JP2018097914A - 前照灯モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ハイビーム用配光パターンにおける最大光度の低下を招くことなく小型化を図ることができる前照灯モジュールを提供すること。【解決手段】単一の投影レンズ２によって２種類の配光パターンを形成可能な前照灯モジュール１において、ダイレクトプロジェクション光学系によってロービーム用配光パターンを形成し、プロジェクタ光学系によってハイビーム用配光パターンを形成する。ここで、前記ダイレクトプロジェクション光学系は、投影レンズ２と、該投影レンズ２に対向する発光素子（第１光源）３と、該発光素子３からの光の一部を反射させる反射部材５によって構成され、前記プロジェクタ光学系は、前記投影レンズ２と、前記反射部材５と、発光素子（第２光源）６と、該発光素子６からの光を集光反射させる集光部材７によって構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、単一の投影レンズによって２種類の配光パターンを形成可能な前照灯モジュールに関するものである。

車両用前照灯には、投影レンズの後方に配置された光源からの光を投影レンズを介して車両前方に向けて照射するよう構成されたプロジェクタ型のものがある。

斯かるプロジェクタ型の車両用前照灯には、配光パターンをロービーム（すれ違いビーム）用配光パターンとハイビーム（走行ビーム）用配光パターンに切り替えることができるものがあり、このような車両用前照灯として特許文献１には図７に示すものが提案されている。

即ち、図７は特許文献１において提案された車両用前照灯の縦断面図であり、図示の車両用前照灯１０１は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有する投影レンズ１０２と、該投影レンズ１０２の後側焦点Ｆよりも後方に配置された光源としての発光素子１０３と、該発光素子１０３から上方に向かって出射する光を投影レンズ１０２に向けて反射させるリフレクタ１０４を備えている。

更に、車両用前照灯１０１は、ロービーム用配光パターンを形成するために投影レンズ１０２へと向かう発光素子１０３からの光の一部を遮光するシェード１０５と、ロービーム用配光パターンに対してハイビーム用の付加配光パターンを付加的に形成するために投影レンズ１０２に光を入射させる複数の発光素子１０６を備えている。

以上のように構成された車両用前照灯１０１において、配光パターンとしてロービーム用配光パターンが選択された場合、発光素子１０３からの光は、リフレクタ１０４によって反射して投影レンズ１０２に向かう。そして、投影レンズ１０２に向かう光の一部は、シェード１０５によって遮光され、この遮光された光がシェード１０５の反射面で上向き反射して投影レンズ１０２に入射するため、この光が下向き光として投影レンズ１０２から出射してロービーム用配光パターンが形成され、対向車両等に対してグレアを与えることがない。

又、配光パターンとしてハイビーム用配光パターンが選択された場合には、複数の発光素子１０６から出射する光の大部分が直射光として投影レンズ１０２に入射し、投影レンズ１０２によって車両前方に反転投影されて車両前方に向かって照射される。

従って、この車両用前照灯１０１によれば、単一の投影レンズ１０２を用いたプロジェクタ型の光学系によって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選択的に形成することができる。

特開２０１６−０３９０２０号公報

特許文献１において提案された図７に示す車両用前照灯１０１においては、ハイビーム用配光パターンを形成するための光学系として、発光素子１０６から出射する光の大部分が直射光としてダイレクトに投影レンズ１０２に入射するタイプのダイレクトプロジェクション光学系が採用されているため、光軸を通る水平線Ｈ−Ｈ線と垂直線Ｖ−Ｖ線の中央に投影される配光パターンは、複数並んだ発光素子１０６の１つ分で形成されることとなり、最大光度（Ｍａｘ光度）の確保が難しくなるという問題がある。

ここで、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形成には共通の投影レンズ１０２を用いるため、ハイビーム用配光パターンにおいて最大光度を確保するためには投影レンズ１０２の径を大きくする必要があり、このために車両用前照灯１０１が大型化し、この種の車両用前照灯１０１は自動二輪車用には不向きである。

又、ハイビーム用配光パターンにおける複数の発光素子１０６間の間隙（ダーク）が投影される問題を解消しようとした場合、投影レンズ１０２の焦点から離れた位置に複数の発光素子１０６を並べる必要があるため、最大光度を確保することが更に難しくなる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ハイビーム用配光パターンにおける最大光度の低下を招くことなく小型化を図ることができる前照灯モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、単一の投影レンズによって２種類の配光パターンを形成可能な前照灯モジュールにおいて、
ダイレクトプロジェクション光学系によってロービーム用配光パターンを形成し、プロジェクタ光学系によってハイビーム用配光パターンを形成することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ダイレクトプロジェクション光学系は、投影レンズと、該投影レンズに対向する第１光源と、該第１光源からの光の一部を反射させる反射部材によって構成され、前記反射部材のエッジ部は、前記投影レンズの後側焦点付近に位置し、
前記プロジェクタ光学系は、前記投影レンズと、前記反射部材と、第２光源と、該第２光源からの光を集光反射させる集光部材によって構成され、前記集光部材は、回転楕円面を基調とし、その第１焦点近傍に前記第２光源が配置され、第２焦点近傍に前記反射部材のエッジ部が位置していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ダイレクトプロジェクション光学系の前記光源よりも車両後方に放熱部材を配置し、前記投影レンズの車両後方側の裏面に向いた方向の前記放熱部材の前面に前記第１光源を配置し、前記投影レンズの車両後方側の裏面に向いていない前記放熱部材の下面に前記第２を配置したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の前照灯モジュールを自動二輪車用灯具又は四輪車両用灯具に使用することを特徴とする。

本発明によれば、投影レンズと光源及び回転楕円面を基調とする集光部材によって構成されるプロジェクタ光学系によってハイビーム用配光パターンを形成し、第２光源から出射する光は、集光部材によって集光された後に投影レンズに向けて反射し、投影レンズを透過して車両前方へと照射されるため、集光部材の反射面で最大光度を有するスポット光とその周辺の拡散光を照射する配光パターンを形成することができる。このため、投影レンズの径を大きくすることなく、光軸を通る水平線Ｈ−Ｈと垂直線Ｖ−Ｖの中央に投影されるスポット光の光度を最大光度に設定することができ、ハイビーム用配光パターンにおける最大光度の低下を招くことなく当該前照灯モジュールの小型化を図ることができる。

本発明に係る前照灯モジュールの斜視図である。 本発明に係る前照灯モジュールの分解斜視図である。 本発明に係る前照灯モジュールの縦断面図である。 本発明に係る前照灯モジュールの反射部材の正面図である。 （ａ）〜（ｆ）は本発明に係る前照灯モジュールにおけるロービーム用配光パターンを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る前照灯モジュールにおけるハイビーム用配光パターンを示す図である。 特許文献１において提案された車両用前照灯の縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る前照灯モジュールの斜視図、図２は同前照灯モジュールの分解斜視図、図３は同前照灯モジュールの縦断面図、図４は同前照灯モジュールの反射部材の正面図である。

本実施の形態に係る前照灯モジュール１は、配光パターンとして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選択可能なプロジェクタ型のモジュールであって、車両前後方向（図３の左右方向）に延びる光軸を有する投影レンズ２と、この投影レンズ２の車両後方（図３の右方）に配置された第１光源（ロービーム用光源）である複数（本実施の形態では５個）の発光素子３と、この発光素子３の車両後方に配置された放熱部材であるヒートシンク４と、発光素子３から出射する光の一部を反射させる反射部材５と、ヒートシンク４の下面に配置された第２光源（ハイビーム用光源）である複数（本実施の形態では２個）の発光素子６と、該発光素子６の下方に配置された集光部材（リフレクタ）７を備えている。

前記投影レンズ２は、非球面レンズであって、レンズホルダ８に保持されて前記ヒートシンク４に取り付けられている。ここで、投影レンズ２は、その後側焦点面上に形成される光源像を反転像として車両前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する機能を果たすものである。

前記複数の発光素子３は、ヒートシンク４の光軸に対して略垂直な前面に固定された平板状の基板９に左右方向（図３の紙面垂直方向）に適当な間隔で実装されており、その光出射方向は、車両前方（図３の左方）とされている。尚、本実施の形態においては、ヒートシンク４の前面は光軸に対して垂直な面であるが、この前面は車両前後方向に傾斜していても良い。

前記ヒートシンク４は、アルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属によって構成されており、これには車両前後方向に延びる薄い板状の複数の放熱フィン４ａが左右方向に適当な間隔で一体に形成されている（図１及び図２参照）。そして、このヒートシンク４の光軸に略平行な下面には平板状の基板１０が固定されており、この基板１０の下面には第２光源である複数（２個）の前記発光素子６が左右方向に適当な間隔で実装されている。尚、各発光素子６は、その光出射方向が下向きとなるよう基板１０に実装されている。又、発光素子６の数は２個に限らず、３個以上であっても良い。更に、本実施の形態では、ヒートシンク４の下面は光軸に平行な面としたが、この下面は上下方向に傾斜していても良い。

前記反射部材５は、前記発光素子３の車両前方に配置されており、その左右両端がヒートシンク４の前面に固定されている。そして、この反射部材５は、その幅方向中央に、車両前方に向かって広かる凹部５Ａが形成されている。そして、この凹部５Ａの奥側（底）の垂直な平面の幅方向中央には、図４に示すように、横方向に細長い矩形の入射口５ａが開口しており、この入射口５ａの上下及び左右には反射面５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅがそれぞれ形成されている。ここで、反射面５ｂ〜５ｅは、投影レンズ２の光軸を含む平面よりも上側に位置している。又、反射部材５の下面は、図３に示すように、車両前方に向かって斜め上方に傾斜する反射面５ｆを形成しており、この反射面５ｆは、投影レンズ２の光軸を含む水平面よりも下側に位置している。そして、反射面５ｆの前端縁は、左右方向に延びる円弧状のエッジ部５ｇを構成している。尚、反射部材５の反射面５ｂ〜５ｆを含む表面には、アルミ蒸着等の反射処理が施されている。但し、反射面５ｆの前端縁のエッジ部５ｇの形状は円弧状に限らず直線状であっても良く、又、当該前照灯モジュール１が四輪車両用のものであれば、エッジ部５ｇの幅方向中央に段差部を設けても良い。

前記集光部材７は、発光素子６の下方に、該発光素子６を下方から覆うように配置されており、その内面は、回転楕円面を基調とする反射面７ａを構成しており、この反射面７ａは、発光素子６からの光を投影レンズ２の後側焦点近傍又は反射部材５のエッジ部５ｇ近傍に集光させる機能を有している。尚、反射面７ａにはアルミ蒸着等の反射処理が施されている。

而して、本実施の形態では、投影レンズ２と、該投影レンズ２に対向する複数の発光素子３と、各発光素子３から出射する光の一部を反射させる反射部材５によってダイレクトプロジェクション光学系が構成されており、このダイレクトプロジェクション光学系によってロービーム用配光パターンが形成される。ここで、反射部材５のエッジ部５ｇは、投影レンズ２の後側焦点付近に位置している。

又、投影レンズ２と、反射部材５と、集光部材７と、複数の発光素子６によってプロジェクタ光学系が構成されており、このプロジェクタ光学系によってハイビーム用配光パターンが形成される。ここで、集光部材７の第１焦点近傍に発光素子６が配置されており、同集光部材７の第２焦点近傍に反射部材５のエッジ部５ｇが位置している。

而して、本実施の形態に係る前照灯モジュール１においては、配光パターンとして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が選択可能であって、ロービーム用配光パターンが選択された場合には、発光素子３から出射する光の一部は、直射光として反射部材５の入射口５ａを通過して投影レンズ２に向かい、投影レンズ２を通過して仮想鉛直スクリーン上に図５(ａ)に示す配光パターンを形成する。そして、他の光は、反射部材５の入射口５ａから入射して反射面５ｂ〜５ｅでそれぞれ反射した後に投影レンズ２に入射し、投影レンズ２を通過することによって仮想鉛直スクリーン上に図５（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す配光パターンをそれぞれ形成する。従って、仮想鉛直スクリーン上には、図５（ａ）〜（ｅ）に示す配光パターンを合成した図５（ｆ）に示すロービーム用配光パターンが形成される。

又、配光パターンとしてハイビーム用配光パターンが選択された場合には、各発光素子６から下向きに出射する光は、集光部材７の反射面７ａによって集光された後に投影レンズ２に向けて反射し、投影レンズ２を透過して車両前方の仮想鉛直スクリーン上に図６（ａ），（ｂ）に示す配光パターンをそれぞれ形成する。従って、仮想鉛直スクリーン上には、図６（ａ），（ｂ）に示す配光パターンを合成した図６（ｃ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。

このように、各発光素子６から出射する光は、集光部材７によって集光された後に投影レンズ２に向けて反射し、投影レンズ２を透過して車両前方へと照射されるため、集光部材７の反射面７ａで最大光度を有するスポット光とその周辺の拡散光を照射する配光パターンを形成することができる。このため、投影レンズ２の径を大きくすることなく、光軸を通る水平線Ｈ−Ｈと垂直線Ｖ−Ｖの中央に投影されるスポット光の光度を最大光度に設定することができ、ハイビーム用配光パターンにおける最大光度の低下を招くことなく当該前照灯モジュール１の小型化を図ることができる。

又、本実施の形態では、集光部材７で光源像を重ねながらハイビーム用配光パターンを形成するため、発光素子６間の間隙によるダークが投影されることがない。尚、集光部材７の反射面７ａは、２つ以上の回転楕円面を繋ぎ合せたものでも良く、このように構成することによって最大光度を更に高めることができる。

更に、本実施の形態では、ロービーム用配光パターンの形成にダイレクトプロジェクション光学系を用い、ハイビーム用配光パターンの形成にプロジェクタ光学系を用いているため、これら２つの光学系に挟まれたスペースにヒートシンク４を配置することができ、全体として光学系を小型化することができる。

尚、本発明に係る前照灯モジュール１は、特に小型化が要求される自動二輪車用の車両用灯具に対して好適であるが、四輪車両用の車両用灯具に対しても適用可能であることは勿論である。

１ 前照灯モジュール
２ 投影レンズ
３ 発光素子（第１光源）
４ ヒートシンク（放熱部材）
４ａ ヒートシンクの放熱フィン
５ 反射部材
５Ａ 反射部材の凹部
５ａ 反射部材の入射口
５ｂ〜５ｆ 反射部材の反射面
５ｇ 反射部材のエッジ部
６ 発光素子（第２光源）
７ 集光部材
７ａ 集光部材の反射面
８ レンズホルダ
９，１０ 基板

Claims (4)

1. 単一の投影レンズによって２種類の配光パターンを形成可能な前照灯モジュールにおいて、
   ダイレクトプロジェクション光学系によってロービーム用配光パターンを形成し、プロジェクタ光学系によってハイビーム用配光パターンを形成することを特徴とする前照灯モジュール。
2. 前記ダイレクトプロジェクション光学系は、投影レンズと、該投影レンズに対向する第１光源と、該第１光源からの光の一部を反射させる反射部材によって構成され、前記反射部材のエッジ部は、前記投影レンズの後側焦点付近に位置し、
   前記プロジェクタ光学系は、前記投影レンズと、前記反射部材と、第２光源と、該第２光源からの光を集光反射させる集光部材によって構成され、前記集光部材は、回転楕円面を基調とし、その第１焦点近傍に前記第２光源が配置され、第２焦点近傍に前記反射部材のエッジ部が位置していることを特徴とする請求項１記載の前照灯モジュール。
3. 前記ダイレクトプロジェクション光学系の前記光源よりも車両後方に放熱部材を配置し、前記投影レンズの車両後方側の裏面に向いた方向の前記放熱部材の前面に前記第１光源を配置し、前記投影レンズの車両後方側の裏面に向いていない前記放熱部材の下面に前記第２を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の前照灯モジュール。
4. 自動二輪車用灯具又は四輪車両用灯具に使用されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の前照灯モジュール。
   

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