JP2604646B2 - 車輌用前照灯の反射鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射面が複数の反射領
域から構成された配光制御機構を有する車輌用前照灯の
反射鏡であって、各反射領域は細分化された多数の反射
要素の集合体として形成されると共に、これらの反射要
素が楕円的放物面、双曲的放物面、二葉双曲面という３
種類の基本形状を有し、これらを基準面に割り付けるこ
とによって反射面全体を構成するものである。これによ
って、反射鏡の前方に配置されるアウターレンズの配光
制御上の負担を軽減すると共に、配光パターンの形成に
あたって、水平方向への拡散と中心部分の形成との両立
を保証する新規な車輌用前照灯の反射鏡を提供しようと
するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用前照灯において、すれ違いビー
ムを得るための基本的な構成は、回転放物面状をした反
射鏡の焦点近傍にコイル状フィラメントをその中心軸が
反射鏡の光軸に沿うように配置（所謂Ｃ８タイプのフィ
ラメント配置）し、該フィラメントの下方に配光パター
ンにおけるカットライン（あるいはカットオフ）を形成
するためのシェードを配置するものである。

【０００３】即ち、フィラメントから出た光のうち、一
部はシェードによって遮られるため、反射面のうち略下
半面には光が到達せず無効となる。

【０００４】そして、反射鏡によって得られるパターン
像は反射鏡の前方に配置されるアウターレンズに形成さ
れた拡散及び屈折レンズステップによって配光制御がな
され、その結果、水平方向への拡がりをもった規格に適
合する配光パターンが得られる。

【０００５】このように、従来の構成ではすれ違いビー
ムに特有のカットラインをもつ配光パターンの形成にあ
っては、アウターレンズのレンズステップによる配光制
御機能が重要な役割を果たしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時におい
て、自動車のスタイリングに関する空力学的特性やデザ
イン上の要請等を受けて車体の流線形化が求められるよ
うになり、車体の前部を窄まった形状とする、所謂スラ
ントノーズ化に対応した前照灯の設計が必要とされる状
況となっている。

【０００７】その結果、前照灯は上下方向の幅を小さく
することと、アウターレンズが鉛直軸に対してなす角
（所謂スラント角）を大きくすることを余儀なくされ
る。

【０００８】従って、反射鏡の上下幅も狭まり、しか
も、アウターレンズの傾斜が著しくなってくるため、従
来のようにアウターレンズのレンズステップによる配光
制御に関して多くを依存する訳にはいかないという問題
が生じて来た。

【０００９】というのは、アウターレンズの傾斜角が大
きいとレンズによる減光作用や、配光パターンの左右両
端寄りの部分が垂れてしまう（所謂、光垂れ現象）等の
不都合が生じるからである。

【００１０】そこで、この問題を解決するために、アウ
ターレンズに課せられていた配光制御機能を反射鏡側に
転嫁する傾向が高まっており、例えば、反射面上の各反
射領域に関する焦点距離を可変したり、領域毎の法線軸
をずらす等の手法が用いられるが、配光パターンにおい
て水平方向への高い拡散性をもたせることと中心部での
明るさを確保することとの両立を図ることが困難であっ
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
した課題を解決するために、反射面を構成する各反射領
域を、多数の反射要素の集合体として形成し、反射要素
の形状としては３種の基本形状、即ち、双曲的放物面、
楕円的放物面、二葉双曲面とし、これらを各反射領域毎
に基準面に割り付けることによって反射面全体を形成し
たものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、双曲的放物面状の反射要素に
よって構成される反射領域によるパターンは水平方向に
広い拡散性を有し、楕円的放物面状の反射要素によって
構成される反射領域によるパターンは拡散性をそれ程有
しておらず、主として配光パターンの中心部分の形成に
寄与するので、配光パターンの水平拡散と規定の中心光
度とを反射領域のもつ配光制御機能によって両立させる
ことができる。そして、二葉双曲面状の反射要素によっ
て構成される反射領域は、特にすれ違いビームの配光パ
ターンに関しては傾斜したカットラインの形成に寄与す
ることになる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る反射鏡１の配光制御区分
を示すものであり、反射面２は全部で１０個の反射領域
（これらを２（ｉ）で表わす。但し、「ｉ」は各領域を
区別するための識別符号である。）から構成されてい
る。

【００１４】尚、上記反射鏡１に関する座標系について
は反射面２の中心を通り紙面に垂直な方向に延びる軸を
ｘ軸とし、これに直交し、かつ、水平方向に延びる軸を
ｙ軸とし、上下方向に延びる軸をｚ軸に選んでおり、反
射面２の中央には上記直交座標系の原点Ｏを中心とする
円形の電球取付孔３が形成されている。

【００１５】図２に示すように各領域２（ｉ）（ｉ＝１
〜１０）はいずれも複数の微小領域（以下、「セグメン
ト」と言う。）からなっており、これらは領域毎に異な
る曲面形状（双曲的放物面、楕円的放物面や二葉双曲
面）を有しており、回転放物面状をしたベース面に多数
のセグメントを部分的に貼り付けて行くことによって反
射面２が形成されている。そして、配光パターンに関し
て水平方向に大きな拡散作用を必要とする反射領域を構
成する各セグメントの形状は正面から見て凸面状とさ
れ、拡散作用が小さい反射領域を構成する各セグメント
の形状は、正面から見て凹面状をなしている。

【００１６】反射領域２（１）、２（２）、２（４）は
上半面（つまり、ｚ＞０の領域）の上端寄りの部分を占
めている。即ち、領域２（１）はｙ−ｚ平面に関する第
１象限（ｙ＞０、ｚ＞０）と第２象限（ｙ＜０、ｚ＞
０）とに跨がって上半面の中央部上側を占めており、そ
の左右両側には２つの部分領域からなる領域２（２）が
位置している。尚、ここで左側（ｙ＜０）の部分領域を
２（２Ｌ）とし、右側（ｙ＞０）の部分領域を２（２
Ｒ）とする。

【００１７】図示するように領域２（１）の外郭は正面
から見たときに、電球取付孔３にかかる部分を除くと水
平方向に長い長方形状をなしている。また、部分領域２
（２Ｌ）、２（２Ｒ）はいずれも正面から見て鍵括弧状
をしているが、同形状ではなく非対称となっている。

【００１８】また、これらの領域２（２Ｌ）、２（２
Ｒ）のさらに両側には領域２（４）が位置されており、
該領域２（４）は左側の部分領域２（４Ｌ）と右側の部
分領域２（４Ｒ）とから構成されている。そして、部分
領域２（４Ｌ）は正面から見て長方形状をなし、部分領
域２（４Ｒ）は部分領域２（２Ｒ）に合う鍵括弧状をな
している。

【００１９】次に、反射面の中段部に移ると、左の方か
ら領域２（６）、その直下の領域２（７）、そして、右
の方に向って領域２（３）、２（５）がこの順番で位置
されている。

【００２０】即ち、領域２（６）はｙ−ｚ平面の第２象
限においてｙ軸に近い部分を占める鍵括弧状の領域とさ
れ、その直下には第３象限に属する領域２（７）が位置
しており、ｘ−ｙ平面で切った断面が領域２（６）と２
（７）との境界をなしている。尚、後述するようにこの
領域２（７）が、水平線に対して所定の傾斜角をなすカ
ットラインの形成に寄与している。

【００２１】領域２（３）は電球取付孔３の直ぐ右側に
位置し、第１象限と第４象限（ｚ＜０、ｙ＞０）とに跨
がっている。さらにその右側には領域２（５）が位置し
ており、ちょうど部分領域２（２）及び２（４）の下方
で、かつ、第１象限と第４象限とに跨がった領域とされ
ている。

【００２２】反射面の下寄りの部分を占める領域は２
（８）、２（９）、２（１０）である。

【００２３】図示するように、領域２（１０）は、ｙ−
ｚ平面の第３象限と第４象限とに跨がっており（どちら
かというと第３象限に占める割合が高い。）、その両側
に位置する領域２（８）は、第３象限に属する左側の部
分領域２（８Ｌ）と、第４象限に属する右側の部分領域
２（８Ｒ）とからなっている。

【００２４】そして、該領域２（８）のさらに両側には
２つの部分領域からなる領域２（９）が位置しており、
第３象限に属する左側の部分領域２（９Ｌ）は正面から
見て横倒した台形状をなし、第４象限に属する右側の部
分領域２（９Ｒ）は鍵括弧状をなしている。

【００２５】尚、領域２（７）と領域２（８Ｌ）及び２
（９Ｌ）との境界は、ｘ軸を含みｘ−ｙ平面に対して所
定の角度（カットライン角に相当する。）をなす平面に
よって反射面２を切断したときの断面曲線とされてい
る。また、領域２（３）及び２（５）と領域２（８Ｒ）
及び２（９Ｒ）との境界は、ｘ−ｙ平面に平行な面（ｚ
＝一定（＜０）の面）で反射面２を切断したときの断面
曲線とされている。

【００２６】上記した各領域２（ｉ）（ｉ＝１、２Ｌ、
２Ｒ、３、４Ｌ、４Ｒ、５、６、７、８Ｌ、８Ｒ、９
Ｌ、９Ｒ、１０）を構成するセグメント（これらをＳＥ
Ｇ（ｊ）と記す。但しｊはｉと同様に領域を指定する識
別符号である。）は、前述したように領域毎に相違して
いる。

【００２７】先ず、領域２（１）、２（２）、２
（３）、２（９）、２（１０）を構成するセグメントは
いずれも双曲的放物面状をしており、これらのセグメン
トは正面から見たときに格子状に区分けされている。図
３及び図４はセグメントの基本形状としての双曲的放物
面４の形状を示しており、その座標系については、原点
での法線方向に延びる軸がＸ軸、水平方向に延びる軸が
Ｙ軸、鉛直方向に延びる軸がＺ軸に選ばれている。双曲
的放物面４は水平断面や垂直断面がともに放物線状をし
ているが、水平断面での放物線はＸ軸の正方向に凸とさ
れているに対し、垂直断面での放物線はＸ軸の正方向に
凹とされているため、水平方向への積極的な拡散作用を
有する。

【００２８】領域２（４）、２（５）、２（６）、２
（８）を構成するセグメントは楕円的放物面状をなして
おり、図５、図６は、図３、図４と同様に定義されたＸ
−Ｙ−Ｚ直交座標系での楕円的放物面５の形状を示した
ものであり、水平、垂直断面での形状はいずれも放物線
状をなしている。この場合、水平、垂直断面における放
物線はいずれもＸ軸の正方向に凹の形状を有しているた
め、水平方向の拡散作用は双曲的放物面に比べると低
い。

【００２９】領域２（７）を構成するセグメントは二葉
双曲面状をなしており、各セグメントの境界は図７に示
すように原点０を中心とした同心の円弧状とされてい
る。二葉双曲面６は図示するようにＸ軸に関する回転対
称性を有する回転二葉双曲面とされており、Ｘ＝一定の
面で切った断面形状が円形とされ、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ
平面で切ったときの断面形状が双曲線状をしている。

【００３０】尚、領域２（７）を構成するセグメントの
形状としてこのような二葉双曲面を用いる理由は、領域
２（７）についてはそれ程積極的に拡散作用を付与する
必要がないためであり、また、Ｘ軸についての回転体と
したのは、後述するようにベース面が回転放物面状をな
しているので該ベース面のセグメントの割り付けが容易
であること等の理由に依る。

【００３１】上記した領域と、該領域を構成するセグメ
ント形状との対応関係を表形式で示すと［表１］のよう
にまとめることができる。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記したように、反射面２は３種類の形状
に基づく多数のセグメントの集合体として形成される
が、各セグメントのベース面への割り付けは次のように
してなされる。

【００３４】図９は各セグメントの形成の仕方を概念的
に示す図であり、基本的な考え方は、ベースとなる回転
放物面上に、セグメントを部分的に貼り付けて行くこと
にある。即ち、各セグメントの中央部における法線が、
割り付けようとする回転放物面上の点での光軸に平行な
方向のベクトルに沿うように配置して行く。

【００３５】図９の（ａ）は楕円的放物面状のセグメン
トをベース面に割り付ける場合、（ｂ）は双曲的放物面
状のセグメントをベース面に割り付ける場合、（ｃ）は
二葉双曲面状のセグメントをベース面に割り付ける場合
をそれぞれ示している。

【００３６】図９中の仮想放物線７は、ベース面（回転
放物面）の水平断面形状を表わしており、ベクトルｎ
は、仮想放物線７上の任意の点Ｐにおいて光軸（Ｘ軸）
に平行な方向ベクトルを表わしている。そして、（ａ）
に示す８は楕円的放物面を代表する放物線を示してお
り、放物線の中心点を点Ｐに一致させるに際して、その
法線（Ｘ軸）方向が点Ｐでの方向ベクトルｎの方向に一
致するように設定される。そして、セグメントは隣接す
るセグメントとの連続性が保証されるという条件の下
で、その始端位置と終端位置とを指定することで順番に
ベース面に割り付けられて行くことになる。

【００３７】図９（ｂ）中の放物線９は双曲的放物面状
のセグメントを代表し、図９（ｃ）中の双曲線１０は二
葉双曲面状のセグメントを代表しており、ベース面の割
り付けは図９（ａ）と同様にしてなされる。

【００３８】尚、上記したセグメントのベース面への割
り付け方法にあっては、各セグメント中心での法線が光
軸（ｘ軸）に平行となるように配置されたが、水平方向
への拡散作用を高めようとする場合には楕円的放物面
状、又は双曲的放物面状のセグメントの法線方向を光軸
寄りに傾けて焦点距離が長くなるように調整すれば良
い。このような曲面の中心軸に関する自由度を獲得する
ことによって反射領域に対して所望の拡散作用を持たせ
ることができるようになり、また、配光パターンに関し
て左側又は右側での拡散作用を別個に制御することがで
きるという点で有用である。

【００３９】図１０は、フィラメントの配置を反射鏡１
と共に示す概略図であり、コイル状フィラメントＦＭ、
ＦＳは、その中心軸が光軸（ｘ軸）に沿って配置されて
いる。即ち、ＦＳがサブフィラメントとされ、その下方
にカットライン形成用のシェード１１が設けられてお
り、サブフィラメントＦＳの後方にメインフィラメント
ＦＭが位置している。

【００４０】しかして、上記した反射鏡１によって得ら
れる配光パターンを概略的に示すと、図１１乃至図１４
のようになる。

【００４１】図１１、図１２は走行ビームに係る配光パ
ターンについて示すものであり、「Ｈ−Ｈ」は水平線、
「ＶーＶ」は鉛直線、点「ＨＶ」は両者の交点をそれぞ
れ示している（尚、これについては図１３、図１４でも
同じとする。）。

【００４２】図１１の（ａ）に示すパターン１２（１〜
４）は領域２（１）、２（２）、２（３）、２（４）に
よる合成パターンを示しており、その鉛直線Ｖ−Ｖに関
してほぼ対称的に配置され、その中心が水平線Ｈ−Ｈよ
り稍上方に位置した水平方向に長い長方形状のパターン
となる。

【００４３】また、パターン１２（５〜７）は領域２
（５）、２（６）、２（７）による合成パターンを示し
ており、鉛直線Ｖ−Ｖに関しては非対称で、右端寄りの
部分がやや垂れ下がった形状のパターンとなる。

【００４４】図１１の（ｂ）は領域２（８）、２
（９）、２（１０）によって得られるパターンをそれぞ
れ示している。

【００４５】即ち、領域２（８）によって得られるパタ
ーン１２（８）は右上がりのアレイ状をしたパターンと
なり、領域２（９）によるパターン１２（９）は点ＨＶ
を中心とする水平に細長い楕円状のパターンとなる。そ
して、領域２（１０）によるパターン１２（１０）は水
平方向に拡がったパターンとなり、水平線Ｈ−Ｈを含み
ながらも、全体的に水平線の下方に位置しており、上向
きにやや湾曲している。

【００４６】尚、上記パターン１２（８）、１２
（９）、１２（１０）内に示す細線は、フィラメント像
の配列方向（つまり、フィラメント像の長手方向におけ
る中心軸の延びる方向）を部分的に示している。

【００４７】図１２は走行ビームに関する全体的な配光
パターン１３における明るさの分布を等カンデラ曲線に
よって概略的に表現したものであり、図１１の（ａ）の
パターンと（ｂ）のパターンとの合成として最終的に得
られるものである。

【００４８】図示するように点「ＨＶ」を中心とする最
も内側の楕円状の小領域から周辺部に行くに従って明る
さが低下して行く。

【００４９】図１３、図１４はすれ違いビームに係る配
光パターンについて示すものである。

【００５０】図１３の（ａ）は領域２（１）、２（３）
によるパターンを各々示している。領域２（１）による
パターン１４（１）が水平方向に最も拡がったパターン
であり、領域２（３）によるパターン１４（３）がそれ
より少し幅が狭く、Ｖ−Ｖ線に関してほぼ対称なパター
ンとなる。

【００５１】図１３の（ｂ）は領域２（２）、２（４）
によるパターンを示している。領域２（２）によるパタ
ーン１４（２）は点ＨＶ付近のＨ−Ｈ線、Ｖ−Ｖ線をと
もに含んでおり、その中心がＶ−Ｖ線に関してやや右寄
りに位置している。領域２（４）によるパターン１４
（４）は左右方向に細長い形状となり、Ｖ−Ｖ線に関し
てほぼ対称なパターンとなる。

【００５２】図１４の（ａ）は領域２（５）、２
（６）、２（７）によるパターンを示している。図示す
るように領域２（５）によるパターン１４（５）は水平
線Ｈ−Ｈに沿って延び、点ＨＶを含みながらも鉛直線Ｖ
−Ｖに関してやや右側に位置し、領域２（６）によるパ
ターン１４（６）は水平線Ｈ−Ｈに沿って延び、点ＨＶ
を含みながらも鉛直線Ｖ−Ｖの稍左側に位置し、上下方
向の幅はパターン１４（５）の幅よりも大きくなってい
る。

【００５３】そして、領域２（７）によるパターン１４
（７）は横倒の８字状をしており、その上縁が傾斜した
カットラインの形成に寄与する。

【００５４】尚、図１３、図１４（ａ）における各パタ
ーン内に描かれた細線は図１１の（ａ）と同様にフィラ
メント像の配列状態を示している。また、すれ違いビー
ムに関しては領域２（８）、２（９）、２（１０）によ
る配光上の寄与はないが、これは、サブフィラメントＦ
Ｓから当該領域へ発せられるはずの光がシェード１１に
よってマスクされるためである。

【００５５】しかして、すれ違いビームについての全体
的な配光パターン１５は、図１４の（ｂ）に示すような
形状となり、反射面のもつ配光制御機能によってパター
ンの大半が形成されるため、アウターレンズの配光制御
上の負担が軽減される。

【００５６】図１１乃至図１４から判るようにセグメン
トが双曲的放物面状をした領域によって得られるパター
ンが、配光に関して水平方向への拡散に寄与し、セグメ
ントが楕円的放物面状をした領域が配光パターンの中心
部の形成に主として寄与しており、さらに、セグメント
が二葉双曲面状をした領域２（７）は走行ビームに関し
ては中心部の形成に寄与し、すれ違いビームに関しては
水平線に対して傾斜したカットラインの形成に寄与する
ことになる。

【００５７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、反射面に配光制御機能を転嫁させ
ることによって、アウターレンズの配光制御上の負担を
軽減することができることはもとより、水平方向の広拡
散作用を要する反射領域については反射要素の形状を双
曲的放物面状とし、配光パターンの中心部分の形成に寄
与する反射領域については、反射要素の形状を楕円的放
物面状にして、配光パターンにおける水平方向の拡散性
と、規定の明るさをもつ中心部の形成との調和を図るこ
とができ、しかも、二葉双曲面状の反射要素から構成さ
れる反射領域によって得られるパターンは主に配光パタ
ーンの中心部の形成に寄与するが、光源体の位置に応じ
て、すれ違いビームの照射時には水平方向に対して傾斜
したカットラインの形成に寄与することになる。

【００５８】尚、上記した実施例は本発明の技術的範囲
に含まれる一例を示したものにすぎず、反射面の配光制
御区分が前述したような１０ヶの領域に限定されたり、
あるは、セグメントの割り付けを行なう上での基準面が
回転放物面のみに限られる訳ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射鏡の配光制御区分を説明する
ための概略的な正面図である。

【図２】本発明に係る反射鏡の正面図である。

【図３】双曲的放物面の形状を示す斜視図である。

【図４】双曲的放物面の形状を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図５】楕円的放物面の形状を示す斜視図である。

【図６】楕円的放物面の形状を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図７】二葉双曲面の形状を示す斜視図である。

【図８】二葉双曲面の形状を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面図である。

【図９】ベース面へのセグメントの割り付けについて説
明するための概略図であり、（ａ）は楕円的放物面状を
したセグメントの場合、（ｂ）は双曲的放物面状をした
セグメントの場合、（ｃ）は二葉双曲面状をしたセグメ
ントの場合の割り付け方をそれぞれ示す。

【図１０】フィラメントの配置と反射鏡を共に示す斜視
図である。

【図１１】走行ビームの配光パターンについて説明する
ための図であり、（ａ）は領域２（１）乃至２（４）に
よって得られる合成パターンと領域２（５）乃至２
（７）による合成パターンを示し、（ｂ）は領域２
（８）、２（９）、２（１０）による合成パターンを示
す。

【図１２】走行ビームの全体的な配光パターンについて
の光度分布を示す図である。

【図１３】すれ違いビームの配光パターンについて説明
するための図であり、（ａ）は領域２（１）、２（３）
による合成パターンを示し、（ｂ）は領域２（２）、２
（４）による合成パターンを示す。

【図１４】すれ違いビームの配光パターンについて説明
するための図であり、（ａ）は領域２（５）乃至２
（７）による合成パターンを示し、（ｂ）はすれ違いビ
ームに関する全体的な配光パターンを示す。

【符号の説明】

１ 車輌用前照灯の反射鏡 ２ 反射面 ２（１）、２（２）、２（３）、２（９）、２（１０）
反射領域（双曲的放物面状の反射要素） ２（４）、２（５）、２（６）、２（８） 反射領域
（楕円的放物面状の反射要素） ２（７） 反射領域（二葉双曲面状の反射要素） ＳＥＧ 反射要素 ４ 双曲的放物面 ５ 楕円的放物面 ６ 二葉双曲面 ＦＭ 光源体（走行ビーム用） ＦＳ 光源体（すれ違いビーム用）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射面が複数の反射領域に区分けされて
   おり、走行ビーム用の光源体及び／又はすれ違いビーム
   用の光源体はその中心軸が反射面の光軸に沿うように配
   置された車輌用前照灯の反射鏡であって、（イ）各反射
   領域は反射要素の集合体として形成されていること、
   （ロ）反射要素は各反射領域に応じて３種類の基本形
   状、双曲的放物面、楕円的放物面、二葉双曲面をなし、
   これらの反射要素が基準面に割り付けられることによっ
   て反射面全体が形成されること、（ハ）配光パターンに
   関して水平方向への高い拡散性を要する反射領域は双曲
   的放物面状の反射要素によって構成されること、（ニ）
   配光パターンの中心部の形成に寄与する反射領域は楕円
   的放物面状の反射要素によって構成されること、（ホ）
   光源体の位置に応じて、走行ビームの配光パターンに対
   してはその中心部の形成に寄与し、また、すれ違いビー
   ムの配光パターンに対しては水平線に関して傾斜したカ
   ットラインの形成に寄与する反射領域は二葉双曲面状の
   反射要素によって構成されること、を特徴とする車輌用
   前照灯の反射鏡