JP2543306Y2

JP2543306Y2 - 車両用前照灯の直射型光学系

Info

Publication number: JP2543306Y2
Application number: JP1990061358U
Authority: JP
Inventors: 邦雄秋月
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2005-06-12
Also published as: JPH0421005U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、一個の車両用灯具を形成し、若しくは一個
の車両用灯具の一部をなしている直射式の光学系構造に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は広く用いられている従来例の前照灯を示し、
同図（Ｂ）は水平断面図である。

回転放物面鏡１の焦点Ｆ付近に光源バルブ（図示省
略）が設置されている。

上記光源バルブから出射した光は回転放物面鏡１で反
射されて、光軸Ｚ方向の平行光束となってプリズムレン
ズ２に入射する。

プリズムレンズ２に入射した平行光束は、該プリズム
レンズ２によって左右に角θ_mずつ拡散される。

この型式の従来例の前照灯の配光パターンは、第４図
（Ａ）に示すごとく左右に角θ_mの範囲にわたり、比較
的一様な配光となる。

しかし、望むらくはプリズムレンズ２を用いないで、
素通しのレンズ、若しくは素通しに近い簡単なプリズム
レンズを用いても所望の配光パターンが得られるような
光学系の開発が期待されている。

第５図は上記と異なる公知例を示す。

同図（Ｂ）に見られるごとく、この公知例の拡散形リ
フレタク３は、点Ｆから出射した光を受けて、該リフレ
クタの中央部では光軸Ｚと略平行に光を反射し、周辺部
に移るにつれて光軸Ｚに対して開く（前方で拡開する）
方向に光を反射し、左右両端部においては角θ_mで開く
方向に反射する。

この形式の前照灯の配光パターンは、同図（Ａ）に示
されるごとく、左右の両端部において照射光量が過小と
なる。

その上、破線で示した位置に補助球面鏡４を設けた
り、又はこの位置に集光レンズを設けて直射光を有効に
利用したりすることができない。

上記第５図の公知例の欠点を解消し、前記補助球面鏡
又は集光用凸レンズの設置が可能で、かつ、左右両端部
の光量が大きいように改良した例として第６図の構成が
公知である。

この公知例の特殊リフレクタ５は、点Ｆから出射した
光を、中央部において角θ_mだけ外側へ開く方向に反射
し、左右両端部においては光軸と平行な光束となるよう
に反射する。

しかし、この公知例（第６図）の前照灯においては、
同図（Ａ）に配光パターンを示すごとく、中央部付近の
光量が不足する。

上述の各公知例の欠点を解消して、任意の配光特性が
得られるように改良された灯具用反射鏡として、特開昭
60−86502号・灯具用反射鏡が公知である。

上記公報に開示された灯具用反射鏡は、同公報の第６
図，第７図に示されているような形状をなしていて、光
源から反射面に向けて入射する光の光軸に対する角度θ
と、光源の光度I₀と、反射光の光軸に対する角度αとを −I₀cosθ＝Asinα−（Ｂ＋Ａα）cosα＋Ｃなる関係に保つと共に、光源から出射した光が光軸に対
して角度θで入射する点の座標（X₁，Z₁）と、同じく角
度θ＋Δθで入射する点の座標（X₂，Z₂）との関係が、および、によって表わされる連続曲線をＺ軸の回りに回転せしめ
てなる曲面を有し、かつ、前記の角度θをθ≧０、角度
αをα≦０に設定すると共に、角度θの増加に伴って角
度αが減少するように設定したものである。

この公知技術によれば、同公報の第８図に示されてい
るように左右方向の配光設計の自由度が大きくなるが、
同公報の第９図に示されているように、上下，左右とも
対称形の配光パターンとなる。こうした現象は、上記公
報の灯具用反射鏡が光軸Ｚを中心とする回転面である以
上、避け難い。

このような円形の配光パターン（同公報第９図）は、
補助前照灯としての用途が有るが、主前照灯としては不
適である。

上記の事情に鑑みて、左右方向に角θ_mの範囲で均一
に照明され、かつ、補助球面鏡（例えば第５図（Ｂ）に
示した４）を併用し得る、自動車用前照灯の光学系とし
て、凹面鏡の反射面に対向せしめて光源を設置すると共
に、該凹面鏡の前面開口を覆うレンズを設けてなる前照
灯における反射面の形状および光源の位置を、次のよう
に構成することが考えられる。

（ａ）前記凹面鏡の反射面は、焦点を共有する多数の回
転放物面を繋ぎ合わせた形状をなし、（ｂ）上記多数の回転放物面のそれぞれの中心軸は灯具
の光軸に対し、水平面内で交わり、（ｃ）上記光軸と中心軸との交角は、当該凹面鏡の中心
部付近においては、左，右両側へ角θ_mずつ傾斜し、該
交角は、凹面鏡の左右両端部においては内側へ角θ_mず
つ収束方向に傾斜し、この間で漸次に変化している。

上記の構成は、本考案者が創作して別途出願中（特開
平２−148601号公報参照）のものである（以下、先願と
いう）。

上記先願の構成によれば、焦点から出て回転放物面で反射された光束は光軸と平
行になるので、反射光の方向は水平面内において、角θ
から角−θまでの間にほぼ一様に分布される。

その上、反射面の中央部は左右に各角θ_mの拡散方向
に反射するので、この左，右それぞれの角θ_mの範囲
（角２θの範囲）に補助球面鏡又は凸レンズを設けるこ
とが出来る。

第７図は、前記先願の発明に係る光学系における特殊
リフレクタ６を示し、第７図（Ａ）は模式的な水平断面
図、第７図（Ｂ）はその説明図である。

第７図（Ｂ）においてＺは灯具の光軸、Ｘは光軸と直
交する水平軸である。

点Ｆを焦点とし、光軸Ｚに対して右回りに傾斜した中
心軸Z_bを有する回転放物面P_bを想定する。

さらに、点Ｆを焦点とし、光軸Ｚに対して左回りに傾
斜した中心軸Z_hを有する回転放物面P_hを想定する。

そして、これらの回転放物面P_b，P_d，P_hを相互に繋ぎ
合わせた複合回転放物面を設定し、この複合回転放物面
に沿って反射面を構成する。

上述の第７図（Ｂ）においては、説明の便宜上、３個
の回転放物面を設定して述べたが、第７図（Ａ）におい
ては左，右各８個の回転放物面を設定してこれらを繋ぎ
合わせた。

第７図（Ａ）においてZ_a〜Z_hはそれぞれ８個の回転放
物面の中心軸である。これら８本の中心軸の交点Ｆを焦
点として、それぞれ回転放物面（図示省略）を想定す
る。

本第７図（Ａ）において、 P_aは、Ｆを焦点としZ_aを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_bは、Ｆを焦点としZ_bを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_cは、Ｆを焦点としZ_cを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_dは、Ｆを焦点としZ_dを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_eは、Ｆを焦点としZ_eを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_fは、Ｆを焦点としZ_fを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_gは、Ｆを焦点としZ_gを中心軸とした放物面の一部分
である。

P_hは、Ｆを焦点としZ_hを中心軸とした放物面の一部分
である。

焦点Ｆに位置せしめた光源（図示せず）から出射し
て、回転放物面P_a〜P_hでそれぞれ反射した光は、矢印ａ
〜矢印ｈの如く、中心軸Z_a〜Z_hと平行に反射される。

このようにして、焦点Ｆに位置せしめた光源（図示せ
ず）から各方向に出射した光は、矢印ａ〜同ｈの如く
左，右方向に角±θ_mの範囲内に拡散される。

回転放物面P_a〜P_hで反射された矢印ａ〜ｈの光は、矢
印ａの如く右向きの光ほど光束密度が大きく、矢印ｈの
如く左向きの光ほど光束密度が小さいので、第８図
（Ａ）に示すような配光パターンとなる。

第７図（Ａ）において、図の左半分には光路の記入を
省略したが、光軸Ｚに関して左右対象な光路が形成され
る。

従って、左半部によって生じる配光パターンは第８図
（Ｂ）の如く、前述した同図（Ａ）と左右勝手違いとな
る。

従って、本例の前照灯全体としての配光パターンは、
第８図（Ａ）と第８図（Ｂ）とを加え合わせた第８図
（Ｃ）のごとくになり、好適な配光特性が得られる。

すなわち、左右に角θ_mの範囲内で均一な照度分布が
得られる。

さらに、第７図（Ａ）から容易に理解されるように、
反射光の光路（矢印ａ〜ｈ）は、本例の特殊リフレクタ
の中央正面の部分を通らないので、第９図の如く補助球
面鏡４を設置するに好適である。

本例（第９図）のように補助球面鏡４又は集光用の凸
レンズを併設すると、光源（焦点Ｆに位置している）か
ら前方の角２θ_mの範囲の光束も有効に利用できる。こ
の先願の発明を適用すると、第８図について説明した配
光パターンが得られるので、前面レンズとして素通しレ
ンズ８を用い得る。

〔考案が解決しようとする課題〕

以上に説明したように、先願の発明に係る光学系によ
れば、ほとんど素通しのレンズを用いて、前照灯の正面
を中心として、光軸Ｚに対して角θ_mをなす範囲を均一
に照明することができる。

そして、第９図に示した補助球面鏡４を設け、又は、
この位置に集光用の凸レンズ（図示せず）を設けると、
光源から出射して、この補助球面鏡又は凸レンズに入射
する直射光束を有効に利用することができる。

上に述べたようにして光源の前方に凸レンズを配設し
た場合、第10図（Ａ），（Ｂ）のごとになる。この図
は、第９図に示した特殊凹面鏡６の焦点Ｆに位置せしめ
た光源バルブ21と、第９図に示した補助球面鏡４の位置
に配設した凸レンズ22とを抽出して描いた模式図で、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は背面図、23はソケットであ
る。

Ｚは前記特殊凹面鏡６の光軸、Ｆは同じく焦点であ
る。

Ｙは焦点Ｆを通る垂直軸で、X,Y,Zが直交３軸を形成
している。

光源バルブ21から出射して矢印ｊのごとく凸レンズ22
に入射した光は矢印k₁のごとく光軸Ｚとほぼ平行に出射
するが、矢印k₂，k₃のようなグレア光（迷光）が発生す
る。

いま仮に前面レンズを取り外して、灯具前方のスクリ
ーンを照射すると、第11図（Ａ）のような配光パターン
が得られる。

Ｖ−Ｖはスクリーン上の垂直線、Ｈ−Ｈは同じく水平
線である。

この（Ａ）図において、前記の光軸Ｚは水平よりも角
θ_sだけ下向き、その延長線は、Ｖ−Ｖラインとｈ−ｈ
ラインとの交点を通っている。

前記の矢印k₁の光は高照度ゾーン25Aを形成する。

第10図（Ａ）において、光源バルブ21から出射して凸
レンズ22に入射し、光軸Ｚとほぼ平行に屈折する光の光
路は、前示した矢印j,k₁以外にも多数に存在する。これ
ら多数の光路を経てスクリーン上に達する光は、該スク
リーン上に光源バルブ21のフイラメントの像を結ぶ。

第11図（Ａ）には、これら多数のフイラメントの像を
描いてある。これら多数のフイラメント像は、重なり合
って高照度ゾーン25Aを形成している。

第10図（Ａ）に示した矢印k₂，k₃のグレア光は、第11
図（Ａ）について先に説明した高照度ゾーン25Aの周囲
に低照度ゾーン26Aを形成する。

上記の低照度ゾーン26Aは前記の高照度ゾーン25Aに比
して照度は低いが、その一部が水平線Ｈ−Ｈよりも上方
を照射するので、対向車に眩惑を与えるおそれが有る。

本考案は、前記の先願発明を利用すると共に、その光
源の前方に凸レンズを配設して、凸レンズに入射する直
射光を有効に利用しようとする車両用前照灯であって、
直射光部分の投光によって対向車に眩惑を与えるおそれ
の無い直射型光学系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〕

本考案は、前記の目的を達成するため、光源バルブ
と、該光源バルブの後方に配設された特殊凹面鏡とを有
し、該特集凹面鏡は、光源から出射された光をある程度
範囲内において左右に拡散反射させて反射光全体として
はある角度範囲内において左右ほぼ均等な照度分布が得
られると共に、中央部には反射光が通過しない部分を有
する凹面鏡となした車両用前照灯において、前記光源の前方に該光源からの直射光を捕捉して出射
させる凸レンズを配設し、かつ、該凸レンズを、その中心線が前記光源バルブの
フィラメントの下方を通過するととものに、前記凹面鏡
の光軸と交差するように傾斜させたことを特徴とする。

〔作用〕

前記の構成によれば、光源バルブの前方に位置する凸
レンズの中心線（中心軸）が該光源バルブにフイラメン
トの下方を通る。すなわち凸レンズの中心軸が上向きに
傾いている。

凸レンズの中心線が水平に、光源バルブのフイラメン
トを通っているときの配光パターンは先に掲げた第11図
（Ａ）のごとくであるが、凸レンズの中心線を上向きに
傾けると、上記第11図（Ａ）の配光パターンは同図
（Ｂ）のごとく変化する。

第11図（Ｂ）に示した点Ｏ′は凸レンズの中心線の延
長がスクリーンと交る点であり、Ｈ′−Ｈ′は点Ｏ′を
通るスクリーン上の水平線である。

第11図（Ｂ）に見られるごとく、凸レンズを上向きに
傾けると、グレア光によって生じる低照度ゾーン26Bが
高光度ゾーン25Bに比して下方に偏り、上方へはハミ出
さなくなる。

〔実施例〕

第１図および第２図は本考案に係る直射型光学系の一
実施例を示す。

第２図は水平断面図（Ｚ−Ｘ断面図）を示し、前記先
願の発明における第９図の構成に本考案を適用し、補助
凹面鏡４を凸レンズ22で置き替えるとともに、素通しレ
ンズ８を拡散型のプリズムレンズ24で置き替えたもので
ある。

水平断面図（第２図）において、上記凸レンズ22の中
心線は特殊凹面鏡６の光軸Ｚと一致している。

第１図（Ａ）は上記実施例における光源バルブ21と凸
レンズ22とを抽出して描いた側面図であって、前記先願
の発明における第10図（Ａ）に対応する図である。

第１図（Ｂ）は同じく本例の背面図であって、先願の
発明における第10図（Ｂ）に対応する図である。

第１図（Ａ）に示したＺは特殊凹面鏡６（第２図参
照）の光軸であり、Ｆは同じく焦点である。

本例において光源バルブ21のフイラメントは前記の焦
点Ｆを通ってＸ軸方向となりように配設されている。

凸レンズの中心線ｍ−ｍは、凸レンズ22の前端の点Ｒ
で光軸Ｚと交差し、前記の焦点Ｆの下方を通過するよう
に配設される。

第１図（Ｂ）の背面図に示した線ｍ′−ｍ′は、凸レ
ンズ22の中心線が該凸レンズの背面と交わる点Ｒ′を通
りＸ軸に平行な水平線である。

光源バルブ21のフライメントから矢印ｊのごとく出射
して凸レンズ22に入射して屈折した光束の大部分は矢印
q₁のごとく特殊凹面鏡の光軸Ｚとほぼ平行に投光され、
一部分は矢印q₂のごとくグレア光（迷光）となる。

この矢印q₂のグレア光は、矢印q₁に比して下向き傾向
となり、上向き成分を生じない。

そして、上記矢印q₁方向の主光束は第11図（Ｂ）に示
した高照度ゾーン25Bを形成し、矢印q₂方向のグレア光
は低照度ゾーン26Bを形成する。

いま仮に、第２図に示した拡散形のプリズムレンズ24
を取り外して、前照灯前方のスクリーンを照射すると、
第３図に２点鎖線で示した高照度ゾーン25Bと低照度ゾ
ーン26Bとが重なって形成される。

この投射光が前記拡散形のプリズムレンズ24を通る
と、左右方向に拡散される。

上記拡散形のプリズムレンズ24が、左右方向の拡散機
能と併せて若干上下方向に収束する方向の調光機能を有
していると、前記の高照度ゾーン25Bはスクリーン上で
高照度パターン27を構成し、低照度ゾーン26Bは同じく
低照度パターン28を構成する。

このようにして、この実施例の前照灯において凸レン
ズ22を通過した直射光学系によって構成される配光パタ
ーンは、第３図に示した高照度パターン27と低照度パタ
ーン28とが重なったものとなり、適宜の左右拡散角を有
し、しかもＨ−Ｈラインよりも著しく上方に拡散される
ことなく、対向車に眩惑を与えるおそれが無い。

第２図において、光源バルブ21から出射して特殊凹面
鏡に入射した光束は左右方向に適宜の拡散角を与えられ
て配光パターンの大半を形成し、一方、光源バルブ21から出射して凸レンズ22に入射し
た直射光成分は、第３図に示し高照度パターン27および
低照度パターン28を構成して、対向車に眩惑を与えるお
それ無く有効に利用される。

〔考案の効果〕

本考案に係る直射型光学系を車両用前照灯の全部若し
くは一部に適用すると、対向車に眩惑を与えるおそれ無
く、光源バルブから出射して凸レンズに入射する直射光
束を有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案に係る直射光学系の一実施
例を示し、第１図（Ａ）は要部側面図、第１図（Ｂ）は要部背面
図、第２図は水平断面図、第３図は配光パターンの図表である。第４図ないし第６図は従来の技術に関する説明図であ
る。第７図ないし第11図は先願に係る発明の説明図である。１……回転放物面鏡、２……プリズムレンズ、３……拡
散形リフレクタ、６……先願の発明を適用した特殊凹面
鏡、８……素通しレンズ、21……光源バルブ、22……凸
レンズ、23……バルブホルダ、24……拡散形のプリズム
レンズ、27……高照度パターン、28……低照度パター
ン。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光源バルブと、該光源バルブの後方に配設
された特殊凹面鏡とを有し、該特殊凹面鏡は、光源から
射出された光をある角度範囲内において左右に拡散反射
させて反射光全体としてはある角度範囲内において左右
ほぼ均等な照度分布が得られると共に、中央部には反射
光が通過しない部分を有する凹面鏡となした車両用前照
灯において、前記光源の前方に、該光源からの直射光を捕捉して射出
させる凸レンズを配設し、かつ、該凸レンズを、その中心線が前記光源バルブのフ
ィラメントの下方を通過するとともに、前記凹面鏡の光
軸と交差するように傾斜させたことを特徴とする車両用
前照灯の直射型光学系。