JPH084643Y2 - 自動車用前照灯 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は自動車用の前照灯に係り、特に、前面レンズ
の構成を簡単ならしめて、しかも所望の配光特性が得ら
れるように改良した自動車用前照灯に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第５図及び第６図はそれぞれ従来例の前照灯を示す水
平断面図である。

第５図に示した従来例の前照灯は、ランプハウジング
１の後壁部の内面に、回転放物面状の反射面１を設ける
とともに、その焦点近傍に光源バルブ２を配設し、か
つ、前面開口部を覆う形にプリズム形の前面レンズ３を
設けてある。

光源バルブ２から矢印ａの如く出射した光は、反射面
1aで反射され、光軸Ｚに平行な光束ｂとなり、前面レン
ズ３のプリズムで矢印c₁，c₂の如く拡散されて所望の配
光パターンを形成する。

上記反射面1aの、光軸Ｚに平行な垂直面による断面は
放物線状をなしており、垂直断面内においては、前記反
射面1aによる反射光は略水平な平行光束として前方に投
射される。

上記従来例（第５図）の前照灯は、前面レンズ３をプ
リズムレンズで構成しなければならないので高価であ
り、かつ大重量となり易い。

上記従来例を簡略にした前照灯として、リフレクタ拡
散形と呼ばれる第６図の構成が公知である。この従来例
の前照灯のリフレクタ４は、光源バルブ２′の出射光
を、 （イ）垂直面内では平行光束して、 （ロ）水平面内では拡散光束として、 反射する。

このような機能を持たせるため、上記のリフレクタ４
は、 （イ）垂直断面が放物線をなし、 （ロ）水平断面が双曲線をなす、 ように構成してある。

上記のリフレクタ拡散形前照灯（第６図）の従来例
は、レンズ構成が簡単で、素通し形前面レンズ５を用い
ればよいのであるが、 （ｉ）前面レンズ５の横幅寸法W₁を大きくしないと光束
の有効利用率が低いこと、 及び、 （ii）リフレクタ直前の側方に障害物６があると、 拡散投光が遮られること、 といった不具合がある。

上述の事情に鑑みて、 （ａ）レンズ構成が簡単で、軽量・安価に構成すること
ができ、 （ｂ）前面レンズの横幅寸法を小さく構成することがで
き、 （ｃ）リフレクタ直前の側方に障害物があっても拡散投
光が遮られる虞れの無い、 自動車用前照灯を構成するため、 （イ）前記従来例のリフレクタ拡散形前照灯と同様に、
リフレクタの垂直断面（光軸に平行な垂直断面）が放物
線状をなすように構成するとともに、 （ロ）リフレクタを、その平面投影において中央部付近
と、左，右端部付近とに区分し、（ただし、ここにいう
区分とは、設計的な考察の面において区分して考える意
であって、実体の部材を分割したり切断したりする意で
はない。） （ハ）区分した左，右両端部付近は、回転放物面状に構
成して、水平面内についても反射光を平行光束ならし
め、 （ニ）区分した中央付近は、反射光が、平行光束よりも
拡散傾向を有するように、かつ、中心寄りの位置ほど強
い拡散傾向を示すように構成することが考えられる。

この構成は本出願人が別途出願中の発明（特願昭63−
130407）であって、以下、先願の発明という。

前記先願の発明の構成によれば、 i.両端部の回転放物面で反射された平行光束が配光パタ
ーンのホットゾーン（中央の高照度ゾーン）を形成す
る。

ii.拡散反射光は前方に向かって拡散光束となって投射
され、所望の配光パターンを形成する。

iii.上記の拡散投光は、リフレクタの中央部で反射され
た光束なので、リフレクタ直前の側方に障害物が有って
も妨げられない。

iv.リフレクタの左右両端部は回転放物面状であるた
め、前面レンズを比較的小さく構成しても、光束の有効
利用率が大きい。

という効果の有ることが確認されている。

第７図は上記先願の発明を適用して構成したリフレク
タ７の３面図で、 （Ａ）は模式的に描いた平面図、 （Ｂ）は同じく正面図、 （Ｃ）は同じく側面図、 である。

点Ｆに光源を位置せしめる。

上記（Ｂ）図に示す如く、縦割り形に中央部と、左方
部と、右方部とを想定する。

斑点を付して示した左右のゾーンは、回転放物面状に
構成する。

斑点を付していない中央部ゾーンも、その垂直断面
（第７図（Ｃ）参照）は、放物線をなすように構成す
る。

これにより、垂直断面（本図（Ｃ））においては反射
光は水平な平行光束となる。

本図（Ｂ）に示す如く、両端から中心に向けて、点
a₀，a₀′，b₀，b₀′〜f₀，f₀′をとる。

上記の点b₀，b₀′は、左右のゾーンと中央部ゾーンと
の境界上にある。

上記の点a₀，a₀′は回転放物面上に位置している。従
って、本図（Ａ）に示すように、点a₀，a₀′における反
射光（矢印a,a′）は、光軸Ｚ−Ｚと平行になる。

本図（Ｂ）に示すごとく、リフレクタ７の中心を通る
Ｘ軸,Y軸を設定する。

平行斜線を付して示した区域は、Ｘ座標値がx_nの部分
である。

Ｘ座標に関して、b₀，b₀′に相当する点から、順次に
中心に向けて曲面を設定してゆく（詳細次記）。

その結果（第７図（Ａ）参照） 点b₀における反射光ｂを初期値として、 点c₀における反射光ｃが光軸Ｚとなす角θc₀， 点d₀ 〃 ｄ 〃 θd₀， 点e₀ 〃 ｅ 〃 θe₀， 点f₀ 〃 ｆ 〃 θf₀， を順次に大ならしめるように設定し、これによって反射
光に拡散性を与えて所望の配光パターンを形成せしめ
る。

その具体的手順を、第９図について次に説明する。

光源位置Ｆから、リフレクタエレメント上の点Ｐ（そ
の座標値はx_n）への光の単位ベクトルをとし、 その反射光の単位ベクトルをとし、 リフレクタエレメント上に立てた法線の単位ベクトル
をとすると、 ＝＋2K ……（１） の関係がある。

また、上記反射光は、上下には広がらずに左右にの
みθx_nだけ広がるとすると、 となる。

上記（１），（２）式から点Ｐの座標を求めると、リ
フレクタエレメントの平面式が決まる。

従って、初期値（スタート点）Ｐ点を、ある所に決め
て、 その点から計算されたリフレクタエレメントの近くの
点を決め、 更にその点から計算されたリフレクタエレメントの近
くの点を決め…… というように計算を繰り返して曲面を形成し、出来上
がった曲面は曲率が連続的に変化するようにする。

即ち、リフレクタエレメントの区分を細かくし、ｘの
値を密に計算する。

上記の計算は、筆算では極めて困難であるが、電子計
算機によって比較的容易に行い得る。

上記のようにして算出した曲面は、光源からの光を反
射して、その反射光は上下に広がらずに左右にのみ広が
る（θ_n＝ｆ（x_n））作用を持つリフレクタとなる。

（第７図（Ａ）参照）。

θc₀＜θd₀＜θe₀＜θf₀ となるように構成する。

拡散角θｘとx₀との関係は、第８図（Ａ），（Ｂ）に
例示したような所望配光パターンから光度分布を求め
て、光源の光束発散値からリフレクタ上の点x₀に対する
拡散角θｘを、ｘのベキ乗式で設定する。

この時の所望配光パターンは、自動車用前照灯の要求
に応じて求めればよい。

このようにして構成することにより、従来例のリフレ
クタ拡散形前照灯（第６図）の欠点とされていた、レン
ズ横幅が大きいこと、ならびに、側方に立壁などが有る
と拡散光が遮られること、が解消される。

第10図は、前記の実施例（第７図）に係るリフレクタ
７を用いて構成した前照灯の水平断面図である。

本例の如く、前面レンズ８は簡単な構成で足り（リフ
レクタ７によって所望の配光が得られるから）、かつリ
フレクタ７の直前の側方に障害物（立壁９）が有って
も、配光パターンの形成を妨げられない。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記の先願の発明に係る自動車用前照灯によれば、簡
単な構成の前面レンズを用いて、左右方向に所望の拡散
角が得られるが、前掲の第７図（Ａ）に示すごとく、ホ
ットゾーンを形成すべき平行光束（例えば矢印a,b）
と、左右に広い部分を照明するための拡散光束（例えば
矢印e,f）とが前面レンズ近傍で交錯し、目的や性質を
異にする２種類の光束がレンズの同一区域を通過する。

このため、これらの光束のそれぞれをプリズムで適正
に調光して、所望のホットゾーンと所望の左右拡散照明
ゾーンとの両方を得ることが困難である。

本考案は上述の事情に鑑みて為されたもので、１つの
プリズムによって目的の異なる２種類の光束の制御を行
うことなく、自己走行車線の正面にホットゾーンを形成
するとともに、水平線Ｈ−Ｈの下方に所望の左右拡散角
を有する照明ゾーンを形成し得る自動車用前照灯を提供
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、本考案は、 凹面鏡の焦点の近傍に光源バルブを設置し、 上記凹面鏡の前面開口部を覆う形に前面レンズを設け
た構造の自動車用前照灯において、 前記光源バルブのフイラメントを、前記凹面鏡の光軸
に対して直交する水平方向に配設し、 上記フイラメントの近傍を通る放射線状の境界によっ
て、前記凹面鏡の反射面を平行光束反射面と、拡散光束
反射面とに区分し、 前記の平行光束反射面は、その焦点位置を前記フイラ
メントの中央部付近に一致させた回転放物面によって構
成し、 前記の拡散光束反射面は、前記のフイラメントから入
射した光の少なくとも一部分をほぼ水平方向に、左右に
拡散せしめて反射させる形状とし、かつ、該拡散光束反
射面の中心寄りの位置ほど強い拡散性を有するように構
成し、 前記平行光束反射面で反射された平行光束が前面レン
ズを通過する区域には、水平方向に入射した光を上向き
に屈折させるステッププリズムを設け、 前記拡散光束反射面で反射された拡散光を含む光束が
前面レンズを通過する区域は、その一部に上記ステップ
プリズムと同様ないし類似のステッププリズムを設け、
その残部にはステップを有しないプリズムを設けたこと
を特徴とする。

本考案を実施する場合、前記拡散光束反射面は、前記
先願の発明において第９図について説明した手法を適用
すると好都合である。

〔作用〕

上記の構成によれば、拡散光束反射面で反射された光
束と平行光束反射面で反射された光束とが、レンズ面の
異なった部分を通過するので、それぞれの光束をプリズ
ムでそれぞれの目的に合った光制御をすることが容易で
ある。

上記拡散反射面による反射光束はステップを有しない
拡散プリズムで適宜に左右に拡散して所望の拡散照明ゾ
ーンを形成するに好適である。また平行光束はステップ
プリズムにより適宜に上向き方向に制御して、自己走行
車線の前方にホットゾーンを形成するに好適である。

〔実施例〕

第１図は本考案に係る自動車前照灯の一実施例を示
し、第１図（Ａ）は前面レンズを取り除いて描いた正面
図である。

ランプハウジング11内にリフレクタ12が設置されてい
る。そのＢ−Ｂ断面を第１図（Ｂ）に示し、Ｃ−Ｃ断面
を第１図（Ｃ）に示す。

正面図を描いた（Ａ）図において、リフレクタ12の下
半部に回転放物面よりなる平行光束反射面12aが形成さ
れている。

読図の便宜上、上記の平行光束反射面（回転放物面）
12aにハッチングを付して示す。このハッチングは断面
を表わしているものではない。

リフレクタ12の反射面のうち、上記の平行光束反射面
12a以外の部分は拡散光束反射面12bである。読図の便宜
上、前記平行光束反射面12aと異なる方向のハッチング
を付して示した、これも断面を表わすものではない。

前記の平行光束反射面12aと拡散光束反射面12bとの間
の境界は、第１図（Ａ）に示すごとく、光源位置付近を
通る放射状の線に沿わせるように設定する。

第１図（Ｂ）に示したＦは前記回転放物面（平行光束
反射面）12aの焦点である。

第１図（Ｃ）に示すごとく、焦点Ｆに中心を一致せし
めて、フイラメント13が水平に、左右方向（光軸Ｚと直
交）となるように設置される。

上記フイラメント13から出射して、回転放物面よりな
る平行光束反射面12aに入射した光は矢印ｒ、矢印ｑの
ごとく光軸Ｚと平行に反射する。

また、拡散光束反射面12bで反射した光は矢印j,矢印
k,矢印l,矢印m,矢印ｎのごとくほぼ水平に、かつ光軸Ｚ
に対して拡開する方向に反射する。

ただし、それぞれの反射位置によって拡散角を異に
し、矢印ｊのごとく中央に近い個所の反射光は拡散角が
大きく、矢印m,nのごとく周辺部での反射光は光軸Ｚと
ほぼ平行である。

このような拡散光（矢印j,k,l,m,n）によって、どの
ような配光パターンが形成されるかについては、第４図
を参照して後述する。

また、所望の配光パターンを得るためには、前記の拡
散光束反射面12bをどのような形状に構成するかという
問題に関しては、前記の先願に係る発明において第９図
について説明した手法を適用すると良い。

第１図（Ｃ）から理解されるように、この実施例にお
ける前面レンズ14に関して、 平行光束反射面12aで反射された平行光束（矢印r,q）
が通過する区域と、 拡散光束反射面12bで反射された、拡散光を含む光束
（矢印j,k,l,m,n）が通過する区域と、 が区画される。

第２図（Ａ）は本実施例の自動車用前照灯の正面図で
あって、ランプハウジング11の前面開口部を前面レンズ
14が覆っている。

前掲の第１図（Ａ）に示した回転放物面12aで反射さ
れた、光軸と平行な反射光（本図において紙面と垂直）
が通過する区域14a（第２図（Ａ））は、ステッププリ
ズムを設けた区域である。その垂直断面は第２図（Ｂ）
に示すような形、すなわち上方が肉厚になっているので
水平に入射した光を若干上向きに屈折させる。この部分
の水平断面が円弧状をなすように構成して、左右方向に
拡散させることもできる。

第１図（Ａ）に示した拡散反射面12bで反射した光
は、第２図（Ａ）に示した前面レンズ14の単純拡散部14
b、又はステッププリズム部14cを通過する。上記素通し
部14の垂直断面は第２図（Ｃ）のごとくであって、入射
した光を上下方向にはほとんど屈折させずに通過させ
る。この部分の水平断面は円弧状をしているので、通過
光束を左右に拡散させる。

この単純拡散部14bによる左右拡散の程度は任意に設
定し得る。

本例においては拡散反射面12bの反射光がほぼ所望の
拡散性を有しているので、この単純拡散部14bは、拡散
プリズムとしては極めて弱い（素通しに近い）ものとし
た。

拡散光束が通過する区域の一部の自己走行車線側に、
第２図（Ｂ）と類似の断面を有するステッププリズム部
14cを設ける。

第２図（Ａ）に仮想線で示したＵは、第１図に示した
平行光束反射面12aと拡散光束反射面12bとの境界線であ
る。

第３図（Ａ），（Ｂ）は、上記のように構成された本
例の自動車用前照灯の作用，効果を示す説明図である。

第１図（Ｃ）においては光軸Ｚの左方のみ図示した
が、これと対称な右半部を含めて考えると、その配光パ
ターンは第３図（Ａ）のごとくになる。

すなわち、前照灯の光軸をほぼ水平にし、前面レンズ
を取り外して、該前照灯正面に設けたスクリーン17を照
射すると、前記の拡散光束反射面12bで反射された拡散
光は拡散光照明区域15,15′を形成する。

そして、回転放物面よりなる平行光束反射面12aで反
射された平行光束は、その中央部に集光してホットゾー
ン16を形成する。

図示の点Ｏは、前照灯の光軸の延長線がスクリーンに
交わる点である。

Ｈ−Ｈはスクリーン17上の水平線、Ｖ−Ｖは同じく垂
直線である。

例えば右側通行用の前照灯においては、第３図（Ａ）
に示したように、光軸Ｚの延長線上の点ＯをＶ−Ｖライ
ンに比して自己車の走行車線側（右側）の、Ｈ−Ｈライ
ン下方に位置させる。

そして第２図（Ａ）に示した前面レンズ14を装着する
と、同図（Ｂ）に示したステッププリズム14aの作用
で、水平な平行光束が若干上向きに屈折せしめられるの
で、第３図（Ａ）に示したホットゾーン16が若干上昇し
て第３図（Ｂ）のホットゾーン16′のごとく、自己車走
行車線の正面に移動する。

また、拡散光による照射ゾーン15が、ステッププリズ
ム部14cの作用によって若干上方に広げられ、自己走行
車線側のＨ−Ｈライン付近が照明される。

これにより、対向車線（左側）の水平線上を照射せ
ず、 水平線（Ｈ−Ｈ）付近で左右に拡散した照明区域15,1
5′と、 自己車走行車線（右側）の走行方向正面を照射するホ
ットゾーン16′とを備えた、好適な配光パターンが得ら
れる。

前掲の第１図（Ｃ）に示した光路（矢印ｊ〜ｎ、およ
び矢印q,r）によって、第３図（Ａ）に示した配光パタ
ーン（前面レンズ無き場合）が得られる作用を第４図に
ついて説明する。

第４図（Ｂ）は第１図（Ｃ）に対応する水平断面図に
光路を付記した図であって、12aは回転放物面よりなる
平行光束反射面、12bは第９図の手法によって構成した
拡散反射面である。

第４図（Ｂ）に示した光路矢印ｊ−ｎ、q,rはそれぞ
れ第１図（Ｃ）の光路矢印ｊ〜ｎ、q,rに対応してい
る。

第４図（Ｂ）に示した13はフイラメントで、Ｚ軸と直
交して水平に設置されている。

上記フイラメント13から出射して、平行光束反射面12
aで矢印ｒのごとく反射された光束は、スクリーン17上
で図示ｒ″のようなフイラメント像を結ぶ。

同様にして矢印ｑのごとく反射された光束はスクリー
ン17上でｑ″のようなフイラメント像を結ぶ、 フイラメント像ｒ″がフイラメント像ｑ″よりも大き
いのは、その反射部位が中央に近いからである。

本例において拡散光束反射面12bは、その中央部で反
射された光例えば矢印ｊは拡散角（光軸Ｚとなす角）が
大きく、周辺部へ移るにつれて拡散角が小さくなるよう
に構成してあり、矢印m,nは光軸Ｚとほぼ平行である。

その結果、（第４図（Ａ），（Ｂ）を比較参照）光路
矢印ｎの反射光はスクリーン上の中央部でフイラメント
像ｎ′,n″を結ぶ、 また、光路矢印ｍの反射光は中央の近くでフイラメン
ト像ｍ′,m″を結ぶ、 拡散光束反射面12bの中央付近で反射されて拡散角の
大きい光路矢印ｊの反射光は、スクリーン17上の左右両
端にフイラメント像Ｊ′,j″を結ぶ。

反射点の移動につれて拡散角が順次に小さくなる反射
光（矢印）k,lは、前記フイラメント像Ｊ′,j″よりも
内側に、順次にフイラメント像ｋ′,k″,l′,l″を結
ぶ。

第４図（Ｂ）においては、無数の光路の中から代表的
な光路として矢印ｊ〜n,q,rを考えたため、第４図
（Ａ）に示したフイラメント像ｊ′,j″〜ｒ″は相互に
連続しない形に描かれているが、実際には無数の光路を
経て無数のフイラメント像が結ばれて重なり合い、その
結果として第３図（Ａ）のような配光パターンが形成さ
れる。

そして前述したようにステッププリズムによってパタ
ーンの要部を上方に移動させて、第３図（Ｂ）に示した
実用価値の高い配光パターンが得られる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の自動車用前照灯によれ
ば、部分的にステッププリズムを設けた簡単な構造の前
面レンズを用いて、対向車線の上方（水平線よりも上
方）を照射して対向車に眩惑を与えるおそれが無く、自
己車走行車線の正面にホットゾーンを形成し、かつ、水
平線の付近には左右方向に適宜の拡散角を有する照明ゾ
ーンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る自動車用前照灯の一実施例を示
し、第１図（Ａ）は前面レンズを取り外して描いた正面
図、第１図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、第１図（Ｃ）は
同じくＣ−Ｃ断面図である。 第２図（Ａ）は上記実施例の正面図、第２図（Ｂ）は同
じくステッププリズムの断面図、第２図（Ｃ）は同じく
素通しレンズの断面図である。 第３図は上記実施例の配光パターンを示す平面図であっ
て、第３図（Ａ）は前面レンズを取り外した状態を表わ
し、第３図（Ｂ）は前面レンズを装着した状態を表わし
ている。 第４図は前記実施例の作用，効果を説明するために示し
たもので、第４図（Ａ）はスクリーンの上の配光を表わ
した図表、第４図（Ｂ）は水平断面図に光路図を付記し
た図である。 第５図及び第６図は、それぞれ従来例の前照灯を示す断
面図である。 第７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、第８図（Ａ），（Ｂ）、
第９図および第10図はそれぞれ先願の発明に係る自動車
用前照灯の説明図である。 １……ランプハウジング、1a……上記ランプハウジング
の内面に設けられた反射面、2,2′……光源バルブ、３
……プリズムレンズによって構成された前面レンズ、４
……従来例の、リフレクタ拡散形前照灯のリフレクタ、
５……素通し型の前面レンズ、６……側方に存在する障
害物、７……先願の発明の実施例におけるリフレクタ、
11……ランプハウジング、12……前面レンズ、12a……
平行光束反射面、12b……拡散光束反射面、13……フイ
ラメント、14……前面レンズ、14a……ステッププリズ
ム部、14b……素通しに近い単純拡散プリズム部、14c…
…ステッププリズム部、Ｆ……光源位置、Ｚ……光軸、
Ｘ……水平座標軸、Ｙ……垂直座標軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】凹面鏡の焦点の近傍に光源バルブを設置
   し、上記凹面鏡の前面開口部を覆う形に前面レンズを設
   けた構造の自動車用前照灯において、 前記光源バルブのフイラメントを、前記凹面鏡の光軸に
   対して直交する水平方向に配設し、 上記フイラメントの近傍を通る放射線状の境界によっ
   て、前記凹面鏡の反射面を平行光束反射面と、拡散光束
   反射面とに区分し、 前記の平行光束反射面は、その焦点位置を前記フイラメ
   ントの中央部付近に一致させた回転放物面によって構成
   し、 前記の拡散光束反射面は、前記のフイラメントから入射
   した光の少なくとも一部分をほぼ水平方向に、左右に拡
   散せしめて反射させる形状とし、かつ、該拡散光束反射
   面の中心寄りの位置ほど強い拡散性を有するように構成
   し、 前記平行光束反射面で反射された平行光束が前面レンズ
   を通過する区域には、水平方向に入射した光を上向きに
   屈折させるステッププリズムを設け、 前記拡散光束反射面で反射された拡散光を含む光束が前
   面レンズを通過する区域は、その一部に上記ステッププ
   リズムと同様ないし類似のステッププリズムを設け、そ
   の残部にはステップを有しないプリズムを設けたことを
   特徴とする自動車用前照灯。