JP4453495B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯または補助前照灯として使用される車両用灯具に関するものである。

従来、このような自動車の前照灯は、例えば特許文献１に開示されており、図６に示すように、構成されている。
即ち、図６において、前照灯１は、プロジェクタタイプの自動車の前照灯であって、光源としてバルブ２と、バルブ２からの光を前方に向かって反射させる反射面３と、バルブ２または反射面３からの光を集束させる投影レンズ４と、バルブ２から投影レンズ４への光路中に配置されたカットオフを形成するためのシャッタ５と、から構成されている。

上記反射面３は、複合楕円面から構成されており、バルブ２付近に第一の焦点Ｆ１を有すると共に、その長軸がバルブ２の光軸に沿って位置するように配置されている。
ここで、上記複合楕円面は、

により定義されるものであって、ｚ−ｙ断面にて長径ａを，ｚ−ｘ断面にて長径ｂを有しており、回転楕円面（ａ＝ｂ）を含んでいる。
上記投影レンズ４は、凸レンズであって、そのバルブ２側の焦点が、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に位置するように配置されている。
また、上記シャッタ５は、上記反射面３の第二焦点及び投影レンズ４のバルブ２側の焦点が重なった位置付近に配置されている。

このような構成の前照灯１によれば、バルブ２から出射した光が、直接にまたは上記反射面３で反射されて投影レンズ４に入射し、投影レンズ４によって集束されることにより、前方に向かって照射される。
その際、投影レンズ４に入射する光の一部がシャッタ５によって遮断されることにより、対向車に幻惑光を与えないように対向車線側で照射距離が短くなるような所望の配光特性が得られ、所謂すれ違いビームが形成されるようになっている。
特開平５−３４７１０１号公報

ところで、このような構成の前照灯１においては、図６に示すように、光が出射する範囲全体に亘って投影レンズ４が設けられていると共に、この投影レンズ４が後面が平坦で、前面が凸状に形成されている。
このため、前照灯１全体が前後方向に長い構成になるため、自動車の車体前部に組み込む際に、組み込み位置が限定されることになってしまうと共に、投影レンズ４自体がガラスから構成されていることから、その大きさと相まって、重くなってしまう。
また、投影レンズ４が所謂単レンズであることから、色収差が発生し、シャッタ５によるカットオフによって色分離を引き起こすことがある。

これに対して、図７に示すように、バルブ２，反射面３及びシャッタ５を逆向きに配置すると共に、バルブ２に対向する位置に投影レンズ４の代わりに反射鏡６を設けて、反射面３による複合楕円反射を、上記反射鏡６により結像反射させることにより、前方に向かって光を照射することも考えられる。
しかしながら、このような構成においては、反射鏡６で結像反射された光が、光源側の反射面３に向かうことによって、その一部が反射面３により遮断されてしまう。従って、前方に照射される光量が低減することになり、正規の照射光量を得ることが困難になってしまう。

このため、図８に示すように、バルブ２，反射面３を斜め上方にずらして、バルブ２から反射面３で複合楕円反射された光を、反射鏡６で前方に向かって結像反射させることも考えられる。
しかしながら、このような構成においては、前照灯全体が上下方向に大きくなってしまうことから、自動車の車体前部に組み込む際に、同様に組み込み位置が限定されることになってしまう。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、色分離が発生することなく、小型で且つ軽量に構成され得るようにした、車両用灯具を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明の構成によれば、光源と、光源からの光を前方に向かって反射させるように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が前側にて光源の光軸上に位置するように配置された光軸から下側の複合楕円面から成る前方に向かって凹状の第一の反射面と、光源からの光を前方に向かって反射させるように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が上記第一の反射面の第二の焦点位置より前方に位置するように配置された光軸から上側の複合楕円面から成る前方に向かって凹状の第二の反射面とを含み、上記第二の反射面の第二の焦点位置が、上記第一の反射面の第二の焦点位置に対して、光源の発光部の大きさに対応した距離だけ前方に位置していることを特徴とする、車両用灯具により、達成される。

上記構成によれば、光源から出射した光が、直接にまたは第一の反射面で反射されると共に、その第二の焦点位置に向かって集束され、さらに前方に向かって照射される。
また、第一の反射面で反射された光の一部が、その第二の焦点位置付近に集束して平面反射面に入射し、この平面反射面により第三の反射面に向かって反射される。
そして、第三の反射面に入射した光は、前方に向かって光軸に対して平行に反射され、前方に向かって照射される。これにより、上記平面反射面のエッジラインが、第三の反射面によって前方に向かって拡大して投影されるので、このエッジラインの投影像によりカットオフラインを形成し、所謂すれ違いビームの配光特性が得られることになる。

ここで、上側に配置された第二の反射面の第二の焦点位置が、下側に配置された第一の反射面の第二の焦点位置より前側に位置していることにより、第一の反射面で反射された光がより多く平面反射面に導かれることになり、平面反射面による反射光の光量が増大することになる。
従って、従来のプロジェクタタイプの車両用灯具と同様に、カットオフラインを投影することにより、すれ違いビームの配光特性が得られると共に、凸状のレンズを使用していないことから、レンズの収差による色ずれが発生することがなく、また比較的重いガラスから成るレンズを使用していないことから、全体が軽量に構成され得ることになる。さらに、特に前方に突出するレンズがないことから、前後方向の寸法を小さくすることができ、小型に構成され得ると共に、自動車の車体前部に対する配置の自由度が大きくなる。

上記第二の反射面の第二の焦点位置が、上記第一の反射面の第二の焦点位置に対して、光源の発光部の大きさに対応した距離だけ前方に位置している場合には、第一の反射面で反射された光のうち平面反射面に入射する光の光量がより一層増大することになる。

上記平面反射面が、４５度±２０度の傾斜角度を有している場合には、平面反射面に入射した光がより効率よく第三の反射面に導かれることになる。

上記平面反射面の第二の反射面の第二の焦点位置側の端縁が、好ましくは塗装または遮光部材によりマスキングされている場合には、平面反射面のエッジラインによるカットオフがより鮮明に形成され得ることになる。

このようにして、本発明によれば、凸レンズから成る投影レンズの代わりに、回転放物面から成る第三の反射面により、平面反射面のエッジラインを前方に向かって投影するようにしたから、従来の投影レンズを使用したプロジェクタタイプの車両用灯具と比較して、特に前後方向に関して小型に構成され得ると共に、全体が軽量に構成され、自動車の車体前部への配置の自由度が大きくなり、さらにレンズを使用しないことから、レンズの色収差による色ずれが発生するようなことがない。

以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１及び図２は、本発明による車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両用灯具１０は、自動車の前照灯であって、光源としてのバルブ１１と、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射させる第一の反射面１２及び第二の反射面１３と、上記バルブ１１の前方にて後方を向いて配置された平面反射面１４と、上記平面反射面１４からの反射光を前方に向かって反射させる第三の反射面１５と、から構成されている。

上記バルブ１１は、一般に自動車の前照灯または補助前照灯に使用されるバルブであって、例えば白熱電球，ハロゲン電球，赤外線反射膜付きのハロゲン電球やメタルハライドランプ等の放電灯等のバルブが使用され、ソケットにより固定保持されると共に、給電されるようになっている。

上記第一の反射面１２は、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射させるように前方に向かって凹状に形成され、図２に示すように、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ２が前側にてバルブ１１から前方に延びる光軸Ｏ上に位置するように、上記光軸Ｏから下側のみに配置された（回転楕円面を含む）複合楕円面から構成されている。

上記第二の反射面１３は、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射させるように前方に向かって凹状に形成され、図２に示すように、その第一の焦点位置Ｆ１がバルブ１１付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ３が上記第一の反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２より所定距離ｄだけ前方にて上記光軸Ｏ上に位置するように、上記光軸Ｏから上側のみに配置された（回転楕円面を含む）複合楕円面から構成されている。
ここで、上記所定距離ｄは、光源であるバルブ１１の発光部の大きさに対応して決定される。これにより、バルブ１１の発光部から出射する光のうち、第一の反射面１２で反射された光が、有効に平面反射面１４に入射するようになっている。

上記平面反射面１４は、図２に示すように、上記第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ３を水平に横切るエッジライン１４ａから上側に向かって斜め後方に延びるように、光軸Ｏから上側のみに配置されている。
ここで、上記平面反射面１４は、平面でもよいが、好ましくは所定角度の頂角を有する三角プリズム状に構成されており、その前面が、光軸Ｏに対して垂直に配置されることにより、その後方の斜面が平面反射面として作用するようになっている。これにより、平面反射面は、上記頂角と同じ角度だけ傾斜して配置されることになる。

上記平面反射面１４の傾斜角度は、後述する第三の反射面１５の形状及び大きさに対応して、その反射光が第三の反射面１５に対して有効に入射するように、選定される。
尚、上記平面反射面１４の傾斜角度は、光軸に対して例えば４５度±２０度、好ましくは６０度程度に選定される。この場合、傾斜角度は、エッジライン１４ａから後方の光軸Ｏに対する角度である。

上記第三の反射面１５は、前方に向かって凹状に形成されると共に、その焦点位置が上記第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ３に位置するように、上記第一の反射面の下方領域のみにて、回転放物面から構成されている。

本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、バルブ１１がソケットから給電されて発光することにより、バルブ１１の発光部から出射した光は、直接にまたは第一の反射面１２及び第二の反射面１３で反射されて、第二の焦点Ｆ２，Ｆ３に向かって集束され、さらに前方に向かって照射される。

また、第一の反射面１２で反射された光の一部が、その第二の焦点位置Ｆ２付近に集束した後、平面反射面１４に入射する。その際、第一の反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２が第二の反射面１２の第二の焦点位置Ｆ３及び平面反射面１４より後方に位置していることから、第一の反射面１２の反射光が効率よく平面反射面１４に入射するようになっている。

そして、平面反射面１４に入射した光は、この平面反射面１４により反射されて第三の反射面１５に向かって進む。そして、第三の反射面１５に入射した光は、第三の反射面１５の反射・集束作用に基づいて、前方に向かって光軸Ｏに対してほぼ平行に反射され、前方に向かって照射される。

その際、上記平面反射面１４のエッジライン１４ａが、第三の反射面１５によって前方に向かって拡大して投影されることにより、このエッジライン１４ａの投影像がカットオフラインを形成するので、所謂すれ違いビームの配光特性が得られることになる。

この場合、平面反射面１４のエッジライン１４ａが、第三の反射面１５によって前方に向かって拡大して投影されることにより、すれ違いビームの配光特性を有するプロジェクタタイプの車両用灯具が得られることになる。
従って、図６に示した従来のプロジェクタタイプの車両用灯具１のように、前方に突出する投影レンズ４を備えていないことから、本発明実施形態による車両用灯具１０によれば、前後方向の寸法が小さく、小型に構成され得ると共に、自動車の車体前部への配置の自由度が大きくなる。
また、ガラスから成るレンズがないことから、車両用灯具１０全体が軽量に構成され、またレンズによる色収差がないので、カットオフラインに色ずれが発生するようなことはなく、明瞭なカットオフラインが形成され得ることになる。

図３及び図４は、本発明による車両用灯具の第二の実施形態の構成を示している。
図３において、車両用灯具２０は、図１に示した車両用灯具と部分的に同じ構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
車両用灯具２０は、自動車の前照灯であって、光源としてのバルブ１１と、上記バルブ１１からの光を前方に向かって反射させる第一の反射面１２及び第二の反射面１３と、上記バルブ１１の前方にて後方を向いて配置された平面反射面２４と、上記平面反射面２４からの反射光を前方に向かって反射させる第三の反射面２５と、から構成されている。

上記平面反射面２４は、図４に示すように、上記第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ３を水平に横切るエッジライン２４ａから上側に向かって斜め前方に延びるように、光軸Ｏから上側のみに配置されている。
ここで、上記平面反射面２４は、好ましくは所定角度の頂角を有する三角プリズム状に構成されており、その前面が、光軸Ｏに対して垂直に配置されることにより、その後方の斜面が平面反射面として作用するようになっている。これにより、平面反射面は、上記頂角と同じ角度だけ傾斜して配置されることになる。

上記平面反射面２４の傾斜角度は、前述した平面反射面２４と同様に、後述する第三の反射面２５の形状及び大きさに対応して、その反射光が第三の反射面２５に対して有効に入射するように、選定される。
尚、上記平面反射面２４の傾斜角度は、光軸に対して例えば４５度±２０度、好ましくは６０度程度に選定される。
但し、この平面反射面２４の傾斜角度は、前述した平面反射面１４とは異なり、エッジライン２４ａから前方の光軸Ｏに対する角度である。

上記第三の反射面２５は、前方に向かって凹状に形成されると共に、その焦点位置が上記第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ３に位置するように、上記第一の反射面の上方領域のみにて、回転放物面から構成されている。

このような構成の車両用灯具２０によれば、前述した車両用灯具１０の場合と同様にして、バルブ１１から出射した光は、直接にまたは第一の反射面１２及び第二の反射面１３で反射されて、第二の焦点Ｆ２，Ｆ３に向かって集束され、さらに前方に向かって照射される。

また、第一の反射面１２で反射された光の一部が、その第二の焦点位置Ｆ２付近に集束した後、平面反射面２４に入射し、この平面反射面２４により反射されて第三の反射面２５に向かって進み、第三の反射面２５の反射・集束作用に基づいて、前方に向かって光軸Ｏに対してほぼ平行に反射され、前方に向かって照射される。

そして、上記平面反射面２４のエッジライン２４ａが、第三の反射面２５によって前方に向かって拡大してカットオフラインとして投影されことにより、所謂すれ違いビームの配光特性が得られることになる。

尚、本発明の第二の実施形態による車両用灯具２０の場合、第一の実施形態による車両用灯具１０の方が配光特性が容易に調整され得るが、車両用灯具のデザイン上の観点から、第三の反射面が第一の反射面の下方に位置すること望ましい場合には、有効である。

上述した各実施形態においては、平面反射面１４，２４は、単に三角プリズム状に形成されており、その下縁のエッジライン１４ａ，２４ａが、第三の反射面１５，２５により前方に向かって拡大して投影されることにより、カットオフラインを形成するようになっているが、これに限らず、平面反射面１４は、図５（Ａ）に示すように、その下縁付近に沿ってマスキング１６を、また平面反射面２４は、図５（Ｂ）に示すように、その下縁付近に沿ってマスキング２６を、それぞれ備えていてもよい。

この場合、各マスキング１６，２６は、それぞれその上縁がエッジライン１６ａ，２６ａとして、光軸Ｏ上にて第二の反射面１３の第二の焦点位置Ｆ３を横切るように配置される。
これによって、平面反射面１４，２４がそれぞれ第三の反射面１５，２５により前方に向かって拡大して投影されたとき、各マスキング１６，２６の上縁が、カットオフラインとして形成されることになる。

そして、カットオフラインがマスキング１６，２６の上縁により形成されることにより、平面反射面１４，２４の下縁によるカットオフラインの場合と比較して、より明瞭なカットオフラインが形成され得ることになる。
ここで、上記マスキング１６，２６は、例えば塗装，遮光部材等を平面反射面１４，２４の傾斜面の下縁付近に備えることによって、容易に構成され得る。
尚、マスキング１６，２６としては、明瞭なエッジラインを構成すればよく、例えば段差によっても構成され得る。

上述した実施形態においては、平面反射面１４，２４は、それぞれ三角プリズムとして構成されているが、これに限らず、光軸Ｏに対して傾斜した平坦な反射面を備えていれば、任意の形状に形成され得ることは明らかである。

以上述べたように、本発明によれば、凸レンズから成る投影レンズの代わりに、回転放物面から成る第三の反射面により、平面反射面のエッジラインを前方に向かって投影するようにしたから、従来の投影レンズを使用したプロジェクタタイプの車両用灯具と比較して、特に前後方向に関して小型に構成され得ると共に、全体が軽量に構成され、自動車の車体前部への配置の自由度が大きくなり、さらにレンズを使用しないことから、レンズの色収差による色ずれが発生するようなことがない。
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、色分離が発生することなく、小型で且つ軽量に構成され得るようにした、極めて優れた車両用灯具が提供され得る。

本発明による車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す光軸に沿った概略断面図である。 図１の車両用灯具の要部の構成を示す部分拡大断面図である。 本発明による車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す光軸に沿った概略断面図である。 図３の車両用灯具の要部の構成を示す部分拡大断面図である。 図１及び図３の車両用灯具における平面反射面の変形例を示す部分断面図である。 従来の車両用灯具の一例の構成を示す概略断面図である。 従来の車両用灯具の他の例の構成を示す概略断面図である。 従来の車両用灯具のさらに他の例の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１０，２０ 車両用灯具
１１ バルブ（光源）
１２ 第一の反射面
１３ 第二の反射面
１４ 平面反射面
１４ａ エッジライン
１５ 第三の反射面
１６ マスキング
２４ 平面反射面
２４ａ エッジライン
２５ 第三の反射面
２６ マスキング

Claims (1)

1. 光源と、
   光源からの光を前方に向かって反射させるように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が前側にて光源の光軸上に位置するように配置された光軸から下側の複合楕円面から成る前方に向かって凹状の第一の反射面と、
   光源からの光を前方に向かって反射させるように、第一の焦点位置が光源付近に位置し、且つ第二の焦点位置が上記第一の反射面の第二の焦点位置より前方に位置するように配置された光軸から上側の複合楕円面から成る前方に向かって凹状の第二の反射面とを含み、
   上記第二の反射面の第二の焦点位置が、上記第一の反射面の第二の焦点位置に対して、光源の発光部の大きさに対応した距離だけ前方に位置していることを特徴とする、車両用灯具。

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