JP5396254B2

JP5396254B2 - 車両用前照灯

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Publication number: JP5396254B2
Application number: JP2009277665A
Authority: JP
Inventors: 喜昭中矢
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: JP2011119184A

Description

本発明は、車両用前照灯に関するものであり、詳しくは、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンの切換えが可能なプロジェクタ型の車両用前照灯に関する。

従来のこの種の車両用前照灯の構成が、特開２０００−３４８５０８に開示されている（図１１及び図１２参照）。

開示された車両用前照灯８０はその光学系の主要部が、光源８１、楕円系反射面８２ａを有する反射鏡８２、平板状の遮蔽部８３ａと該遮蔽部８３ａの一方の面に設けられた内面鏡部８３ｂと回動支持部８３ｃとからなる遮蔽板８３及び投影レンズ８４で構成されている。

反射鏡８２の楕円系反射面８２ａは回転楕円面を長軸ｚに沿って略２等分したときの半分の形状とされ、その第一焦点ｆ１の位置に光源８１が配置されている。遮蔽板８３は楕円系反射面８２ａの第一焦点ｆ１と第二焦点ｆ２との間に配置されており、遮蔽板８３の平面状の内面鏡部８３ｂが前記長軸ｚに沿うと共に楕円系反射面８２ａと対峙し、且つ回動支持部８３ｃと反対側の端部が楕円系反射面８２ａの第二焦点ｆ２の位置の近傍に位置している。

投影レンズ８４は楕円系反射面８２ａの第二焦点ｆ２の位置の近傍を後側焦点の位置とし、光軸が前記長軸ｚと一致するように配置されている。

光学系をこのような構成とすることにより、図１１に示すように、遮蔽板８３を、回動支持部８３ｃを回動の中心としてロービーム（すれ違いビーム）用配光パターン形成位置ｓに回動すると、光源８１から楕円系反射面８２ａに向けて発せられて該楕円系反射面８２ａで反射された光（反射光）は、直接第二焦点ｆ２に結像する光と内面鏡部８３ｂで反射されて第二焦点ｆ２に結像する光とに分かれ、第二焦点ｆ２には楕円系反射面８２ａで反射された全ての光による半円形状の結像が形成される。

この半円形状の結像は、円形状の結像に対して面積が略半減し輝度がほぼ倍増となるものであり、この結像が投影レンズ８４を通して照射方向の下向き方向に投影されてロービーム用の明るい配光パターンが得られる。

一方、図１２に示すように、遮蔽板８３を、回動支持部８３ｃを回動の中心としてハイビーム（走行ビーム）用配光パターン形成位置ｍに回動すると、光源８１から楕円系反射面８２ａに向けて発せられて該楕円系反射面８２ａで反射された光（反射光）は、遮蔽されることなく第二焦点ｆ２に円形の結像を形成し、この結像が投影レンズ８４を通して照射方向の上向きを含めた方向に投影されてハイビーム用の配光パターンが得られる。

特開２０００−３４８５０８号公報

ところで、上述の従来の車両用前照灯においては、ロービーム用配光パターンの高光度領域であるホットゾーンは内面鏡部８３ｂで反射された反射光により形成されるものである。そのため、内面鏡部８３ｂによる反射光を使用しないハイビーム用配光パターンのホットゾーンの明るさは、ロービーム用配光パターンのホットゾーンの明るさよりも暗いものとなり十分な明るさを得ることができず、ハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとすることは不可能である。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンの切換えが可能なプロジェクタ型の車両用前照灯において、ロービーム用配光パターンのホットゾーンとハイビーム用配光パターンのホットゾーンが共に十分な明るさを確保することができ、且つ夫々の配光パターンが最適な形状及び光度分布を有するようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第一焦点の位置を共に共有して連設された夫々回転楕円面又はそれに類する回転自由曲面からなる２つの回転楕円系曲面を、前記一方の回転楕円系曲面の長軸を含む平面で上下に分割したときの略上側に位置する前記一方の回転楕円系曲面に形成された主反射面ともう一方の回転楕円系曲面に形成された副反射面からなると共に前記主反射面の前端側に前記副反射面の後端側が位置する複合楕円系反射面と、前記第一焦点の近傍に位置しその発光軸を上方に向けた光源と、前記長軸を光軸とし前記光軸上の前記主反射面の第二焦点と同一位置に後側焦点が位置する投影レンズと、前記光源と前記投影レンズとの間に位置する反射手段と、を備えた車両用前照灯であって、前記反射手段が前記光軸近傍で且つ該光軸に沿った位置にあるときは、前記反射手段前端縁が前記投影レンズの後側焦点近傍に位置し、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射され、前記反射手段が前記光軸に対して所定の角度をもって前方に向けて下方に傾斜した位置にあるときは、前記反射手段の下方に位置する、前記副反射面の第二焦点が前記後側焦点に対して前記反射手段を対称面とする面対称の位置にあり、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射されると共に、前記副反射面で反射された一次反射光が前記反射手段で再度反射されてその二次反射光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射される、ことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、第一焦点の位置を共に共有して連設された夫々回転楕円面又はそれに類する回転自由曲面からなる２つの回転楕円系曲面を、前記一方の回転楕円系曲面の長軸を含む平面で上下に分割したときの略上側に位置する前記一方の回転楕円系曲面に形成された主反射面ともう一方の回転楕円系曲面に形成された副反射面からなると共に前記主反射面の前端部に前記副反射面の後端部が連接されてなる複合楕円系反射面と、前記第一焦点の近傍に位置しその発光軸を上方且つ前方に向けた光源と、前記長軸を光軸とし前記光軸上の前記主反射面の第二焦点と同一位置に後側焦点が位置する投影レンズと、前記光源と前記投影レンズとの間に位置し、上面を平面反射面とし後端縁側に回動支持部を有し該回動支持部を支点に前端縁側が上下に回動する可動ミラーと、を備えた車両用前照灯であって、前記可動ミラーの平面反射面が前記光軸近傍で且つ該光軸に沿った位置にあるときは、前記可動ミラーの前端縁が前記投影レンズの後側焦点近傍に位置し、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射され、前記可動ミラーの反射面が前記光軸に対して所定の角度をもって前方に向けて下方に傾斜した位置にあるときは、前記反射面の下方に位置する、前記副反射面の第二焦点が前記後側焦点に対して前記平面反射面を対称面とする面対称の位置にあり、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射されると共に、前記副反射面で反射された一次反射光が前記平面反射面で再度反射されてその二次反射光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射される、ことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の何れかにおいて、前記光源が前記主反射面を見込む立体角は前記副反射面を見込む立体角よりも大きいことを特徴とするものである。

本発明は、ハイビーム配光パターン形成時に、発光軸を副反射面側に向けられた光源から発せられた光が順次、その副反射面、可動ミラーの平面反射面、投影レンズの後側焦点及び投影レンズを通って外部に照射される光路の形成に係わる光学系を構成するようにした。

その結果、発光軸を副反射面側に向けて配置された光源から発せられた光が上記光学系を経て照射する照射光は、ハイビーム用配光パターンにおいてホットゾーンを形成するものとなり、ホットゾーンの高光度化に大いに寄与するものとなった。

また、光源から発せられて主反射面に向かう光と副反射面に向かう光の光量比を適宜な比率に設定することにより、主反射面の反射光のみで形成されるロービーム用配光パターンと、主反射面の反射光と副反射面の反射光とで形成されるハイビーム用配光パターンとの明るさのバランスを最適な状態に設定することができるようになった。

これにより、ロービーム用配光パターン及びハイビーム用配光パターンのいずれも視認性の良好なものとすることができ、夜間走行時の前方確認を確実なものとすることが可能となった。

実施形態を斜め方向から見た説明図である。図１の縦断面による説明図である。実施形態を斜め方向から見た説明図である。図３の縦断面図による説明図である。実施形態に係わる光学系の説明図である。同じく、実施形態に係わる光学系の説明図である。実施形態に係わる配光パターンの説明図である。同じく、実施形態に係わる配光パターンの説明図である。実施形態の、光源が見込む立体角に係わる説明図である。同じく、実施形態の、光源が見込む立体角に係わる説明図である。従来例の説明図である。同じく、従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１０を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。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、これらの実施形態に限られるものではない。

なお、以下の説明において使用する「水平」、「垂直」、「前方」、「後方」、「下方」「上方」等の方向を示す用語は、車両用前照灯を車両に搭載した状態における「路面に水平」、「路面に垂直」、「灯具の照射方向」、「灯具の照射方向と反対方向」、「路面側に向かう方向」、「路面と反対側に向かう方向」を意味するものである。そのうち、「前方」及び「後方」は又、夫々後述するような「光源から投影レンズに向かう方向」、「投影レンズから光源に向かう方向」でもある。

図１〜図４は本発明の車両用前照灯の主要部の構成を模式的に示すものであり、そのうち、図１及び図２はロービーム（すれ違いビーム）用配光パターンを形成するときの状態を示し、図３及び図４はハイビーム（走行ビーム）用配光パターンを形成するときの状態を示している。

本発明の車両用前照灯はその主要部が、光源モジュール１、リフレクタ１０、可動ミラー２０、投影レンズ３０、レンズホルダー４０、ヒートシンク５０及び回動機構部６０により構成されている。

光源モジュール１は、光源２と、光源２を備えた基板３と、該基板３が搭載されたメタルプレート４により構成されている。

光源２は、光学系において点光源とみなすことができる発光源（発光素子）からなり、例えば、ＬＥＤ等の半導体発光素子５が用いられ、車両用前照灯に要求される明るさや配光特性を満足するように適宜の数、適宜の配置で基板３に実装されている。更に、発光素子５が実装された基板３はメタルプレート４に搭載され、基板３が搭載されたメタルプレート４はヒートシンク５０に取り付けられている。

これにより、発光素子５の点灯時の発熱が基板３及びメタルプレート４を介してヒートシンク５０に伝導されてヒートシンク５０から外部に放散され、発光素子５の温度上昇が抑制される。その結果、発光素子５の点灯時の自己発熱による温度上昇に起因する発光効率の低下が抑制され、必要な照射光量を確実に確保することが可能となる。

リフレクタ１０は、光源２の位置を共通の第一焦点ｆ１の位置とする互いに連設された、夫々回転楕円面又はそれに類する回転自由曲面からなる２つの回転楕円系曲面を、一方の回転楕円系曲面の長軸を含む水平面で上下に分割したときの一方の側（上側）に位置する部分からなる複合楕円面を有しており、複合楕円面は夫々前記一方の回転楕円系曲面を主反射面１１ａ、もう一方の回転楕円系曲面を副反射面１１ｂとする複合楕円系反射面１１を備えており、主反射面１１ａの前端部に前方方向に延びる副反射面１１ｂの後端部が連接されている。

リフレクタ１０はヒートシンク５０に固定されており、複合楕円系反射面１１が上方側から光源２を覆うように位置している。

投影レンズ３０は、前側の面（光出射面３０ｂ）が凸状で後側の面（光入射面３０ａ）が平面状の平凸非球面レンズからなり、光軸Ｘ_Ｌが主反射面１１ａの長軸と一致すると共に、後側の焦点ｆ３の位置が主反射面１１ａの第二焦点ｆ２ａの位置と一致するように配設されている。

この投影レンズ３０は、ヒートシンク５０に固定されて前方方向に略筒状に延びるレンズホルダー４０のリング状の部分に支持されている。レンズホルダー４０の略筒状の部分の内部は、光源２から発せられた光が投影レンズ３０に至るまでの光路を形成するための空間領域となる。

可動ミラー２０は、光源２と投影レンズ３０との間に位置し、上面（複合楕円系反射面１１側の面）を平面反射面２０ａとし、前端縁が後方側に凹状に湾曲すると共に後端縁側に回動支持部２０ｂを有する平坦状を呈し、回動支持部２０ｂを支点に回動自在に配設されている。

可動ミラー２０の位置は、ロービーム用配光パターンを形成するときの位置とハイビーム用配光パターンを形成するときの位置が予め設定されており、ヒートシンク５０に固定設置された回動機構部６０を介して、車幅方向に位置する回動支持軸６１の周りを回動する回動支持部２０ｂを支点として回動することによりいずれかの位置に切換えられる。

そのうち、ロービーム用配光パターンを形成する場合は、図２のように、可動ミラー２０の平面反射面２０ａが光軸Ｘ_Ｌを含む水平面上に位置すると共に、その回動支持部２０ｂと反対側の端部近傍に主反射面１１ａの第二焦点ｆ２ａと投影レンズ３０の焦点ｆ３との共有位置が位置するようになっている。

一方、ハイビーム用配光パターンを形成する場合は、図４のように、可動ミラー２０の平面反射面２０ａが光軸Ｘ_Ｌを含む水平面に対して所定の角度をもって前方に向けて下方に傾斜させた状態に位置すると共に、副反射面１１ｂの第２焦点ｆ２ｂの位置と主反射面１１ａの第２焦点ｆ２ａの位置とが平面反射面２０ａを対称面とする面対称の位置に位置するようになっている。

つまり、副反射面１１ｂの第２焦点ｆ２ｂは主反射面１１ａの第一焦点ｆ１と可動ミラー２０の後側焦点ｆ３との間で且つ光軸Ｘ_Ｌの下側に位置している。

ところで、このように構成された車両用前照灯において、発光素子５からなる光源２は、その発光軸Ｘ_Ｓの方向を光軸Ｘ_Ｌに垂直な方向Ｚに対して、主反射面１１ａの前方側に位置する副反射面１１ｂ側に向くようにやや前方に傾けて配置されている。このときの発光軸Ｘ_Ｓの光軸Ｘ_Ｌに垂直な方向Ｚに対する具体的な傾斜角度αは、約１０〜２０°の範囲であることが好ましい。

これにより、光源２の発光軸Ｘ_Ｓは上向き方向にあるときよりも副反射面１１ｂ寄りの方向に位置することになり、光源２から副反射面１１ｂに向かって発せられる光の光量増加を図ることができる。そのため、副反射面１１ｂからの反射光を照射光として形成する配光パターンの照射領域の照度が高められる。

次に、上述の車両用前照灯におけるロービーム用配光パターン形成時とハイビーム用配光パターン形成時の夫々の光学系について夫々図５〜図８を参照して説明する。

まず、ロービーム用配光パターンの形成時には、図５に示すように、可動ミラー２０の回動支持部２０ｂが回動機構部６０を介して回動支持軸６１の周りを回動され、それに伴って可動ミラー２０が回動支持部２０ｂを支点として、該可動ミラー２０の平面反射面２０ａが光軸Ｘ_Ｌを含む水平面上に位置する。

すると、主反射面１１ａの第一焦点ｆ１近傍に位置する光源２から発せられた光のうち、主反射面１１ａに向かい該主反射面１１ａにより光軸Ｘ_Ｌ寄りの前方に向けて反射された光は、直接第二焦点ｆ２ａに向かう光と第二焦点近傍の平面反射面２０ａに向かう光に分かれ、直接第二焦点ｆ２ａに向かう光は一旦第二焦点ｆ２ａで収束してその後発散し、その発散光が投影レンズ３０の光入射面３０ａに投影されて投影レンズ３０内を導光されて光出射面３０ｂから照射方向に向けて照射される。また、第二焦点ｆ２ａ近傍の平面反射面２０ａに向かう光は平面反射面２０ａで反射されて反射光が第二焦点ｆ２ａで収束してその後発散し、同様にその発散光が投影レンズ３０の光入射面３０ａに投影されて投影レンズ３０内を導光されて光出射面３０ｂから照射方向に向けて照射される。

このとき、投影レンズ３０からの照射光で形成される配光パターンは、図７のように、可動ミラー２０の前端縁の反転投影像がカットオフラインＣＬを形成し、主反射面１１ａからの反射光の反転投影像でカットオフラインＣＬの下側のパターンが形成され、そのうち平面反射面１１ａでの反射光によってホットゾーンが形成される。この配光パターンはロービーム用配光パターンとなる。

一方、主反射面１１ａに連設されて該主反射面１１ａの前方に位置する副反射面１１ｂに向かい該副反射面１１ｂにより光軸Ｘ_Ｌの下方に向けて反射された光は、光軸Ｘ_Ｌを含む水平面上に位置する反射面２０ａで反射されて再度副反射面１１ｂ側に戻る。

そのため、副反射面１１ｂからの反射光は投影レンズ３０に投影されることはなく、ロービーム用配光パターンの形成になんら影響を及ぼすものとはならない。

一方、ハイビーム用配光パターンの形成時には、図６に示すように、可動ミラー２０の回動支持部２０ｂが回動機構部６０を介して回動支持軸６１の周りを回動され、それに伴って可動ミラー２０が回動支持部２０ｂを支点として、可動ミラー２０の平面反射面２０ａが光軸Ｘ_Ｌを含む水平面に対して所定の角度をもって前方に向けて下方（水平面から離れる方向）に傾斜させた状態に位置する。

このとき、可動ミラー２０の平面反射面２０ａの具体的な位置は上述したように、この平面反射面２０ａを対称面としたときに副反射面１１ｂの第２焦点ｆ２ｂの位置と主反射面１１ａの第２焦点ｆ２ａの位置とが面対称となるような位置に設定されている。

そのため、主反射面１１ａの第一焦点ｆ１近傍に位置する光源２から発せられた光のうち、主反射面１１ａに向かい該主反射面１１ａにより光軸Ｘ_Ｌ寄りの前方方向に向けて反射された光は一旦第二焦点ｆ２ａで収束してその後発散し、その発散光が投影レンズ３０の光入射面３０ａに投影されて投影レンズ３０内を導光されて光出射面３０ｂから照射方向に向けて照射される。

この照射光によって形成される配光パターンは、主反射面１１ａからの反射光が可動ミラー２０に遮蔽されることなくそのまま第二焦点ｆ２ａを通って投影レンズ３０に投影され、その反転投影像によって配光パターンが形成される。そのため、図８（ａ）に示すような、水平基準線Ｈの上側（Ｕ側）と下側（Ｄ側）の両方に大きく広がる配光パターンとなる。

一方、主反射面１１ａに連設されて該主反射面１１ａの前方方向に位置する副反射面１１ｂに向かい該副反射面１１ｂにより光軸Ｘ_Ｌの下方に向けて反射された光は、光軸Ｘ_Ｌを含む水平面に対して所定の角度をもって前方に向けて下方（水平面から離れる方向）に傾斜させた平面反射面２０ａで反射されて、平面反射面２０ａを対称面とする副反射面１１ｂの第二焦点ｆ２ｂの仮想第二焦点の位置にある第二焦点ｆ２ａに一旦収束してその後発散し、その発散光が投影レンズ３０の光入射面３０ａに投影されて投影レンズ３０内を導光されて光出射面３０ｂから照射方向に向けて照射される。

この照射光によって形成される配光パターンは、副反射面１１ｂで反射された一次反射光が更に可動ミラー２０の平面反射面２０ａで反射されてその二次反射光が第二焦点ｆ２ａを通って投影レンズ３０に投影され、その反転投影像によって配光パターンが形成される。そのため、図８（ｂ）に示すような、水平基準線Ｈの上側（Ｕ側）と下側（Ｄ側）の両方の狭い範囲で且つ照射光量の多い配光パターンとなる。

この２つの配光パターンが重畳されて図８（ｃ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。図８（ｃ）からわかるように、副反射面１１ｂで反射された反射光によって形成される、水平基準線Ｈの上側（Ｕ側）と下側（Ｄ側）の両方の狭い範囲で且つ照射光量の多い配光パターンは、ハイビーム用配光パターンにおいてホットゾーンを形成するものであり、これにより良好な遠方視認性を確保することができる。

ところで、光源２をその発光軸Ｘ_Ｓを前方に傾けて配置したことによるハイビーム用配光パターンの形成に対する効果について、図９及び図１０を参照して説明する。光源２を構成する発光素子５として略球状の指向特性を有するものを使用すると仮定する。図において、発光素子５を発光軸Ｘ_Ｓが上向き（Ｚ方向）となるように配置したときの指向特性（Ｄ１）を点線で表し、発光軸Ｘ_Ｓが上向き（Ｚ方向）から前方に角度α傾くように配置したときの指向特性（Ｄ２）を実線で表している。また、光源２が主反射面１１ａを見込む立体角をβ１とし、副反射面１１ｂを見込む立体角をβ２としている。

なお、光源が主反射面を見込む立体角β１は副反射面を見込む立体角β２よりも大きくなるように、主反射面と副反射面の大きさが設定されている。これにより、主反射面による反射光で配光パターンの全領域を形成し、副反射面による反射光で配光パターンの一部領域にホットゾーンを形成するようにしている。

そこで、夫々の立体角β１、β２で切り取られる指向パターンの面積を、発光軸Ｘ_Ｓが上向方向きにある場合と上向き方向に対して前方方向に傾斜した場合について比較してみると、立体角β１で切り取られる面積については、図９のように、点線で表された指向特性（Ｄ１）のＡで示された領域の方が、実線で表された指向特性（Ｄ２）のＢで表された領域よりも大きい。

つまり、発光軸Ｘ_Ｓが上向きにあるときの方が前方に傾斜したときよりも立体角β１で切り取られる指向パターンの面積が大きく、立体角β１内に含まれる光束が多いことを意味している。このことより、主反射面１１ａからの反射光により形成される配光パターン（図８（ａ）参照）は、光源２の向きを前方に傾けることにより上方に向けたときよりも暗いものとなる。

一方、立体角β２で切り取られる面積については、図１０のように、実線で表された指向特性（Ｄ２）のＢで示された領域の方が、点線で表された指向特性（Ｄ１）のＡで表された領域よりも大きい。

つまり、発光軸Ｘ_Ｓが前方に傾斜したときの方が発光軸Ｘ_Ｓが上向きにあるときよりも立体角β２で切り取られる指向パターンの面積が大きく、立体角β２内に含まれる光束が多いことを意味している。このことより、副反射面１１ｂからの反射光により形成される配光パターン（図８（ｂ）参照）は、光源２の発光軸Ｘ_Ｓの向きを前方に傾けることにより上方に向けたときよりも明るいものとなる。

このように、光源２を発光軸Ｘ_Ｓが上向き且つやや前方に傾斜するように配置することにより、光源２を発光軸Ｘ_Ｓが上向きになるように配置した場合に対して、光源２から発せられて複合楕円系反射面１１に向かう光を、主反射面１１ａと副反射面１１ｂに振り分けて夫々の反射面からの反射光で形成される配光パターンの光度分布を最適なものとした。その結果、図８（ｃ）のような、十分な明るさが確保されたホットゾーンを有するハイビーム用配光パターンが実現し、良好な遠方視認性を有する車両用前照灯が可能となった。

以上説明したように、本発明の車両用前照灯は、発光軸を上方かつ前方に傾けた光源を覆うように、該光源を共有の第一焦点とする主反射面と副反射面とを設け、主反射面の長軸を光軸とし主反射面の第二焦点と同位置に後側焦点を位置させた投影レンズを配置し、光源と投影レンズとの間に、上面を平面反射面とすると共に光軸近傍に回動支持部が位置し該回動支持部から前方に延びる前端縁側が光軸に沿う位置と光軸の下方に傾斜する位置のいずれかに切換えられる可動ミラーが配設された。

そして、ロービーム（すれ違いビーム）用配光パターン形成時には、可動ミラーの平面反射面を光軸に沿う位置にセットする。すると、光源から主反射面の方向に向けて発せられた光は該主反射面で反射されて主反射面の第二焦点と該第二焦点と同一位置にある、投影レンズの後側焦点を通って投影レンズに投影され、投影レンズを介して外部に照射される。

一方、ハイビーム（走行ビーム）用配光パターン形成時には、可動ミラーの平面反射面を光軸の下方に傾斜する位置にセットする。このとき、副反射面の第二焦点は平面反射面の下方に位置し、主反射面の第二焦点と同一位置にある、投影レンズの後側焦点に対して平面反射面を対称面とする面対称の位置にある。そこで、光源から発せられた光のうち、主反射面の方向に向かう光は該主反射面で反射されて主反射面の第二焦点と該第二焦点と同一位置にある、投影レンズの後側焦点を通って投影レンズに投影され、投影レンズを介して外部に照射される。また、副反射面に向かう光は該副反射面で反射されてその反射光が副反射面の第二焦点に向かうが、途中、可動ミラーの平面反射面に遮られ反射されて投影レンズの後側焦点に向かい、後側焦点を通って投影レンズに投影され、投影レンズを介して外部に照射される。

このように、ハイビーム配光パターン形成時に、発光軸を副反射面側に向けられた光源から発せられた光が順次、その副反射面、可動ミラーの平面反射面、投影レンズの後側焦点及び投影レンズを通って外部に照射される光路の形成に係わる光学系を構成するようにした。

すると、発光軸を副反射面側に向けて配置された光源から発せられた光が上記光学系を経て照射する照射光は、ハイビーム用配光パターンにおいてホットゾーンを形成するものとなり、ホットゾーンの高光度化に大いに寄与するものとなる。

また、光源から発せられて主反射面に向かう光と副反射面に向かう光の光量比を適宜な比率に設定することにより、主反射面の反射光のみで形成されるロービーム用配光パターンと、主反射面の反射光と副反射面の反射光とで形成されるハイビーム用配光パターンとの明るさのバランスを最適な状態に設定することができる。

なお、光源から主反射面に向かう光と副反射面に向かう光の光量比の設定は、光源の発光軸の方向を変えたり、光源が主反射面を見込む立体角と副反射面を見込む立体角の比率を変えることにより実現できる。

これにより、ロービーム用配光パターン及びハイビーム用配光パターンのいずれも視認性の良好なものとすることができ、夜間走行時の前方確認を確実なものとすることが可能となる。

なお、上述の説明における回動機構部は、可動ミラーを所定の位置に回動する機構を有するものであれば特に限定されるものではない。

１… 光源モジュール
２… 光源
３… 基板
４… メタルプレート
５… 発光素子
１０… リフレクタ
１１… 複合楕円系反射面
１１ａ… 主反射面
１１ｂ… 副反射面
２０… 可動ミラー
２０ａ… 平面反射面
２０ｂ… 回動支持部
３０… 投影レンズ
３０ａ… 光入射面
３０ｂ… 光出射面
４０… レンズホルダー
５０… ヒートシンク
６０… 回動機構部
６１… 回動支持軸

Claims

第一焦点の位置を共に共有して連設された夫々回転楕円面又はそれに類する回転自由曲面からなる２つの回転楕円系曲面を、前記一方の回転楕円系曲面の長軸を含む平面で上下に分割したときの略上側に位置する前記一方の回転楕円系曲面に形成された主反射面ともう一方の回転楕円系曲面に形成された副反射面からなると共に前記主反射面の前端側に前記副反射面の後端側が位置する複合楕円系反射面と、前記第一焦点の近傍に位置しその発光軸を上方に向けた光源と、前記長軸を光軸とし前記光軸上の前記主反射面の第二焦点と同一位置に後側焦点が位置する投影レンズと、前記光源と前記投影レンズとの間に位置する反射手段と、を備えた車両用前照灯であって、
前記反射手段が前記光軸近傍で且つ該光軸に沿った位置にあるときは、前記反射手段前端縁が前記投影レンズの後側焦点近傍に位置し、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射され、
前記反射手段が前記光軸に対して所定の角度をもって前方に向けて下方に傾斜した位置にあるときは、前記反射手段の下方に位置する、前記副反射面の第二焦点が前記後側焦点に対して前記反射手段を対称面とする面対称の位置にあり、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射されると共に、前記副反射面で反射された一次反射光が前記反射手段で再度反射されてその二次反射光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射される、ことを特徴とする車両用前照灯。
第一焦点の位置を共に共有して連設された夫々回転楕円面又はそれに類する回転自由曲面からなる２つの回転楕円系曲面を、前記一方の回転楕円系曲面の長軸を含む平面で上下に分割したときの略上側に位置する前記一方の回転楕円系曲面に形成された主反射面ともう一方の回転楕円系曲面に形成された副反射面からなると共に前記主反射面の前端部に前記副反射面の後端部が連接されてなる複合楕円系反射面と、前記第一焦点の近傍に位置しその発光軸を上方且つ前方に向けた光源と、前記長軸を光軸とし前記光軸上の前記主反射面の第二焦点と同一位置に後側焦点が位置する投影レンズと、前記光源と前記投影レンズとの間に位置し、上面を平面反射面とし後端縁側に回動支持部を有し該回動支持部を支点に前端縁側が上下に回動する可動ミラーと、を備えた車両用前照灯であって、
前記可動ミラーの平面反射面が前記光軸近傍で且つ該光軸に沿った位置にあるときは、前記可動ミラーの前端縁が前記投影レンズの後側焦点近傍に位置し、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射され、
前記可動ミラーの反射面が前記光軸に対して所定の角度をもって前方に向けて下方に傾斜した位置にあるときは、前記反射面の下方に位置する、前記副反射面の第二焦点が前記後側焦点に対して前記平面反射面を対称面とする面対称の位置にあり、前記光源から発せられて前記主反射面で反射された光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射されると共に、前記副反射面で反射された一次反射光が前記平面反射面で再度反射されてその二次反射光が前記後側焦点を通って前記投影レンズを介して外部に照射される、ことを特徴とする車両用前照灯。
前記光源が前記主反射面を見込む立体角は前記副反射面を見込む立体角よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の車両用前照灯。