JP3926957B2 - 車輌用前照灯及びその反射鏡の形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
すれ違いビーム配光を得るための車輌用前照灯において、反射鏡及びその反射面の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車輌用前照灯における基本的な構成では、回転放物面状をした反射鏡と、その前方に拡散レンズステップを有する前面レンズとを備えているが、前面レンズのスラント化(車体のフロントノーズの形状に合せて前面レンズが鉛直面内で大きく傾斜された状態とされること。)や、灯具形状の車輌形状への適合性、車種毎に要求される配光性能への対応のために、これまで前面レンズが担って来た配光制御機能を反射鏡側に転嫁するとともに、反射面の全面を有効に利用することによって、すれ違いビームに特有のカットオフラインを有する配光パターンを形成することができるようにした車輌用前照灯の反射鏡が提案されており、例えば、特開平4−248202号公報等に示される灯具が知られている。
【0003】
つまり、この種の灯具では、前面レンズが素通しか又はこれに近い状態(レンズステップがほとんど形成されない状態)となるので、反射鏡の曲面設計が灯具の配光分布を決定する上で重要になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輌用照明ではすれ違いビーム配光に特有の傾斜カットオフライン(15゜傾斜)の形成について、従来の反射鏡では、当該ラインの直下に位置する遠距離域や中距離域への照射光量を充分に確保することが容易でないため、自車線路における視認性を向上させるのに支障を来す虞が生じるという問題がある。
【0005】
そこで、本発明は、すれ違いビーム配光における傾斜カットオフラインの近傍に位置する範囲について充分な照射光量が得られるように反射面の曲面設計を行うことで、遠距離域及び中距離域における視認性の向上を図ることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、水平方向に対して傾斜した傾斜カットオフラインを有するすれ違いビームの配光パターンを得るために、反射面の基本面について、下記の3要件(イ)乃至(ハ)を具備することを前提とする。
【0007】
(イ)光軸を含む水平基準面内に設定される曲線、又は光軸を含む水平基準面に対して光軸を回転軸として所定の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に設定される曲線を基準曲線とすること。
【0008】
(ロ)光源体は、その中心軸が光軸に沿って延びており、基準曲線の基準点の近傍に位置されること。
【0009】
(ハ)光軸上に位置する基準曲線の基準点から発したと仮定した光が当該基準曲線上の任意の点で反射されたときの反射光の光線ベクトルに平行な軸を有し、該反射点を通り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、かつ水平基準面若しくは傾斜基準面に対して直交し又は傾斜した平面に平行な仮想平面で切った交線の集合体として反射面が形成されること。
【0010】
そして、本発明において、光軸方向から反射面を見た場合に上記水平基準面に近接した第1の反射領域については、水平基準面に対して上記傾斜カットオフラインの水平線に対する角度に等しい第1の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線が設定されるとともに、光軸方向から反射面を見た場合に水平基準面に関して第1の反射領域の上側又は下側に位置する第2の反射領域については、水平基準面に対して、0゜より大きく、かつ傾斜カットオフラインの水平線に対する角度より小さい第2の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線が設定される。
【0011】
従って、本発明によれば、第1の領域によって得られる光源体の投影像を、傾斜カットオフラインの直下において当該ラインに沿って配置させることで必要な光量を確保して、自車線路の前方における遠方視認性を向上させることができるとともに、第2の領域によって得られる光源体の投影像を、傾斜カットオフラインより小さい角度をもったラインに沿って配置させることで自車線路の前方における中距離域への照射光量を確保することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に係る反射鏡及びその形成方法について説明する前に、反射面の基本面とその形成方法について、図1乃至図10に従って説明する。
【0013】
図1は基本面1を概略的に示す正面図であり、該基本面1に対して設定される3次元直交座標系については、紙面に垂直に延びる光軸をx軸(手前側を正の向きとする。)とし、これに直交する水平軸をy軸(図の右方を正の向きとする。)とし、鉛直軸をz軸(図の上方を正の向きとする。)として選んでおり、3軸の交点Oが原点とされる。
【0014】
この基本面1には、正面から見て原点Oを中心とする光源挿入孔2が形成されている。
【0015】
図2は、基本面1とx−z平面との交線mの形状を概略的に示すものであり、x軸上に焦点F1を有する放物線状をしている。尚、焦点F1の前方(x軸の正方向)には点F2が位置しているが、これらの焦点が曲面形成上の基準点(仮想回転放物面の焦点)であることは後に判明する。また、図では説明の便宜上、交線mが単一の放物線とされているが、反射面への実際の適用にあたっては、x−y平面の上側に位置する曲線部の焦点をF1に設定し、x−y平面の下側に位置する曲線部の焦点をF2に設定する必要がある(水平面に対して下向きに進行する反射光を得るためである。)。
【0016】
光源体3は、光源挿入用孔2を通して反射鏡内に配置されるようになっており、その中心軸が光軸であるx軸に沿って延びるとともに、上記焦点F1とF2との間に位置されている。
【0017】
尚、光源としては電球(ハロゲン電球等)や放電灯(メタルハライドランプ等)を用いることができ、例えば、白熱電球を使用する場合の光源体3はフィラメントであり、この場合に設計上の理想的形状が円柱状をなすものと仮定される。そして、フィラメントの光軸に対する配置方法については、その中心軸がx軸に一致するように配置する方法と、当該中心軸を、x軸に対して平行であってx軸に上側から接する状態で配置する方法がある。また、光源に放電灯を使用する場合において光源体3とは放電電極間のアークのことである。
【0018】
図3はx軸を含む水平基準面(あるいは水平基準平面、図のx−y平面に相当する。)内に設定される基準曲線4、つまり、基本面1とx−y平面との交線の形状を概略的に示すものである。
【0019】
この基準曲線4については、放物線や楕円等の解析的な数式表現ができる2次曲線に限らず、スプライン曲線等を含む自由曲線が挙げられるが、後者の場合には当該曲線上の点での反射方向を示す方向ベクトルについての幾何光学的な洞察が曲面設計において必要である。例えば、図示する基準曲線4では、x軸上に焦点F(上記焦点F1やF2に相当する。)を有する「楕円的」又は「双曲的」な曲線部4a(図に「Ra」で示す範囲を参照。)と、その両側に位置する「放物的」な曲線部4b、4b′(図に「Rb」、「Rb′」で示す範囲を参照。)とから構成されたスプライン曲線として形成されており、光源体3が、当該基準曲線4の焦点(又は基準点)Fの近傍(図では前方)に位置されている。
【0020】
尚、ここにいう「双曲的」、「楕円的」、「放物的」とは、基準曲線4上の反射点での反射光線の狙い方向、つまり、反射点を通ってx軸に平行な直線に対して反射光線の向きがどのような傾向を有しているかによって定義される用語であって、反射点における反射光線の方向ベクトルや基準曲線4の一部をなす曲線部に対する修飾語として用いられるものである。
【0021】
図4は反射光線の方向ベクトルに対する上記の用語の定義について示すものである。
【0022】
x軸上に設定される焦点Fに点光源をおいたと仮定して、該点光源から基準曲線4上の点Qに向けて発した光が点Qで反射したときの反射光線の向きを示す単位方向ベクトルの3態様を示しており、ベクトル「v_Qp」は、点Qを通ってx軸に平行に延びる直線Lに沿ってx軸の正の向きと同じ向きをもつベクトル、ベクトル「v_Qe」はその先端がx軸側に近づいたベクトル、ベクトル「v_Qh」はその先端がx軸から離れる方向を向いたベクトル、をそれぞれ示している。
【0023】
これらのベクトルに対しては、放物線においてその焦点から発した後、放物線上の点で反射した光が放物線の軸に平行であるという幾何光学上の性質から類推して、ベクトル「v_Qp」を「放物的」であると定義し、また、楕円にあっては、その焦点の一つから発した後楕円上の点で反射した反射光線が他方の焦点で楕円の長軸と交差するという幾何光学上の性質から類推してベクトル「v_Qe」を「楕円的」であると定義する。そして、双曲線にあっては、その焦点の一つから発した後双曲線上の点で反射した反射光線がその進行方向にいくにつれて双曲線の軸から離れていくという幾何光学上の性質から類推して、ベクトル「v_Qh」を「双曲的」であると定義する。
【0024】
以上の用語を反射方向ベクトルから曲線部に拡張するにあたっては、当該曲線部の端点Sから端点Eにかけての任意点で反射方向ベクトルが連続的に変化していくことに着目し、下記に示す定義を採用する。
【0025】
・「双曲的な曲線部」とは、端点Sでの反射方向ベクトルが「楕円的」であるか又は「放物的」であること、そして、端点Sから端点Eへと進むにつれて反射方向ベクトルの方向が次第に変化していき、端点Eでの反射方向ベクトルが「双曲的」になっていることである。
【0026】
・「楕円的な曲線部」とは、端点Sでの反射方向ベクトルが「双曲的」であるか又は「放物的」であること、そして、端点Sから端点Eへと進むにつれて反射方向ベクトルの方向が次第に変化していき、端点Eでの反射方向ベクトルが「楕円的」になっていることである。
【0027】
・「放物的な曲線部」とは、端点Sでの反射方向ベクトルが「楕円的」であるか又は「双曲的」であること、そして、端点Sから端点Eへと進むにつれて反射方向ベクトルの方向が次第に変化していき、端点Eでの反射方向ベクトルが「放物的」になっていることである。
【0028】
要するに、これらの定義は、曲線部の端点Sにおいて認められる反射傾向が端点Eに進むにつれて変化していったときに、端点Eにおいて最終的に認められる反射傾向を示す用語を、当該曲線部に対して使用したものに他ならない。
【0029】
例えば、これらの用語を使うと、図3に示した基準曲線4において、曲線部4aとx軸との交点Oでの反射光線の方向ベクトルが放物的であり、該曲線部4aと曲線部4bとの境界点Bでの反射光線の方向ベクトルが楕円的であるとした場合に、曲線部4aのうち点Oから点Bにかけての部分は「楕円的」である(∵点Oを端点S、点Bを端点Eとして上記の定義規則を適用すれば良い。)。同様に、曲線部4aと曲線部4b′との境界点B′での反射光線の方向ベクトルが楕円的であるとした場合に、曲線部4aのうち点Oから点B′にかけての部分は「楕円的」である。そして、曲線部4bや4b′については、点O、点B′での反射方向ベクトルが楕円的であり、曲線部4bの端点C(基準曲線4の左端)及び曲線部4b′の端点C′(基準曲線4の右端)での反射方向ベクトルが放物的であるので、これらの曲線部が放物的であることが容易に分かる。従って、基準曲線4上の点における反射傾向は、範囲「Ra」において水平方向への拡散作用が認められ、範囲「Rb」や「Rb′」では点Cや点C′に近づくにつれて反射方向がx軸に平行な方向に近づいていくことが定性的に理解される(換言すれば、上記した用語の導入なしに基準曲線4に関する反射傾向を説明するには多数の数式を駆使した甚だ数学的な議論の展開が必要である。)。
【0030】
以上のようにして基準曲線4の形状が決まると、次は下記の手順により曲面を形成することができる。
【0031】
(1)光軸上に位置する基準曲線の基準点から発したと仮定した光が基準曲線上の任意の点で反射されたときの反射光の光線ベクトルに平行な軸を有し、該反射点を通り基準点を焦点とする仮想的な回転放物面を想定する。
【0032】
(2)光線ベクトルを含み鉛直軸に平行な仮想平面(あるいは光線ベクトルを含み鉛直軸に平行な平面に対して傾斜した仮想平面)を想定する。
【0033】
(3)(1)の仮想的な回転放物面を、(2)の仮想平面で切ったときに得られる交線(放物線)の集合体(交線集合体)として反射面を形成する。
【0034】
図5及び図6は手順(1)についての説明図である。
【0035】
図5では、水平基準面(x−y平面)上に設定された基準曲線4を示しており、該曲線上の点Qには、その位置での反射光線の方向ベクトルv_Qが一意に決定される。即ち、x軸上の焦点(あるいは基準点)Fの前方又は後方に設定される基準点Dに点光源を置いたと仮定した時に該点光源から発した後点Qで反射した光は、方向ベクトルv_Qに方向に進行する。
【0036】
図6は、点Qについて想定される仮想回転放物面PSを示しており、この仮想回転放物面PSは、基準点Dを焦点とし、ベクトルv_Qに平行な回転対称軸ASを有しており、点Qが面PS上に位置するように想定される曲面である。
【0037】
図7は手順(2)の説明図であり、点Qを通りz軸に平行な仮想平面πによって、上記仮想回転放物面PSを切断したときの交線は放物線5となる。このような放物線は基準曲線4上の任意の点Qについて一意に決定されるので、上記手順(3)では、図8に示すように、基準曲線4に沿って点Qに放物線5、5、・・・を付与していくことによって該放物線の集合体として曲面6が形成され、これが基本面となる。即ち、基準曲線4に沿う仮想回転放物面の包絡面として基本面が得られることになる。尚、車輌用前照灯の反射鏡への適用にあたっては、反射面のうちx−y平面の上側の領域と下側の領域とで基準点Dを異なる位置に設定する等の配慮が必要である。また、仮想平面πについては点Qを通りz軸に平行な平面に対して、当該平面と水平基準面との交線を回転軸として当該平面を傾斜した平面に規定することもできる。
【0038】
以上の説明では、基準曲線4を水平基準面内に設定するものとしたが、より一般には、当該水平基準面に対して光軸回りに所定の角度をもって傾斜した傾斜基準平面内に基準曲線を設定して、上記(1)乃至(3)の手順を拡張することができる。
【0039】
図9は水平基準面(x−y平面)に対して光軸を回転軸として所定の角度(これを「θ」と記す。)をもって傾斜された傾斜基準面(基準平面)7を示しており、この面内に図3に示したような基準曲線が設定される。
【0040】
この場合の曲面形成の手順は下記の通りである(図10参照。)。
【0041】
(1)基準曲線4′の基準点Dから発したと仮定した光が基準曲線4′上の任意の点で反射されたときの反射光の光線ベクトルに平行な軸を有し、該反射点を通り基準点を焦点とする仮想的な回転放物面を想定する。尚、基準点の位置については反射面の上側(x−y平面の上側)であるか下側であるかに注意して設定する必要がある。
【0042】
(2)(1)の(反射)光線ベクトルを含み、鉛直軸に対して傾斜した仮想平面(傾斜基準面7に直交する平面であり、図9には線8、8、・・・で示す。)を想定する。尚、この仮想平面については、傾斜基準面7に直交する平面に対して当該平面と傾斜基準面との交線を回転軸にして当該平面を傾斜した平面に規定することもできる。
【0043】
(3)(1)の仮想的な回転放物面を、(2)の仮想平面で切ったときに得られる交線(放物線)の集合体として反射面を形成する。つまり、図10に概略的に示すように、基準曲線4′上の任意の点毎に放物線9、9、・・・が決まる(図には代表点毎の交線だけを示す。)。
【0044】
以上で基本面の形状及び形成方法が明らかになったので、次に本発明に係る反射鏡の反射面について説明する。
【0045】
図11は、反射面に関する代表的な構成例について説明するための正面図であり、該反射面に対して設定される3次元直交座標系については、紙面に垂直に延びる光軸をx軸(手前側を正の向きとする。)とし、これに直交する水平軸をy軸(図の右方を正の向きとする。)とし、鉛直軸をz軸(図の上方を正の向きとする。)として選んでおり、3軸の交点O(光源配置用孔10aの中心)が原点とされる。
【0046】
図示する例では、反射面10が反射領域10A、10B、10C、10D、10Eから構成されており、y軸の正軸を「0゜」の基準としてx軸回りに図の反時計回り方向を正方向とする角度軸「Φ」を設定し、各領域の占有角度を「ΦX」(X=A、B、C、D、E)としたときに、各領域は下記に示す範囲を占める。
【0047】
・反射領域10A(0゜ < Φ ≦ ΦA)
・反射領域10D(ΦA < Φ ≦ ΦA+ΦD)
・反射領域10B(ΦA+ΦD < Φ ≦ ΦA+ΦD+ΦB)
・反射領域10E(ΦA+ΦD+ΦB < Φ ≦ ΦA+ΦD+ΦB+ΦE)
・反射領域10C(360゜−ΦC < Φ ≦ 360゜)。
【0048】
尚、ここで、角度「α」(0゜<α≦90゜)を、領域10Aと10Dとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)11がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義し、また、角度「θd」を、領域10Dと10Bとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)12がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義すると、例えば、「ΦD=α+θd」、「ΦA=180゜−α」等の関係が得られる。
【0049】
また、角度「θcol」を、領域10Bと10Eとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)13がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義すると、この角度はすれ違いビーム配光における傾斜カットライン角(傾斜カットオフラインの水平線に対する角度「15゜」)に相当する。そして、角度「β」(θcol<β≦90゜)を、領域10Eと10Cとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)14がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義すると、例えば、「θd+ΦB+ΦE=β」、「ΦC=180゜−β」等の関係が得られる。
【0050】
これらの境界線は、反射面10の領域区分について説明の便宜のために図示したものであり、実際の曲面はこれらの境界線において段差なく連続した曲面となっていることに注意を要する(つまり、境界線は仮想的なものである。)。
【0051】
また、各反射領域内に示す縦線や傾斜線は、水平基準面又は傾斜基準面内に設定される基準曲線の点毎に付与される放物線(図8、図10の放物線を参照。)の幾つかを代表的に例示したものであり、実際に視認されるものではない。
【0052】
先ず、y−z平面の第1象限から第2象限の一部にかけての範囲を占める反射領域10Aについては、水平基準面であるx−y平面内に基準曲線を有しており(つまり、上記したθに「A」を付した記号を用いて「θA=0゜」と設定される。)、該基準曲線上の点に対して付与される放物線はx−y平面に直交する平面内に含まれる。
【0053】
図12は光軸(x軸)に沿って配置される光源体3と、基準点D(仮想焦点)の設定について説明するための図であり、図中の点「SB」、「SF」の意味は下記の通りである。
【0054】
・「SB」=光源体3の後端(z軸に近い方の端)のx軸上への正射影点(原点Oからの距離を「sb」と記す。)
・「SF」=光源体3の前端(z軸から遠い方の端)のx軸上への正射影点(原点Oからの距離を「sf」と記す。)。
【0055】
尚、図では光源体3の側面部がx軸に接する配置となっているが、これに限らず、光源体の中心軸がx軸に一致する配置や、両者の中間的な配置が可能である。
【0056】
反射領域10Aの基準点DAについては、点SBかその後方に設定される。つまり、原点Oから基準点DAまでの距離を「fvA」と記すと、「0<fvA≦sb」である。尚、これは反射領域10Aがx−y平面の上側に位置しているので、当該領域による投影パターンを下向きにする必要があることに依る。
【0057】
y−z平面の第2象限の一部と、第3象限に跨って位置する反射領域10Dについては、x軸を回転軸として水平基準面(x−y平面)に対してθdの角度をもって傾斜した平面内に基準曲線が設定されている(y軸の負軸に対してθdの角度をもって下方に傾いた平面が基準平面とされ、上記したθに「D」を付した記号を用いて「θD=θd」である。つまり、図9、図10において「θ=θd」の場合に相当する。)。そして、当該基準曲線上の点に対して付与される放物線はこの傾斜した基準平面に直交する平面内に含まれる。尚、本領域については、後述する波状化処理により、傾斜カットオフラインの下側において水平線に対してθd(0゜<θd≦θcol)の角度をなす方向への拡散光を得ることができる。
【0058】
また、図12に示すように反射領域10Dの基準点「DD」については、点SBかその後方に設定される。つまり、原点Oから基準点DDまでの距離を「fvD」と記すと、「0<fvD≦sb」の範囲内で設定される。
【0059】
本領域は、反射領域10Bによる反射光(すれ違いビーム配光における傾斜カットオフライン直下の範囲を形成する光)に対して照射光量を増強する役割を有している。
【0060】
y−z平面の第3象限において領域10Dに隣接する反射領域10Bの曲面形状については、x軸を回転軸とする回転対称面(上記基準曲線をx軸回りに回転させてできる回転体であり、例えば、基準曲線を放物線としたときには回転放物面である。)が用いられる。尚、その焦点位置(あるいは基準点位置)については、反射領域10Bによる反射光が、すれ違いビーム配光における傾斜カットオフライン直下の範囲を形成する光として寄与するように、例えば、上記した点SFやその前後、あるいは点SBやその前後に設定される。
【0061】
反射領域10Eについては、x軸を回転軸として水平基準面(x−y平面)に対してθcolの角度をもって傾斜した平面内に基準曲線が設定されている。つまり、y軸の負軸に対してθcolの角度をもって下方に傾いた平面が基準平面とされ、上記したθに「E」を付した記号を用いて「θE=θcol」である。そして、当該基準曲線上の点に対して付与される放物線はこの傾斜した基準平面に直交する平面内に含まれる。
【0062】
尚、図12に示すように反射領域10Eの基準点「DE」については、点SFかその前方に設定される。つまり、原点Oから基準点DEまでの距離を「fvE」と記すと、「sf≦fvE」の範囲内で設定される。但し、fvEが長い程照射光が下方に向けられるので、その上限値は車輌前方の照射範囲との関係において決まる。
【0063】
y−z平面の第3象限の一部と第4象限に跨って位置する反射領域10Cについては、水平基準面(x−y平面)内に基準曲線が設定されている(つまり、θに「C」を付した記号を用いて「θC=0゜」である。)。そして、当該基準曲線上の点に対して付与される放物線は水平基準面に直交する平面内に含まれる。
【0064】
尚、図12に示すように、反射領域10Cの基準点「DC」については、点SFかその前方に設定される。つまり、原点Oから基準点DCまでの距離を「fvC」と記すと、「sf≦fvC」の範囲内で設定される。
【0065】
図13及び図14は上記反射面10に対してx軸方向に沿う光源体3にフィラメントを使用した場合に反射領域によって前方に投影されるフィラメント像(投影像)の配置傾向を概略的に示したものである。尚、これらの図において「HCL−HCL」線は水平カットオフラインに沿う線(水平線のやや下方に位置して水平方向に延びる線)、「V−V」線は鉛直線をそれぞれ示している。
【0066】
図13は反射領域10Eによって前方に投影されるフィラメント像15、15、・・・を示しており、これらはHCL−HCL線に対してθcolの角度をもって左斜め上方に延びるライン16(破線を参照。)の下側に配置される。尚、後述する波状化処理によりHCL−HCL線に対して角度θE(=θcol)の傾斜方向への拡散光を得ることができ、これによって傾斜カットオフライン方向に沿う方向の光量を確保することができ、左側の遠方域(自車路線側の遠方域)における視認性が向上する(遠方まで光が届くようになる。)。
【0067】
尚、反射領域10Eによる照射光量は、上記した占有範囲に関与する角度「ΦE」の値を調整することで変化させることができるが、その下限値未満では光量確保の目的達成には不十分であり、他方、上限値を越えると過剰な照射光となってしまう虞が生じる。
【0068】
図14は反射領域10Dによって前方に投影されるフィラメント像17、17、・・・を示しており、これらはHCL−HCL線に対してθdの角度をもって左斜め上方に延びるライン18(破線を参照。)の下側に配置される。そして、後述する波状化処理によりHCL−HCL線に対して角度θD(例えば、θd)の傾斜方向への拡散光を得ることができ、これによって傾斜カットオフラインよりやや下側に位置する中距離域(自車路線側の路肩域を含む。)での視認性が向上する。
【0069】
尚、fvDをsbより小さくして後方に設定する程、照射光が下方に向けられる。また、基準点DDをy軸やz軸に平行な方向に沿って動かすことによって照射光の方向を調整しても良い。
【0070】
角度θdの範囲については、本領域10Dによる照射光が、角度θcolを越えて傾斜カットオフラインの上方に照射されないこと及びHCL−HCL線以下では照射目的を達成できないことから明らかである。また、反射領域10Dによる照射光量は、その占有範囲に関与する角度「ΦD」の値を調整することで変化させることができるが、その下限値未満では中距離域における光量確保の目的達成には不十分であり、その上限値を越えると過剰な照射光となってしまう虞が生じる。
【0071】
また、「θD=θcol」の設定にしても良いが、それよりは、「θE=θcol」に設定した方が効果的である。その理由は反射領域10Eによるフィラメント像の長手方向における側縁が傾斜カットオフラインに沿って延びる配置となるので当該ラインをより強調できるからである。
【0072】
尚、図示は省略するが、反射領域10Bによるフィラメント像については、回転対称面に特有の放射状の配置となって、傾斜カットオフラインの直下に位置される。
【0073】
反射領域10Aや10Cによるフィラメントの投影像は全てHCL−HCL線以下に配置される。例えば、領域10Eと領域10Cとの境界線に変曲点があるため、領域10Eから図11の反時計回り方向に沿って領域10Cに進入した途端にフィラメント像の位置がHCL−HCL線の下方へと大きく変化する。また、反射領域10Aについて「fvA」を短くする程、車輌前方の近距離域(車輌寄りの領域)を明るくすることができ、これは二輪車輌やトラック等への適用において有効である。
【0074】
カットオフラインの直下を明るくするためには、「fvA=fvD=sb」、「fvC=fvE=sf」と設定するが、その際にはグレア光の発生が問題となるので、一般には点DA、DD、DC、DEを点SBや点SFから少し離して設定することが多い。
【0075】
しかして、この反射面10では、各反射領域の境界で設定される基準曲線に対して当該基準曲線を含む平面に直交する方向(あるいは当該直交方向に対する傾斜方向)に放物線を張り付けて曲面を形成していくので、反射領域の境界が段差なく繋がっており、また、各反射領域による光源体の投影像を全て傾斜カットオフライン及び水平カットオフライン以下の範囲に配置させることで、グレアの原因となる上向き光の発生を最小限に抑えることができる。そして、縦方向(基準平面に対する直交方向又は当該方向に対する傾斜方向)に設定される放物線(仮想回転放物面PSと仮想平面πとの交線)の焦点位置の設定や、上記角度θD、θEの設定により、配光分布の調整が可能である。
【0076】
上記の反射面10に対しては、以下に示すような波状化の操作を加えることによって、光拡散の度合をさらに強めることができる。
【0077】
先ず、パラメータX及びWを用いた正規分布型(あるいはガウス型)関数「Aten(X,W)=exp(−(2・X/W)^2)を用意する。ここで、関数「exp()」は指数関数、「^」は累乗を表しており、パラメータ「W」は減衰の度合を規定するものである。Y=Aten(X,W)の関数の形状を図15に示す。
【0078】
次に、パラメータX及びλを用いた周期関数「WAVE(X,λ)=(1−cos(360°・X/λ))/2を用意する。尚、パラメータλは余弦波の波数、つまり、波の間隔を表わしており、Y=WAVE(X,λ)の関数の形状を図16に示す。この例では、周期関数WAVEとして余弦関数を用いているが、必要に応じて各種の周期関数を用いることができる。
【0079】
今、上記パラメータWをW=λ・Tsとおき、関数Aten(X,W)と関数WAVE(X,λ)とを掛け合わせた関数をDamp(X,λ,W)と定義すると、図17に示すように、関数Y=Damp(X,λ,W)はX=0を中心としてその周辺にいくにつれて減衰する周期関数となる。
【0080】
このような減衰周期関数の値を、反射面の表現式又はデータ値に加算することにより反射面に拡散作用をもたせることができ、これによって、光軸に近い部分による反射光を拡散させ、光軸から離れた周辺部による反射光を、配光パターンにおける中心光度部やその近辺部の形成に寄与するように制御することができる。
【0081】
尚、このような面の波状化は、常に反射面の全面に対して行う必要はなく、面の一部分に対して行うこともできる。
【0082】
また、正規分布型関数のピーク値による波状部の高さについては、これを一定値とせずに、図18に概略的に示すように、反射面のうち光軸を含む水平基準面から遠い場所ほど波高(図の「Δh」を参照。)が低くなるように、正規分布型関数のピーク値を変化させることが好ましい。その理由は、正規分布型関数のピーク値を反射面のz値に無関係に一定値としたのでは、反射面の上下両端寄りに範囲によって投影される光源体の投影像、特に、縦方向(z方向)に延びる投影像が横方向に必要以上に拡散してしまう場合があるため、路面の手前側部分が明るさが不足するといった不都合を生じさせる虞があることによる。この不都合を解消するには、反射面の上端や下端にいくに従って波の高さ(x値)が連続的又は段階的に低くなるように形状設計を行うことが望ましい(連続的な高さ変化と段階的な高さ変化との比較では前者の方がより詳細な配光制御が可能であるという点で好ましいが、波高を局部的に変化させるような場合、つまり、ある範囲についてΔhを相対的に大きくして別の範囲についてはΔhを相対的に小さくする場合には後者の方が簡易な方法である。)。
【0083】
以上に説明した本発明に係る反射面の形成方法をまとめると下記のようになる。
(1)反射面の領域区分と、境界面、つまり基準曲線を設定する面及び光源体の設定
境界面については、光軸を含む水平基準面又は光軸を含む水平基準面に対して光軸を回転軸として所定の角度をもって傾斜された傾斜基準面を規定し、これら面内に基準曲線を設定できるようにする。また、反射面の中央に形成された光源体の挿入用孔を通して反射鏡内に挿入される光源体については、その中心軸が光軸に沿って延び、基準曲線の基準点の近傍に位置するように設定する。
【0084】
その際、水平基準面の近接して位置する第1の反射領域については、該水平基準面に対して傾斜カットオフラインの水平線に対する角度(θcol)に等しい第1の角度(以下、これを「θ1」と記す。)をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線を設定する。尚、第1の反射領域の面形状を光軸回りの回転対称面(回転体)とする場合にも回転の元になる基準曲線が傾斜基準面内に含まれることは勿論である。
【0085】
また、水平基準面の近接して当該基準面の上側に位置する第2の反射領域については、水平基準面に対して傾斜カットオフラインの水平線に対する角度より小さい第2の角度(以下、これを「θ2」と記すと、「0゜<θ2<θ1」である。)をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線を設定する。
【0086】
(2)基準曲線の形状設計
(1)の水平基準面又は傾斜基準面内に設定される基準曲線の形状を決定する。つまり、基準点の設定及び基準曲線上の点での反射傾向を規定する。
【0087】
(3)仮想回転放物面の設定
光軸上に位置する基準曲線の基準点から発したと仮定した光が基準曲線上の任意の点Qで反射されたときの反射光の光線ベクトルv_Qに平行な軸を有し、該反射点Qを通り基準点を焦点とする仮想的な回転放物面を設定する。
【0088】
(4)仮想平面の設定及び交線の算出
(3)の光線ベクトルv_Qを含み、かつ水平基準面若しくは傾斜基準面に直交する平面(又は当該平面に対して傾斜した平面)に対して平行な仮想平面πで仮想回転放物面PSを切った時の交線(放物線)を求める。
【0089】
(5)交線集合としての包絡面の生成
(3)及び(4)の操作を基準曲線上の任意の点Qで繰り返すことによって得られる交線の集合体として曲面を形成する。尚、この操作は全ての反射領域について行う。
【0090】
(6)波状化処理
反射面の表現式又はデータ値に対して正規分布型関数と周期関数との積からなる関数に基づく加算演算を施すことによって、反射面の全面又は一部分を波状に形成する。
【0091】
次に、上記した基本面を用いた各種の形状設計について、その幾つかの態様を下記の順を追って説明する。
【0092】
(I)光軸を含む水平基準面の上側や下側に位置する反射領域で得られる投影パターンにより車輌前方の中距離域や遠距離域での照射光量を確保するようにした形態
(II)光軸を含む水平基準面の近傍域に回転対称面を配置することなく傾斜カットオフライン直下に向かう投影パターンを形成するようにした形態
(III)反射面に向かって右側に位置する反射領域によって傾斜カットオフライン直下に向かう投影パターンを形成するようにした形態
(IV)光軸を含む水平基準面の近傍域であって、反射面の左右にそれぞれ位置する反射領域を併用することで、傾斜カットオフライン直下に向かう投影パターンを形成するようにした形態
(V)反射面に向かって右側に位置する反射領域により水平カットオフライン直下に向かう投影パターンを形成するようにした形態
(VI)傾斜カットオフラインを強調しすぎないための形態。
【0093】
図19及び図20は上記(I)の形態についての構成例を示したものである。
【0094】
図19は反射面19(光源配置用孔19aを有する。)の正面図を示しており、反射領域10A乃至10Fから構成されている(yの正軸から反時計回り方向に10A、10F、10D、10B、10E、10Cの順に配置されている。)。尚、反射面19に関する座標軸や、角度軸「Φ」の設定については既述の設定と同じであり、また、反射領域10A乃至10Eについては上記した通りであるので説明を省略する。
【0095】
本例では、新たに追加された反射領域10Fは、反射領域10Aと10Dとの間に位置しており、x軸を回転軸として水平基準面(x−y平面)に対してθF(0<θF≦θcol)の角度をもって傾斜した平面内に基準曲線が設定されている。そして、当該基準曲線上の点に対して付与される放物線はこの傾斜した基準平面に対して直交する平面内に含まれる。
【0096】
尚、この反射領域10Fの基準点「DF」については、図20に示すように、点SBかその後方に設定される。つまり、原点Oから基準点DFまでの距離を「fvF」と記すと、「0<fvF≦sb」の範囲内で設定され、fvFが短い程光が下方へと照射される。
【0097】
θFの角度値については、例えば、これを4゜程度とし、また、θDの値を8゜程度に設定した場合に、領域10D及び10Fによって得られる照射パターンが、車輌の自車線側の中距離域への照射に寄与することになる。
【0098】
この他、図21に示す反射面20(光源配置用孔20aを有する。)のように、反射領域10Eと10Cとの間に新たな反射領域10Gを設けても良く(yの正軸から反時計回り方向に10A、10F、10D、10B、10E、10G、10Cの順に配置されている。)、その際には、x軸を回転軸として水平基準面(x−y平面)に対してθG(0<θG≦θcol)の角度をもって傾斜した平面内に基準曲線を設定する。そして、当該基準曲線上の点に対して付与される放物線はこの傾斜した基準平面に対して直交する平面内に含まれる。
【0099】
本領域10Gの基準点「DG」については、図22に示すように、点SFかその前方に設定される。つまり、原点Oから基準点DGまでの距離を「fvG」と記すと、「sf≦fvG」とされる。
【0100】
θGの角度値については、例えば、これを10゜程度とし、また、θEの値を15゜程度に設定した場合に、これらの領域によって得られる照射パターンが、車輌の自車線側の中距離域から遠距離域にかけての照射に寄与することになる。
【0101】
上記のような領域10Fや10Gのような領域をさらに増やしていって多数の反射領域によって反射面を構成することで、さらにきめ細かな配光制御が可能になる。即ち、この方法を一般化した場合には無数の反射領域の組み{Xi}(但し、iは整数変数であって、XiはA乃至G、H、・・・である。)によって反射面を構成することができ、各領域に係る設定角度「θXi」や、基準点の位置「fvXi」の設定によって、下記に示す配光分布の調整が可能になる(図23参照。尚、「H−H」線は水平線を示している。)。
【0102】
▲1▼照射パターンの上下方向への拡散の度合についての調整(fvXiに依る)▲2▼カットオフライン直下における光の集り具合の調整(fvXiに依る)
▲3▼傾斜カットオフラインの近傍域での配光分布の調整(θXiに依る)。
【0103】
次に、上記(II)の形態について説明する。
【0104】
図24は反射面21(光源配置用孔21aを有する。)の構成例を示したものであり、図21との比較から分かるように反射領域10Bをなくした構成となっている。即ち、反射領域10Dを正面からみたときに当該領域がy−z平面の第2象限と第3象限とに跨って領域10Fと10Eとの間に位置しており、傾斜カットオフラインを明瞭にするために、例えば、下記の設定とされる。
【0105】
・θD=15゜とする
・領域10Dと10Eとの境界線及びx軸を含む傾斜面がx−y平面に対してなす角度を15゜とする
・fvA、fvF、fvDについてはsb以下とし、fvE、fvG、fvCについてはsf以上に設定する。
【0106】
尚、この場合には「θ1=θD」、「θ2=θF、θE又はθG」である。
【0107】
上記(III)については、これまでx−z平面の左側(光軸方向からみたy−z平面の第2象限や第3象限)に位置する領域によって傾斜カットオフライン近傍への照射光を得るようにしていたものを、x−z平面の右側(光軸方向からみたy−z平面の第1象限や第4象限)に位置する領域へと転嫁した形態である。尚、この形態を採用することの利点は、例えば、ヘッドランプ等の灯具の左側に別の灯具(ターンシグナルランプ等)を付設する必要がある状況(但し、灯具の右側には充分な配置スペースがあるものとする。)や左右対称でない異形灯具等では、反射面の左半面の占有面積、あるいは光源体から反射面の左半面を見込んだ立体角を充分に確保することができないが、本形態を用いることにより、傾斜カットオフラインの近傍領域に寄与する照射光を充分に確保できることにある。
【0108】
図25は反射面22(光源配置用孔22aを有する。)の構成例を示したものであり、y軸の正軸を「0゜」の基準としてx軸回りに図の反時計回り方向を正方向とする角度軸「Φ」を設定し、各領域の占有角度を「ΦX」(X=A乃至G)としたときに、各領域は下記に示す範囲を占めている。
【0109】
・反射領域23A(−180゜≦ Φ < −180゜+ΦA)
・反射領域23F(−180゜+ΦA ≦ Φ < −180゜+ΦA+ΦF)
・反射領域23D(−180゜+ΦA+ΦF ≦ Φ < γ)
・反射領域23B( γ ≦ Φ < γ+ΦB)
・反射領域23E( γ+ΦB ≦ Φ < γ+ΦB+ΦE)
・反射領域23G( γ+ΦB+ΦE ≦ Φ < 180゜−ΦC)
・反射領域23C( 180゜−ΦC ≦ Φ < 180゜)。
【0110】
尚、角度「γ」(0゜<γ≦θcol)については、領域23Bと23Dとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)24がx−y平面(yの正軸)に対してなす角度と定義している。
【0111】
正面からみてy−z平面の第4象限に位置する領域については、図の反時計回り方向に沿って23A、23F、23Dの順に配置され、領域23Dは第1象限に跨っている。
【0112】
尚、基準平面の設定角度については、領域23Aに対して「θA=0゜」とされ、領域23F、23Dに関しては「0゜<θF≦θcol」、「0゜<θD≦θcol」の範囲内で設定される。また、基準点の設定についてはfvA、fvF、fvDがいずれもsf以上とされる(図26参照。)。
【0113】
第1象限に位置する領域については、図の反時計回り方向に沿って23D、23B、23E、23G、23Cの順に配置されている。
【0114】
領域23Bの形状は、x軸を回転軸とする回転対称面とされ、例えば、その焦点位置は点SB又はその近傍に設定される。
【0115】
また、領域23E、23G、23Cに関する基準平面の設定角度については、領域23Eに関して「0゜<θE≦θcol」、領域23Gに関して「0゜<θG≦θcol」の範囲内で設定され、領域23Cに対して「θC=0゜」とされている。そして、基準点の設定についてはfvE、fvG、fvCがいずれもsb以下とされる(図26参照。)。
【0116】
尚、各領域の占有角度については、下記に示す範囲内で規定される。
【0117】
・90゜≦ΦA<180゜
・15゜≦ΦF<105゜
・ 0゜<ΦD≦15゜
・ 0゜<ΦB≦15゜
・ 0゜<ΦE≦75゜
・ 0゜<ΦG≦75゜
・90゜≦ΦC<165゜
【0118】
また、本構成においても、例えば、領域23Aと23Fとの間や、領域23Aと23Fとの間にさらに別の領域を介挿していくことで、反射面の右側においても反射領域の数を無数に増やしていける点については、前記した例と同様である。
【0119】
上記(IV)については、x−y平面に近い領域であって、x−z平面の左側及び右側に位置する領域を併用することで、傾斜カットオフライン近傍への照射光を得る形態である。尚、この形態を採用することの利点は、例えば、灯具の横幅(y軸方向の幅)が狭いために、傾斜カットオフラインを明確に形成するのに充分な光を、反射面の片側領域だけでは得ることができない場合に有効である。
【0120】
図27は反射面25(光源配置用孔25aを有する。)の構成例を示したものであり、左半面(x−z平面の左側部分)の構成については、図21の例と同様の構成となっている。
【0121】
y軸の正軸を「0゜」の基準としてx軸回りに図の反時計回り方向を正方向とする角度軸「Φ」を設定し、各領域の占有角度を「ΦX」(X=A乃至G、AL、BL、CL)としたときに、各領域は下記に示す範囲を占めている。
【0122】
i)左半面
・反射領域10A(90゜≦ Φ < 90゜+ΦA)
・反射領域10F(90゜+ΦA ≦ Φ < 90゜+ΦA+ΦF)
・反射領域10D(90゜+ΦA+ΦF ≦ Φ < 180゜+ η)
・反射領域10B(180゜+η ≦ Φ < 180゜+η+ΦB )
・反射領域10E(180゜+η+ΦB ≦ Φ < 270゜−ΦC−ΦG)
・反射領域10G(270゜−ΦC−ΦG ≦ Φ < 270゜−ΦC)
・反射領域10C( 270゜−ΦC ≦ Φ < 270゜)。
【0123】
ii)右半面
・反射領域26AL( 270゜ ≦ Φ < 360゜)
・反射領域26BL( 0゜≦ Φ < ΦBL)
・反射領域26CL( ΦBL ≦ Φ < 90゜)。
【0124】
尚、ここで角度「η」は、領域10Dと10Bとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義している。
【0125】
領域26ALについては水平カットオフライン以下の範囲に寄与する光を得るために、基準平面の設定角度を「θAL=0゜」とし、基準点(DAL)についてはfvALをsf以上に設定している(図28参照。)。
【0126】
また、領域26BLはΦBL=15゜の占有域を有しており、その形状はx軸を回転軸とする回転対称面とされ、例えば、その焦点が点SB又はその近傍に設定される。
【0127】
領域26CLについては基準平面の設定角度を「θCL=0゜」とし、基準点(DCL)についてはfvCLをsb以下に設定している(図28参照。)。
【0128】
しかして、この例では、領域10Bや10D、10E、10F、10Gの他に、右半面においてx−y平面に近接する領域26BLによって傾斜カットオフライン直下に位置する範囲の形成に寄与する光を得ることができる。
【0129】
尚、反射面の右半面について、さらに細かく領域分けを行うことができ、例えば、図29や図31に示す構成が挙げられる。
【0130】
図29の例では、反射面27(光源配置用孔27aを有する。)の左半面が図27の例と同じ構成とされ、右半面が下記に示す反射領域を有している。
【0131】
・反射領域26AL( 270゜ ≦ Φ < 270゜+ΦAL)
・反射領域26DL( 270゜+ΦAL ≦ Φ < δ)
・反射領域26BL( δ ≦ Φ < δ+ΦBL)
・反射領域26EL( δ+ΦBL ≦ Φ < δ+ΦBL+ΦEL)
・反射領域26CL( 90゜−ΦCL ≦ Φ < 90゜)。
【0132】
尚、ここで角度「δ」は、領域26DLと26BLとの境界線(あるいは当該境界線を含みx軸方向に延びる平面)28がx−y平面(yの負軸)に対してなす角度と定義している。
【0133】
領域26AL、26BL、26CLの設定については上記した通りであり、領域26DLについては基準平面に係る設定角度「θDL」が、「0゜<θDL≦θcol」の範囲内で規定され、基準点(DDL)についてはfvDLがsf以上に設定される(図30参照。)。
【0134】
また、領域26ELについては基準平面に係る設定角度「θEL」が、「0゜<θEL≦θcol」の範囲内で規定され、基準点(DEL)についてはfvELがsb以下に設定される(図30参照。)。
【0135】
本例では、反射面27の右半面において領域26BLとその両脇に位置する領域26DL及び26ELによって傾斜カットオフライン直下に位置する範囲の形成に寄与する光を得ることができる。
【0136】
また、図31に示す反射面29(光源配置用孔29aを有する。)では、さらに領域26DLと26ALとの間に新たな領域26FLを設けるとともに、領域26ELと26CLとの間に新たな領域26GLを設けた構成を示しており、右半面が下記に示す反射領域からなっている。
【0137】
・反射領域26AL( 270゜ ≦ Φ < 270゜+ΦAL)
・反射領域26FL( 270゜+ΦAL ≦ Φ < 270゜+ΦAL+ΦFL)
・反射領域26DL( 270゜+ΦAL+ΦFL ≦ Φ < δ)
・反射領域26BL( δ ≦ Φ < δ+ΦBL)
・反射領域26EL( δ+ΦBL ≦ Φ < δ+ΦBL+ΦEL)
・反射領域26GL( δ+ΦBL+ΦEL ≦ Φ < δ+ΦBL+ΦEL+ΦGL)
・反射領域26CL( 90゜−ΦCL ≦ Φ < 90゜)。
【0138】
本例において、領域26FLについては基準平面に係る設定角度「θFL」が、「0゜<θFL≦θcol」の範囲内で規定され、基準点(DFL)についてはfvFLがsf以上に設定される。また、領域26GLについては基準平面に係る設定角度「θGL」が、「0゜<θGL≦θcol」の範囲内で規定され、基準点(DGL)についてはfvGLがsb以下に設定される。
【0139】
よって、反射面29の右半面において領域26BL、26DL、26EL、26FL、26GLによって傾斜カットオフライン直下に位置する範囲の形成に寄与する光を得ることができる。
【0140】
このように、反射領域26ALと26BLとの間や、26BLと26CLとの間に多数の反射領域を介挿していくことによって領域数を増やしていくことで、より詳細な配光設計が可能になる。
【0141】
次に(V)の形態について説明する。
【0142】
本形態では、反射面の右半面に位置する領域による光が、傾斜カットオフライン近傍の光量分布に寄与することはないが、右半面について領域分けを行い、各領域について縦方向(基準平面に直交する方向)の放物線の焦点位置を変化させることで水平カットオフライン直下に光を集めることができる。
【0143】
図32はそのような構成例を示したものであり、反射面30(光源配置用孔30aを有する。)の左半面については図11の例と同様の構成(z軸の正軸から反時計回り方向に領域10A、10D、10B、10E、10Cの順に配置されている。)、右半面については下記に示す反射領域を有している。
【0144】
・反射領域26AL( 270゜ ≦ Φ < 270゜+ΦAL)
・反射領域26DL( 270゜+ΦAL ≦ Φ < 0゜)
・反射領域26EL( 0゜≦ Φ < ΦEL)
・反射領域26CL( ΦEL ≦ Φ < 90゜)。
【0145】
先ず、領域26ALについては、基準平面の設定角度が「θAL=0゜」とされ、fvALがsfより大きい設定となっている(これはフィラメント像が水平カットオフラインの上側にはみ出さないようにするためである。)。
【0146】
また、領域26DLについては、基準平面の設定角度が「θDL=0゜」とされ、fvDLがsfに等しい設定となっている(これは、フィラメント像を水平カットオフライン直下に集めることで遠方の視認性を向上させるためである。)。
【0147】
そして、領域26ELについては、基準平面の設定角度が「θEL=0゜」とされ、fvELがsbに等しい設定となっている。
【0148】
尚、このような領域26DLについては基準点をフィラメント前端位置に設定し、領域26ELについては基準点をフィラメント後端位置に設定すると、対向車線側での前方視認性が向上するという利点がある。
【0149】
領域26CLについては、基準平面の設定角度が「θCL=0゜」とされ、fvCLがsbより短い設定となっている。
【0150】
上記(VI)の形態は、傾斜カットオフラインを必要以上に明確にしないためのものである。これは、当該カットオフライン直下の範囲を強調し過ぎることに起因する弊害(例えば、空中を照射するだけとなったり、あるいは壁等での反射光が原因となって走行に支障を来したり、道路利用者への迷惑等が生じる虞がある。特にメタルハライドランプのような高輝度の放電灯を光源として用いる場合に配慮が必要である。)を防止するためである。
【0151】
反射面の構成について、図11の構成と同じ例で説明すると、下記に示す設定事項に特徴がある。
【0152】
a)0゜< ΦB+θd <15゜
b)領域10D、10E、10F、10Gのうちのいずれか一つ以上の領域について、基準面の設定角度θXを15゜に設定する(例えば、θD=15゜とする。)。
【0153】
先ず、a)の条件は、領域10Bによるフィラメント像が必要以上に傾斜カットオフラインの直下に集まらないようにするための条件である。
【0154】
また、b)の事項は領域10D、10E、10F、10Gのうちの、少なくとも1つの領域によって傾斜カットオフライン直下に向かう光を得るために必要である。つまり、各領域については、「0゜<θX≦15゜」(X=D、E、F、G)の範囲内で基準平面の設定角度が規定されるが、これらのうちのどれか1つ以上は15゜に等しい角度をもつように設定を行う。
【0155】
尚、本例に限らず、反射領域の数を増やしたり又は減らした構成も可能であるし、また、前記(III)や(IV)において説明した反射面への適用も勿論可能である。
【0156】
【実施例】
図33乃至図36は、本発明を自動車用前照灯の反射鏡に適用した実施の一例を示すものであり、正面形状がほぼ横長四角形状をした反射鏡の反射面に上記の基本面を適用したものである。
【0157】
図33は、反射鏡31の反射面32を示す正面図であり、紙面に対して垂直に延びる光軸をx軸(手前側を正の向きとする。)とし、これに直交する水平軸をy軸(図の右方を正の向きとする。)とし、鉛直軸をz軸(図の上方を正の向きとする。)とする直交座標系が設定されており、3軸の交点Oが原点とされている。
【0158】
反射面32には、正面から見て原点Oを中心とする円孔32aが電球挿入用孔として形成されており、該円孔32aを通して光源体であるフィラメントが反射鏡31内に配置されるようになっている。
【0159】
そして、反射面32は、下記に示す7つの反射領域33a乃至gから構成されている。
【0160】
・反射領域33a(x−z平面に近接してその左方に位置されて、ほぼ三角形状をした領域。)
・反射領域33b(領域33aの左方に隣接する、ほぼ台形形状をした領域。)
・反射領域33c(x−y平面の下方において領域33bに隣接した、扇状の領域。)
・反射領域33d(領域33cの下方に隣接した、扇状の領域。)
・反射領域33e(x−z平面の左方に位置して領域33dに隣接する、ほぼ三角形状の領域。)
・反射領域33f(x−y平面の下方であってx−z平面の右側に位置する、ほぼ長方形状の領域。)
・反射領域33g(x−y平面の上方であってx−z平面の右側に位置する、ほぼ長方形状の領域。)。
【0161】
尚、図11に示した領域区分との対応関係については、領域33a及び33gが上記領域10Aに相当し、領域33bが上記領域10Dに、領域33cが上記領域10Bに、領域33dが上記領域10Eに、領域33e及び33fが上記領域10Cにそれぞれ相当する。また、図中の線34は領域33bと33cの境界(x−y平面に対する傾斜角=θd)を、線35は領域33cと33dの境界(x−y平面に対する傾斜角=θcol)を、線36は領域33dと33eの境界(x−y平面に対する傾斜角=β)をそれぞれ表している。
【0162】
尚、各反射領域のもつ役割については、領域33a及び33eが水平方向に拡がった拡散光の形成に与り、領域33bが15゜の傾斜カットオフラインの下方においてθd(=2゜)の角度傾斜をつけた方向に沿う拡散光の形成に関与する。また、領域33cは15゜傾斜カットオフラインの直下に位置する範囲の光照射に寄与し、領域33dは当該範囲への照射光量を増すために必要とされる。そして、領域33f及び領域33gは明確な水平カットオフライン(対向車線側)の形成及び水平方向への拡散光の形成に関与する。
【0163】
図34は、各反射領域によって反射面32の前方に配置されたスクリーン上に投影される照射パターンの分布を概略的に示した図であり、図中の「HCL−HcL」線や「V−V」線については既述の通りである。
【0164】
照射パターン37aは反射領域33aによって得られるパターンを示しており、HCL−HCL線の下側の位置し、その上縁が水平方向に沿っている。
【0165】
照射パターン37bは反射領域33bによって得られるパターンを示しており、その上縁がHCL−HCL線に対して2゜の角度をもって左斜め上方に延びる方向に沿うように形成される。
【0166】
照射パターン37cは反射領域33cによって得られるパターンを示しており、その上縁が傾斜カットオフラインの角度(15゜)をもってHCL−HCL線に対して左斜め上方に延びる方向に沿うように形成される。
【0167】
照射パターン37dは反射領域33dによって得られるパターンを示しており、その上縁が傾斜カットオフラインの角度(15゜)をもってHCL−HCL線に対して左斜め上方に延びる方向に沿っている。つまり、本パターンにより傾斜カットオフライン直下の領域の光を強調することで左遠方域での視認性を向上させることができる。
【0168】
照射パターン37eは反射領域33eによって得られるパターンを示しており、HCL−HCL線の下側の位置し、その上縁が水平方向に沿っている。
【0169】
尚、これらのパターン37a乃至37eについては、鉛直線V−Vの左側において占める面積が鉛直線V−Vの右側において占める面積より大きくなっており、パターン37eにおいてその傾向が顕著に認められる。
【0170】
照射パターン37fは反射領域33fによって得られるパターンを示しており、HCL−HCL線の下側の位置し、その上縁が水平方向に沿っている。
【0171】
照射パターン37gは反射領域33gによって得られるパターンを示しており、HCL−HCL線の下側の位置し、その上縁が水平方向に沿っている。
【0172】
これらのパターン37f、37gについては、鉛直線V−Vの右側において占める面積が鉛直線V−Vの左側において占める面積より大きくなっている。
【0173】
照射パターン38は、照射パターン37a乃至37gを重ね合わせて示したものであり、これより全体的な照射範囲がある程度分かる。
【0174】
図35は波状化処理を施す前の反射面によって得られる照射パターン39を概略的に示したものであり、鉛直線V−Vの左側であってHCL−HCL線の近くに位置する範囲(円A内の範囲)において照射光量が増強されている。
【0175】
図36は波状化処理後の反射面によって得られるすれ違いビームの配光パターン40について等照度線を概略的に示したものであり(H−H線は水平線を示す。)、上記照射パターン(原形パターン)39に対して波状化による光拡散の効果が認められる。尚、この配光パターンは、反射面32だけの作用によって所定の配光規格を充分満たすパターンとして得られるので、前面レンズについてはレンズステップのない素通しか又はほとんど素通しに近い状態で済む。
【0176】
【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や請求項2に係る発明によれば、第1の領域によって得られる光源体の投影像を、傾斜カットオフラインの直下において当該ラインに沿って配置させることで必要な光量を確保して、自車線路の前方における遠方視認性を向上させることができる。そして、第2の領域によって得られる光源体の投影像を、傾斜カットオフラインより小さい角度をもったラインに沿って配置させることで自車線路の前方における中距離域への照射光量を確保することができるので、夜間走行の安全性を高めることができる。
【0177】
請求項3や請求項6に係る発明によれば、正規分布型関数と周期関数の積からなる関数に基づいて反射面の全面又は一部分を波状に形成して、所定方向に大きく拡散された光を得ることによって、反射鏡の前面レンズによる拡散作用への依存度を大幅に低減することができる。
【0178】
請求項4や請求項7に係る発明によれば、反射面のうち光軸を含む水平基準面から遠い場所ほど波状部の波高が低くなるように正規分布型関数のピーク値を変化させることで、反射面の上端部寄りの領域や下端部寄りの領域で反射される光が必要以上に拡散されるのを防ぐことができる。
【0179】
請求項5に係る発明によれば、水平基準面又は傾斜基準平面に対して直交する方向に割り付けられる放物線の集合体として各反射領域の曲面形状を設計することができ、基準平面の設定角度の調整により、傾斜カットオフライン直下の範囲に寄与する光源体の投影像の配置を詳細に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2乃至図10とともに本発明に係る反射面の形成方法について説明するための図であり、本図は反射面の正面図である。
【図2】縦断面図である。
【図3】水平断面図である。
【図4】反射光線の方向ベクトルについての説明図である。
【図5】基準曲線を示す斜視図である。
【図6】仮想回転放物面を示す斜視図である。
【図7】仮想回転放物面と仮想平面との交線(放物線)を示す斜視図である。
【図8】交線群として形成される曲面を示す斜視図である。
【図9】図10とともに、x−y平面に対してx軸回りに所定の角度をもって傾斜された平面を基準平面に設定する場合の説明図であり、本図は正面図である。
【図10】基準平面と仮想平面との関係及び仮想平面内の交線を示す斜視図である。
【図11】反射面の構成例を示す正面図である。
【図12】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図13】領域10Eによるフィラメント像の配置傾向を示す説明図である。
【図14】領域10Dによるフィラメント像の配置傾向を示す説明図である。
【図15】正規分布型関数の一例を示すグラフ図である。
【図16】周期関数の一例を示すグラフ図である。
【図17】減衰周期関数の一例を示すグラフ図である。
【図18】波状化処理に係るx軸方向の高さ設定について説明するための図である。
【図19】図20とともに反射面の構成例について説明するためのものであり、本図は反射面の正面図である。
【図20】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図21】図22とともに反射面の構成の別例について説明するためのものであり、本図は反射面の正面図である。
【図22】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図23】配光分布の調整に関する説明図である。
【図24】領域10Bをなくした反射面の構成例を示す正面図である。
【図25】図26とともに、右半面に位置する領域で傾斜カットオフラインを形成することのできる反射面の構成例を示すものであり、本図は正面図である。
【図26】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図27】図28とともに、左半面や右半面に位置する領域を併用することで傾斜カットオフラインを形成することのできる反射面の構成例を示すものであり、本図は正面図である。
【図28】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図29】図30とともに、図27の構成において右半面の領域分けの数を増やした反射面の構成例を示すものであり、本図は正面図である。
【図30】基準点の設定について説明するための側面図である。
【図31】図29の構成において右半面の領域分けの数をさらに増やした反射面の構成例を示す正面図である。
【図32】反射面の右半面に位置する領域を用いて水平カットオフライン直下に光を集めることができる反射面の構成例を示す正面図である。
【図33】図34乃至図36とともに本発明に係る実施の一例を示すもので、本図は反射面の正面図である。
【図34】すれ違いビームの照射時の各領域による投影パターンを概略的に示す図である。
【図35】波状化処理を施す前の反射面により得られる原形パターンを概略的に示す図である。
【図36】すれ違いビームの照射時の配光分布を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…基本面、2…挿入用孔、3…光源体、4…基準曲線、5、9…交線、7…傾斜基準面、8…仮想平面、10、19、20…反射面、10B…第1の反射領域、10D、10E、10F、10G…第2の反射領域、21…反射面、10D…第1の反射領域、10E、10F、10G…第2の反射領域、22…反射面、23B…第1の反射領域、10D、10E、10F、10G…第2の反射領域、25…反射面、10B、26BL…第1の反射領域、10D、10E、10F、10G…第2の反射領域、27、31…反射面、10B、26BL…第1の反射領域、10D、10E、10F、10G、26DL、26EL、26FL、26GL…第2の反射領域、30…反射面、31…反射鏡、32…反射面、33c…第1の領域、33d…第2の領域
Claims (7)
- 水平方向に対して傾斜した傾斜カットオフラインを有するすれ違いビームの配光パターンを得るために、その基本面について、
(イ)光軸を含む水平基準面内に設定される曲線、又は該水平基準面に対して光軸を回転軸として所定の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に設定される曲線を基準曲線とすること、
(ロ)光源体は、その中心軸が光軸に沿って延びており、基準曲線の基準点の近傍に位置されること、
(ハ)光軸上に位置する上記基準曲線の基準点から発したと仮定した光が当該基準曲線上の任意の点で反射されたときの反射光の光線ベクトルに平行な軸を有し、該反射点を通り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、かつ上記水平基準面若しくは傾斜基準面に対して直交し又は傾斜した平面に平行な仮想平面で切った交線の集合体として反射面が形成されること、の3要件を具備した反射鏡を有する車輌用前照灯において、
光軸方向から反射面を見た場合に上記水平基準面に近接した第1の反射領域については、水平基準面に対して、上記傾斜カットオフラインの水平線に対する角度に等しい第1の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線が設定されること、
そして、光軸方向から反射面を見た場合に上記水平基準面に関して上記第1の反射領域より上側又は下側に位置する第2の反射領域については、水平基準面に対して、0゜より大きく、かつ上記傾斜カットオフラインの水平線に対する角度より小さい第2の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線が設定されること、
を特徴とする車輌用前照灯。 - 請求項1に記載の車輌用前照灯において、
第1の反射領域によって前方に投影される光源体の投影像が、配光パターンにおける傾斜カットオフラインに沿ってその直下に配置され、かつ、第2の反射領域によって前方に投影される光源体の投影像が、水平線に対して第2の角度をもって形成したラインに沿ってその直下に配置される
ことを特徴とする車輌用前照灯。 - 請求項1又は請求項2に記載の車輌用前照灯において、
反射面の表現式に対して正規分布型関数と周期関数との積からなる関数に基づく加算演算を施すことによって、反射面の全面又は一部分が波状に形成されている
ことを特徴とする車輌用前照灯。 - 請求項3に記載の車輌用前照灯において、
反射面のうち光軸を含む水平基準面から遠い場所ほど波状部の波高が低くされている
ことを特徴とする車輌用前照灯。 - 水平方向に対して傾斜した傾斜カットオフラインを有するすれ違いビームの配光パターンを得るために、その基本面については、
(イ)光軸を含む水平基準面内に設定される曲線、又は該水平基準面に対して光軸を回転軸として所定の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に設定される曲線を基準曲線として設定した後、
(ロ)光源体については、その中心軸が光軸に沿って延びるとともに、上記基準曲線の基準点の近傍に位置するように設定し、
(ハ)光軸上に位置する上記基準曲線の基準点から発したと仮定した光が当該基準曲線上の任意の点で反射されたときの反射光の光線ベクトルに平行な軸を有し、該反射点を通り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、かつ上記水平基準面若しくは傾斜基準面に対して直交し又は傾斜した平面に平行な仮想平面で切った交線集合体を生成することにより反射面を形成する、車輌用前照灯の反射鏡の形成方法において、
光軸方向から反射面を見た場合に上記水平基準面の近接した第1の反射領域については、水平基準面に対して、上記傾斜カットオフラインの水平線に対する角度に等しい第1の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線を設定して上記の交線集合体を生成し、
光軸方向から反射面を見た場合に上記水平基準面に関して上記第1の反射領域の上側又は下側に位置する第2の反射領域については、水平基準平面に対して、0゜より大きく、かつ上記傾斜カットオフラインの水平線に対する角度より小さい第2の角度をもって傾斜された傾斜基準面内に基準曲線を設定して上記の交線集合体を生成する
ことを特徴とする車輌用前照灯の反射鏡の形成方法。 - 請求項5に記載の車輌用前照灯の反射鏡の形成方法において、
反射面の表現式に対して正規分布型関数と周期関数の積からなる関数に基づく加算演算を施すことによって反射面の全面又は一部分を波状に形成した
ことを特徴とする車輌用前照灯の反射鏡の形成方法。 - 請求項6に記載の車輌用前照灯の反射鏡の形成方法において、
反射面のうち光軸を含む水平基準面から遠い場所ほど波高が低くなるように、正規分布型関数のピーク値を変化させる
ことを特徴とする車輌用前照灯の反射鏡の形成方法。
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