JP4656004B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

この発明は、ヘッドランプやフォグランプなどのプロジェクタタイプの車両用前照灯に関するものである。特に、軽量化とコンパクト化に最適であるプロジェクタタイプの車両用前照灯に関するものである。

この種のプロジェクタタイプの車両用前照灯は、従来からある（たとえば、特許文献１参照）。以下、従来の車両用前照灯について説明する。従来の車両用前照灯は、光源と、その光源からの光を反射させる反射面を有するリフレクタと、そのリフレクタの反射面からの反射光を透過させて所定の配光パターンとして前方に投影する投影レンズと、を備えるものである。

以下、従来の車両用前照灯の作用について説明する。光源を点灯すると、光源からの光がリフレクタの反射面で投影レンズ側に反射し、その反射光が投影レンズを透過して所定の配光パターンとして投影レンズから車両の前方に照射される。

ところが、従来の車両用前照灯は、軽量化とコンパクト化に対して考慮されていない。

特開２００４−１８５９０３号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用前照灯では、軽量化とコンパクト化に対して考慮されていないという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、投影レンズの正面視の左右両側縁が一般の投影レンズの正面視の円形状の左右両側縁より内側に位置し、投影レンズが、一般の投影レンズの左右両側部分を除いた中央部分であって、反射光のほとんどが透過する縦長領域の形状を基本とする基本形状に合わせた形状に形成されていて、投影レンズの正面視の左右両側縁が、２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されている、ことを特徴とする。

また、この発明（請求項２にかかる発明）は、投影レンズの正面視の左右両側縁が２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されているものであって、一般の投影レンズを所定数個のほぼ水平面で切断し、ほぼ水平面で切断された各断面の距離に異型度を乗じ、投影レンズの縦長領域の外側の形状に、２次曲線的な変形を加えるものである、ことを特徴とする。

さらに、この発明（請求項３にかかる発明）は、２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されている投影レンズの正面視の形状が縦長の楕円形状である、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、投影レンズの正面視の左右両側縁が一般の投影レンズの正面視の円形状の左右両側縁より内側に位置するので、図５（プロジェクタタイプの車両用前照灯の投影レンズの反射光の透過特性を示す一般の投影レンズの正面視の説明図）に示すように、反射光がほとんど透過しない投影レンズの左右両側の部分を無くすことができる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、投影レンズのコンパクト化と軽量化とを図ることができ、かつ、ランプユニット全体の軽量化とコンパクト化を図ることができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、投影レンズのうち反射光が透過する部分を使用するので、所定の配光パターンを形成することができる。

また、この発明（請求項１、２にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、反射光がほとんど透過しない投影レンズの左右両側の部分を無くすので、投影レンズ全体が光って見え、反射光がほとんど透過しない部分すなわち光って見えない部分を有する従来の車両用前照灯の投影レンズと比較して、見栄えが向上される。

さらに、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、投影レンズの正面視の形状が縦長の楕円形状（この明細書および特許請求の範囲においては、楕円形状と楕円形状に類似した形状を含む）をなすので、さらに軽量コンパクト化されかつ見栄えが向上される。

以下、この発明にかかる車両用前照灯の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。図面において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。

以下、この実施例にかかる車両用前照灯の構成について説明する。図１〜図３において、符号１は、この実施例にかかる車両用前照灯である。前記車両用前照灯１は、自動車（車両）の前部の左右にそれぞれ装備される、たとえば、プロジェクタタイプのヘッドランプである。また、前記車両用前照灯１は、図１〜図３に示すように、光源としての放電灯２と、リフレクタ３と、投影レンズ（集光レンズ、凸レンズ）４と、シェード５と、フレーム部材８と、ランプハウジング（図示せず）と、図示しないランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、を備えるものである。

前記放電灯２および前記リフレクタ３および前記投影レンズ４および前記シェード５および前記フレーム部材８は、ランプユニットを構成する。前記ランプユニットは、前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズにより区画されている灯室（図示せず）内に、たとえば光軸調整機構（図示せず）を介して配置されている。

前記放電灯２は、いわゆる、メタルハライドランプなどの高圧金属蒸気放電灯、高輝度放電灯（ＨＩＤ）などである。前記放電灯２は、前記リフレクタ３にソケット機構６を介して着脱可能に取り付けられている。前記放電灯２は、発光部７を有する。なお、光源としては、前記放電灯２以外に、ハロゲン電球、白熱電球でも良い。

前記リフレクタ３は、前記フレーム部材８に固定保持されている。前記リフレクタ３は、前側（前記車両用前照灯１の光の照射方向側）が開口し、かつ、後側が閉塞した中空の凹形状をなす。前記リフレクタ３の後側の閉塞部の中央には、前記放電灯２が挿入されるための円形の透孔９が設けられている。

前記リフレクタ３の内凹面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて、反射面１０が形成されている。前記反射面１０は、前記放電灯２の前記発光部７からの光を前記シェード５および前記投影レンズ４側に反射させるものである。前記反射面１０は、楕円もしくは楕円を基本とする自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）などの反射面（図２の垂直断面が楕円面をなし、かつ、図３の水平断面が放物面ないし変形放物面をなす反射面）からなる。このために、前記反射面１０は、第１焦点Ｆ１と、第２焦点（水平断面上の焦線）Ｆ２と、回転軸すなわち光軸Ｚ１−Ｚ１と、を有する。前記反射面１０の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）は、「Mathematical Elemennts for Computer Graphics」（Devid F. Rogers、J Alan Adams）に記載されているＮＵＲＢＳの自由曲面（Non-Uniform Rational B-Spline Surface）である。

前記投影レンズ４は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ４の前方側は、凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ４の後方側は、平非球面をなす。前記投影レンズ４は、前記フレーム部材８に固定保持されている。前記投影レンズ４は、レンズ焦点（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）Ｆ３と、光軸Ｚ２−Ｚ２と、を有する。前記投影レンズ４の光軸Ｚ２−Ｚ２と、前記反射面１０の光軸Ｚ１−Ｚ１とは、図１および図３に示すように、左右にずれている。

前記シェード５は、製造コストが安価である板構造（この例では、平板の薄鋼板構造）からなる。前記シェード５は、前記反射面１０から前記投影レンズ４に向かう反射光の一部を遮蔽してカットオフラインを有する所定の配光パターンＬＰ、たとえば、図４に示すすれ違い用の配光パターンや高速道路用の配光パターンを形成するものである。前記シェード５の上端のエッジは、前記所定の配光パターンカットオフラインを形成するものであって、前記投影レンズ４のレンズ焦点Ｆ３および前記反射面１０の第２焦点Ｆ２もしくはその近傍に沿って位置する。前記シェード５は、前記フレーム部材８に固定保持されている。

ここで、プロジェクタタイプの車両用前照灯の投影レンズの反射光の透過特性について、図５を参照して説明する。図５において、符号「１２」は、一般のプロジェクタタイプの車両用前照灯の投影レンズである。前記一般の投影レンズ１２は、図５に示すように、正面視ほぼ円形状をなす。そして、前記所定の配光パターンＬＰを形成する光は、図５中の点々に示すように、前記一般の投影レンズ１２のうち、左右両側部分を除いた中央部分の縦長領域１１（図５中の左右両側部の２本の二点鎖線のほぼ垂直線の間の領域）を透過する前記反射光がほとんどである。このために、前記一般の投影レンズ１２の左右両側部分（図５中の左右両即部の２本の二点鎖線のほぼ垂直線から外側の部分）には、前記反射光がほとんど透過しないので、前記一般の投影レンズ１２の左右両側部分は、前記所定の配光パターンＬＰの形成にはほとんど寄与していない。

そこで、前記車両用前照灯１は、前記一般の投影レンズ１２のうち、前記所定の配光パターンＬＰを形成するのに必要な部分、すなわち、前記縦長領域１１を残して、その他の部分、すなわち、左右両側部分を無くした前記投影レンズ４を使用するものである。

前記投影レンズ４は、投影レンズ４の正面視の形状が、前記反射光のほとんどが透過する部分、すなわち、前記縦長領域１１の形状を基本とする基本形状に合わせた形状に形成されている。たとえば、前記投影レンズ４のうち、前記反射光が透過する部分の前記縦長領域１１から外側の形状は、２次曲線的な変形の変形度に基づいて変形された形状に形成されている。

すなわち、前記一般の投影レンズ１２を所定数（６〜４０）個のほぼ水平面で切断する。なお、この切断する数が多ければ多いほど変形の形状が２次曲線に近づく。前記ほぼ水平面で切断された各断面の距離に異型度Ｋを乗じて（掛けて）、前記投影レンズ４のうち、前記反射光が透過する部分の前記縦長領域１１から外側の形状に、２次曲線的な変形を加えるものである。前記異型度Ｋは、下式（１）からなる。ただし、ａおよびｂは、適切な係数である。Ｒは、前記一般の投影レンズ１２の正面視の円形状の半径である。

Ｋ＝ａ×Ｒ×Ｒ＋ｂ………（１）

以下、図６〜図１０を参照してさらに詳細に説明する。まず、図６に示すように、前記一般の投影レンズ１２を１１個のほぼ水平面で切断する。つぎに、図７〜図９に示すように、各断面の距離、すなわち、前記一般の投影レンズ１２の中心Ｏ−Ｏ（光軸）からほぼ垂直（直角）に前記一般の投影レンズ１２の外面までの距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６（Ｌ１〜６）、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４（Ｍ１〜４）、Ｎ１、Ｎ２（Ｎ１〜２）に、前記の異型度Ｋを乗じる。これにより、図１０（Ａ）に示す正面視円形状の前記一般の投影レンズ１２から、図１０（Ｂ）に示す前記反射光が透過する部分の前記縦長領域１１から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズ１３が得られる。

なお、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）は、前記一般の投影レンズ１２の各断面の距離を示す断面図である。図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）は、前記一般の投影レンズ１２の各断面の距離に前記異型度Ｋを乗じた状態を示す断面図である。図７（Ｃ）、図８（Ｃ）、図９（Ｃ）は、前記反射光が透過する部分の前記縦長領域１１から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズ１３を示す断面図である。また、前記異型度Ｋを乗じる、図７における断面の距離Ｌ１〜６が６個であり、図８における断面の距離Ｍ１〜４が４個であり、図９における断面の距離Ｎ１〜２が２個であるが、その個数は特に限定せず、任意である。

そして、図１０（Ｂ）および図１１（Ａ）に示す前記反射光が透過する部分の前記縦長領域１１から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズ１３の正面視の形状を、図１１（Ａ）の点線にて示す楕円形状に形成する（切り取る）。この結果、前記２次曲線的な変形の変形度に基づいて変形された前記投影レンズ４の正面視の形状は、図１１（Ｂ）に示すように、楕円形状に形成されている。

この実施例にかかる車両用前照灯１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

まず、放電灯２を点灯する。すると、この放電灯２の発光部７から光が放射される。この光は、リフレクタ３の反射面１０でシェード５および投影レンズ４側に反射される。この反射光の一部は、シェード５により遮蔽され、残りの反射光で図４に示す所定の配光パターンＬＰ３が形成される。この残りの反射光は、投影レンズ４側に進み、投影レンズ４を透過して、所定の配光パターンＬＰとして、自動車の前方に投影（放射、照射）される。

この実施例にかかる車両用前照灯１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例にかかる車両用前照灯１は、前記の構成および作用により、一般の投影レンズ１２のうち反射光がほとんど透過しない部分を無くして、反射光が透過する部分すなわち縦長領域１１のみで投影レンズ４（１３）を形成することができる。このために、この実施例にかかる車両用前照灯１は、投影レンズ４（１３）の軽量化とコンパクト化を図ることができ、かつ、ランプユニット全体の軽量化とコンパクト化を図ることができる。これにより、ランプユニットの光軸調整を行う光軸調整機構を小型化することができ、その分、製造コストを安価にすることができる。

しかも、この実施例にかかる車両用前照灯１は、一般の投影レンズ１２のうち反射光が透過する部分すなわち縦長領域１１を使用するので、所定の配光パターンＬＰを形成することができる。

また、この実施例にかかる車両用前照灯１は、前記の構成および作用により、投影レンズ４（１３）全体が光るので、反射光がほとんど透過しない部分すなわち光って見えない部分を有する従来の車両用前照灯の投影レンズと比較して、見栄えが向上される。

さらに、この実施例にかかる車両用前照灯１は、投影レンズ４の正面視の形状が楕円形状をなすので、さらに軽量コンパクト化され見栄えが向上される。

以下、上記の実施例以外の例について説明する。前記の実施例においては、車両用前照灯としてヘッドランプについて説明するものである。ところが、この発明においては、車両用前照灯としてヘッドランプ以外のランプ、たとえば、フォグランプなどであっても良い。

また、前記の実施例においては、所定の配光パターンＬＰとしてすれ違い用配光パターンや高速道路用配光パターンが得られるプロジェクタタイプのヘッドランプについて説明するものである。ところが、この発明においては、得られる所定の配光パターンとしては特に限定されない。たとえば、所定の配光パターンとしては、たとえば、走行用の配光パターンや濡路用配光パターンや悪天候用配光パターンであっても良い。

さらに、前記の実施例においては、正面視の形状が楕円形状をなす投影レンズ４について説明するものである。ところが、この発明においては、反射光が透過する部分の縦長領域１１から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズ１３でもよいし、また、一般の投影レンズ１２のうち左右両側部分を除いた中央部分の縦長領域１１の部分のみの投影レンズでもよい。

この発明にかかる車両用前照灯の実施例を示すランプユニットの正面図である。 同じく、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図（垂直断面図）である。 同じく、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図（水平断面図）である。 同じく、所定の配光パターンを示す説明図である。 同じく、投影レンズにおける反射光の透過特性を示す説明図である。 同じく、一般の投影レンズにおいてほぼ水平面で切断する状態を示す説明図である。 同じく、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 同じく、図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 同じく、図６におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。 同じく、一般の投影レンズから、反射光が透過する部分の縦長領域から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズに、変形させた状態を示す説明図である。 同じく、反射光が透過する部分の縦長領域から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズから、正面視楕円形状の投影レンズに形成した状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用前照灯
２ 放電灯（光源）
３ リフレクタ
４ 投影レンズ
５ シェード
６ ソケット機構
７ 発光部
８ フレーム部材
９ 透孔
１０ 反射面
１１ 縦長領域
１２ 一般の投影レンズ
１３ 反射光が透過する部分の縦長領域から外側の形状に２次曲線的な変形を加えた投影レンズ
ＬＰ 所定の配光パターン
ＨＬ−ＨＲ 左右の水平線
ＶＵ−ＶＤ 上下の垂直線
Ｚ１−Ｚ１ 反射面の光軸
Ｚ２−Ｚ２ 投影レンズの光軸
Ｆ１ 反射面の第１焦点
Ｆ２ 反射面の第２焦点
Ｆ３ 投影レンズの焦点
Ｏ−Ｏ 中心
Ｋ 異型度
Ｌ１〜６、Ｍ１〜４、Ｎ１〜２ 距離

Claims (3)

1. プロジェクタタイプの車両用前照灯において、
   光源と、
   楕円もしくは楕円を基準とする反射面を有し、かつ、前記光源からの光を反射させるリフレクタと、
   前記リフレクタの前記反射面からの反射光を透過させて所定の配光パターンとして前方に投影する投影レンズと、
   を備え、
   前記投影レンズの正面視の左右両側縁は、一般の投影レンズの正面視の円形状の左右両側縁より内側に位置し、
   前記投影レンズは、前記一般の投影レンズの左右両側部分を除いた中央部分であって、前記反射光のほとんどが透過する縦長領域の形状を基本とする基本形状に合わせた形状に形成されていて、
   前記投影レンズの正面視の左右両側縁は、２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されている、
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記投影レンズの正面視の左右両側縁は、２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されているものであって、
   前記一般の投影レンズを所定数個のほぼ水平面で切断し、前記ほぼ水平面で切断された各断面の距離に異型度を乗じ、前記投影レンズの前記縦長領域の外側の形状に、２次曲線的な変形を加えるものである、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記２次曲線的な変形の変形度に基づいて形成されている前記投影レンズの正面視の形状は、縦長の楕円形状である、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。

Images