JP5229613B2 - プロジェクタ型車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、投影用のレンズ、光源、光源からの光を反射するリフレクタを備えたプロジェクタ型車両用前照灯に関するものである。

車両の前照灯として使用されるプロジェクタ型車両前照灯は、図８に示す前照灯９０のように、光源９１、リフレクタ９２、投影レンズ９３、遮光シェード９４を備えている。リフレクタ９２は回転楕円面を成し、第１焦点ｆ１の近傍に光源９１が配置され、光源９２からの光が収束する第２焦点ｆ２の近傍に投影レンズ９３の焦点ｆ３が位置するように投影レンズ９３が配置されている。

これにより第２焦点ｆ２に収束する光束の断面形状が投影レンズ９３により拡大投影されることになる。よって、遮光シェード９４を設け第２焦点ｆ２に収束する光の下半分の光を遮ることにより、下方のみを照らすロービーム状態と遠方まで照らすハイビーム状態とを切り替えることが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−４０７８６号公報

しかし、特許文献１に記載されるような従来のプロジェクタ型車両用前照灯では、その構造上、配光パターンを構成する光源の像がパラボラ型の前照灯と比べて拡散することにより大きくなるため、遮光シェードを駆動させてロービームとハイビームとの切り替えを行うようにした場合には、ハイビーム照射時におけるホットゾーン（高光度領域）の光度を十分に高めることが出来ないという問題が生じる。これにより従来のプロジェクタ型車両用前照灯では遠方の視認性が悪く、特に光出力の小さいハロゲン電球等を用いた場合には大きな問題となっていた。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、光出力の小さな光源であっても中心部分の光度が十分に高められた遠方の視認性の良い走行用ビームの配光パターンとすれ違いビームとを一つの灯体で容易に切り替え可能なプロジェクタ型車両用前照灯を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のプロジェクタ型車両用前照灯は、中央に非球面レンズが形成され前記非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズが形成された投影用の異形レンズと、光源と、前記光源の近傍に第一焦点を有し前記非球面レンズの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面である主反射面及び前記光源を焦点とする楕円放物反射面である補助反射面を備えたリフレクタと、前記非球面レンズと前記シリンドリカルレンズとの焦点付近に共通する回転軸を備え回転可能に設けられた遮光シェードと、を備え、前記リフレクタの前記主反射面は、前記異形レンズの非球面レンズに対応するように前記光源から光を反射し、前記リフレクタの前記補助反射面は、前記異形レンズの水平方向両側のシリンドリカルレンズに対応するように水平方向両側に設けられ、前記光源から光を反射し、前記シリンドリカルレンズは、側面視において前記非球面レンズよりも光源側に出射面が位置する正面視矩形形状であって、前記回転軸よりも異形レンズ寄りの位置に焦線ラインを備えており、前記遮光シェードは、前記非球面レンズに対応した第１の遮光シェードと前記シリンドリカルレンズに対応した第２の遮光シェードとを備え、前記第１の遮光シェードが前記回転軸よりも光源側の位置にて遮光し、前記第２の遮光シェードが前記回転軸よりも異形レンズ側の位置にて遮光することを特徴としている。

また、本発明は前記発明において、前記補助反射面は、垂直方向断面が前記光源の発光部を第１焦点とし、前記シリンドリカルレンズの焦線近傍に第２焦点を有する楕円形状に形成されていることを特徴としている。
また、本発明は、前記発明において、前記補助反射面で反射され前記シリンドリカルレンズを通って前方に照射された光の投影パターンは、車両前方方向中心部に向かって照射することを特徴としている。

更に、本発明は前記発明において、前記第１の遮光シェードと前記第２の遮光シェードとはそれぞれ逆方向に回転することを特徴としている。
また、本発明は、中央に非球面レンズが形成され前記非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズが形成された投影用の異形レンズと、光源と、前記光源の近傍に第一焦点を有し前記非球面レンズの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面である主反射面及び前記光源を焦点とする楕円放物反射面である補助反射面を備えたリフレクタと、前記非球面レンズと前記シリンドリカルレンズとの焦点付近に共通する回転軸を備え回転可能に設けられた遮光シェードと、を備え、前記補助反射面は、前記シリンドリカルレンズに対応して前記主反射面の水平方向の左右両側に設けられ、前記補助反射面は、当該補助反射面で反射されて当該補助反射面に対応して設けられた前記シリンドリカルレンズを介して前方に照射される前記光源からの光が、水平方向に拡散しないように、水平方向断面が前記光源近傍に焦点を有する放物面を含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記発明において、前記補助反射面は、垂直方向断面が前記光源近傍を第一焦点とし、前記補助反射面に対応して設けられたシリンドリカルレンズの焦線近傍に第二焦点が現れる楕円面を含むことを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタ型車両用前照灯は、投影用の異形レンズ、光源、リフレクタ、及び遮光シェードを備えている。

異形レンズは中央に非球面レンズが形成され、水平方向の左右両側にシリンドリカルレンズが形成されている。リフレクタは、光源の近傍に第一焦点を有し非球面レンズの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面である主反射面及び光源を焦点とする楕円放物反射面である補助反射面を主反射面の水平方向の左右両側に有している。主反射面は異形レンズの非球面レンズに対応するように光源から光を反射し、補助反射面は異形レンズのシリンドリカルレンズに対応するように光源から光を反射する。

これにより、横長の光源像の左右の部分が中心付近に照射されるので、光出力の小さい光源であっても容易に走行用のビームの配光パターンを形成し、光度が十分に高められた遠方の視認性の良いプロジェクタ型車両用前照灯とすることが可能となる。

また、プロジェクタ型車両用前照灯には、非球面レンズとシリンドリカルレンズとの焦点付近に共通する回転軸を備え回転可能に設けられた遮光シェードを備えている。遮光シェードは被球面レンズに対応した第１の遮光シェードとシリンドリカルレンズに対応した第２の遮光シェードとを備え、第１の遮光シェードと第２の遮光シェードとはそれぞれ逆方向に回転する。

これにより、すれ違いビームとなるロービームと走行ビームであるハイビームの切り替えが容易に行うことが可能となる。また、ロービーム時においては、シリンドリカルレンズにより形成された照射パターンは遮光シェードにより水平より上側のみ遮光され、下半分の光は路面照射用として用いられロービーム時の遠方視認性確保にも寄与する。

以上説明したように、本発明のプロジェクタ型車両用前照灯によれば、非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズを組みあせた異形レンズと主反射面と補助反射面を備えたリフレクタにより、中心部分の光度が十分に高められた遠方の視認性の良い走行用ビームの配光パターンとすれ違いビームとを一つの灯体で容易に切り替え可能なプロジェクタ型車両用前照灯とすることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るプロジェクタ型車両用前照灯の好ましい実施の形態について詳説する。まず初めに、本発明に係わるプロジェクタ型車両用前照灯の構成について説明する。図１は本発明におけるプロジェクタ型車両用前照灯の外観を示した斜視図である。

図１に示すように、プロジェクタ型車両用前照灯である前照灯１０は、車両前方に向けて光を投影する異形レンズ１１、光源１２、光源１２の光を反射するリフレクタ１３、走行ビームとすれ違いビームを形成する為の遮光シェード１４、及び不図示の駆動装置等を備えている。

異形レンズ１１は、中心に非球面レンズ１１ａが形成され、前照灯１０を車両に取り付けた際における非球面レンズ１１ａの水平方向の両側にシリンドリカルレンズ１１ｂ、１１ｂが形成されている。非球面レンズ１１ａは光源１２側に焦点を備えた非球面型のレンズである。非球面レンズ１１ａの両側に備えられたシリンドリカルレンズ１１ｂ、１１ｂは、正面視矩形のレンズであって、光源１２側に直線状に並ぶ焦点群（焦線ライン）を備えている。

光源１２はメタルハライド、ハロゲン等による発光部を備えた光源である。リフレクタ１３は、光源１２より発せられる光を異形レンズ１１に向って反射する複数の反射面を備えている。

リフレクタ１３は主反射面１３ａと補助反射面１３ｂ、１３ｂを備えている。主反射面１３ａは光源１２の近傍に第一焦点を有し非球面レンズ１１ａの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面１３ａを形成している。図２に示すように、主反射面１３ａの第一焦点ｆ１には光源１２の発光部１２ａが配置され、発光部１２ａより発せられ主反射面１３ａで反射された光は、非球面レンズ１１ａの焦点ｆ３近傍に位置する第二焦点ｆ２に収束し、非球面レンズ１１ａにより集光されて前方へ照射される。

補助反射面１３ｂは図１に示すように主反射面１３ａの水平方向の左右両側に設けられ、楕円放物反射面を形成している。補助反射面１３ｂは、水平方向断面が光源１２の発光部１２ａ近傍に焦点ｆ４を有する放物面に形成されている。補助反射面１３ｂの垂直方向断面は、発光部１２ａを第一焦点である焦点ｆ４とし、シリンドリカルレンズ１１ｂの焦線ｆ５近傍に第二焦点である焦点ｆ６が現れる楕円面に形成されている。垂直方向断面の楕円面は、補助反射面１３ｂの水平方向断面の一点（以下、Ａ点と称する）を通りシリンドリカルレンズ１１ｂの焦線ｆ５に垂直に交差する垂直平面（以下、Ｂ平面と称する）の焦線ｆ５との交差点を第二焦点である焦点ｆ６とした、Ａ点を通る回転楕円面に形成されている。Ａ点を通る回転楕円面とＢ平面と交線をＣ交線とし、Ｃ交線はＡ点を水平方向断面上に複数求めることにより形成される。これにより補助反射面１３ｂが形成される。

これにより、図３に示すように補助反射面１３ｂの各反射面の焦点ｆ４近傍に光源１２の発光部１２ａが配置され、発光部１２ａより発せられた水平方向に照射される横長の光源像を成す光は、補助反射面１３ｂの各面で反射されてシリンドリカルレンズ１１ｂの焦線ｆ５近傍の焦点ｆ６にそれぞれ収束し、シリンドリカルレンズ１１ｂにより集光されて前方へ照射される。

遮光シェード１４は、非球面レンズ１１ａに対応した遮光板１４ａとシリンドリカルレンズ１１ｂに対応した遮光板１４ｂとが共通する回転軸１４ｃへ回転可能に取り付けられている。

遮光板１４ａと遮光板１４ｂとはソレノイドや電磁モーター等による不図示の駆動装置により図４に示すように、遮光板１４ａが光源１２側である矢印Ａ方向へ回転し、遮光板１４ｂがシリンドリカルレンズ１１ｂ側である矢印Ｂ方向へ回転してすれ違いビームとなるロービームと走行ビームであるハイビームとの切り替えを行う。

ロービームとハイビームの切り替えにおいては、非球面レンズ１１ａでは図２に示すように遮光板１４ａが水平線Ｈよりも上部にあたる光を遮り下部のみの光としてハイビームからロービームへ切り替え、遮光板１４ａを図４に示す矢印Ａ方向に回転させることにより全ての光を通してハイビーム状態とする。同じようにシリンドリカルレンズ１１ｂでは図５に示すように遮光板１４ｂが水平線Ｈよりも上部にあたる光を遮り下部のみの光としてハイビームからロービームへ切り替え、遮光板１４ｂを図４に示す矢印Ｂ方向に回転させることにより全ての光を通してハイビーム状態とする。

これにより走行ビームであるハイビームの際には、図６に示す車両前方所定位置に配置された垂直スクリーンに投影されたパターンように集光性の高い光が中心部に収束される。すれ違いビームの際には、図７に示すようにシリンドリカルレンズ１１ｂにより形成された照射パターンは遮光板１４ｂにより水平より上側のみが遮光され、下半分の光は路面照射用として用いられロービーム時の遠方視認性確保に寄与する。また、遮光板１４ａは上端部の一部が切り欠かかれ、すれ違いビームの際にカットオフラインを形成して対向車と接近する側の光の上部が減光される。

これらにより、シリンドリカルレンズ１１ｂにより横長の光源像の左右の部分が中心付近に照射され、光出力の小さい光源１２であっても中心部分の光度が十分に高められた遠方の視認性の良い走行用のビームの配光パターンとすれ違いビームとを一つの前照灯ユニットで容易に形成するプロジェクタ型車両用前照灯である前照灯１０とすることが可能となる。

以上、説明したように、本発明に係わるプロジェクタ型車両用前照灯によれば、非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズを組みあせた異形レンズと主反射面と補助反射面を備えたリフレクタにより、横長の光源像の左右の部分が中心付近に照射されるので、光出力の小さい光源であっても光度が十分に高められた遠方の視認性の良い走行用のビームの配光パターンとすれ違いビームとを一つの前照灯ユニットのみで容易に形成し、走行ビームであるハイビームとすれ違いビームとなるロービームとの切り替えが容易に行うことが可能となる。

なお、本実施形態における異形レンズは非球面レンズとシリンドリカルレンズが一体に形成されているが、本発明はそれに限らず、非球面レンズとシリンドリカルレンズとが本実施の形態と同等の配置であれば別々に形成されていてもよい。

また、本実施の形態におけるリフレクタは主反射面と補助反射面が一体に形成されているが、本発明はそれに限らず、主反射面と補助反射面とが本実施の形態と同等の配置ではれば別々に形成されていてもよい。

更に、本実施の形態では遮光シェードは非球面レンズに対応した遮光板とシリンドリカルレンズに対応した遮光板とを備え、不図示の駆動装置によりそれぞれが逆方向に回転しているが本発明はそれに限らず、ハイビームとロービームとを切り替えるスイッチ等に連動してそれぞれのレンズに入射する光源からの光の上側の光を遮光する状態と全ての光を通過させる状態とを切り替えるものであればいずれの形態であってもよい。

本発明におけるプロジェクタ型車両用前照灯の外観を示した斜視図。 非球面レンズ部の集光状況を示した断面図。 シリンドリカルレンズ部の集光状況を示した斜視図。 遮光シェードの動きを示した側面図。 シリンドリカルレンズ部の集光状況を示した断面図。 走行ビームの配光状況を示した図。 すれ違いビームの配光状況を示した図。 従来のプロジェクタ型車両用前照灯の断面図。

符号の説明

１０…前照灯（プロジェクタ型車両用前照灯），１１…異形レンズ，１１ａ…日球面連図，１１ｂ…シリンドリカルレンズ，１２…光源，１３…リフレクタ，１３ａ…回転楕円面，１３ｂ…楕円放物反射面，１４…遮光シェード，１４ａ、１４ｂ…遮光板，１４ｃ…回転軸

Claims (6)

1. 中央に非球面レンズが形成され前記非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズが形成された投影用の異形レンズと、
   光源と、
   前記光源の近傍に第一焦点を有し前記非球面レンズの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面である主反射面及び前記光源を焦点とする楕円放物反射面である補助反射面を備えたリフレクタと、
   前記非球面レンズと前記シリンドリカルレンズとの焦点付近に共通する回転軸を備え回転可能に設けられた遮光シェードと、を備え、
   前記リフレクタの前記主反射面は、前記異形レンズの非球面レンズに対応するように前記光源から光を反射し、
   前記リフレクタの前記補助反射面は、前記異形レンズの水平方向両側のシリンドリカルレンズに対応するように水平方向両側に設けられ、前記光源から光を反射し、
   前記シリンドリカルレンズは、側面視において前記非球面レンズよりも光源側に出射面が位置する正面視矩形形状であって、前記回転軸よりも異形レンズ寄りの位置に焦線ラインを備えており、
   前記遮光シェードは、前記非球面レンズに対応した第１の遮光シェードと前記シリンドリカルレンズに対応した第２の遮光シェードとを備え、前記第１の遮光シェードが前記回転軸よりも光源側の位置にて遮光し、前記第２の遮光シェードが前記回転軸よりも異形レンズ側の位置にて遮光することを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯。
2. 前記補助反射面は、垂直方向断面が前記光源の発光部を第１焦点とし、前記シリンドリカルレンズの焦線近傍に第２焦点を有する楕円形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯。
3. 前記補助反射面で反射され前記シリンドリカルレンズを通って前方に照射された光の投影パターンは、車両前方方向中心部に向かって照射することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯。
4. 前記第１の遮光シェードと前記第２の遮光シェードとはそれぞれ逆方向に回転することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯。
5. 中央に非球面レンズが形成され前記非球面レンズの水平方向の両側にシリンドリカルレンズが形成された投影用の異形レンズと、
   光源と、
   前記光源の近傍に第一焦点を有し前記非球面レンズの焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面である主反射面及び前記光源を焦点とする楕円放物反射面である補助反射面を備えたリフレクタと、
   前記非球面レンズと前記シリンドリカルレンズとの焦点付近に共通する回転軸を備え回転可能に設けられた遮光シェードと、を備え、
   前記補助反射面は、前記シリンドリカルレンズに対応して前記主反射面の水平方向の左右両側に設けられ、
   前記補助反射面は、当該補助反射面で反射されて当該補助反射面に対応して設けられた前記シリンドリカルレンズを介して前方に照射される前記光源からの光が、水平方向に拡散しないように、水平方向断面が前記光源近傍に焦点を有する放物面を含むことを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯。
6. 前記補助反射面は、垂直方向断面が前記光源近傍を第一焦点とし、前記補助反射面に対応して設けられたシリンドリカルレンズの焦線近傍に第二焦点が現れる楕円面を含むことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ型車両用前照灯。

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