JP4531673B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本願発明は、いわゆるプロジェクタ型の車両用前照灯に関するものである。

一般に、プロジェクタ型の車両用前照灯は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えた構成となっており、そのリフレクタで反射して投影レンズを透過した光源からの光により、所定の灯具配光パターンを形成するようになっている。

その際「特許文献１」には、このようなプロジェクタ型の車両用前照灯において、投影レンズにおけるレンズ周縁部の表面形状を徐変させて、その後側焦点の位置を投影レンズの後側焦点から後方へ変位させるようにしたものが記載されている。

特開平６−８４４０１号公報

従来のプロジェクタ型の車両用前照灯においては、その投影レンズにより、該投影レンズの後側焦点面上に形成される光源像をそのまま前方へ投影照射する構成となっているので、灯具配光パターンの中心光度を十分に高めることができず、また、その配光ムラを十分に抑えることもできない、という問題がある。

なお、上記「特許文献１」に記載されているようなプロジェクタ型の車両用前照灯を採用すれば、投影レンズの色収差に起因して発生する色縞を灯具配光パターン上において目立たなくすることは可能となるが、これにより灯具配光パターンの配光ムラを抑えたり、その中心光度を高めることはできない。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プロジェクタ型の車両用前照灯において、この車両用前照灯により形成される灯具配光パターンの中心光度を十分に高めることができるとともに、その配光ムラを最小限に抑えることができる車両用前照灯を提供することを目的とするものである。

本願発明は、投影レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えてなり、上記リフレクタで反射して上記投影レンズを透過した上記光源からの光により、所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
上記投影レンズが、上記光軸の近傍に位置するレンズ中央部と、このレンズ中央部を囲むレンズ周縁部とからなり、
上記レンズ中央部の水平断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点から前後方向に変位した位置に設定されており、このレンズ中央部により、上記リフレクタからの反射光を少なくとも水平方向に拡散させて上記灯具配光パターンの拡散領域を形成するとともに、上記レンズ周縁部により、上記リフレクタからの反射光を略平行光にして上記灯具配光パターンの高光度領域を形成するように構成されている、ことを特徴とするものである。

上記「所定の灯具配光パターン」は、特定の配光パターンに限定されるものではなく、例えば、ハイビーム用配光パターンやロービーム用配光パターン、あるいは、これらの配光パターンの一部を構成する配光パターン等が採用可能である。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。また、この「光源」は、投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置されていれば、その具体的な位置や向き等は特に限定されるものではなく、例えば、その位置に関しては、光軸上に配置されていてもよいし、光軸上から外れた位置に配置されていてもよい。

上記「レンズ中央部」の大きさや外形形状等の具体的な構成は特に限定されるものではない。また、この「レンズ中央部」は、その水平断面内における後側焦点が、投影レンズの後側焦点から前後方向に変位した位置に設定されているが、その変位方向は、後側焦点の前方側であってもよいし後方側であってもよい。一方、この「レンズ中央部」の鉛直断面内における後側焦点については、投影レンズの後側焦点に位置設定されていてもよいし、この後側焦点から前後方向に変位した位置に設定されていてもよい。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯は、プロジェクタ型の車両用前照灯として構成されており、そのリフレクタで反射して投影レンズを透過した光源からの光により、所定の灯具配光パターンを形成するようになっているが、その投影レンズは、光軸の近傍に位置するレンズ中央部と、このレンズ中央部を囲むレンズ周縁部とからなり、そのレンズ中央部の水平断面内における後側焦点は、投影レンズの後側焦点から前後方向に変位した位置に設定されており、そして、そのレンズ中央部により、リフレクタからの反射光を少なくとも水平方向に拡散させて灯具配光パターンの拡散領域を形成するとともに、そのレンズ周縁部により、リフレクタからの反射光を略平行光にして灯具配光パターンの高光度領域を形成するようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、プロジェクタ型の車両用前照灯において、リフレクタからの反射光は、その反射面において光源に比較的近い位置にある中央反射領域からの反射光が投影レンズのレンズ中央部に入射し、光源から比較的離れた位置にある周縁反射領域からの反射光が投影レンズのレンズ周縁部に入射する。その際、中央反射領域からの反射光により投影レンズの後側焦点面上に形成される光源像は比較的大きく、周縁反射領域からの反射光により上記後側焦点面上に形成される光源像は比較的小さいものとなる。

したがって、レンズ中央部の水平断面内における後側焦点を、投影レンズの後側焦点から前後方向に変位した位置に設定し、このレンズ中央部により、中央反射領域からの反射光を少なくとも水平方向に拡散させて、灯具配光パターンの拡散領域を形成するようにすれば、この拡散領域を、投影レンズの後側焦点面上に形成された比較的大きい像が水平方向に引き伸ばされるようにして投影照射された配光パターンにより形成することができ、これを配光ムラの少ないものとすることができる。

一方、レンズ周縁部により、周縁反射領域からの反射光を略平行光にして、灯具配光パターンの高光度領域を形成するようにすれば、この高光度領域を、投影レンズの後側焦点面上に形成された比較的小さい像がそのまま投影照射されたスポット状の配光パターンにより形成することができ、その中心光度を十分に高めることができる。

このように本願発明によれば、プロジェクタ型の車両用前照灯において、この車両用前照灯により形成される灯具配光パターンの中心光度を十分に高めることができるとともに、その配光ムラを最小限に抑えることができる。そしてこれにより車両前方路面の視認性を高めることができる。

上記構成において、レンズ中央部の鉛直断面内における後側焦点を、投影レンズの後側焦点近傍に位置設定すれば、このレンズ中央部からの出射光により形成される配光パターンを、上下方向にはほとんど拡散することなく左右方向に拡散する横長の配光パターンとすることができ、これを灯具配光パターンの拡散領域の形成に一層適したものとすることができる。

上記構成において、レンズ中央部の外形形状が特に限定されないことは上述したとおりであるが、これを灯具正面視において縦長の略楕円形状に設定すれば、投影レンズの意匠を通常の投影レンズの意匠とはかなり異なったものとすることができる。また、このようにした場合には、レンズ周縁部の幅が光軸の上下両側において狭くなるが、このレンズ周縁部において光軸の上下両側に位置する部分は、光源が光軸に沿って延びる線分光源である場合には、配光ムラの原因となる縦長の光源像を投影照射することとなるので、その幅を狭めておくことにより、灯具配光パターンの配光ムラを効果的に抑えることができる。

このようにした場合、レンズ中央部の左右両側には、該レンズ中央部とレンズ周縁部との間に大きな段差部が形成されることとなる。その際、レンズ中央部の水平断面内における後側焦点を、投影レンズの後側焦点よりも前方側に位置設定すれば、レンズ中央部からの出射光を水平方向に関して光軸寄りの方向に偏向させることができる。そしてこれにより、レンズ中央部からの出射光を、その左右両側の段差部によって遮蔽してしまうことなく左右方向に拡散させることができる。

一方、レンズ中央部の外形形状を、灯具正面視において横長の略楕円形状に設定した場合にも、投影レンズの意匠を通常の投影レンズの意匠とはかなり異なったものとすることができる。また、このようにした場合には、レンズ中央部の水平断面内における後側焦点を、投影レンズの後側焦点よりも後方側に位置設定すれば、レンズ中央部の水平断面の曲率を小さくしてその肉厚が過大にならないようにすることができる。なお、このようにした場合には、レンズ中央部からの出射光は水平方向に関して光軸から離れる方向へ向かうこととなるが、レンズ中央部の外形形状が横長の略楕円形状に設定されている場合には、レンズ中央部の左右両側に大きな段差部が形成されることはないので、レンズ中央部からの出射光を、その左右両側の段差部によってほとんど遮蔽してしまうことなく、左右方向に拡散させることができる。

上記構成において、レンズ中央部を、光軸を含む水平面を略境にしてレンズ上半部とレンズ下半部とに分かれた構成とし、そのレンズ上半部の鉛直断面内における後側焦点を投影レンズの後側焦点よりも後方側に位置設定するとともに、そのレンズ下半部の鉛直断面内における後側焦点を投影レンズの後側焦点よりも前方側に位置設定すれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、このようにした場合、レンズ上半部およびレンズ下半部からの出射光は、いずれも光軸に対してやや上向きの光となるので、灯具配光パターンの下端部の明るさを抑えることができ、これにより車両前方路面の近距離領域が明るくなり過ぎるのを防止して、その遠方視認性を高めることができる。

上記構成において、リフレクタを、光源近傍の点を第１焦点とするとともに投影レンズの後側焦点近傍の点を第２焦点とする楕円により鉛直断面形状が形成された反射面を有する構成とすれば、リフレクタからの反射光を上下方向に関して投影レンズの後側焦点に略収束させることができ、これにより灯具配光パターンの上下幅が過大にならないようにすることができる。

この場合において、リフレクタの反射面を回転楕円面で構成すれば、リフレクタを安価に精度良く形成することができる。なお、このようにした場合には、リフレクタからの反射光は左右方向に関しても投影レンズの後側焦点に略収束することとなるが、投影レンズのレンズ中央部が左右拡散機能を有しているので、横長の灯具配光パターンを形成することができる。

また、これらの場合において、リフレクタの反射面を、光軸を含む水平面を略境にして反射面上半部と反射面下半部とに分かれた構成とし、その反射面上半部の第１焦点を光源の発光中心よりも後方側に位置設定するとともに、その反射面下半部の第１焦点を光源の発光中心よりも前方側に位置設定すれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、このようにした場合、反射面上半部および反射面下半部からの反射光により投影レンズの後側焦点面上に形成される光源像は、いずれも光軸に対してやや下方に変位した位置に形成されるので、その投影レンズによる反転投影像は光軸に対してやや上方へ変位した位置に形成されることとなり、これにより灯具配光パターンの下端部の明るさを抑えることができる。そしてこれにより車両前方路面の近距離領域が明るくなり過ぎるのを防止して、その遠方視認性を高めることができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す正面図である。また、図２は、図１のII-II
線断面図であり、図３は、図１のIII-III 線断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ハイビーム用配光パターンを形成するための光照射を行うプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で用いられるようになっている。

この車両用前照灯１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された光源１４ａと、この光源１４ａからの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ１６と、このリフレクタ１６と投影レンズ１２とを連結するホルダ１８とを備えてなっている。

図４は、投影レンズ１２を単品で示す斜視図である。

同図にも示すように、この投影レンズ１２は、前方側表面が凸面で構成されるとともに後方側表面が平面で構成された平凸非球面レンズを、２重のフレネルレンズ状に変形させたような形状を有している。そして、この投影レンズ１２は、その後側焦点Ｆを含む焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影照射するようになっている。

この投影レンズ１２は、光軸Ａｘの近傍に位置するレンズ中央部１２Ａと、このレンズ中央部１２Ａを囲むレンズ周縁部１２Ｂとからなっている。これらレンズ中央部１２Ａおよびレンズ周縁部１２Ｂは、いずれも灯具正面視における外形形状が円形に設定されており、両者間には円柱に近い円錐状の段差部１２ａが形成されている。

レンズ周縁部１２Ｂは、上述した平凸非球面レンズの一部として構成されており、その後側焦点は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆと一致している。

一方、レンズ中央部１２Ａは、その鉛直断面内における後側焦点は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆと一致しているが、その水平断面内における後側焦点は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも幾分前方側に変位した光軸Ａｘ上の点Ａに位置設定されている。

光源バルブ１４は、放電発光部を光源１４ａとするメタルハライドバルブ等の放電バルブであって、リフレクタ１６の後頂開口部１６ｂに挿着されており、その光源１４ａは、光軸Ａｘ上において該光軸Ａｘに沿って延びる線分光源として構成されている。

リフレクタ１６は、光軸Ａｘを中心軸とする回転楕円面で構成された反射面１６ａを有している。その際、この反射面１６ａを構成する回転楕円面は、その第１焦点が光源１４ａの発光中心に位置設定されており、その第２焦点が投影レンズ１２の後側焦点Ｆに位置設定されている。そしてこれにより、リフレクタ１６は、光源１４ａからの光を、前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させて、投影レンズ１２の後側焦点Ｆの位置に収束させ、この後側焦点Ｆからの発散光として投影レンズ１２に入射させるようになっている。

ホルダ１８は、投影レンズ１２とリフレクタ１６との間に配置された略円筒状の部材であって、その前端部において投影レンズ１２を固定支持するとともに、その後端部においてリフレクタ１６に固定支持されており、これにより投影レンズ１２とリフレクタ１６とを上記位置関係で位置決めするようになっている。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

図２に示すように、投影レンズ１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、鉛直断面内では、そのレンズ中央部１２Ａおよびレンズ周縁部１２Ｂのいずれにおいても、光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射する。

一方、図３に示すように、水平断面内では、投影レンズ１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、そのレンズ周縁部１２Ｂにおいては光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射するが、そのレンズ中央部１２Ａにおいては、レンズ中央部１２Ａの水平断面内における後側焦点Ａが投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも前方側に変位しているので、光軸Ａｘ寄りに偏向して左右方向に拡散する光として前方へ出射する。

図５は、本実施形態に係る車両用前照灯１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、レンズ中央部１２Ａからの出射光により形成される配光パターンＰＡと、レンズ周縁部１２Ｂからの出射光により形成される配光パターンＰＢとの合成配光パターンとして形成されており、その高光度領域であるホットゾーンＨＺは、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖ近傍に位置している。

配光パターンＰＡは、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を構成している。この配光パターンＰＡが、このようにＨ−Ｖを中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されるのは、レンズ中央部１２Ａからの出射光が、水平方向に関しては左右両側に拡散するのに対して上下方向に関しては拡散しないことによるものである。

一方、配光パターンＰＢは、Ｈ−Ｖを中心とするスポット状の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを構成している。この配光パターンＰＢが、このようにＨ−Ｖを中心とするスポット状の配光パターンとして形成されるのは、レンズ周縁部１２Ｂからの出射光が、上下方向および水平方向共に拡散しないことによるものである。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、プロジェクタ型の車両用前照灯として構成されており、そのリフレクタ１６で反射して投影レンズ１２を透過した光源１４ａからの光により、ハイビーム用配光パターンＰＨを灯具配光パターンとして形成するようになっているが、その投影レンズ１２は、光軸Ａｘの近傍に位置するレンズ中央部１２Ａと、このレンズ中央部１２Ａを囲むレンズ周縁部１２Ｂとからなり、そのレンズ中央部１２Ａの水平断面内における後側焦点Ａは、投影レンズ１２の後側焦点Ｆから前方に変位した位置に設定されており、そして、そのレンズ中央部１２Ａにより、リフレクタ１６からの反射光を水平方向に拡散させてハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を形成するとともに、そのレンズ周縁部１２Ｂにより、リフレクタ１６からの反射光を平行光にしてハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを形成するようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、本実施形態に係るプロジェクタ型の車両用前照灯１０において、リフレクタ１６からの反射光は、その反射面１６ａにおいて光源１４ａに比較的近い位置にある中央反射領域からの反射光が投影レンズ１２のレンズ中央部１２Ａに入射し、光源１４ａから比較的離れた位置にある周縁反射領域からの反射光が投影レンズ１２のレンズ周縁部１２Ｂに入射する。その際、反射面１６ａの中央反射領域からの反射光により投影レンズ１２の後側焦点面上に形成される光源像は比較的大きく、反射面１６ａの周縁反射領域からの反射光により上記後側焦点面上に形成される光源像は比較的小さいものとなる。

したがって、本実施形態のように、レンズ中央部１２Ａの水平断面内における後側焦点Ａを、投影レンズ１２の後側焦点Ｆから前方に変位した位置に設定し、このレンズ中央部１２Ａにより、反射面１６ａの中央反射領域からの反射光を水平方向に拡散させて、ハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を形成するようにすれば、この拡散領域を、投影レンズ１２の後側焦点面上に形成された比較的大きい像が水平方向に引き伸ばされるようにして投影照射された配光パターンＰＡにより形成することができ、これを配光ムラの少ないものとすることができる。

また、本実施形態のように、レンズ周縁部１２Ｂにより、反射面１６ａの周縁反射領域からの反射光を平行光にして、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを形成するようにすれば、このホットゾーンＨＺを、投影レンズ１２の後側焦点面上に形成された比較的小さい像がそのまま投影照射されたスポット状の配光パターンＰＢにより形成することができ、その中心光度を十分に高めることができる。

このように本実施形態によれば、プロジェクタ型の車両用前照灯１０において、この車両用前照灯１０により形成されるハイビーム用配光パターンＰＨの中心光度を十分に高めることができるとともに、その配光ムラを最小限に抑えることができる。そしてこれにより車両前方路面の視認性を高めることができる。

特に本実施形態においては、レンズ中央部１２Ａの鉛直断面内における後側焦点が、投影レンズ１２の後側焦点Ｆに位置設定されているので、このレンズ中央部１２Ａからの出射光により形成される配光パターンＰＡを、上下方向には拡散することなく左右方向に拡散する横長の配光パターンとすることができ、これをハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域の形成に一層適したものとすることができる。

また本実施形態においては、投影レンズ１２が、平凸非球面レンズを２重のフレネルレンズ状に変形させたような形状を有しているので、その意匠を通常の投影レンズの意匠とは異なったものとすることができるとともに、その薄肉化を図ることができる。

その際、レンズ中央部１２Ａの周囲には、前方側へ立ち上がる段差部１２ａが形成されているが、レンズ中央部１２Ａの水平断面内における後側焦点Ａは、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも前方側に位置設定されており、レンズ中央部１２Ａからの出射光は水平方向に関して光軸Ａｘ寄りの方向に偏向するので、このレンズ中央部１２Ａからの出射光を、その左右両側の段差部１２ａによって遮蔽してしまうことなく左右方向に拡散させることができる。

さらに本実施形態においては、リフレクタ１６の反射面１６ａが、光源１４ａの発光中心を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆを第２焦点とする回転楕円面で構成されているので、リフレクタ１６を安価に精度良く形成することができる。また、このリフレクタ１６の反射面１６ａからの反射光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆに収束し、この後側焦点Ｆからの発散光として投影レンズ１２に入射することとなるので、投影レンズ１２の光学設計を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態においては、リフレクタ１６の反射面１６ａが、回転楕円面で構成されているものとして説明したが、この回転楕円面を多少変形させたような反射面を採用することも可能である。このようにした場合には、この反射面からの反射光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆへの収束性がやや悪化するので、この反射光により形成されるハイビーム用配光パターンは、ハイビーム用配光パターンＰＨに比して全体的に集光性がやや悪化することとなる。したがって、このようにした場合においても、反射面の鉛直断面形状に関しては、光源１４ａの発光中心を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆを第２焦点とする楕円で構成することが好ましい。

また、上記実施形態においては、投影レンズ１２が、平凸非球面レンズを２重のフレネルレンズ状に変形させたような形状を有しているものとして説明したが、該投影レンズ１２の前方側表面を、そのレンズ中央部１２Ａの上下両端部において該レンズ中央部１２Ａとレンズ周縁部１２Ｂとが面一になるように形成し、該レンズ中央部１２Ａの左右両側部分のみが非球面から略三日月状に陥没するように形成した形状に設定することも可能である。

さらに、上記実施形態においては、灯具配光パターンとしてハイビーム用配光パターンＰＨを形成する場合について説明したが、これ以外の配光パターンを形成することももちろん可能であり、例えば、投影レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍にシェード等を配置して、ロービーム用配光パターン等を形成することが可能である。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る車両用前照灯１１０を示す正面図である。また、図７は、図６のVII-VII 線断面図であり、図８は、図６のVIII-VIII 線断面図である。

これらの図に示すように、この車両用前照灯１１０は、その光源バルブ１４、リフレクタ１６およびホルダ１８の構成については上記実施形態の場合と同様であるが、投影レンズ１１２の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の投影レンズ１１２は、図９に単品でも示すように、そのレンズ中央部１１２Ａの外形形状が、灯具正面視において縦長楕円形状に設定されており、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａに比して、その上下幅がやや広く、その左右幅がやや狭くなっている。

このレンズ中央部１１２Ａは、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａと同様、その鉛直断面内における後側焦点が、投影レンズ１１２の後側焦点Ｆと一致しており、その水平断面内における後側焦点が、投影レンズ１１２の後側焦点Ｆよりも幾分前方側に変位した光軸Ａｘ上の点Ｂに位置設定されている。

一方、レンズ周縁部１１２Ｂは、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａと同様、投影レンズ１１２を構成する平凸非球面レンズの一部として構成されており、その後側焦点は、投影レンズ１１２の後側焦点Ｆと一致している。

次に、本変形例の作用効果について説明する。

図７に示すように、投影レンズ１１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、鉛直断面内では、そのレンズ中央部１１２Ａおよびレンズ周縁部１１２Ｂのいずれにおいても、光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射する。

一方、図８に示すように、水平断面内では、投影レンズ１１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、そのレンズ周縁部１１２Ｂにおいては光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射するが、そのレンズ中央部１１２Ａにおいては、該レンズ中央部１１２Ａの水平断面内における後側焦点Ｂが投影レンズ１１２の後側焦点Ｆよりも前方側に変位しているので、光軸Ａｘ寄りに偏向して左右方向に拡散する光として前方へ出射する。

図１０は、本変形例に係る車両用前照灯１１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、上記実施形態の場合と同様、レンズ中央部１１２Ａからの出射光により形成される配光パターンＰＡと、レンズ周縁部１１２Ｂからの出射光により形成される配光パターンＰＢとの合成配光パターンとして形成されており、そのホットゾーンＨＺはＨ−Ｖ近傍に位置している。

その際、配光パターンＰＡは、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を構成している。

また、配光パターンＰＢも、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを中心とするスポット状の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを構成している。ただし、この配光パターンＰＢは、上記実施形態において形成される配光パターンＰＢ´に比して、上下幅がやや狭くて左右幅がやや広い偏平形の配光パターンとなっている。

配光パターンＰＢが、このように偏平形の配光パターンとして形成されるのは、以下の理由によるものである。

すなわち、投影レンズ１１２において、光軸Ａｘの上下両側に位置する部分は、縦長の光源像を投影照射し、光軸Ａｘの左右両側に位置する部分は、横長の光源像を投影照射する。また、投影レンズ１１２において、光軸Ａｘ寄りに位置する部分ほど、大きい光源像を投影照射する。

その際、レンズ中央部１１２Ａは、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａに比して、上下幅がやや広くて左右幅がやや狭い縦長楕円形状を有しており、これに伴い、レンズ周縁部１１２Ｂの幅は、光軸Ａｘの上下両側において狭く、光軸Ａｘの左右両側において広くなっている。このため、レンズ周縁部１１２Ｂにより投影照射される光源像は、上記実施形態の場合に比して、縦長の大きい光源像の割合が少なくなり、横長の大きい光源像の割合が多くなる。したがって、これら光源像を重畳することにより形成される配光パターンＰＢは、偏平形の配光パターンとなる。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

しかも、本変形例の構成を採用することにより、スポット状に形成される配光パターンＰＢを偏平形の配光パターンとすることができるので、この配光パターンＰＢの下端部が車両前方路面において光溜りを形成してしまうおそれを低減することができ、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの配光ムラを一層効果的に抑えることができる。

なお、レンズ周縁部１１２Ｂにおける光軸Ａｘの上下両側部分の幅が狭くなった分だけ、レンズ中央部１１２Ａにおける光軸Ａｘの上下両側部分の幅は広くなり、その部分から縦長の大きい光源像が投影照射されることとなるが、このレンズ中央部１１２Ａからの出射光は左右方向に拡散されるので、縦長の大きい光源像は左右方向に引き伸ばされて配光パターンＰＡの一部を形成することとなり、配光パターンＰＢのように光源像がそのまま投影照射される場合に比して、配光ムラの抑制効果を高めることができる。

また本変形例においては、レンズ中央部１１２Ａの外形形状が、灯具正面視において縦長楕円形状に設定されているので、その左右両側には、上記実施形態の段差部１２ａよりもさらに高い段差部１１２ａが形成されるが、本変形例においても、レンズ中央部１１２Ａの水平断面内における後側焦点Ｂが、投影レンズ１１２の後側焦点Ｆよりも前方側に位置設定されており、レンズ中央部１１２Ａからの出射光は水平方向に関して光軸Ａｘ寄りの方向に偏向するので、このレンズ中央部１１２Ａからの出射光を、その左右両側の段差部１１２ａによって遮蔽してしまうことなく左右方向に拡散させることができる。

さらに本実施形態においては、投影レンズ１１２が、平凸非球面レンズを２重のフレネルレンズ状に変形させたような形状を有している上に、そのレンズ中央部１１２Ａが縦長楕円形の外形形状を有しているので、その意匠を通常の投影レンズの意匠とはかなり異なったものとすることができるとともに、その薄肉化を図ることができる。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図１１は、本変形例に係る車両用前照灯２１０を示す正面図である。また、図１２は、図１１のXII-XII
線断面図である。

これらの図に示すように、この車両用前照灯２１０は、その光源バルブ１４、リフレクタ１６およびホルダ１８の構成については上記実施形態の場合と同様であるが、投影レンズ２１２の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の投影レンズ２１２は、そのレンズ中央部２１２Ａの外形形状が、灯具正面視において横長楕円形状に設定されており、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａに比して、その上下幅がやや狭く、その左右幅がやや広くなっている。

このレンズ中央部２１２Ａは、その鉛直断面内における後側焦点が、投影レンズ２１２の後側焦点Ｆと一致しており、その水平断面内における後側焦点が、投影レンズ２１２の後側焦点Ｆよりも幾分後方側に変位した光軸Ａｘ上の点Ｃに位置設定されている。

一方、レンズ周縁部２１２Ｂは、上記実施形態のレンズ周縁部１２Ｂと同様、投影レンズ２１２を構成する平凸非球面レンズの一部として構成されており、その後側焦点は、投影レンズ２１２の後側焦点Ｆと一致している。

次に、本変形例の作用効果について説明する。

投影レンズ２１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、鉛直断面内では、そのレンズ中央部２１２Ａおよびレンズ周縁部２１２Ｂのいずれにおいても、光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射する。

一方、図１２に示すように、水平断面内では、投影レンズ２１２に入射したリフレクタ１６からの反射光は、そのレンズ周縁部２１２Ｂにおいては光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射するが、そのレンズ中央部２１２Ａにおいては、該レンズ中央部２１２Ａの水平断面内における後側焦点Ｃが投影レンズ２１２の後側焦点Ｆよりも後方側に変位しているので、光軸Ａｘから離れる方向へ偏向して左右方向に拡散する光として前方へ出射する。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

しかも本実施形態においては、投影レンズ２１２が、平凸非球面レンズを２重のフレネルレンズ状に変形させたような形状を有している上に、そのレンズ中央部２１２Ａが横長楕円形の外形形状を有しているので、その意匠を通常の投影レンズの意匠とはかなり異なったものとすることができるとともに、その薄肉化を図ることができる。

その際、レンズ中央部２１２Ａの水平断面内における後側焦点Ｃは、投影レンズ２１２の後側焦点Ｆよりも後方側に位置設定されているので、レンズ中央部２１２Ａの水平断面の曲率を小さくしてその肉厚が過大にならないようにすることができる。

なお、このようにした場合には、レンズ中央部２１２Ａからの出射光は水平方向に関して光軸Ａｘから離れる方向へ向かうこととなるが、レンズ中央部２１２Ａの外形形状が横長の略楕円形状に設定されており、その左右両側の段差部２１２ａは、さほど大きな段差部とはならないので、レンズ中央部２１２Ａからの出射光を、その左右両側の段差部２１２ａによって遮蔽してしまうことなく左右方向に拡散させることができる。

次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。

図１３は、本変形例に係る車両用前照灯３１０を示す側断面図である。

同図に示すように、この車両用前照灯３１０は、その光源バルブ１４、リフレクタ１６およびホルダ１８の構成については上記実施形態の場合と同様であるが、投影レンズ３１２の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の投影レンズ３１２は、そのレンズ中央部３１２Ａが、光軸Ａｘを含む水平面を境にしてレンズ上半部３１２Ａ１とレンズ下半部３１２Ａ２とに分かれている。

その際、レンズ上半部３１２Ａ１は、その鉛直断面内における後側焦点Ｄ１が投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に位置設定されており、レンズ下半部３１２Ａ２は、その鉛直断面内における後側焦点Ｄ２が投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも前方側に位置設定されている。そしてこれにより、これらレンズ上半部３１２Ａ１およびレンズ下半部３１２Ａ２は、いずれも、リフレクタ１６からの反射光をやや上向きに偏向させて、これを光軸Ａｘに対してやや上向きの光として出射させるようになっている。

ただし、これら各レンズ上半部３１２Ａ１、レンズ下半部３１２Ａ２の水平断面内における後側焦点は、投影レンズ３１２の後側焦点Ｆと一致している。

一方、投影レンズ３１２のレンズ周縁部３１２Ｂは、上記実施形態のレンズ周縁部１２Ｂと同様、投影レンズ３１２を構成する平凸非球面レンズの一部として構成されており、その後側焦点は、投影レンズ３１２の後側焦点Ｆと一致している。

図１４は、本変形例に係る車両用前照灯３１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、上記実施形態の場合と同様、レンズ中央部３１２Ａからの出射光により形成される配光パターンＰＡと、レンズ周縁部３１２Ｂからの出射光により形成される配光パターンＰＢとの合成配光パターンとして形成されており、そのホットゾーンＨＺはＨ−Ｖ近傍に位置している。

配光パターンＰＡは、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を構成している。ただし、この配光パターンＰＡは、上記実施形態において形成される配光パターンＰＡ´に比して、上方へやや変位した位置に形成されている。これは、レンズ中央部３１２Ａを構成するレンズ上半部３１２Ａ１およびレンズ下半部３１２Ａ２からの出射光が、いずれも光軸Ａｘに対してやや上向きに出射する光となることによるものである。

一方、配光パターンＰＢは、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを中心とするスポット状の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを構成している。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

しかも、本変形例の構成を採用することにより、配光パターンＰＡを、上記実施形態において形成される配光パターンＰＡ´に比して、上方へやや変位した位置に形成することができるので、ホットゾーンＨＺの位置をＨ−Ｖ近傍に維持した上で、ハイビーム用配光パターンＰＨの下端部の明るさを抑えることができる。そしてこれにより、車両前方路面の近距離領域が明るくなり過ぎるのを防止して、その遠方視認性を高めることができる。

次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。

図１５は、本変形例に係る車両用前照灯４１０を示す側断面図である。

同図に示すように、この車両用前照灯４１０は、その投影レンズ１２、光源バルブ１４およびホルダ１８の構成については上記実施形態の場合と同様であるが、リフレクタ４１６の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のリフレクタ４１６は、その反射面４１６ａが、光軸Ａｘを含む水平面を境にして反射面上半部４１６ａ１と反射面下半部４１６ａ２とに分かれている。

その際、反射面上半部４１６ａ１は、これを構成する回転楕円面の第１焦点Ｅ１が光源１４ａの発光中心よりも後方側に位置設定されており、また、反射面下半部４１６ａ２は、これを構成する回転楕円面の第１焦点Ｅ２が光源１４ａの発光中心よりも前方側に位置設定されている。なお、これら反射面上半部４１６ａ１および反射面下半部４１６ａ２を構成する各回転楕円面の第２焦点は、いずれも投影レンズ１２の後側焦点Ｆに位置設定されている。そしてこれにより、反射面上半部４１６ａ１および反射面下半部４１６ａ２からの反射光により投影レンズ１２の後側焦点面上に形成される光源像を、いずれも光軸Ａｘに対してやや下方に変位した位置に形成するようになっている。

図１６は、本変形例に係る車両用前照灯４１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、上記実施形態の場合と同様、レンズ中央部３１２Ａからの出射光により形成される配光パターンＰＡと、レンズ周縁部３１２Ｂからの出射光により形成される配光パターンＰＢとの合成配光パターンとして形成されており、そのホットゾーンＨＺはＨ−Ｖ近傍に位置している。

配光パターンＰＡは、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの拡散領域を構成している。ただし、この配光パターンＰＡは、上記実施形態において形成される配光パターンＰＡ´を多少変形させた形状で、該配光パターンＰＡ´に比して上方へやや変位した位置に形成されている。

一方、配光パターンＰＢは、上記実施形態の場合と同様、Ｈ−Ｖを略中心とするスポット状の配光パターンとして形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺを構成している。ただし、この配光パターンＰＢは、上記実施形態において形成される配光パターンＰＢ´を多少変形させた形状で、該配光パターンＰＢ´に比して上方へやや変位した位置に形成されている。

このように、これら各配光パターンＰＡ、ＰＢが、各配光パターンＰＡ´、ＰＢ´に対して多少変形しており、かつ上方へやや変位しているのは、反射面上半部４１６ａ１および反射面下半部４１６ａ２からの反射光により投影レンズ１２の後側焦点面上に形成される光源像が、いずれも光軸Ａｘに対してやや下方に変位した位置に形成され、その投影レンズ１２による反転投影像が光軸Ａｘに対してやや上方へ変位した位置に形成されることによるものである。

この点について、図１７に基づいて詳細に説明する。

図１７（ａ）は、レンズ中央部１２Ａからの出射光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される光源１４ａの像を示す図であり、同図（ｂ）は、レンズ周縁部１２Ｂからの出射光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される光源１４ａの像を示す図である。

図１７（ａ）に示すように、仮にレンズ中央部１２Ａが左右拡散機能を有していないとすると、上記実施形態のレンズ中央部１２Ａからの出射光により形成される光源像ＩＡ´は、その中心点がＨ−Ｖに位置するようにして放射状に形成されるのに対し、本変形例のレンズ中央部１２Ａからの出射光により形成される光源像ＩＡは、その中心点よりもその下端部寄りの点がＨ−Ｖに位置するようにして放射状に形成される。実際には、レンズ中央部１２Ａは左右拡散機能を有しているので、放射状に形成された光源像ＩＡが左右方向に引き伸ばされて配光パターンＰＡが形成される。

また、図１７（ｂ）に示すように、上記実施形態のレンズ周縁部１２Ｂからの出射光により形成される光源像ＩＢ´は、その中心点がＨ−Ｖに位置するようにして放射状に形成されるのに対し、本変形例のレンズ周縁部１２Ｂからの出射光により形成される光源像ＩＢは、その中心点よりもその下端部寄りの点がＨ−Ｖに位置するようにして放射状に形成される。そして、レンズ周縁部１２Ｂは左右拡散機能を有していないので、放射状に形成された光源像ＩＢがそのまま重畳されて配光パターンＰＢが形成される。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

しかも、本変形例の構成を採用することにより、各配光パターンＰＡ、ＰＢを、上記実施形態において形成される各配光パターンＰＡ´、ＰＢ´に比して、上方へやや変位した位置に形成することができる。その際、これら各配光パターンＰＡ、ＰＢは、Ｈ−Ｖを中心にして放射状に形成される光源像ＩＡ、ＩＢを元にして形成されるので、各配光パターンＰＡ´、ＰＢ´に比して上方へ変位しているにもかかわらず、その最高光度位置をＨ−Ｖ近傍に維持することができる。

したがって、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの最高光度位置をＨ−Ｖ近傍に維持したままハイビーム用配光パターンＰＨの下端部の明るさを抑えることができる。そしてこれにより、車両前方路面の近距離領域が明るくなり過ぎるのを効果的に防止して、その遠方視認性を一層高めることができる。

なお、上記実施形態および各変形例以外の構成を採用することも可能であり、また、これらを適宜組み合わせた構成とすることも可能である。

本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 上記車両用前照灯の投影レンズを単品で示す斜視図 上記車両用前照灯から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第１変形例に係る車両用前照灯を示す正面図 図６のVII-VII 線断面図 図６のVIII-VIII 線断面図 図６に示す車両用前照灯の投影レンズを単品で示す斜視図 図６に示す車両用前照灯から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第２変形例に係る車両用前照灯を示す正面図 図１１のXII-XII 線断面図 上記実施形態の第３変形例に係る車両用前照灯を示す側断面図 図１３に示す車両用前照灯から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第４変形例に係る車両用前照灯を示す側断面図 図１５に示す車両用前照灯から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 図１５に示す車両用前照灯により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される光源の像を示す図であって、同図（ａ）は、その投影レンズのレンズ中央部からの出射光により形成される光源像を示す図、同図（ｂ）は、その投影レンズのレンズ周縁部からの出射光により形成される光源像を示す図

符号の説明

１０、１１０、２１０、３１０、４１０ 車両用前照灯
１２、１１２、２１２、３１２ 投影レンズ
１２Ａ、１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ レンズ中央部
１２Ｂ、１１２Ｂ、２１２Ｂ、３１２Ｂ レンズ周縁部
１２ａ、１１２ａ、２１２ａ 段差部
１４ 光源バルブ
１４ａ 光源
１６、４１６ リフレクタ
１６ａ、４１６ａ 反射面
１６ｂ 後頂開口部
１８ ホルダ
３１２Ａ１ レンズ上半部
３１２Ａ２ レンズ下半部
４１６ａ１ 反射面上半部
４１６ａ２ 反射面下半部
Ａ、Ｂ、Ｃ レンズ中央部の水平断面内における後側焦点
Ａｘ 光軸
Ｄ１ レンズ上半部の鉛直断面内における後側焦点
Ｄ２ レンズ下半部の鉛直断面内における後側焦点
Ｅ１、Ｅ２ 第１焦点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ ホットゾーン
ＩＡ、ＩＡ´、ＩＢ、ＩＢ´ 光源像
ＰＡ、ＰＡ´、ＰＢ、ＰＢ´ 配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン

Claims (8)

1. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えてなり、上記リフレクタで反射して上記投影レンズを透過した上記光源からの光により、所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
   上記投影レンズが、上記光軸の近傍に位置するレンズ中央部と、このレンズ中央部を囲むレンズ周縁部とからなり、
   上記レンズ中央部の水平断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点から前後方向に変位した位置に設定されており、このレンズ中央部により、上記リフレクタからの反射光を少なくとも水平方向に拡散させて上記灯具配光パターンの拡散領域を形成するとともに、上記レンズ周縁部により、上記リフレクタからの反射光を略平行光にして上記灯具配光パターンの高光度領域を形成するように構成されている、ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 上記レンズ中央部の鉛直断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点近傍に位置設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
3. 上記レンズ中央部の外形形状が、灯具正面視において縦長の略楕円形状に設定されており、
   上記レンズ中央部の水平断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点よりも前方側に位置設定されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯。
4. 上記レンズ中央部の外形形状が、灯具正面視において横長の略楕円形状に設定されており、
   上記レンズ中央部の水平断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点よりも後方側に位置設定されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯。
5. 上記レンズ中央部が、上記光軸を含む水平面を略境にしてレンズ上半部とレンズ下半部とに分かれており、
   上記レンズ上半部の鉛直断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点よりも後方側に位置設定されており、
   上記レンズ下半部の鉛直断面内における後側焦点が、上記投影レンズの後側焦点よりも前方側に位置設定されている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の車両用前照灯。
6. 上記リフレクタが、上記光源近傍の点を第１焦点とするとともに上記投影レンズの後側焦点近傍の点を第２焦点とする楕円により鉛直断面形状が形成された反射面を有している、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の車両用前照灯。
7. 上記リフレクタの反射面が、回転楕円面で構成されている、ことを特徴とする請求項６記載の車両用前照灯。
8. 上記リフレクタの反射面が、上記光軸を含む水平面を略境にして反射面上半部と反射面下半部とに分かれており、
   上記反射面上半部の第１焦点が、上記光源の発光中心よりも後方側に位置設定されており、
   上記反射面下半部の第１焦点が、上記光源の発光中心よりも前方側に位置設定されている、ことを特徴とする請求項６または７記載の車両用前照灯。

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