JP2011090905A

JP2011090905A - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP2011090905A
Application number: JP2009243803A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nakada; 裕介仲田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替え可能な車両用前照灯を提供する。
【解決手段】リフレクタ１６は、略回転楕円面形状の反射面１６ａを有する。発光用モジュール２４は、略回転楕円面の第１焦点近傍に配置される。投影レンズ１２は、リフレクタ１６の前方に配置される。遮蔽板２６は光軸Ｘに沿って配置され、リフレクタ１６からの反射光の一部を遮蔽してロービーム用配光パターンを形成する。光源回転部２０は、発光用モジュール２４を略回転楕円面の第２焦点近傍に移動させ、発光用モジュール２４からの光を投影レンズ１２に直接入射させ、ハイビーム用配光パターンを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の配光パターンを形成可能な車両用前照灯に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子を用いた車両用前照灯の開発が進められている。これらの車両用前照灯の中には、光源であるＬＥＤを傾動することで、複数の配光パターンを切り替えて投影できるものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−２５９６４８号公報

上記特許文献１では、ＬＥＤから発せられリフレクタで反射される光を遮光してロービーム用配光パターンを形成するためのシェードがＬＥＤと投影レンズとの間に存在するため、ＬＥＤをどのように傾動させてもハイビーム用配光パターンを形成することはできない。

本発明は上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替え可能に構成される車両用前照灯を提供することにある。

本発明のある態様は、車両用前照灯である。この前照灯は、略回転楕円面形状の反射面を有するリフレクタと、略回転楕円面の第１焦点近傍に配置される光源と、リフレクタの前方に配置される投影レンズと、光軸に沿って配置されリフレクタからの反射光の一部を遮蔽してロービーム用配光パターンを形成する遮蔽板と、光源を略回転楕円面の第２焦点近傍に移動させ、光源からの光を投影レンズに直接入射させるように構成された光源移動手段と、を備える。

この態様によると、単一の光源をリフレクタの略回転楕円面の第１焦点近傍から第２焦点近傍へと移動可能な構成をとることで、光源が第１焦点近傍にあるときはロービーム用配光パターンを、光源が第２焦点近傍にあるときはハイビーム用配光パターンを形成することができる。なお、「第１焦点近傍」、「第２焦点近傍」とは、光源が第１焦点または第２焦点に位置する場合も含むものとし、その範囲は車両用前照灯の前方に配置される仮想スクリーン上に形成される投影像の形状や照度に基づき決定される。

光源は発光ダイオードであり、遮蔽板のうちリフレクタに対向する面の少なくとも一部に反射面処理が施されてもよい。これによると、リフレクタから遮蔽板に向かう光がさらに反射され投影レンズに向かうため、光を有効に利用することができる。

光源移動手段は、略回転楕円面の第１焦点近傍から第２焦点近傍に光源を移動させるときに、該光源の向きを略９０度回転させるよう構成されてもよい。これによると、上方に最も光を放出する発光ダイオードの特性に合わせて、光源が第１焦点近傍にあるときは光源からの光をリフレクタの反射面に向けるとともに、第２焦点近傍にあるときは光源からの光を直接投影レンズに向けることができる。

光源移動手段は、略回転楕円面の第１焦点近傍と第２焦点近傍とを結ぶ直線を斜辺とする正三角形の直角頂点を軸として光源を回転させるよう構成されてもよい。これによると、簡易な構造で光源を第１焦点近傍から第２焦点近傍に移動させることができる。

光源移動手段は、正三角形の斜辺に沿って光源と遮蔽板とが配置された面を軸の周りに回転させるよう構成されてもよい。これによると、遮蔽板を光源移動手段と一体化することができる。

本発明によれば、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替え可能な車両用前照灯を構成することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の内部構造を説明する概略断面図である。図１の光源回転部を左回りに９０度回転させたときの車両用前照灯の構成を示す図である。（ａ）、（ｂ）は、光源回転部の概略構成を示す図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、光源回転部が図１または図２の状態にあるときに車両用前照灯によって仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０の内部構造を説明する概略断面図である。図１は、灯具の光軸Ｘを含む鉛直平面によって切断された車両用前照灯１０の断面を示している。車両用前照灯１０は車両の車幅方向の左右に１灯ずつ配置される。

車両用前照灯１０は、投影レンズ１２、レンズ支持部材１４、リフレクタ１６、発光用モジュール２４および光源回転部２０を有する。
投影レンズ１２は、車両前後方向に延びる光軸Ｘ上に配置され、レンズ支持部材１４によってリフレクタ１６の前方開口部を覆うように支持される。投影レンズ１２は、前方側表面が凸面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面上に形成される光源像を反転像として前照灯１０の前方に投影する。以下、例えば車両前方２５メートルの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される投影像を基準に説明する。なお、投影像が形成されるものとする仮想面はこのような鉛直な面に限られないことは勿論であり、例えば路面を想定した水平面であってもよい。

リフレクタ１６は、略回転楕円曲面として形成される反射面１６ａを有し、発光用モジュール２４から放射される光を反射するように発光用モジュールの上方に設けられる。発光用モジュール２４からの光およびリフレクタ１６で反射された光は、投影レンズ１２へと導かれる。リフレクタ１６の略回転楕円曲面の二つの焦点のうち、車両後方側の第１焦点はＦ_１、車両前方側の第２焦点はＦ_２として図中に示されている。

発光用モジュール２４は、発光部２４ａの最下部が光軸Ｘと同じ高さとなるように、かつ発光部２４ａの中心がリフレクタ１６の第１焦点Ｆ_１と一致するように配置される。発光用モジュール２４は、光源としてＬＥＤを用いることが好ましい。

本実施形態では、発光用モジュール２４は、略直方体形状である光源回転部２０の上面２０ａ上に配置される。光源回転部２０は、軸２２を中心として回転可能に構成される。光源回転部２０の上面２０ａは、光軸Ｘに沿うように配置され、少なくとも第１焦点Ｆ_１と第２焦点Ｆ_２の間に延びるような大きさに設定される。光源回転部２０の軸２２は、第１焦点Ｆ_１と第２焦点Ｆ_２を結ぶ直線の長さをＬとしたとき、光軸Ｘ方向では第１焦点Ｆ_１と第２焦点Ｆ_２の中点に、また光軸Ｘの垂線方向では光軸ＸからＬ／２だけ下方に位置する点に配置される。こうすることで、第１焦点Ｆ_１、第２焦点Ｆ_２および軸２２を結んで直角三角形が構成されるので、図１に示した状態から光源回転部２０を左回りに９０度回転させると、発光用モジュール２４の発光部２４ａの中心を、第１焦点Ｆ_１から第２焦点Ｆ_２に移動させることができる。

光源回転部２０の上面２０ａは、光を遮る遮蔽板２６としての機能も有している。この遮蔽板２６は、発光用モジュール２４から発せられた光およびリフレクタ１６によって反射された光の双方の一部を遮ることにより、ロービーム用配光パターンを形成する。遮蔽板２６には少なくともその一部に反射面処理が施される。こうすることで、リフレクタ１６から遮蔽板２６に反射された光が投影レンズ１２に向けてさらに反射されるので、発光用モジュール２４の光をより活用することができる。
光源回転部２０については、図３を参照してさらに詳細に説明する。

車両用前照灯１０の外部には、前照灯１０の点消灯制御や光源回転部２０の回転駆動制御を実行する制御部（図示せず）が配置される。

図２は、図１の光源回転部２０を軸２２を中心として左回りに９０度回転させたときの車両用前照灯１０の構成を示す。図示するように、発光用モジュール２４と投影レンズ１２の間に遮蔽物はないので、第２焦点Ｆ_２に位置する発光用モジュール２４から発せられた光は全て、投影レンズ１２に直接入射する。したがって、図２の状態のとき、車両用前照灯１０は車両前方の仮想鉛直スクリーン上にハイビーム用配光パターンを形成する。

上記説明から分かるように、光源回転部２０は、第１焦点Ｆ_１から第２焦点Ｆ_２に発光用モジュール２４を移動させるときに、モジュールの向きを９０度回転させる。このような回転構成とすることで、上方に最も光を放出するというＬＥＤの特性に合わせて、発光用モジュール２４が第１焦点Ｆ_１にあるときはその光をリフレクタ１６の反射面１６ａに向け、第２焦点Ｆ_２にあるときはその光を投影レンズ１２に向けることができる。

なお、現実の車両用前照灯において、図２に示すように発光用モジュール２４の発光部２４ａの中心を第２焦点Ｆ_２と一致させると、光源であるＬＥＤの構造が仮想鉛直スクリーン上に写しだされてしまい、ドライバーの視認性を低下させる場合がある。そこで、図１において、光源回転部２０の上面２０ａと軸２２との間の距離を、Ｌ／２よりも若干長いかまたは若干短く設定することが好ましい。こうすることで、光源回転部２０を図１の状態から９０度回転させたとき、発光用モジュール２４の発光部２４ａの中心が第２焦点Ｆ_２よりも若干前方かまたは若干後方に位置することになり、投影像がぼけることで上述の問題を回避できる。第２焦点Ｆ_２から発光用モジュールをずらすことができる距離については、仮想鉛直スクリーン上に形成される投影像の形状や照度に基づき実験的に定めることができる。一例として、この距離は発光部２４ａの半径程度である。
また、図１に示す状態では、発光用モジュール２４の発光部２４ａの中心は第１焦点Ｆ_１と一致することが好ましいが、第１焦点Ｆ_１よりも若干前方かまたは若干後方に配置してもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は、光源回転部２０の概略構成を示す図である。図３（ａ）が図１の状態の光源回転部２０を示し、図３（ｂ）が図２の状態の光源回転部２０を示す。本実施形態では、光源回転部２０は全体として略直方体形状に構成される。そして、上面２０ａに発光用モジュール２４が埋め込まれるとともに、上面２０ａの一部が反射面加工された遮蔽板２６として機能する。

遮蔽板２６の端部には切り欠き２８が形成される。このため、遮蔽板２６の一端は３本のラインＳ１〜Ｓ３で構成される。これらのラインＳ１〜Ｓ３は、ロービーム用配光パターンにカットオフラインを作り出すためのものである。これについては図４（ａ）で説明する。なお、光源回転部２０が図３（ｂ）の状態にあるときは、これらのラインＳ１〜Ｓ３は発光用モジュール２４の下方にあるので、ハイビーム用配光パターンに影響を与えることはない。

図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、光源回転部２０が図１または図２の状態にあるときに車両用前照灯１０によって仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。上述のように、車両用前照灯１０は車両の左前部および右前部の各々に１つずつ設けられるので、実際のロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンは一対の車両用前照灯１０によって形成される。

図４（ａ）のロービーム用配光パターンは、その上端縁に第１カットオフラインＣＬ１〜第３カットオフラインＣＬ３を有する。第１カットオフラインＣＬ１と第３カットオフラインＣＬ３は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延在する。第２カットオフラインＣＬ２は、第１カットオフラインＣＬ１と第３カットオフラインＣＬ３を結ぶ斜め方向の直線である。これらのカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３は、図３中のラインＳ１〜Ｓ３によってそれぞれ形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、単一の発光用モジュールをリフレクタの略回転楕円曲面の第１焦点から第２焦点へと移動可能な構成とすることで、一対の車両用前照灯でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンの両方を形成することができる。また、発光用モジュールを第１焦点と第２焦点の間で９０度回転させるようにしたので、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンのいずれの場合も発光用モジュールから発せられる光を有効に活用することができる。

また、ハイビーム用配光パターンの形成時、従来の構成よりも発光用モジュールが投影レンズに接近するため、ハイビーム時の光量を増大させることができる。

従来の車両用前照灯には、可動シェードをリフレクタの第２焦点近傍に配置し、シェードの開閉でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを切り替えているものがあった。このような構成では、ハイビーム用配光パターンの形成時に、シェードで遮られた部分が鉛直投影スクリーン上で明暗がはっきり出すぎてしまうという問題があった。本実施形態では、ハイビーム用配光パターンの形成時には光がシェードで遮られることがないので、このような明暗差が出にくい。

また、本実施形態では、光源回転部を中空の箱状に形成することで、発光用モジュールの回路および光源回転部の駆動構造を箱の内部に収容することができる。したがって、上記のような可動シェードを用いる構造と比べて、車両用前照灯のサイズを小さくできる可能性がある。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

実施の形態では、発光用モジュールを回転させる光源回転部について説明したが、発光用モジュールを第１焦点から第２焦点に移動できれば、他の構成であってもよい。例えば、発光用モジュールを第１焦点から第２焦点に水平移動させるように構成してもよい。また、光源回転部は直方体形状でなくてもよく、例えば上面２０ａに相当する平板を軸２２の回りに回転させるような構成であってもよい。
また、実施の形態では発光用モジュールを９０度だけ回転させることを述べたが、発光用モジュールを第２焦点からずらした位置に移動させるために、ハイビーム用配光パターン形成時に９０度より若干少ない角度または若干多い角度（例えば、９０±１度）だけ回転させてもよい。取り得る角度範囲は、仮想鉛直スクリーン上に形成される投影像の形状や照度に基づき実験的に定めることができる。

実施の形態では、回転駆動させるのが比較的容易であることから光源としてＬＥＤを使用することを述べたが、白熱球、ハロゲンランプ、放電球などの他の光源を用いてもよい。

１０車両用前照灯、１２投影レンズ、１４レンズ支持部材、１６リフレクタ、１６ａ反射面、２０光源回転部、２２軸、２４発光用モジュール、２６遮蔽板、２８切り欠き部。

Claims

略回転楕円面形状の反射面を有するリフレクタと、
前記略回転楕円面の第１焦点近傍に配置される光源と、
前記リフレクタの前方に配置される投影レンズと、
光軸に沿って配置され前記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽してロービーム用配光パターンを形成する遮蔽板と、
前記光源を前記略回転楕円面の第２焦点近傍に移動させ、前記光源からの光を前記投影レンズに直接入射させるように構成された光源移動手段と、
を備えることを特徴とする車両用前照灯。
前記光源は発光ダイオードであり、前記遮蔽板のうち前記リフレクタに対向する面の少なくとも一部に反射面処理が施されることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
前記光源移動手段は、前記略回転楕円面の第１焦点近傍から第２焦点近傍に前記光源を移動させるときに、該光源の向きを略９０度回転させるよう構成されることを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
前記光源移動手段は、前記略回転楕円面の第１焦点近傍と第２焦点近傍とを結ぶ直線を斜辺とする正三角形の直角頂点を軸として前記光源を回転させるよう構成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用前照灯。
前記光源移動手段は、前記正三角形の斜辺に沿って前記光源と前記遮蔽板とが配置された面を前記軸の周りに回転させるよう構成されることを特徴とする請求項４に記載の車両用前照灯。