JP3160828B2 - 車輌用前照灯の反射鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前面レンズの傾斜化に
伴って配光パターンの両端寄りの部分が下方に湾曲しな
いように反射鏡の配光制御機能だけで水平カットライン
をもった規定の配光パターンを形成することができる新
規な車輌用前照灯の反射鏡を提供しようとするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近時における自動車設計の傾向は新たな
ヘッドランプの模索への機運を促しており、自動車のス
タイリングに関する空力学的特性やデザイン上の要請等
を受けて車体の流線形化が求められるようになると、車
体の前部を窄まった形状とする、所謂スラントノーズ化
に対応した前照灯の設計が必要とされる。

【０００３】前照灯の基本構成は、回転放物面状をした
反射鏡の焦点近傍にフィラメントをその中心軸が反射鏡
の光軸に沿うように配置するとともに、反射鏡の前方に
前面レンズを配置したものである。

【０００４】そして、フィラメントの下方にシェードを
配置するとともに、前面レンズに形成されるレンズステ
ップの作用により光を制御することによって、すれ違い
ビームに特有のカットラインをもった配光パターンを形
成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車輌のスラ
ントノーズ化に伴って鉛直軸に対する前面レンズの傾斜
角（所謂スラント角）が大きくなると、配光パターンの
両端が湾曲してしまい路肩方向の視認性が悪化してしま
うという問題がある。

【０００６】つまり、スラント角が大きくなると、パタ
ーンの両端部が下方に湾曲するため、本来路肩に向かう
べき光が予定外の方向に向けられることになる。

【０００７】反射面の形状が光軸回りの回転対称性を有
する場合には、前面レンズのレンズステップの役割が配
光制御機能上重要となるため、スラント角を大きくする
には限界が生じ、スラント化への対応に支障を来すこと
になる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
した課題を解決するために、水平カットラインを有する
すれ違いビームの配光パターンを形成し得る車輌用前照
灯の反射鏡において、（イ）乃至（ニ）の構成を有する
ようにしたものである。

【０００９】（イ）反射鏡の反射面が複数の基本面から
構成される。

【００１０】（ロ）第１の基本面は、水平拡散角の角度
範囲を指定することによって規定される基準曲線を反射
鏡の主光軸を含む水平面内に有しており、該主光軸上に
設定される第１の基準点から発したと仮定した光が基準
曲線上の点で反射したときの反射光の光線ベクトルに平
行な光軸を有し当該反射点を通りかつ反射鏡の光軸上に
位置した第２の基準点を焦点とする仮想的な回転放物面
を、上記光線ベクトルを含み鉛直面に平行な平面で切断
したときの交線の集合として曲面が形成される。

【００１１】（ハ）第２の基本面は、主光軸を含む水平
面上において焦点を共有し焦点距離を異にする２つの放
物線上にそれぞれ位置する点の間を３次以上のスプライ
ン曲線によって補間することで得られる曲線からなる波
状の基準曲線を有し、主光軸上に設定される第１の基準
点から発したと仮定した光が基準曲線上の点で反射した
ときの反射光の光線ベクトルに平行な光軸を有し当該反
射点を通りかつ反射鏡の光軸上に位置した第２の基準点
を焦点とする仮想的な回転放物面を、上記光線ベクトル
を含み鉛直面に平行な平面で切断したときの交線の集合
として曲面が形成される。

【００１２】（ニ）光源体はその中心軸が反射鏡の主光
軸に沿って配置されるとともに、その中心が（ロ）又は
（ハ）の基準曲線に係る第１の基準点の近傍に位置され
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、水平方向に関する光の制御に
ついては、第１の基本面では水平拡散角の指定範囲に基
づいて反射鏡の主光軸を含む水平面内に基準曲線を設定
することによって拡散の度合を自由に制御することがで
き、また、第２の基本面ではスプライン補間による波状
の基準線を反射鏡の主光軸を含む水平面内に設定するこ
とによって反射領域の水平方向の幅が狭くても広拡散を
実現することができる。

【００１４】また、鉛直方向に関する光の制御について
は、第１、第２のいづれの基本面についても、基準曲線
に係る第１の基準点と第２の基準点との位置関係に応じ
てフィラメント像をその端部寄りに回転中心をおいて配
置するか、あるいは中央部寄りに回転中心をおいて配置
するかを自由に制御することができるので、投影パター
ンの配置を詳細に制御することができる。つまり、反射
鏡による投影パターンのうち水平方向に拡がった光や光
度中心部の形成に寄与する光、そして、路肩方向へ向か
う光をそれぞれ得るにあたっては、光源体の中心近傍に
位置する第１の基準点に対して第２の基準点をどのよう
な位置関係で光軸上に設定するかが重要な制御要素とな
る。

【００１５】このようにして得られる反射面によれば規
定の配光にほぼ近い配光パターンを反射面の作用だけ
で、つまり、前面レンズに形成されるレンズステップの
補助をほとんど要することなく水平方向に拡散されたパ
ターンを形成することができ、前面レンズのスラント角
に無関係に配光設計を行うことが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明車輌用前照灯の反射鏡の詳細
を図示した実施例に従って説明する。

【００１７】本発明に係る反射鏡は前面レンズのレンズ
ステップに頼ることなく走行ビーム及びすれ違いビーム
に関する規定の配光パターンを得ることができるもので
ある。

【００１８】反射鏡の具体的な形状について説明する前
に反射面の基本面の形状について説明する。

【００１９】基本面は以下に示す３種類の曲面を、これ
らの曲面をスムーズに接続することによって段差のない
反射鏡が形成される。

【００２０】（イ）第１の基本面。

【００２１】最初の基本面は、拡散角を所望の範囲に指
定することによって、その範囲に光を向けることができ
るものであり、以下、「拡散制御曲面」と呼ぶ。

【００２２】曲面の生成にあたっては、ある平面上に基
準線を設定し、これに対して直交方向に延びる曲線を基
準線上の任意の点毎に与えることによって曲面化の操作
を施す。

【００２３】図１は水平方向の拡散角を決めるための曲
線（以下、「水平基準曲線」という。）の一例を示すも
のである。尚、ｘ軸は反射鏡の主光軸に一致し、これに
直交して水平方向に延びる軸がｙ軸である。

【００２４】水平基準曲線１はｘ−ｙ平面上に設定さ
れ、ｘ軸上に位置する点Ｆを基準点としたときに、水平
基準曲線１上の任意の点Ｐは、線分ＦＰの長さである動
径ｒと、線分ＦＰがｘ軸に対してなす角度αとによって
その位置座標が表現される。

【００２５】βは点Ｐにおける拡散角であり、点Ｐでの
反射光が、点Ｐを通りｘ軸に対して平行に延びる直線に
対してなす角度によって定義される（反射光がｘ軸から
離れるほどβ値が正方向に大きくなる。）。

【００２６】点Ｐでの反射法則を考慮すると、ｒ、α、
βの３者の間には下式に示す幾何光学的な関係が成立す
る。

【００２７】

【数１】

【００２８】尚、上式中のＣは積分定数である。

【００２９】［数１］式によれば、拡散角βを与えたと
きに動径ｒがαの関数ｒ（ａ）として表されることにな
る。

【００３０】そこで、βとαとの関係を、図２に示すよ
うに一次式で規定すれば（つまり、αに対するβの増加
率が一定（これを「Ｋ_ｉ＋１」とする。）である。）、
水平基準曲線１上のある点Ｑでのα、β値と別の点Ｑ′
でのα、β値を与えることによって積分定数Ｃを決定
し、点Ｐと点Ｑとの間の曲線形状を決定することができ
る。 例えば、点Ｑにおいてｒ＝ｒ_ｉ、α＝α_ｉ、β＝
β_ｉとし、点Ｑ′においてα＝α_ｉ＋１、β＝β_ｉ＋１
とすれば、点Ｑと点Ｑ′との間の曲線は下式のように表
される。

【００３１】

【数２】

【００３２】図３はそのような曲線の一例を示すもので
あり、αが大きくなるに従って拡散角βが大きくなる。

【００３３】水平基準曲線１はこのような曲線を複数個
つなぎ合せた曲線として形成され、これによって水平拡
散の度合が制御される。

【００３４】図４及び図５は水平基準曲線１に基づいて
曲面を生成する方法を示すものである。

【００３５】すれ違いビームの配光パターン関しては水
平カットラインを形成する必要があり、そのためには上
記水平基準曲線１に対して鉛直方向における光制御を要
する。

【００３６】拡散制御曲面は水平基準曲線１上の任意の
点に対して鉛直方向に延びる放物線を付与することによ
って形成される。

【００３７】図４において光源体にはフィラメント２が
用いられ、その理想形状は円筒形状をなすものと仮定さ
れ、その中心軸がｘ軸に沿って配置されている。尚、ｚ
軸はｘ軸及びｙ軸に直交する鉛直軸を示している。

【００３８】点Ｆ、点Ｇはいずれもｘ軸上に位置し、点
Ｆがフィラメント２の中心に位置し、点Ｇがフィラメン
ト２の前端近傍に位置する。

【００３９】今、水平基準曲線１上の点Ｐ１を考え、点
Ｆから点Ｐ１に向けて光が発したと仮定した場合に、該
点Ｐ１で反射した光の方向ベクトルをベクトルＲＥＦ１
とする。

【００４０】そして、点Ｇを通りベクトルＲＥＦ１に平
行な直線ＬＩＮ１を光軸とし、かつ点Ｇを焦点とする仮
想回転放物面ＰＳ１を想定する。

【００４１】つまり、点Ｇから発して仮想回転放物面Ｐ
Ｓ１上の任意の点で反射した光は、その光軸ＬＩＮ１に
平行に進むことになる。

【００４２】点Ｐ１を通り、直線ＬＩＮ１及びｚ軸に平
行な仮想平面ＰＬＮ１を考え、該仮想平面ＰＬＮ１によ
って上記仮想回転放物面ＰＳ１を切断したときの交線を
ＰＡＲＡ１とする。

【００４３】この交線ＰＡＲＡ１が放物線状をしている
ことは、仮想回転放物面をその光軸に平行な平面によっ
て切断していることから明らかである。

【００４４】従って、点Ｇから発して交線ＰＡＲＡ１上
の任意の点で反射した光は、直線ＬＩＮ１に平行な光と
なる。

【００４５】３は点Ｐ１で反射されて遠方に配置された
スクリーンＳＣＮ上に映しだされるフィラメント像の途
中過程の像を示しており、その中心軸がｘ−ｙ平面に平
行となる。

【００４６】また、４は交線ＰＡＲＡ１上で点Ｐ１とは
別の点Ｐ１′（点Ｐの下側に位置する。）で反射されて
スクリーンＳＣＮ上に映しだされるフィラメント像の途
中過程の像を示しており、その中心軸がｘ−ｙ平面に対
して傾斜した像となる。

【００４７】ところで、上述のように点Ｇはフィラメン
ト２の前端近傍に位置しており、点Ｇから発して交線上
の点で反射した光が直線ＬＩＮ１に平行となることか
ら、フィラメント像は直線ＬＩＮ１の延長線がスクリー
ンＳＣＮと交わる点Ｇ′を回転中心として配置される。

【００４８】５は点Ｐ１に係るフィラメント像を示し、
Ｈ−Ｈ線（スクリーンＳＣＮとｘ−ｙ平面との交線）に
沿った長方形状の像であり、また、６は点Ｐ２に係るフ
ィラメント像を示し、Ｈ−Ｈ線に対して傾斜した長方形
状の像である。尚、Ｖ−Ｖ線はスクリーンＳＣＮとｘ−
ｚ平面との交線を示している。

【００４９】このように交線ＰＡＲＡ１上で点Ｐ１の下
側（ｚ＜０）の点である限り、当該点によって投影され
るフィラメント像をスクリーンＳＣＮにおいてＨ−Ｈ線
の下側に位置させることができる。尚、交線ＰＡＲＡ１
上で点Ｐ１の上側（ｚ＞０）の点によって投影されるフ
ィラメント像をスクリーンＳＣＮにおいてＨ−Ｈ線の下
側に位置させるには、点Ｇをフィラメント２の後端近傍
に位置させれば良い。

【００５０】次に、点Ｇをｘ軸上に沿って後方（ｘ軸の
負方向）に移動して点Ｆに一致させた場合のフィラメン
ト像の配置を図５に従って説明する。

【００５１】点Ｇから発して交線上の任意の点で反射し
た光は図示するようにフィラメント像の中心に位置する
光となる。

【００５２】つまり、点Ｇに対応するスクリーンＳＣＮ
上の点Ｇ′′がＨ−Ｈ線上に位置するとともに、該点
Ｇ′′は点Ｐ１によって投影されるフィラメント像７や
点Ｐ１′によって投影されるフィラメント像８の中心に
位置してこれらの回転中心となる。

【００５３】よって、このようなフィラメント像の配置
は光をＨ−Ｈ線の近傍に集めるのに有効である。

【００５４】以上の議論では水平基準曲線１上の特定の
点Ｐ１に関して行ったが、これを水平基準曲線１上の任
意の点について適用すれば各点に対応した仮想回転放物
面と仮想平面が得られ、よって両者の交線が得られる。

【００５５】以上の手順を簡単にまとめると下記のよう
になる。 （１）ｘ軸に沿ったフィラメント２の理想形状を仮定
し、その基準点Ｆ、Ｇをｘ軸上にそれぞれ設定する。 （２）水平基準曲線１上に点Ｐ１をとる。 （３）点Ｆから発した後点Ｐ１で反射したと仮定した光
の方向を示すベクトルＲＥＦ１に平行で、かつ点Ｇを通
る直線ＬＩＮ１を光軸とし、点Ｇを焦点とする仮想回転
放物面ＰＳ１を得る。 （４）点Ｐ１を含み、直線ＬＩＮ１とｚ軸に平行な仮想
平面ＰＬＮ１によって仮想回転放物面ＰＳ１を切断し、
交線ＰＡＲＡ１を得る。 （５）点Ｐ１を基準曲線上の別の点にして（３）に戻
る。

【００５６】このようにして得られる交線の集合体とし
て拡散制御曲面を形成することができる。

【００５７】尚、点Ｆと点Ｇとの位置関係に応じてフィ
ラメント像がその端部寄りに回転中心をもって配置され
るか、又はフィラメント像の中心寄りに回転中心をもっ
て配置されかが相違し、この点が配光パターンを形成す
る上で重要である。

【００５８】また、点Ｇをフィラメント２の後端近傍に
設定した場合には図４とは反対側の端部に回転中心をも
ってフィラメント像が配置されること、そして、点Ｇを
点Ｆより前方であってフィラメント２の前端より後方に
設定した場合には、図４の場合と図５の場合の中間的な
フィラメント像の配置をとること（つまり、点Ｇが点Ｆ
寄りに位置するかフィラメント２の端部寄りに位置する
かによってフィラメント像が一端部寄りのところに回転
中心を置いて配置されるか像の中心寄りのところに回転
中心を置いて配置されるかが決まる。）はこれまでの議
論から明らかである。

【００５９】（ロ）第２の基本面。

【００６０】次の基本面は幅の狭い領域であっても比較
的大きな拡散角を得ることができるものであり、以下、
「波状拡散曲面」と呼ぶ。

【００６１】上記の拡散制御曲面では拡散角を急激に変
化させようとすると、図６に示すように鉛直断面曲線
９、９が交わってしまい曲面として成り立たなくなる。
この不都合を避けるためには拡散角βの範囲に対して角
度パラメーターαの範囲を大きくしてパラメーターαの
増加に対して拡散角βを緩やかに増加させる必要がある
が、このようにすると領域の水平幅が大きくなるため、
大きな拡散光を得ようとする場合に、投影パターンの周
辺部が急に暗くなってしまう。

【００６２】そこで、波状拡散曲面では、波状の水平基
準曲線に基づいてこれを曲面化する。

【００６３】図７は水平基準曲線の形成方法を示すもの
であり、図中の１０はｘ軸上の点Ｆ（ｆ，０）を焦点と
する焦点距離ｆの放物線であり、１１は点Ｆを焦点する
焦点距離「ｆ＋ｄ」（ｄ＞０）の放物線である。

【００６４】Ｌ１は点Ｆを通りｘ軸との間になす角度が
α１とされた半直線であり、また、Ｌ２は点Ｆを通りｘ
軸との間になす角度がα２（＞α１）とされた半直線で
ある。

【００６５】直線Ｌ１と放物線１０との交点をＱ１と
し、直線Ｌ２と放物線１１との交点をＱ２とすると、こ
れらの点の座標及びそれぞれの接線ベクトルＶ１、Ｖ２
を求め、これらに基づいて点Ｑ１と点Ｑ２との間を３次
又はそれ以上の次数のスプライン曲線１２によって補間
する。

【００６６】点Ｆに仮想点光源を置いた場合には、図８
に示すように、点Ｆから発して点Ｑ１で反射した光線１
３と、点Ｆから発して点Ｑ２で反射した光線１４とがｘ
軸に対して平行となり（拡散角β＝０）、スプライン曲
線１２上の各点における反射光の拡散角はｄの値に依存
して拡散される。即ち、ｄの値が大きいと拡散角が大き
くなり、ｄの値が小さいと拡散角が小さくなる。

【００６７】波状拡散曲面に係る水平基準曲線１Ａは、
図９に示すように、上記のようなスプライン曲線をスム
ーズに連続させることによって形成される。

【００６８】この水平基準曲線に基づく曲面化の方法
は、上記した拡散制御曲面の場合と同じである。

【００６９】即ち、フィラメント２の中心に設定される
点Ｆを設定するとともに、ｘ軸上に点Ｇを設定し、水平
基準曲線上の点Ｐ１での反射光線の方向ベクトルと点Ｇ
の位置とによって規定される仮想回転放物面を、点Ｐ１
を通り仮想回転放物面の回転軸及び鉛直軸に平行な仮想
平面によって切断した放物線を任意の点Ｐ１に対して付
与することによって形成される包絡面が波状拡散曲面で
ある。

【００７０】その際、点Ｆと点Ｇとの位置関係によって
フィラメント像の変化の中心位置が規定されることは前
述した通りである。

【００７１】第２の基本面の生成手順を簡単にまとめる
と下記のようになる。 （１）ｘ軸に沿ったフィラメント２の理想形状を仮定
し、その基準点Ｆ、Ｇをｘ軸上にそれぞれ設定する。 （２）焦点を共有し、焦点距離を異にする２つの放物線
のそれぞれの端点Ｑ１とＱ２との間を３次以上のスプラ
イン曲線で補間する。 （３）（２）によって得られるスプライン曲線を複数接
続した水平基準曲線上に点Ｐ１をとる。 （４）点Ｆから発した後点Ｐ１で反射したと仮定した光
の方向を示すベクトルＲＥＦ１に平行で、かつ点Ｇを通
る直線ＬＩＮ１を光軸とし、点Ｇを焦点とする仮想回転
放物面ＰＳ１を得る。 （５）点Ｐ１を含み、直線ＬＩＮ１とｚ軸に平行な仮想
平面ＰＬＮ１によって仮想回転放物面ＰＳ１を切断し、
交線ＰＡＲＡ１を得る。 （６）点Ｐ１を基準曲線上の別の点にして（４）に戻
る。

【００７２】このようにして得られる交線の集合体とし
て波状拡散曲面を形成することができる。

【００７３】（ハ）第３の基本面。

【００７４】これまでの曲面では水平基準曲線上の点Ｐ
１に放物線を付与するあたって放物線がその頂点で点Ｐ
１に接するように規定されたが、放物線を鉛直方向にず
らしたものとずらす前の放物線とに基づくスプライン曲
線の集合体として形成される曲面を考え、以下、これを
「オフセット曲面」と呼ぶ。

【００７５】上記の拡散制御曲面において点Ｇをフィラ
メント２の中心点Ｆに一致させた場合には、図５での説
明から明らかなように、フィラメント像がフィラメント
２の中心点に対応した点を回転中心として配置される。

【００７６】そして、これら回転中心は、図１０（ａ）
に示すようにＨ−Ｈ線上に限定されることになり（図で
は一の回転中心ＲＣだけを示す。）、回転中心ＲＣの付
近はフィラメント像が幾重にも重なるため光度が高くな
る。

【００７７】これは、図５における仮想回転放物面の光
軸ＬＩＮ１がｘ−ｙ平面上にあり、フィラメント２の中
心Ｆから発してＰＡＲＡ１上の点で反射した光は平行光
となってＨ−Ｈ軸上の点に向かうためである。

【００７８】このようにフィラメント像の回転中心がＨ
−Ｈ線上だけに限定されると、配光パターンにおける光
度の中心位置が低い位置になり、遠方視認性が悪くなっ
てしまうという不都合が生じる。

【００７９】そこで、図１１に示すように水平基準曲線
上の点に対して鉛直方向にオフセットｈ（＞０）をもっ
てずらされた放物線１５を考える。

【００８０】Ｌ１５は放物線１５の光軸であり、ｘ軸に
平行であってｘ−ｙ平面からｈだけ変位しており、この
オフセットｈの分だけスクリーンＳＣＮにおいてフィラ
メント像の回転中心ＲＣが上がることが分かる。

【００８１】しかしながら、ｘ−ｙ平面の下側に位置す
る放物線１６との接続を考えずにｘ−ｙ平面の上側に位
置する放物線を鉛直方向に沿って単に上方にずらしたの
では両放物線がｚ＝０で不連続となり、接続性が保証さ
れないことになる。

【００８２】そこで、図１２に示すようにオフセットを
付与する前の放物線１７の始点とオフセットを付与した
放物線１５の終点との間を３次以上のスプライン曲線で
補間することによって鉛直断面曲線を得る。

【００８３】点Ｒ１、点Ｒ２は放物線１７上の点であ
り、点Ｒ１が始点、点Ｒ２が終点であり、ベクトルＶ
１、Ｖ２はそれぞれの点における接線ベクトルを示して
いる。

【００８４】また、点Ｒ３、点Ｒ４は放物線１５上の点
であり、点Ｒ３が始点、点Ｒ４が終点であり、ベクトル
Ｖ３、Ｖ４はそれぞれの点における接線ベクトルを示し
ている。

【００８５】始点（ｚ＝０）において放物線１７の始点
Ｒ１の位置ベクトル及び接線ベクトルＶ１を用い、終点
において放物線１５の終点Ｒ４の位置ベクトル及び接線
ベクトルＶ４を用いて３次又はそれ以上の次数のスプラ
イン補間を行うことによって点Ｒ１と点Ｒ４を端点とす
る曲線１８を得ることができる。

【００８６】この曲線１８は明らかにｚ＝０において放
物線１６に連続につながっており、ｚ座標が大きくなる
に従って放物線１５に漸近していく。つまり、曲線１８
はｘ軸寄りの範囲ではオフセット付与前の放物線１７に
近く、よって、フィラメント像の回転中心がＨ−Ｈ線近
傍に位置するが、ｘ軸から離れて上方にいくにつれて放
物線１５に近づいていき、よって、図１０（ｂ）に示す
ようにフィラメント像の回転中心ＲＣがＨ−Ｈ線の上方
に位置するようになる。

【００８７】このような曲線を水平断面曲線上の点に対
して鉛直断面曲線として付与することによって光度の最
高部分（所謂ホットゾーン）をＨーＨ線より高くするこ
とができる。

【００８８】オフセット曲面の生成手順を簡単にまとめ
ると下記のようになる。 （１）ｘ軸に沿ったフィラメント２の理想形状を仮定
し、その基準点Ｆ、Ｇをｘ軸上にそれぞれ設定する。 （２）拡散制御曲面の場合と同様に水平基準曲線を設定
してその上に点Ｐ１をとる。 （３）点Ｆから発した後点Ｐ１で反射したと仮定した光
の方向を示すベクトルＲＥＦ１に平行で、かつ点Ｇを通
る直線ＬＩＮ１を光軸とし、点Ｇを焦点とする仮想回転
放物面ＰＳ１を得る。 （４）点Ｐ１を含み、直線ＬＩＮ１とｚ軸に平行な仮想
平面ＰＬＮ１によって仮想回転放物面ＰＳ１を切断し、
交線である放物線１７を得る。 （５）（４）の放物線１７を鉛直方向に沿って上方に移
動して放物線１５を得る。 （６）放物線１７の端点Ｒ１と放物線１５の端点Ｒ４と
の間を３次以上のスプライン曲線で補間する。 （７）点Ｐ１を基準曲線上の別の点にして（３）に戻
る。

【００８９】このようにして得られるスプライン曲線の
集合体としてオフセット曲面を形成することができる。

【００９０】図１３及び図１４は以上のような３種の曲
面を用いて構成される反射鏡の一例１９を示すものであ
り、正面形状が略長方形状をした灯具に用いられる反射
鏡に適用した例を示している。

【００９１】図１３は反射鏡１９の正面図であり、その
反射面１９ａは水平方向に沿って６つの領域２０Ａ、２
０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆに区分されてい
る。反射面の中央部を占める領域２０Ａは、波状拡散曲
面とされており、構成領域の拡散の程度によって大拡
散、中拡散、小拡散の３種類の光を合成したパターンを
得ることができる。

【００９２】領域２０Ｂは領域２０Ａの右隣に位置し、
拡散制御曲面を用いることによって路肩方向への光を得
るものである。

【００９３】領域２０Ｃは領域２０Ａの左隣に位置し、
拡散制御曲面を用いて７°〜１５°程度の中拡散光を得
るものである。

【００９４】領域２０Ｄは領域２０Ｃの左隣に位置し、
拡散制御曲面を用いて３°〜５°程度の小拡散光を得る
ものである。

【００９５】領域２０Ｂの右隣に位置する領域２０Ｅ及
び領域２０Ｄの左隣に位置する領域２０Ｆにはいずれも
オフセット曲面が用られ、配光パターンにおける中心光
度部の形成に寄与するスポット光を得るものである。

【００９６】図１５は各領域についてすれ違いビームの
フィラメント２１と点Ｇの設定範囲との関係を示すもの
であり、（ａ）は各領域のうちｘ−ｙ平面の上側部分に
関する点Ｇの設定範囲を示し、（ｂ）は各領域のうちｘ
−ｙ平面の下側部分に関する点Ｇの設定範囲を示してい
る。尚、フィラメント２１はその中心軸がｘ軸に沿って
配置され、その中心点に上記点Ｆが設定されている。

【００９７】図１５（ａ）に示すように、ｘ−ｙ平面の
上側については領域２０Ｂ、２０Ｅ、２０Ｆに係る点Ｇ
の設定範囲ＳＡがフィラメント２１内部のｘ軸上とされ
ており、領域２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｄに係る点Ｇの設定
範囲ＳＢがフィラメント２１の後端又はこれより後方の
ｘ軸（ｘ＞０）上とされている。

【００９８】また、図１５（ｂ）に示すように、ｘ−ｙ
平面の下側については領域２０Ｂ、２０Ｅ、２０Ｆに係
る点Ｇの設定範囲ＳＡ′がフィラメント２１内部のｘ軸
上とされており、領域２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｄに係る点
Ｇの設定範囲ＳＣがフィラメント２１の前端又はこれよ
り前方のｘ軸上とされている。尚、領域２０Ａ、２０
Ｃ、２０Ｄについて点Ｇの設定範囲がフィラメント２１
に関して図１５（ａ）とは対称的な配置となるのは、前
述したようにフィラメント像をＨ−Ｈ線の近傍又はそれ
より下に配置させるためである。

【００９９】図１６は各領域によるすれ違いビームの投
影パターン２２を概略的に示すものである。

【０１００】２２Ａは領域２０Ａによる投影パターンを
示すものであり、水平方向に最も拡散されたパターンで
ある。

【０１０１】２２Ｂは領域２０Ｂによる投影パターンを
示すものであり、Ｖ−Ｖ線の右側に位置するとともにそ
の上縁がＨ−Ｈ線の上方に張り出しており、中程度に水
平拡散されたパターンである。

【０１０２】２２Ｃは領域２０Ｃによる投影パターンを
示すものであり、Ｖ−Ｖ線に関して稍左側に寄った中程
度の水平拡散とされたパターンである。

【０１０３】２２Ｄは領域２０Ｄによる投影パターンを
示すものであり、点ＨＶを中心として水平方向に稍拡が
ったパターンであり、水平拡散の度合が小さい。

【０１０４】２２ＥＦは領域２０Ｅ、２０Ｆによる合成
パターンを示すものであり、Ｈ−Ｈ線に近接してその上
方に位置するとともにＶ−Ｖ線の直ぐ右側に位置するパ
ターンである。尚、図１１及び図１２でのオフセット曲
面の説明ではｘ−ｙ平面の上側の面だけについて放物線
のオフセットを考えたが、ｘ−ｙ平面の下側の面につい
ても正のオフセット（ｈ＞０）を与えることができる。

【０１０５】これらの投影パターンを合成することによ
ってすれ違いビームに係る配光パターンの元になるパタ
ーンが形成され（前面レンズのレンステップにより配光
上の修正を受けなければそのまま配光パターンとな
る。）、投影パターン２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｄの上縁が
Ｖ−Ｖ線に関して左側の水平カットラインの形成に寄与
し、投影パターン２２Ｂ、２２ＥＦの上縁がＶ−Ｖ線に
関して右側の水平カットライン（左側の水平カットライ
ンよりやや高くされる。）の形成に寄与する。尚、図に
よればＶ−Ｖ線の左側の水平カットラインがＨ−Ｈ線よ
り高いところに位置しているが、これは後のエイミング
調整によって主光軸を水平面より数度程度下方に向ける
ことによって水平線以下に下げられる。また、中心光度
部については本例では予め鉛直線のやや右側寄り（右側
通行の場合）に位置するように設計されているので、水
平方向に関する反射鏡の姿勢調整は不要である。

【０１０６】図１８乃至図２３は各領域によるフィラメ
ント像の一部を取り出して代表的な配置を示すものであ
る。

【０１０７】図１８は領域２０Ａの一部（ｘ−ｙ平面の
上側であって鉛直方向に延びる部分）によって投影され
るフィラメント像２３、２３、・・・を示すものであ
る。

【０１０８】図１７はｘ−ｙ平面の上側に位置する領域
２０Ａの一部分を示しており、２４がｘ−ｙ平面での断
面曲線であり、２５はｚ軸に直交する平面（ｚ＞０）で
の断面曲線である。

【０１０９】また、２６、２７は境界での鉛直断面曲線
をそれぞれ示している。

【０１１０】図８において説明したように境界（点Ｑ
１、Ｑ２）での反射光はｘ軸に対して平行な光となり、
鉛直断面曲線上の点による反射光も同様にｘ軸に対して
平行な光となるため、当該点によるフィラメント像はス
クリーンＳＣＮにおいてＶ−Ｖ線上に位置することにな
る。

【０１１１】また、断面曲線２４上の点における拡散が
もっとも大きく、ｚ座標の絶対値が大きくなるにつれて
水平拡散の度合が図１８に矢印Ａに示すように小さくな
っていく。

【０１１２】図１９は領域２０Ｂの一部（ｘ−ｙ平面の
下側であって鉛直方向に延びる部分）によって投影され
るフィラメント像２８、２８、・・・を示すものであ
る。

【０１１３】この部分に係る点Ｇはフィラメント２１の
中心に位置されており、よって、図５において説明した
ようにＶ−Ｖ線上に回転中心を置いて配置される。

【０１１４】図２０は領域２０Ｃの一部（ｘ−ｙ平面の
下側であって鉛直方向に延びる部分）によって投影され
るフィラメント像２９、２９、・・・を示すものであ
る。

【０１１５】この部分に係る点Ｇはフィラメント２１の
前端近傍に位置されているので、図４において説明した
ようにフィラメント像がその端寄りの位置に回転中心を
もって配置される。

【０１１６】図２１は領域２０Ｄの一部（ｘ−ｙ平面の
下側であって鉛直方向に延びる部分）によって投影され
るフィラメント像３０、３０、・・・を示すものであ
る。

【０１１７】この部分に係る点Ｇはフィラメント２１の
前端近傍に位置されているので、図４において説明した
ようにフィラメント像がその端寄りの位置に回転中心を
もって配置される。

【０１１８】図２２は領域２０Ｅの一部によって投影さ
れるフィラメント像を示すものであり、（ａ）は領域２
０Ｅのうちｘ−ｙ平面の上側であって鉛直方向に延びる
部分によるフィラメント像３１、３１、・・・を示し、
（ｂ）は領域２０Ｅのうちｘ−ｙ平面の下側であって鉛
直方向に延びる部分によるフィラメント像３２、３２、
・・・を示している。

【０１１９】図２４はｘ−ｙ平面の上側に位置する領域
２０Ｅの一部分を示しており、３３がｘ−ｙ平面での断
面曲線であり、３４はｚ軸に直交する平面（ｚ＞０）で
の断面曲線である。

【０１２０】図１２において説明したように鉛直断面曲
線である放物線１８上の点Ｒ１、Ｒ４ではオフセットの
ない放物線上の点の位置ベクトル及び接線ベクトルを用
いているため、ｘ−ｙ平面に近接した領域（斜線で示
す）ではフィラメント像の変化が回転放物面によるフィ
ラメント像の変化に近い変化をみせ、ｚ座標が大きくな
るにつれてオフセットされた放物線によるフィラメント
像のシフト効果が次第に現れるようになる。

【０１２１】つまり、図２２（ａ）に示すようにｚ＝０
近辺の部分によるフィラメント像がＨ−Ｈ線上又はその
近傍に位置するが、ｚの増加につれてフィラメント像が
上昇していく。尚、フィラメント像の長手方向の中心軸
が左上がりになるのは、回転放物面においてその光軸を
含む水平面に対して傾斜した平面での断面上の点による
フィラメント像が光軸と交差して遠方のスクリーン上に
投影されることを想起すると、平面が水平面に対して右
上がりなら、フィラメント像の長手方向の中心軸が左上
りになることから容易に理解される。

【０１２２】ｘ−ｙ平面の下側部分については、図２２
（ｂ）に示すようにフィラメント像の長手方向の中心軸
が右上りになること以外は図２２（ａ）と同様にフィラ
メント像が変化する。

【０１２３】図２３は領域２０Ｆの一部によって投影さ
れるフィラメント像を示すものであり、（ａ）は領域２
０Ｆのうちｘ−ｙ平面の上側であって鉛直方向に延びる
部分によるフィラメント像３５、３５、・・・を示し、
（ｂ）は領域２０Ｆのうちｘ−ｙ平面の下側であって鉛
直方向に延びる部分によるフィラメント像３６、３６、
・・・を示している。

【０１２４】以上のようなフィラメント像の部分的な変
化を総合したパターンとして図１６の投影パターン２２
が得られることになる。

【０１２５】尚、本例ではすれ違いビーム用のフィラメ
ント２１をその中心軸がｘ軸に一致するように配置した
が、フィラメント２１をやや持ち上げてその下縁がｘ軸
に接するように配置しても良い。

【０１２６】図２６は走行ビームに関する各領域の投影
パターンを概略的に示すものである。

【０１２７】走行ビーム用のフィラメント３７は、図２
５に示すように、すれ違いビーム用のフィラメント２１
の斜め後方に位置しており、よって、その中心軸がｘ軸
の下方に沿ってこれに平行に延びている。

【０１２８】図２６において３８Ａは領域２０Ａによる
投影パターンであり、水平方向に最も拡散されたパター
ンである。

【０１２９】３８Ｂは領域２０Ｂによる投影パターンで
あり、その中心部がＶ−Ｖ線のやや右寄りに位置され、
中程度に拡散されたパターンである。

【０１３０】３８Ｃは領域２０Ｃによる投影パターンで
あり、その中心部がＶ−Ｖ線のやや左寄りに位置され、
中程度に拡散されたパターンである。

【０１３１】３８Ｄは領域２０Ｄによる投影パターンで
あり、点ＨＶを中心とする拡散の度合が小さいパターン
である。

【０１３２】３８ＥＦは領域２０ＥＦによる投影パター
ンであり、Ｈ−Ｈ線に近接してその上側に位置するとと
もにＶ−Ｖ線の直ぐ右側に位置している。

【０１３３】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、水平方向に関する光の制御につい
ては、第１の基本面では水平拡散角の指定範囲に基づい
て反射鏡の主光軸を含む水平面内に基準曲線を設定する
ことによって拡散の度合を自由に制御することができ、
また、第２の基本面ではスプライン補間による波状の基
準線を反射鏡の主光軸を含む水平面内に設定することに
よって水平方向の幅が狭くても広い水平拡散を実現する
ことができる。

【０１３４】また、鉛直方向に関する光の制御について
は、第１、第２のいづれの基本面についても、基準曲線
に係る第１の基準点と第２の基準点との位置関係に応じ
て光源体の投影像をその端部寄りに回転中心をおいて配
置させるか中央部寄りに回転中心をおいて配置させるか
を自由に制御することができるので、投影パターンの配
置を詳細に制御することができる。

【０１３５】従って、反射鏡の作用だけで規定の配光パ
ターンにほぼ近いパターンを得ることができ、配光制御
に関する前面レンズの依存度を減らし、スラント化に適
した反射鏡を設計することができる。

【０１３６】さらに、第３の基本面を用いれば、第１、
第２の基本面のように仮想的な回転放物面の交線である
放物線をその頂点が水平基準線上の点で接するように配
置せずに、該放物線を鉛直方向に沿って平行移動した放
物線上の点を一の端点とし、平行移動前の放物線と水平
面との交点とを他の端点として両点間を３次以上のスプ
ライン曲線で補間してその集合体として曲面を形成する
ことによって、照射光の高さ制御を行うことができる。

【０１３７】尚、上記実施例において示した具体的な形
状や領域区分の仕方は何れも本発明の具体化に当たって
のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本
発明の技術的範囲が限定的に解釈されるものではない。
例えば、前記実施例では、本発明を角型の灯具に用いる
反射鏡に適用したが、正面形状が円形状をした反射鏡に
適用する等、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおける実
施の態様は本発明の技術的範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の基本面の水平基準曲線につ
いて説明するための図である。

【図２】角度パラメーターαと拡散角βとの関係を示す
グラフ図である。

【図３】第１の基本面の水平基準曲線の一部分による光
の拡散について示す図である。

【図４】第１の基本面について鉛直方向における光の制
御について説明するための斜視図である。

【図５】第１の基本面について鉛直方向における光の制
御について説明するための斜視図であり、図４とは基準
点Ｇの設定を異にした場合を示す。

【図６】第１の基本面における鉛直断面曲線の交差につ
いて説明するための概略図である。

【図７】第２の基本面に係る水平基準曲線について説明
するための図である。

【図８】第２の基本面の水平基準曲線による光の拡散に
ついて示す図である。

【図９】第２の基本面の水平基準線を概略的に示す図で
ある。

【図１０】（ａ）は第１の基本面についてフィラメント
像の回転中心がＨ−Ｈ線上に位置することを示す図であ
り、（ｂ）は第３の基本面によるフィラメント像の回転
中心の上方への移動を示す図である。

【図１１】鉛直断面曲線である放物線を上方に平行移動
したときの放物線を示す図である。

【図１２】第３の基本面に係る鉛直断面曲線の形成につ
いて説明するための図である。

【図１３】反射面の一例を示す正面図である。

【図１４】図１３の反射面の斜視図である。

【図１５】フィラメントと反射面の構成領域に係る基準
点Ｇとの位置関係を示す図であるり、（ａ）はｘ−ｙ平
面の上側部分に関する基準点Ｇの設定範囲を示し、
（ｂ）はｘ−ｙ平面の下側部分に関する基準点Ｇの設定
範囲を示す。

【図１６】すれ違いビームに関して図１３の反射面によ
る投影パターンと、該投影パターンに対して反射面の各
領域が寄与するパターンとを概略的に示す図である。

【図１７】領域２０Ａの拡散作用を説明するためにその
一部を概略的に示す図である。

【図１８】すれ違いビームについて図１９乃至図２３と
ともに各領域によるフィラメント像の配置傾向を説明す
るための図であり、本図は領域２０Ａの一部についてフ
ィラメント像の配置傾向を示す。

【図１９】領域２０Ｂの一部についてフィラメント像の
配置傾向を示す図である。

【図２０】領域２０Ｃの一部についてフィラメント像の
配置傾向を示す図である。

【図２１】領域２０Ｄの一部についてフィラメント像の
配置傾向を示す図である。

【図２２】領域２０Ｅの一部によって投影されるフィラ
メント像の配置傾向を拡大して示す図であり、（ａ）は
領域２０Ｅのうちｘ−ｙ平面の上側に位置する部分によ
るフィラメント像の変化を示し、（ｂ）は領域２０Ｅの
うちｘ−ｙ平面の下側に位置する部分によるフィラメン
ト像の変化を示す。

【図２３】領域２０Ｆの一部によって投影されるフィラ
メント像の配置傾向を拡大して示す図であり、（ａ）は
領域２０Ｆのうちｘ−ｙ平面の上側に位置する部分によ
るフィラメント像の変化を示し、（ｂ）は領域２０Ｆの
うちｘ−ｙ平面の下側に位置する部分によるフィラメン
ト像の変化を示す。

【図２４】領域領域２０Ｅの拡散作用を説明するために
その一部を概略的に示す図である。

【図２５】走行ビーム用のフィラメントの配置を示す概
略図である。

【図２６】走行ビームに関して図１３の反射面による投
影パターンと、該投影パターンに対して反射面の各領域
が寄与するパターンとを概略的に示す図である。

【符号の説明】

２ フィラメント（光源体） Ｆ 第１の基準点 Ｇ 第２の基準点 ＰＳ１ 仮想的な回転放物面 ＰＬＮ１ 平面 ＰＡＲＡ１ 交線 β 拡散角 ｘ 主光軸 ２１ フィラメント（光源体）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平カットラインを有するすれ違いビー
   ムの配光パターンを形成し得る車輌用前照灯の反射鏡に
   おいて、 （イ）反射鏡の反射面が複数の基本面から構成されてい
   ること、 （ロ）第１の基本面は、水平拡散角の角度範囲を指定す
   ることによって規定される基準曲線を反射鏡の主光軸を
   含む水平面内に有しており、該主光軸上に設定される第
   １の基準点から発したと仮定した光が基準曲線上の点で
   反射したときの反射光の光線ベクトルに平行な光軸を有
   し当該反射点を通りかつ反射鏡の光軸上に位置した第２
   の基準点を焦点とする仮想的な回転放物面を、上記光線
   ベクトルを含み鉛直面に平行な平面で切断したときの交
   線の集合として曲面が形成されること、 （ハ）第２の基本面は、主光軸を含む水平面上において
   焦点を共有し焦点距離を異にする２つの放物線上にそれ
   ぞれ位置する点の間を３次以上のスプライン曲線によっ
   て補間することで得られる曲線からなる波状の基準曲線
   を有し、主光軸上に設定される第１の基準点から発した
   と仮定した光が基準曲線上の点で反射したときの反射光
   の光線ベクトルに平行な光軸を有し当該反射点を通りか
   つ反射鏡の光軸上に位置した第２の基準点を焦点とする
   仮想的な回転放物面を、上記光線ベクトルを含み鉛直面
   に平行な平面で切断したときの交線の集合として曲面が
   形成されること、 （ニ）光源体はその中心軸が反射鏡の主光軸に沿って配
   置されるとともに、その中心が（ロ）又は（ハ）の基準
   曲線に係る第１の基準点の近傍に位置されること、を特
   徴とする車輌用前照灯の反射鏡。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車輌用前照灯の反射鏡
   において、 （イ）反射鏡の基本面が第１乃至第３の基本面を有する
   こと、 （ロ）第３の基本面は、反射鏡の主光軸を含む水平面内
   に基準曲線を有し、水平拡散角の角度範囲を指定するこ
   とによって規定される基準曲線を反射鏡の主光軸を含む
   水平面内に有すること、 （ハ）主光軸上に設定される第１の基準点から発したと
   仮定した光が基準曲線上の点で反射したときの反射光の
   光線ベクトルに平行な光軸を有し該反射点を通りかつ反
   射鏡の光軸上に位置した第２の基準点を焦点とする仮想
   的な回転放物面を、上記光線ベクトルを含み鉛直面に平
   行な平面で切断したときの交線を得て、該交線と主光軸
   を含む水平面との交点を一の端点とし、該交線を鉛直方
   向に沿って上方に平行移動させた線上の点を他の端点と
   して両点間を補間する３次以上のスプライン曲線が反射
   点について規定されること、 （ニ）基準曲線上の任意の反射点について規定される
   （ハ）のスプライン曲線の集合として第３の基本面の曲
   面が形成されること、を特徴とする車輌用前照灯の反射
   鏡。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の車輌用前照灯の反射鏡
   において、反射面の中央部に第２の基本面を用い、反射
   面の周辺部に第３の基本面を用いるとともに、これらの
   中間部に第１の基本面を用いたことを特徴とする車輌用
   前照灯の反射鏡。