JP4898465B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、反射面が放物面系として形成されて照射方向が比較的に広く開口し、それにより、フィラメントなど発光源からの直射光が対向車の運転手などに達し、眩惑を生じさせる可能性が高いものとなるので、前記発光源の前方に金属など不透明部材で形成されたフードが取付けられた、車両用前照灯の構成に係るものである。

このときに、単にフードで遮蔽を行うときには、遮蔽された発光源からの光は、そのほぼ全てが無効となり、照射光として利用できないものとなるので、車両用灯具としては、発光源に対する光の利用効率が低くなるので、フードで遮蔽される光の一部を照射光として利用できるものとして、発光源に対する利用効率を高め、より明るい車両用灯具の実現を図るものである。

従来のこの種の、１つの発光源からの光量を有効利用して明るい車両用灯具９０を得ようとする構成の例が図８であり、まず、この従来例の車両用灯具９０は、光源９１と、この光源９１を焦点とする第一反射面９２と、前記第一反射面９２と同様に光源９１からの光を前方に反射させる第二反射面９３と、光源９１からの光を一旦、斜め後方の上方に向けて反射する第三反射面９４と、第三反射面９４からの光を照射方向に向けて反射し、照射光とする第四反射面９５とからなる構成とされている。

このように構成することで、前記光源９１と、この光源９１からの光を反射する第一反射面９２とで、従来からの車両用灯具とほぼ同じ光量、同じ形状の配光特性を得られるようにしておき、これに加えて第二反射面９３と、第四反射面９５とで捕捉した光量を補強してより明るい車両用灯具を実現している。
特開２００２−２５３１２号公報

しかしながら、上記した従来の車両用灯具９０においては、光源９１と第一反射面９２のみの単純な形状で配光特性が形成されていたのに対し、第二反射面９３、第三反射面９４、さらに、第四反射面９５と３面の反射面が追加され、特に、第三反射面９４で反射した光は、再度、第四反射面９５で反射が行われて配光特性の形成の一部を担うものであるので相当の精度も要求されるものとなり、構成の煩雑化によるコストアップの問題も生じるものとなっている。

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、発光源と、前記発光源を焦点とし、かつ、前記発光源より照射方向後方に配置された放物面系主反射面と、前記発光源上方を中心とし、かつ、前記発光源より照射方向前方に配置された凹球面反射面と、を備えた車両用前照灯であって、前記凹球面反射面は、前記発光源の照射方向前方の光軸と交差する位置に設けた第一の反射部と、前記光軸の周囲に設けた第二の反射部とで構成されていて、前記第一の反射部と前記第二の反射部で反射された前記発光源の光が、前記発光源の近傍かつ上方に集束して仮想光源を形成し、前記放物面系主反射面は、前記発光源からの光と前記仮想光源の光とを車両用灯具の照射方向に照射する、ことを特徴とする車両用前照灯。および、前記凹球面反射面の中心は、前記光源から０．５ｍｍ〜５ｍｍ上方に位置することを特徴とする車両用前照灯を提供することで課題を解決するものである。

本発明により、光源から照射方向に遠ざかるに従って、半径を大きくした凹球面部の複数と、前記光源から放射される光とほぼ並行とされて、前記光源からの光の反射量を少なくしたリング部の複数を接続して形成し内面を鏡面処理したフードとすると共に、このフードの照射方向への中心線を前記光源の照射方向への中心線の上方０．５mm〜５mm上方に設置することで、前記フードで反射した光源からからの光の反射光が下向きの状態で照射方向に向かうものとして、車両用灯具の明るさを補足し目的を達するものとなる。

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および図２は本発明に係る車両用灯具のフード１０を車両用前照灯１に取付けた状態を模式的に示すものであり、前記車両用前照灯１は、例えば回転放物面などとして形成された反射面２と、この反射面２の焦点の近傍に配置されたフィラメントなど発光源３と、前記反射面２の周囲を取り囲む側壁部２ａと、前記側壁部２ａの前方に設けられるアウターレンズ４とで構成されている。

また、ここでは説明を単純化するために、前記発光源３は焦点に対応する一点から光を発しているものとして説明し、前記フード１０は前記発光源３からの光を、前記反射面２が存在する範囲内に発光源３からの光の放射を制限する形状とされているとして、以後の説明を行うものとする。

尚、近年のヘッドライトなど車両用前照灯１においては、前記アウターレンズ４を素通しのものとし、車両用前照灯１としての配光特性は、図１に示すように反射面２の垂直断面側には放物線が現れて、光源からの光を略水平方向に向かう平行線に近い状態で反射し、水平側の断面には、図２に示すように、複数の直線が現れて車両の左右方向に広い範囲で反射が行われる所謂、放物柱面と称されている反射面の組合わされたものが用いられているが、この場合には、前記フード１０は反射面２の範囲のみに光を与えるように形状が調整されるものである。

図３は、先端が凹球面１１で形成されたフード１０に光を与えたときの状態を示したものであり、図に示した状態は、フード１０が形成された凹球面の中心Ｑに発光源３を一致させて、光を放射したときの状態を示すものであり、ここでは、発光源３の形状は点光源であるとして示してある。

このときには、発光源３から発せられた光は、フード１０の内面で光の進行方向と直角となる面で反射するものであるので、反射光（破線で示す）は必然的に発光源３に戻る方向に向かい反射されるものとなり、発光源３上に重なり反射光も中心Ｑ上、即ち、発光源３と一致する位置にに焦点像を結ぶものとなる。

図４に示すものは、同じフード１０の凹球面１１に、このフード１０が形成された凹球面の中心から垂直方向に適宜に下方の位置（０．５ｍｍ〜５ｍｍ）に発光源３を配置し、発光源３からの光を反射させたときの状態を示すものであり、前記フード１０に反射した光は、発光源３よりも上方となる位置に焦点ＱＦを結ぶものとなる。

本発明においては、前記フード１０の内面には鏡面処理１０ａが行われているので、図４にも示したように、前記フード１０の内面で反射して収束し、第二の発光源３Ｆを生じるものとなり、本発明では、この第二の発光源３Ｆ（虚像）からの光も反射面２に達するものとして、この照射用灯具１の照射方向に反射されるものとする。

即ち、本発明の車両用前照灯１においては、前記反射面２には発光源３から直接に発せられる光と、前記フード１０に反射して、一旦、発光源３の適宜の上方に収束した後に再度拡散して反射面２に向かう光とが当接するものとなっており、このときに、前記フード１０は形状を上記に説明したように凹球面など適宜なものとされ、且つ、取付位置にも工夫が凝らされて、実際の発光源３の略垂直で且つ上方向に第二の発光源３Ｆ（虚像）を形成するものとされている。

そして、前記発光源３と第二の発光源３Ｆからの光は、前記したように反射面２で反射して照射方向に折り返され、車両用前照灯１の照射光となる。よって、通常の構成の車両用前照灯１であれば、前記フード１０は専らに、照射方向に放射される発光源３からの直射光を遮蔽するために用いられているのに対し、本発明では、前記フード１０は、このフード１０に当接した光を照射光として再利用できるように形成しているので、車両用前照灯１としての、発光源３に対する光束利用率がより高くなり、明るい車両用前照灯１が得られるものとなる。

また、配光的に言えば、前記発光源３は図１にも示されているように、前記反射面２の中心線Ｘ上に設けられていて、照射方向に反射されるものとなるので、水平方向に投射されるものとなり、図５に実線Ｍで示すように、車両正面の遠方を照射する、いわゆる走行配光を形成するのに好都合な状況となるのに対し、第二の発光源３Ｆからの反射光は、反射面２の焦点の上方に生じるので、同じく図５に鎖線Ｓで示すように適宜に下向きとなり、双方からの光が合成された配光特性においても対向車に眩惑を生じることはない。

図６は、本発明に係るフード１０の形状および構成を詳細に示すものであり、このフード１０は中心線ＸＦと、この中心線ＸＦ上に設定された基準点ＰＦを基準として形成されている。尚、前記反射面２の中心線Ｘと、フード１０の中心線ＸＦとを重ねたときには、前記反射面の焦点の位置と、基準点ＰＦとは重なる位置とされている。

そして、前記フード１０は、反射面２で反射し照射方向に向かう光を大量に遮ることのないように、円筒形などとすることが好ましいので、本発明では上記で説明した半球形状ではなく、半径の異なる凹球面の複数を照射方向に並べる形状として、照射光の遮蔽される量が少なくなるようにしている。

図６は、例えば３組の凹球面、第一凹球面１１、第二凹球面１２、第三凹球面１３でフード１０を形成した例を示すものであり、まず、フード１０の先端には第一凹球面１１が設けられ、この第一凹球面の半径は前記基準点ＰＦまでの距離とされている。そして、前記第一凹球面１１の後方、即ち、前記基準点ＰＦ側には第二凹球面１２が設置される。

このときに、第二凹球面１２の外径は、前記第一凹球面１１の外径と同一とされるが、第二凹球面１２を形成する半径も前記基準点ＰＦまでの距離とされている。このことは、第一凹球面１１が第二凹球面１２よりも前記基準点ＰＦから遠方にあることになるので、前記基準点ＰＦからは狭い角度で前記第一凹球面１１の全面に光を照射させることが可能であり、前記第二凹球面１２には、その目的に対して、必要充分な開口部１２ａが設けられている。

また、前記第二凹球面１２よりも、さらに前記基準点ＰＦ寄りには、第三凹球面１３が設けられ、この第三凹球面１３の半径も前記基準点ＰＦからの距離とされている。また、第二凹球面１２に光を供給するための開口部１３ａが設けられている点も第二凹球面１２と同様である。

以上のようにして形成された、前記第一凹球面１１、第二凹球面１２、第三凹球面１３には、これらの凹球面１１〜１３の外径に合わせた円筒型のホルダー部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂが設けられ、それぞれが所定位置に嵌合可能としてある、よって、嵌合後に接着、溶接などで取付け、組立を行えば、所望のフード１０の形成が可能となる。尚、前記したように前記第一凹球面１１、第二凹球面１２、第三凹球面１３の凹面部には予めに鏡面処理１０ａが行われている。

また、以上のようにして形成されたフード１０を反射面２に取付けるときには、前記基準点ＰＦの下方に想定されている位置に発光源３が配置されるように、前記フード１０にはステーなど適宜な手段が設けられて、反射面２に取付けられている（図１を参照）。

また、本発明のフード１０は図７に示すように、上記と同様にして形成した第一凹球面１１〜第三凹球面１３の間を、例えば第一凹球面１１と第二凹球面１２の間は、前記基準面ＰＦを頂点とし、前記第一凹球面１１の径を底面とする円錐状、即ち、発光源３から第一凹球面１１に当接し反射して折り返す光の角度の円錐形状として形成すると共に、第二凹球面１２に設けられる開口部１２ａに対応する位置で切断し、リング部１１ｄを形成し、溶接など適宜な手段で接続し、以下、同様に第二凹球面１２と第三凹球面１３ともリング部１２ｄにより接続させても良い。

この場合には、前記第一凹球面１１〜第三凹球面１３のそれぞれの外径が、前の実施形態のようにホルダー１１ｂ、１２ｂなどの径で制約を受けることがなくなるので、上記に説明した第二の発光源３Ｆにより形成される下向への配光の配布量にも自由度が与えられるものとなる。

尚、最後に発明者による本発明の車両用灯具の試作、実験の結果では、反射面２の中心線Ｘと、本発明に係るフード１０の中心線ＦＸとの間隔はフード１０の中心線ＦＸを、反射面２の中心線Ｘに対して０．５mm〜５mm上方にセットするときが、配光特性、明るさの増強共に良い結果が得られることが明らかとなった。

本発明に係るフードの車両用灯具に取付けた状態を垂直方向へ断面した状態で略示的に示す説明図である。 同じく、本発明に係るフードを車両用灯具に取付けた状態の水平方向への断面を略示的に示す説明図である。 凹球面に該凹球面の中心から光を与えたときの状態を示す説明図である。 本発明に係る車両用灯具のフードの動作原理を示す説明図である。 本発明に係る車両用灯具のフードにより得られる配光特性の例を示す説明図である。 本発明に係る車両用灯具のフードの第一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る車両用灯具のフードの第二実施形態を示す断面図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１…車両用灯具
２…反射面
３…発光源
４…アウターレンズ
１０…フード
１０ａ…鏡面処理
１１…第一凹球面
１２…第二凹球面
１３…第三凹球面
１４…ホルダー

Claims (4)

1. 発光源と、
   前記発光源を焦点とし、かつ、前記発光源より照射方向後方に配置された放物面系主反射面と、
   前記発光源上方を中心とし、かつ、前記発光源より照射方向前方に配置された凹球面反射面と、を備えた車両用前照灯であって、
   前記凹球面反射面は、前記発光源の照射方向前方の光軸と交差する位置に設けた第一の反射部と、前記光軸の周囲に設けた第二の反射部とで構成されていて、
   前記第一の反射部と前記第二の反射部で反射された前記発光源の光が、前記発光源の近傍かつ上方に集束して仮想光源を形成し、
   前記放物面系主反射面は、前記発光源からの光と前記仮想光源の光とを車両用灯具の照射方向に照射する、
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記凹球面反射面の中心は、前記光源から０．５ｍｍ〜５ｍｍ上方に位置することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
3. 前記凹球面反射面は、前記発光源前方を覆うフードの内面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用前照灯。
4. 前記第一の反射部と前記第二の反射部は、接続部によって接続されて前記フードを形成している請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両用前照灯。

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