JP5229471B2 - プロジェクター型ヘッドランプ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクター型ヘッドランプに係り、特にすれ違いビーム用配光パターン及びオーバーヘッド用配光パターンを形成するプロジェクター型ヘッドランプに関する。

図４は、特許文献１に開示されたプロジェクター型ヘッドランプ１００の構成を示した縦断面図である。

同図に示すプロジェクター型ヘッドランプ１００は、投影レンズ１１０、光源１２０、投影レンズ１１０と光源１２０との間に配置されたシェード１３０、光源１２０を包囲するように配置されるとともに光源１２０からの光を反射する第１反射面１４０、シェード１３０の投影レンズ１１０側に配置されるとともに第１反射面１４０からの反射光を反射する第２反射面１５０等から構成されている。また、第２反射面１５０は、シェード１３０に連結板１５２を介して取り付けられている。

このプロジェクター型ヘッドランプ１００によれば、光源１２０からの光は、第１反射面１４０によって反射され、投影レンズ１１０の焦点付近に集光された後、投影レンズ１１０を透過する。これにより図５の如く、シェード１３０によって規格される明暗境界線（カットオフライン）ＣＬを有する、すれ違いビーム用配光パターンＰ１が形成される。

また、図４の光源１２０からの光は、第１反射面１４０によって反射され、その反射光の一部が第２反射面１５０によって、すれ違いビーム用配光パターンＰ１の上方に向けて反射される。これにより図５の如く、オーバーヘッド用配光パターンＰ２を、すれ違いビーム用配光パターンＰ１の上方に形成することができる。なお、オーバーヘッド用配光パターンＰ２の明るさは、すれ違いビーム用配光パターンＰ１の明るさの約１％程度に規定されている（日本配光規格：道路運送車両の保安基準、米国配光規格：ＦＭＶＳＳ１０８、欧州配光規格：ＥＣＥ ＲＥＧ，９８（キセノンランプ）、ＥＣＥ ＲＥＧ，１１２（ハロゲンランプ）。
特開２００８−２１４６３号公報

しかしながら、図４に示した従来のプロジェクター型ヘッドランプ１００は、オーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するために第２反射面１５０を有しているので、この第２反射面１５０とシェード１３０との相互の取り付け交差及びばらつきにより安定したオーバーヘッド用配光パターンＰ２が得られないという欠点があった。

要するに、第２反射面１５０は、シェード１３０に対して微妙な傾斜角度で取り付けなければならず、その傾斜角度が微少にずれた場合でも良好なオーバーヘッド用配光パターンＰ２を得ることができなかった。つまり、従来のプロジェクター型ヘッドランプ１００は投影レンズ１１０、光源１２０、シェード１３０、第１反射面１４０、第２反射面１５０をそれぞれ組み立てることによって構成されるが、このように部品点数が多いと、その取り付け誤差も大きくなる。このような場合に、第２反射面１５０をシェード１３０に単に取り付けただけでは、その誤差により安定したオーバーヘッド用配光パターンＰ２を得ることができず、このような場合には、第２反射面１５０の傾斜角度調整に非常に手間がかかっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来の欠点を引き起こす原因となっていた第２反射面を無くすことにより、簡単な構成で安定したオーバーヘッド用配光パターンを得ることができるプロジェクター型ヘッドランプを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、投影レンズ、光源、前記投影レンズと前記光源との間に配置されたシェード、及び前記光源を包囲するように配置されるとともに前記光源が発光した光を反射し、前記シェード上縁近傍に設定された焦点に集光させた後、前記投影レンズを介して前方に照射し、すれ違いビーム用配光パターンを形成する反射面を有するプロジェクター型ヘッドランプにおいて、前記シェードは、透明部材を含むとともに該透明部材の少なくとも一部分には光を透過させない不透過処理層が施され、前記透明部材の前記不透過処理層には、オーバーヘッド用配光パターンを形成するために必要な透過光量を得るための複数の微細な穴を設けてある透光部が形成され、前記透明部材は、前記シェードのオーバーヘッド用配光パターンを形成するための必要な部分に配置され、前記透光部を透過した光によってオーバーヘッド用配光パターンが形成され、前記不透過処理層に形成された前記透光部の複数の微細な穴は、該不透過処理層をレーザエッチングにより除去することにより形成され、前記透光部の複数の微細な穴は、前記透明部材が回折格子として機能するように径が１ミクロン以下であることを特徴とするプロジェクター型ヘッドランプを提供する。

本発明によれば、シェードの透明部材の一方面（光源側面でも投影レンズ側面でもよい）の少なくとも一部分に光不透過処理層（金属反射皮膜を蒸着、又は塗料を塗装）を施す。そして、透明部材の不透過処理層に、オーバーヘッド用配光パターンを形成するために必要な透過光量を得るための複数の微細な穴を設けてある透光部を形成し、この透明部材を、シェードのオーバーヘッド用配光パターンを形成するための必要な部分に配置する。これにより、複数の微細な穴を設けてある透光部を透過した光によってオーバーヘッド用配光パターンを形成することができる。したがって、本発明によれば、従来の欠点を引き起こす原因となっていた第２反射面を無くすことができ、シェードだけの構成によってオーバーヘッド用配光パターンを形成できるので、簡単な構成となり安定したオーバーヘッド用配光パターンを得ることができる。

また、本発明によれば、前記不透過処理層に形成された前記透光部の複数の微細な穴は、該不透過処理層をレーザエッチングにより除去することにより形成されるので、複数の微細な穴を容易に形成することができる。

また、前記透光部の微細な穴は、径が１ミクロン以下である。前記穴が単なる大径穴や貫通孔であると、光がその穴（孔）をそのまま通過してしまうので、オーバーヘッド用配光パターンの光としては明るさが強過ぎてしまい、明るさの規格を満足しない。つまり、本発明は、不透過処理層に複数の微細な穴を形成することにより透明部材を回折格子として構成し、透明部材から発散される明るさの弱い干渉波光によって、明るさが規格内に収まるオーバーヘッド用配光パターンを得るものである。

なお、回折格子として構成される微細な穴からなる透光部とは、遮光部に微細な開口を複数設けたもので、光の回折現象を利用するものである。光の回折現象とは、本来、光は直進する性質を持っているが、光が障害物の裏側に回り込んで、光には本来到達不可能であるはずの領域に光が到達する現象である。回折格子とは、この光の回折現象を利用して例えば、微細な溝が平行に刻まれている板状の素子光が通過できる部分を設け、その部分を通過した光が回折して相互に干渉し、スクリーン上に明瞭な明線を生じさせるための装置である。このような回折格子の作用に基づき本願の構成では光源から出た光や光源から反射体で反射された光がシェードの不透過処理層に設けられた複数の微細な透光部に入射され、前記透光部に入射した光は周期的な干渉縞を生み出し配光が得られる効果があるものとなる。したがって、回折現象を利用するものであれば、円穴に限らず、微細な溝などでも良く、それらも含めて穴として説明する。

また、本発明によれば、前記透光部の複数の微細な穴は、前記必要な部分の中心から遠ざかるに従って穴径が小さく、又は穴の密度が小さくなるように形成されることが好ましい。

これにより、本発明によれば、オーバーヘッド用配光パターンの中央部から周囲に向って明るさが暗くなるオーバーヘッド用配光パターンを形成できる。このため、オーバーヘッド用配光パターンの周囲がその外部（暗部）とつながりのある配光特性となるので、運転手に違和感を与えないオーバーヘッド用配光パターンとなる。

また、本発明によれば、前記透明部材は耐熱ガラスであることが好ましい。

プロジェクター型ヘッドランプの光源としてはキセノンランプ、又はハロゲンランプが一般的に使用されており、このような光源であると、シェード付近の温度は２００〜３００℃と高温になる。よって、透明部材としてはアクリル、塩化ビニル等の透明樹脂よりも６００℃程度の高温に耐え得る耐熱ガラスであることが耐久性の観点から好ましい。

シェードの耐熱ガラス以外の部分を金属製とすることもできるが、この場合、耐熱ガラスと金属製部品とによる組み立て工程が増えるので、シェード全体を耐熱ガラスとすることが好ましい。この場合、シェードの透明部材以外の部分には、遮光処理を施すことが必要となる。

本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプによれば、従来の欠点を引き起こす原因となっていた第２反射面を無くすことができ、シェード単体によってオーバーヘッド用配光パターンを形成することができるので、簡単な構成となり安定したオーバーヘッド用配光パターンを得ることができる。

以下添付図面に従って、本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０の構成を示した縦断面図である。同図に示すプロジェクター型ヘッドランプ１０は、ランプ光軸Ａｘの前方側から後方に向けて投影レンズ１２、シェード１４、キセノンランプ（光源）１６、及び反射面１８が配置されて構成される。

投影レンズ１２は凸レンズで構成され、入射面１２Ａ及び出射面１２Ｂを備えるとともに、キセノンランプ１６側であって、シェード１４の上縁部１４Ａの近傍に焦点Ｆを備えている。この投影レンズ１２は、その光軸をランプ光軸Ａｘに一致させた状態で配置されている。

投影レンズ１２の入射面１２Ａは、反射面１８からの反射光である、すれ違いビーム用配光パターンＰ１（図３参照）を形成するための光、及びオーバーヘッド用配光パターンＰ２（図３参照）を形成するための光が投影レンズ１２の内部に入射する光入口としての面であり、平面として形成されている。なお、オーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するための光は、図２に示すようにシェード１４のオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するための必要な部分（図２の二点鎖線で示す範囲）Ａを通過して投影レンズ１２の入射面１２Ａから投影レンズ１２の内部に入射する。

投影レンズ１２の出射面１２Ｂは、入射面１２Ａから投影レンズ１２の内部に入射した、すれ違いビーム用配光パターンＰ１を形成するための光、及びオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するための光を外部に向けて出射する面であり、凸面として形成されている。

なお、実施の形態では光源としてキセノンランプ１６を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ハロゲンランプ、白熱電球等の光源バルブ、放電管、あるいは、単色又はＲＧＢ三色の複数又は一つのＬＥＤチップをパッケージ化したＬＥＤパッケージ等のＬＥＤ光源を例示できる。これらの光源がキセノンランプ１６、前記光源バルブ、放電管である場合は、その長手方向をランプ光軸Ａｘに沿わせた状態でランプ光軸Ａｘ上に配置される。

シェード１４は、反射面１８からの反射光の一部を遮光し、すれ違いビーム用配光パターンＰ１（図３参照）のカットオフラインＣＬを形成するための部材であり、図１の如く上縁部１４Ａを投影レンズ１２の焦点Ｆの近傍に位置させた状態で投影レンズ１２とキセノンランプ１６との間に配置されている。また、このシェード１４には、図２に示したようにオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するための光が通過する部分Ａが形成されている。このシェード１４の詳細構造については後述する。

図１に示す反射面１８は、キセノンランプ１６を包囲するように配置されている。この反射面１８は、例えば、その第１焦点がキセノンランプ１６の付近（図１中Ｆ１で示す位置）に設定され、第２焦点が投影レンズ１２の焦点Ｆ（図１中Ｆ２で示す位置）に設定された回転楕円系の反射面である。

また、反射面１８は、回転楕円系の反射面とし、キセノンランプ１６から放射された光の一部が詳細には図２に示す複数の微細な穴からなる透光部２０に入射するような位置に設けられる。また、複数の微細な穴からなる透光部２０に向けてキセノンランプ１６の光を積極的に反射させるために、反射面１８の一部を、放物柱反射面等を設けた複合反射面とすることもできる。

次に、シェード１４の構成について説明する。

実施の形態のシェード１４は、透明部材で構成されている。透明部材としてはアクリル、塩化ビニル等の透明樹脂、又は耐熱ガラスを例示できるが、キセノンランプ１６を使用する実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０においては、シェード１４付近の温度が２００〜３００℃の高温となるため、前記透明樹脂よりも６００℃程度の高温に耐え得る前記耐熱ガラスであることが耐久性の観点から好ましい。

また、シェード１４のキセノンランプ１６側の全面には、光を透過させない不透過処理が施されている。この不透過処理は、その面に金属反射皮膜を蒸着したり、塗料を塗装したりすることにより行われる。なお、この不透過処理は、投影レンズ１２側の面に施してもよいが両面に施すものではない。すなわち、不透過処理層は、シェード１４の両面のうち、一方面（少なくとも一部分）に施せばよい。

そして、シェード１４は、その不透過処理が施された面上において、図３のオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するための必要な部分Ａ（図２参照）に、オーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成するために必要な透過光量を得るための複数の微細な穴（透光部）２０、２０…が形成されている。すなわち、実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０によれば、シェード１４に形成された複数の微細な穴２０、２０…を透過した光によってオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成する。

したがって、実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０によれば、従来の欠点を引き起こす原因となっていた第２反射面（図４の符号１５０）を無くすことができ、シェード１４だけの構成によってオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成できるので、簡単な構成となり安定したオーバーヘッド用配光パターンＰ２を得ることができる。

なお、シェード１４に形成される前記穴２０が単なる大径穴や貫通孔であると、光がその穴（孔）２０をそのまま通過してしまうので、オーバーヘッド用配光パターンＰ２の光としては明るさが強過ぎてしまい、明るさの規格を満足しない。オーバーヘッド用配光パターンＰ２の光は、道路標識を照射するものであり、路面を照射するすれ違いビーム用配光パターンＰ１の明るさに対して約１〜２．５％程度の明るさに規定されている。つまり、実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０は、シェード１４に複数の微細な穴２０、２０…を形成することによりシェード１４自体を回折格子として構成し、シェード１４の投影レンズ１２側の面から発散される明るさの弱い干渉波光によって、明るさが規格内に収まるオーバーヘッド用配光パターンＰ２を得るものである。

また、シェード１４に形成された複数の微細な穴２０、２０…は、前記不透過処理による不透過処理層をレーザエッチングにより除去することにより形成されることが好ましい。これにより、干渉波光を発生させる微細な穴２０、２０…をシェード１４に容易に形成することができる。

更に、複数の微細な穴２０、２０…は、前記必要な部分Ａの中心から遠ざかるに従って穴径が小さく、又は穴の密度が小さくなるように形成されることが好ましい。これにより、オーバーヘッド用配光パターンＰ２の中央部から周囲に向って明るさが暗くなるオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成でき、オーバーヘッド用配光パターンＰ２の周囲がその外部（暗部）とつながりのある配光特性となるので、運転手に違和感を与えないオーバーヘッド用配光パターンＰ２となる。

図３に示したオーバーヘッド用配光パターンＰ２は、オーバーヘッド用配光パターンＰ２の中央部を含むその近傍エリアの穴２０、２０…の穴径を大きく、又は穴２０、２０…の密度を高くし、かつ前記近傍エリアの外側からオーバーヘッド用配光パターンＰ２の外周部に向けて穴径を小さく、又は穴の密度を小さくした場合の配光パターンが示されている。これにより図３の如く、前記近傍エリアに対応する配光パターンＰ３は明るく、配光パターンＰ３の外側の配光パターンＰ４は、配光パターンＰ３よりも暗くなり、外部（暗部）とつながりのある配光特性となる。このように、シェード１４の必要な部分Ａに形成される穴２０の穴径、密度を必要な部分Ａ内において適宜調整することにより、オーバーヘッド用配光パターンＰ２内において、様々な配光パターンを容易に形成することができる。

キセノンランプ１６から直接出た光、及び又はキセノンランプ１６から出た光が反射面１８で集光され反射した光は、シェード１４のキセノンランプ１６と向かい合う面の上縁近傍(図２に示すＡ)に位置する不透過処理層へ照射され、この不透過処理層の穴２０、２０…を通過した光は配光規格ポイント上に照射される。特に、上縁近傍の箇所に透光部を設けることで、反射面全体を回転楕円反射面とした場合であっても配光パターンＰ１を得る際に遮断している光を有効に活用することができるからである。

以上の如く、実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプ１０によれば、その構造上、シェード１４上に配置されている規格ポイント（図２に示す範囲Ａ）を通る光は、必ずスクリーン上の規格ポイント上に照射されるため、配光安定性に優れるという利点がある。この範囲Ａの透過率を制御するため、ムラにならないオーバーヘッド用配光パターンＰ２を形成することができる。

実施の形態のプロジェクター型ヘッドランプの構造を示した縦断面図 図１のプロジェクター型ヘッドランプに取り付けられたシェードの斜視図 図１のプロジェクター型ヘッドランプによる配光特性を示した説明図 従来のプロジェクター型ヘッドランプの構成を示した縦断面図 図４に示したプロジェクター型ヘッドランプによる配光特性を示した図

符号の説明

１０…プロジェクター型ヘッドランプ、１２…投影レンズ、１４…シェード、１６…キセノンランプ、１８…反射面、２０…穴、Ｐ１…すれ違いビーム用配光パターン、Ｐ２…オーバーヘッド用配光パターン、Ｐ３…配光パターン、Ｐ４…配光パターン

Claims (3)

1. 投影レンズ、光源、前記投影レンズと前記光源との間に配置されたシェード、及び前記光源を包囲するように配置されるとともに前記光源が発光した光を反射し、前記シェード上縁近傍に設定された焦点に集光させた後、前記投影レンズを介して前方に照射し、すれ違いビーム用配光パターンを形成する反射面を有するプロジェクター型ヘッドランプにおいて、
   前記シェードは、透明部材を含むとともに該透明部材の少なくとも一部分には光を透過させない不透過処理層が施され、
   前記透明部材の前記不透過処理層には、オーバーヘッド用配光パターンを形成するために必要な透過光量を得るための複数の微細な穴を設けてある透光部が形成され、
   前記透明部材は、前記シェードのオーバーヘッド用配光パターンを形成するための必要な部分に配置され、前記透光部を透過した光によってオーバーヘッド用配光パターンが形成され、
   前記不透過処理層に形成された前記透光部の複数の微細な穴は、該不透過処理層をレーザエッチングにより除去することにより形成され、
   前記透光部の複数の微細な穴は、前記透明部材が回折格子として機能するように径が１ミクロン以下であることを特徴とするプロジェクター型ヘッドランプ。
2. 前記透光部の複数の微細な穴は、前記必要な部分の中心から遠ざかるに従って穴径が小さく、又は穴の密度が小さくなるように形成される請求項１に記載のプロジェクター型ヘッドランプ。
3. 前記透明部材は耐熱ガラスである請求項１又は２に記載のプロジェクター型ヘッドランプ。

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