JPS5953641B2 - 反射鏡及びこれを用いた灯具、前照灯 - Google Patents

反射鏡及びこれを用いた灯具、前照灯

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JPS5953641B2
JPS5953641B2 JP49025383A JP2538374A JPS5953641B2 JP S5953641 B2 JPS5953641 B2 JP S5953641B2 JP 49025383 A JP49025383 A JP 49025383A JP 2538374 A JP2538374 A JP 2538374A JP S5953641 B2 JPS5953641 B2 JP S5953641B2
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curve
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light
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三郎 渡辺
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反射型照明灯の反射鏡に関し、特に自動車用照
明灯、例えば前照灯、霧灯等の配光特性を改善すること
のできる反射鏡に関する。
そこで例えば従来の前照灯をみてみると、その前照灯の
反射鏡は回転放物面に形成されているためそれから得ら
れる光束はすべて平行光束となつている。
したがつて、その平行光束は前面レンズ゛上に拡散レン
ズを設けることによつて水平拡散させて実用に供してい
た。しかし、この従来の自動車前照灯は遠方照射に重点
が置かれ、左右の拡散、即ち前記水平拡散は拡散レンズ
によるのみであるからその拡散は両側で約700と小さ
く、運転者の可視範囲約1200のうちのごく一部を照
射しているにすぎない。したがつて、この前照灯では走
行中の車の位置と前景相互間の状況判断が不安定となり
、特に油路走行時に必要な左右前方が前照灯の照明範囲
外の死角となり、走行保安上からも非常に危険である。
又水平拡散が小さいということは中心光とその周辺のコ
ントラストが強く、対向車から見た場合にその運転者が
眩惑され易い。そこで、上記の欠点を改良するために4
灯式前照灯が普及されつつあるが、この4灯式前照灯は
2灯式前照灯に比較すれば左右の拡散が広くなつたがい
まだ充分ではない。
即ち、この前照灯はすべて回転放物面反射鏡による平行
光束を前面ガラス上に設けた拡散レンズによつて水平拡
散を行つているので、この拡散レンズの製作上の限界か
ら水平拡散の大きさにも限度があるからである。又反射
鏡を双曲線又は楕円を利用して形成するようにしたもの
も考えられてはいるが、それはその本質的性質により水
平拡散を大きくすることはできても中心光度が著しく低
くなるという配光分布状態しか望むことができないため
、霧灯には適しても前照灯としては不適なものである。
又、あらかじめ与えられた口紅と奥行とによつて得られ
る配光が決まつてしまうという不都合もある。従つて、
この配光分布状態を変えるためには前面レンズにその作
用を大きく依存しなければならず、レンズ設計が非常に
困難とならざるを得なかつた。そこで、本発明は、これ
らのものとは本質的にその原理を異にし、あくまでも放
物線を基礎としその放物線を変形した曲線を開発し、該
曲線に基いて反射鏡を形成し、これによつて前照灯、霧
灯等いかなる灯具の配光特性をも改善することのてきる
ものを提供しようとするものであり、以下にその詳細に
ついて添付図面に示された具体的な実施例に従つて説明
する。本発明に係る反射鏡は、その開口部の正面形状が
ほ・゛楕円形に形成され、光軸を含む長径方向の断面が
放物線を変形した本発明における曲線となり、本発明に
おける曲線の光軸から拡散角即ち本発明における曲線に
よる反射光の方向と光軸とのなす角度分だけ隔てた軸を
含む短径方向の断面が放物線となり且つその頂点が本発
明における曲線と交叉するように形成されて成るもので
ある。
第1図は、本発明における反射鏡の説明的斜視図である
。断面C,O,Dは光軸X−Xを含む長径方向の断面で
焦点Fを有する本発明における曲線であり、断面A,O
,Bは光軸X−Xを含む短径方向の断面で本発明におけ
る曲線と共通の焦点Fをもつ放物線である。そして、本
発明における反射鏡即ち面は、断面C,O,Dを通る本
発明における曲線上に頂点を有し且つその頂点位置にお
ける光線の拡散角と平行な軸を含む短径方向の放物線群
の連続により形成される。従つて、本発明における反射
鏡は、曲線C,O,Dにより決定され、その配光特性は
多種多様である。本発明における反射鏡を説明する前に
、その反射鏡を決定づける曲線C,O,Dについて説明
する。
曲線C,O,Dは原点を通りX線に対して対称な曲線で
ある。そして、該曲線C,O,Dの原点0及び点A,B
を通る曲線はその焦点を前記曲線C,O,Dの焦点Fと
共有し、且つ該曲線C,O,D(7)X軸を含むZ−Z
方向における断面にて求められる放物線とすることは上
述したところである。ところで、反射鏡を設計する場合
には、反射鏡の高さ(深さ)、短径方向及び長径方向の
口径というものは物理的条件、例えば自動車用前照灯と
してのデザイン上の要求、取付スペース上の問題・等の
条件によつてある程度拘束されてしまうものであるが、
その枠内で配光特性をいかにするか、即ち中心光度とそ
の周辺光度との分布をいかにするかが問題である。
従来の反射鏡においては配光特性の決定はそのほとんど
が前面レンズの設計事j項とされている。しかるに、本
願発明の発明者は、中心光度の高い放物面反射鏡を基本
とし、反射鏡の周辺部においては拡散光を発することが
できるような反射鏡の基本曲線を求め得る方程式を開発
した。即ち、それはあくまでも放物線の方程4式を基本
としそれに拡散角及び光束分布等に寄与する関数f (
x)を付加して成るものであり、それはY2=4pX+
f (X)・・・・・・・・・・・・・・・(1)即ち
、例えばによつて描かれる曲線が本発明における曲線C
,O,Dである。
尚、pは曲線C,O,Dの焦点距離である。又、A.n
は共に定数であるが、aは拡散角に寄与するものであり
、又nは分布に寄与するものである。従つて、(3)式
において求められる曲線C,O,Dは、該式の第2項の
影響が小さくなればなる程放物線に近づき、逆に大きく
なればなる程放物線とはかけ離れた曲線となる。ちなみ
に、第7図乃至第11図に示したグラフは(3)式の第
2項の定数a及びnに実際の数値を当てはめて描かれた
ものであり、Aは曲線C,O,Dの半分を示し、BはA
で示されたグラフに関する光軸X−Xと曲線C,O,D
に入射する光線とのなす角ψと拡散角θとの関係を表わ
したグラフを示したものである。例えば、定数nを変え
、定数a=0.5=一定とした場合の曲線(それを破線
で示す。)について説明すると、n=1.5とした場合
にψ=50゜付近でθキ3.0゜、ψ二100゜付近で
θキ7゜位であるが、n=2.0とした場合にはψ=5
0゜付近でθ+2.0゜、ψ:100゜付近でθ+12
.0゜となり、更にn=3.0とした場合にはψ=50
゜付近でθ=0.8゜、ψ:100゜付近でθ+26.
0゜というようになり、従つて定数nが・・・・・・1
.5、1.75、・・・・・・3、・・・・・・という
ように大きくなればなる程中心光度が高くなりしかも拡
散角θが大きくなる曲線を得ることができるのである。
従つて、定数a及びnを適宜に選択すれば自ずと本発明
における曲線C,O,Dが得られ、拡散角と配光に必要
な分布とのバランスの良い曲線を自由に設定することが
できる。次に、本発明における反射鏡面について、第4
図乃至第6図に示した原理説明図及び解析図によつて説
明する。
曲線C,O,Dはすでに決定されているものとする。
仮に曲線C、0,Dにおいてその焦点Fからの光が点S
で反射され、その反射光束の、光軸X−Xに対する傾き
角をθとした場合、そのθ方向を対称軸としZ−Z軸方
向に延びる微少放物面(線)を求めれば、その放物面群
の連続によつて包絡面即ち本発明における反射鏡面を形
成することがで゛きることは明らかで゛ある。ただ、本
発明における反射鏡は、垂直方向には平行光束を発する
という配光特性が要求されていることから、前記曲線C
,O,Dと焦点を共有し且つ該曲線上の一点即ちSでこ
れに接する回転放物面を解析しなければならない。そこ
で、曲線C,O,Dの共通焦点Fを持ち焦点距離p″で
曲線C,O,Dに点Sで接する放物線G,E,Hを考え
る。ここで点Sの座標は(X1、y1)とする。又点E
は放物線G,E,Hの光軸x″−x″とその頂点との交
点とする。この放物線G,E,Hにおいて点Sからその
準線への距離と焦点Fへの距離とは放物線の性質により
等しいので、『 轟′二 〜暴 ′ ここで、mとlを解析すると、 となる。
ここで放物線G,E,Hは定義から、Y2=4P″x
・・・・・・(9)なる公式によつて得るこ
とができる。従つて、C,O,D線に点Sで接する放物
線は、該点S(X1、y1)における反射光束の傾き角
θ及び原点Oから焦点Fまでの距離、即ち、焦点距離p
が決まれば求めることができる。そしてC,O,D線に
点Sで接する放物線Y2−4p″x・・・・・・(9)
を回転して得られる回転放物面を点Sを含みその軸X″
−x″に平行な面で切り取つた微少面Sは焦点Fからの
光を軸X−Xに対してθ傾けて反射することになる。従
つて、C,O,D線上の各点で接する放物線のこのよう
な微少面を多数連続させることによつて本発明反射鏡を
形成することができる。このように、本発明における反
射鏡は曲線C,O,DはY2=4PX+AXn・・・・
・・(2)即ち、 に基づいて、定数a及びnを求めようとする反射鏡の配
光特性に従つて決定することによつて求めることができ
る。
それには、上記式(3)によつて定数a及びnを変化さ
せた場合のθを求め、その中から所望配光のものを選択
すれば、所望配光を得るための定数a及びnを決定する
ことができる。即ち、θは以下のようにして求められる
が、それを第12図に基いて説明する。曲線C,O,D
はY2−4pX+AXn即ちであるが、この方程式は以
下のように変形することができる。
そして、点SでのX値をX1とするとy1は点Sでの曲
線C,O, Dの接線方向は 次に、G点の座標を求める。
直線G,Sの方程式はとなり、又直線F,Gの方程式は y=q (x−P) ・・・・・・・・・・
・・03)となる。
G点の座標は上記2直線の直立方程式の根である。即ち
である。
ここで、H点の座標はX4=2X3−P ・
・・・・・・・・・・・(15)Y4=q (X4−P
) ・・・・・・・・・・・・(16)従つて、
θの値は直線S,Hより求まる。
即ち、以上によりS点におけるX1、y1、θが求めら
れる。本発明反射鏡は上記の通りの曲面から成る反射鏡
であるから焦点Fに置かれた光源からこの曲面に投射さ
れる光束は第2図及び第3図に示す如く、水平方向には
本発明曲線による連続した拡散光束となり、垂直方向に
は放物線の反射特性による平行光束となる。
又、その配光分布状態も、中心光度のより高いものとか
水平拡散のより大きいもの等多種多様の配光特性を発揮
せしめることができる。又、本発明に係る反射鏡は、一
定の方程式で与えられる規則性を有する単一曲面でただ
一の焦点を有し、この焦点上に光源を設置すれば曲面上
に投射される光束はすべて定まつた法則に従つた反射光
束となる。本発明による反射鏡を自動車前照灯に使用し
た場合は以下に説明する如く高性能で特徴のある前照灯
を得ることができる。
第2図及び第3図に示す如く、中心近傍は光束数が多く
端部に至るに従つて連続的に光束数は減少する。従つて
、より一層遠方照射光束を必要とする場合にのみ反射鏡
中心部に簡単な集合レンズを設け、その端部においては
光束数が少なくても近距離照明用の拡散光束であれば足
り、遠方から至近距離に至る路面を一様に照射すること
ができるばかりか、従来の前照灯では得られない広拡散
角を容易に得られるので、運転者の可視範囲全域にわた
る照明が可能となる。この事は特に曲路走行時における
死角範囲が極度に減少し、走行保安上からも誠に好まし
い状態といえる。一方すれ違い時において問題となる上
向光束に関しては、上記の如く、垂直方向では平行光束
となるから、従来の放物面鏡から成る前照灯と何ら異な
る所のないものを容易に作り得る。又水平方向は広域に
わたる拡散光束であるため眩輝光束のコントラストが低
く防眩効果に優れている。又本発明反射鏡によれば前面
レンズは防水、防塵を主たる目的に設ければよいので、
設計製作が極めて容易であり、従来の拡散レンズにおけ
る精度上の問題から配光が不規則になるということはな
い。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明反射鏡の実施例を示すもので、第1図はそ
の反射鏡の説明図、第2図及び第3図は反射光を示す説
明図で、第2図は水平方向を、第3図は垂直方向を示す
、第4図及び第5図は本発明反射鏡の原理説明図、第6
図はその解析図、第7図乃至第11図のAは本発明曲線
の実例を示し、第7図乃至第]]図のBは各々の図のA
に対応して描かれた拡散角と光束方向とのグラフ、第1
2図はθを求める解析図である。 符号の説明、C,O,D・・・・・・XY座標軸の断面
、F・・・・・・焦点、S・・・・・・曲線上の一点、
G,E,H・・・・・・回転放物面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 XY座標軸の断面を曲線Y^2=4pX+aX^n
    とし(Pは焦点距離、a及びnは共に正の定数で且つn
    >1である)、これと同一平面上に軸をもつと共に前記
    曲線と焦点を共有し且つ該曲線上の一点でこれに接する
    回転放物面群の包絡面を反射鏡面とする反射鏡。
JP49025383A 1974-03-05 1974-03-05 反射鏡及びこれを用いた灯具、前照灯 Expired JPS5953641B2 (ja)

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JPS50127487A JPS50127487A (ja) 1975-10-07
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JPS6077301A (ja) * 1983-10-03 1985-05-01 株式会社小糸製作所 車輌用灯具の反射鏡
JPS6267405U (ja) * 1985-10-17 1987-04-27
JP2787744B2 (ja) * 1992-09-04 1998-08-20 株式会社小糸製作所 車輌用灯具の反射鏡
JP2813853B2 (ja) * 1993-06-03 1998-10-22 株式会社小糸製作所 車輌用灯具の反射鏡

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