JP4169304B2

JP4169304B2 - ヘッドランプ

Info

Publication number: JP4169304B2
Application number: JP22536099A
Authority: JP
Inventors: 俊幸近藤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: JP2001052506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドランプ、フォグランプなど照明用の車両用灯具に関するものであり、詳細には、配光特性を生成するときに、楕円反射面の第二焦点に収束する光束の断面形状を投影レンズで投影することでプロジェクタ方式と称されているヘッドランプに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種、プロジェクタ方式とされたヘッドランプ９０の構成の例を示すものが図９であり、回転楕円面などとして形成された楕円反射面９１の第一焦点ｆ１にはハロゲン電球のフィラメントなど光源９２が配置され、この光源９２からの光を第二焦点ｆ２に向けて収束する光束を生成するものとされている。
【０００３】
そして、前記光源９２と第二焦点ｆ２との間の適宜な位置には上記した第二焦点ｆ２に収束する光束Ｐｈの下半部を遮蔽する遮蔽板９３が設けられ、前記光束Ｐｈの断面形状を下弦の半円状とし、この断面形状を前記遮蔽板９３の近傍に焦点を有する凸レンズ状の非球面レンズである投影レンズ９４で投射する。
【０００４】
従って、投影レンズ９４で投影される像は上下左右が反転されるものとなり、上弦のの半円形となって、上向き光を一切に含まないものとなるので、市街地の走行においても対向車の運転者に幻惑を生じさせることのないすれ違い配光が得られるものとなる。尚、実際の実施では、歩行者の確認などを容易とするために、左側通行の場合には左半部に適宜の上向き光を含むものと成るように遮蔽板９３の形状は調整が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成のヘッドランプ９０では、第一には、上記したように楕円反射面９１からの光束Ｐｈの略半分を遮蔽板９３で遮蔽してしまうものであるので、光源９２に対する光束利用率が低下し、光源９２の消費電力に相応する明るいヘッドランプ９０とは成らないという問題点を生じている。
【０００６】
また第二には、前記投影レンズ９４は直径１００mm程度と比較的に小径であるので、点灯したときの発光面積が小さく、また、レンズ状であり光の透過時には乱反射も生じないものであるので、対向車或いは歩行者からの視認性が低く、ヘッドランプ９０の目的の１つである自車の存在の告知の面で不十分となる問題点も生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、光源と楕円反射面とを備えるプロジェクター方式としたヘッドランプにおいて、前記光源から放射され前記楕円反射面に反射する反射光の光路を遮ることがなく且つ前記楕円反射面には捕捉されずに放射される前記光源からの直射光が達する位置には、少なくとも１つの焦点を有し前記直射光に対して所定の特性を与える第二反射面と、前記第二反射面からの反射光を略平行光として照射方向に反射する第三反射面とが設けられていることを特徴とするヘッドランプを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明の第一実施形態であり、図中に符号１で示すものは本発明に係るヘッドランプである。このヘッドランプ１は長軸を回転の軸Ｘとして楕円を回転して得られる楕円反射面２と、該楕円反射面２の第一焦点ｆ１の位置に設置された光源３と、前記楕円反射面２の第二焦点ｆ２の近傍に設置される遮蔽板４と、前記軸Ｘと同軸とした投影レンズ５とが設けられ、プロジェクタ方式を基本構成とされているものである点は従来例のものと同様である。
【０００９】
ここで、本発明では前記楕円反射面２に加えて、第二反射面６と第三反射面７とを設けるものであり、この第一実施形態においては、前記第二反射面６は、第一焦点を光源３の位置とする楕円を前記軸Ｘで回転して得られる楕円面として形成されている。従って、前記楕円反射面２とは第一焦点ｆ１を略同一位置としている。
【００１０】
このときに、前記第二反射面６を構成する楕円６´は、第二焦点ｆ３が前記楕円反射面２の外径近傍に位置するように長軸Ｙが適宜に傾けられている。ここで前記長軸Ｙが傾けられる度合いは後に詳細に説明する第三反射面７との兼ね合いで決定されるものである。
【００１１】
そして、上記のように長軸Ｙが傾けられた楕円６′は前記軸Ｘを回転軸とする回転が行われる。この場合、前記楕円６′を回転して得られる曲面は前記楕円反射面２と物理的に干渉する部分を生じると共に、前記楕円反射面２からの光束も遮蔽するものとなり、また、後に説明する第三反射面７の光路とも干渉するものとなるので、それらの部分を除外し、略ドーナツ状となる第二反射面６を得るものである。
【００１２】
また、第三反射面７は前記第二反射面の第二焦点ｆ３を焦点とし中心軸Ｚを軸Ｘと平行とする放物線を、軸Ｘを回転軸として回転させて得られるものであり、上記の第二反射面６の場合と同様に楕円反射面２と物理的に干渉する部分が取り除かれて略ドーナツ状とされている。
【００１３】
ここで、前記楕円反射面２に対する第二反射面６と第三反射面７との位置関係について説明を行えば、先ず、第二反射面６は前記光源３からの光の内の楕円反射面２が捕捉しない光の利用を目的として設けられるものであり、即ち、光源３からの直射光の捕捉を目的として設けられるものとなる。
【００１４】
従って、上記にも述べたように楕円反射面２の前方に設けられるものとなるが、この方向には楕円反射面２からの反射光も放射されているので、この部分には円形に開口部６ａを設けることで干渉の発生を防ぐものとするが、前記楕円反射面２からの光は第二焦点ｆ２に向けて収束しているものであるので、前記第二反射面６は、楕円反射面２の第二焦点ｆ２の近傍に設けることで、開口部６ａの面積を小さいものとすることが可能となり、直射光に対する捕捉率を向上させることが可能となる。
【００１５】
一方、第三反射面７においては、前記第二反射面６からの反射光を反射し、このヘッドランプ１の軸Ｘ方向に再度反射させるものであるので、楕円反射面２との物理的な干渉を避けるためには楕円反射面２の外周に設けざるを得ないものとなり、第二反射面６と同様に開口部７ａを有する略ドーナツ状となる。
【００１６】
次いで、上記の構成とした本発明のヘッドランプ１の作用および効果について説明する。以上の構成において、前記楕円反射面２、遮光板４、投影レンズ５は第二反射面６および第三反射面７が設けられるときにも、それらとの物理的、光学的干渉は生じないものとされているので、投影レンズ５からは従来通りのプロジェクタ方式としての光の投射が行われ、例えばすれ違いビーム用とした配光特性が得られるものと成る。
【００１７】
一方、前記第二反射面６は光源３からの直射光のみを捕捉し、この直射光を第二焦点ｆ３に収束させる。このときに、前記第三反射面７は第二反射面６の第二焦点ｆ３に焦点を有する放物面として形成されているので、第二反射面６からの反射光を軸Ｘ方向に向かう平行光線に変換し、ヘッドランプ１の照射方向に向かわせるものとなる。
【００１８】
尚、図中に符号８で示すものは前記投影レンズ５からの光と、第三反射面７からの光を共に透過させるものとしたアウターレンズであり、このアウターレンズ８の前記第三反射面７からの平行光線が透過する位置にレンズカット８ａを設け、前記投影レンズ５からの配光特性と整合を行わせるなどは自在である。また、図中に符号９で示すものはエクステンションカバーであり、このエクステンションカバー９は、アウターレンズ８を透視してヘッドランプ１の内部を覗き込んだときには前記第二反射面６の裏側を覆い美観を向上させるものである。
【００１９】
即ち、本発明によれば、従来の構成では回収することが不可能であった直射光を照射光として利用できるので、光源３に対する光束利用率を向上させることが可能となり明るいヘッドランプ１が実現できるものとなる。また、一般的に制御が行われない直射光は幻惑光の要因など有害光となっていたが、本発明により第二反射面６と第三反射面７とで制御することで有効光となり、配光特性の質も向上する。
【００２０】
図２に示すものは、本発明の第二実施形態であり、この第二実施形態においても第二反射面６および第三反射面７が設けられているものである点は前の第一実施形態と同様であり、また、それらの反射面６、７の構成も前の実施形態と全くに同様である。
【００２１】
但し、この第二実施形態では、第二反射面６の第二焦点ｆ３の近傍には、すれ違い位置Ｓと走行位置Ｍとの間を可動自在とした可動遮光板１０が設けられ、前記すれ違い位置Ｓとしたときには、前記第二反射面６からの反射光が第三反射面７に達するのを遮蔽するものとされている。
【００２２】
このようにすることで、前記ヘッドランプ１から照射される光は、可動遮蔽板１０がすれ違い位置Ｓにある時には図３に示すように投影レンズ５のみから光が放射されるものとなり、可動遮蔽板１０が走行位置Ｍにある時には図４に示すようにアウターレンズ８の全面から放射されるものとなる。
【００２３】
このときに、投影レンズ５からの光は遮光板４により上向き光を排除されているので前記可動遮蔽板１０がすれ違い位置Ｓにある時にはヘッドランプ１の配光はすれ違い配光となる。また、前記第三反射面７からは軸Ｘに平行な光線が放射されているので、投影レンズ５と第三反射面７との双方から放射されるときには下向き光と正面光とが加算され走行配光が得られるものとなる。
【００２４】
図５は本発明の第三実施形態であり、第三実施形態においても第二反射面と第三反射面とが設けられるものである点は前の第一、第二実施形態と同様であるが、この第三実施形態においては第二反射面１６は双曲線の一方を軸Ｘで回転した双曲面で形成されるものとされている。
【００２５】
ここで、図６は双曲線の性質を説明するものであって、一組の双曲線ｈ１、ｈ２はそれぞれが焦点ｈ１ａ、ｈ２ａを有するものである。ここで、一方の双曲線ｈ１の側を反射面として採用すると共に、採用を行わなかった双曲線ｈ２の焦点ｈ２ａの位置に光源を配置し、この光源からの光を一方の双曲線ｈ１に反射させると、反射した後の光線の軌跡は双曲線ｈ１の焦点ｈ１ａから放射されているのと同じとなる。
【００２６】
この第三実施形態においては、上記の性質を利用するものであって、他方の焦点を光源３の位置とした一方の双曲線を回転させた双曲面として第二反射面１６が形成されている。従って、第二反射面１６からの光を軸Ｘに平行な平行光線として反射する第三反射面１７は第二反射面１６の焦点ｆ４を焦点とする放物面として形成されている。尚、前記第二反射面１６には楕円反射面２からの反射光を遮蔽しないように開口部１６ａが設けられるなどは前の第一、第二実施形態と同様である。
【００２７】
図７は本発明の第四実施形態であり、この第四実施形態では第二反射面２６は光源３の位置に焦点ｆ５を有する放物面として形成されている。但し、この第四実施形態では前記第二反射面２６を形成するための基本とする放物線ｐは焦点ｆ５を通る軸ｐａを、例えば４５°など第三反射面２７が設けられている方向に向かわせるものとしている。
【００２８】
そして、上記のようにして設定された放物線ｐを軸Ｘで回転させて得られる放物面が第二反射面２６であり、このように第二反射面２６を放物面とすると光源３からの光を第三反射面２７に向かい反射する時点で前記軸ｐａに平行な平行光線とする。従って、この第四実施形態においては第三反射面２７は平面鏡であれば良い。
【００２９】
図８は本発明の第五実施形態であり、この第五実施形態では光源１３に例えばＨ−４型のハロゲンランプなどのように２つの主フィラメント１３ａと、副フィラメント１３ｂとが設けられたものが採用されている。そして、例えば第一実施形態の例で説明を行えば、主フィラメント１３ａの側を基準として楕円反射面２、第二反射面（図示せず）６、第三反射面７（図示せず）は形成され、主フィラメント１３ａの点灯ですれ違い配光が得られるようにされている。
【００３０】
従って、副フィラメント１３ｂは、上記楕円反射面２、第二反射面６（図示せず）、第三反射面７（図示せず）などに対しては、いわゆる焦点ずれの状態となり、この副フィラメント１３ｂを点灯させるときには前記主フィラメント１３ａを点灯したときとは異なる配光特性を示すものとなる。
【００３１】
このときに、当業者であれば主フィラメント１３ａに対しての副フィラメント１３ｂのズレの量およびズレの方向が配光特性の形状の変化に如何なる影響を与えるかは予測可能であるので、目的とする走行配光が得られるように副フィラメント１３ｂの位置を定めれば良く、或いは、Ｈ−４型バルブなど既製の電球に対してすれ違いビームと走行ビームとが得られるように上記各反射面２、６、７およびレンズカット８ａの調整を行えば良いものとなる。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、光源から放射され楕円反射面に反射する反射光の光路を遮ることがなく且つ楕円反射面には捕捉されずに放射される光源からの直射光が達する位置には、少なくとも１つの焦点を有し直射光に対して所定の特性を与える第二反射面と、前記第二反射面からの反射光を略平行光として照射方向に反射する第三反射面とが設けられているヘッドランプとしたことで、従来は無効となっていた光源からの直射光を第二反射面、第三反射面で回収し、照射方向に形状などが制御された状態で向かわせるものとして配光特性の形成に利用可能とし、この種のヘッドランプの明るさを増加させ、視認性の向上など性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００３３】
また、直射光を回収することで外部に放射される有害光も少なくなり幻惑の発生防止などの面でも優れた効果を奏し。加えて、第二反射面、第三反射面によりヘッドランプの発光面積も増大して対向車、歩行者などからの視認性も向上し、安全性向上の面でも優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヘッドランプの第一実施形態を示す断面図である。
【図２】同じく本発明に係るヘッドランプの第二実施形態を示す断面図である。
【図３】第二実施形態におけるすれ違い配光としたときのレンズ面の発光状態を示す説明図である。
【図４】第二実施形態における走行配光としたときのレンズ面の発光状態を示す説明図である。
【図５】同じく本発明に係るヘッドランプの第三実施形態を示す断面図である。
【図６】双曲線の特性を示す説明図である。
【図７】同じく本発明に係るヘッドランプの第四実施形態を示す断面図である。
【図８】同じく本発明に係るヘッドランプの第五実施形態を要部で示す断面図である。
【図９】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……ヘッドランプ
２……楕円反射面
３、１３……光源
１３ａ……主フィラメント
１３ｂ……副フィラメント
４……遮光板
５……投影レンズ
６、１６、２６……第二反射面
７、１７、２７……第三反射面
８……アウターレンズ
９……エクステンションカバー
１０……可動遮光板
Ｘ……ヘッドランプの軸

Claims

光源と楕円反射面とを備えるプロジェクター方式としたヘッドランプにおいて、前記光源から放射され前記楕円反射面に反射する反射光の光路を遮ることがなく且つ前記楕円反射面には捕捉されずに放射される前記光源からの直射光が達する位置には、少なくとも１つの焦点を有し前記直射光に対して所定の特性を与える第二反射面と、前記第二反射面からの反射光を略平行光として照射方向に反射する第三反射面とが設けられていることを特徴とするヘッドランプ。
前記第二反射面が前記光源に第一焦点を有する楕円面であり、前記第三反射面が前記第二反射面の第二焦点に略焦点を位置させる放物面であることを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ。
前記第二反射面の前記第二焦点近傍には前記第三反射面への光路を開閉自在とする可動遮蔽板が設けられ、該可動遮蔽板の開閉による前記第三反射面からの反射光の有無により走行配光とすれ違い配光とを切り換えることを特徴とする請求項２記載のヘッドランプ。
前記第二反射面が、このヘッドランプの光軸上に焦点を有する双曲面であり、前記第三反射面が前記第二反射面の焦点を略焦点とする放物面であることを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ。
前記第二反射面が前記光源に焦点を有する放物面であり、前記第三反射面が平面鏡であることを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ。
前記光源は、１つ若しくは２つであり、その１は前記楕円反射面の第一焦点に位置していることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１に記載のヘッドランプ。
前記第二反射面には、このヘッドランプの照射方向側から覆うエクステンションカバーが設けられていることを特徴とす請求項１〜請求項６の何れか１に記載のヘッドランプ。