JPH10119637A - 投射型自動車用ヘッドランプ - Google Patents

投射型自動車用ヘッドランプ

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JPH10119637A
JPH10119637A JP27103596A JP27103596A JPH10119637A JP H10119637 A JPH10119637 A JP H10119637A JP 27103596 A JP27103596 A JP 27103596A JP 27103596 A JP27103596 A JP 27103596A JP H10119637 A JPH10119637 A JP H10119637A
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JP
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light
distribution pattern
light distribution
lens
projection lens
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JP27103596A
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Michihiko Hayakawa
三千彦 早川
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Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • F21S45/10—Protection of lighting devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源装置として光ファイバーを用いるも、構
造が簡潔で、コンパクトで、視認性良好な配光を形成で
きる投射型自動車用ヘッドランプの提供。 【解決手段】 ボディ３０の外部に設けた光源１２の光
を光ファイバー２０を介してボディ３０内に導く光源装
置Ａと、ボディ３０内の光ファイバーの光出射端部２３
の前方に配置した投射レンズ５０と、光出射端部２３の
前方であって、投射レンズ５０の後方焦点位置Ｆに設け
た配光パターン形成用シェード４０と、を備えたヘッド
ランプにおいて、焦点距離の異なる複数の凸レンズ５
１，５２，５３が上下方向に連続する単一の階段型多重
レンズで投射レンズ５０を構成することで、部品点数が
少なく、ボディが小型となり、しかも焦点距離の短い凸
レンズ５１のつくる光量の低い大拡散配光パターンと、
焦点距離の長い凸レンズ５２，５３のつくる光量の高い
集光配光パターンが合成されて、メリハリがあり、視認
性に優れた配光パターンが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーを介
してランプボディの外部光源光をランプボディの内部に
導き、光ファイバーの光出射端部前方に投射レンズを、
投射レンズの後方焦点位置に配光パターン形成用シェー
ドをそれぞれ配置して、シェード形状に対応した所定の
配光パターンを投射形成する投射型自動車用ヘッドラン
プに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来技術としては、例えば実開
平４−１０６８０５号が知られている。これは、図８に
示されるように、ランプボディ１の外部に設けられた光
源２の光が光ファイバー３を介してランプボディ１の内
部に分岐されて導かれ、光ファイバー３の光出射端部３
ａの前方には、それぞれコリメータレンズ４が配置され
た構造で、分岐された光ファイバー３の光出射端部３ａ
が所定のパターンに対応する形状に形成されて、各コリ
メータレンズ４によって投射形成される配光パターンが
合成されることで、所定の配光パターン（すれ違いビー
ムの配光パターンまたは走行ビームの配光パターン）が
形成されるというものである。
【０００３】なお符号５は、光源光を反射集光させて光
ファイバー３の光入射端面３ｂに導くリフレクター、符
号６は、光ファイバー３への熱の伝達を阻止する防熱フ
ィルター、符号８は、コリメータレンズ４によって平行
にされた光を拡散して配光する拡散レンズである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
技術では、ランプボディ１内に光ファイバー３が分岐さ
れて配設され、しかも光ファイバー３の光出射端部３ａ
がそれぞれ所定のパターンに対応する形状に形成されて
おり、さらに光出射端部３ａ毎にコリメータレンズ４お
よび拡散レンズ８を備えていることから、構造が複雑な
上に、ランプボディ１が大型となるという問題があっ
た。
【０００５】そこで、発明者が検討したところ、図９に
示すように、光ファイバー３を分岐させずにランプボデ
ィ内に配設し、光ファイバー３の光出射端部の前方に単
一の投射レンズａを配置し、投射レンズａの後方焦点位
置に配光パターン形成用シェードｂを配置すれば、構造
が簡潔となる上に、ランプボディも小型となるというこ
とが判った。
【０００６】ところが、投射レンズａのどの部位から射
出される像も同一の明るさであるため、投射形成された
配光パターンの光度はパターン全体において略均一とな
り、パターン中央部の光度が最も高くメリハリがあって
自動車用ヘッドランプに適した視認性のよい配光パター
ンは形成できない。
【０００７】そこで、発明者がさらに検討したところ、
単一の投射レンズを削り、焦点距離の異なる複数の凸レ
ンズからなる多重構造にしたところ、焦点距離の長さに
対応して凸レンズのつくる配光パターンの光度が異な
り、これらの凸レンズの配置を適切にすることで、視認
性のよい配光パターンが得られることを確認し、本発明
を提案するに至ったものである。
【０００８】本発明は、前記従来技術の問題点および発
明者の前記した知見の下になされたもので、その目的
は、光源装置として光ファイバーを用いるも、構造が簡
潔で、コンパクトで、しかも視認性良好な配光を形成で
きる投射型自動車用ヘッドランプを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するめの手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る投射型自動車用ヘッドランプにおい
ては、ランプボディの外部に設けられた光源の光を光フ
ァイバーを介してランプボディの内部に導く光源装置
と、ランプボディ内の光ファイバーの光出射端部の前方
に配置された投射レンズと、前記光ファイバーの光出射
端部の前方であって、投射レンズの後方焦点位置に設け
られた配光パターン形成用シェードと、を備えた投射型
自動車用ヘッドランプにおいて、前記投射レンズを、焦
点距離の異なる複数の凸レンズが上下方向に連続する単
一の階段型多重レンズで構成するようにしたもので、焦
点距離の短い凸レンズにより形成された光量の低い拡散
配光パターンと、焦点距離の長い凸レンズにより形成さ
れた光量の高い集光配光パターンが合成されて、光量差
のあるメリハリをもった所定の配光パターンとなる。光
源装置を構成する光ファイバーは、従来構造のように分
岐されておらず、投射レンズおよび配光パターン形成用
シェードはそれぞれ一個で構成され、部品点数が少な
く、ランプボディが小型となる。請求項２においては、
請求項１記載の車両用灯具において、多重レンズを構成
する各凸レンズのうち、焦点距離の長い凸レンズ程、光
軸から離れた位置となるようにしたものである。焦点距
離の長い凸レンズは、焦点距離の短い凸レンズよりもレ
ンズ表面が前方に位置するため、焦点距離の異なる隣接
凸レンズ間には段差部が形成される。焦点距離の長い凸
レンズを光軸側に、焦点距離の短い凸レンズを光軸から
離れた側に配置形成すると、隣接凸レンズ間の段差部か
ら配光パターンの形成に寄与しない光が出射したり、焦
点距離の短い凸レンズから出射した光がこの段差部でけ
られるという不具合が生じるが、焦点距離の短い凸レン
ズを光軸側に、焦点距離の長い凸レンズを光軸から離れ
た側に配置形成することで、隣接凸レンズ間の段差部か
ら配光パターンの形成に寄与しない光が出射したり、焦
点距離の短い凸レンズから出射した光がこの段差部でけ
られるという不具合がない。請求項３においては、請求
項１または２記載の車両用灯具において、前記配光パタ
ーン形成用シェードに、すれ違いビームの配光パターン
形成用の第１の遮光部と走行ビームの配光パターン形成
用の第２の遮光部とを設け、前記第１の遮光部と第２の
遮光部とを投射レンズの後方焦点位置に択一的に移動さ
せて、ランプの配光を切り替えるようにしたもので、ラ
ンプボディ内に設けた単一の光ファイバー，単一の投射
レンズおよび二つの遮光部をもつ単一の配光パターン形
成用シェードにより、すれ違いビームと走行ビームの二
つの配光パターンを択一的に形成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
【００１１】図１〜図５は本発明の第１の実施例を示す
もので、図１は本発明の第１の実施例である自動車用ヘ
ッドランプの全体構成を示す斜視図、図２は光ファイバ
ーの光出射端部と投射レンズと配光パターン形成用シェ
ードとの配置を示す側面図、図３は配光パターン形成用
シェードの正面図、図４はヘッドランプの配光パターン
を示す図で、（ａ）はすれ違いビームの配光パターンを
示す図、（ｂ）は走行ビームの配光パターンを示す図、
図５は焦点距離の異なる凸レンズの配置を示す図で、
（ａ）は隣接凸レンズ間段差部近傍からの出射光を示す
図、（ｂ）は焦点距離の短い凸レンズを光軸から離れた
側に配置形成した場合の不具合を説明する図である。
【００１２】これらの図において、符号１０は光源であ
るメタルハライドバルブ１２を内蔵する楕円体形状のリ
フレクターで、バルブ１２の放電部はリフレクター１０
の光反射面１１の第１の焦点位置ｆ1 に位置し、光源で
あるバルブ１２の放電部における発光がリフレクターの
光反射面１１で反射してリフレクターの第２の焦点位置
ｆ2に集光するようになっている。この第２焦点位置ｆ
2 には光ファイバー２０の光入射端部２１が位置してお
り、光入射端部２１に入射した光は、ランプボディ３０
内に延びた光ファイバー２０の光出射端部２３から出射
するように構成されている。即ち、リフレクター１０と
バルブ１２と光ファイバー２０とによって、外部の光源
光をランプボディ３０内に導く光源装置Ａが構成されて
いる。
【００１３】なお符号１４は、リフレクター１０と光入
射端部２１間に配置された熱線吸収（又は熱線反射）フ
ィルターで、光入射端部２１に向かう光から熱を吸収
（又は反射）することにより、集光による熱エネルギー
から光ファイバー２０を保護するようになっている。
【００１４】ランプボディ３０内において、光ファイバ
ー２０の光出射端部２３は、ランプボディ３０の前面開
口部に向けて配置されており、光出射端部２３の前面に
は、所定形状の開口部４１，４２の形成された配光パタ
ーン形成用シェード４０が、さらにその前方には、シェ
ード４０の開口部４１（４２）に対応する配光パターン
を前方に投射形成する投射レンズ５０が配置されてい
る。
【００１５】配光パターン形成用シェード４０は矩形プ
レート形状で、ラック・ピニオン機構Ｂによって、左右
方向にスライド可能に支持されている。符号４５は、シ
ェード４０に一体化されて、左右方向に延在するラッ
ク、符号４６は、駆動モータＭの出力軸に軸着されたピ
ニオンである。
【００１６】配光パターン形成用シェード４０には、図
３に示すように、すれ違いビームの配光パターン形成用
の第１の開口部４１と走行ビームの配光パターン形成用
の第２の開口部４２が左右方向所定距離だけ離間して形
成されており、ラック・ピニオン機構Ｂの作動により、
シェード４０を左右方向に移動させて、開口部４１，４
２を投射レンズ５０の光軸Ｌ対応位置に択一的に位置さ
せることができる。
【００１７】なお、シェード４０は、投射レンズ５０の
後方焦点位置Ｆに設けられて、開口部４１，４２に対応
した鮮明な配光パターンが投射形成されるようになって
いる。ランプボディ３０の前面開口部には、拡散ステッ
プ３４の設けられた前面レンズ３２が組付けられてお
り、投射レンズ５０から出射した光は、拡散ステップ３
４によって上下左右方向に拡散されて前方に配光され
る。
【００１８】投射レンズ５０は、後端部は平坦面である
が、前端部が階段状に切削加工され、前端側程その口径
が大きい略円柱体形状の単一のレンズ本体５０ａにより
構成されているが、このレンズ本体５０ａの上下方向中
央部には、焦点距離Ｆ1 の第１の凸レンズ５１が形成さ
れ、この凸レンズ５１の上下には、焦点距離Ｆ2 ，Ｆ3
（Ｆ1 ＜Ｆ2 ＜Ｆ3 ）の第２，第３の凸レンズ５２，５
３が連続して形成されている。
【００１９】そして、図４（ａ），（ｂ）に示されるよ
うに、第１の凸レンズ５１から出射する光によって、上
下左右に大きく拡散し光量の低い大拡散パターンＰ
ｓ1 ，Ｐｍ1 が投射形成され、第２の凸レンズ５２から
出射する光によって、上下左右に中程度に拡散し光量の
ある程度ある中拡散パターンＰｓ2 ，Ｐｍ2 が投射形成
され、第３の凸レンズ５３から出射する光によって、上
下左右に集光し光量の最も高い集光パターンＰｓ3 ，Ｐ
ｍ3 が投射形成される。
【００２０】そして、開口部４１がレンズの光軸Ｌに対
応する位置となった場合には、３つのパターンＰｓ1 〜
Ｐｓ3 が合成されて、斜め１５度カットラインをもつと
ともに、中央部にホットゾーンをもち、特に左右側方の
視認性に優れたすれ違いビームの配光パターンＰＳが形
成される。また、開口部４２がレンズの光軸Ｌに対応す
る位置となった場合には、３つのパターンＰｍ1 〜Ｐｍ
3 が合成されて、中央部にホットゾーンをもち、特に遠
方の視認性に優れた走行ビームの配光パターンＰＭが形
成される。
【００２１】なお、投射レンズ５０は、焦点距離の異な
る凸レンズ５１，５２，５３が上下に連続して、各凸レ
ンズ５１，５２，５３は左右に長い形状に形成されてお
り、これによって、上下方向よりも左右方向により大き
く拡散して、自動車用ヘッドランプに適した配光パター
ンが形成される。
【００２２】また、投射レンズ５０では、凸レンズ５
１，５２，５３の焦点距離が互いに異なり、焦点距離の
長い凸レンズ程、レンズ前面が前方に突出する形状とな
るため、隣接凸レンズ間には段差部が形成されて、凸レ
ンズ５１，５２，５３の配置如何では、この段差部が配
光の形成に寄与しない非有効部分となる。このため、凸
レンズ５１，５２，５３をどのように配置するかが重要
となり、段差部が非有効部分とならない配置形態とする
のが望ましい。
【００２３】即ち、図５（ｂ）に示すように、レンズの
光軸Ｌを含む位置に焦点距離の長い凸レンズ５２を形成
し、光軸Ｌから離れた側に焦点距離の短い凸レンズ５１
を配置形成すると、凸レンズ５１，５２間の段差部５５
から出射する角度θ1 の光が配光パターンの形成に寄与
しない。また、段差部５５からの出射光を減らすには、
図５（ｂ）仮想線に示すように、段差部５５を前方上向
きに傾斜させた形状にすればよいが、焦点距離の短い凸
レンズ５１から出射した光がこの傾斜段差部でけられ、
角度θ2 相当の光が配光パターンの形成に寄与しないこ
ととなる。
【００２４】一方、本実施例では、光軸Ｌを含む位置
に、凸レンズ５１，５２，５３の中で最も焦点距離の短
い凸レンズ５１を形成し、光軸Ｌから離れた上下両側に
焦点距離の長い凸レンズ５２，５３を配置形成し、かつ
隣接凸レンズ間の段差部５５を光軸Ｌと水平な面で形成
しているので、図５（ａ）に示すように、段差部５５か
ら出射する光はわずかで、凸レンズ５２からの出射光が
この段差部５５でけられることもない。従って、本実施
例では、投射レンズ５０に入射した光を効率良く利用し
て配光パターンを形成するようになっている。
【００２５】図６および図７は、本発明をすれ違いビー
ム用のヘッドランプに適用した第２の実施例を示し、図
６は、第２の実施例の要部である投射レンズと配光パタ
ーン形成用シェードの配置を示す側面図、図７は、同ラ
ンプによって形成されるすれ違いビームの配光パターン
を示す図である。
【００２６】前記した第１の実施例における投射レンズ
５０には、焦点距離が異なる三種類の凸レンズが一体化
されていたが、この第２の実施例の投射レンズ５０Ａに
は、上下左右に大きく拡散し光量の低い大拡散パターン
Ｐｓ6 を投射形成する焦点距離Ｆ6 の第１の凸レンズ５
６が光軸Ｌ寄りに形成され、この凸レンズ５６の上部に
は、上下左右に集光し光量の高い集光パターンＰｓ7 を
投射形成する焦点距離Ｆ7 （Ｆ6 ＜Ｆ7 ）の第２の凸レ
ンズ５７が連続して形成された構造となっている。
【００２７】また、前記した第１の実施例では、配光パ
ターン形成用シェード４０に、すれ違いビームの配光パ
ターン形成用の第１の開口部４１と走行ビームの配光パ
ターン形成用の第２の開口部４２の双方が形成されてい
たが、この第２の実施例の配光パターン形成用シェード
４０Ａには、すれ違いビームの配光パターン形成用の開
口部４２Ａだけが形成され、しかもシェード４０Ａは、
投射レンズ５０Ａおよび光ファイバー２０の光出射端部
２３に対して固定されている。
【００２８】また、光ファイバー２０の光出射端部２３
と投射レンズ５０Ａの光軸Ｌとは、上下方向にｄだけオ
フセットして配置されるとともに、配光パターン形成用
シェード４０Ａの開口部４２Ａの高さｈと投射レンズ５
０Ａと光軸Ｌ間の距離ｈ1 が同一となるように設定され
ており、これにより、投射レンズ５０Ａの下面５８で反
射された光によって、大拡散パターンＰｓ6 ，集光パタ
ーンＰｓ7 の上部に連続して、これらのパターンＰ
ｓ6 ，Ｐｓ7 と同一の大きさのパターンＰｓ8 ，Ｐｓ9
が形成されるようになっている。
【００２９】そして、これらのパターンＰｓ6 ，Ｐ
ｓ7 ，Ｐｓ8 ，Ｐｓ9 が合成されることで、中央部にホ
ットゾーンをもち、特に左右側方における視認性の優れ
たすれ違いビームの配光パターンＰＳ’が形成される。
【００３０】なお、前記した第１の実施例では、配光パ
ターン形成用シェード４０を移動させる手段として、ラ
ック・ピニオン機構Ｂを用いているが、ボールネジ式ス
ライド機構等のその他の移動手段であってもよい。
【００３１】また、前記した第１，第２の実施例では、
焦点距離の異なる三種類または二種類の凸レンズが一体
化されて投射レンズが構成されていたが、焦点距離の異
なる四種類以上の凸レンズを一体化して構成するように
してもよい。
【００３２】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る投射型自動車用ヘッドランプによれば、光源装
置を構成する光ファイバーが分岐されることなく使用さ
れ、投射レンズおよび配光パターン形成用シェードはそ
れぞれ一個でよいことから、構成部品点数が少なく、ラ
ンプボディが小型となるとともに、光量差のあるメリハ
リをもった視認性に優れた配光パターンが得られる。ま
た、請求項２によれば、隣接凸レンズ間の段差部から光
が出射したり、凸レンズからの出射光がこの段差部でけ
られることがないので、投射レンズに入射させた光を有
効に利用して配光パターンを形成することができる。ま
た、請求項３によれば、単一のランプ構造によって、す
れ違いビームと走行ビームの二つの配光パターンを択一
的に形成できるので、ヘッドランプ全体がコンパクトと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である自動車用ヘッドラ
ンプの全体構成を示す斜視図
【図２】光ファイバーの光出射端部と投射レンズと配光
パターン形成用シェードとの配置を示す側面図
【図３】配光パターン形成用シェードの正面図
【図４】（ａ） すれ違いビームの配光パターンを示す
図 （ｂ） 走行ビームの配光パターンを示す図
【図５】（ａ） 隣接凸レンズ間段差部近傍からの出射
光を示す図、 （ｂ） 焦点距離の短い凸レンズを光軸から離れた側に
配置形成した場合の不具合を説明する図
【図６】本発明の第２の実施例である自動車用ヘッドラ
ンプの要部である投射レンズと配光パターン形成用シェ
ードの配置を示す側面図
【図７】同ランプによって形成されるすれ違いビームの
配光パターンを示す図
【図８】従来の投射型自動車用ヘッドランプの水平断面
図
【図９】発明者が検討した単一レンズの斜視図
【符号の説明】
Ａ 光源装置 Ｂ ラック・ピニオン機構 １２ 光源であるバルブ ２０ 光ファイバー ２１ 光入射端部 ２３ 光出射端部 ２８ 投射レンズ ３０ ランプボディ ３２ 前面レンズ ４０ 配光パターン形成用シェード ４１ 第１の遮光部である開口部 ４２ 第２の遮光部である開口部 ５０ 投射レンズ ５１ 第１の凸レンズ ５２ 第２の凸レンズ ５３ 第３の凸レンズ Ｌ 投射レンズの中心軸線 ＰＳ すれ違いビームの配光パターン ＰＭ 走行ビームの配光パターン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ランプボディの外部に設けられた光源の
    光を光ファイバーを介してランプボディの内部に導く光
    源装置と、ランプボディ内の光ファイバーの光出射端部
    の前方に配置された投射レンズと、前記光ファイバーの
    光出射端部の前方であって、投射レンズの後方焦点位置
    に設けられた配光パターン形成用シェードと、を備えた
    投射型自動車用ヘッドランプにおいて、 前記投射レンズは、焦点距離の異なる複数の凸レンズが
    上下方向に連続する単一の階段型多重レンズで構成され
    たことを特徴とする投射型自動車用ヘッドランプ。
  2. 【請求項２】 前記多重レンズを構成する各凸レンズ
    は、光軸から離れる程、その焦点距離が長く形成された
    ことを特徴とする請求項１記載の投射型自動車用ヘッド
    ランプ。
  3. 【請求項３】 前記配光パターン形成用シェードには、
    すれ違いビームの配光パターン形成用の第１の遮光部と
    走行ビームの配光パターン形成用の第２の遮光部とが設
    けられ、前記第１の遮光部と第２の遮光部とを投射レン
    ズの後方焦点位置に択一的に移動させて、ランプの配光
    を切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の
    投射型自動車用ヘッドランプ。
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