JP2014029830A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】配光パターンの一部に暗部を形成してグレアを抑制しつつ、形成された暗部の近傍が青系色となるのを防いで視認性を向上させることが可能な車両用前照灯を提供する。
【解決手段】発光素子14と、投影レンズ12と、リフレクタ16と、ビームシェイパ18とを有し、発光素子14とカットオフライン形成部18bとの間に配置されてリフレクタ16から反射される光の一部を遮蔽してロービーム用配光パターンPLの一部に暗部Dを形成する第1のシェイパ部30と、カットオフライン形成部18bと投影レンズ12との間に配置されて投影レンズ12の光軸Axより下側の入射光Cの一部を遮蔽する第2のシェイパ部31と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、光源と投影レンズを有する車両用前照灯に関するものである。
車両用前照灯には、対向車線側のグレアを抑制する観点から、配光パターンの一部に暗部を形成するため、例えば、光源とリフレクタが設置されたビームシェイパの反射面上に突起状の遮蔽部を設け、ロービーム用配光パターンにおける対向車線側のカットオフラインの下方近傍領域を形成する光が前方へ照射されないように構成したものが知られている(特許文献1参照)。
特開2008−243433号公報
近年、光源として用いられる発光ダイオード等の発光素子は、複数のピーク波長を有しているため、リフレクタで反射した発光素子からの光が投影レンズを透過する際に、色収差による分光現象が不可避的に生じてしまう。
このため、特許文献1に記載の車両用前照灯などでは、ロービーム用配光パターンに形成された暗部の近傍に青系色の分光色が現れ、視認性の低下を招くおそれがある。
本発明の目的は、配光パターンの一部に暗部を形成してグレアを抑制しつつ、形成された暗部の近傍が青系色となるのを防いで視認性を向上させることが可能な車両用前照灯を提供することにある。
上記課題を解決することのできる本発明の車両用前照灯は、
光源と、
車両前後方向の光軸を有する投影レンズと、
前記光源から発せられる光を前方へ向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、
前記リフレクタから反射されて前記投影レンズを通して投影される配光パターンのカットオフラインを形成するカットオフライン形成部が前記投影レンズの後方焦点近傍に設けられたビームシェイパと、
前記光源と前記カットオフライン形成部との間に配置され、前記リフレクタから反射される光の一部を遮蔽して前記配光パターンの一部に暗部を形成する第1のシェイパ部と、
前記カットオフライン形成部と前記投影レンズとの間に配置され、前記投影レンズの前記光軸より下側に入射する光の一部を遮蔽する第2のシェイパ部と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の車両用前照灯において、
前記車両前後方向における前記第1のシェイパ部と前記第2のシェイパ部との間に光路変換部が配置され、
前記光路変換部は、
前記投影レンズの前記後方焦点の近傍かつ上方の位置に存在し当該位置を通過した光が前記投影レンズによって投影されると対向車のドライバへのグレアとなり得るグレアポイントを避けるように、前記リフレクタから反射された光の一部を前記投影レンズに向けて反射することが好ましい。
本発明の車両用前照灯において、前記第1のシェイパ部は、前記リフレクタから反射されてきた光の一部を前記投影レンズの前記光軸近傍に向けて反射する反射面を有することが好ましい。
本発明の車両用前照灯において、前記第1のシェイパ部と前記第2のシェイパ部は、前記ビームシェイパに一体的に形成されていることが好ましい。
本発明の車両用前照灯によれば、投影レンズの下半分に入射される光の一部を遮蔽する第2のシェイパ部を設けたことで、光軸の下側でカットオフラインの近傍に強く現れる青系色の光を生じさせる入射光を減少させることができる。よって、第1のシェイパ部によって形成されるカットオフラインのグレア抑制のための暗部の近傍が青系色になって視認性が低下するといった不具合を防止することができる。
即ち、配光パターンの一部に暗部を形成してグレアを抑制しつつ、形成された暗部の近傍が青系色となるのを防いで視認性を向上させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用前照灯の水平方向の断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用前照灯の垂直方向の概略断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用前照灯によって形成される配光パターンを示す図であって、(a)は各入射光による配光パターンの模式図であり、(b)はロービーム用配光パターンの模式図である。 投影レンズを透過した光の色収差を説明する投影レンズの側面図である。 第2のシェイパ部のない車両用前照灯によって形成される配光パターンを示す図であって、(a)は各入射光による配光パターンの模式図であり、(b)はロービーム用配光パターンの模式図である。 本発明の第1の実施形態の変形例に係る車両用前照灯の垂直方向の概略断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る車両用前照灯の水平方向の断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る車両用前照灯の垂直方向の概略断面図である。 本発明の第2の実施形態の変形例に係る車両用前照灯の垂直方向の概略断面図である。
以下、本発明に係る車両用前照灯の実施の形態の一例を、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1から図3に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯1は、灯具ユニット10を備えている。この灯具ユニット10は、投影レンズ12と、発光素子(光源)14と、リフレクタ16と、ビームシェイパ18とを備えている。なお、本例において、前方とは、灯具ユニット10における投影レンズ12側(図2の左方向)であり、後方とは、灯具ユニット10におけるリフレクタ16側(図2の右方向)である。
この灯具ユニット10は、車両用前照灯1の一部として組み込まれた状態で用いられるようになっている。そして、車両用前照灯1は、左配光のロービーム用配光パターンPLを前方に形成するための光照射を行うようになっている。
投影レンズ12は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、車両前後方向に延びる光軸Axを有する。この投影レンズ12は、その後方焦点面(すなわち後方焦点Fを含む焦点面)上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するようになっている。この投影レンズ12は、ビームシェイパ18の前方側に位置するようにして、ビームシェイパ18と一体的に形成されたリング状のレンズホルダ18Aに固定されている。
発光素子14は、白色発光ダイオードであって、投影レンズ12の後方焦点Fよりも後方側に配置されている。この発光素子14は、約1mm角程度の正方形の発光面を有する発光チップ14aと、この発光チップ14aを支持する基板14bとからなっている。その際、発光チップ14aは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。そして、この発光素子14は、その発光チップ14aが光軸Ax上において鉛直上向きになるように配置された状態で、ビームシェイパ18から後方へ延長形成された後方延長部18Bの上面に形成された凹部に位置決め固定されている。
リフレクタ16は、発光素子14を上方側から覆うように配置され、発光素子14からの光を前方へ向けて光軸Ax寄りに反射させるものである。リフレクタ16の反射面16aは、光軸Axと同軸の長軸を有するとともに発光素子14の発光中心を第1焦点とする略楕円面状の自由曲面で構成されている。このリフレクタ16は、その反射面16aの周縁下端部においてビームシェイパ18の後方延長部18Bの上面に固定されている。
ビームシェイパ18は、このリフレクタ16からの反射光の一部を上方側へ反射させるとともに、ロービーム用配光パターン(配光パターン)PLを形成するものである。このビームシェイパ18は、その上面が、後方焦点Fの位置から光軸Axに沿って後方へ延びる上向き反射面18aとして構成されている。そして、このビームシェイパ18は、その上向き反射面18aにおいて、リフレクタ16からの反射光の一部を上方側へ反射させるようになっている。この上向き反射面18aは、ビームシェイパ18の上面にアルミニウム蒸着等による鏡面処理を施すことにより形成されている。
この上向き反射面18aの前端縁は、後方焦点Fの近傍に配置されるカットオフライン形成部18bとされており、投影レンズ12の後方焦点面に沿って延びるように形成されている。すなわち、この前端縁からなるカットオフライン形成部18bは、平面視において後方焦点Fから光軸Axの左右両側へ向けて徐々に前方側へ延びるように湾曲して形成されている。そして、このカットオフライン形成部18bが、リフレクタ16から反射されて投影レンズ12を通して投影されるロービーム用配光パターンPLのカットオフラインCLを形成する。
また、上向き反射面18aは、光軸Axよりも自車線側である左側(灯具正面視では右側)に位置する左側領域が光軸Axを含む第1水平面18a1で構成されており、光軸Axよりも対向車線側である右側に位置する右側領域が、光軸から斜め下方へ延びる中間斜面18a3を介して左側領域よりも一段低い第2水平面18a2で構成されている。ただし、右側領域における後方焦点Fから十分離れた右端部分および後方延長部18Bは、左側領域を構成する第1水平面18a1と同一平面状に形成されている。
図3に示すように、発光素子14から出射された光は、リフレクタ16の反射面16aにより前方へ向けて光軸Ax寄りに反射される。その光の一部が、ビームシェイパ18の上向き反射面18aに入射され、この上向き反射面18aで反射され、投影レンズ12の上部領域への入射光Aとなる。また、リフレクタ16の反射面16aで反射された光の一部は、投影レンズ12の中央付近への入射光Bとなったり、投影レンズ12の下部領域への入射光Cとなる。そして、投影レンズ12に入射された入射光A,B,Cは、いずれも投影レンズ12から前方へ出射される。
また、ビームシェイパ18の上向き反射面18aにおける第1水平面18a1には、上向き反射面18aのカットオフライン形成部18bから後方側に離れた位置に、車幅方向に延びる立壁からなる第1のシェイパ部30が形成されている。この第1のシェイパ部30は、リフレクタ16からの反射光の一部を遮蔽する遮蔽用突起部として作用する。
この第1のシェイパ部30が形成されていることにより、リフレクタ16から第1のシェイパ部30の後面に入射した光が遮蔽される。また、第1のシェイパ部30は、リフレクタ16から第1水平面18a1に入射した光のうち、第1のシェイパ部30の後方近傍において第1水平面18a1に入射して上向きに反射した光を、第1のシェイパ部30の後面で遮蔽するようになっている。
この第1のシェイパ部30で遮蔽される光は、仮に第1のシェイパ部30が形成されていないとしたときに、投影レンズ12の後方焦点面をカットオフライン形成部18bの上方近傍において通過する光である。そのため、対向車線側におけるカットオフラインCL寄りに照射される光が、第1のシェイパ部30の存在により減少することとなり、対向車のドライバへのグレアが抑制されることとなる。
これにより、図4(a)に示すように、第1のシェイパ部30によって入射光A,Cで形成される配光パターンPA,PCは、カットオフラインCLの対向車線側に照射される光が減少した状態となる。なお、入射光Bで形成される配光パターンPBは、第1のシェイパ部30によって遮蔽されることがないので、対向車線側におけるカットオフラインCL寄りで光が減少されることはない。
そして、このような入射光A,B,Cから形成されるロービーム用配光パターンPLは、図4(b)に示すように、第1のシェイパ部30によって対向車線側におけるカットオフラインCL寄りに、照射光が減少された暗部Dが形成され、グレアの抑制が図られる。
また、ビームシェイパ18には、第2のシェイパ部31が形成されている。この第2のシェイパ部31は、ビームシェイパ18の前端側の壁部に一体的に形成されており、第1のシェイパ部30よりやや狭い幅を有し、前方側へ向かって斜め上方へ突出されている。この第2のシェイパ部31は、ビームシェイパ18のカットオフライン形成部18bと投影レンズ12との間に配置されており、投影レンズ12の光軸Axより下側に入射する入射光の一部を遮蔽する遮蔽用突起部として作用する。
この第2のシェイパ部31が形成されていることにより、リフレクタ16から第2のシェイパ部31の後面に入射した光が遮蔽される。
この第2のシェイパ部31で遮蔽される光は、仮に第2のシェイパ部31が形成されていないとしたときに、ロービーム用配光パターンPLのカットオフラインCLの近傍に導かれる入射光Cの一部である。
投影レンズ12から車両前方へ出射される光は、投影レンズ12を透過する際の色収差によって、投影レンズ12の中心から外周側へ向かって次第に赤、白、青に分光される。分光の分布は、投影レンズ12の光軸Axを境に上側と下側で反転する。具体的には、図5に示すように、投影レンズ12の上側では、上から順に赤、白、青となり、投影レンズ12の下側では、上から順に青、白、赤となる。
このため、図6(a)に示すように、入射光Aで形成される配光パターンPAでは、対向車線側におけるカットオフラインCL寄りが赤系色となる。また、仮に第2のシェイパ部31が形成されていないとしたときに、入射光Cで形成される配光パターンPCでは、対向車線側におけるカットオフラインCL寄りが青系色となる。
ところで、入射光Aは、投影レンズ12の上側を透過することから、この投影レンズ12で反転されて形成される配光パターンPAには、第1のシェイパ部30による遮蔽で、対向車線側におけるカットオフラインCLに下方側へ大きく凹んだ暗部が形成される。このため、この配光パターンPAでの暗部が赤系色となっても、入射光Bで形成される配光パターンPBに重なることで目立たなくなる。
これに対して、入射光Cは、投影レンズ12の下側を透過することから、この投影レンズ12で反転されて形成される配光パターンPCには、第1のシェイパ部30による遮蔽で、対向車線側におけるカットオフラインCLに下方側へ少しだけ凹んだ程度の暗部が形成される。このため、この配光パターンPCでの暗部が青系色となると、青系色の光がカットオフラインCLの近傍に強く現れることとなり、入射光Bで形成される配光パターンPBが重なっても目立ってしまう。
したがって、図6(b)に示すように、ロービーム用配光パターンPLの対向車線側におけるカットオフラインCLの近傍に導かれる青系色の光によって、第1のシェイパ部30でロービーム用配光パターンPLに形成された暗部Dの近傍が青系色になって視認性が低下するおそれがある。
しかし、本実施形態に係る車両用前照灯1によれば、ビームシェイパ18の先端部における投影レンズ12の後方焦点Fの位置のカットオフライン形成部18bと投影レンズ12との間に、投影レンズ12の下半分に入射される入射光Cの一部を遮蔽する第2のシェイパ部31を設けている。そして、この第2のシェイパ部31を設けたことで、光軸Axの下側で対向車線側におけるカットオフラインCLの近傍に強く現れる青系色の光を生じさせる入射光Cを減少させることができる。よって、第1のシェイパ部30によって形成される対向車線側におけるカットオフラインCLのグレア抑制のための暗部Dの近傍が青系色になって視認性が低下するといった不具合を防止することができる。
即ち、ロービーム用配光パターンPLの一部に暗部Dを形成してグレアを抑制しつつ、形成された暗部Dの近傍が青系色となるのを防いで視認性を向上させることができる。
また、第2のシェイパ部31は、ビームシェイパ18に一体的に設けられている。したがって、第2のシェイパ部31を別個に形成して設置する場合と比較して、部品点数の削減および組立作業性の向上を図ることができ、製造コストを抑えることができる。
なお、第2のシェイパ部31は、投影レンズ12の下半分に入射される光のうち、特に、投影レンズ12の周縁部に近い領域(すなわち、分光が顕著に生じる領域)に入射される光を確実に遮蔽することが望ましい。
次に、第1の実施形態の変形例に係る車両用前照灯について説明する。
なお、第1の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
図7は、変形例に係る車両用前照灯の垂直方向の概略断面図である。
図7に示すように、変形例に係る車両用前照灯1では、第1のシェイパ部30の前方側に反射面30bが形成されており、この反射面30bは、前方側へ向かって次第に下方へ傾斜する傾斜面とされている。この反射面30bは、リフレクタ16からの反射光の一部であって、図3に示した第1のシェイパ部30により遮蔽されていた光(第1のシェイパ部30の後方近傍において第1水平面18a1に入射して上向きに反射した光)を投影レンズ12の光軸Ax近傍に向けて反射する。
そして、この反射面30bからの反射光は、投影レンズ12の光軸Ax近傍を通過して車両前方側へ導かれる。この光は、分光がほとんどなく、図4に示した配光パターンBを形成する。これにより、光軸Axの下側で対向車線側におけるカットオフラインCLに形成される暗部Dの近傍に現れる青系色の光の成分を目立たなくさせることができ、視認性をさらに向上させることができる。
(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る車両用前照灯100の水平方向の断面図である。図9は、第2の実施形態に係る車両用前照灯100の垂直方向の概略断面図である。なお、第1の実施形態に係る車両用前照灯1と同一または対応する構成要素には同様の符号を付すとともに、重複する説明を適宜省略する。
図8および図9に示すように、車両用前照灯100は、光路変換部32が配置されている点が図1等に示した車両用前照灯1と異なる。
光路変換部32は、車両前後方向において、第1のシェイパ部30と第2のシェイパ部31との間に配置されている。また、光路変換部32は、ビームシェイパ18の上向き反射面18aにおける第1水平面18a1上において、上向き反射面18aのカットオフライン形成部18bと第1シェイパ部30との間に形成されている。光路変換部32は、僅かに上方に湾曲する凸状の曲面として形成されており、前方側へ向かって次第に上方へ傾斜する傾斜面32aを有している。光路変換部32の傾斜面32aは、リフレクタ16からの反射光の一部を、グレアポイントGを避けつつ投影レンズ12へ向けて反射する反射面として作用する。
グレアポイントGは、投影レンズ12後方焦点Fの近傍かつ上方に存在する点である。グレアポイントGを通過する光が投影レンズ12によって灯具前方に投影されると、灯具の25m前方の仮想鉛直スクリーン上において右3.43°、下0.86°の位置に照射される。この位置に照射される光は、車両が路面の影響等で上下にピッチングした時に対向車のドライバに当たる可能性や、雨等の天候の影響で路面が濡れている場合にその路面で反射されて対向車のドライバに当たる可能性がある。このような対向車ドライバへのグレアを抑制する観点から、配光パターン上に暗部(低照度部)を形成することが要求されている。
そこで、本発明者が配光パターン上に暗部を形成するためのシェイパ部の形状を種々検討したところ、次のような知見が得られた。つまり、グレアを抑制するために要求される暗度を有する暗部を配光パターン上に形成するために第1のシェイパ部30の形状のみを設計すると、第1のシェイパ部30が大きくなってしまう。この場合、グレアを抑制するために要求される暗部の領域だけでなくその周辺領域までも暗くしてしまい、配光パターン上に形成される暗部全体の面積が必要以上に大きくなってしまう。一方で、第1のシェイパ部30の形状を小さくし過ぎると、グレアポイントGを通過する光の光量が増えて、グレアを抑制するために十分な暗度を有する暗部が形成できない場合がある。
そこで、本発明者は、リフレクタ16からの反射光の一部を、グレアポイントGを避けつつ投影レンズ12へ向けて反射する光路変換部32を設けることを見出した。光路変換部32を設けることによって、仮に光路変換部32がなければグレアポイントGを通過するように投影レンズ12に向けて反射されていた光の一部(例えば図9中の光A’)が、グレアポイントGを避けるように投影レンズ12に向けて反射される(図9中の光A)。このように光を反射させることにより、グレアを抑制するために要求される暗部の領域における暗度を十分に確保しつつ、仮に光路変換部32がなければ暗部に導かれていた光をその暗部の周辺領域に導くことができる。従って、暗部が必要以上に大きくなることを抑制することができる。
次に、第2の実施形態の変形例に係る車両用前照灯について説明する。なお、第2の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。図10は、変形例に係る車両用前照灯100の垂直方向の概略断面図である。
図10に示すように、変形例に係る車両用前照灯100では、光路変換部32は、僅かに下方に湾曲する凹状の曲面として形成されており、前方側へ向かって次第に下方へ傾斜する傾斜面32bを有している。光路変換部32の傾斜面32bは、リフレクタ16からの反射光の一部を、グレアポイントGを避けつつ投影レンズ12へ向けて反射する反射面として作用する。
傾斜面32bによってグレアポイントGを避けつつ投影レンズ12へ向けて光(図10中の光A)を反射させることにより、グレアを抑制するために要求される暗部の領域における暗度を十分に確保しつつ、仮に光路変換部32がなければ暗部に導かれていた光(図10中の光A’)をその暗部の周辺領域に導くことができる。従って、暗部が必要以上に大きくなることを抑制することができる。
以上、第1〜2の実施形態やそれらの変形例に係る車両用前照灯について説明した。従来のように1つのシェイパ部の形状の設計によって、配光パターンの一部に形成される暗部の暗度やその面積および色収差の度合いを適宜調整することは困難な場合がある。しかし、上述した第1〜2の実施形態やそれらの変形例に係る車両用前照灯のように、複数の各部(2つのシェイパ部(30,31)、または2つのシェイパ部(30,31)と光路変換部(32)など)によって暗部を形成することによって、暗部の暗度やその面積および色収差の度合いを適宜調整することが可能となる。
なお、本発明は、上述した各実施形態や変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、第1〜2の実施形態やそれらの変形例の構成は、各部の構成による効果が得られる範囲で適宜組み合わせても良い。
また、例えば、第2の実施形態の光路変換部32の傾斜面32aは、後方側へ向かって次第に上方へ傾斜する傾斜面としても良い。また、第2の実施形態の変形例に係る光路変換部32の傾斜面32bは、後方側へ向かって次第に下方へ傾斜する傾斜面としても良い。すなわち、光路変換部32は、リフレクタ16からの反射光の一部を、グレアポイントGを避けつつ投影レンズ12へ向けて反射する部分を有するような形状であればよい。
1:車両用前照灯、12:投影レンズ、14:発光素子(光源)、16:リフレクタ、18:ビームシェイパ、18b:カットオフライン形成部、30:第1のシェイパ部、30b:反射面、31:第2のシェイパ部、32:光路変換部、Ax:光軸、CL:カットオフライン、D:暗部、PL:ロービーム用配光パターン(配光パターン)

Claims (4)

  1. 光源と、
    車両前後方向の光軸を有する投影レンズと、
    前記光源から発せられる光を前方へ向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、
    前記リフレクタから反射されて前記投影レンズを通して投影される配光パターンのカットオフラインを形成するカットオフライン形成部が前記投影レンズの後方焦点近傍に設けられたビームシェイパと、
    前記光源と前記カットオフライン形成部との間に配置され、前記リフレクタから反射される光の一部を遮蔽して前記配光パターンの一部に暗部を形成する第1のシェイパ部と、
    前記カットオフライン形成部と前記投影レンズとの間に配置され、前記投影レンズの前記光軸より下側に入射する光の一部を遮蔽する第2のシェイパ部と、
    を備えることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記車両前後方向における前記第1のシェイパ部と前記第2のシェイパ部との間に光路変換部が配置され、
    前記光路変換部は、
    前記投影レンズの前記後方焦点の近傍かつ上方の位置に存在し当該位置を通過した光が前記投影レンズによって投影されると対向車のドライバへのグレアとなり得るグレアポイントを避けるように、前記リフレクタから反射された光の一部を前記投影レンズに向けて反射す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のシェイパ部は、前記リフレクタから反射されてきた光の一部を前記投影レンズの前記光軸近傍に向けて反射する反射面を有することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用前照灯。
  4. 前記第1のシェイパ部と前記第2のシェイパ部は、前記ビームシェイパに一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
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