JPH088003B2 - 自動車用前照灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用の前照灯に係り、特に、光束の有効
率を向上し得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の如く拡散された所望の配
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として、 （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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

（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。

（iii）第６図に示されるように、光源バルブ２′から
出射してリフレクタ４で反射された光は有効に前方（図
の左方）に投射される。

しかし、矢印ｉ乃至矢印ｊ方向に、角φの間に出射し
た光束は、拡散度が過大で配光パターンの形成に余り利
用されず、光束の有効利用率が低い。

といった不具合がある。

本発明は上述の事情に鑑みて創作されたものであっ
て、 （ａ）光束の有効利用率が大きく、 （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有っても拡散投
光が遮られる虞れの無い、 自動車用前照灯を提供することを目的とするものであ
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、本発明の自動車用前照灯
は、 （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，右両端部付近とに区分する。ただし、ここにい
う区分とは、設計的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
る。

（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。

（ホ）以上のリフレクタ構成により、リフレクタからの
反射光は、前面レンズの左，右両端部に集まるので、こ
の前面レンズの少なくとも左，右両端部は素通しレンズ
（又は素通しに近いレンズ）とする。

（ヘ）前面レンズの中央部には反射光が到達せず、光源
バルブからの直射光のみが入射するので、前面レンズ中
央部の付近（内側が好都合である）に、光源バルブを中
心とする凹球面状の反射鏡を配設する。

〔作用〕

前記の構成によれば、 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。

v.従来有効に利用されなかった光源バルブからの直射光
を、前面レンズ中央部付近に配設した凹球面鏡で反射さ
せて一旦光源バルブ付近に戻し、反射鏡に入射させるこ
とになる。このため、光源バルブからの出射光が有効に
利用され、例えばホットゾーンの照度を一層上昇させる
こと等が可能となる。

〔実施例〕

第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明を適用して構
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１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２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における反射光ｄが光軸Ｚとなす角θd₀, 点e₀における反射光ｅが光軸Ｚとなす角θe₀, 点f₀における反射光ｆが光軸Ｚとなす角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３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２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４図（Ａ），（Ｂ）に
例示したように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。ただし、上記
の所望配光パターンとは、リフレクタによる反射光によ
って形成されることを期待する配光パターンである。

後述の如く、第２図（Ａ）に仮想線で示した凹球面鏡
８による破線矢印の反射光と、実線矢印で示した反射光
との合成が最終的な配光パターンを形成する。

このように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、しかも光束の有効利
用率が向上する。

第２図（Ａ）に示すごとく、リフレクタ７による反射
光（実線矢印）は、該リフレクタ７の前面開口部の左，
右両端部に集中し、該開口部の中央付近には到達しな
い。この中央部に、点Ｆ（光源位置）を中心とする凹球
面鏡８を配設し、光源Ｆから入射した光（破線矢印）を
光源Ｆを通過させてリフレクタ７に入射させる。

光源Ｆ付近を通過した光は、光源Ｆから出射した光と
ほぼ同様に導かれ、有効に利用される。

第１図は、前記のリフレクタ７を用いて構成した、本
発明の一実施例に係る前照灯の水平断面図である。

このリフレクタ７の左，右両端部（回転放物面）によ
る反射光は光軸Ｚと平行となるため、該リフレクタ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。

10は素通しの前面レンズである。前記リフレクタ７の
左，右両端部による反射面が光軸Ｚに平行となるため、
前面レンズ10の左右方向の寸法Ｗを小さく構成しても光
束が遮られない。

この前面レンズ10の中央部近傍の、リフレクタ７によ
る反射光（実線矢印）が到達しない区域に凹球面鏡８を
設け、光源バルブ２から入射した光を、往復破線矢印で
示すように反射させ、リフレクタ７で再反射させて前方
に投射する。

本例においては、この反射光（往復破線矢印）によっ
て配光パターンのホットゾーンの照度を一層向上せしめ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る自動車用前照灯に
よれば、 （ａ）光源バルブから出射してリフレクタに入射せずに
前面レンズに向かう光を有効に利用できるので光束の有
効利用率が高く、 （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有っても拡散投
光が遮られる虞れが無い、 という、優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用前照灯の一実施例の水平
断面図である。 第２図は上記実施例のリフレクタの構成と作用とを説明
するための３面図である。 第３図は上記実施例におけるリフレクタエレメントの設
計手法の説明図である。 第４図は上記実施例のリフレクタによる所望の配光パタ
ーンを示す図表である。 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。 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……素通し形の前面レンズ、６……側方に存在する障
害物、７……本発明の実施例におけるリフレクタ、８…
…凹球面鏡、９……立壁、10……前面レンズ、Ｆ……光
源位置、Ｚ……光軸、Ｘ……水平座標軸、Ｙ……垂直座
標軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、 （ａ）上記凹面鏡を、中央部と、左右の両端部とに区分
   し、 （ｂ）上記の左右両端部は回転放物面状に構成し、 （ｃ）前記の中央部は、その垂直断面が放物線状をなす
   とともに、その水平断面を次記の如く構成し、 （ｉ）光源バルブから出射して凹面鏡中央部の各点で反
   射した光の光路が、光軸と為す角をθとし、 （ii）該中央部のうち、前記両端部の回転放物面に接す
   る点を初期値とし、 （iii）上記の角θは、投光方向について光軸と離間す
   る方向を正とし、 （iv）上記の角θは、反射点が凹面鏡の中心点に近づく
   につれて正方向に増加する。 （ｄ）前記の前面レンズは素通しレンズ乃至は素通しに
   近似するレンズで構成し、 （ｅ）上記前面レンズの中央部の付近に、光源バルブを
   中心とする凹球面鏡を配設したこと、 を特徴とする、自動車用前照灯。