JP2707391B2 - プロジェクタ型前照灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明プロジェクタ型前照灯は、
投影レンズの色収差に起因する色縞の抑制とレンズによ
る配光パターンの水平方向への拡散を目的とした新規な
プロジェクタ型前照灯を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】車輌用前照灯として投影器の像映原理を
利用したプロジェクタ型前照灯が知られており、小径で
ありながら配光特性に優れ、ホットゾーンが広く均一に
分布する等の利点を有する。

【０００３】図１８はプロジェクタ型前照灯の構成を概
略的に示すものである。

【０００４】プロジェクタ型前照灯ａは、光源ｂから出
射した光のうち楕円反射鏡ｃによって反射した光ｌを、
遮光板ｄの上縁から前後方向のいずれかに僅かに変位し
た近傍位置に集光させて所定の光をカットした後、前方
に配置された投影レンズｅによって遮光板ｄの倒立像を
遠方に投影する構造となっており、これによってすれ違
いビームに特有のカットライン（あるいはカットオフラ
イン）が形成される。尚、図中に１点鎖線で示すＬ−Ｌ
線は光軸である。

【０００５】投影レンズｅは光源側の面が平坦で、出射
面が一般には非球面形状とされ、その焦点は遮光板ｄの
上縁近傍に位置している。

【０００６】図１９は投影レンズｅの正面形状を示すも
のであり、投影レンズｅは水平方向に延びるＲＨ−ＬＨ
軸と鉛直方向に延びるＵＶーＤＶ軸との交点Ｏを通りこ
れらに直交して前後方向に延びる光軸Ｌ−Ｌ（紙面に対
して垂直な軸）に関して回転対称性を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うなプロジェクタ型前照灯の問題点として、投影レンズ
ｅの色収差により近軸領域から外れた光が分光してカッ
トラインの近傍に虹模様が現れてしまい、視認性の低下
を招くことが知られている。

【０００８】これは図１８に示すように投影レンズｅの
周辺部に入射した光についてレンズの色収差により分光
現象が生じ、青色光ｌｂの方が赤色光ｌｒより光軸側に
屈折されるために起こるものであり、その結果カットラ
インの近傍に色縞が生じることになり、車輌のピッチン
グ（前後方向の揺れ）時等において、ヘッドライト光が
色味を帯びるため、時として信号灯や標識灯に誤認され
る虞れがあり走行安全性に問題を生じ、また、見る角度
によってヘッドライト光に赤や青の色変化が生じるた
め、道路利用者（対向車の運転者や歩行者）に不快感や
眩惑を与えてしまうといった不都合を招く等の問題があ
る。

【０００９】尚、図１９の斜線部に示すように、レンズ
の下縁寄りの領域ｇにおいて青色収差が目立ち、レンズ
の上縁寄りの領域ｆにおいて赤色収差が目立つことにな
るが、特に青色収差の方が著しく違和感が大きいため、
レンズの下半部の形状についての改善を必要とする。

【００１０】また、プロジェクタ型前照灯を構成するリ
フレクタが光軸回りの回転対称性を有する場合に、レン
ズによってビームの水平方向への拡散を十分に得ること
ができないため、反射鏡に複合面構造等を採用する必要
が生じ、金型加工上の困難性や成形精度に起因する配光
性能への影響を考慮しなければならないという煩わしさ
がある。

【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、反射鏡の第１の焦点位置に光
源を配置し、反射鏡の第２の焦点位置に反射光を集光さ
せ、第２の焦点位置の近傍に上縁が位置するように配置
された遮光板によってカットラインを限定した後、前方
の投影レンズを介してパターン像を投影するように構成
されたプロジェクタ型前照灯において、水平面又は鉛直
面によって切断した投影レンズの出射面及び／又は入射
面の断面での焦点を光軸上に位置させるとともに、投影
レンズの出射面及び／又は入射面のうち光軸から水平方
向、鉛直方向に所定の距離内にある範囲又は光軸を含む
鉛直面によって投影レンズの出射面及び／又は入射面を
切断した断面の所定範囲について定義される焦点を遮光
板の上縁近傍に位置させ、上記の範囲における後方焦点
距離に比して、その余の範囲における後方焦点距離が長
くされ、かつ、その後方焦点距離が投影レンズの周縁に
いくに従って次第に長くなるようにしたものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、光軸に平行な出射光が得られ
る範囲を除く部分についての後方焦点距離が投影レンズ
の周縁にいくに従って次第に長くなるようにされてお
り、投影レンズの周縁寄りの位置に入射される光ほど光
軸から遠ざかるように制御されるため、青色光や赤色光
による配光パターンへの影響が低減され、特にカットラ
イン上方に残存する青色光が目立たないように改善する
ことができる。

【００１３】また、投影レンズの水平方向において周縁
寄り位置に入射される光ほど光軸から遠ざかるように制
御することができるため、水平方向において充分に拡散
された配光パターンを得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明プロジェクタ型前照灯を図示
した各実施例に従って説明する。

【００１５】図１乃至図７は本発明の第１の実施例を示
すものである。

【００１６】プロジェクタ型前照灯１は図４に示すよう
に、反射鏡の前方に遮光板が配置され、さらにその前方
に投影レンズが配置された構成とされている。

【００１７】図中２は楕円反射鏡であり、光軸（Ｌ−
Ｌ）回りの回転楕円面を光軸方向において略半截した形
状の反射面３を有している。よって、この反射面３は内
側の第１焦点Ｆ１と外側の第２焦点Ｆ２とを有する。

【００１８】４はコイル状のフィラメントであり、その
中心軸が前記反射面３の光軸Ｌ−Ｌに沿うようにして配
置されるとともに、その略中心が反射面３の第１焦点Ｆ
１に配置されている。従って、このフィラメント４から
出射した後反射面３で反射した光は第２焦点Ｆ２に集光
し、それから前方へ拡がって行く。

【００１９】５は前方を向いて湾曲した形状の遮光板で
あり、反射面３の光軸Ｌ−Ｌを横切るようにして配置さ
れ、かつ、その上端縁６の高さは光軸Ｌ−Ｌを含む水平
面に近接されている。そして、上端縁６を光軸Ｌ−Ｌを
含む鉛直面で２分したときに片側の上端縁の高さが他方
の側に比べて稍低くされており、両者がつながる光軸Ｌ
−Ｌの近傍に斜面７が形成されている。

【００２０】反射面３の第２焦点Ｆ２は、遮光板５の上
端縁６の左右方向における中央の真上から稍前方に寄っ
た光軸Ｌ−Ｌ上、つまり上端縁６の前端近傍に位置して
いる。

【００２１】８は遮光板５の前方に配置された投影レン
ズであり、遮光板５側の面が平坦とされた凸平レンズ
（つまり、入射側の第１曲面が平面、出射側の第２曲面
が凸面である。）が用いられている。

【００２２】図１は投影レンズ８の正面図であり、光軸
Ｌ−Ｌに一致するｚ軸（図１では紙面に垂直な軸であ
り、光源に向かう方向を正方向とする。）に直交して水
平方向に延びる軸をｘ軸（右方を正方向とする。）と
し、このｘ軸に直交して鉛直方向に延びる軸をｙ軸（上
方を正方向とする。）とするとともに、これら直交座標
軸の原点が投影レンズ８の頂点Ｏに一致するように座標
系を設定している。

【００２３】図示するように、投影レンズ８はその外形
形状が上下非対称の略楕円状をなしており、頂点Ｏを中
心とする直径Ｒの円（同図に破線で示す。）内に属する
範囲Ａとその外側の範囲Ｂとでは、焦点位置が異なるよ
うに規定されている。

【００２４】即ち、範囲Ａに関する焦点位置に比して範
囲Ｂに関する焦点位置の方が後方（光源に近づく方向）
となるように規定されている。

【００２５】尚、２つの範囲ＡとＢとを分ける境界にお
いて段差はなく、投影レンズ８の出射面は滑らかな連続
曲面として形成されている。

【００２６】図２は、ｙ−ｚ平面によってプロジェクタ
型前照灯１の前寄りの部分を切断したときの光路図を示
すものである。尚、図では頂点Ｏから距離ＤＹの範囲
（つまり｜ｙ｜≦ＤＹ）が範囲Ａを示し、その外側の範
囲が範囲Ｂを示す。

【００２７】近軸領域を含む範囲Ａに属するレンズ部分
において、光線９、９に示すようにその焦点Ｆ（後方焦
点距離を「ＢＦ」とする。）が遮光板５の上縁前端の光
軸上に設定されている。

【００２８】また、範囲Ｂに属するレンズ部分について
は、下側（ｙ＜０）の領域において頂点Ｏからｙ軸の負
方向に離れるにつれて焦点位置が点Ｆより徐々に後方に
変位していく。つまり、点Ｆに仮想点光源を置いた場合
に、光線１０、１０に示すようにレンズの周縁寄りのと
ころを通る光ほどｚ軸から逸れた光となって出射され
る。尚、この傾向はレンズの上側においても範囲Ｂのレ
ンズ部分に関して同様に認められる。

【００２９】つまり、上側（ｙ＞０）の領域において
は、例えば、光線１１に示すようにその焦点位置が焦点
ＦよりΔＢｆｙ−ｚだけ後方に偏位した光軸上の位置に
設定されている。

【００３０】そして、この変化量ΔＢｆｙ−ｚは一定し
た値ではなく、投影レンズ８の周縁に近づくにつれて増
加する傾向を有する。

【００３１】尚、後方焦点距離の変化量の最大値は、範
囲Ｂに属するレンズ部分のうちｘ−ｚ平面の上側と下側
とで等しくする必要はなく、レンズ下縁部での青色収差
を低減するには、下側についての変化量の最大値を上側
についてのそれより大きくすることが望ましい。

【００３２】図３は、ｘ−ｚ平面によってプロジェクタ
型前照灯１の前寄りの部分を切断したときの光路図であ
る。尚、図では頂点Ｏから距離ＤＸの範囲（つまり｜ｘ
｜≦ＤＸ）が範囲Ａを示し、その外側の範囲が範囲Ｂを
示す。

【００３３】図示するように範囲Ａに属するレンズ部分
においては、光線１２、１２から明らかなように、その
焦点Ｆが遮光板５の上縁前端の光軸上に設定されてい
る。

【００３４】範囲Ｂに属するレンズ部分については、右
側（ｘ＞０）の領域において頂点Ｏからｘ軸の正方向に
離れるにつれて焦点位置が点Ｆより徐々に後方に変位し
ていく。つまり、点Ｆに仮想点光源を置いた場合に、光
線１３、１３に示すようにレンズの周縁寄りのところを
通る光ほどｚ軸から逸れた光となって出射される。

【００３５】また、左側（ｘ＜０）の領域についても同
様の傾向を有し、例えば、光線１４に示すように、その
焦点位置が焦点ＦよりΔＢｆｘ−ｚだけ後方に偏位した
光軸上の位置に設定されている。

【００３６】そして、この変化量ΔＢｆｘ−ｚは一定し
た値ではなく、投影レンズ８の周縁に近づくにつれて増
加する傾向を有しており、しかも上述したΔＢｆｙ−ｚ
に対して「ΔＢｆｘ−ｚ＞ΔＢｆｙ−ｚ」の関係が成立
するように規定されている。

【００３７】以上のように範囲Ａでは焦点位置が定焦点
Ｆに選ばれているが、外側の範囲Ｂでは焦点が常に焦点
Ｆより後方に配置され、かつ頂点Ｏから離れるにつれて
後方焦点距離の変化量が徐々に増加するようにレンズ設
計がなされている。

【００３８】図６は本実施例における色収差の低減作用
について説明するためのグラフ図であり、投影レンズ８
をｙ−ｚ平面で切断した場合におけるレンズの高さ、つ
まりｙ座標と、その高さに対応した出射光線の方向が光
軸に対してなす角度（これを「θｖ」とし、上向き光を
θｖ＞０、下向き光をθｖ＜０と定義する。）との関係
を一例として示すものである。

【００３９】この例ではＤＹ＝２０（ｍｍ）、ＢＦ＝３
０（ｍｍ）とし、ΔＢｆｙ−ｚ＝１、４（ｍｍ）まで、
つまり、範囲Ｂでの後方焦点距離がレンズの上半部では
３１ｍｍとなるまで、またレンズの下半部では３４ｍｍ
になるまでの範囲に亘って焦点距離を変化させた場合を
示している。

【００４０】尚、図中ＢＶ（３０）はＢＦ＝３０（ｍ
ｍ）の回転対称非球面レンズ（本実施例と対比する意味
で図２、図３に１点鎖線で示す。）についてその焦点に
遮光板の前端が位置するようにレンズ系を設置するとと
もに、焦点に青色光源（４８６ｎｍ）を置いて光線追跡
を行ったときの特性曲線を示しており、また、ＲＶ（３
０）は、同レンズ系において焦点に赤色光源（６５６ｎ
ｍ）を置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示して
いる。

【００４１】ＢＶ（３１）はＢＦ＝３１（ｍｍ）の回転
対称非球面レンズについて焦点Ｆ（ＢＦ＝３０）に遮光
板の前端が位置するようにレンズ系を設置するととも
に、焦点に青色光源（４８６ｎｍ）を置いて光線追跡を
行ったときの特性曲線を示しており、また、ＲＶ（３
１）は、同レンズ系において焦点に赤色光源（６５６ｎ
ｍ）を置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示して
いる。

【００４２】また、ＢＶ（３４）はＢＦ＝３４（ｍｍ）
の回転対称非球面レンズについて焦点Ｆ（ＢＦ＝３０）
に遮光板の前端が位置するようにレンズ系を設置すると
ともに、焦点に青色光源（４８６ｎｍ）を置いて光線追
跡を行ったときの特性曲線を示しており、また、ＲＶ
（３４）は、同レンズ系において焦点に赤色光源（６５
６ｎｍ）を置いて光線追跡を行ったときの特性曲線を示
している。

【００４３】投影レンズ８の特性曲線は、図に実線で示
すように青色光に関して曲線ＢＶのようになり、赤色光
に関して曲線ＲＶのようになる。

【００４４】即ち、これらの特性曲線ＢＶ、ＲＶは、レ
ンズの下側において−２０＜ｙ＜０の範囲では、当該範
囲での曲線ＢＶ（３０）、ＲＶ（３０）にそれぞれ一致
するが、ｙ＜−２０の範囲に入るとθｖの傾きが急変し
て曲線ＢＶ（３４）、ＲＶ（３４）にそれぞれ漸近して
いく。

【００４５】このようにレンズの下縁に近づくにつれ
て、出射光線がθｖ＜０の方向、つまり下側に大きく向
けられるため、色収差が目立たなくなる。

【００４６】特性曲線ＢＶ、ＲＶの上側（ｙ＞０）につ
いては、２０＞ｙ＞０の範囲では、当該範囲での曲線Ｂ
Ｖ（３０）、ＲＶ（３０）にそれぞれ一致するが、ｙ＞
２０の範囲に入るとθｖの傾きが変化して曲線ＢＶ（３
１）、ＲＶ（３１）にそれぞれ漸近していくため、レン
ズの上縁に近づくにつれて出射光線が上側に大きく向け
られることになり、色収差が目立たなくなる。

【００４７】尚、０＞ｙ＞−２０の範囲において上向き
の青色光が残存しているが、これはレンズの上部におけ
る上向きの赤色光と混合されるため、遠方から見たとき
にはほとんど目立たなくなる。

【００４８】図７は投影レンズ８の水平方向への拡散作
用について説明するためのグラフ図であり、投影レンズ
をｘ−ｚ平面で切断した場合におけるｘ座標と、これに
おいて出射光線の方向が光軸に対してなす角度（これを
「θｈ」とし、光軸から離れる方向を正とする。）との
関係を一例として示すものである。

【００４９】この例では、ＤＸ＝２０（ｍｍ）、鉛直方
向における後方焦点距離を３０ｍｍとし、水平方向にお
いてΔＢｆｘ−ｚ＝４まで、つまり、後方焦点距離が３
４ｍｍとなるまでの範囲に亘って焦点距離を変化させた
場合を示している。

【００５０】図中実線で示す特性曲線Ｍは、ＢＦ＝３０
（ｍｍ）の点Ｆに点光源を置いて光線追跡を行ったとき
の特性曲線を示しており、また、破線で示す特性曲線Ｎ
は、ＤＸ＝０とした場合の特性曲線を示している。

【００５１】尚、レンズの水平断面がｙ−ｚ平面に関し
て対称性を有するため、ｘ＞０の側についての特性曲線
だけを図示する。

【００５２】範囲Ａに相当する０＜ｘ＜２０の範囲で
は、出射光線は光軸に平行（θｈ＝０）となるが、ｘ＞
２０の範囲に移行すると曲線Ｍが曲線Ｎに漸近し、出射
光線は光軸から遠ざけられて水平方向に大きく拡散され
た光線となる。

【００５３】図５はプロジェクタ型前照灯１によって得
られる配光パターンと、回転対称性を有する非球面レン
ズを投影レンズ８に用いた従来のプロジェクタ型前照灯
によって得られる配光パターンとを対比させて両者の違
いを概略的に示したものであり、実線の等カンデラ線で
示すパターン１５が本実施例に係る配光パターンを示
し、破線の等カンデラ線で示すパターン１６が従来の配
光パターンを示している。尚、図中「Ｈ−Ｈ」は水平線
を示し、「Ｖ−Ｖ」は鉛直線を示す。

【００５４】前述したように本実施例では、投影レンズ
８の周縁寄りに行くにしたがって焦点位置の変化量ΔＢ
ｆｙ−ｚが大きくなるように設計されており、特にレン
ズの下側における焦点距離の変化によって出射面の周縁
寄りを通る光ほど発散され、カットラインの近傍におけ
る青色の色収差が低減される。

【００５５】また、範囲Ｂの水平方向における後方焦点
距離の変化量が上下方向におけるそれより大きいため
（ΔＢｆｘ−ｚ＞ΔＢｆｙ−ｚ）、配光パターンにおけ
る水平方向の拡散角が大きくなる。

【００５６】尚、上記した投影レンズ８の出射面の決定
方法については、先ず、焦点距離の変化量を決定した
後、レンズの基本断面形状、つまり、ｘ−ｚ平面やｙ−
ｚ平面での断面形状を求める。それからｙ方向における
高さが同一となるｘ軸、ｙ軸上の点の位置を求め、これ
らの軸上以外の位置については各軸上の２点を通る等高
線（曲線形状としては楕円が一般的である。）によって
曲面形状を定義するようにすれば良い。

【００５７】また、本実施例では、範囲Ａを正面から見
てＤＹ＝ＤＸ＝Ｒの円形領域としたが、一般にはＤＹ≠
ＤＸである。

【００５８】尚、上記の実施例８においては正面から見
て円形状をした範囲Ａとその周りの範囲Ｂとが同心状に
配置されるような例を示したが、これに限らず、例え
ば、図７（ａ）の投影レンズ８′に示すように、正面か
ら見た時に範囲Ａ′の外郭の上縁がその周りの範囲Ｂ′
の外郭の上縁に内接した配置となるようにレンズ設計を
行っても良い。

【００５９】即ち、図７（ｂ）に示すように投影レンズ
８′の子午断面での光路図において、範囲Ａ′について
はその焦点Ｆから出てレンズを通った光は光軸に平行な
光となり、範囲Ｂ′についてはレンズ周縁部に近づくに
つれて後方焦点距離が徐々に大きくなるように設計され
る。

【００６０】また、投影レンズ８ではその子午断面にお
いてＤＹの範囲について後方焦点距離が一定とされた
が、子午断面の上側（ｙ＞０）の範囲と、下側（ｙ＜
０）における所定範囲について後方焦点距離が一定とな
るようにし、当該範囲を越えたレンズの下縁寄りの範囲
については下端縁に近づくにつれて後方焦点距離が徐々
に長くなるようにしても良い。即ち、この場合には、投
影レンズを正面から見たときに、円形状の範囲とｘ＝０
かつｙ＞０の線状の範囲とにおいて後方焦点距離が一定
とされ、それ以外の範囲ではレンズ周縁部に行くにつれ
て後方焦点距離が長くなる。

【００６１】これらの例では、投影レンズのうち後方焦
点距離が一定化された範囲を通った光が配光パターンの
中心光度に寄与する度合が大きくなるため、配光規格上
必要な中心光度の確保と路肩方向への充分な拡散光を得
ることができる。

【００６２】次に本発明の第２の実施例に係るプロジェ
クタ型前照灯１Ａを図８乃至図１６に従って説明する。

【００６３】尚、この第２の実施例に示す投影レンズ８
Ａが前記第１の実施例に示す投影レンズ８と相違する点
は、第２の実施例の投影レンズ８Ａが第１の実施例の投
影レンズ８においてＤＸ＝０として範囲Ａをｘ−ｚ平面
に沿う断面に限定して線状化する極限操作によって得ら
れるレンズ形状をなしている点であり、従って、以下で
は両者の相違点を中心にして説明し、第１の実施例１と
機能上相違しない部分についてはその各部に第１の実施
例１における各部に付した符号と同じ符号を付すること
によって説明を省略する。

【００６４】図８は投影レンズ８Ａの正面図であり、光
軸Ｌ−Ｌに一致するｚ軸（光源に向かう方向を正方向と
する。）に直交して水平方向に延びる軸をｘ軸（右方を
正方向とする。）とし、このｘ軸に直交して鉛直方向に
延びる軸をｙ軸（上方を正方向とする。）とするととも
に、これら直交座標軸の原点が投影レンズ８Ａの頂点Ｏ
に一致するように座標系を設定している。

【００６５】投影レンズ８Ａは、その外形形状が楕円状
ではなく、ｘ−ｚ平面に関して上側（ｙ＞０）の部分
が、ｘ−ｚ平面に関して下側（ｙ＜０）の部分に比して
稍潰れた形状を有しており、図８（ｂ）に示すようにレ
ンズの出射面を正面から見て格子状の微小な面素に分割
したとき、各面素について異なる焦点距離を有するよう
に設計されている。

【００６６】図９はｙ−ｚ平面によってプロジェクタ型
前照灯１Ａの前寄りの部分を切断したときの光路図であ
る。

【００６７】光線１７、１７に示すようにｙ≧０の範囲
のレンズ部分については、後方焦点距離ＢＦの定焦点Ｆ
を有し、該焦点Ｆは遮光板５の上縁前端の光軸上に位置
されている。

【００６８】また、ｙ＜０の範囲のレンズ部分について
は、光軸から周縁に向かって遠ざかるにつれて焦点距離
が長くなり、その焦点が焦点Ｆより徐々に後方へと変位
していく。つまり、点Ｆに仮想点光源を置いた場合に、
光線１８、１８に示すようにレンズの周縁寄りのところ
を通る光ほどｚ軸から逸れた光となって出射される。

【００６９】図１０は、図８においてｙの正軸、ＯＥ線
及びｚ軸を含む面によってプロジェクタ型前照灯１Ａの
前寄りの部分を切断したときの光路図である。

【００７０】下側（ｙ＜０）の領域において光線１９、
１９に示すように頂点Ｏから離れるにつれて焦点位置が
点Ｆより徐々に後方に変位し、その変化量ΔＢｆｙ−ｚ
は投影レンズ８Ａの周縁に近づくにつれて増加する傾向
を有する。

【００７１】尚、図示は省略するが、このことは上側
（ｙ＞０）の領域（但し、ｙ−ｚ平面での断面を除
く。）においても同様である。

【００７２】図１１はｘ−ｚ平面によってプロジェクタ
型前照灯１Ａの前寄りの部分を切断したときの光路図で
ある。

【００７３】ｘ＝０、つまり光軸上においてのみ後方焦
点距離ＢＦの焦点Ｆを有し、それ以外の範囲（ｘ＞０又
はｘ＜０）のレンズ部分については、光軸から周縁に向
かって遠ざかるにつれて焦点距離が長くなり、その焦点
が焦点Ｆより徐々に後方へと変位していく。即ち、点Ｆ
に仮想点光源を置いた場合に、光線２０、２０に示すよ
うにレンズの周縁寄りのところを通る光ほどｚ軸から逸
れた光となって出射される。

【００７４】図１２は図８においてＧＯ線、ＯＧ′線及
びｚ軸を含む面によってプロジェクタ型前照灯１Ａの前
寄りの部分を切断したときの光路図である。

【００７５】頂点Ｏから離れるにつれて焦点位置が点Ｆ
より徐々に後方に変位するように焦点が光軸上に設定さ
れている。

【００７６】但し、後方焦点距離の変化量については、
光線２１、２２に示すようにｘ＞０での変化量ΔＢｆｘ
−ｚ（＋）の方が、ｘ＜０での変化量ΔＢｆｘ−ｚ
（−）に比して大きくなるように規定されている。

【００７７】図１２では焦点の一例をＦ（＋）、Ｆ
（−）で示す。

【００７８】しかして、この第２の実施例８Ａでは、前
記第１の実施例と同様に周縁寄りに行くにしたがって増
加する後方焦点距離の変化（特にレンズの下側における
焦点距離の変化）によって出射面の周縁寄りを通る光ほ
ど発散され、カットラインの近傍における青色の色収差
が低減される。

【００７９】尚、図示は省略するが投影レンズ８Ａの収
差に関する曲線は、レンズの縦断面において図６に示す
曲線ＢＶ、ＲＶの下側（ｙ＜０）部分はそのままで、上
側（ｙ＞０）部分が曲線ＢＶ（３０）、ＲＶ（３０）に
一致するような曲線となり、また、レンズの水平断面に
おいて図７に示す曲線Ｎ（ＤＸ＝０）に一致することに
なる。

【００８０】このように水平方向における後方焦点距離
の変化量を第１の実施例に比してより大きくすることが
できるので、水平方向の拡散角がさらに大きい配光パタ
ーンを得ることができる。

【００８１】以上のような投影レンズ８Ａの形状の決定
方法については、前記第１の実施例の場合と同様に光軸
に平行な方向から見た等高線によって形状を定義する方
法が一般的であるが、ここでは図８（ｂ）に示すように
ｘ−ｙ平面で格子状に面素分割を行って各面素における
形状や焦点距離を決定する方法を採り上げ、そのうちの
２例について説明する。

【００８２】（１）代数的方法。

【００８３】図１３に示すようにｘ−ｙ平面において点
Ｐの座標を（ｘ１，ｙ１）とし、原点Ｏと点Ｐとを結ぶ
線分ＯＰがｙ軸に対してなす角をθとする。

【００８４】尚、点Ｐのｘ軸への射影点を点Ｐｘとし、
点Ｐのｙ軸への射影点を点Ｐｙとする。

【００８５】ｘ軸やｙ軸上でのレンズの基本形状が決ま
っているものとし、これらに基づいて任意の点Ｐでのｚ
座標の値を決定する方法について説明する。

【００８６】図１４はｙ−ｚ平面における出射面のレン
ズ曲線２３を示しており、射影点Ｐｙの座標値ｙ１に対
するｚ座標の値がｚｙである。

【００８７】また、図１５はｘ−ｚ平面における出射面
のレンズ曲線２４を示しており、射影点Ｐｘの座標値ｘ
１に対するｚ座標の値がｚｘである。

【００８８】これらの座標値ｚｘ、ｚｙを用いて、点Ｐ
に対応するｚ座標値を下式によって決定すれば、ｘ−ｙ
平面上の任意の格子点に対するｚ座標を決定するこがで
きる。

【００８９】

【数１】

【００９０】（２）焦点距離の分布表を用いる方法。

【００９１】図１６は、図８（ｂ）の第２象限における
原点寄りの領域を拡大して示すものであり、格子状に区
画されたｘ−ｙ平面上の各面素に対する焦点距離の分布
を示すものである。

【００９２】図中、「Ｆｘｉ」、「Ｆｙｉ」（但し、ｉ
は整数）は、面素を特定する指標ｘｉ、ｙｉについての
焦点距離を示しており、「Ｆｘｉ」がｘ軸に沿って配置
される面素の焦点距離を示し、「Ｆｙｉ」がｙ軸に沿っ
て配置される面素の焦点距離を示す。

【００９３】また、「Ｆｏ」は原点Ｏに配置される面素
の焦点距離を示している。

【００９４】最も簡単な例としては、これらＦｘｉやＦ
ｙｉを下式のように定義する。

【００９５】

【数２】

【００９６】尚、［数２］式中の「ΔＢｆ＿ｘｋ」は指
標ｘｋによって特定されるｘ軸に沿う面素の後方焦点距
離の変化量を表し、「ΔＢｆ＿ｙｋ」は指標ｙｋによっ
て特定されるｙ軸に沿う面素の後方焦点距離の変化量を
表している。

【００９７】つまり、［数２］式によってｘ軸やｙ軸に
沿うレンズ形状が決定される。

【００９８】次に、これらの２軸から外れた部分、つま
り、指標ｘｉ、ｙｉの組によって特定される面素におけ
る焦点距離を「Ｆｘｉ，ｙｉ」とし、これを［数２］式
のＦｘｉやＦｙｉを用いて、例えば、下式に示すように
決定する。

【００９９】

【数３】

【０１００】このような計算をｘ軸やｙ軸の近傍領域か
ら次第にレンズの周縁部へと行っていけば、Ｆｘｉ、Ｆ
ｙｉやＦｘｉ，ｙｉを要素とするマトリックスによって
焦点距離の分布を表現することができ、レンズ形状を決
定することができる。

【０１０１】尚、本実施例及び前記第１の実施例では、
凸平状の投影レンズを示したが、図１７に示す投影レン
ズ８Ｂのように、出射面を半径ｒの球面とし、入射面に
ついて焦点距離が場所毎に異なるように設計することで
メニスカス状に形成しても良い。

【０１０２】

【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、光軸に平行な出射光が得られる範
囲を除く部分について後方焦点距離が投影レンズの周縁
にいくに従って次第に長くなるようにされており、投影
レンズの縦断面において上縁や下縁寄りに入射される光
ほど光軸から遠ざかるように制御することができるの
で、配光パターンに対する色収差の影響を低減すること
ができる。

【０１０３】また、投影レンズの水平方向において周縁
寄りの位置に入射される光ほど光軸から遠ざかるように
制御することにより、水平方向において充分に拡散され
た配光パターンをレンズ形状の改善のみによって得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る投影レンズの正面
図である。

【図２】第１の実施例に係る投影レンズの焦点距離につ
いて説明するための光路図である。

【図３】第１の実施例に係る投影レンズの焦点距離につ
いて説明するために図２とは別の断面を示す光路図であ
る。

【図４】プロジェクタ型前照灯の構成例を概略的に示す
斜視図である。

【図５】第１の実施例による配光パターンを従来例によ
る配光パターンと対比して示す概略的な配光パターン図
である。

【図６】（ａ）は第１の実施例に係る投影レンズにおい
て縦断面での色収差について説明するためのグラフ図で
あり、（ｂ）は第１の実施例に係る投影レンズにおいて
水平断面での拡散作用について説明するためのグラフ図
である。

【図７】第１の実施例の変形例を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）はｙ−ｚ平面で切断したときの断面に
おける焦点距離について説明するための光路図である。

【図８】本発明の第２の実施例に係る投影レンズを示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は正面から見たときの格子
状の面素分割を示す図である。

【図９】図８の投影レンズをｙ−ｚ平面に沿って切断し
たときの断面における焦点距離について説明するための
図である。

【図１０】図８の投影レンズを＋ｙ−Ｏ−Ｅ線及びｚ軸
を含む平面に沿って切断したときの断面における焦点距
離について説明するための光路図である。

【図１１】図８の投影レンズをｘ−ｚ平面に沿って切断
したときの断面における焦点距離について説明するため
の光路図である。

【図１２】図８の投影レンズをＧ−Ｏ−Ｇ′線及びｚ軸
を含む平面に沿って切断したときの断面における焦点距
離について説明するための光路図である。

【図１３】ｙ−ｘ平面における点Ｐの位置座標を示すグ
ラフ図である。

【図１４】ｙ−ｚ平面におけるレンズ曲線の一例を示す
グラフ図である。

【図１５】ｘ−ｚ平面におけるレンズ曲線の一例を示す
グラフ図である。

【図１６】各面素についての焦点距離の分布を示す図で
ある。

【図１７】投影レンズの変形例を示す概略図である。

【図１８】従来のプロジェクタ型前照灯における問題点
を示す灯具の概略的な断面図である。

【図１９】従来のプロジェクタ型前照灯の投影レンズを
示す正面図である。

【符号の説明】

１ プロジェクタ型前照灯 ２ 反射鏡 Ｆ１ 第１の焦点位置 Ｆ２ 第２の焦点位置 ５ 遮光板 ８ 投影レンズ ＢＦ 後方焦点距離 ＢＦ＋ΔＢｆｘ−ｚ、ＢＦ＋ΔＢｆｙ−ｚ 後方焦点距
離 Ｌ−Ｌ 光軸 １Ａ プロジェクタ型前照灯 ８Ａ 投影レンズ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射鏡の第１の焦点位置に光源を配置
   し、反射鏡の第２の焦点位置に反射光を集光させ、第２
   の焦点位置の近傍に上縁が位置するように配置された遮
   光板によってカットラインを限定した後、前方の投影レ
   ンズを介してパターン像を投影するように構成されたプ
   ロジェクタ型前照灯において、 （１）水平面又は鉛直面によって切断した投影レンズの
   出射面及び／又は入射面の断面での焦点が光軸上に位置
   すること、 （２）投影レンズの出射面及び／又は入射面のうち光軸
   から水平方向、鉛直方向に所定の距離内にある範囲又は
   光軸を含む鉛直面によって投影レンズの出射面及び／又
   は入射面を切断した断面の所定範囲について定義される
   焦点が遮光板の上縁近傍に位置すること、 （３）（２）に示す範囲における後方焦点距離に比し
   て、その余の範囲における後方焦点距離が長くされ、か
   つ、その後方焦点距離が投影レンズの周縁にいくに従っ
   て次第に長くなるようにされていること、 を特徴とするプロジェクタ型前照灯。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロジェクタ型前照灯
   において、光軸を含む鉛直面によって投影レンズを切断
   した断面での後方焦点距離に関しては、光軸を含む水平
   面の下側に位置する部分の後方焦点距離が、該水平面の
   上側に位置する部分の後方焦点距離以上とされているこ
   とを特徴とするプロジェクタ型前照灯。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のプロジェ
   クタ型前照灯において、光軸を含む水平面によって投影
   レンズを切断した断面での後方焦点距離が、光軸を含む
   鉛直面によって投影レンズを切断した断面での後方焦点
   距離以上とされていることを特徴とするプロジェクタ型
   前照灯。