JP4387783B2 - Projector type headlight - Google Patents

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Description

本発明は、投影レンズを備えたプロジェクタ型前照灯において、レンズ面の形状設計により、水平方向に充分拡散された配光パターンを形成するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for forming a light distribution pattern that is sufficiently diffused in a horizontal direction by designing the shape of a lens surface in a projector-type headlamp including a projection lens.

光源、反射鏡、投影レンズを備えたプロジェクタ型前照灯では、楕円を基本とする反射面が用いられ、その第一焦点位置に光源を配置して、反射面の第二焦点に反射光を集める。そして、すれ違いビーム照射用前照灯では、第二焦点位置の近傍に遮光部材(所謂シェード)を配置して配光上不要な光を遮蔽してから、投影レンズでパターンを前方に投影照射する。   A projector-type headlamp equipped with a light source, a reflecting mirror, and a projection lens uses an ellipse-based reflecting surface. A light source is placed at the first focal position of the reflecting surface, and reflected light is reflected at the second focal point of the reflecting surface. Gather. In the low beam irradiation headlamp, a light shielding member (so-called shade) is arranged in the vicinity of the second focal position to shield unnecessary light for light distribution, and then the pattern is projected forward by the projection lens. .

投影レンズには平凸レンズが用いられ、例えば、その前面(出射面)を非球面とした場合に球面収差を除去することができる。また、レンズ背面(入射面)を凹面にした形態が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   A plano-convex lens is used as the projection lens. For example, when the front surface (exit surface) is aspherical, spherical aberration can be removed. Further, a configuration in which the lens back surface (incident surface) is a concave surface is known (for example, see Patent Document 1).

この他、投影レンズの出射面に上下方向の拡散用シリンドリカルレンズを形成し、入射面に左右方向の拡散用シリンドリカルレンズを形成した例が知られている(例えば、特許文献2参照。)。   In addition, there is known an example in which a cylindrical lens for diffusion in the vertical direction is formed on the exit surface of the projection lens and a cylindrical lens for diffusion in the horizontal direction is formed on the incident surface (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−123519号公報JP 2003-123519 A

実開平4−106802号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-106802

ところで、従来のプロジェクタ型前照灯では、投影レンズによって前方に照射される配光パターンに関して水平方向の拡散角を充分に確保することが難しいという問題がある。   By the way, the conventional projector type headlamp has a problem that it is difficult to sufficiently secure a horizontal diffusion angle with respect to a light distribution pattern irradiated forward by the projection lens.

例えば、出射面が非球面状をした平凸レンズでは、左右方向(水平方向)において、ある一定以上の拡散角をもった照射光を得ようとする場合、背面(平面)に浅い角度で入射射される光の表面反射が問題となり、これが拡散に限界を与える要因となる。そこで、入射面を凹面形状にすることで、光軸を含む鉛直面内でのレンズ断面に関しては、ある程度の表面反射を抑えることが可能となるが、光軸を含む水平面内でのレンズ断面に関して入射面での表面反射を低減することが困難である。   For example, in a plano-convex lens having an aspherical exit surface, when it is desired to obtain irradiation light having a diffusion angle of a certain level or more in the left-right direction (horizontal direction), the incident light is incident on the back surface (plane) at a shallow angle. The surface reflection of the emitted light becomes a problem, and this becomes a factor that limits the diffusion. Therefore, by making the incident surface concave, it is possible to suppress a certain amount of surface reflection with respect to the lens cross section in the vertical plane including the optical axis, but regarding the lens cross section in the horizontal plane including the optical axis. It is difficult to reduce surface reflection at the incident surface.

また、投影レンズの出射面において、その内面での全反射が問題とされる。全反射光量の増加は利用光束の低下を齎し、光量不足の原因となり、投影レンズの小型化や軽量化に支障を来す等の問題がある。   Further, total reflection on the inner surface of the projection lens is a problem. An increase in the total amount of reflected light causes a decrease in the luminous flux used, which causes a shortage of the amount of light, and causes problems such as a reduction in the size and weight of the projection lens.

そして、すれ違いビーム配光用前照灯に適用する場合に、投影レンズの形状が配光分布に及ぼす影響として、配光パターンにおいて明暗境界を規定するカットライン(あるいはカットオフ)の形成が問題とされる。つまり、カットラインが明瞭に形成できないと、規格不適合となったり、視認性に問題が生じるが、従来のレンズ形状では充分な対策を講じることができないか、あるいはレンズ及び反射鏡を含めた光学設計に時間がかかり過ぎることや開発コスト等の面で問題がある。   When applied to a low-beam light distribution headlamp, the effect of the shape of the projection lens on the light distribution is the formation of a cut line (or cut-off) that defines the light / dark boundary in the light distribution pattern. Is done. In other words, if the cut line cannot be formed clearly, the standard will not be compliant or there will be a problem with visibility, but the conventional lens shape cannot take sufficient measures, or the optical design including the lens and reflector There are problems in terms of taking too much time and development costs.

そこで、本発明は、プロジェクタ型前照灯において、水平方向における充分な光拡散性を保証するとともに、そのために小型化や軽量化等に支障を来さないようにすることを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to ensure sufficient light diffusibility in the horizontal direction in a projector-type headlamp, and to prevent the reduction in size and weight for that purpose.

本発明は、上記した課題を解決するために、光源及び反射鏡を備え、投影レンズを用いて所定の配光パターンを得るためのプロジェクタ型前照灯において、下記に示す構成を有するものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention is a projector-type headlamp that includes a light source and a reflecting mirror and obtains a predetermined light distribution pattern using a projection lens, and has the following configuration. .

・投影レンズの入射面が連続な曲面であること
・光軸を含む水平面で投影レンズを切断したときの入射面の断面形状が、光源及び反射鏡側を向いた凸曲線とされ、その焦点又は基準点から発したと仮定した場合の入射光を屈折させて光軸に平行又は略平行な光線として出射させること
・投影レンズの出射面が照射方向を向いた連続な凸曲面であること(光軸を含む鉛直面で切断したときの出射面の断面形状が凸曲線であること)
・光軸を含む水平面で投影レンズを切断したときの出射面の断面形状が直線又は凸曲線であること。
The incident surface of the projection lens is a continuous curved surface.The cross-sectional shape of the incident surface when the projection lens is cut along a horizontal plane including the optical axis is a convex curve facing the light source and the reflector, and the focal point or Refracting incident light assuming that it is emitted from a reference point and emitting it as a light beam that is parallel or substantially parallel to the optical axis.-The projection lens exit surface is a continuous convex curved surface facing the irradiation direction (light (The cross-sectional shape of the exit surface when cut along the vertical plane including the axis is a convex curve)
The cross-sectional shape of the exit surface when the projection lens is cut on a horizontal plane including the optical axis is a straight line or a convex curve.

従って、本発明では、投影レンズの水平断面形状を、光源及び反射鏡側に突出した凸曲線として入射面上での表面反射を低減するとともに、出射面境界での全反射を抑制して水平方向への充分な拡がりをもった配光パターンを形成することができる。   Therefore, in the present invention, the horizontal cross-sectional shape of the projection lens is a convex curve protruding toward the light source and the reflecting mirror so as to reduce surface reflection on the entrance surface and suppress total reflection at the exit surface boundary in the horizontal direction. It is possible to form a light distribution pattern having a sufficient spread.

従来の投影レンズでは、レンズ背面(入射面)での表面反射に起因して、ある一定以上の拡散光を照射できなかったが、本発明によれば、配光パターンに関して水平方向の拡散角を充分に確保することができる。そして、投影レンズにおける表面反射や全反射に起因する光量不足の問題を克服するとともに、小型化や軽量化に適したプロジェクタ型前照灯を実現することが可能である。   In the conventional projection lens, it was impossible to irradiate diffused light of a certain level or more due to surface reflection on the lens back surface (incident surface). However, according to the present invention, the horizontal diffusion angle with respect to the light distribution pattern is reduced. It can be secured sufficiently. In addition, it is possible to overcome the problem of insufficient light quantity due to surface reflection and total reflection in the projection lens, and to realize a projector type headlamp suitable for miniaturization and weight reduction.

投影レンズの入射面の鉛直断面形状を、光源及び反射鏡側を向いた凹曲線又は直線とする形態は、入射面上での表面反射の抑制に有効である。また、投影レンズの入射面の鉛直断面形状を、光源及び反射鏡側を向いた凸曲線とする形態では、レンズを大きくみせることができる。また、発光面積の増加や眩惑光の低減、灯具全長の短縮化等に有効である。   A configuration in which the vertical cross-sectional shape of the incident surface of the projection lens is a concave curve or a straight line facing the light source and the reflector side is effective in suppressing surface reflection on the incident surface. Moreover, in the form in which the vertical cross-sectional shape of the incident surface of the projection lens is a convex curve facing the light source and the reflecting mirror side, the lens can be made larger. It is also effective for increasing the light emitting area, reducing dazzling light, shortening the overall length of the lamp, and the like.

そして、投影レンズの入射面や出射面の水平断面形状又は鉛直断面形状については、二次以上の高次曲線又は非球面断面曲線にすると、形状設計上の自由度が高く、反射鏡の反射面を含めた総合的な光学設計が容易になる等の利点が得られる。   The horizontal or vertical cross-sectional shape of the incident surface and the output surface of the projection lens has a high degree of freedom in shape design if it is a second-order or higher-order curve or aspherical cross-sectional curve. Advantages such as easy comprehensive optical design including

また、光軸上の焦点又は基準点を通り光軸に直交する水平直線を中心軸にして、入射面の水平断面形状を回転させることによって曲面を形成する形態では、水平断面形状の回転面として投影レンズの入射面を規定することができる(焦点から発した光が入射面に対して鉛直断面において垂直入射となる。)。投影レンズの出射面については、光軸に直交して鉛直方向に延びる中心軸の回りに、出射面の鉛直断面形状を回転させた面として規定すると形状設計が簡単となり、出射面(凸曲面)を回転面として形成することができる。   Further, in the form in which the curved surface is formed by rotating the horizontal sectional shape of the incident surface with the horizontal straight line passing through the focal point or reference point on the optical axis and orthogonal to the optical axis as the central axis, The incident surface of the projection lens can be defined (the light emitted from the focal point is perpendicular to the incident surface in a vertical section). For the exit surface of the projection lens, if the vertical cross-sectional shape of the exit surface is rotated around the central axis extending perpendicularly to the optical axis, the shape design becomes simple, and the exit surface (convex surface) is simplified. Can be formed as a rotating surface.

投影レンズに係る光学設計及び製造の容易性を考慮した場合には、レンズ面の断面形状を二次曲面とすることが好ましく、例えば、投影レンズの入射面の水平断面形状を双曲線とし、出射面を楕円柱面(鉛直断面形状が楕円弧で、水平断面形状が直線である。)とすれば良い。   In consideration of the optical design and ease of manufacture of the projection lens, it is preferable that the cross-sectional shape of the lens surface is a quadratic surface, for example, the horizontal cross-sectional shape of the incident surface of the projection lens is a hyperbola, and the exit surface May be an elliptic cylinder surface (the vertical cross-sectional shape is an elliptical arc and the horizontal cross-sectional shape is a straight line).

また、すれ違いビーム照射用灯具への適用においては、光源から発した後、反射鏡によって反射された光が、投影レンズに係る焦点又は基準点に集光されるように設定して、該焦点又は基準点の近傍に遮光部材を配置した構成とし、配光パターンにおいて明瞭なカットラインを形成することができる。つまり、カットラインの明瞭化には、集光作用をもつ入射面の水平断面形状に対して、出射面の水平断面形状を直線とするか又は照射方向を向いた凸曲線とすることが好ましい。   In addition, in application to a low beam irradiation lamp, it is set so that light emitted from a light source and reflected by a reflecting mirror is collected at a focal point or a reference point related to a projection lens. A light shielding member is arranged in the vicinity of the reference point, and a clear cut line can be formed in the light distribution pattern. That is, in order to clarify the cut line, it is preferable that the horizontal cross-sectional shape of the exit surface is a straight line or a convex curve facing the irradiation direction with respect to the horizontal cross-sectional shape of the light-incident surface.

光軸方向からみた投影レンズの水平方向の長さを鉛直方向の長さよりも相対的に短くすることで左右寸法の短縮化及びレンズの軽量化を図ることができ、本発明ではこれに伴う光量不足の影響を少なくすることができる。   By making the horizontal length of the projection lens viewed from the optical axis direction relatively shorter than the vertical length, the left and right dimensions can be shortened and the lens weight can be reduced. The influence of the shortage can be reduced.

本発明は、自動車等の車両用前照灯への適用において、光源及び反射鏡と、投影レンズを用いたプロジェクタ(投影)型前照灯に関するものである。例えば、走行ビームやすれ違いビームに係る配光パターンにおいて、水平方向への充分な光拡散を可能とし、かつ、グレアによる眩惑光を抑えることが可能である。   The present invention relates to a projector (projection) type headlamp using a light source, a reflecting mirror, and a projection lens in application to a headlamp for a vehicle such as an automobile. For example, in the light distribution pattern related to the traveling beam and the passing beam, it is possible to sufficiently diffuse the light in the horizontal direction and to suppress glare caused by glare.

図1及び図2は本発明に係る基本的構成の説明図であり、図1はx軸で示す灯具の主光軸を含む鉛直断面構成を略線的に示し、図2は主光軸を含む水平断面構成を略線的に示したものである。   1 and 2 are explanatory views of a basic configuration according to the present invention. FIG. 1 schematically shows a vertical sectional configuration including a main optical axis of a lamp indicated by an x axis, and FIG. 2 shows the main optical axis. The horizontal cross-sectional structure to be included is shown schematically.

プロジェクタ型前照灯1は光源2と反射鏡3を備えており、図中に丸印で簡略的に示す光源としては、例えば、白熱電球や放電灯、発光素子(例えば、発光ダイオード)等が挙げられる。また、反射鏡3の反射面には、楕円を基本とする各種の曲面が用いられ、例えば、回転楕円面や、放物線と楕円を組み合せた曲面(所謂放物−楕円複合面)、さらには、解析的な単一関数では表現できない自由曲面、あるいは非球面等を用いることができる。   The projector-type headlamp 1 includes a light source 2 and a reflecting mirror 3. Examples of light sources that are simply indicated by circles in the drawing include incandescent bulbs, discharge lamps, light-emitting elements (for example, light-emitting diodes), and the like. Can be mentioned. Moreover, various curved surfaces based on an ellipse are used for the reflecting surface of the reflecting mirror 3, for example, a rotating ellipsoid, a curved surface combining a parabola and an ellipse (so-called parabolic-elliptical compound surface), A free-form surface or an aspherical surface that cannot be expressed by an analytical single function can be used.

尚、本例では、光源2が光軸(x軸)上に位置されていて、その発光部から出射された後に、反射鏡3で反射された光が前方に配置された投影レンズ4に向けて照射される構成を示しているが、本発明の適用においては、このような例に限らず、光源2を灯具の主光軸上に配置しない構成形態、例えば、反射鏡の光軸に対して直交する方向から光源を挿入して該光源の発光部を反射鏡内の所定位置に設定する形態(所謂「横差しタイプ」)等への適用が可能である。   In this example, the light source 2 is positioned on the optical axis (x-axis), and after being emitted from the light emitting portion, the light reflected by the reflecting mirror 3 is directed toward the projection lens 4 disposed forward. However, in application of the present invention, the present invention is not limited to such an example, and a configuration in which the light source 2 is not disposed on the main optical axis of the lamp, for example, with respect to the optical axis of the reflector Thus, the present invention can be applied to a mode (so-called “lateral insertion type”) in which a light source is inserted from a direction orthogonal to each other and a light emitting portion of the light source is set at a predetermined position in a reflecting mirror.

また、すれ違いビームへの適用においては、配光パターンにおけるカットラインを形成するための遮光部材(所謂シェード)5が必要とされ、その上縁部が反射鏡3と投影レンズ4との間で光軸に接するように配置される。尚、本例では便宜上、矩形板状の遮光部材を図示しているが、必要に応じて湾曲形状の遮光部材が用いられる。   Further, in application to a low beam, a light shielding member (so-called shade) 5 for forming a cut line in the light distribution pattern is required, and the upper edge portion is light between the reflecting mirror 3 and the projection lens 4. It arrange | positions so that an axis | shaft may be touched. In this example, a rectangular plate-shaped light shielding member is illustrated for convenience, but a curved light shielding member is used as necessary.

ガラスや合成樹脂で形成される投影レンズ(あるいは集光レンズ)4は、反射鏡3から前方(以下、照射方向を前方とする。)に所定の距離をもってx軸上に配置されている。   A projection lens (or a condensing lens) 4 formed of glass or synthetic resin is disposed on the x-axis with a predetermined distance forward from the reflecting mirror 3 (hereinafter referred to as the irradiation direction).

投影レンズ4の入射面4Siは連続な曲面とされ、不連続な複合面でないことが好ましく、その鉛直断面形状として下記の形態が挙げられる。   The incident surface 4Si of the projection lens 4 is a continuous curved surface and is preferably not a discontinuous composite surface. Examples of the vertical cross-sectional shape thereof include the following modes.

(I)光源2及び反射鏡3側を向いた凹曲線又は直線(x軸に直交し若しくはx軸に対して傾斜した直線)
(II)光源2及び反射鏡3側を向いた凸曲線。
(I) Concave curve or straight line facing the light source 2 and the reflecting mirror 3 side (straight line orthogonal to the x axis or inclined with respect to the x axis)
(II) A convex curve facing the light source 2 and the reflecting mirror 3 side.

図1に示す例では、反射鏡3の反射面の鉛直断面形状が楕円状をなしており、反射鏡3からの光が入射面4Siに入射される。例えば、レンズ周縁部への入射光に関してその表面反射を低減させるには、上記(I)のように、入射面での法線に対する入射角度を小さくすることが好ましい。つまり、鉛直断面において、実線で示す凹曲線6に係る入射角「φa」の方が、一点鎖線で示す直線7に係る入射角「φb」よりも小さいので、表面反射量が少なくなる。   In the example shown in FIG. 1, the vertical cross-sectional shape of the reflecting surface of the reflecting mirror 3 is an ellipse, and the light from the reflecting mirror 3 is incident on the incident surface 4Si. For example, in order to reduce the surface reflection of the incident light on the lens periphery, it is preferable to reduce the incident angle with respect to the normal line on the incident surface as described in (I) above. That is, in the vertical section, the incident angle “φa” related to the concave curve 6 indicated by the solid line is smaller than the incident angle “φb” related to the straight line 7 indicated by the alternate long and short dash line, and therefore the amount of surface reflection is reduced.

また、表面反射について特に問題がない場合には、上記(II)のように、後方を向いた凸曲線8(二点鎖線参照)を用いることができ、投影レンズ4を大きくみせたい場合に有効である。また、厚みの著しい増加を伴うことなく、発光面積を増加させることができ、発光部分の輝度を低下させて眩惑光を低減することができる。   Further, when there is no particular problem with the surface reflection, the convex curve 8 (see the two-dot chain line) facing backward can be used as in (II) above, which is effective when the projection lens 4 is desired to be enlarged. It is. Further, the light emitting area can be increased without significantly increasing the thickness, and the luminance of the light emitting portion can be reduced to reduce dazzling light.

入射面4Siの水平断面形状としては、下記の形態が挙げられる。   Examples of the horizontal cross-sectional shape of the incident surface 4Si include the following forms.

(1)直線(x軸に直交する直線等)
(2)光源2及び反射鏡3側を向いた凸曲線。
(1) Straight lines (straight lines perpendicular to the x axis, etc.)
(2) A convex curve facing the light source 2 and the reflecting mirror 3 side.

図2に示す例では、反射鏡3の反射面の水平断面形状が楕円状をなすか、あるいは楕円的光学作用と放物的光学作用の中間的な作用をもつ曲線とされ、反射鏡3からの光が入射面4Siに入射される。例えば、レンズ周縁部への入射光に関してその表面反射を低減させるには、入射面4Siの水平断面形状が後方を向いた凹曲線でないことが好ましい。つまり、上記(1)に示す直線、さらには上記(2)に示す後方を向いた凸曲線のように、入射面での法線に対する入射角度を小さくすることが好ましい。水平断面において、実線で示す凸曲線9に係る入射角「θa」の方が、一点鎖線で示す直線10に係る入射角「θb」よりも小さいので、表面反射量が少なくなる。これに対して、入射面4Siが後方を向いた凹曲面(例えば、球面)である場合には、鉛直断面では表面反射の抑制が可能であるが、水平断面では表面反射を充分に抑制することが難しい。   In the example shown in FIG. 2, the horizontal cross-sectional shape of the reflecting surface of the reflecting mirror 3 is an ellipse, or a curve having an intermediate action between an elliptical optical action and a parabolic optical action. Is incident on the incident surface 4Si. For example, in order to reduce the surface reflection of the incident light on the lens periphery, it is preferable that the horizontal sectional shape of the incident surface 4Si is not a concave curve facing backward. That is, it is preferable to reduce the incident angle with respect to the normal line on the incident surface, such as the straight line shown in (1) above, and the convex curve facing backward shown in (2) above. In the horizontal section, the incident angle “θa” related to the convex curve 9 indicated by the solid line is smaller than the incident angle “θb” related to the straight line 10 indicated by the alternate long and short dash line, so the surface reflection amount is reduced. On the other hand, when the incident surface 4Si is a concave curved surface (for example, a spherical surface) facing backward, surface reflection can be suppressed in the vertical section, but surface reflection can be sufficiently suppressed in the horizontal section. Is difficult.

そこで、本発明では、光軸(x軸)を含む水平面で投影レンズ4を切断したときの入射面の断面形状について、光源2及び反射鏡3側を向いた凸曲線とする。そして、該曲線の焦点又は基準点(集光上の基準点)から発したと仮定した場合の入射光を入射面(境界面)で屈折させて光軸に平行な光線又は許容される設定角度範囲以内で略平行な光線として出射するものである。つまり、この凸曲線の形状は、投影レンズ4の出射面形状との関係において目的とする光学的作用に基いて規定される。一般的な曲率傾向としては、光軸付近の領域で曲率が大きく、周辺領域で曲率が小さい形状を有する。   Therefore, in the present invention, the cross-sectional shape of the incident surface when the projection lens 4 is cut on a horizontal plane including the optical axis (x axis) is a convex curve facing the light source 2 and the reflecting mirror 3 side. Then, the incident light assuming that it is emitted from the focal point or the reference point (condensing reference point) of the curve is refracted at the incident surface (boundary surface), and the light beam parallel to the optical axis or an allowable set angle. It is emitted as a substantially parallel light beam within the range. That is, the shape of the convex curve is defined based on the target optical action in relation to the exit surface shape of the projection lens 4. As a general curvature tendency, the curvature is large in the region near the optical axis, and the curvature is small in the peripheral region.

また、入射面4Siの水平断面形状が直線であるよりも凸曲線である方が有利な例としては、反射鏡のサイズに比べて投影レンズのサイズが相対的に大きい場合が挙げられる。投影レンズのレンズ径が反射鏡の開口径よりも大きい場合に、入射面の水平断面形状が直線であると、屈折境界での出射角が制限されてしまうが、後方を向いた凸曲線として水平断面形状を規定することで、水平方向の拡散角を増やすことができる。   In addition, an example in which the horizontal cross-sectional shape of the incident surface 4Si is a convex curve rather than a straight line is an example in which the size of the projection lens is relatively larger than the size of the reflecting mirror. If the lens diameter of the projection lens is larger than the aperture diameter of the reflecting mirror, if the horizontal cross-sectional shape of the entrance surface is a straight line, the exit angle at the refraction boundary will be limited, but it will be horizontal as a convex curve facing backwards. By defining the cross-sectional shape, the horizontal diffusion angle can be increased.

投影レンズ4の出射面(あるいは射出面)4Soは、図1に示すように、照射方向を向いた連続な凸曲面であることが好ましく、x軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が凸曲線11とされる。   As shown in FIG. 1, the exit surface (or exit surface) 4So of the projection lens 4 is preferably a continuous convex curved surface facing the irradiation direction, and has a cross-sectional shape when cut along a vertical plane including the x-axis. A convex curve 11 is assumed.

そして、x軸を含む水平面で投影レンズ4を切断したときの出射面4Soの断面形状については、x軸に直交する直線又は凸曲線であることが好ましい。   And about the cross-sectional shape of the output surface 4So when the projection lens 4 is cut | disconnected by the horizontal surface containing x-axis, it is preferable that it is a straight line or convex curve orthogonal to x-axis.

図3は、投影レンズ4の水平断面形状について説明するための図であり、入射面4Siの水平断面が、矢印Bで示す方向(後方)を向いた凸曲線とされている。   FIG. 3 is a diagram for explaining the horizontal cross-sectional shape of the projection lens 4, and the horizontal cross-section of the incident surface 4 Si is a convex curve facing the direction (backward) indicated by the arrow B.

出射面4Soの水平断面形状については、すれ違いビームへの適用を考慮した場合に、「SL」に示す直線、又は「SA」に示すような、矢印Aの方向(前方)を向いた凸曲線(例えば、許容範囲内の曲率半径をもつ円弧等)が好ましい。これは、カットラインを明瞭に形成するためであり、「SB」に示すように、矢印B方向を向いた凹曲線を採用した場合には、カットラインが乱れる傾向をもつことが判明している(集光性の入射面水平断面曲線に対して、出射面水平断面形状を凹曲線とした場合には逆作用(発散性)をもつことになる。)。尚、走行ビームへの適用においては、「SB」に示すような凹曲線を用いることも可能である(但し、凹部による金型加工性の問題に関して、曲率が大きくなり過ぎないようにする必要がある。)。   As for the horizontal cross-sectional shape of the exit surface 4So, a straight line indicated by “SL” or a convex curve directed in the direction of the arrow A (forward) as indicated by “SA” in consideration of application to a passing beam ( For example, an arc having a radius of curvature within an allowable range is preferable. This is to form the cut line clearly, and it has been found that the cut line tends to be disturbed when a concave curve directed in the direction of the arrow B is adopted, as indicated by “SB”. (In contrast to the light-incident incident surface horizontal cross-sectional curve, if the output surface horizontal cross-sectional shape is a concave curve, it has a reverse action (divergence)). In application to a traveling beam, it is also possible to use a concave curve as shown in “SB” (however, it is necessary to prevent the curvature from becoming excessively large with respect to the problem of mold workability due to the concave portion. is there.).

尚、図2に示す例では出射面の水平断面形状が前方を向いた凸曲線12とされているが、これをx軸に直交する直線とする場合には、図1の凸曲線11を、x軸に直交する水平方向に移動させたときの軌跡として形成されるシリンドリカル面となる(具体例については後述する。)。いずれの形態においても出射面4Soでの全反射光量を充分に低減させるように形状設計が行われる。   In the example shown in FIG. 2, the horizontal sectional shape of the exit surface is a convex curve 12 facing forward, but when this is a straight line orthogonal to the x-axis, the convex curve 11 of FIG. A cylindrical surface is formed as a locus when moved in the horizontal direction perpendicular to the x-axis (a specific example will be described later). In any form, the shape design is performed so as to sufficiently reduce the total reflected light amount on the exit surface 4So.

プロジェクタ型前照灯1の鉛直断面において(図1参照)、光源2の発光部から発した光は反射鏡3によって反射された後、投影レンズ4に係る上記焦点又は基準点に向けて集光される。例えば、図1において反射面の鉛直断面形状が楕円弧とされ、その第一焦点に光源2が位置されている場合には、反射光が第二焦点(レンズの焦点又は基準点と一致する。)に向けて集光される。そして、該焦点の近傍に配置される遮光部材5の上縁部によってカットラインの形状が規定され、投影レンズ4を介して前方に投影されることになる。   In the vertical cross section of the projector-type headlamp 1 (see FIG. 1), the light emitted from the light emitting portion of the light source 2 is reflected by the reflecting mirror 3 and then converged toward the focal point or reference point related to the projection lens 4. Is done. For example, in FIG. 1, when the vertical cross-sectional shape of the reflecting surface is an elliptical arc and the light source 2 is positioned at the first focal point, the reflected light is the second focal point (which coincides with the focal point or reference point of the lens). It is condensed toward Then, the shape of the cut line is defined by the upper edge portion of the light shielding member 5 disposed in the vicinity of the focal point, and is projected forward through the projection lens 4.

また、プロジェクタ型前照灯1の水平断面において(図2参照)、光源2の発光部から発した光のうち、反射鏡3の近軸領域で反射された光については、光軸(x軸)に近いところを進行して、投影レンズ4の中央部を透過するが、近軸領域から離れた反射面の周辺部で反射される光については、x軸に対して比較的大きな角度をもって投影レンズ4に入射される。   Further, in the horizontal section of the projector-type headlamp 1 (see FIG. 2), among the light emitted from the light emitting unit of the light source 2, the light reflected by the paraxial region of the reflecting mirror 3 is the optical axis (x-axis). ), And passes through the central portion of the projection lens 4, but the light reflected at the peripheral portion of the reflecting surface away from the paraxial region is projected at a relatively large angle with respect to the x-axis. The light enters the lens 4.

図4乃至図12は、本発明に係る投影レンズの形状例を示したものであり、例えば、入射面に関して下記に示す形態が挙げられる。   FIGS. 4 to 12 show examples of the shape of the projection lens according to the present invention. For example, the forms shown below with respect to the incident surface can be mentioned.

(A)水平断面形状を凸曲線とし、鉛直断面形状を直線とした形態
(B)水平断面形状、鉛直断面形状をともに凸曲線とした形態。
(A) A form in which the horizontal cross-sectional shape is a convex curve and the vertical cross-sectional shape is a straight line. (B) A form in which both the horizontal cross-sectional shape and the vertical cross-sectional shape are convex curves.

図4乃至図7は、上記形態(A)の構成例を示したものである。尚、図4は光軸方向からみた投影レンズ4Aの正面図と、その右方に鉛直断面図(A−A線に示す縦断面図)、下方に水平断面図(B−B線に示す横断面図)を示しており、従来の投影レンズAS(前面が非球面の平凸レンズ)の形状を一点鎖線で対比して示す。また、図5、図6は斜視図を示し、図7は光軸に直交する水平方向からみた投影レンズ4Aの側面図を示している。   4 to 7 show configuration examples of the above-described form (A). 4 is a front view of the projection lens 4A viewed from the optical axis direction, a vertical sectional view (longitudinal sectional view taken along line AA) on the right side thereof, and a horizontal sectional view (cross sectional view taken along line BB) below. The shape of a conventional projection lens AS (a plano-convex lens having an aspheric front surface) is shown in comparison with a one-dot chain line. 5 and 6 are perspective views, and FIG. 7 is a side view of the projection lens 4A viewed from the horizontal direction orthogonal to the optical axis.

図4の正面図に示されるように、投影レンズ4Aは、従来の非球面レンズAS(正面形状が円形)に比べて水平方向にやや拡がった、楕円に近い形状とされている。   As shown in the front view of FIG. 4, the projection lens 4 </ b> A has a shape close to an ellipse that is slightly expanded in the horizontal direction as compared with the conventional aspherical lens AS (front shape is circular).

本例では、投影レンズ4Aの入射面13に関して光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が直線13vをなし、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状については、光源及び反射鏡側を向いた凸曲線13hとされている。   In this example, the cross-sectional shape when cut along a vertical plane including the optical axis with respect to the incident surface 13 of the projection lens 4A is a straight line 13v, and the cross-sectional shape when cut along the horizontal plane including the optical axis is the light source and the reflecting mirror. The convex curve 13h is directed to the side.

そして、投影レンズ4Aの出射面14に関しては、光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が照射方向を向いた凸曲線14vとされ、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状が照射方向を向いた凸曲線14hとされている。例えば、鉛直方向の断面形状が前方を向いた凸曲線(非球面断面曲線等)とされ、該凸曲線を、光軸に直交する鉛直軸を中心軸として回転させたときの軌跡として形成される曲面を用いることができる。つまり、光軸に直交して鉛直方向に延びる中心軸の回りに、出射面の鉛直断面形状を回転させることによって凸曲面を回転面として規定することができる。   And regarding the exit surface 14 of the projection lens 4A, the cross-sectional shape when cut along the vertical plane including the optical axis is a convex curve 14v facing the irradiation direction, and the cross-sectional shape when cut along the horizontal plane including the optical axis is The convex curve 14h faces the irradiation direction. For example, the vertical cross-sectional shape is a convex curve (aspherical cross-sectional curve, etc.) facing forward, and the convex curve is formed as a locus when rotated with the vertical axis orthogonal to the optical axis as the central axis. A curved surface can be used. In other words, the convex curved surface can be defined as the rotation surface by rotating the vertical cross-sectional shape of the exit surface around the central axis that is orthogonal to the optical axis and extends in the vertical direction.

尚、図5は投影レンズ4Aを斜め前方からみた場合の出射面14を示しており、図6は、視点を変えて入射面13及び出射面14を示している。   5 shows the exit surface 14 when the projection lens 4A is viewed obliquely from the front, and FIG. 6 shows the entrance surface 13 and the exit surface 14 from different viewpoints.

入射面13の鉛直断面形状については、図4や図7に示す直線13vに限らず、図8に示す投影レンズ4A′のように、後方を向いた凹曲線13v′でも構わない。   The vertical cross-sectional shape of the incident surface 13 is not limited to the straight line 13v shown in FIGS. 4 and 7, but may be a concave curve 13v ′ facing rearward as in the projection lens 4A ′ shown in FIG.

入射面13や出射面14の水平断面形状又は鉛直断面形状については、例えば、二次以上の高次曲線や、非球面断面曲線が挙げられる。例えば、後者の場合に、二次曲線(円錐曲線)からのずれを与える式が最も簡単であり、二次曲面式に対して高次の補正項を加えた式で表現される曲面は、「X=(c・H2)/(1+√(1−k・c2・H2))+Σ(ai・Hi)」で表される。ここで、「X」はx軸上の位置を示し、「c」は頂点での曲率、「k」は円錐定数である。x軸に直交する2軸について、各軸の位置座標をそれぞれ「Y」、「Z」と記すとき、「H2=Y2+Z2」である。「Σ」は自然数変数「i」についての項和を意味し、「ai」はi番目の非球面係数を示す。上記非球面断面曲線は、x軸を含む平面で非球面を切断した場合にできる曲線である。 Examples of the horizontal cross-sectional shape or vertical cross-sectional shape of the incident surface 13 and the output surface 14 include secondary or higher-order curves and aspherical cross-sectional curves. For example, in the latter case, the formula that gives the deviation from the quadratic curve (conical curve) is the simplest, and the curved surface expressed by a formula obtained by adding a higher-order correction term to the quadratic curved surface formula is “ X = (c · H 2 ) / (1 + √ (1−k · c 2 · H 2 )) + Σ (a i · H i ) ”. Here, “X” indicates a position on the x-axis, “c” is the curvature at the apex, and “k” is a conic constant. Regarding the two axes orthogonal to the x-axis, when the position coordinates of each axis are denoted as “Y” and “Z”, respectively, “H 2 = Y 2 + Z 2 ”. “Σ” means a term sum for the natural number variable “i”, and “a i ” indicates the i-th aspheric coefficient. The aspherical cross-section curve is a curve that is formed when the aspheric surface is cut by a plane including the x-axis.

尚、この他には、スプライン関数等によって非球面を表す方法等が知られており、一般には自由曲線(3次以上のエルミート補間曲線、ベヂエ曲線、B−スプライン曲線等)を用いて形状設計が行われる。つまり、二次曲線を用いて断面形状を規定する方法に比較して形状設計の自由度が高いので、反射面形状との光学的関係を含めた設計が可能となる。例えば、レンズ面として二次曲面に限定される場合に、形状変更の範囲が狭いために反射面等の形状設計が困難であるときには、自由曲線等を用いることで設計が容易になる等の利点が得られる。使用するCAD(Computer Aided Design)システムに応じた、各種自由曲線によるパラメトリックな多項式表現の曲線や有理多項式曲線等を用いて断面形状を設計することができるが、これに限らず、ノン・パラメトリック表現での設計も可能である(曲面上の点や法線ベクトル等の基本的計算が可能であれば、数値表現形式の如何は問わない。)。   In addition to this, a method of expressing an aspheric surface by a spline function or the like is known, and generally a shape design using a free curve (third-order or higher Hermitian interpolation curve, Bezier curve, B-spline curve, etc.) Is done. That is, since the degree of freedom in shape design is high compared to the method of defining the cross-sectional shape using a quadratic curve, the design including the optical relationship with the reflective surface shape is possible. For example, when the lens surface is limited to a quadratic curved surface, if the shape design of the reflecting surface or the like is difficult due to the narrow range of shape change, the advantage is that the design can be facilitated by using a free curve etc. Is obtained. Depending on the CAD (Computer Aided Design) system to be used, the cross-sectional shape can be designed using parametric polynomial curves or rational polynomial curves with various free curves, but not limited to this, non-parametric representation (The numerical expression format is not limited as long as basic calculations such as points on the curved surface and normal vectors are possible.)

また、断面曲線の連続性については、1次連続(微分連続又は接線連続)以上であることが好ましい。つまり、多数の線分を繋いで形成される折れ線等では、C0級の接続点に起因する光学的な影響又はレンズ面の加工性に影響を齎す虞がある。但し、異なる目的や機能別に複数の領域を別々に設計して、各領域に係る曲面を接続する場合には1次連続未満の不連続線が生じる場合があり、その位置や光学的な影響等を考慮したときに支障のない範囲で許容されることは勿論である。尚、レンズ材質については成形精度の高さを考慮した場合に透明合成樹脂が好ましい。 In addition, the continuity of the cross-sectional curve is preferably not less than first-order continuity (differential continuity or tangent continuity). That is, in the case of a broken line formed by connecting a large number of line segments, there is a risk of affecting the optical effect due to the C 0 class connection point or the processability of the lens surface. However, when multiple areas are designed separately for different purposes and functions and curved surfaces related to each area are connected, discontinuous lines less than the first-order continuity may occur. Needless to say, it is allowed as long as there is no problem. The lens material is preferably a transparent synthetic resin in view of high molding accuracy.

図9乃至図12は、上記形態(B)の構成例を示したものである。尚、図9は光軸方向からみた投影レンズ4Bの正面図と、その右方に鉛直断面図(A−A線で示す縦断面図)、下方に水平断面図(B−B線で示す横断面図)を示しており、従来の投影レンズAS(前面が非球面の平凸レンズ)の形状を一点鎖線で対比して示す。また、図10、図11は斜視図を示し、図12は光軸に直交する水平方向からみた投影レンズ4Bの側面図を示している。   9 to 12 show configuration examples of the above-described form (B). 9 is a front view of the projection lens 4B viewed from the optical axis direction, a vertical sectional view (longitudinal sectional view indicated by AA line) on the right side, and a horizontal sectional view (transverse line indicated by BB line) below. The shape of a conventional projection lens AS (a plano-convex lens having an aspheric front surface) is shown in comparison with a one-dot chain line. 10 and 11 are perspective views, and FIG. 12 is a side view of the projection lens 4B as viewed from the horizontal direction orthogonal to the optical axis.

図9の正面図に示されるように、投影レンズ4Bは従来の非球面レンズASに比べてひと回り大きいが、鉛直方向に比べて水平方向に拡がった、楕円に近い形状を有する。   As shown in the front view of FIG. 9, the projection lens 4B is slightly larger than the conventional aspherical lens AS, but has a shape close to an ellipse extending in the horizontal direction compared to the vertical direction.

本例では、入射面15に関して光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が光源及び反射鏡側を向いた凸曲線15vとされ、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状については、光源及び反射鏡側を向いた凸曲線15hとされている。   In this example, the cross-sectional shape when cut along the vertical plane including the optical axis with respect to the incident surface 15 is a convex curve 15v facing the light source and the reflector, and the cross-sectional shape when cut along the horizontal plane including the optical axis is as follows. The convex curve 15h faces the light source and the reflector side.

そして、出射面16に関しては、光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が出射方向を向いた凸曲線16vとされる。また、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状が出射方向を向いた凸曲線16hとされる。本例でも、光軸に直交して鉛直方向に延びる中心軸の回りに、出射面の鉛直断面形状を回転させることによって凸曲面を回転面として規定することができる(前記凸曲線14hとの相対的な比較では、曲率が小さくされている。)。   And regarding the output surface 16, the cross-sectional shape when it cut | disconnects by the perpendicular surface containing an optical axis is made into the convex curve 16v which faced the output direction. Moreover, the cross-sectional shape when cut along a horizontal plane including the optical axis is a convex curve 16h facing the emission direction. Also in this example, the convex curved surface can be defined as the rotational surface by rotating the vertical cross-sectional shape of the exit surface around the central axis perpendicular to the optical axis and extending in the vertical direction (relative to the convex curve 14h). In a typical comparison, the curvature is small.)

尚、図10は投影レンズ4Bを斜め前方からみた場合の出射面16を示しており、図11は、視点を変えて入射面15及び出射面16を示している。   10 shows the exit surface 16 when the projection lens 4B is viewed obliquely from the front, and FIG. 11 shows the entrance surface 15 and the exit surface 16 from different viewpoints.

本例に示す入射面15や出射面16の水平断面形状又は鉛直断面形状についても、前記と同様に、二次以上の高次曲線や非球面断面曲線等を用いることができる。   As for the horizontal sectional shape or the vertical sectional shape of the incident surface 15 and the emitting surface 16 shown in this example, a higher-order curve of a second or higher order, an aspherical sectional curve, or the like can be used as described above.

以上に説明した各例では、光軸を含む水平断面や鉛直断面に関して対称性をもった形状を挙げたが、本発明の適用においてはこのような形態に限らない。例えば、車両搭載性を向上させるために、左右(水平方向)又は上下(鉛直方向)において非対称性を有する投影レンズを作製することも可能であり、下記に示す適用形態が挙げられる。   In each of the examples described above, a shape having symmetry with respect to a horizontal section and a vertical section including the optical axis has been described. However, application of the present invention is not limited to such a form. For example, in order to improve vehicle mountability, it is also possible to produce a projection lens having asymmetry in the left and right (horizontal direction) or up and down (vertical direction), and the following application forms are mentioned.

・左右非対称な形態
・上下非対称な形態
・左右及び上下非対称な形態(例えば、アウターレンズのレンズ面形状に適合させた形状等)。
-Left-right asymmetric form-Up-down asymmetric form-Left-right and up-down asymmetric form (for example, a shape adapted to the lens surface shape of the outer lens).

図13及び図14は、水平方向において非対称性を有する投影レンズの一例を示したものである。尚、図13は光軸方向からみた投影レンズ4Cの正面図と、その右方に鉛直断面図(A−A線で示す縦断面図)、下方に水平断面図(B−B線で示す横断面図)を示している。また、図14は斜め前方からみたときの出射面の斜視図を示している。   13 and 14 show an example of a projection lens having asymmetry in the horizontal direction. 13 is a front view of the projection lens 4C viewed from the optical axis direction, a vertical sectional view (longitudinal sectional view shown by AA line) on the right side, and a horizontal sectional view (transverse line shown by BB line) below. Area diagram). FIG. 14 is a perspective view of the emission surface when viewed obliquely from the front.

図13の正面図に示す投影レンズ4Cにおいて、その光軸はA−A線とB−B線との交点を通り紙面に垂直な方向に延びている。そして、該光軸と出射面との交点位置は、水平方向における中心位置から図の左側にずれたところに位置している。   In the projection lens 4 </ b> C shown in the front view of FIG. 13, the optical axis passes through the intersection of the AA line and the BB line and extends in a direction perpendicular to the paper surface. The intersection position between the optical axis and the exit surface is located on the left side of the figure from the center position in the horizontal direction.

本例では、入射面17に関して光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が光源及び反射鏡側を向いた凹曲線17v(あるいは直線)とされ、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状については、光源及び反射鏡側を向いた凸曲線17hとされている。   In this example, the cross-sectional shape when cut along the vertical plane including the optical axis with respect to the incident surface 17 is a concave curve 17v (or a straight line) facing the light source and the reflector, and when cut along the horizontal plane including the optical axis. The cross-sectional shape is a convex curve 17h facing the light source and reflector side.

そして、出射面18は、車両の車体形状に適合するように、光軸に対して傾斜した曲面とされている。本例では、光軸を含む鉛直面で切断したときの断面形状が出射方向を向いた凸曲線18vである。また、光軸を含む水平面で切断したときの断面形状が出射方向を向いた凸曲線18hとされ、該曲線上の任意の点を「P」と記すとき、これが一方の端点PR(図の右端点)から他方の端点PL(図の左端点)にいくにつれて、P点での接線ベクトルの光軸に対する角度が次第に小さくなっていく。尚、車両進行方向に沿う向きからみて車両前部の左側に設けられる灯具の場合には、レンズ出射面の水平断面において、その右端が左端よりも前方に位置する凸曲線又は直線とされ、また、車両前部の右側に設けられる灯具の場合にはその逆となる(水平断面においてその左端が右端よりも前方に位置する凸曲線又は直線とされる。)。   The exit surface 18 is a curved surface inclined with respect to the optical axis so as to be adapted to the vehicle body shape of the vehicle. In this example, the cross-sectional shape when cut along a vertical plane including the optical axis is a convex curve 18v facing the emission direction. Further, when the cross-sectional shape when cut along the horizontal plane including the optical axis is a convex curve 18h facing the emission direction, and an arbitrary point on the curve is denoted as "P", this is one end point PR (right end of the figure) From the point) to the other end point PL (the left end point in the figure), the angle of the tangent vector at the point P with respect to the optical axis gradually decreases. In the case of a lamp provided on the left side of the front part of the vehicle as viewed from the direction along the vehicle traveling direction, the right end of the lamp is a convex curve or straight line positioned forward of the left end in the horizontal section of the lens exit surface. In the case of a lamp provided on the right side of the front portion of the vehicle, the opposite is true (the left end of the lamp is a convex curve or straight line positioned forward of the right end in the horizontal section).

尚、車体前部形状のスラント化(空気抵抗低減等のために、前面の傾斜角度を大きくすること)への適合を考慮し、鉛直方向において非対称性を有する投影レンズを用いることも勿論可能である。この場合には、図15に示す投影レンズ4Dのように、その出射面19が車両の車体形状に適合するように設計され、光軸に直交する鉛直面に対して傾斜した凸曲面とされる。   Of course, it is possible to use a projection lens having asymmetry in the vertical direction in consideration of adapting to the slanting of the front shape of the vehicle body (increasing the inclination angle of the front surface in order to reduce air resistance, etc.). is there. In this case, like the projection lens 4D shown in FIG. 15, the exit surface 19 is designed to match the vehicle body shape of the vehicle, and is a convex curved surface inclined with respect to the vertical plane orthogonal to the optical axis. .

実際の投影レンズの形状設計では、レンズ意匠曲面に基いて出射面が先に決められ、該出射面の形状に合わせて入射面の形状が決定される場合が多い(入射面と出射面とがそれぞれ独立に設計されて任意に組み合わされるものではない。)。   In the actual design of the projection lens, the exit surface is determined first based on the curved surface of the lens design, and the shape of the entrance surface is often determined according to the shape of the exit surface (the entrance surface and the exit surface are They are designed independently and are not arbitrarily combined.)

上記したように、入射面や出射面の断面形状は一般に自由曲線等の曲線形式で表わされ、曲面形状を想起することが困難であるが、光軸を含む平面に関して対称性を有し、比較的簡単な形状例として、二次曲面あるいは二次曲線を所定の中心軸の回りに回転させたときの軌跡として形成される回転面が挙げられる。   As described above, the cross-sectional shape of the entrance surface and the exit surface is generally expressed in a curved form such as a free curve, and it is difficult to recall a curved surface shape, but has symmetry with respect to the plane including the optical axis, As a relatively simple shape example, there is a rotating surface formed as a locus when a quadric surface or a quadratic curve is rotated around a predetermined central axis.

以下では、投影レンズの入射面の水平断面形状を双曲線とし、光軸に直交する水平方向の直線を中心軸とする回転面として入射面を規定するとともに、投影レンズの出射面を楕円柱面とし、球面収差をなくした非球面レンズの構成例について、図16乃至図22を用いて説明する。   In the following, the horizontal cross-sectional shape of the incident surface of the projection lens is a hyperbola, the incident surface is defined as a rotation surface with a horizontal straight line orthogonal to the optical axis as the central axis, and the exit surface of the projection lens is an elliptic cylinder surface. A configuration example of an aspheric lens in which spherical aberration is eliminated will be described with reference to FIGS.

図16及び図17は、プロジェクタ型前照灯の構成例20を概略的に示したものであり、図16が鉛直断面構成を示し、図17が水平断面構成を示す。   16 and 17 schematically show a configuration example 20 of the projector-type headlamp. FIG. 16 shows a vertical cross-sectional configuration, and FIG. 17 shows a horizontal cross-sectional configuration.

図16において、光源2の発光部が光軸(x軸)上に位置され、反射鏡3(楕円型反射鏡)が設けられており、すれ違いビーム用灯具では、それらの前方に遮光部材5が配置され、さらにその前方に投影レンズ4Eが配置されている。   In FIG. 16, the light emitting part of the light source 2 is positioned on the optical axis (x axis), and the reflecting mirror 3 (elliptical reflecting mirror) is provided. In the low beam lamp, the light shielding member 5 is disposed in front of them. Further, a projection lens 4E is arranged in front of it.

投影レンズ4Eは、その入射面4Siの鉛直断面形状が円弧とされ、出射面4Soの鉛直断面形状が楕円弧とされている。   In the projection lens 4E, the vertical cross-sectional shape of the incident surface 4Si is an arc, and the vertical cross-sectional shape of the output surface 4So is an elliptical arc.

また、図17に示すように、入射面4Siの水平断面形状が双曲線とされ、出射面4Soの水平断面形状が光軸に直交する直線とされている。   Further, as shown in FIG. 17, the horizontal cross-sectional shape of the incident surface 4Si is a hyperbola, and the horizontal cross-sectional shape of the output surface 4So is a straight line orthogonal to the optical axis.

図18は、投影レンズ4Eの形状例について説明するためのものであり、正面図の上方に水平断面図を示し、正面図の右方に鉛直断面図を示している。   FIG. 18 is a diagram for explaining an example of the shape of the projection lens 4E. A horizontal sectional view is shown above the front view, and a vertical sectional view is shown to the right of the front view.

正面図に示す「Wv」は、投影レンズ4Eの縦幅(つまり、鉛直方向の幅)を示し、「Wh」は投影レンズ4Eの横幅(つまり、水平方向の幅)を示す。本例では、投影レンズ4Eの正面形状が正方形に近い形状とされ、縦横比(あるいは矩形比)「Wv/Wh」が1に近いが、図に破線で示すように、レンズの左右周辺部が中央部に比してそれ程利用されていないこと(反射鏡からの光の大半は光軸寄りのレンズ中心付近を透過する。)を考慮し、周辺部をカットしてWv>Whとすることが可能である。つまり、光軸方向からみた投影レンズの水平方向の長さが鉛直方向の長さよりも短くなるように設計すると、レンズの軽量化及び小型化(左右寸法の短縮化)に有効である。プロジェクタ型前照灯の構成要素のうち、車両の外観に現われるのは投影レンズの出射面であり、Wvに比してWhの小さい縦長形状のデザインが可能となる。例えば、Whの最低値は40mm程度とされ、Wvが60mm程度のレンズ(縦横比の値が1.5程度)を作製することが可能である。   “Wv” shown in the front view indicates the vertical width (that is, the width in the vertical direction) of the projection lens 4E, and “Wh” indicates the horizontal width (that is, the width in the horizontal direction) of the projection lens 4E. In this example, the front shape of the projection lens 4E is close to a square, and the aspect ratio (or rectangular ratio) “Wv / Wh” is close to 1, but the left and right peripheral portions of the lens are Considering that it is not so much used compared to the central part (most of the light from the reflecting mirror is transmitted near the center of the lens near the optical axis), the peripheral part should be cut so that Wv> Wh. Is possible. That is, if the horizontal length of the projection lens as viewed from the optical axis direction is designed to be shorter than the vertical length, it is effective in reducing the weight and size of the lens (shortening the left and right dimensions). Of the components of the projector type headlamp, the light emitting surface of the projection lens appears on the exterior of the vehicle, and a vertically long design with a smaller Wh than Wv is possible. For example, a minimum value of Wh is about 40 mm, and a lens having a Wv of about 60 mm (an aspect ratio value of about 1.5) can be manufactured.

水平断面において、入射面4Siの形状が双曲線21であり、出射面4Soの形状がx軸に直交する直線22である。   In the horizontal cross section, the shape of the entrance surface 4Si is a hyperbola 21, and the shape of the exit surface 4So is a straight line 22 orthogonal to the x-axis.

図中の「y軸」はx軸を含む水平面内でx軸に直交する軸(水平軸)を示しており、x軸とy軸との交点「A」が入射面に関する焦点(あるいは基準点)とされる。つまり、A点に点光源をおいたと仮定した場合に、この点から発する光が入射面境界(双曲線21)で屈折されて略平行の光線となり、出射面境界(水平断面ではパワーをもたない。)から前方に向けて照射される。   “Y-axis” in the figure indicates an axis (horizontal axis) orthogonal to the x-axis in the horizontal plane including the x-axis, and the intersection “A” between the x-axis and the y-axis is the focal point (or reference point) related to the incident surface. ). That is, assuming that a point light source is placed at point A, the light emitted from this point is refracted at the incident surface boundary (hyperbola 21) to become a substantially parallel light beam, and has a power at the output surface boundary (horizontal section). No).

入射面4Siは、y軸(A点を通る水平軸)を回転中心軸として双曲線21を回転させてできる回転面として形成される。   The incident surface 4Si is formed as a rotation surface formed by rotating the hyperbola 21 with the y axis (the horizontal axis passing through the point A) as the rotation center axis.

つまり、鉛直断面において、入射面4Siの形状はA点を中心(曲率中心)とする円(図に一点破線で示す大円「γ」参照)の一部(円弧)23である。   That is, in the vertical cross section, the shape of the incident surface 4Si is a part (arc) 23 of a circle (refer to the great circle “γ” indicated by a dashed line in the drawing) centered on the point A (center of curvature).

また、鉛直断面において、出射面4Soの形状は、A点を第一焦点(F1)とする楕円(図に破線で示す楕円「ε」参照)の一部(楕円弧)24である(図中の点「F2」が第二焦点を示す。楕円の焦点F1、F2はともに光軸上に位置する。)。   Further, in the vertical cross section, the shape of the exit surface 4So is a part (elliptical arc) 24 of an ellipse (see an ellipse “ε” indicated by a broken line in the figure) having the point A as the first focal point (F1) (in the figure). The point “F2” indicates the second focal point (both elliptical focal points F1 and F2 are located on the optical axis).

出射面4Soは、楕円弧24をy軸に平行な方向に沿って並進移動させたときの軌跡として形成されるシリンドリカル形状とされる。   The emission surface 4So has a cylindrical shape formed as a locus when the elliptical arc 24 is translated along a direction parallel to the y-axis.

鉛直断面において、A点に点光源をおいたと仮定した場合に、この点から発する光が入射面境界(円弧23)に垂直入射し、出射面境界(楕円弧24)で屈折して略平行の光線となり、前方に向けて照射される。   Assuming that a point light source is placed at point A in the vertical cross section, the light emitted from this point is perpendicularly incident on the incident surface boundary (arc 23) and refracted at the output surface boundary (elliptical arc 24) to be substantially parallel. It becomes a light beam and is emitted toward the front.

図19は、斜め前方からみたときの投影レンズ4Eの斜視図を示しており、出射面4Soがシリンドリカル形状とされ、水平方向の両端部が裁断されている。   FIG. 19 is a perspective view of the projection lens 4E as viewed obliquely from the front. The exit surface 4So has a cylindrical shape and both ends in the horizontal direction are cut.

図20は、斜め後方からみたときの投影レンズ4Eの斜視図を示しており、入射面4Siが鞍型面とされ、中央部が窪み、上下両端寄りの部分が後方に張り出した形状を有する。   FIG. 20 is a perspective view of the projection lens 4E when viewed obliquely from the rear, and has a shape in which the incident surface 4Si is a bowl-shaped surface, the center portion is recessed, and the portions near both the upper and lower ends protrude rearward.

図21はA点を焦点として点光源からの放射光について光線追跡図を示したものであり、上方にレンズの水平断面を示し、下方に鉛直断面を示している。   FIG. 21 shows a ray tracing diagram of the radiated light from the point light source with the point A as the focal point, showing the horizontal section of the lens on the upper side and the vertical section on the lower side.

水平断面における実質的な屈折境界は双曲線21であり、入射面の屈折作用だけで光を水平方向において平行化していることが分かる。出射面が水平方向にパワーをもたないので、入射面を主面とみなしたときに、双曲線21とx軸との交点を主点として、この点からA点までの距離として焦点距離「fh」が決まる。   The substantial refraction boundary in the horizontal section is a hyperbola 21, and it can be seen that light is collimated in the horizontal direction only by the refraction action of the incident surface. Since the exit surface has no power in the horizontal direction, when the entrance surface is regarded as the main surface, the intersection between the hyperbola 21 and the x-axis is the main point, and the focal length “fh” is the distance from this point to the A point. Is decided.

また、鉛直断面における実質的な屈折境界が楕円弧24であり、円弧23に垂直入射して上下に拡がろうとする光を、出射面の屈折作用だけで鉛直方向において平行化していることが分かる。つまり、出射面を主面とみなしたときに、楕円弧24とx軸との交点(頂点)を主点として、この点からA点までの距離として焦点距離「fv」が決まる。   Further, it can be seen that the substantial refraction boundary in the vertical section is the elliptical arc 24, and the light that is perpendicularly incident on the arc 23 and spreads upward and downward is parallelized in the vertical direction only by the refraction action of the exit surface. That is, when the exit surface is regarded as the main surface, the intersection (vertex) between the elliptical arc 24 and the x-axis is the main point, and the focal length “fv” is determined as the distance from this point to the A point.

「fv>fh」の関係は、車両用配光パターンの形成に好適である(焦点距離が長い程、像が小さく投影されるので、鉛直方向に比べて焦点距離の短い水平方向に光を拡散させることができる。)。   The relationship “fv> fh” is suitable for the formation of a vehicle light distribution pattern (the longer the focal length, the smaller the image is projected, so the light is diffused in the horizontal direction, which has a shorter focal length than in the vertical direction. Can be made.)

例えば、レンズ特性を調べる方法として、焦点付近に格子状の発光体を位置させて該発光体をレンズで投影した場合の投影パターンをシミュレーション等で観察する方法が知られている。上記投影レンズ4Eを用いた場合に、格子が広範囲に亘って前方のスクリーン上に投影され、格子間隔については上下方向(鉛直方向)と左右方向(水平方向)とで異なっている。これは、投影レンズの入射面の水平断面形状と出射面の鉛直断面形状との間の焦点距離の相違によるものである(fh<fv)。車両用配光としては鉛直方向に比して水平方向に拡がったパターンが必要とされるため、光軸を含む水平面で投影レンズの入射面を切断したときの断面形状に係る焦点距離を、出射面の鉛直断面形状に係る焦点距離よりも短くすることが好ましい。   For example, as a method for examining lens characteristics, a method of observing a projection pattern by simulation or the like when a grid-like light emitter is positioned near a focal point and the light emitter is projected by a lens is known. When the projection lens 4E is used, the grid is projected on the front screen over a wide range, and the grid spacing is different in the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction). This is due to the difference in focal length between the horizontal sectional shape of the incident surface of the projection lens and the vertical sectional shape of the exit surface (fh <fv). Since the light distribution for vehicles requires a pattern extending in the horizontal direction compared to the vertical direction, the focal length related to the cross-sectional shape when the incident surface of the projection lens is cut on the horizontal plane including the optical axis is emitted. It is preferable that the focal length be shorter than the vertical cross-sectional shape of the surface.

これに対して、出射面が非球面状をした従来の平凸レンズを用いた場合には、前方スクリーン上の投影パターン(像)が典型的な樽型歪曲を示し、上下左右の格子間隔が等しくなる(正方格子像)。   On the other hand, when a conventional plano-convex lens having an aspherical exit surface is used, the projection pattern (image) on the front screen shows a typical barrel distortion, and the lattice spacing on the top, bottom, left and right is equal. (Square lattice image).

以上のように、投影レンズ4EはA点からの放射光を平行光に変換して、前方に照射する特性を有している。   As described above, the projection lens 4E has a characteristic of converting the radiated light from the point A into parallel light and irradiating it forward.

尚、本例では出射面が楕円柱面とされ、その水平断面形状が直線であるために、入射面の水平断面形状が特定の双曲線となる(離心率が屈折率nであり、幾何学的第二焦点が光学的焦点である。)。該双曲線はレンズの屈折率及び後方焦点距離(焦点からレンズ面までの距離)によって決定される。また、入射面が双曲線を用いた回転面であり、鉛直断面において焦点Aから出た光が出射面境界の線上で屈折して平行光となるように楕円弧を用いている(楕円の離心率が屈折率nの逆数に等しい。)。該楕円弧はレンズの屈折率及び焦点距離(焦点からレンズ頂点までの距離)によって決定され、その上下限は、図18に示す楕円ε及び円γの交点として決まる。   In this example, since the exit surface is an elliptic cylinder surface and the horizontal cross-sectional shape is a straight line, the horizontal cross-sectional shape of the incident surface is a specific hyperbola (the eccentricity is the refractive index n, the geometrical The second focus is the optical focus.) The hyperbola is determined by the refractive index of the lens and the back focal length (distance from the focal point to the lens surface). Further, the incident surface is a rotating surface using a hyperbola, and an elliptical arc is used so that light emitted from the focal point A in the vertical section is refracted on the line of the exit surface boundary to become parallel light (the eccentricity of the ellipse is Equal to the reciprocal of the refractive index n). The elliptical arc is determined by the refractive index of the lens and the focal length (distance from the focal point to the lens apex), and the upper and lower limits are determined as the intersection of the ellipse ε and the circle γ shown in FIG.

本例のように出射面がシリンドリカル形状とされ、その水平断面形状が直線である場合には、入射面の水平断面形状が双曲線に規定されるが、一般には、出射面の水平断面形状が直線になるとは限らず、その場合の入射面の水平断面形状は解析的関数での表現が困難な曲線形状となる(自由曲面等を用いたレンズ面を呈する。)。   When the exit surface has a cylindrical shape and the horizontal cross-sectional shape is a straight line as in this example, the horizontal cross-sectional shape of the entrance surface is defined as a hyperbola, but in general, the horizontal cross-sectional shape of the exit surface is a straight line. In this case, the horizontal cross-sectional shape of the incident surface is a curved shape that is difficult to express with an analytical function (presents a lens surface using a free-form surface).

図22は、反射鏡及び投影レンズを略線的に示した水平断面の説明図である。   FIG. 22 is an explanatory diagram of a horizontal cross section schematically showing the reflecting mirror and the projection lens.

投影レンズ4Eの屈折境界は図中に実線で示す双曲線21及び直線22であり、二点鎖線で示す直線25及び凸曲線(非球面断面曲線)は、従来の平凸レンズの屈折境界を対比的に示している。   The refraction boundary of the projection lens 4E is a hyperbola 21 and a straight line 22 indicated by a solid line in the figure, and the straight line 25 and a convex curve (aspherical cross-section curve) indicated by a two-dot chain line are contrasted with a refraction boundary of a conventional plano-convex lens. Show.

光源2の発光部は、反射鏡3の第一焦点「F1」に位置されており、該焦点から発した後、反射鏡3の反射面上の点「R」で反射された光は、投影レンズの入射面に向けて進行する。   The light emitting unit of the light source 2 is located at the first focal point “F1” of the reflecting mirror 3, and light emitted from the focal point and then reflected at the point “R” on the reflecting surface of the reflecting mirror 3 is projected. Proceed toward the entrance surface of the lens.

双曲線21上の点「Pi」は入射点を示しており、理解し易いように垂直入射の場合を例示している。これに対して、点「Q」は直線25上の入射点を示しており、図中に「θ」で示す入射角をもって平面に入射される。つまり、双曲線21への入射角がθより小さいことが明らかであり、表面反射光量が低減されることが分かる。   A point “Pi” on the hyperbola 21 indicates an incident point, and a case of normal incidence is illustrated for easy understanding. On the other hand, the point “Q” indicates an incident point on the straight line 25 and is incident on the plane with an incident angle indicated by “θ” in the drawing. That is, it is clear that the incident angle to the hyperbola 21 is smaller than θ, and it can be seen that the amount of surface reflection light is reduced.

図23は、本発明を適用した場合のすれ違いビームの配光パターン27を、破線で示す従来のパターンと対比して概略的に示したものであり、図中の「H−H」線が水平線を示し、「V−V」線が鉛直線を示している。   FIG. 23 schematically shows a light distribution pattern 27 of a passing beam when the present invention is applied, in comparison with a conventional pattern indicated by a broken line, and an “HH” line in the figure is a horizontal line. The “V-V” line indicates a vertical line.

投影レンズの入射面における表面反射光量が減少し、従来に比して水平拡散角が大きい配光パターン27を得ることができる(図の「α」参照)。   The amount of surface reflected light on the incident surface of the projection lens is reduced, and a light distribution pattern 27 having a larger horizontal diffusion angle than the conventional one can be obtained (see “α” in the figure).

例えば、すれ違いビームの配光分布に関して、光源や反射鏡等の条件を同じ設定とした場合に、従来よりも水平拡散角を左右合計で30°(各15°)程度大きくできることが等照度曲線図から確認されており、拡散レンズステップ等を必要とせずに、投影レンズのもつ作用だけで充分な水平拡散を保証することができる。   For example, with respect to the light distribution distribution of the passing beam, when the conditions such as the light source and the reflecting mirror are set to the same setting, the horizontal diffusing angle can be increased by about 30 ° (15 ° each) in total on the left and right as compared with the conventional case. Thus, it is possible to guarantee sufficient horizontal diffusion only by the action of the projection lens without requiring a diffusion lens step or the like.

このように、車両用前照灯配光において水平方向の広い拡散光をもって路面照射を行えるので、曲路や交差点、路肩等の視認性を高め、夜間走行の安全性を向上させることができる。また、前照灯の水平拡散角を充分に増加させることで、フォグランプやコーナーリングランプ等の補助前照灯を用いる必要がなくなるといった利点が得られる。   Thus, road surface illumination can be performed with wide diffused light in the horizontal direction in the vehicle headlamp light distribution, so that visibility of curved roads, intersections, road shoulders, and the like can be improved, and nighttime driving safety can be improved. Further, by sufficiently increasing the horizontal diffusion angle of the headlamp, there is an advantage that it is not necessary to use an auxiliary headlamp such as a fog lamp or a cornering lamp.

次に、レンズ出射面における全反射について説明すると、図22の点「Po」は直線22や凸曲線26上に位置し、当該点を通る出射光線がx軸に対してなす角度を「φ」で示している。   Next, the total reflection on the lens exit surface will be described. The point “Po” in FIG. 22 is located on the straight line 22 or the convex curve 26, and the angle formed by the outgoing light beam passing through the point with respect to the x axis is “φ”. Is shown.

凸曲線26の場合、点Poでの法線に対する光線の入射角が大きいと全反射による損失光が発生して、利用光束の減少に繋がるが、直線22の場合には、点Poでの法線に対する光線の入射角が小さく、全反射せずにレンズ外に出射するため、従来よりも利用光束が増加する。つまり、反射鏡の周縁寄りの部分で反射してから投影レンズの入射面に対して入射される光のうち、これまで出射面での全反射により損失とされていた光を有効に利用することができる。   In the case of the convex curve 26, if the incident angle of the light ray with respect to the normal line at the point Po is large, loss light due to total reflection is generated, leading to a decrease in the used light beam. In the case of the straight line 22, the method at the point Po is used. Since the incident angle of the light ray with respect to the line is small and the light is emitted out of the lens without being totally reflected, the light flux used is increased as compared with the conventional case. In other words, out of the light that is reflected by the portion near the periphery of the reflecting mirror and then incident on the incident surface of the projection lens, the light that has been previously lost by total reflection at the exit surface must be used effectively. Can do.

上記に説明した構成によれば、投影レンズの前面投影面積(有効面積)を増やすことができ、配光パターンにおける光度中心部が必要以上に明るくなり過ぎないようにして、水平方向における充分な拡散光を確保することにより、グレアによる眩惑光を低減することができる。また、投影レンズの左右周縁部を切り取った形状にしても光学的な影響が少ないため、正面形状を矩形状に設計することで、斬新なランプデザインを実現できるとともに、左右幅の短縮化により、レンズの小型化、軽量化を実現できる。   According to the configuration described above, it is possible to increase the front projection area (effective area) of the projection lens, and to sufficiently diffuse in the horizontal direction so that the center of light intensity in the light distribution pattern does not become excessively bright. By securing light, dazzling light due to glare can be reduced. In addition, since the optical lens has little optical influence even when the left and right peripheral edges of the projection lens are cut off, a novel lamp design can be realized by designing the front shape to be rectangular, and by shortening the left and right width, The lens can be made smaller and lighter.

尚、上記の構成では、説明の便宜上、単一の投影レンズをとり挙げたが、本発明の適用においては、このような例に限らず、例えば、図24や図25に示すように、目的別に形状や焦点位置等が異なる複数のレンズ部を備えた投影レンズを用いることができる。   In the above configuration, for the sake of convenience of explanation, a single projection lens is used. However, the application of the present invention is not limited to such an example. For example, as shown in FIGS. In addition, a projection lens provided with a plurality of lens portions having different shapes, focal positions, and the like can be used.

つまり、図24に示す投影レンズ4Fでは、2つのレンズ部28、29が水平方向に沿って配置され、例えば、その一方のレンズ部28が走行ビーム用とされ、他方のレンズ部29がすれ違いビーム用とされている。そして、各レンズ部の入射面に対して共通化された出射面4Soが、連続面(例えば、曲率が局所的に所定値以上にならない凸曲面等)とされている。また、図25に示す投影レンズ4Gでは、2つのレンズ部30、31が鉛直方向に沿って配置され、その一方(例えば、レンズ部31)が走行ビーム用とされ、他方のレンズ部がすれ違いビーム用とされる。そして、各レンズ部の入射面に対して、連続面とされる出射面4Soが共通化されている。   That is, in the projection lens 4F shown in FIG. 24, the two lens portions 28 and 29 are arranged along the horizontal direction. For example, one lens portion 28 is used for a traveling beam and the other lens portion 29 is a passing beam. It is for use. The exit surface 4So common to the entrance surfaces of the lens units is a continuous surface (for example, a convex curved surface whose curvature does not locally exceed a predetermined value). Further, in the projection lens 4G shown in FIG. 25, two lens portions 30 and 31 are arranged along the vertical direction, one of them (for example, the lens portion 31) is used for a traveling beam, and the other lens portion is a passing beam. It is used. And the output surface 4So used as a continuous surface is made common with respect to the entrance surface of each lens part.

尚、これらの投影レンズの材質としては、形状精度を考慮した場合にプラスチックが好ましく、レンズを反射鏡等に固定するための取付部(マウント部等)をレンズ本体と一体成形で作製できるといった利点が得られる。   The material of these projection lenses is preferably plastic in consideration of shape accuracy, and has an advantage that a mounting portion (mounting portion, etc.) for fixing the lens to a reflecting mirror or the like can be integrally formed with the lens body. Is obtained.

図2とともに本発明に係る基本構成の説明図であり、本図は鉛直断面構成を示す図である。It is explanatory drawing of the basic composition which concerns on this invention with FIG. 2, This figure is a figure which shows a vertical cross-sectional structure. 水平断面構成を示す図である。It is a figure which shows a horizontal cross-section structure. 投影レンズの水平断面形状について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the horizontal cross-sectional shape of a projection lens. 図5乃至図7とともに投影レンズの一例を示す図であり、本図は正面形状及び断面形状を示す図である。It is a figure which shows an example of a projection lens with FIG. 5 thru | or FIG. 7, and this figure is a figure which shows a front shape and a cross-sectional shape. 投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of a projection lens. 図5とは異なる方向からみた投影レンズの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the projection lens viewed from a direction different from that in FIG. 5. 投影レンズの側面図である。It is a side view of a projection lens. 投影レンズの別例を示す側面図である。It is a side view which shows another example of a projection lens. 図10乃至図12とともに投影レンズの形状について別例を示す図であり、本図は正面形状及び断面形状を示す図である。It is a figure which shows another example about the shape of a projection lens with FIG. 10 thru | or FIG. 12, and this figure is a figure which shows a front shape and a cross-sectional shape. 投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of a projection lens. 図10とは異なる方向からみた投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of the projection lens seen from the direction different from FIG. 投影レンズの側面図である。It is a side view of a projection lens. 図14とともに投影レンズの形状についてさらに別例を示す図であり、本図は正面形状及び断面形状を示す図である。It is a figure which shows another example about the shape of a projection lens with FIG. 14, This figure is a figure which shows a front shape and a cross-sectional shape. 投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of a projection lens. 投影レンズの別例を示す鉛直断面図である。It is a vertical sectional view showing another example of the projection lens. 図17とともにプロジェクタ型前照灯の構成例を概略的に示す図であり、本図は鉛直断面構成を示す図である。It is a figure which shows roughly the structural example of a projector type headlamp with FIG. 17, This figure is a figure which shows a vertical cross-sectional structure. 水平断面構成を示す図である。It is a figure which shows a horizontal cross-section structure. 図19、図20とともに、図16及び図17のプロジェクタ型前照灯を構成する投影レンズの形状例を示す図であり、本図は正面形状及び断面形状を示す図である。FIGS. 19 and 20 together with FIGS. 16 and 17 show examples of the shape of the projection lens constituting the projector-type headlamp, and this figure shows the front shape and the cross-sectional shape. 投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of a projection lens. 図19とは異なる方向からみた投影レンズの斜視図である。It is a perspective view of the projection lens seen from the direction different from FIG. 点光源からの放射光に関する光線追跡図を例示したものであり、上方に水平断面を示し、下方に鉛直断面を示す。The ray tracing diagram regarding the radiated light from a point light source is illustrated, a horizontal cross section is shown above, and a vertical cross section is shown below. 反射鏡及び投影レンズを略線的に示した水平断面における説明図である。It is explanatory drawing in the horizontal cross section which showed the reflective mirror and the projection lens substantially linearly. すれ違いビームの配光パターンについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light distribution pattern of a passing beam. 複数のレンズ部を備えた投影レンズの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the projection lens provided with the several lens part. 複数のレンズ部を備えた投影レンズの別例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the projection lens provided with the several lens part.

符号の説明Explanation of symbols

1…プロジェクタ型前照灯、2…光源、3…反射鏡、4、4A、4A′、4B、4C、4D、4E、4F、4G…投影レンズ、4Si…入射面、4So…出射面、5…遮光部材、6…凹曲線、7…直線、8…凸曲線、9…凸曲線、12…凸曲線、13…入射面、13h…凸曲線、13v…直線、13v′…凹曲線、14…出射面、14h、14v…凸曲線、15…入射面、15h、15v…凸曲線、16…出射面、16h、16v…凸曲線、17…入射面、17h…凸曲線、17v…凹曲線、18…出射面、18h、18v…凸曲線、
19…出射面、20…プロジェクタ型前照灯、21…双曲線、22…直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector type headlamp, 2 ... Light source, 3 ... Reflection mirror 4, 4A, 4A ', 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G ... Projection lens, 4Si ... Incidence surface, 4So ... Output surface, 5 ... light-shielding member, 6 ... concave curve, 7 ... straight line, 8 ... convex curve, 9 ... convex curve, 12 ... convex curve, 13 ... incident surface, 13h ... convex curve, 13v ... straight line, 13v '... concave curve, 14 ... Exit surface, 14h, 14v ... convex curve, 15 ... entrance surface, 15h, 15v ... convex curve, 16 ... exit surface, 16h, 16v ... convex curve, 17 ... entrance surface, 17h ... convex curve, 17v ... concave curve, 18 ... emission surface, 18h, 18v ... convex curve,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Outgoing surface, 20 ... Projector type headlamp, 21 ... Hyperbola, 22 ... Straight line

Claims (8)

光源及び反射鏡を備え、投影レンズを用いて所定の配光パターンを得るためのプロジェクタ型前照灯において、
上記投影レンズの入射面が連続な曲面であって、光軸を含む水平面で上記投影レンズを切断したときの入射面の断面形状が上記光源及び反射鏡側を向いた凸曲線とされ、その焦点又は基準点から発したと仮定した場合の入射光を屈折させて光軸に平行又は略平行な光線として出射させること、
上記投影レンズの入射面の鉛直断面形状が、上記光源及び反射鏡側を向いた凹曲線であること、
そして、上記投影レンズの出射面が照射方向を向いた連続な凸曲面であって、光軸を含む水平面で上記投影レンズを切断したときの出射面の断面形状が直線又は凸曲線である
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In a projector type headlamp that includes a light source and a reflecting mirror and obtains a predetermined light distribution pattern using a projection lens,
The incident surface of the projection lens is a continuous curved surface, and the sectional shape of the incident surface when the projection lens is cut on a horizontal plane including the optical axis is a convex curve facing the light source and the reflector side, and the focal point thereof Or refracting incident light when it is assumed that the light is emitted from a reference point and emitting it as a light beam parallel or substantially parallel to the optical axis,
The vertical cross-sectional shape of the incident surface of the projection lens is a concave curve facing the light source and the reflector side,
The exit surface of the projection lens is a continuous convex curved surface facing the irradiation direction, and the sectional shape of the exit surface when the projection lens is cut along a horizontal plane including the optical axis is a straight line or a convex curve. Characteristic projector-type headlamp.
請求項1に記載のプロジェクタ型前照灯において、
上記投影レンズの入射面の水平断面形状又は鉛直断面形状が、二次以上の高次曲線又は非球面断面曲線である
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to claim 1 ,
A projector-type headlamp, wherein a horizontal sectional shape or a vertical sectional shape of an incident surface of the projection lens is a second-order or higher-order curve or an aspherical sectional curve.
請求項1又は2に記載のプロジェクタ型前照灯において、
光軸上の上記焦点又は基準点を通り光軸に直交する水平直線を中心軸にして、上記投影レンズの入射面の水平断面形状を回転させることによって曲面が形成されている
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to claim 1 or 2 ,
The curved surface is formed by rotating the horizontal sectional shape of the incident surface of the projection lens with the horizontal straight line passing through the focal point or reference point on the optical axis and orthogonal to the optical axis as the central axis. Projector type headlight.
請求項1乃至3のいずれか一項記載のプロジェクタ型前照灯において、
上記投影レンズの出射面の水平断面形状又は鉛直断面形状が、二次以上の高次曲線又は非球面断面曲線である
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to any one of claims 1 to 3 ,
A projector-type headlamp, wherein a horizontal sectional shape or a vertical sectional shape of an exit surface of the projection lens is a second-order or higher-order curve or an aspheric sectional curve.
請求項1乃至4のいずれか一項記載のプロジェクタ型前照灯において、
光軸に直交して鉛直方向に延びる中心軸の回りに、上記投影レンズの出射面の鉛直断面形状を回転させることによって上記凸曲面が形成されている
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to any one of claims 1 to 4 ,
A projector-type headlamp, wherein the convex curved surface is formed by rotating a vertical cross-sectional shape of an exit surface of the projection lens around a central axis perpendicular to an optical axis and extending in a vertical direction.
請求項3に記載したプロジェクタ型前照灯において、
上記投影レンズの入射面の水平断面形状が双曲線であり、かつ上記投影レンズの出射面が楕円柱面である
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to claim 3 ,
A projector-type headlamp, wherein a horizontal sectional shape of an incident surface of the projection lens is a hyperbola, and an exit surface of the projection lens is an elliptic cylinder surface.
請求項1乃至6のいずれか一項記載のプロジェクタ型前照灯において、
上記光源から発した後に上記反射鏡によって反射された光が、上記焦点又は基準点に集光されるとともに、該焦点又は基準点の近傍に遮光部材が配置される
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
The projector type headlamp according to any one of claims 1 to 6 ,
The light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror is collected at the focal point or reference point, and a light shielding member is disposed in the vicinity of the focal point or reference point. Lighting.
請求項1乃至7のいずれか一項記載のプロジェクタ型前照灯において、
光軸方向からみた上記投影レンズの水平方向の長さが該投影レンズの鉛直方向の長さよりも短い
ことを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
In the projector type headlamp according to any one of claims 1 to 7 ,
A projector-type headlamp, wherein a horizontal length of the projection lens viewed from the optical axis direction is shorter than a vertical length of the projection lens.
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