JP2011175818A - 前照灯及び複焦点レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前照灯1の複焦点レンズ80が、中段レンズ部81、上段レンズ部82、下段レンズ部83を有する。前照灯1が、中段レンズ部81の焦点近傍に位置する前縁を有する区切り板71と、区切り板71の上面・下面にそれぞれ搭載された発光素子10,20と、第一焦点が発光素子10近傍に設定され、第二焦点が中段レンズ部81の焦点近傍に設定された楕円面系反射面31と、第一焦点が発光素子20の近傍に設定され第二焦点が上段レンズ部82の焦点近傍に設定された楕円面系反射面41と、内側焦点が発光素子20近傍に設定され、外側焦点が下段レンズ部83の焦点近傍に設定された双曲面系反射面と、を備える。発光素子10,20が選択的に発光する。
【選択図】図1
Description
ロービームの場合には、第一半導体発光素子(32)のみが発光し、ハイビームの場合には、両方の半導体発光素子(32,42)が発光する。
第一半導体発光素子(32)が発光した場合には、第一半導体発光素子(32)から発した光が第一リフレクタ(34)によって前に反射され、その反射光が投影レンズ(22)の焦点(F)付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材(36)によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも下となり、対向車に対するグレアの発生を抑えている。
一方、第二半導体発光素子(42)が発光した場合には、第二半導体発光素子(42)から発した光が第二リフレクタ(44)によって前に反射され、その反射光が投影レンズ(22)の焦点(F)付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材(36)によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも上となり、この照射範囲と第一半導体発光素子(32)による照射範囲が合成されて、ハイビームとなる。なお、直進防止部材(36)の上面と下面に反射面が設けられているが、反射面が設けられていても照射範囲は大きく変わらず、各配光パターンが明るくなるだけである。
また、ハイビーム時の照射範囲が第一半導体発光素子(32)による照射範囲と、第二半導体発光素子(42)の照射範囲との合成であるから、第一半導体発光素子(32)による照射範囲と第二半導体発光素子(42)による照射範囲とが重なり合った領域の照度が、他の領域の照度よりも極端に明るくなる。そのため、ハイビーム時の照度分布の繋がりが悪くなり、明るさムラが発生してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ロービームとハイビームを切り替える前照灯において、ハイビーム時の明るさムラがないような配光を形成できるようにするとともに、ハイビーム時の消費電力を抑えられるようにすることである。
二つの発光素子が同時に発光せず、選択的に発光するから、消費電力を抑えることができる。特に、上段レンズ部の焦点が区切り板の前縁よりも前に設定され、第二の楕円面系反射面の第二の焦点が上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定されているから、ハイビーム時には第二の発光素子から発した光が殆ど遮光されないので、消費電力を抑えることができる。
また、ハイビーム時の配光は、二つの発光素子による照射範囲を重ねたものではなく、第二の発光素子によって得られるものであるから、配光パターンの照度分布のムラを抑えることができる。
また、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、前照灯が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、後ろから前に向かって見て、左右の向きを定める。
図1は、前照灯1の前方斜視図である。図2は、光軸Axを通る鉛直断面に沿った断面図である。図3は、光軸Axを通る水平断面に沿った断面図である。
この前照灯1は、第一の発光素子10、第二の発光素子20、第一の楕円面系リフレクタ30、第二の楕円面系リフレクタ40、双曲面系リフレクタ50、区切り板71及び複焦点レンズ80等を備える。
区切り板71が水平面に対して伏せた状態に設けられている。区切り板71が前上がりに傾斜し、区切り板71の上面72の後部(後述の平面状反射面61以外の部分)が前上がりに傾斜し、区切り板71の下面73が前上がりに傾斜している。区切り板71の上面72の後部を前側に延長した場合、その延長面よりも下に上段レンズ部82の焦点F2が位置している。区切り板71の後方にはヒートシンク(図示略)が設けられており、区切り板71の後端部がヒートシンクに連結していることが好ましい。
なお、左部平面62と右部平面63の上下位置が揃っていて、傾斜面64が無くてもよい。
第一の楕円面系反射面31は、第一の発光素子10から発した光を前方に向けて反射させて、その反射光を中段レンズ部81の焦点F1又はその近傍に集光させるものである。なお、区切り板71は、第一の発光素子10から発して第一の楕円面系反射面31によって前方に反射された反射光の一部を遮光するシェードとして機能する。
発光素子10,20が選択的に発光する。つまり、第一の発光素子10が発光する時には、第二の発光素子20が発光せず、第二の発光素子20が発光する時には、第一の発光素子10が発光しない。発光素子10,20の選択的な発光は、スイッチング回路等によって行われる。
第一の発光素子10が発光した場合には、その発光素子10から発した光が第一の楕円面系反射面31によって前方に反射され、その反射光が第一の楕円面系反射面31の第二焦点F32に集光する。そして、その反射光は、中段レンズ部81によって前方に投射される。第一の楕円面系反射面31の第二焦点F32が中段レンズ部81の焦点F1又はその近傍に位置しているから、第一の楕円面系反射面31によって反射されて中段レンズ部81によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
図8(a)に示すように、この配光パターンは、光軸Axを通る水平面と仮想スクリーンとの交線H(光軸Axを中心にして上下方向にゼロ°の線)に沿ったカットオフライン(明暗境界線)C1を明部L1の上縁に有するものである。また、平面状反射面61の前縁75の段差形状に応じて、カットオフラインC1の左右に段差が生じているとともに、左右ゼロ°付近に斜めカットオフラインが形成されている。
第二の発光素子20が発光した場合、その発光素子20から発した光が第二の楕円面系反射面41によって前方に反射され、その反射光が第二の楕円面系反射面41の第二焦点F42に集光する。そして、その反射光は、上段レンズ部82によって前方に投射される。第二の楕円面系反射面41の第二焦点F42が上段レンズ部82の焦点F2又はその近傍に位置しているから、第二の楕円面系反射面41によって反射されて上段レンズ部82によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
図8(b)に示すように、この配光パターンは中心部(光軸Axと仮想スクリーンの交点及びその近傍)に明部L2を有し、その明部L2がH線の下と上に現れる。
図9は、前照灯1Aの前方斜視図である。図10は、前照灯1Aの鉛直断面に沿った断面図である。図11は、この前照灯1Aの複焦点レンズ80の平面図、正面図、側面図及びD−D断面図である。なお、図10は、図11(a)のX-Xに沿った面の断面図である。
第一の発光素子10が発光した場合、図12(a)に示すように、交線Hに沿ったカットオフラインC1を明部L1の上縁に有する配光パターンが形成される。この配光パターンは、第1実施形態と同様に、主に第一の楕円面系反射面31、平面状反射面61及び中段レンズ部81によって形成される。このような配光パターンに加えて、交線Hよりも上に明部L3を有した配光パターンが形成される。この配光パターンは、第三の楕円面系反射面141,151及びオーバヘッドサイン配光用レンズ部84,85によって形成される。つまり、第一の発光素子10から発して第三の楕円面系反射面141,151によって反射された光が焦点F4,F5に集光され、その光がオーバヘッドサイン配光用レンズ部84,85によって前方に投射されることによって、交線Hよりも上に明部L3が形成される。明部L1は、明部L3よりも明るい。
第二の発光素子20が発光した場合の配光は第1実施形態とほぼ同様であり、その配光パターンが図12(b)に示されている。
10 第一の発光素子
20 第二の発光素子
31 第一の楕円面系反射面
41 第二の楕円面系反射面
51 双曲面系反射面
61 平面状反射面
71 区切り板
75 前縁
80 複焦点レンズ
81 中段レンズ部
82 上段レンズ部
83 下段レンズ部
84、85 オーバヘッド配光用レンズ
141、151 第三の楕円面系反射面
F1、F2、F3、F4、F5 焦点
F31、F41、F141 第一焦点
F32、F42、F152 第二焦点
F51 内側焦点
F52 外側焦点
Claims (10)
- 前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を有する複焦点レンズと、
前記複焦点レンズの後方において水平面に対して伏せた状態に設けられ、前記中段レンズの焦点又はその近傍に位置する前縁を有する区切り板と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の上面に搭載され、上向きに配置された第一の発光素子と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の下面に搭載され、下向きに配置された第二の発光素子と、
前記区切り板の上に設けられ、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記中段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第一の楕円面系反射面と、
前記区切り板の下に設けられ、第一焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第二の楕円面系反射面と、を備え、
前記第一の発光素子と前記第二の発光素子が選択的に発光することを特徴とする前照灯。 - 前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第二の楕円面系反射面の下斜め前に配置され、内側焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、外側焦点が前記下段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された双曲面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の前照灯。 - 前記複焦点レンズを正面から見て、前記中段レンズ部が占める領域の面積が、前記上段レンズ部が占める領域の面積と前記下段レンズ部が占める領域の面積との和に略等しいことを特徴とする請求項2に記載の前照灯。
- 前記区切り板の上面の前縁と前記第一の発光素子との間に形成され、水平面に対して平行に設けられた平面状反射面を更に備えることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の前照灯。
- 前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第一の楕円面系反射面の上斜め前に配置され、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記オーバヘッドサイン配光用レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第三の楕円面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の前照灯。 - 前記第一の発光素子が鉛直方向に対して後に0〜20°傾いた状態で上に向いていることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の前照灯。
- 前記第二の発光素子が鉛直方向に対して前に10〜20°傾いた状態で下に向いていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の前照灯。
- 前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、
当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を備えることを特徴とする複焦点レンズ。 - 前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項8に記載の複焦点レンズ。
- 前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の複焦点レンズ。
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