JP2014120342A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性の高い配光パターンを形成可能な車両用前照灯を提供する。
【解決手段】投影レンズと、第一光源３１からの光を光軸Ａｘよりに反射させる第一リフレクタ３２を有する第一光学系２１と、第二光源３５からの光を光軸Ａｘよりに反射させる第二リフレクタ３６を有する第二光学系３５と、投影レンズの後方焦点ｆ近傍に配置された透明部材２３と、を有し、投影レンズは、第一光学系２１からの光を灯具前方に出射させてロービーム配光パターンを形成するものであり、透明部材２３は、第一光学系２１からの光の一部を反射させてロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する蒸着膜２４ａと、第二光学系２２からの光の少なくとも一部を屈折させ、ロービーム配光パターンのカットオフラインの少なくとも一部を含む上側照射領域を照射するレンズ部２５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の前方を照射する車両用前照灯に関する。

共通の投影レンズを用いてロービーム配光パターンおよびハイビーム配光パターンを形成可能な車両用前照灯が特許文献１などに開示されている。
特許文献１記載の車両用前照灯においては、第一光源系を点灯することによりロービーム配光パターンを形成し、第一光源系および第二光源系を点灯することによりハイビーム配光パターンを形成している。

特許第４４１３７６２号公報

特許文献１記載の車両用前照灯において、第一ミラー部材にはアルミニウム蒸着により上向き反射面が形成されている。この上向き反射面が、第一光源系の第一発光素子からの光の一部を反射し、ロービーム配光パターンのカットオフラインを形成している。

ところが、ハイビーム配光パターンを形成した時には、第一ミラー部材は一定の厚みを有するため、この部位が灯具前方に投影され、厚み分の暗部が形成されてしまう。したがって、ハイビーム配光パターンを形成した場合には、暗部が灯具前方に形成されてしまい、運転者の視認性が低下してしまう虞がある。

そこで本発明は、視認性の高い配光パターンを形成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ことのできる本発明の車両用前照灯は、
前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと
第一光源と、前記第一光源からの光を前記光軸よりに反射させる第一リフレクタと、を有する第一光学系と、
第二光源と、前記第二光源からの光を前記光軸よりに反射させる第二リフレクタと、を有する第二光学系と、
前記投影レンズの後方焦点近傍に配置された透明部材と、を有し、
前記投影レンズは、前記第一光学系からの光を灯具前方に出射させてロービーム配光パターンを形成するものであり、
前記透明部材は、
前記第一光学系からの光の一部を反射させてロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する蒸着膜と、
前記第二光学系からの光の少なくとも一部を屈折させ、ロービーム配光パターンのカットオフラインの少なくとも一部を含む照射領域を形成するレンズ部と、を備える。

本発明の車両用前照灯において、前記レンズ部は、前記投影レンズの後方焦点から前方かつ下方に向かって延びる平板状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おいて、前記レンズ部は、肉厚が後方から前方に向かうに連れて一様に変化する板状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おいて、前記透明部材は、前記投影レンズの後方焦点から前方かつ下方に向かって延びて、前記第一光学系からの光の一部を前記投影レンズに向かって反射させる付加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、前記付加反射面は、全反射によって前記第一光学系からの光の一部を前記投影レンズに向かって反射させる全反射面であることが好ましい。

本発明の車両用前照灯において、前記付加反射面は、前記レンズ部の一つの面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、蒸着膜は薄く形成することができるため、蒸着膜に起因する暗部が小さくなる。また、レンズ部を通過した第二光学系からの光によってカットオフライン近傍を含む領域を照射できる。このため、第一光学系が照射するロービーム配光パターンと第二光学系が照射する照射領域との間に暗部が形成されない。よって視認性の高い配光パターンを形成できる。

本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の概略断面図である。 第一光学系及び第二光学系の光線経路を示す車両用前照灯の概略断面図である。 車両用前照灯による照射領域を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯を説明する車両用前照灯の概略断面図である。

以下、本発明に係る車両用前照灯の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る車両用前照灯について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の概略断面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係る車両用前照灯１０は、前方が開口した灯具ボディ１１と、この灯具ボディ１１の開口を覆うように取り付けられる光透過性の透光カバー１２とを備えている。この車両用前照灯１０は、車両の前部に設けられて車両前方を照らす前照灯である。

なお、本例において、前方とは、車両用前照灯１０における透光カバー１２側（図１の右方向）であり、後方とは、前方と反対の灯具ボディ１１側（図１の左方向）である。

透光カバー１２は、灯具ボディ１１に接着固定されて取り付けられている。この透光カバー１２を灯具ボディ１１に取り付けることで、車両用前照灯１０の内部に、密閉された灯室Ｓが形成されている。

この車両用前照灯１０は、灯室Ｓ内に、投影レンズ２０と、第一光学系２１と、第二光学系２２と、透明部材２３とを有している。投影レンズ２０は、車両前後方向の光軸Ａｘを有する。この投影レンズ２０の後方に、透明部材２３、第一光学系２１及び第二光学系２２が配置されている。

投影レンズ２０は、後方側が平面形状の入射面２０ａとされ、前方側が凸形状のレンズ面２０ｂとされている。投影レンズ２０は、入射面２０ａから入射した光を集光してレンズ面２０ｂから出射させる。

灯室Ｓ内には、支持板２８が支持されている。この支持板２８は、車両前後方向の光軸Ａｘに沿って水平に延在されて第一光学系２１と第二光学系２２との間に配置されている。

図２は、第一光学系及び第二光学系の光線経路を示す車両用前照灯の概略断面図である。
図２に示すように、第一光学系２１は、投影レンズ２０の前方における下側照射領域を照射してロービーム配光パターンを形成する光学系である。第一光学系２１は、第一光源３１と、第一リフレクタ３２とを有している。第一光源３１としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を採用できる。第一光源３１は、支持板２８の上面に固定されて略上向きに発光する。第一リフレクタ３２は、楕円を基調とする自由曲面からなる内面を有しており、第一光源３１からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させて投影レンズ２０の後方焦点ｆ近傍に収束させる。また、第一リフレクタ３２は、主反射部３２ａと、この主反射部３２ａから前方側に設けられた付加リフレクタ部３２ｂとを有している。

第二光学系２２は、投影レンズ２０の前方における上側照射領域を照射する光学系である。第二光学系２２は、第二光源３５と、第二リフレクタ３６とを有している。第二光源３５としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を採用することができる。第二光源３５は、支持板２８の下面に固定されて略下向きに発光する。第二リフレクタ３６は、楕円を基調とする自由曲面からなる内面を有しており、第二光源３５からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させて投影レンズ２０の後方焦点ｆ近傍に収束させる。

第一光学系２１を構成する第一光源３１は、第二光学系２２を構成する第二光源３５よりも後方側に配置されている。このように、第一光源３１と第二光源３５とを、前後方向に異なる位置に配置することで、これらの第一光源３１及び第二光源３５で発生する熱がこもりにくくなり、ＬＥＤへの悪影響を抑制することができる。なお、これらの第一光源３１及び第二光源３５の配置に伴い、第一光学系２１を構成する第一リフレクタ３２は、第二光学系２２を構成する第二リフレクタ３６よりも後方側に配置されている。

透明部材２３は、投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に配置されている。この透明部材２３は、アクリル等の透明樹脂または透明ガラスなどの透光性を有する材料から形成されている。

透明部材２３は、それぞれ板状に形成されたベース部２４とレンズ部２５とを有している。レンズ部２５は、ベース部２４の前端に一体的に形成されている。ベース部２４は支持板２８に固定されて前方側へ延在されており、ベース部２４の前端部が投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に位置されている。ベース部２４の前端側の上面には、蒸着膜２４ａが設けられている。この蒸着膜２４ａは、例えば、アルミニウム等の蒸着により形成され、その表面が反射面とされている。この蒸着膜２４ａの前縁２４ｂは、左右に段違いのロービーム配光パターンのカットオフラインに対応する形状とされている。

透明部材２３のレンズ部２５は、平板状に形成されている。このレンズ部２５は、ベース部２４の前端から斜め下方へ延在されている。つまり、レンズ部２５は投影レンズ２０の後方焦点ｆから前方かつ下方に向かって延在されている。また、レンズ部２５は、その一つの面である下面が、付加反射面２５ａとされている。この付加反射面２５ａは、第一光学系からの光の一部を全反射によって投影レンズ２０に向かって反射させる全反射面である。

なお、全反射面とは、全反射現象を利用した面である。全反射とは、異なる屈折率を有する物質の界面において、特定の入射角度以上で入射した光が界面を通過することなく全反射される現象である。本実施形態では、第一光学系２１から付加反射面２５ａに入射された光が全反射されるように、透明部材２３の屈折率および付加反射面２５ａの傾きが設定されている。

上記構造の車両用前照灯１０における光の経路について説明する。
図３は、車両用前照灯１０による照射領域を示す模式図である。

（第一光学系）
図２に示すように、第一光学系２１の第一光源３１が点灯されると、その光は、第一リフレクタ３２で光軸Ａｘ寄りに反射されて投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に収束される。

ここで、第一光学系２１からの光の一部Ｌ１は、第一リフレクタ３２の主反射部３２ａで反射されて投影レンズ２０へ直接導かれ、投影レンズ２０で屈折されて前方の下方側に向かって出射される。

また、第一光学系２１からの光の一部Ｌ２は、第一リフレクタ３２の主反射部３２ａで反射され、さらに透明部材２３の蒸着膜２４ａで反射されて投影レンズ２０へ導かれ、この投影レンズ２０で屈折されて前方の下方側に向かって出射される。

さらに、第一光学系２１からの光の一部Ｌ３は、第一リフレクタ３２の付加リフレクタ部３２ｂで反射されて透明部材２３のレンズ部２５に入射し、このレンズ部２５の付加反射面２５ａで全反射されて投影レンズ２０へ導かれ、前方の上方側に向かって出射される。

そして、図３に示すように、第一光学系２１の第一光源３１を点灯すると、光Ｌ１，Ｌ２によって下側照射領域Ｌｐが照らされてロービーム配光パターンが形成される。このとき、蒸着膜２４ａが第一光学系２１からの光の一部を遮り、前縁２４ｂによって左右に段違いのカットオフラインＣＬが形成される。また、第一光学系２１からの光の一部Ｌ３によって下側照射領域Ｌｐの上方にオーバーヘッドサイン照射領域Ｏｐが形成される。

（第二光学系）
図２に示すように、第二光学系２２の第二光源３５が点灯されると、その光は、第二リフレクタ３６で光軸Ａｘ寄りに反射されて投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に収束される。

第二光学系２２からの光の一部Ｌ４，Ｌ５は、第二リフレクタ３６で反射されて透明部材２３のレンズ部２５を通過し、投影レンズ２０へ導かれ、この投影レンズ２０で屈折されて前方に向けて出射される。

図３に示すように、第二光学系２２の第二光源３５を点灯すると、光Ｌ４，Ｌ５によって上側照射領域Ｈｐが照らされる。
この上側照射領域Ｈｐを照らす第二光源３５からの光Ｌ４，Ｌ５は、透明部材２３のレンズ部２５に入射してから出射する際に、レンズ部２５によって屈折され、光線の経路全体が下方へずらされる。つまり、光Ｌ４，Ｌ５は灯具前方の仮想スクリーン上において、レンズ部２５がなかった場合（図３中、点線で示す位置Ｈｐ’）よりも下方側を照射することになる。これにより、上側照射領域Ｈｐの下側領域を、下側照射領域Ｌｐにオーバーラップさせることができる。つまり、レンズ部２５で光Ｌ４，Ｌ５を屈折させることにより、カットオフラインＣＬの少なくとも一部およびカットオフラインＣＬより下側を含む領域を照射することができる。これにより、上側照射領域ＨｐをカットオフラインＣＬを含んだ領域とすることができる。

上記構成の本実施形態に係る車両用前照灯１０において、車両前方へロービーム配光パターンを形成する場合は、第一光学系２１のみを点灯させる。第一光学系２１のみを点灯させたときは、図３に示したように、光Ｌ１、Ｌ２によって下側照射領域Ｌｐに光が照らされてロービーム配光パターンが形成される。また、光Ｌ３によって下側照射領域Ｌｐの上方のオーバーヘッドサイン照射領域Ｏｐに光が照らされる。

また、車両前方へハイビーム配光パターンを形成する場合は、第一光学系２１及び第二光学系２２を点灯させる。第一光学系２１及び第二光学系２２を点灯させたときは、第一光学系２１からの光Ｌ１，Ｌ２の照射による下側照射領域Ｌｐに加えて、第二光学系２２からの光Ｌ４，Ｌ５によってカットオフラインＣＬを含む領域である上側照射領域Ｈｐが照らされる。これにより、下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとが照らされてハイビーム配光パターンが形成される。この場合も、第一光学系２１からの光Ｌ３によって下側照射領域Ｌｐの上方のオーバーヘッドサイン照射領域Ｏｐが照らされる。

このように、本実施形態に係る車両用前照灯１０によれば、蒸着膜２４ａを薄く形成することができるため、仮にレンズ部２５が無い場合でも蒸着膜２４ａに起因する暗部（下側領域Ｌｐと領域Ｈｐ’の隙間）が小さくなる。また、レンズ部２５によって第二光学系２２からの光Ｌ４，Ｌ５をレンズ部２５が無い場合よりも下寄りに出射させることができ、カットオフラインＣＬ近傍を照射できる。このため、下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとがオーバーラップし、両者の間に暗部が形成されない。よって視認性の高い配光パターンを形成できる。

また、透明部材２３の上面に設けられたベース部２４の蒸着膜２４ａで第一光学系２１からの光を反射させ、投影レンズ２０に入射させ、前方に出射させている。これにより、ロービーム配光パターンの照度を高めることができる。

また本実施形態に係る車両用前照灯１０は、レンズ部２５が平板状に形成されているので、配光設計が容易である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る車両用前照灯について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯を説明する車両用前照灯の概略断面図である。
図４に示すように、第２実施形態に係る車両用前照灯４０では、肉厚が後方から前方に向かうに連れて一様に変化する板状のレンズ部２５を有する透明部材２３Ａを備えている。なお、この透明部材２３Ａでは、ベース部２４の上面全体に蒸着膜２４ａが設けられている。

また、この車両用前照灯４０では、第二光学系２２の第二光源３５が、透明部材２３Ａの下方に配置された支持台４１に設けられている。この第二光源３５からの光が透明部材２３Ａと支持台４１との間に配置された第二リフレクタ３６に向けて照射される。

この車両用前照灯４０の場合も、第二光学系２２の第二光源３５が点灯されると、その光は、第二リフレクタ３６で光軸Ａｘ寄りに反射されて投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に収束される。

ここで、第二光学系２２からの一部の光Ｌ４，Ｌ５は、透明部材２３のレンズ部２５を通過し、投影レンズ２０へ導かれ、この投影レンズ２０で屈折されて出射される。

そして、第二光学系２２の第二光源３５が点灯されることで、光Ｌ４，Ｌ５によって上側照射領域Ｈｐが形成される（図３参照）。
この上側照射領域Ｈｐを照射する第二光源３５からの光Ｌ４，Ｌ５は、透明部材２３Ａのレンズ部２５に入射して出射する際に、レンズ部２５によって屈折されて、光線の経路全体が下方へずらされる。つまり、光Ｌ４，Ｌ５は灯具前方の仮想スクリーン上において、レンズ部２５がなかった場合よりも下方側を照射する。これにより、上側照射領域Ｈｐの下側の領域を、下側照射領域Ｌｐにオーバーラップさせることができる。

このように、レンズ部２５は厚みが一様の平板状でなくても良く、第２実施形態の車両用前照灯４０のように、後方から前方へ向かって肉厚を薄くしてもよい。これによっても、第二光学系２２からの光Ｌ４，Ｌ５によって、カットオフラインＣＬを含む領域を照射することができる。
なお上述の実施形態では、レンズ部２５の肉厚が後方から前方へ向かって薄くした例を挙げたが、前方から後方へ薄く形成しても良い。

なお、上記実施形態では、第二光学系２２をハイビーム配光パターンの一部を形成するための光学系として説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、第二光学系２２によって、フォグランプ、クリアランスランプあるいはＤＲＬ（Daylight Running Lamps）を形成するように構成してもよい。

なお、暗部のないハイビーム配光パターンを形成する車両用灯具として、駆動機構により駆動されるシェードを用いた灯具が知られている。このような灯具と比べて上記本実施形態の車両用灯具１０は、駆動機構を用いる必要がないので、簡略な構成で安価に提供することができる。

１０，４０：車両用前照灯、２０：投影レンズ、２１：第一光学系、２２：第二光学系、２３，２３Ａ：透明部材、２４ａ：蒸着膜、２５：レンズ部、２５ａ：付加反射面、３１：第一光源、３２：第一リフレクタ、３５：第二光源、３６：第二リフレクタ、Ａｘ：光軸、ＣＬ：カットオフライン、ｆ：後方焦点、Ｌ１〜Ｌ５：光、Ｌｐ：下側照射領域、Ｈｐ：上側照射領域

Claims (6)

1. 前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと
   第一光源と、前記第一光源からの光を前記光軸よりに反射させる第一リフレクタと、を有する第一光学系と、
   第二光源と、前記第二光源からの光を前記光軸よりに反射させる第二リフレクタと、を有する第二光学系と、
   前記投影レンズの後方焦点近傍に配置された透明部材と、を有し、
   前記投影レンズは、前記第一光学系からの光を灯具前方に出射させてロービーム配光パターンを形成するものであり、
   前記透明部材は、
   前記第一光学系からの光の一部を反射させてロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する蒸着膜と、
   前記第二光学系からの光の少なくとも一部を屈折させ、ロービーム配光パターンのカットオフラインの少なくとも一部を含む照射領域を形成するレンズ部と、を備える、車両用前照灯。
2. 前記レンズ部は、前記投影レンズの後方焦点から前方かつ下方に向かって延びる平板状に形成されている、請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記レンズ部は、肉厚が後方から前方に向かうに連れて一様に変化する板状に形成されている、請求項１に記載の車両用前照灯。
4. 前記透明部材は、前記投影レンズの後方焦点から前方かつ下方に向かって延びて、前記第一光学系からの光の一部を前記投影レンズに向かって反射させる付加反射面を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
5. 前記付加反射面は、全反射によって前記第一光学系からの光の一部を前記投影レンズに向かって反射させる全反射面である、請求項４に記載の車両用前照灯。
6. 前記付加反射面は、前記レンズ部の一つの面に形成されている、請求項４または５に記載の車両用前照灯。
   

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