、車両前照灯１０がヘッドランプである場合について説明したが、これに限らず、他の種類の車両前照灯、例えばフォグランプ等の補助前照灯に対して本発明を適用し得ることは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、最大光度及び総光量を低下させることなく、小型化され得るようにした、極めて優れたプロジェクタタイプの車両前照灯が提供され得ることになる。

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概略側面図である。 図１の車両前照灯における（Ａ）反射面による配光パターン，（Ｂ）第二及び第三の反射面による配光パターン，（Ｃ）全体の配光パターンをそれぞれ示すグラフである。 図１の車両前照灯における具体例の寸法を示す概略側面図である。 従来の車両前照灯の一例の構成を示す概略側面図である。

符号の説明

１０ 車両前照灯
１１ バルブ（光源）
１２ 反射面
１３ 投影レンズ
１４ 遮光部材
１４ａ 上縁
１５ 第二の反射面
１６ 第三の反射面

Claims (1)

1. 光源と、
   光源からの光を光照射方向前方に向かって反射するように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が光照射方向前方にほぼ水平に延びる光源の光軸より上側に位置するように配置された光照射方向前方に向かって凹状の楕円系の第一の反射面と、
   上記第一の反射面の前方にて、光源の光軸より上側にて、その光源側の焦点位置が上記反射面の第二の焦点位置付近に位置するように配置された凸状の投影レンズと、
   上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に配置され、上縁がカットオフラインを画成するように形成された遮光部材と、
   を含んでいる、車両前照灯において、
   上記光源の上部前側付近に、光源からの光を下方に向かって反射するように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が投影レンズの光源側焦点位置の後方にて上記投影レンズの光軸上に位置するように配置された下方に向かって凹状の楕円系の第二の反射面と、
   上記遮光部材の上縁の後方付近にて、第二の反射面からの光を前方に向かって反射するように、第一の焦点位置が第二の反射面の第二の焦点位置付近に位置し、且つ第二の焦点位置が投影レンズの光源側焦点位置付近に位置するように配置された上前方に向かって凹状の楕円系の第三の反射面と、
   を備えている、
   ことを特徴とする、車両前照灯。

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