JPH0636105U - プロジェクタ型前照灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロジェクタ型前照灯を構成する投影レンズ
において色収差に起因する色縞が配光パターン上で目立
たないようにすると共に、配光パターンにおける水平方
向の拡がりを得る。 【構成】 プロジェクタ型前照灯１は、反射面３による
反射光を反射面３の第２焦点Ｆ２近傍に配置された遮光
板５の上縁近傍に集光し、カットラインを有するパター
ン像を規定してから投影レンズ８を介して投影する。投
影レンズ８を正面から見たときに上側領域９の焦点Ｆ９
（後方焦点距離＝Ｂｆ９）を遮光板５の上縁前端に位置
させ、下側領域１０の焦点Ｆ１０（後方焦点距離＝Ｂｆ
１０）を焦点Ｆ９の後方に位置させる。そして、光軸を
含む水平面の上下に近接して位置した領域１１、１２の
焦点Ｆ１１（後方焦点距離＝Ｂｆ１１）を焦点Ｆ１０よ
りさらに後方に位置させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案プロジェクタ型前照灯は、投影レンズの色収差に起因する色縞の抑制と 、レンズによる配光パターンの水平方向への拡散を目的とした新規なプロジェク タ型前照灯を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】

車輌用前照灯として投影器の像映原理を利用したプロジェクタ型前照灯が知ら れており、小径でありながら配光特性に優れ、ホットゾーンが広く均一に分布す る等の利点を有する。

【０００３】 図９はプロジェクタ型前照灯の構成を概略的に示すものである。

【０００４】 プロジェクタ型前照灯ａは、光源ｂから出射した光のうち楕円反射鏡ｃによっ て反射した光ｌを、遮光板ｄの上縁から前後方向のいずれかに僅かに変位した近 傍位置に集光させて所定の光をカットした後、前方に配置された投影レンズｅに よって遮光板ｄの倒立像を遠方に投影する構造となっており、これによってすれ 違いビームに特有のカットライン（あるいはカットオフライン）が形成される。 尚、図中に１点鎖線で示すＬ−Ｌ線は光軸である。

【０００５】 投影レンズｅは光源側の面が平坦で、出射面が一般には非球面形状とされ、そ の焦点は遮光板ｄの上縁近傍に位置している。

【０００６】 図１０は投影レンズｅの正面形状を示すものであり、投影レンズｅは水平方向 に延びるＲＨ−ＬＨ軸と鉛直方向に延びるＵＶーＤＶ軸との交点Ｏを通りこれら に直交して前後方向に延びる光軸Ｌ−Ｌ（紙面に対して垂直な軸）に関して回転 対称性を有し、単一の焦点を有する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記したようなプロジェクタ型前照灯の問題点として、投影レンズ ｅの色収差により近軸領域から外れた光が分光してカットラインの近傍に虹模様 が現れてしまい、視認性の低下を招くことが知られている。

【０００８】 これは、図９に示すように、投影レンズｅの周辺部に入射した光についてレン ズの色収差により分光現象が生じ、青色光ｌｂの方が赤色光ｌｒより光軸側に屈 折されるために起こるものであり、その結果カットラインの近傍に色縞が生じる ことになり、車輌のピッチング（前後方向の揺れ）時等において、ヘッドライト 光が色味を帯びるため、時として信号灯や標識灯に誤認される虞れがあり走行安 全性に問題を生じ、また、見る角度によってヘッドライト光に赤や青の色変化が 生じるため、道路利用者（対向車の運転者や歩行者）に不快感や眩惑を与えてし まうといった不都合を招く等の問題がある。

【０００９】 尚、図１０の斜線部に示すように、レンズの下縁寄りの領域ｇにおいて青色収 差が目立ち、レンズの上縁寄りの領域ｆにおいて赤色収差が目立つことになるが 、特に青色収差の方が著しく違和感が大きいため、レンズの下半部の形状につい ての改善を必要とする。

【００１０】 また、プロジェクタ型前照灯を構成するリフレクタが光軸回りの回転対称性を 有する場合に、レンズによってビームの水平方向への拡散を十分に得ることがで きないため、反射鏡に複合面構造等を採用する必要が生じ、金型加工上の困難性 や成形精度に起因する配光性能への影響を考慮しなければならないという煩わし さがある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は上記した課題を解決するために、反射鏡の第１の焦点位置に 光源を配置し、反射鏡の第２の焦点位置に反射光を集光させ、第２の焦点位置の 近傍に上縁が位置するように配置された遮光板によってカットラインを限定した 後、前方の投影レンズを介してパターン像を投影するように構成されたプロジェ クタ型前照灯において、投影レンズを光軸に平行な方向から見て光軸回りの複数 の領域に区分し、光軸を含む水平面の上側に位置する第１の領域の焦点を遮光板 の上縁近傍の光軸上に位置させるとともに、光軸を含む水平面の下側に位置する 第２の領域の焦点を第１の領域の焦点より後方の光軸上に位置させ、さらに、光 軸を含む水平面に近接してその上下にそれぞれ位置する第３の領域の焦点を第１ の領域の焦点より後方の光軸上に位置させたものである。

【００１２】

【作用】

本考案によれば、第１の領域の焦点が遮光板の上縁近傍に位置し、第２の領域 の焦点が第１の領域の焦点より後方（光源側）に位置しているため、遮光板の上 縁近くを通った光は、第２の領域において周縁寄りの位置に入射する光ほど下向 きの光となるように制御され、カットライン近傍に対する色収差の影響が低減さ れる。

【００１３】 また、第３の領域の焦点を第１の領域の焦点より後方に位置させることによっ て、レンズの水平断面において周縁寄り位置に入射される光ほど光軸から遠ざか るように制御することができるため、水平方向において充分拡散された配光パタ ーンを得ることができる。

【００１４】

【実施例】

以下に、本考案プロジェクタ型前照灯を図示した実施例に従って説明する。

【００１５】 図４はプロジェクタ型前照灯１の構成を示すものである。

【００１６】 プロジェクタ型前照灯１は、図示するように、反射鏡の前方に遮光板が配置さ れ、さらにその前方に投影レンズが配置された構成とされている。

【００１７】 図中２は楕円反射鏡であり、光軸（Ｌ−Ｌ）回りの回転楕円面を光軸方向にお いて略半截した形状の反射面３を有している。よって、この反射面３は内側の第 １焦点Ｆ１と外側の第２焦点Ｆ２とを有する。

【００１８】 ４はコイル状のフィラメントであり、その中心軸が前記反射面３の光軸Ｌ−Ｌ に沿うようにして配置されるとともに、その略中心が反射面３の第１焦点Ｆ１に 配置されている。従って、このフィラメント４から出射した後反射面３で反射し た光は第２焦点Ｆ２に集光し、それから前方へ拡がって行く。

【００１９】 ５は前方を向いて湾曲した形状の遮光板であり、反射面３の光軸Ｌ−Ｌを横切 るようにして配置され、かつ、その上端縁６の高さは光軸Ｌ−Ｌを含む水平面に 近接されている。そして、上端縁６を光軸Ｌ−Ｌを含む鉛直面で２分したときに 片側の上端縁６の高さが他方の側に比べて稍低くされており、両者がつながる光 軸Ｌ−Ｌの近傍に斜縁７が形成されている。

【００２０】 反射面３の第２焦点Ｆ２は、遮光板５の上端縁６の左右方向における中央の真 上から稍前方に寄った光軸Ｌ−Ｌ上、つまり上端縁６の前端近傍に位置している 。

【００２１】 ８は遮光板５の前方に配置された投影レンズであり、遮光板５側の面が平坦と された凸平レンズ（つまり、入射側の第１曲面が平面、出射側の第２曲面が凸面 である。）が用いられている。

【００２２】 図１は投影レンズ８の正面図であり、光軸Ｌ−Ｌに一致するｚ軸（図１では紙 面に垂直な軸であり、光源に向かう方向を正方向とする。）に直交して水平方向 に延びる軸をｘ軸（右方を正方向とする。）とし、このｘ軸に直交して鉛直方向 に延びる軸をｙ軸（上方を正方向とする。）とするとともに、これら直交座標軸 の原点が投影レンズ８の頂点Ｏに一致するように座標系を設定している。

【００２３】 図１に１点鎖線で示すように、投影レンズ８は焦点距離に関して複数の部分に 区分されており、光軸に関して非回転対称の形状とされている。尚、投影レンズ ８の外周縁部８ａはレンズ据え付け部とされる。

【００２４】 領域９、１０はｙ軸に沿って上下に配置された領域であり、その一方の上側領 域９がｘ−ｚ平面の上側（ｙ＞０）に位置し原点Ｏを頂点とする扇形の領域とさ れ、他方の下側領域１０がｘ−ｚ平面の下側（ｙ＜０）に位置し原点Ｏを頂点と する扇形の領域とされている。

【００２５】 領域１１、１２はいずれもｘ軸に沿って位置し、その一方の左側領域１１がｙ −ｚ平面の左側（ｘ＜０）に位置し原点Ｏを頂点とする扇形の領域とされ、他方 の右側領域１２がｙ−ｚ平面の右側（ｘ＞０）に位置し原点Ｏを頂点とする扇形 の領域とされている。

【００２６】 上側領域９と左側領域１１との間に位置する領域１３、上側領域９と右側領域 １２との間に位置する領域１４、下側領域１０と左側領域１１との間に位置する 領域１５、下側領域１０と右側領域１２との間に位置する領域１６はいずれも移 行領域とされ、これらの領域は隣接する領域との境界において後方焦点距離を連 続させるために後方焦点距離が光軸回りに徐々に変化するように設計されている 。

【００２７】 図２はｙ−ｚ平面によってプロジェクタ型前照灯１の前寄りの部分を切断した ときの光路図を示すものである。

【００２８】 光線１７、１７に示すようにｘ−ｚ平面の上側に位置する上側領域９のレンズ 部分は、その焦点Ｆ９（後方焦点距離を「Ｂｆ９」とする。）が遮光板５の上縁 前端の光軸上に設定されている。

【００２９】 また、光線１８、１８に示すようにｘ−ｚ平面の下側に位置する下側領域１０ のレンズ部分は、その焦点Ｆ１０（後方焦点距離を「Ｂｆ１０」とする。）が上 記焦点Ｆ９より後方（光源側）の光軸上に位置されている（Ｂｆ１０＞Ｂｆ９） 。

【００３０】 図３はｘ−ｚ平面によってプロジェクタ型前照灯１の前寄りの部分を切断した ときの光路図である。

【００３１】 図示するように領域１１、１２のレンズ部分は、破線１９、１９、・・・に示 すようにその焦点Ｆ１１（後方焦点距離を「Ｂｆ１１」とする。）が上記焦点Ｆ １０よりさらに後方の光軸上に位置している（Ｂｆ１１＞Ｂｆ１０）。

【００３２】 尚、本実施例では領域１１、１２の焦点が同一となっている例を示したが、一 般には各領域の焦点位置が一致する必要はない。

【００３３】 移行領域１３はその隣接領域９との境界において後方焦点距離がＢｆ９となり 、隣接領域１１との境界において後方焦点距離がＢｆ１１となるように光軸回り に後方焦点距離が連続的に変化するように設計されている。

【００３４】 同様に移行領域１４はその隣接領域９との境界において後方焦点距離がＢｆ９ となり、隣接領域１２との境界において後方焦点距離がＢｆ１１となるように光 軸回りに後方焦点距離が連続的に変化する。

【００３５】 移行領域１５、１６はそれらの隣接領域１０との境界において後方焦点距離が Ｂｆ１０となり、またそれぞれの隣接領域１１、１２との境界において後方焦点 距離がＢｆ１１となるように光軸回りに後方焦点距離が連続的に変化する。

【００３６】 図５は本実施例における色収差の低減作用について説明するためのグラフ図で あり、投影レンズ８をｙ−ｚ平面で切断した場合におけるレンズの高さ、つまり ｙ座標と、その高さに対応した出射光線の方向が光軸に対してなす角度（これを 「θｖ」とし、上向き光をθｖ＞０、下向き光をθｖ＜０と定義する。）との関 係を一例として示すものである。

【００３７】 この例では、Ｂｆ９＝３０（ｍｍ）、Ｂｆ１０＝３４（ｍｍ）とし、焦点Ｆ９ に青色光源又は赤色光源をおいた場合の特性を示している。

【００３８】 図中ＢＶ（３４）はＢｆ１０＝３４（ｍｍ）の回転対称非球面レンズについて その焦点に遮光板の前端が位置するようにレンズ系を設置するとともに、焦点に 青色光源（４８６ｎｍ）を置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示しており 、また、ＲＶ（３４）は、同レンズ系において焦点に赤色光源（６５６ｎｍ）を 置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示している。

【００３９】 投影レンズ８の下側領域１０についての特性曲線は、グラフ曲線ＢＶ（３４） 、ＲＶ（３４）の実線部分で示すようにレンズの下縁に近づくにつれて、出射光 線がθｖ＜０の方向、つまり下側に大きく向けられるため、色収差が目立たなく なる。

【００４０】 尚、投影レンズ８の上側領域９については焦点Ｆ９から発してレンズを通った 光が光軸に平行となる。

【００４１】 図６は投影レンズ８の水平方向への拡散作用について説明するためのグラフ図 であり、投影レンズ８をｘ−ｚ平面で切断した場合におけるｘ座標と、これらに おいて出射光線の方向が光軸に対してなす角度（これを「θｈ」とし、光軸から 離れる方向を正方向とする。）との関係を一例として示すものである。

【００４２】 この例では、Ｂｆ１１＝４０（ｍｍ）としており、グラフ曲線ＭはＢｆ９＝３ ０（ｍｍ）の焦点Ｆ９に点光源を置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示し ている。

【００４３】 尚、レンズの水平断面がｙ−ｚ平面に関して対称性を有するため、ｘ＞０の側 についての特性曲線だけを図示する。

【００４４】 出射光線はレンズの周縁部に行くにつれて光軸から遠ざけられ、水平方向に大 きく拡散された光線となる。

【００４５】 図７はプロジェクタ型前照灯１によって得られる配光パターンと、回転対称性 を有する非球面レンズを投影レンズ８に用いた従来のプロジェクタ型前照灯によ って得られる配光パターンとを対比させて両者の違いを概略的に示したものであ り、実線の等カンデラ線で示すパターン２０が本実施例に係る配光パターンを示 し、破線の等カンデラ線で示すパターン２１が従来の配光パターンを示している 。

【００４６】 尚、図中「Ｈ−Ｈ」は水平線、「Ｖ−Ｖ」は鉛直線を示し、「ＣＬ」はカット ラインを示す。

【００４７】 前述したように本実施例では、下側領域１０に係る焦点距離を上側領域９に係 る焦点距離より大きくしているため、下側領域１０のレンズ部分のうちレンズ周 縁部に近いところを通る光ほど下向きに大きく発散され、カットラインＣＬの近 傍における色収差が低減される。

【００４８】 また、左右領域１１、１２に係る焦点距離を上側領域９に係る焦点距離より大 きくしているため、水平拡散角がレンズ周縁部ほど大きくなり、水平幅の広い配 光パターンを得ることができる。

【００４９】 尚、本実施例では領域９、１０や領域１１、１２を原点Ｏに関して所定の中心 角をもった扇形領域としたが、図８の投影レンズ８Ａに示すようにこれらの中心 角をゼロ、つまり、各領域をｘ−ｚ平面やｙ−ｚ平面上に限定した大きさのない 線状域（図では太線で強調して示す。）としても良い。

【００５０】

【考案の効果】

以上に記載したところから明らかなように、本考案によれば、第１の領域の焦 点が遮光板の上縁近傍に位置し、第２の領域の後方焦点距離が第１の領域の後方 焦点距離より大きくされているため、第２の領域では周縁寄りの位置に入射され る光ほど下向きの光となるように制御され、カットライン近傍における色収差の 影響が低減される。

【００５１】 また、第３の領域の後方焦点距離を第１の領域の後方焦点距離より大きくする ことによってレンズの水平断面において周縁寄り位置に入射される光ほど光軸か ら遠ざかるように制御することができ、水平方向に拡がった配光パターンをレン ズ作用のみによって得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る投影レンズの正面図である。

【図２】本考案に係る投影レンズの鉛直断面における光
路図である。

【図３】本考案に係る投影レンズの水平断面における光
路図である。

【図４】プロジェクタ型前照灯の構成例を概略的に示す
斜視図である。

【図５】投影レンズにおける縦断面での色収差について
説明するためのグラフ図である。

【図６】投影レンズにおける水平断面での拡散作用につ
いて説明するためのグラフ図である。

【図７】本考案に係る配光パターンを従来例による配光
パターンと対比して示す概略的な配光パターン図であ
る。

【図８】投影レンズの変形例を示す概略図である。

【図９】従来のプロジェクタ型前照灯における問題点を
示す灯具の概略的な断面図である。

【図１０】従来のプロジェクタ型前照灯の投影レンズを
示す正面図である。

【符号の説明】

１ プロジェクタ型前照灯 ２ 反射鏡 Ｆ１ 第１の焦点位置 Ｆ２ 第２の焦点位置 ５ 遮光板 ８ 投影レンズ ９ 第１の領域 Ｆ９ 焦点 １０ 第２の領域 Ｆ１０ 焦点 １１、１２ 第３の領域 Ｆ１１ 焦点 Ｌ−Ｌ 光軸 ８Ａ 投影レンズ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射鏡の第１の焦点位置に光源を配置
   し、反射鏡の第２の焦点位置に反射光を集光させ、第２
   の焦点位置の近傍に上縁が位置するように配置された遮
   光板によってカットラインを限定した後、前方の投影レ
   ンズを介してパターン像を投影するように構成されたプ
   ロジェクタ型前照灯において、 （１）投影レンズが光軸に平行な方向から見て光軸回り
   の複数の領域に区分されていること、 （２）光軸を含む水平面の上側に位置する第１の領域の
   焦点が遮光板の上縁近傍の光軸上に位置すること、 （３）光軸を含む水平面の下側に位置する第２の領域の
   焦点が第１の領域の焦点より後方の光軸上に位置するこ
   と、 （４）光軸を含む水平面に近接してその上下にそれぞれ
   位置する第３の領域の焦点が第１の領域の焦点より後方
   の光軸上に位置すること、を特徴とするプロジェクタ型
   前照灯。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロジェクタ型前照灯
   において、第１の領域と第３の領域との間に位置する移
   行領域と、第２の領域と第３の領域との間に位置する移
   行領域は、それらの隣接領域との境界において該隣接領
   域の後方焦点距離と連続するように後方焦点距離が光軸
   回りに徐々に変化することを特徴とするプロジェクタ型
   前照灯。