JPH0447601A - 車両用前照灯の光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車などに装着させる前照灯の光学系に係り
、特に、リフレクタの形状に特徴を有する光学系に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第４図は広く用いられている従来例の前照灯を示し、同
図（Ｂ）は水平断面図である。

回転放物面鏡１の焦点Ｆ付近に光源バルブ（図示省略）
が設置されている。

」−記光源バルブから出射した光は回転放物面鏡１で反
射されて、光軸２方向の平行光束となってプリズムレン
ズ２に入射する。

プリズムレンズ２に入射した平行光束は、該プリズムレ
ンズ２によって左右に角０ＩＩｌずつ拡散される。

この型式の従来例のＩＹｆ照灯の配光パターンは、第４
図（Ａ）に示すごとく左右に角Ｏ１，ｌの範囲にわたり
、比較的−様な配光となる。

しかし、望むらくはプリズムレンズ２を用いないで、素
通しのレンズ、若しくは素通しに近い簡単なプリズムレ
ンズを用いても所望の配光パターンが得られるような光
学系の開発が期待されている。

第５図は上記と異なる公知例を示す。

同図（Ｂ）に見られるごとく、この公知例の拡散形リフ
レクタ３は、点ト′から出射した光を受けて、該リフレ
クタの中央部では光軸Ｚと略平行に光を反射し、周辺部
に移るにつれて光軸Ｚに対して開く（前方で拡開する）
方向に光を反射し、左右両端部においては角０ｆｆｌで
開く方向に反射する。

この形式の前照灯の配光パターンは、同図（Ａ）に示さ
れるごとく、左右の両端部において照射光景が過小とな
る。

その上、破線で示した位置に補助球面鏡４を設けること
ができない。

上記第５図の公知例の欠点を解消し、前記補助球面鏡の
設置が可能で、かつ、左右両端部の光景が大きいように
改良した例として第６図の構成が公知である。

この公知例の特殊リフレクタ５は、点Ｆから出射した光
を、中央部において角Ｏｍだけ外側へ開く方向に反射し
、左右両端部においては光軸と平行な光束となるように
反射する。

しかし、この公知例（第６図）の前照灯においては、同
図（Ａ）に配光パターンを示すごとく、中央部付近の光
量が不足する。

上記の事情に鑑みて、左右方向に角Ｏｍの範囲で均一に
照明され、かつ、補助球面鏡（例えば第５図（Ｂ）に示
した４）を併用し得る、自動車用前照灯の光学系として
、凹面鏡の反射面に対向せしめて光源を設置すると共に
、該凹面鏡の前面開口を覆うレンズを設けてなる前照灯
における反射面の形状および光源の位置を、次のように
構成することが考えられる。

（ａ）前記凹面鏡の反射面は、焦点を共有する多数の回
転放物面を繋ぎ合わせた形状をなし、（ｂ）上記多数の
回転放物面のそれぞれの中心軸は灯具の光軸に対し、水
平面内で交わり、（Ｃ）上記光軸と中心軸との交角は、
当該凹面鏡の中心部付近においては、左、右両側へ角θ
□ずつ傾斜し、該交角は、凹面鏡の左右両端部において
は内側へ角Ｏ１，ｌずつ収束方向に傾斜し、この間で漸
次に変化している。

」−記の構成は、本発明者が創作して別途出願中（特願
昭６３−３００９７３）（７）も（７）であるＣ以下、
先願という）。

上記先願の構成によれば、 焦点から出て回転放物面で反射され左先は光軸と平行に
なるので、反射光の方向は水平面内において、角θから
角−θまでの間にほぼ一様に分布される。

その上、反射面の中央部は左右に各角Ｏｍの拡散方向に
反射するので、この左、右それぞれの角０、ｎの範囲（
角２０の範囲）に補助球面鏡を設けることが出来る。

第７図は、前記先願の発明に係る光学系における特殊リ
フレクタ６を示し、第７図（Ａ）は模式的な水平断面図
、第７図（Ｂ）はその説明図である。

第７図（Ｂ）においてＺは灯具の光軸、Ｘは光軸と直交
する水平軸である。

点Ｆを焦点とし、光軸Ｚに対して右回りに傾斜した中心
軸Ｚｂを有する回転放物面Ｐｂを想定する。

さらに、点Ｆを焦点とし、光軸Ｚに対して左回りに傾斜
した中心軸Ｚｈを有する回転放物面Ｐｈを想定する。

そして、これらの回転放物面Ｐｂｙ　Ｐｄｏ　ｐｈを相
互に繋ぎ合わせた複数回転放物面を設定し、この複合回
転放物面に沿って反射面を構成する。

上述の第７図（Ｙ３）においては、説明の便宜上、３個
の回転放物面を設定して述べたが、第７図においては左
、右各８個の回転放物面を設定してこれらを繋ぎ合わせ
た。

第７図（Ａ）においてＺａ−Ｚｈはそれぞれ８個の回転
放物面の中心軸である。これら８本の中心軸の交点１’
を焦点として、それぞれ回転放物面（図示省略）を想定
する。

本第１図（Ａ）において、 Ｐａは、Ｆを焦点としＺａを中心軸とした放物面の一部
分である。

Ｐｌ、は、Ｆを焦点としＺｂを中心軸とした放物面の一
部分である。

■）ｃは、Ｆを焦点としＺ。を中心軸とした放物面の一
部分である。

Ｐｄは、Ｆを焦点としｚｄを中心軸とした放物面の一部
分である。

Ｐｅは、Ｉ−’を焦点としＺｅを中心軸とした放物面の
一部分である。

Ｐｆは、Ｆを焦点としｚｆを中心軸とした放物面の一部
分である。

Ｐｇは、Ｆを焦点としＺｇを中心軸とした放物面の一部
分である。

ｐｈは、Ｆを焦点としＺｈを中心軸とした放物面の一部
分である。

焦点Ｆに位置せしめた光源（図示せず）から出射して、
回転放物面ｐａ−ｐｈでそれぞれ反射した光は、矢印ａ
〜矢印りの如く、中心軸ｚａ−Ｚｈと平行に反射される
。

このようにして、焦点ドに位置せしめた光源（図示せず
）から各方向に出射した光は、矢印ａ〜同りの如く左、
右方向に角±Ｏｍの範囲内に拡散される。

回転放物面Ｐａ−Ｐｈで反射された矢印ａ　”　ｈの光
は、矢印ａの如く右向きの光はど光束密度が大きく、矢
印りの如く左向きの光はど光束密度が小さいので、第８
図（Ａ）に示すような配光パターンとなる。

第７図（Ａ）において１図の左半部には光路の記入を省
略したが、光軸Ｚに関して左右対象な光路が形成される
。

従って、左半部によって生じる配光パターンは第８図（
Ｂ）の如く、前述した同図（Ａ）と左右勝手違いとなる
。

従って、本例の前照灯全体としての配光パターンは、第
８図（Ａ）と第８図（Ｂ）とを加え合わせた第８図（Ｃ
）のごとくしこなり、好適な配光特性が得られる。

すなわち、左右に角Ｏ，ｎの範囲内で均一な照度分布が
得られる。

さらに、第７図（Ａ）から容易に理解されるように、反
射光の光路（矢印ａ　−ｈ　）は、本例の特殊リフレク
タの中央正面の部分を通らないので、第９図の如く補助
球面鏡４を設置するに好適である。

本例（第９図）のように補助球面鏡４を併設すると、光
源（焦点Ｆに位置している）から前方の角２０１１＋の
範囲の光束も有効に利用できる。この先願の発明を適用
すると、第８図について説明し＝９ た配光パターンが得られるので、前面レンズとして素通
しレンズ８を用い得る。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に説明したように、先願の発明に係る光学系によれ
ば、はとんど素通しのレンズを用いて、前照灯の正面を
中心として、光軸Ｚに対して角Ｏ０をなす範囲を均一に
照明することができる。

しかしながら、前記先願の発明においては、配光パター
ンにおける左右の照度分布の均一性を１−１的としてお
り、中心部の光束密度を任意に設定することができない
。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、前面レン
ズによる調光に頼らなくても、リフレクタによって所望
の配光パターンが得られ、特に、高い中心部照度と、広
い周辺拡散角とを有する配光パターンが得られる、車両
用前照灯の光学系を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の光学系は車両に装
着した状態における該車両の進行方向の水ｉｎ線をＺ軸
とし、 上記Ｚ軸と直交する水平線をＸ軸、垂直線をＹ軸とし、 下記の如く構成された反射面を有するリフレクタを具備
していることを特徴とする。

ａ、Ｚ−Ｙ而と平行な面による断面は、Ｚ軸と平行な線
を対称軸とする放物線、もしくはこれに近似する曲線を
なしている。

ｂ、ｙ−ｚ面に平行な面によって反射面を複数の反射ゾ
ーンに区画し、 光源から出射してリフレクタで反射した光がＺ軸に列し
て拡開する角度を０とし、 区画された複数の反射ゾーンの内、最も内側の反射ゾー
ンにおいては前記の拡開角Ｏが内側から外側に向かって
＋θ１から−０２まで漸次に減少し、上記ゾーンの外側
に隣接する反射ゾーンにおいては拡開角０が内側から外
側に向かって−０２から＋θ３まで漸次に増加し、 さらに外側に隣接する反射ゾーンにおいては同様に＋θ
３から＝０４まで漸次に減少し、さらに外側に隣接する
反射ゾーンは上記と同様にして拡散角０の増減を繰り返
し、 各反射ゾーンにおける拡散角の増減の絶対値は外側の反
射ゾーンへ行くに従って小さくなり、最外側の反射ゾー
ンの拡散角は零に近い値となる。

〔作用〕

上記の構成によれば、 イ、内側の反射ゾーンにおいては、リフレクタによる左
右方向の拡散の幅が大きく、フイラメン１への大きさに
因る上下、左右方向の拡散も大きいので大きい配光エリ
アを形成し、全体的な低照度ゾーンが形作られ、 口、最も外側の反射ゾーンにおいては、リフレクタによ
る左右方向の拡散の幅が小さく、フィラメントの大きさ
に因る上下、左右方向の拡散も小さいので、中心部の高
照度ゾーンが形作られ、ハ、内側と外側との間に位置し
ている中間の反射ゾーンにおいては中照度ゾーンが形作
られる。

二、隣接する反射ゾーンの間においては反射光の拡開角
θが急変せず、連続的に変化する。この１ま ため各反射ゾーンによって形作られる配光エリアが重な
り合って、リフレクタによる反射光束が、（前面レンズ
による調光に頼らずに）所望の配光パターンを形成する
。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明に係る光学系の一実施例を
示す。第１図はりフレフタ１１の水平断面に光路を記入
した光路図であり、第２図は該リフレクタ］］の垂直断
面に光路を記入した光路図である。

第２図に示した１２は光源バルブ、］３は素通しの前面
レンズである。

本例のりフレフタ１１は、垂直断面が２軸を対称軸とす
る放物線をなしており、Ｆはその焦点である。

Ｚは水平軸、Ｙは垂直軸、Ｘはこれらに直交する水平軸
である。

焦点１−’に位置せしめた光源バルブのフイラメン１〜
から出射してリフレクタ１１で反射された光は光軸Ｚ方
向の平行光束となる。

ただし、実際には光源バルブ１２のフイラメン１〜は若
干の大きさを有しているので、反射光はに下方向に若干
拡散する。

第１図に示した１２ａは前記光源バルブ１２のフィラメ
ントであり、点Ｆは前記放物線の焦点であり、かつ、Ｘ
、Ｙ、χ、直交３軸の座標原点である。

本例のりフレフタ］１−はＺ軸に関して左右対称形をな
している。

本発明を実施する場合、リフレクタを左右非対称形に構
成することも可能である。

第１図に示すように、リフレクタ１１の反射面を、Ｙ−
２面に平行な面で複数（本例では４個）の反射ゾーン１
　］、Ａ、　１１Ｂ、　］−ＩＣ，１ｉｎに区画する。

本発明において区画するとは、設計の手法として思考的
に区分する意であって、実体の部材を分割するものでは
ない。

本実施例のりフレフタ１１は左右対称形であるから、以
下、主として右半部について説明する。

一番内側の反射ゾーンＩＩＡにおいては、その内側端の
反射光は矢印０１のごとく、Ｚ軸に対する拡開角０１で
反射する。

そして外側端の反射光は矢印０２のごとく、Ｚ軸にり・
ｊする拡開角０２で反射する。

拡開角０１は正（Ｚ軸から離れる方向）であり、拡開角
０２は負（Ｚ軸に接近する方向）であって、反射点が内
側から外側へゆくに従って拡開角が漸次に減少している
。

上記反射ゾーンに隣接する反射ゾーン１１Ｂにおいては
、その内側端の反射光は矢印０２のごとく、Ｚ軸に対す
る拡開角０２で反射する。

そして外側端の反射光は矢印０３のごとく、Ｚ軸に対す
る拡開角０３で反射する。

拡開角０２は負（Ｚ軸に接近する方向）であり、拡開角
０３は正（Ｚ軸から離れる方向）であって、反射点が内
側から外側へゆくに従って拡開角が漸次に増加している
。

さらにその外側に隣接する反射ゾーン１］−ｃにおいて
は、その内側端の反射光は矢印０３のごとく、Ｚ軸に対
する拡開角０３で反射する。

そして外側端の反射光は矢印０４のごとく、Ｚ軸に対す
る拡開角０４で反射する。

拡開角０３は正（Ｚ軸から離れる方向）であり、拡開角
０４は負（Ｚ軸に接近する方向）であって、反射点が内
側から外側へゆくに従って拡開角が漸次に減少している
。

前記の拡開角の変化の絶対値、ＩＯ＋ＱｚＯｚ　　ｒ＋
３１，１０３０４ｔは順次に小さくなっていて、０４の
値は、はぼ零（Ｚ軸と平行）である。

さらに、反射ゾーン１１ｃに隣接する最外周部の反射ゾ
ーン］−１Ｄにおいては、その内側端の反射光は矢印０
４のごとく、ＺｌｌＩｌｌＩに対する拡開角０４で反射
する。

そして外側端の反射光は矢印０５のごとく、Ｚ軸に対す
る拡開角０５で反射する。

拡開角０４は僅かに負（Ｚ軸に接近する方向）であり、
拡開角０５は零（Ｚ軸と平行な方向）であって、反射点
が内側から外側へゆくに従って拡開角が漸次に増加して
いる。ただし、この反射ゾ＝１６− −ン１１−Ｄによる反射光は、実用上の精度について見
れば、Ｚ軸方向の平行光束と見なし得る。

第１図の左半部においては、上述した右半部と対称形状
の光路が形成される。

光路矢印０　、　／は前記の光路矢印ｏ１と対称形であ
り、 以ド、順次に、矢印０２′は同ｏ２と、矢印８５’は同
０５と、それぞれ互いに対称をなしている。

この実施例の前照灯の前方にスクリーンを設けて照射す
ると、リフレクタ１１の右半部による反射光束は第３図
（Ａ）に示す配光パターンを形成する。

図示した）−１ラインはスクリーン」二の水平線、■ラ
インは同じく垂直線である。

上記Ｔ−Ｉ、Ｖ両ラインの交点に、前照灯のＺ軸の延長
が交っている。

■ラインの右方へ拡散角ｏＩ、同じく左方へ拡散角０２
の範囲に、前述の反射ゾーンＩＩＡで反射された光束に
より照明ゾーン１４Ａが形成される。

同様に、左方へ拡散角０２．右方へ拡散角ｏ３の範囲に
、反射ゾーン１１Ｂで反射された光束により照明ゾーン
１４．３が形成される。

さらに、右方０３．左方ｏ４の間に照明ゾーン１４ｃが
形成され、かつ、左方０４．右方０５の間に照明ゾーン
１４ｎが形成される。

照明ゾーン１４Ａ〜１４ｏは、第１図について説明した
構成において、 ０１　ａｚｌ＞ｌＯｚ　　Ｏ３ ＞　ｌ　Ｏ３−０４，ｌ　＞　ｌ　０４−０５であるた
め、その水平方向の幅が次第に減少し、かつ、■ライン
に重なっている。

このため、中心照度が高く、周辺に向けて照度が低くな
っている。

さらに、前記照明ゾーン１４Ａ〜１４．０は、その反射
点が次第に光源（フイラメン１〜１２８）から遠ざかる
ので、その上下方向の高さ寸法も次第に小さくなってお
り、上下方向についても中心照度が高くなっている。

上に述べた第３図（Ａ）はりフレフタ１１の右半部で反
射した光束で形成される配光パターンであ−］８− る。而して、該リフレクタ１１の左半部で反射した光束
は、上記（Ａ）図と左右対称の（Ｂ）図のごとくになる
。

そして、実際には（Ａ）、（Ｂ）両方のパターンが重な
って（Ｃ）図のような配光パターンが得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る車両用前照灯の光学系
によれば、前面レンズによる調光に頼ることなく、リフ
レクタで反射された光束によって所望の配光パターンが
得られ、特に、高い中心部照度と広い周辺拡散角とが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る車両用前照灯の光学
系の一実施例を示し、 第１図はりフレフタの水平断面図に光路を記入した光路
図、 第２図は同しく垂直断面図に光路を記入した光路図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は配光パターンを示す図
表である。 第４図（Ａ）、（Ｂ）ないし第６図（Ａ）、（Ｂ）は従
来の技術の説明図である。 第７図（Ａ）、（Ｂ）ないし第９図は先願に係る発明の
説明図である。 １・・・回転放物面鏡、２・・・プリズムレンズ、３拡
散形リフレクタ、５，６・・・特殊リフレクタ、８・・
・素通しレンズ、１１・・・本発明に係るリフレクタ、
１１Ａ〜１１０・・・反射ゾーン、１２・・・光源バル
ブ、１２ａ・・フィラメント、１３・・・素通しの前面
レンズ、１４八〜１４Ｄ・・・照明ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両に装着した状態における該車両の進行方向の水
   平線をＺ軸とし、 上記Ｚ軸と直交する水平線をＸ軸、垂直線をＹ軸とし、 下記の如く構成された反射面を有するリフレクタを具備
   していることを特徴とする車両用灯具の光学系。 ａ、Ｚ−Ｙ面と平行な面による断面は、Ｚ軸と平行な線
   を対称軸とする放物線、もしくはこれに近似する曲線を
   なしている。 ｂ、Ｙ−Ｚ面に平行な面によって反射面を複数の反射ゾ
   ーンに区画し、 光源から出射してリフレクタで反射した光がＺ軸に対し
   て拡開する角度をθとし、 区画された複数の反射ゾーンの内、最も内側の反射ゾー
   ンにおいては前記の拡開角θが内側から外側に向かって
   ＋θ＿１から−θ＿２まで漸次に減少し、 上記ゾーンの外側に隣接する反射ゾーンにおいては拡開
   角θが内側から外側に向かって−θ＿２から＋θ＿３ま
   で漸次に増加し、 さらに外側に隣接する反射ゾーンにおいては同様に＋θ
   ＿３から−θ＿４まで漸次に減少し、さらに外側に隣接
   する反射ゾーンは上記と同様にして拡散角θの増減を繰
   り返し、 各反射ゾーンにおける拡散角の増減の絶対値は外側の反
   射ゾーンへ行くに従って小さくなり、最外側の反射ゾー
   ンの拡散角は零に近い値となる。