JP2011113732A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】すれ違いビーム時にはすれ違いビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替え、走行ビーム時には走行ビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替えることが可能な車両用前照灯を提供する。
【解決手段】走行ビームとすれ違いビームとを切り替え可能な車両用前照灯において、光源と、前記光源から放射された光線が透過し当該透過した光線がすれ違いビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズと、前記光源とレンズとの間に配置され、走行ビーム時に、前記光源から放射され前記レンズに向かう光線を遮光し当該光線を予め定められた方向に反射する遮光位置に位置し、すれ違いビーム時に、前記光源から前記レンズに向かう光線を通過させる開放位置に位置する第１反射面と、前記第１反射面の反射方向に配置され、前記第１反射面からの反射光線を反射し当該反射光線が走行ビーム用配光パターンを形成するように構成された第２反射面と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用前照灯に係り、特に走行ビーム用配光パターンとすれ違いビーム用配光パターンとを切り替えることが可能な車両用前照灯に関する。
従来、図１１に示すように、半導体発光素子２１０とレンズ２２０との間に配置された可動式の遮光部材２３０を制御することで、すれ違いビーム用配光パターンと走行ビーム用配光パターンとを切り替えるように構成された車両用前照灯２００が提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記構成の特許文献１に記載の車両用前照灯２００においては、半導体発光素子２１０とレンズ２２０との間に遮光部材２３０（図１２参照）が配置された場合には、遮光部材２３０の水平ライン及び斜めラインにより規定されるカットオフラインを有するすれ違いビーム用配光パターンが形成され、一方、半導体発光素子２１０とレンズ２２０との間に遮光部材２３０が配置されない場合には、走行ビーム用配光パターンが形成される。
特開２００５−１８３３２７号公報
しかしながら、上記車両用前照灯２００においては、走行ビーム時とすれ違いビーム時とで同一の光学系を用いる構成であるため、配光の自由度が少なく、それぞれに最適な配光パターンを形成することができないという問題がある。また、上記車両用前照灯２００においては、すれ違いビーム時に、半導体発光素子２１０から放射される光線の一部を遮光部材２３０により遮光する構成であるため、半導体発光素子２１０から放射される光線の利用効率が悪いという問題もある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、すれ違いビーム時にはすれ違いビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替え、走行ビーム時には走行ビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替えることが可能な車両用前照灯を提供することを目的とする。また、本発明は、すれ違いビーム時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能な車両用前照灯を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、走行ビームとすれ違いビームとを切り替え可能な車両用前照灯において、光源と、前記光源から放射された光線が透過し当該透過した光線がすれ違いビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズと、前記光源とレンズとの間に配置され、走行ビーム時に、前記光源から放射され前記レンズに向かう光線を遮光し当該光線を予め定められた方向に反射する遮光位置に位置し、すれ違いビーム時に、前記光源から前記レンズに向かう光線を通過させる開放位置に位置する第１反射面と、前記第１反射面の反射方向に配置され、前記第１反射面からの反射光線を反射し当該反射光線が走行ビーム用配光パターンを形成するように構成された第２反射面と、を備えることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、走行ビーム時には、第１反射面が遮光位置に位置することで走行ビーム用配光パターンの形成に適した専用の光学系（光源、遮光位置に位置した第１反射面、第２反射面を含む）を構成し、一方、すれ違いビーム時には、第１反射面が開放位置に位置することですれ違いビーム用配光パターンの形成に適した専用の光学系（光源、レンズを含む）を構成することが可能となる。これにより、走行ビーム時とすれ違いビーム時とで同一の光学系を用いる従来技術と比べ、走行ビーム、すれ違いビームそれぞれに最適な配光パターンを形成することが可能となる。
また、請求項１に記載の発明によれば、第１反射面はすれ違いビーム時に、光源からレンズに向かう光線を通過させる開放位置に位置する構成であるため、すれ違いビーム時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１反射面は、第１上反射面、第１下反射面を含んでおり、前記第１上反射面は、前記光源の光軸に対し上側に配置され、上端縁側の上回転軸を中心に回転し、前記遮光位置又は前記開放位置のいずれかに位置し、前記第１下反射面は、前記光源の光軸に対し下側に配置され、下端縁側の下回転軸を中心に回転し、前記遮光位置又は前記開放位置のいずれかに位置し、前記第１上反射面、前記第１下反射面はそれぞれ、前記遮光位置に位置した場合に、前記光源の光軸に対して所定角度傾斜した姿勢かつ前記第１上反射面の下端縁と前記第１下反射面の上端縁とが当接することで閉じた状態となり、一方、前記開放位置に位置した場合に、前記第１上反射面の下端縁と前記第１下反射面の上端縁との間に前記光源から前記レンズに向かう光線を通過させるためのスペースを形成することで開いた状態となることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、走行ビーム時には、第１反射面（第１上反射面、第１下反射面）が遮光位置に位置することで走行ビーム用配光パターンの形成に適した専用の光学系（光源、遮光位置に位置した第１上反射面、第１下反射面、第２反射面を含む）を構成し、一方、すれ違いビーム時には、第１反射面が開放位置に位置することですれ違いビーム用配光パターンの形成に適した専用の光学系（光源、レンズを含む）を構成することが可能となる。これにより、走行ビーム時とすれ違いビーム時とで同一の光学系を用いる従来技術と比べ、走行ビーム、すれ違いビームそれぞれに最適な配光パターンを形成することが可能となる。
また、請求項２に記載の発明によれば、第１上反射面、第１下反射面はすれ違いビーム時に、光源からレンズに向かう光線を通過させる開放位置に位置する構成であるため、すれ違いビーム時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１反射面は、平面の反射面又は回転楕円系の反射面であることを特徴とする。
これは、第１反射面の例示である。したがって、第１反射面としては、平面の反射面又は回転楕円系の反射面以外の反射面を用いることも可能である。
本発明によれば、すれ違いビーム時にはすれ違いビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替え、走行ビーム時には走行ビーム用配光パターンの形成に適した光学系に切り替えることが可能な車両用前照灯を提供することが可能となる。また、すれ違いビーム時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能な車両用前照灯を提供することが可能となる。
本発明の実施形態である車両用前照灯１００の斜視図である。 図１に示した車両用前照灯１００の正面図である。 主に、遮光位置に位置した上反射面３１、下反射面３２を説明するための縦断面図である（走行ビーム時）。 上反射面３１、下反射面３２それぞれに映り込む光源１０の虚像を説明するための縦断面図である（走行ビーム時）。 投影する光源像のイメージ図である。 第２上反射面４１が投影する光源像のイメージ図である。 第２下反射面４２が投影する光源像のイメージ図である。 主に、開放位置に位置した上反射面３１、下反射面３２を説明するための縦断面図である（すれ違いビーム時）。 車両用前照灯１００により形成されるすれ違いビーム用配光パターンのイメージ図である。 駆動機構５０の構成を説明するための図である。 従来の車両用前照灯２００の構成を説明するための図である。 主に、従来の車両用前照灯２００の遮光部材２３０を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態である車両用前照灯について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の車両用前照灯１００は、自動車等の車両のヘッドランプに適用されるものであり、図１、図２に示すように、光源１０、レンズ２０、第１上反射面３１、第１下反射面３２、第２上反射面４１、第２下反射面４２、駆動機構５０等を備えている。
光源１０は、一つ又は複数のＬＥＤチップをパッケージ化したＬＥＤ光源（半導体発光素子）であり、光軸ＡＸが車両進行方向に向いた状態でベース部材６０（図１ではヒートシンクを例示）に固定されている。レンズ２０は、光源１０の光軸ＡＸ上に配置されており、光源１０から放射された光線が透過し当該透過した光線がすれ違いビーム用配光パターンＰＬＯ（図９参照）を形成するように入射面や出射面等が構成されている。
図３、図４に示すように、光源１０とレンズ２０との間には、光源１０から放射された光線のうちレンズ２０に向かう光線を制御するために、第１反射面（第１上反射面３１、第１下反射面３２）が配置されている。
第１上反射面３１は、光源１０の光軸ＡＸに対し上側に配置された矩形かつ平面の可動式の反射面であり（図１、図２参照）、駆動機構５０の作用により上端縁側の上回転軸３１ｂ（図３、図８中紙面に直交する方向に延びている）を中心に回転し、遮光位置（図３参照）又は開放位置（図８参照）のいずれかに位置するようになっている。第１下反射面３２は、光源１０の光軸ＡＸに対し下側に配置された矩形かつ平面の可動式の反射面であり（図１、図２参照）、駆動機構５０の作用により下端縁側の下回転軸３２ｂ（図３、図８中紙面に直交する方向に延びている）を中心に回転し、遮光位置（図３参照）又は前記開放位置（図８参照）のいずれかに位置するようになっている。
走行ビーム時、第１上反射面３１、第１下反射面３２はそれぞれ、駆動機構５０の作用により遮光位置（図３参照）に位置し、第１上反射面３１の下端縁３１ａと第１下反射面３２の上端縁３２ａとが当接することで、光源１０の光軸ＡＸに対して所定角度（例えば略４５度）傾斜した姿勢、すなわち閉じた状態となる。
この閉じた状態において、図３に示すように、光源１０から放射された光線のうちレンズ２０に向かう光線は全て、その閉じた状態の第１上反射面３１、第１下反射面３２により上下方向に反射され、さらにその反射方向に配置された第２上反射面４１、第２下反射面４２で前方に反射され、集光した走行ビーム用配光パターンＰＨＩ（図７参照）を形成する。
第２上反射面４１は、図４に示すように、焦点が第１上反射面３１に映り込んだ光源１０の虚像Ｖ１近傍に設定された回転放物面を基本とする自由曲面で構成された回転放物面系の反射面である。
第１上反射面３１から第２上反射面４１に入射する光線Ｒａｙ１（光源１０の虚像Ｖ１）は、第２上反射面４１の作用により、光軸ＡＸに平行な方向（灯具照射方向）に照射され（投影され）、光源１０の虚像Ｖ１の投影像Ｐ１（図５参照）を形成する。
一方、第１上反射面３１から第２上反射面４１に入射する光線Ｒａｙ２（光源１０の実像）は、第２上反射面４１の作用により、前方斜め上向き（光軸ＡＸに対して上向き）に照射され（投影され）、光源１０の実像の投影像Ｐ２（図５参照）を形成する。
第２下反射面４２は、図４に示すように、焦点が光源１０（実像）近傍に設定された回転放物面を基本とする自由曲面で構成された回転放物面系の反射面である。
第１下反射面３２から第２下反射面４２に入射する光線Ｒａｙ３（光源１０の実像）は、第２下反射面４２の作用により、光軸ＡＸに平行な方向（灯具照射方向）に照射され（投影され）、光源１０（実像）の投影像Ｐ３（図６参照）を形成する。
一方、第１下反射面３２から第２下反射面４２に入射する光線Ｒａｙ４（光源１０の虚像Ｖ２）は、第２下反射面４２の作用により、前方斜め上向き（光軸ＡＸに対して上向き）に照射され（投影され）、光源１０の虚像Ｖ２の投影像Ｐ４（図６参照）を形成する。
投影像Ｐ１、Ｐ２（図５参照）と投影像Ｐ３、Ｐ４（図６参照）とは重畳され、走行ビーム用配光パターンに適した集光したを配光パターンを形成する。
一方、すれ違いビーム時には、図８に示すように、第１上反射面３１、第１下反射面３２はそれぞれ、駆動機構５０の作用により開放位置に位置し、第１上反射面３１の下端縁３１ａと下反射面の上端縁３２ａとの間に光源１０からレンズ２０に向かう光線を透過させるためのスペースＳ（約１０〜１５度開いたスペース）を形成することで開いた状態となる。
この開いた状態において、光源１０から放射された光線のうちレンズ２０に向かう光線は、第１上反射面３１の下端縁３１ａと第１下反射面３１の上端縁３２ａとの間のスペースＳを通過し、レンズ２０を透過して前方に照射され（レンズ２０の形状によって光源像Ｖ１、Ｖ２が投影され）、左右方向にワイドなすれ違いビーム用配光パターンＰＬＯ（図９参照）を形成する。なお、カットオフ部を形成するために、例えば、第１下反射面３２の上端縁３２ａを正面から見て略Ｚ型に形成してもよい。
駆動機構５０は、第１上反射面３１、第１下反射面３２を遮光位置又は開放位置のいずれかに位置させるための機構であり、例えば、図１０に示すように、ソレノイドなどの駆動源５１、この駆動源５１からの駆動力を伝達するギアやカムなどの機構部５２を含んでいる。詳細には、駆動機構５０は、上回転軸３１ｂに固定された第１上平歯車５２ａと、下回転軸３２ｂに固定された第１下平歯車５２ｂと、駆動源５１に連結され、駆動源５１の作用により前後移動させられるラックギア５２ｃと、ラックギア５２ｃと第１上平歯車５２ａとにそれぞれ噛合し、ラックギア５２ｃの直線運動を回転運動に変換し、第１上平歯車５２ａを回転させる第２上平歯車５２ｄと、ラックギア５２ｃと第１下平歯車５２ｂとにそれぞれ噛合し、ラックギア５２ｃの直線運動を回転運動に変換し、第１下平歯車５２ｂを回転させる第２上平歯車５２ｅと、を備えている。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１００によれば、走行ビーム時には、第１反射面（第１上反射面３１、第１下反射面３２）が遮光位置（図３参照）に位置することで走行ビーム用配光パターンＰＨＩ（図７参照）の形成に適した専用の光学系（光源１０、遮光位置に位置した第１上反射面３１、第１下反射面３２、第２上反射面４１、第２下反射面４２を含む）を構成し、一方、すれ違いビーム時には、第１反射面（第１上反射面３１、第１下反射面３２）が開放位置（図７参照）に位置することですれ違いビーム用配光パターンＰＬＯ（図９参照）の形成に適した専用の光学系（光源１０、レンズ２０を含む）を構成することが可能となる。これにより、走行ビーム時とすれ違いビーム時とで同一の光学系を用いる従来技術と比べ、走行ビーム、すれ違いビームそれぞれに最適な配光パターンＰＨＩ、ＰＬＯを形成することが可能となる。
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、第１上反射面３１、第１下反射面３２はすれ違いビーム時に、光源１０からレンズ１０に向かう光線を通過させる開放位置（図８参照）に位置する構成であるため、すれ違いビーム時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態では、第１上反射面３１、第１下反射面３２は、平面の反射面であるように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１上反射面３１、第１下反射面３２は、回転楕円、双曲面等の曲面の反射面であってもよい。
また、上記実施形態では、第２下反射面４２は焦点が光源１０（実像）近傍に設定された回転放物面を基本とする自由曲面で構成された回転放物面系の反射面であるように説明したが（図４参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、第２下反射面４２は焦点が光源１０の虚像Ｖ２近傍に設定された回転放物面を基本とする自由曲面で構成された回転放物面系の反射面であってもよい（図３参照）。この場合、図７に示すような配光パターンＰＨＩを形成することが可能となる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１００…車両用前照灯、１０…光源、２０…レンズ、３１…第１上反射面、３２…第２下反射面、４１…第２上反射面、４２…第２下反射面、５０…駆動機構

Claims (3)

  1. 走行ビームとすれ違いビームとを切り替え可能な車両用前照灯において、
    光源と、
    前記光源から放射された光線が透過し当該透過した光線がすれ違いビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズと、
    前記光源とレンズとの間に配置され、走行ビーム時に、前記光源から放射され前記レンズに向かう光線を遮光し当該光線を予め定められた方向に反射する遮光位置に位置し、すれ違いビーム時に、前記光源から前記レンズに向かう光線を通過させる開放位置に位置する第１反射面と、
    前記第１反射面の反射方向に配置され、前記第１反射面からの反射光線を反射し当該反射光線が走行ビーム用配光パターンを形成するように構成された第２反射面と、
    を備えることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記第１反射面は、第１上反射面、第１下反射面を含んでおり、
    前記第１上反射面は、前記光源の光軸に対し上側に配置され、上端縁側の上回転軸を中心に回転し、前記遮光位置又は前記開放位置のいずれかに位置し、
    前記第１下反射面は、前記光源の光軸に対し下側に配置され、下端縁側の下回転軸を中心に回転し、前記遮光位置又は前記開放位置のいずれかに位置し、
    前記第１上反射面、前記第１下反射面はそれぞれ、前記遮光位置に位置した場合に、前記光源の光軸に対して所定角度傾斜した姿勢かつ前記第１上反射面の下端縁と前記第１下反射面の上端縁とが当接することで閉じた状態となり、一方、前記開放位置に位置した場合に、前記第１上反射面の下端縁と前記第１下反射面の上端縁との間に前記光源から前記レンズに向かう光線を通過させるためのスペースを形成することで開いた状態となることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. 前記第１反射面は、平面の反射面又は回転楕円系の反射面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用前照灯。
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