JP5425129B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用前照灯として、バルブから出射された光をリフレクタで反射させて投影レンズで車両前方に投影する、いわゆるプロジェクタ型のものが知られている。

このプロジェクタ型の車両用前照灯では、前後方向に延在する投影レンズの光軸に沿ってバルブを前後方向に延在させた状態で、当該バルブをリフレクタの後方から挿入して固定させた構造が一般的であった。このような構造の車両用前照灯に対し、近年では、光軸と直交するようにバルブを側方からリフレクタに挿入固定させた構造とすることで、灯具を前後方向にコンパクトにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、リフレクタの反射面では、光軸の側方に位置する光軸側方領域が、配光パターンのうち相対的に拡散角度の大きい拡散パターンを形成するのに適している。そのため、バルブを側方からリフレクタに挿入する上記構造において、バルブ挿入孔を反射面の光軸側方領域に設けてしまうと、当該光軸側方領域を反射面として利用することができなくなる結果、拡散パターンの明るさを確保することができなくなってしまう。

そこで、特許文献２に記載の車両用前照灯では、図７に示すように、バルブ９０を投影レンズ９２の光軸Ａｘから下方に離間させつつ側方（図面垂直方向）からリフレクタ９１に挿入固定することにより、リフレクタ９１の反射面９１ａのうちの光軸側方領域からバルブ挿入孔を下方に離間させ、当該光軸側方領域を反射面として利用可能にしている。

具体的には、特許文献２に記載の車両用前照灯では、反射面９１ａのうち、光軸側方領域を含み光軸Ａｘよりも上側に形成された上部反射領域Ｚ１によって、配光パターンのうちの拡散パターンを形成し、光軸Ａｘよりも下側に形成された下部反射領域Ｚ２によって、拡散パターンよりも中央寄りに集光された集光パターンを形成している。

実開平２−４７７０４号公報 特開２００８−９１３５０号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の車両用前照灯では、反射面９１ａの上部反射領域Ｚ１と下部反射領域Ｚ２とが互いの反射光を連続的に変化させているため、これら各反射領域によって形成される部分パターンの境界に光度ムラが生じてしまう。

具体的に説明すると、配光パターンが形成される仮想スクリーン上において、下部反射領域Ｚ２の下端の点ａから、上部反射領域Ｚ１と下部反射領域Ｚ２との境界の点ｂを通過して、上部反射領域Ｚ１の上端の点ｃに至る上下方向の反射光経路を考えたときに、図８に示すように、点ａから点ｂまでの反射光と、点ｂから点ｃまでの反射光とが、光軸Ａｘに対応する配光パターンの上端で折り返すようにしながらも互いに連続している。

したがって、上記特許文献２に記載の車両用前照灯では、上下方向の反射光経路において、点ａから点ｂまでの下部反射領域Ｚ２での反射光による部分パターン（集光パターン）Ｐ１と、点ｂから点ｃまでの上部反射領域Ｚ１での反射光による部分パターン（拡散パターン）Ｐ２との２つの部分パターンしか重ねることができない。そのため、図８の左部に示すように、部分パターンＰ１と部分パターンＰ２との境界での光度変化が大きくなり、ひいては配光パターンに光度ムラが生じてしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、バルブをリフレクタの側方から挿入させた構成において、配光パターンの光度ムラを抑制することができる車両用前照灯の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
前後方向に沿った光軸を有する投影レンズと、
前記投影レンズの後方であって前記光軸から下方に離間した位置に配置され、左右方向に略沿って延在するバルブ軸を有するバルブと、
前記バルブを後方から覆うように配置され、前記バルブから出射された光を前記投影レンズに向けて前方へ反射させる反射面を有するリフレクタと、
上端縁の上下方向位置を前記光軸と略一致させた状態で、前記投影レンズと前記バルブとの間に配置されたシェードと、
を備え、車両前方に所定の配光パターンを形成する車両用前照灯において、
前記リフレクタの側部であって前記バルブの前記バルブ軸に沿った方向の略前方に配置されたサブリフレクタと、
前記シェードの後面に形成され、前記バルブの発光部近傍を第１焦点とし、前記シェードと前記サブリフレクタとの間の所定位置を第２焦点とする回転楕円面状に形成された第一付加反射面と、
前記サブリフレクタの前面に形成され、左右方向に直交する鉛直断面形状が、前記第一付加反射面の前記第２焦点を第１焦点とするとともに前記シェードの後端縁近傍を第２焦点とする楕円状に形成されており、上下方向に直交する水平断面形状が、前記第一付加反射面の前記第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成された第二付加反射面と、
を更に備え、
前記リフレクタの反射面は、前記光軸よりも上側の上部反射領域と、前記光軸よりも下側の下部反射領域と、を有し、
前記上部反射領域は、
その略下半部のうちの左右方向の略中央に位置する上部中央領域と、当該上部中央領域の上側部分及び左右方向の両側部分からなる上部周辺領域とに区分され、
前記上部中央領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、相対的に中央に集光された集光パターンを形成し、
前記上部周辺領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、前記集光パターンよりも広く拡散された拡散パターンを形成し、
前記下部反射領域は、
前記上部反射領域との境界部に段差を有しているとともに、
当該下部反射領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、前記集光パターンと前記拡散パターンとの中間の拡散度合いとされた中間パターンを形成し、
当該下部反射領域の略下半部での反射光によって形成された第一中間パターンと、当該下部反射領域の略上半部での反射光によって第一中間パターンよりも広く拡散するように形成された第二中間パターンとが重畳されて、前記中間パターンが高光度側で部分的に折り重なるように形成され、
前記バルブの発光部から出射された光のうち、前記第一付加反射面に入射した光は、当該第一付加反射面で後方へ反射され、前記第二付加反射面で前方へ反射された後に、前記投影レンズを通じて前方へ反転投影されて、前記所定の配光パターンのうちの側部に照射される側部パターンを形成することを特徴とする。

本発明によれば、バルブからの光を投影レンズへ反射させるリフレクタの反射面が、投影レンズの光軸よりも上側の上部反射領域と、光軸よりも下側の下部反射領域とを有しており、このうちの下部反射領域が、上部反射領域との境界部に段差を有しているとともに、当該下部反射領域での反射光による部分パターン（中間パターン）が高光度側で部分的に折り重なるように形成されているので、下部反射領域での反射光による部分パターンを高光度側で部分的に折り重ねた状態で、上部反射領域での反射光による他の部分パターン（集光パターン及び拡散パターン）に重ねることができる。これにより、上部反射領域と下部反射領域とが互いの反射光を連続的に変化させていた従来に比べ、下部反射領域での反射光による部分パターンから上部反射領域での反射光による他の部分パターンに掛けての光度変化を緩やかにすることができる。したがって、バルブ軸が左右方向に略沿って延在するようにバルブをリフレクタの側方から挿入させた構成において、配光パターンの光度ムラを抑制することができる。

実施形態における車両用前照灯の斜視図である。 実施形態における車両用前照灯の側断面図である。 実施形態における車両用前照灯の要部の正面図である。 実施形態における車両用前照灯での光路を説明するための図である。 実施形態における車両用前照灯によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される各部分パターン及び配光パターンを示す図である。 実施形態におけるリフレクタによる配光パターン（部分パターン）形成を説明するための概念図である。 従来の車両用前照灯の側断面図である。 従来の車両用前照灯のリフレクタによる配光パターン（部分パターン）形成を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態における車両用前照灯１の斜視図であり、図２は、車両用前照灯１の側断面図であり、図３は、車両用前照灯１の要部の正面図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載を、車両用前照灯１から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。

図１及び図２に示すように、車両用前照灯１は、図示しない車両に搭載されて車両前方に配光パターンとしてロービームを形成するプロジェクタ型のものであり、投影レンズ２と、バルブ３と、リフレクタ４と、シェード５と、サブリフレクタ６とを備えている。
このうち、投影レンズ２は、前面が凸面とされた平凸レンズであり、前後方向に沿った光軸Ａｘを有している。この投影レンズ２は、光軸Ａｘ上の後側焦点ｆ１を含む焦点面上の像を前方へ反転投影する。

バルブ３は、発光部３１を有するＨＩＤ（高圧放電）ランプであり、バルブ軸Ａｘ１が左右方向に略沿って延在するように配置されている。より詳しくは、バルブ３は、投影レンズ２の後側焦点ｆ１よりも後方であって光軸Ａｘよりも下方に位置し、且つ発光部３１が光軸Ａｘの直下に位置するように、右側方から左右方向に沿ってリフレクタ４に挿入され、当該リフレクタ４に設けられた後述のバルブ支持部４２に固定されている。

リフレクタ４は、前方に開口する湾曲凹板状に形成され、バルブ３を後方から覆うように配置されている。リフレクタ４の前面のうち、光軸Ａｘよりも下側の右側部には、バルブ３の基端部を支持するバルブ支持部４２が設けられている。また、リフレクタ４は、バルブ３のバルブ軸Ａｘ１に沿った方向（以下、バルブ軸Ａｘ１方向という）の前方に位置する部分、つまり光軸Ａｘよりも下側の左側部が切り欠かれた形状に形成されている。

図３に示すように、リフレクタ４の前面のうち、バルブ支持部４２が設けられた右側部を除く部分は、回転楕円面を基調とする反射面４１となっている。反射面４１は、バルブ３から出射された光を、投影レンズ２の後側焦点ｆ１を含む焦点面に向けて前方へ反射させる。この反射面４１は、光軸Ａｘが左右方向及び上下方向の略中央に位置するように配設されており、光軸Ａｘよりも上側の上部反射領域Ｒ１と、光軸Ａｘよりも下側の下部反射領域Ｒ２とに区分されている。
このうち、上部反射領域Ｒ１は、その略下半部のうちの左右方向の略中央に位置する上部中央領域Ｒ１ａと、上部中央領域Ｒ１ａの上側部分及び左右方向の両側部分からなる上部周辺領域Ｒ１ｂとに更に区分されている。
一方、下部反射領域Ｒ２は、光軸Ａｘの高さに位置する上部反射領域Ｒ１との境界部に段差を有しており、上端が上部反射領域Ｒ１の下端よりも後方に位置している（図２参照）。また、下部反射領域Ｒ２は、後述するように、ロービームのうち、当該下部反射領域Ｒ２での反射光による部分パターン（後述の中間パターンＰｃ）が高光度側で部分的に折り重なるように形成されている。

シェード５は、図１及び図２に示すように、光軸Ａｘと直交するように立設された遮光板であり、上端縁の上下方向位置を光軸Ａｘと略一致させた状態で投影レンズ２とバルブ３との間に配置されている。このシェード５は、左右方向中央の上端部５１が後方へ屈曲している。上端部５１は、その後端縁５１ａの近傍に投影レンズ２の後側焦点ｆ１が位置するとともに、当該後端縁５１ａが、投影レンズ２の後側焦点ｆ１を含む焦点面に沿って、光軸Ａｘから左右両側方へ離れるに連れて前方に位置するように湾曲している。このような構成により、シェード５は、リフレクタ４の反射面４１で反射された光の一部を遮光し、後端縁５１ａの反転像としてロービームの上端縁にカットオフラインを形成する。

シェード５の後面には、第一付加反射面５２が形成されている。第一付加反射面５２は、発光部３１近傍を第１焦点ｆ２とし、シェード５とサブリフレクタ６との間の所定位置を第２焦点（図示せず）とする回転楕円面状に形成されている。この第一付加反射面５２は、バルブ３から出射された光を、バルブ３のバルブ軸Ａｘ１方向の前方に向けて、左斜め後方へ反射させる。

サブリフレクタ６は、リフレクタ４の左側部であってバルブ３のバルブ軸Ａｘ１方向の略前方に配置されており、その前面が第二付加反射面６１となっている。第二付加反射面６１は、左右方向に直交する鉛直断面形状が、第一付加反射面５２の第２焦点を第１焦点とするとともにシェード５の後端縁５１ａ近傍を第２焦点とする楕円状に形成されており、上下方向に直交する水平断面形状が、第一付加反射面５２の第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成されている。そのため、この第二付加反射面６１は、第一付加反射面５２で反射された光を、鉛直方向ではシェード５の後端縁５１ａ近傍に集光させるように前方へ反射させ、水平方向では略平行光となるように前方へ反射させる。

続いて、車両用前照灯１による配光パターン（ロービーム）形成について説明する。
図４は、車両用前照灯１での光路を説明するための図であり、図５（ａ）〜（ｅ）は、車両用前照灯１によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される各部分パターン及び配光パターンを示す図であり、図６は、リフレクタ４による配光パターン（部分パターン）形成を説明するための概念図である。

図４に示すように、バルブ３の発光部３１から出射された光のうち、リフレクタ４の反射面４１に入射したものは、当該反射面４１で前方へ反射され、シェード５で一部遮光されて、投影レンズ２を通じて前方へ反転投影される。

このとき、反射面４１の各反射領域での反射光は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロービームのうちの部分パターンを個別に形成する。具体的には、上部中央領域Ｒ１ａでの反射光が、相対的に中央に集光された集光パターンＰａ（図５（ａ））を形成し、上部周辺領域Ｒ１ｂでの反射光が、集光パターンＰａよりも広く拡散された拡散パターンＰｂ（図５（ｂ））を形成し、下部反射領域Ｒ２での反射光が、集光パターンＰａと拡散パターンＰｂとの中間の拡散度合いとされた中間パターンＰｃ（図５（ｃ））を形成する。

ここで、上部反射領域Ｒ１と下部反射領域Ｒ２との各反射光は、図４に示すように、下部反射領域Ｒ２が上部反射領域Ｒ１との境界部に段差を有しているために、互いに連続的には変化しない。また、下部反射領域Ｒ２は、当該下部反射領域Ｒ２での反射光による中間パターンＰｃが高光度側で部分的に折り重なるように形成されている。これらのことから、上部反射領域Ｒ１及び下部反射領域Ｒ２による各部分パターンの境界での光度変化を緩やかにすることができる。

この点について詳細に説明すると、ロービームが形成される仮想スクリーン上において、下部反射領域Ｒ２の下端の点ｓから、上部反射領域Ｒ１と下部反射領域Ｒ２との境界の点ｔを通過して、上部反射領域Ｒ１の上端の点ｕに至る上下方向の反射光経路を考えたときに、図６に示すように、点ｓから点ｔまでの下部反射領域Ｒ２での反射光は、高光度側で部分的に折り重なるように中間パターンＰｃを形成する。具体的には、下部反射領域Ｒ２の略下半部（点ｓ側）での反射光によって形成された第一中間パターンＰｃ１と、下部反射領域Ｒ２の略上半部（点ｔ側）での反射光によって第一中間パターンＰｃ１よりも広く拡散するように形成された第二中間パターンＰｃ２とが重畳されて中間パターンＰｃが形成される。また、点ｔから点ｕまでの上部反射領域Ｒ１（上部中央領域Ｒ１ａ及び上部周辺領域Ｒ１ｂ）での反射光は、中間パターンＰｃと高光度側端を一致させるようにして、集光パターンＰａ及び拡散パターンＰｂを形成する。
したがって、中間パターンＰｃを一様に拡散させたものとはせずに、第二中間パターンＰｃ２の高光度側に第一中間パターンＰｃ１が重畳するように折り重ねたものとすることにより、図６の左部に示すように、中間パターンＰｃから集光パターンＰａ及び拡散パターンＰｂに掛けての光度変化を緩やかにすることができる。

一方、バルブ３の発光部３１から出射された光のうち、シェード５後面の第一付加反射面５２に入射したものは、当該第一付加反射面５２で後方へ反射され、サブリフレクタ６の第二付加反射面６１で前方へ反射されて、投影レンズ２を通じて前方へ反転投影される。この第二付加反射面６１での反射光は、図５（ｄ）に示すように、ロービームのうちの右側部に照射される側部パターンＰｄを形成する。

そして、以上の部分パターンＰａ〜Ｐｄが重畳した合成パターンとして、図５（ｅ）に示すように、ロービームＰが形成される。

以上のように、車両用前照灯１によれば、下部反射領域Ｒ２での反射光による中間パターンＰｃを、第一中間パターンＰｃ１及び第二中間パターンＰｃ２が高光度側で部分的に折り重ねられた状態として、上部反射領域Ｒ１での反射光による集光パターンＰａ及び拡散パターンＰｂに重ねることができる。これにより、上部反射領域と下部反射領域とが互いの反射光を連続的に変化させていた従来に比べ、下部反射領域Ｒ２での反射光による部分パターン（中間パターンＰｃ）から上部反射領域Ｒ１での反射光による他の部分パターン（集光パターンＰａ及び拡散パターンＰｂ）に掛けての光度変化を緩やかにすることができる。したがって、バルブ軸Ａｘ１が左右方向に略沿って延在するようにバルブ３をリフレクタ４の側方から挿入させた構成において、ロービームＰの光度ムラを抑制することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、車両用前照灯１が配光パターンとしてロービームＰを形成することとしたが、車両用前照灯１が形成する配光パターンはハイビームでもよいし、他の配光パターンでもよい。

また、バルブ３は、ＨＩＤランプに限定されず、例えばハロゲンランプであってもよい。

１ 車両用前照灯
２ 投影レンズ
Ａｘ 光軸
３ バルブ
３１ 発光部
Ａｘ１ バルブ軸
４ リフレクタ
４１ 反射面
Ｒ１ 上部反射領域
Ｒ１ａ 上部中央領域
Ｒ１ｂ 上部周辺領域
Ｒ２ 下部反射領域
５ シェード
５１ 上端部
５１ａ 後端縁
５２ 第一付加反射面
６ サブリフレクタ
６１ 第二付加反射面
Ｐ ロービーム
Ｐａ 集光パターン
Ｐｂ 拡散パターン
Ｐｃ 中間パターン
Ｐｃ１ 第一中間パターン
Ｐｃ２ 第二中間パターン
Ｐｄ 側部パターン

Claims (1)

1. 前後方向に沿った光軸を有する投影レンズと、
   前記投影レンズの後方であって前記光軸から下方に離間した位置に配置され、左右方向に略沿って延在するバルブ軸を有するバルブと、
   前記バルブを後方から覆うように配置され、前記バルブから出射された光を前記投影レンズに向けて前方へ反射させる反射面を有するリフレクタと、
   上端縁の上下方向位置を前記光軸と略一致させた状態で、前記投影レンズと前記バルブとの間に配置されたシェードと、
   を備え、車両前方に所定の配光パターンを形成する車両用前照灯において、
   前記リフレクタの側部であって前記バルブの前記バルブ軸に沿った方向の略前方に配置されたサブリフレクタと、
   前記シェードの後面に形成され、前記バルブの発光部近傍を第１焦点とし、前記シェードと前記サブリフレクタとの間の所定位置を第２焦点とする回転楕円面状に形成された第一付加反射面と、
   前記サブリフレクタの前面に形成され、左右方向に直交する鉛直断面形状が、前記第一付加反射面の前記第２焦点を第１焦点とするとともに前記シェードの後端縁近傍を第２焦点とする楕円状に形成されており、上下方向に直交する水平断面形状が、前記第一付加反射面の前記第２焦点近傍を焦点とする放物線状に形成された第二付加反射面と、
   を更に備え、
   前記リフレクタの反射面は、前記光軸よりも上側の上部反射領域と、前記光軸よりも下側の下部反射領域と、を有し、
   前記上部反射領域は、
   その略下半部のうちの左右方向の略中央に位置する上部中央領域と、当該上部中央領域の上側部分及び左右方向の両側部分からなる上部周辺領域とに区分され、
   前記上部中央領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、相対的に中央に集光された集光パターンを形成し、
   前記上部周辺領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、前記集光パターンよりも広く拡散された拡散パターンを形成し、
   前記下部反射領域は、
   前記上部反射領域との境界部に段差を有しているとともに、
   当該下部反射領域での反射光が、前記所定の配光パターンのうち、前記集光パターンと前記拡散パターンとの中間の拡散度合いとされた中間パターンを形成し、
   当該下部反射領域の略下半部での反射光によって形成された第一中間パターンと、当該下部反射領域の略上半部での反射光によって第一中間パターンよりも広く拡散するように形成された第二中間パターンとが重畳されて、前記中間パターンが高光度側で部分的に折り重なるように形成され、
   前記バルブの発光部から出射された光のうち、前記第一付加反射面に入射した光は、当該第一付加反射面で後方へ反射され、前記第二付加反射面で前方へ反射された後に、前記投影レンズを通じて前方へ反転投影されて、前記所定の配光パターンのうちの側部に照射される側部パターンを形成することを特徴とする車両用前照灯。

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