JPS62186403A - プロジエクタ型の前照灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロジェクタ型の車輌用前照灯に関するもの
である。

〔従来の技術〕

自動車用前照灯は、自己車線の前方を明るく照射し、し
かも対向車に眩惑を与えないような配光パターンを有し
ていなければならない。

上記の要請に適合する配光特性を有し、レンズ構成が簡
単で、全体形状を小形化し得る前照灯として、プロジェ
クタ型の自動車用前照灯が提案されている。このプロジ
ェクタ型前照灯に関する最新の技術としては、例えば特
開昭５８〜２０９８０１号が公知である。

第１２図は上記公知のプロジェクタ型前照灯を示す。こ
の公知例の前照灯はシェル形反射器が設けられており、
この反射器の内側反射面の軸線方向断面が、それぞれ楕
円の一部をなしており、楕円の離心率が、軸線方向垂直
長手断面から軸線方向水平長手断面の方へ増大している
車輌用前照灯において、“すべての軸線方向断面の楕内
部分ｔｏ１．１０２の焦点１０５が、またすべての軸線
方向断面の楕内部分１０１．１０２の対応する頂点１０
４が一致するように構成されている。

１１０は楕円１０２の外側焦点、１１１は調光器（遮光
板）　、１．１２は楕円１０１の外側焦点、１１３はレ
ンズ、１１０はその焦点である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の公知技術によってリフレクタを構成した場合、 （イ）光源バルブから出射される光束の有効利用率が低
いこと。及び、 （ロ）光度分布特性を任意に設定し難いこと。

といった不具合が有る。次記にこれを説明する。

第１３図は前記の調光器（機能に着目して呼称すれば遮
光板、乃至シェードである）１１１付近の等照度曲線を
示す図表、第１４図は当該前照灯によってスクリーンに
投光した場合の等照度曲線を示す図表である。両図にお
いてＨ−Ｈは水平線、Ｖ−■は垂直線で、その交点が光
軸（紙面と垂直）である。

シェード１１１は第１３図に示す如く、その頂面のカッ
トライン１１１ａによってＨ−Ｈ線よりも下方の光束の
大部分を遮る。遮られない部分が前方に投射される訳で
あるが、第１３図に示した焦点１１０において光束が収
束して交差するので、スクリーン上の等照度曲線（１５
図）はこれを反転した形状となる。

上述の作用から容易に理解されるように、第１３図にお
いて等照度曲線の最大照度部（同心楕円中の中央の小楕
円）の半分近くがシェード１１１で覆われている。その
結果、第１４図における１００　ｌｕｘラインは楕円状
を為さず、その半分近くが切り欠かれた形となっている
。

前記公知例の前照灯（第１２図）は、このように光束の
有効利用率が低い。

また、シェード１１１設置面における光度分布は第１５
図に実線で示したカーブにの如くになる。この光度分布
カーブは、前述の楕円の長、短径比のとり方などによっ
て変化するが一定の傾向を有していて自ずから定まり、
設計的な自由度が無い。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、光源から
出射する光の有効利用率大きく、しかも光度分布を任意
に設定し得る、プロジェクタ型前照灯を提供しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為、本発明のプロジェクタ型の前
照灯は、反射鏡の焦点近傍に光源バルブを設置し、上記
の光源から出射した光が反射鏡で反射されてカットライ
ンを有するシェード近傍で焦点を結び、凸レンズによっ
て前記反射光を前方に投射するプロジェクタ型車輌用前
照灯において、前記反射鏡の反射面を構成する多数の面
素を想定し、上記多数の面素はそれぞれ入射光を反射し
て前記シェードのカットラインの上方に最大光度区域を
形成するように各面素の方向を設定すると共に、これら
多数の面素を組み上げて滑らかに連設して反射面を構成
し、かつ、前記最大光度区域の中心点とシェードカット
ラインとの間隔を５龍以内に設定したことを特徴とする
。

〔作用〕

前記のように構成した前照灯においては、シェード近傍
における最大照度の区域がシェードのカットラインより
も上方に形成され、この最大照度部がシェードで遮られ
ないので光束の有効利用率が高い。

更に、前述の如く多数の面素を個々に任意に設定して組
み上げた光景の反射面は、従来技術における凹面鏡のご
とく　（例えば回転放物面とか、回転楕円面などといっ
たように）解析幾何学的に定まった形状に束縛されるこ
とな（、所望の配光特性を形成するように凹面鏡の面素
を組み上げてゆ。

けば良いので、任意の配光特性に構成することができる
。

ただし、前述の「凹面鏡の面素を組み上げる」ことは、
設計思考中における組み上げであって、現実の有体の部
材を組み立てるものではない。

構成しようとする反射面を、例えば０．２ｍｌ平方の、
百数十万個の面素に区分して各面素ごとにその方向（法
線方向を以って表わす）を算定することは、人為的計算
では不可能に近いが電子計算機を利用すればさして困難
ではない。

〔実施例〕

次に、本発明に係るプロジェクタ型車輌用前照灯の実施
例について、第１図乃至第１１図を参照して詳細に説明
するに先立ち、第９図乃至第１１図を参照しつつ本発明
の１実施例についてその構成部材配置の概要を述べる。

第９図は、光軸Ｚを含む断面を模式的に描いて光路を付
記した説明図である。第１Ｏ図は同じく光軸Ｚを含む垂
直断面に光路と付記した説明図、第１１図は同じくレン
ズ側から見た正面を模式的に描いた説明図である。

本発明に係るプロジェクタ型の自動車用前照灯の基本構
造は、凹面鏡の光軸と凸レンズの光軸とを一敗せしめて
配設すると共に、前記凹面鏡の焦点近傍に光源バルブを
設置し、上記の光源から出射した光が凹面鏡で反射され
て凸レンズのメリジオナル像面に入射するように構成し
、かつ、上記メリジオナル像面の付近にカントラインを
備えたシェードを設けてなる。

１は凹面鏡、Ｆはその焦点である。上記の焦点Ｆ付近に
フィラメントが位置するように、光源バルブ２が設けら
れる。

前記の凹面鏡１と、光軸Ｚを共有せしめて凸レンズが設
けられる。

第１２図に描いたｉ−ｊは凸レンズ３のメリジオナル像
面を示しており、光源から発して凹面鏡１で反射された
光はこのメリジオナル像面に入射する。

上記の入射光は、凸レンズ３によって調光されて前方（
第９図、第１０図において右方）に投射される。

前記メリジオナル像面の付近にスクリーンを設けて、配
光パターンを等照度曲線で示すと第２図の如くになる。

Ｈ−Ｈはスクリーン上の水平線、Ｖ−Ｖは同じく垂直線
である。

この第２図（本例）の配光パターンはその最高照度部Ｍ
が、Ｈ，Ｖ両軸の交点よりも上方に位置している（この
ような配光パターンを構成する手法については、第７図
およず第８図について後述する）。

上記の如く、最大照度部Ｍを上方に偏らせたため、シェ
ード４のカットライン４ａとの関係において第１図に示
すごとく、最高照度部の中心点はシェード４の力・ノド
ライン４ａよりも寸法りだけ高い位置となる。この為、
最高照度部分Ｍはほとんどシェード４で遮られない。

従って、スクリーン上の照度パターンは第３図に示す如
くになり、１００　ｌｕｘカーブがほぼ楕円状をなし、
はとんど切り欠かれていない。このようにして光束の有
効利用率が向上される。

前記の寸法りの設定について次に述べる。

第４図に示した１′は、本例におけるリフレクタ１に近
似する回転楕円面を示している（前記の寸法りを算出す
る為の近似計算を説明する為の想定回転楕円面である。

Ｚ−Ｚは光軸、４はシェードである。

楕円の焦点Ｆの若干後方に光源バルブのフィラメント２
ａを位置せしめると、該フィラメント２ａから出射した
光矢印イは同口の如く反則され、シェード４のカットラ
イン付近に像を結ぶ。

第５図はシェード４とフィラメントの結像２ａ′との関
係を示す説明図で、フィラメント像２　ａ’は高さ寸法
ｈ′だけシェード４で覆われている。

前記の楕円（第４図）の焦点距離を１５１１と仮定し、
長半径を５０鶴と仮定し、フィラメント長さ５．５鶴、
フィラメント径０．８璽冒と仮定すると、第５図に示し
た寸法ｈ′は５１ｍとなる。従って、第６図に示したフ
ィラメント像２ｆの如く、第５図よりもｈ′寸法（５ｎ
＋）だけ上方に偏らせると、シェード４によって遮られ
なくなる。

上述の近似計算から理解されるごとく、本発明を実施す
る場合、シェード付近における最大照度部をシェードよ
りも約５龍だけ上方に設定することが望ましい。この寸
法を５１１よりも大きくしても本発明による効果は増加
しない。また、５龍以下であっても本発明による効果は
発揮されるが、この寸法が小さくなるに従って効果が城
少し、０゜５龍以下では実用上の効果を認め難くなる。

第１図及び第２図に示した如く、シェード４の付近（即
ち凸レンズ３のメリジオナル像面近傍）における配光パ
ターンを所望の特性てらしめる手法について、第７図、
第８図を参照しつつ次に述べる。

第７図は、リフレクタ１の反射面の１７４について、こ
れを多数の面素に分割した状態を模式化して描いた説明
図、第８図は面素Ｑ、の入射光と反射光との光路説明図
である。

シェードの中心Ｓ１から任意の距ｉ？８ＩＩＸ９点Ｓに
対応するりフレフタ６上の点の関係を求める。

まず、初期値として×１＝０のとき、微小面素の集合（
Ｙ軸方向の並び）は、点Ｓ１に反射光が到達するように
面素の方向（法線方向で表わされる）を定める。

上記の如く初期値を設定した面素の集合の隣接部につい
ては、前記の点Ｓ１の隣接個所に反射光が到達するよう
にその方向を定め、以下同様に繰り返して計算を進めて
ゆく。

前記のｘｓａｘ＋とは関数関係をなし Ｘｉ　　ｆ　　（ＸＩ） である。而して、この関数の定め方については、シェー
ド上における所望の配光分布に基づいて定めるが、具体
的には ｆ　　（ｘ＋）＝ａｘ、＋ｌ） ｆ　　（ｘ、）＝ａｘ、”＋ｂｘ、＋ｃｆ　　（ｘ、）
＝ａｘ＋３＋ｂｘ、”＋ｃｘ、＋ｄｆ　　（Ｘｌ）＝２
１　Ｘ　１”＋　ａ　ＺＸ　ｌ’−””　ａ、、Ｘｌ　
＋ａ　ｒｌ＋１ｆ　　（ｘ、）＝ａｅｂ″’ といった各種の手法が考えられ、任意に選択し、若しく
は組み合わせて用いることができる。ａ。

ｂ、ｃ、ｄは定数である。

以下、数例を挙げて説明する。

ｆ　　（ｘ、）＝ａ　ｘ、＋ｂの場合において、ａ＝０
．５、ｂ＝ｏと仮定すると ｆ　（ｘ、）＝０．５ｘＩとなり ｘ＋＝２ｔ　　ｘｔ＝１がその解の一つである。

この場合の配光パターンは第１５図に鎖線で示したカー
ブｌの如くにある。

自動車用前照灯の通常の使用条件においては上記の配光
パターン（カーブｌ）よりも中央部の光度が集中的に高
いことが望まれる。

そこで、次に、 ｆ　　（ｘ、）＝ａｘ、”＋ｂｘ、＋ｃにおいてａ　＝
０．１２５、ｂ＝ｏ、ｃ＝０と仮定すると、ｆ　　（ｘ
＋）＝０．１２５ｘ＋” となり、例えばｘ　＋　＝４、ｘｓ＝２が解の一つであ
る。

この場合の配光パターンは第１５図に破線カーブｍで示
したようになり、カーブβに比して中心光度が高くなる
。

図示を省略するが、先に述べた高式の関数式、ｆ　　（
ｘ、）＝ａｘ、３＋ｂｘ−＋ｃｘ、＋ｄとし、更に、 ｆ（Ｘｌ）＝ａｌＸ１’＋２２Ｘ１’−”・・ａｌｌＸ
１＋ａｎ＋１におけるｎの値を４，５と増すに従って中
心光度が高（なり、対数式、 ｆ　　（ｘ、）＝ａｃｂＸ’ を用いると、いっそう中心光度が高くなる。

これらの式を適宜に選択すると共に、ａ、ｂ〜ｄの定数
を任意に選択して所望の配光特性を求めれば良い。ｘ、
の何次式を用いるかによって、更に定数の選択によって
、光度分布特性は著しく広汎に変化するので、実用上の
精度範囲において如何なる光度分布特性にすることも可
能である。

ただし、上記の「実用上、如何なる特性も」とは、「中
央部において最大光度を有し、左右に対称に、中央から
離れるに従って光度が低下するというモード」の範囲内
において、如何なる光度分布特性にも対応し得るとの意
である。

第１６図及び第１７図は、第９図及び第１０図に示した
実施例と異なる実施例を示し、前例と異なるところは次
の如くである。前例（第９図、第１０図）のシェード４
はメリジオナル像面ｉ−ｊに沿って円筒状に構成したの
に比し、本例（第１６図、第１７図）のシェード４′は
、メリジオナル像面ｉ−ｊに接し、かつ光軸Ｚに直交す
る平板状に構成しである。

本例の如く構成しても、実用上必要とされる精度範囲内
において前例（第９図、第１０図）と同様の効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のプロジェクタ型前照灯は
、光源パルプから発せられる光束の有効利用率が高（、
しかもメリジオナル像面上の光度分布を任意に設定する
ことができ、その結果容易に所望の配光パターンを有す
るごとく構成することができる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図乃至第３図は本発明の１実施例における光学的特
性を示す図表、第４図乃至第６図は上記実施例における
最高照度区域の設定に関する説明図、第７図及び第８図
は上記実施例における設計手法の説明図、第９図は上記
実施例の概要的な平面配置図、第１０図は同じ（側面配
置図、第１１図は同じく正面図である。 第１２図は公知のプロジェクタ型前照灯の平面配置図、
第１３図及び第１４図は上記公知例の光学的特性を示す
図表である。 第１５図は上記公知例と前記実施例とを対比して描いた
光度分布特性を示す図表である。 第１６図は前記と異なる実施例の平面図、第１７図は同
側面図である。 ■・・・凹面反射鏡、２・・・光源バルブ、３・・・凸
レンズ、４・・・シェード、４ａ・・・シェード上端に
設けたカットライン。 特許出願人　　市光工業株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 第ブＯ図 第　　ブブ　図 Ｙ 第１２図 第１３図 Ｖ 第１５図 尤。 魔 第１７図 イ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、反射鏡の焦点近傍に光源バルブを設置し、上記の光
   源バルブから出射した光が反射鏡で反射されてカットラ
   インを有するシェード近傍で焦点を結び、凸レンズによ
   って前記反射光を前方に投射するプロジェクタ型の前照
   灯において、前記反射鏡の反射を構成する多数の面素を
   想定し、上記多数の面素はそれぞれ入射光を反射して前
   記シェードのカットラインの上方に最大光度区域を形成
   するように各面素の方向を設定すると共に、これら多数
   の面素を組み上げて滑らかに連設して反射面を構成し、
   かつ、前記最大光度区域の中心点とシェードカットライ
   ンとの間隔を５ｍｍ以内に設定したことを特徴とする、
   プロジェクタ型の前照灯。