JP3174990B2 - 自動車用補助前照灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鮮明な水平カットライ
ンを形成するとともに、水平方向に大きく拡散された配
光パターンを形成することできるようにした新規な自動
車用補助前照灯を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用補助前照灯（フォグランプ等）
の構成として、回転放物面状をなした反射鏡の焦点近傍
にコイル状フィラメントを反射鏡の光軸に対して直交す
るように配置し、反射鏡の前方に拡散レンズステップを
有する前面レンズを配置することによって配光制御を行
うようにしたものが知られている。

【０００３】しかし、反射鏡による投影パターンが横倒
８字状をしており、このままでは規格に適合する配光パ
ターンを得ることができないため、反射鏡による投影パ
ターンを前面レンズの拡散レンズステップによって水平
方向に拡散させて水平カットラインをもつ規定の配光パ
ターンを得るように配光制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の自動
車用補助前照灯にあっては、配光制御に主要な役割をも
つ拡散レンズステップの制御限界に起因してカットライ
ンが不鮮明性となり（つまり、反射鏡による投影パター
ンの上縁部を拡散レンズステップによって無理矢理水平
にすることによってカットラインを形成しているためフ
ィラメントの下方に配置されるシェードの助けを借りず
に明瞭なカットラインを形成することが困難であ
る。）、また、水平線より上側に向かう光が対向車等へ
の眩惑光になってしまうという問題がある。

【０００５】

【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、反射鏡とその前方に配置され
た前面レンズとを有し、水平線に対して平行な水平カッ
トラインを有する配光パターンを得ることができる自動
車用補助前照灯において、以下の（イ）乃至（ニ）の構
成を有するようにしたものである。 （イ）光源体をその中心軸が反射鏡の主光軸に対して直
交しかつ水平方向に沿って配置する。 （ロ）反射面は、主光軸に対して直交する面での断面形
状が楕円とされる楕円的放物面に変形を加えた形状の基
本面を有する。 （ハ）主光軸を含む水平面を基準として正面から見て反
時計回りに増大する角度パラメーターを設定した時に、
主光軸を含む水平面の上側に位置する領域によって前方
に投影される光源体の投影像を、右側水平線近傍から角
度パラメーターの増加に従って水平線の下方に移動して
鉛直線上で最も低い位置に来た後、さらに角度パラメー
ターが増加するに従って上昇して、左側水平線近傍に来
るように配置させるとともに、投影像をその上縁が水平
線の上方に競り出さないように整列させる。 （ニ）主光軸を含む水平面の下側に位置する領域によっ
て前方に投影される光源体の投影像を、左側水平線近傍
から上記角度パラメーターの増加に従って水平線の下側
に移動した後、水平線と鉛直線との交点近傍に位置し、
さらに角度パラメーターが増加するに従って水平線の下
側に移動した後、右側水平線近傍に来るように配置させ
るとともに、投影像をその上縁が水平線の上方に競り出
さないように整列させる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、主光軸に対して直交する面で
の断面形状が楕円とされる楕円的放物面に変形を加えて
光源体の投影像の配置傾向を規定して投影像が水平線よ
り上側に位置されることがないようにするとともに、配
光パターンにおいて水平線に近接してこれに平行に配置
される光源体の投影像に対しては、その上縁が水平線の
上方に競り出さないように整列させることによって水平
カットラインの元となる鮮明なラインを形成することが
できる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明自動車用補助前照灯を図１乃
至図１４に従って説明する。尚、図示した実施例は本発
明を自動車用フォグランプ（水平拡散角が６０°〜８０
°程度と大きく、コーナーリングランプの照射領域まで
照らすことができる。）に適用した例を示すものであ
る。

【０００８】自動車用補助前照灯１は、図１の概略平面
図に示すように、反射鏡２と、その中心軸が反射鏡２の
主光軸Ｌ−Ｌに対して直交して水平方向に延びるように
配置（所謂Ｃ−６配置）されたフィラメント３と、反射
鏡２の前方に配置された前面レンズ４とから構成されて
いる。

【０００９】反射鏡２はフィラメント３の下方にシェー
ドを配置することなく反射面の全面を利用して鮮明な水
平カットラインをもつ規定の配光パターンを得るもので
あり、その基本面は、代数式によって厳密に表現し得な
い自由曲面としてＣＡＤを使った各種のパラメーター制
御やベクトル制御を加えることで設計される。

【００１０】基本面は、反射鏡２の主光軸Ｌ−Ｌに対し
て直交する面での断面形状が楕円とされる楕円的放物面
に対してベクトル操作等による局所的な変形を加えるこ
とで得られる形状を有しており、その生成は、曲線群の
生成過程とこれに続く曲面群の生成過程を経て行われ
る。

【００１１】その手順を簡単に説明すると以下のように
なる。

【００１２】（１）曲線群の生成 （１−ａ）パラメーターの入力 先ず、基本放物線の焦点距離や変形率、接線の大きさ、
光線の狙い角度等をコンピュータに入力する。

【００１３】（１−ｂ）曲線式の計算 基本放物線とその変形率に基づいて曲線の始点と終点の
座標を求めた後、光線の狙い角度から接線ベクトルの方
向を求めて、その大きさを規定して自由曲線（例えば、
Ｆｅｒｇｕｓｏｎの曲線等）を求める。

【００１４】（２）曲面群の生成 （２−ａ）パラメーターの入力 接線ベクトルに対して拘束（直交）条件を付与するか否
かについての指示や、基本楕円の径、ツイストベクトル
等をコンピュータに入力する。

【００１５】尚、接線ベクトルに対する拘束や、接線に
対するツイスト（捻れ）操作を行うことによって、フィ
ラメント像の配置傾向を制御することができることにつ
いては、本願出願人による特願平３−２１４３０号の出
願を参照されたい（この出願ではフィラメントの中心軸
が反射鏡の主光軸に沿って位置されているが、基本的な
考え方は本願発明の場合と同様である。）。

【００１６】（２−ｂ）曲面式の計算 曲面パッチ（例えば、Ｃｏｏｎｓの双３次パッチ等）を
生成する。その際、パッチ係数の決定にあたっては、点
の座標、曲線座標（曲面パラメータｕ、ｖ）に関する接
線ベクトル、ツイストベクトル等が必要となる。

【００１７】点の座標の全て、接線ベクトルの一部につ
いては既に得られている自由曲線によって決定されてい
るので、接線ベクトルの残りを基本楕円の形状パラメー
ターや拘束条件、ひねり角度から求めてその大きさを調
整し、また、ツイストベクトルの計算についてはＡｄｉ
ｎｉの方法やＦｏｒｒｅｓｔの方法等を適宜に使用す
る。

【００１８】このような自由曲面の生成は基本面をいく
つかの制御区分に分けて行われ、例えば、図２に示すよ
うに、主光軸Ｌ−Ｌを含む鉛直面及び水平面によって基
本面を４分して各区分領域の面形状を決定する。

【００１９】同図において、基本面の主光軸を「ｘ軸」
（紙面に垂直な軸であり、手前方向を正方向とする。）
とし、ｘ軸に直交して水平方向に延びる軸をｙ軸とする
（図の右方向を正方向とする。）とともに、ｘ軸、ｙ軸
に直交して鉛直方向に延びる軸をｚ軸とし（図の上方向
を正方向とする。）、この直交座標系の原点を点Ｏとし
たとき、領域５、６、７、８は正面から見てｙ−ｚ平面
の第１象限、第２象限、第３象限、第４象限にそれぞれ
位置した領域である。即ち、ｘ軸回りの角度パラメータ
ーθ（図の反時計回りを正方向とする。）を導入してそ
の基準軸をｙの正軸とすると、基本面を正面から見て領
域５は０≦θ≦９０°の範囲を占め、領域６は９０°≦
θ≦１８０°の範囲を占め、領域７は１８０°≦θ≦２
７０°の範囲を占め、領域８は２７０°≦θ≦３６０°
の範囲を占めている。尚、このような領域分けはあくま
で便宜上のものであり、また、隣接する領域はそれらの
境界において連続しているので、境界に段差は生じな
い。

【００２０】９は電球取り付け孔であり、原点Ｏを中心
として略円形状に形成されている。

【００２１】図３乃至図１０は領域６、７によって遠方
のスクリーン上に投影されるフィラメント像の配置傾向
をそれぞれ示すものである。尚、これらの図において
「Ｈ−Ｈ」に示す線は主光軸に直交する状態で遠方に配
置されたスクリーンとｘ−ｙ平面との交線を示し、「Ｖ
−Ｖ」に示す線はスクリーンとｘ−ｚ平面との交線を示
し、点「ＨＶ」は両者の交点を示している。尚、図では
代表点の数を徒に増やすことによりフィラメント像の配
置が把握し難くなることを考慮して点の数を適宜に制限
するとともにフィラメント像の重なりがあまり生じない
ように代表点の採り方についても配慮している。

【００２２】図３は領域６とこれによって投影されるフ
ィラメント像の配置傾向を示すものである。

【００２３】領域６によるフィラメント像１０、１０、
・・・は、Ｖ−Ｖ線上又はその左側であってＨ−Ｈ線の
近傍又はその下側に位置しており、角度パラメーターθ
が９０°から増加するに従って矢印Ａに示すように、フ
ィラメント像が左斜め上方に傾斜しながらＨ−Ｈ線に近
づいて行く。

【００２４】図４乃至図６は領域６を３分してそれぞれ
のフィラメント像の配置傾向をそれぞれ示したものであ
る。

【００２５】図４は領域６のうち最もｘ−ｚ平面寄りに
位置する領域６ａとそのフィラメント像の配置傾向を示
すものである。

【００２６】図中、Ｖ−Ｖ線上に位置して水平方向に延
びるフィラメント像１１は領域６ａとｘ−ｚ平面との交
線１２上に位置する代表点によって投影されるものであ
り、また、その左側に位置する左上りのフィラメント像
１３はｘ軸を含むθ＝θａの平面と領域６ａとの交線１
４上に位置する代表点によって投影されるものである。

【００２７】図５は領域６のうち第２象限の中程に位置
する領域６ｂとそのフィラメント像の配置傾向を示すも
のである。

【００２８】フィラメント像はＶ−Ｖ線の左側にあって
Ｈ−Ｈ線上又はその下側に位置しており、曲面に対する
捻れ操作によってフィラメント像の姿勢に変化がつけら
れている。

【００２９】図中のフィラメント像１５、１５、・・・
はｘ軸を含むθ＝θｂ（＞θａ）の平面と領域６ｂとの
交線１６上に位置する代表点によって投影されるもので
ある。尚、最も下側に位置する左上りのフィラメント像
１３はｘ軸を含むθ＝θａの平面と領域６ｂとの交線
（上記の交線１４に等しい。）上に位置する代表点によ
って投影されるものである。

【００３０】図６は領域６のうち最もｘ−ｙ平面寄りに
位置する領域６ｃとそのフィラメント像の配置傾向を示
すものである。

【００３１】フィラメント像１７、１７、・・・はＶ−
Ｖ線の左側にあってＨ−Ｈ線上又はその近傍に位置して
おり、ｘ軸に近い点によって投影されるフィラメント像
ほどその面積が大きい。尚、図中のフィラメント像１
５、１５、・・・は、上述したように交線１６上の代表
点によって投影されるものである。

【００３２】図７は領域７とこれによって投影されるフ
ィラメント像の配置傾向を示すものである。

【００３３】領域７によるフィラメント像１８、１８、
・・・は、Ｖ−Ｖ線上又はその左側であってＨ−Ｈ線の
近傍又はその下側に位置しており、角度パラメーターθ
が１８０°から増加するに従って矢印Ｂに示すように、
フィラメント像が左斜め下方にに傾斜した後、傾斜が緩
くなって次第に点ＨＶに近づいて行く。

【００３４】図８乃至図１０は領域７を３分してフィラ
メント像の代表的配置をそれぞれ示したものである。

【００３５】図８は領域７のうち最もｘ−ｙ平面寄りに
位置する領域７ａとそのフィラメント像の配置傾向を示
すものである。

【００３６】図中、Ｈ−Ｈ線の近傍上に位置して水平方
向に延びるフィラメント像１９、１９、・・・は領域７
ａとｘ−ｙ平面との交線２０上に位置する代表点によっ
て投影されるものであり、また、その下方に位置するフ
ィラメント像２１、２１、・・・はｘ軸を含むθ＝θｃ
（＞１８０°）の平面と領域７ａとの交線２２上に位置
する代表点によって投影されるものであり、曲面に対す
る捻れ操作の影響によってフィラメント像の配置に変化
が見られる。

【００３７】図９は領域７のうち第３象限の中程に位置
する領域７ｂとそのフィラメント像の配置傾向を示すも
のである。

【００３８】図中の点ＨＶ近傍から左斜め下方に延びる
フィラメント像２３はｘ軸を含むθ＝θｄ（＞θｃ）の
平面と領域７ｂとの交線２４上に位置する代表点によっ
て投影されるものである。尚、フィラメント像２１、２
１、・・・は上述したように交線２２上の代表点によっ
て投影されるものである。

【００３９】図１０は領域７のうち最もｘ−ｚ平面寄り
に位置する領域７ｃとそのフィラメント像の配置傾向を
示すものである。

【００４０】フィラメント像２５は、ｘ−ｚ平面と領域
７ｃとの交線２６上の代表点によって投影されるもので
あり、その中心部が点ＨＶにほぼ位置して水平方向に延
びている。尚、図中のフィラメント像２３は上述したよ
うに交線２４上の代表点によって投影されるものであ
る。

【００４１】以上の図３乃至図１０によって基本面の左
半部に関するフィラメント像の配置傾向が理解される
が、残りの右半面については、基本面がｘ−ｚ平面に関
してほぼ対称的な形状を有しており、従って、領域５や
８に関するフィラメント像の配置傾向は領域６や７の場
合と同様の傾向をもっている（角度パラメーターの向き
を反対にして考えれば良い。）のでその説明を省略す
る。

【００４２】図１１はフィラメント像の全体的な配置傾
向を示すものであり、領域５乃至８によるフィラメント
像のいくつかを合成して描いたものである。

【００４３】カットラインの上縁の形成に寄与するフィ
ラメント像は、Ｈ−Ｈ線の近傍に位置しており、それら
の上縁が所定の高さを越えて上方に競り出さないように
整然と配置されており、これによって水平カットライン
の元となる鮮明なラインが形成される。尚、投影像全体
の上縁部はＨ−Ｈ線の上側に位置しているが、その後に
おける灯具のエイミング調整によってカットラインが配
光パターンにおける水平線以下に位置されることは勿論
である。

【００４４】また、実際の反射面は灯具の正面形状に併
せて上記基本面の一部から切り出された形状とされ、例
えば、角型の灯具では正面からみて長方形状となる範囲
が使用される。

【００４５】図１２は角型の灯具に使用される前面レン
ズ４を概略的に示す正面図である。

【００４６】前面レンズ４は水平方向に沿って３つの領
域２７、２８、２９からなっており、中央に位置する領
域２８の裏面にのみ水平拡散レンズステップが形成さ
れ、その左右に隣接する領域２７、２９は水平拡散レン
ズステップが形成されず素通しとなっている。

【００４７】水平拡散レンズステップには、鉛直方向に
延びるシリンドリカルレンズステップが通常用いられる
が、本例では、フォグランプにおいてコーナーリングラ
ンプの照射領域を含む広範囲に亘る水平拡散を得るため
に、水平断面形状が放物線状をしたレンズステップが用
いられる。

【００４８】図１３は領域２８の要部の水平断面形状と
一のレンズステップに対して平行光線を照射した場合の
光路とを併せて示すものである。

【００４９】図示するように領域２８の表面は平坦とさ
れ、裏面には水平断面形状が前方に凸の放物線状をした
水平拡散レンズステップ３０、３０、・・・が数ミリの
ピッチをもって配列されている。

【００５０】前後方向に延びる軸ｍ−ｍは、水平拡散レ
ンズステップ３０、３０、・・・の一の凹部３１に関す
る光軸を示しており、軸ｍ−ｍ上に位置する点Ｆは放物
線の焦点を示している。尚、焦点距離は０．１ミリ前後
とされている。

【００５１】凹部３１に入射した平行光線は、３２、３
２、・・・に示すように、先ず入射面において拡散さ
れ、さらに出射面３３において大きく拡散される。

【００５２】シリンドリカルレンズステップによる拡散
が集光作用に基づくのに対して、水平拡散レンズステッ
プ３０、３０、・・・による拡散は凹面による発散作用
に基づいており、軸ｍ−ｍから離れたところを通過する
光ほど軸ｍ−ｍから大きく外れていく。

【００５３】この前面レンズ４と上述した反射面とを組
み合わせることによって、図１４に示すように、水平拡
散角δが６０°から８０°程度の配光パターン３４を形
成することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、主光軸に対して直交
する面での断面形状が楕円とされる楕円的放物面に変形
を加えることによって光源体の投影像の配置傾向を規定
して投影像が水平線の上側に位置されないようにして眩
惑光を低減するとともに、配光パターンにおいて水平線
に近接してこれに平行に配置される光源体の投影像に対
しては、その上縁が水平線の上方に競り出さないように
整列させることによって水平カットラインの元となる鮮
明なラインを形成することができる。

【００５５】また、請求項２に係る発明によれば、反射
鏡の前方に配置される前面レンズの裏面に水平断面形状
が放物線状をした水平拡散レンズステップを形成するこ
とによって、反射鏡による水平カットラインの形成に対
して悪影響を及ぼすことなく水平拡散の大きな配光パタ
ーンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車用補助前照灯を平面で見た
ときの構成を示す概略図である。

【図２】本発明に係る反射鏡の基本面を示す正面図であ
る。

【図３】領域６とそのフィラメント像の配置傾向を説明
するための図である。

【図４】領域６の部分領域６ａとそのフィラメント像の
配置傾向を説明するための図である。

【図５】領域６の部分領域６ｂとそのフィラメント像の
配置傾向を説明するための図である。

【図６】領域６の部分領域６ｃとそのフィラメント像の
配置傾向を説明するための図である。

【図７】領域７とそのフィラメント像の配置傾向を説明
するための図である。

【図８】領域７の部分領域７ａとそのフィラメント像の
配置傾向を説明するための図である。

【図９】領域７の部分領域７ｂとそのフィラメント像の
配置傾向を説明するための図である。

【図１０】領域７の部分領域７ｃとそのフィラメント像
の配置傾向を説明するための図である。

【図１１】反射面全体についてのフィラメント像の配置
傾向を説明するための図である。

【図１２】前面レンズを概略的に示す正面図である。

【図１３】前面レンズに形成される水平拡散レンズステ
ップについて説明するための図である。

【図１４】配光パターンを概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ 自動車用補助前照灯 ２ 反射鏡 ３ フィラメント（光源体） ４ 前面レンズ １０、１１、１３、１５、１７、１８、１９、２１、２
３、２５ フィラメント像（投影像） ３０ 水平拡散レンズステップ Ｌ−Ｌ 主光軸 θ 角度パラメーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F21S 8/10 F21V 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射鏡とその前方に配置された前面レン
   ズとを有し、水平線に対して平行な水平カットラインを
   有する配光パターンを得ることができる自動車用補助前
   照灯において、 （イ）光源体はその中心軸が反射鏡の主光軸に対して直
   交しかつ水平方向に沿って配置されること、 （ロ）反射面が主光軸に対して直交する面での断面形状
   が楕円とされる楕円的放物面に変形を加えた形状の基本
   面を有すること、 （ハ）主光軸を含む水平面を基準として正面から見て反
   時計回りに増大する角度パラメーターを設定した時に、
   主光軸を含む水平面の上側に位置する領域によって前方
   に投影される光源体の投影像は、右側水平線近傍から角
   度パラメーターの増加に従って水平線の下方に移動して
   鉛直線上で最も低い位置に来た後、さらに角度パラメー
   ターが増加するに従って上昇して、左側水平線近傍に来
   るように配置されるとともに、投影像はその上縁が水平
   線の上方に競り出さないように整列されていること、 （ニ）主光軸を含む水平面の下側に位置する領域によっ
   て前方に投影される光源体の投影像は、左側水平線近傍
   から上記角度パラメーターの増加に従って水平線の下側
   に移動した後、水平線と鉛直線との交点近傍に位置し、
   さらに角度パラメーターが増加するに従って水平線の下
   側に移動した後、右側水平線近傍に来るように配置され
   るとともに、投影像はその上縁が水平線の上方に競り出
   さないように整列されていること、 を特徴とする自動車用補助前照灯。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した自動車用補助前照灯
   において、前面レンズの裏面に水平断面形状が放物線状
   をした水平拡散レンズステップを形成したことを特徴と
   する自動車用補助前照灯。