(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部分がライン状焦点を略水平方向とするシリンドリカルレンズ部であり該シリンドリカルレンズ部の左右端には中心で縦に２分割した非球面レンズ部が組合わされて成る長円形投影レンズと、
光源と、
中央部には前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面が配置されており、その隣になる水平方向左右部には垂直断面として前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する楕円が現れ水平断面には前記光源光に対し所望の水平放射角を与える自由曲線又は前記光源の近傍を焦点とする放物線が現れる曲面が組合わされた、水平方向の幅を前記シリンドリカルレンズ部と略同じとしたリフレクタと、
前記非球面レンズ部の背面で、前記光源の近傍を第一焦点とし、それぞれが対応する前記非球面レンズ部の頂点近傍を第二焦点とする回転楕円面とされ、前記リフレクタの左右端に組合わされたサイドリフレクタと、
を有することを特徴とするプロジェクタ型ヘッドランプ。
【請求項２】
前記サイドリフレクタは、垂直方向への照射角に対応して垂直方向の幅が設定されていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ型ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用のヘッドランプに関するものであり、詳細には楕円系の反射面で第二焦点に略焦点を一致させて投影レンズを配置し、前記第二焦点に収束する光束の断面形状を投影して配光特性を形成する構成としたヘッドランプに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のプロジェクタ型ヘッドランプ９０の構成の例を示すものが図８であり、例えば回転楕円面としたリフレクタ９１の第一焦点ｆ１の近傍に光源９２を配置し、この光源９２からの光が収束する第二焦点ｆ２の近傍に焦点ｆ３を有するように投影レンズ９３を配置する。
【０００３】
このように構成したことで、前記第二焦点ｆ２に収束する光束の断面形状が投影レンズ９３により拡大投影されるものとなるので、前記第二焦点ｆ２に収束する光束中に所望する配光特性の形状のみを通過させ、不要部分を遮蔽するシェード９４を設けておけば、適切な配光特性を有するプロジェクタ型ヘッドランプ９０が得られるものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成のプロジェクタ型ヘッドランプ９０においては、第二焦点ｆ２に一旦収束し、以後は放射状に拡散する光を投影レンズ９３で照射方向に投影するものであるので、投影レンズ９３を通過した後においても、その放射状に拡散する特性は維持されるものとなる。
【０００５】
従って、所望に位置に光を集中させるなどの操作は不可能であり、よって、配光特性の形状を形成させる点においては優位な特性を有するが、配光特性の形状内での照度の配分の面では自由度が低く、例えば車両の正面方向に光量を多量に配賦して遠方の視認性に優れる配光のヘッドランプとするなどが不可能であり、走行配光用のヘッドランプとしては採用できないなどの課題を生じていた。
【０００６】
また、上記の従来例の説明からも明らかなように投影レンズ９３は正面から見た形状が円形となり、近来の自動車デザインの流れに沿わないものとなり、これに対応するために、上下を切断した形状の投影レンズ９３とすることも提案されているが、この場合には光量の損失があり、視認性が低下すると言う別の問題点を生じるものとなっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、中央部分がライン状焦点を略水平方向とするシリンドリカルレンズ部であり該シリンドリカルレンズ部の左右端には中心で縦に２分割した非球面レンズ部が組合わされて成る長円形投影レンズと、光源と、中央部には前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面が配置されており、その隣になる水平方向左右部には垂直断面として前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する楕円が現れ水平断面には前記光源光に対し所望の水平放射角を与える自由曲線又は前記光源の近傍を焦点とする放物線が現れる曲面が組合わされた、水平方向の幅を前記シリンドリカルレンズ部と略同じとしたリフレクタと、前記非球面レンズ部の背面で、前記光源の近傍を第一焦点とし、それぞれが対応する前記非球面レンズ部の頂点近傍を第二焦点とする回転楕円面とされ、前記リフレクタの左右端に組合わされたサイドリフレクタと、を有することを特徴とするプロジェクタ型ヘッドランプを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に符号１で示すものは本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの第一実施形態であり、このプロジェクター型ヘッドランプ１（以下にヘッドランプ１と略称する）は従来例のものと同様に基本的には、光源と、リフレクタと、投影レンズとから構成されているものである点は従来例と同様である。
【０００９】
ここで、本発明においては、投影レンズを長円形投影レンズ２として構成するものであり、その長円形投影レンズ２の構成は、従来例と同様な非球面レンズを直径で２分割し、それぞれの分割面を対峙させる状態で適宜な間隔Ｌを持たせておき、両者間の間隙Ｌに前記した分割面と一致する形状のシリンドリカルレンズを設けた形状である。
【００１０】
即ち、本発明の長円形投影レンズ２は、幅Ｌのシリンドリカルレンズ部２ａの両端に非球面レンズ部２ｂが組合わされたものとされている。そして、車両に取付けるときには基本的に前記シリンドリカルレンズ部２ａの幅Ｌが水平となるようにされている。従って、長円形投影レンズ２は前記シリンドリカルレンズ部２ａの幅Ｌと略同一の長さの線状となるライン状焦点ｆＬを有するものとなる。
【００１１】
また、本発明ではリフレクタ３は車両への取付状態における垂直断面に表れる曲面形状と、水平断面に表れる曲面形状とを異なるものとするものであり、この第一実施形態においては、前記垂直断面には光源４の近傍を第一焦点ｆ１とし、前記長円形投影レンズ２のライン状焦点ｆＬの近傍を第二焦点ｆ２とする楕円Ｏが表れるものとされ、そして、水平断面には光源４の近傍を焦点ｆとする放物線Ｐが表れるものとされ、前記リフレクタ３の幅Ｗはシリンドリカルレンズ部２ａの幅Ｌと略同一とされている。
【００１２】
このようにしたことで、本発明のヘッドランプ１においては、光源４からの光は、垂直方向には図２に示すように前記ライン状焦点ｆＬの近傍で収束するものとなり、水平方向では図３に示すように光軸Ｚに平行となる平行光線を生じるものとなる。
【００１３】
このときに、上記でも説明したように前記長円形投影レンズ２のシリンドリカルレンズ部２ａは垂直断面には凸レンズ状の曲面が表れるものであるので、この曲面で自動車用の照明として適切な照射角に調整されて照射方向に放射される。一方、水平断面にはシリンドリカルレンズ部２ａは何らの曲率も有することがないので平行光線のまま外部に放射が行われる。
【００１４】
以上が本発明のヘッドランプ１の基本的な動作原理であり、即ち、垂直方向ではリフレクタ３とシリンドリカルレンズ部２ａとが配光特性の形成に関与し、水平方向ではリフレクタ３のみが配光特性の形状に関与するものとなる。従って、水平断面側に表れる放物線Ｐを、例えば焦点ｆを光源４よりも照射方向側（前方）に有するものとして設定すれば、この放物線Ｐからの反射光は水平方向に拡がるものとなり、自動車用照明に適するものとすることができる。
【００１５】
また、上記説明では前記長円形投影レンズ２のシリンドリカルレンズ部２ａのみの作用を説明したが、本発明は非球面レンズ部２ｂも利用するものであり、このときには、前記リフレクタ３の左右端部、即ち、非球面レンズ部２ｂのそれぞれの背面には、第一焦点ｆ５１を前記光源４の近傍とし、第二焦点ｆ５２をそれぞれの非球面レンズ部２ｂの頂点の近傍とするサイドリフレクタ５を設けるものである。
【００１６】
このようにすることで、前記サイドリフレクタ５で反射が行われた光源４の光は非球面レンズ部２ｂの近傍に収束するものとなり、その照射方向はそれぞれが光軸Ｚ方向に向かうものとなる。よって、光軸Ｚ上で一旦交差し、しかる後には水平方向に拡がるものとなるので、前記リフレクタ３からの反射光と組合わせ適宜な配光特性を形成すれば良いものとなる。
【００１７】
尚、このときに、例えばサイドリフレクタ５を光源４を通る水平線より上部にのみ設ければ、ヘッドランプ１の、このサイドリフレクタ５から照射される照射光は水平線から下方のみに存在するものとなるなど、サイドリフレクタ５を設ける位置、上下方向の幅を調整することで、垂直方向への照射角および照射方向の設定は自在である。
【００１８】
図４は本発明の第二実施形態を示すものであり、上記の説明でも明らかなように本発明のヘッドランプ１においては水平方向の配光特性はリフレクタ３で設定されるものであるので、このリフレクタ３の水平断面に現れる曲線を調整することで配光特性の形状のみならず、光量の分配も自在となる。従って、例えば中心部には水平方向に拡散し、左右両端部には光軸Ｚと平行方向に反射するような自由曲面ＦＲを設定すれば遠方正面が明るいヘッドランプ１がプロジェクタ型でも実現可能となる。
【００１９】
また、本発明において、水平断面に現れる曲線は、上記の放物線Ｐや自由曲面ＦＲに限定されるものではなく、図５に第三実施形態として示すように、それぞれが自在な面積と位置を持つ複数の区画に区分し、それぞれの区画に放物線Ｐ、自由曲面ＦＲ、あるいは、放物柱面などを配置した、いわゆるマルチリフレクタ状としても良い。
【００２０】
更には、図６に第四実施形態として示すように、リフレクタ３の中央部に光源４の近傍に第一焦点ｆ１を有し、ライン状焦点ｆＬの近傍に第二焦点ｆ２を有する回転楕円面ＲＯを配置し、左右両端部には光軸Ｚと平行方向に反射するような自由曲面ＦＲあるいは放物線Ｐを配置すれば、前記回転楕円面ＲＯからの反射光はシリンドリカルレンズ部２ａで垂直方向のみ照射角が狭められ、水平方向は広いまま投射される。これに対して自由曲面ＦＲあるいは放物線Ｐからの反射光は車両の正面方向に放射され遠方を照射するものとなり、上記した他の実施形態と同様な作用、効果が得られるものとなる。
【００２１】
以上の各実施形態を総括すれば、本発明によりシリンドリカルレンズ部２ａを含む長円形投影レンズ２を採用したことで、水平方向には光学的な作用を行わないものとして背面に設ける反射面での水平方向の配光特性の形成を可能とするものであり、よって、上記にも説明したように水平方向に広い放射角が得られる反射面形状や、水平方向にスポット状の放射角が得られる反射面形状を組合わせることで、形状および光量の分配を自在なものとするのである。
【００２２】
ここで、本発明を成すための発明者による検討の結果を述べれば、前記長円形投影レンズ２のシリンドリカルレンズ部２ａは上記の各実施形態で記載したような作用、効果を得るためには水平方向の幅Ｌを３０mm以上とする必要があり、また、長円形投影レンズ２全体としては垂直方向の高さに対して水平方向の幅を２〜６とするときが好結果が得られるものであることが確認された。
【００２４】
加えて、本発明のヘッドランプ１においては前記長円形投影レンズ２に水平方向でのレンズ作用を生じないシリンドリカルレンズ部２ａが設けられたことで、外部から長円形投影レンズ２面を覗き込むときには内部の構造物などの形状が比較的明確に認識されるものとなり、美観を損なう場合も生じる。
【００２５】
本発明では上記の事態にも対応するものであって、図７中に示すように前記長円形投影レンズ２とリフレクタ３（図示は省略する）との間の下方には車体色、黒色などの着色を行った部材、あるいは、クローム鍍金、アルミニュウム蒸着などの光輝処理を行った部材によりインナーエクステンション７を設けることで内部の構造物などを覆い美観の向上を図るものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、中央部分がライン状焦点を略水平方向とするシリンドリカルレンズ部であり該シリンドリカルレンズ部の左右端には中心で縦に２分割した非球面レンズ部が組合わされて成る長円形投影レンズと、光源と、中央部には前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する回転楕円面が配置されており、その隣になる水平方向左右部には垂直断面として前記光源の近傍に第一焦点を有し前記ライン状焦点の近傍に第二焦点を有する楕円が現れ水平断面には前記光源光に対し所望の水平放射角を与える自由曲線又は前記光源の近傍を焦点とする放物線が現れる曲面が組合わされた、水平方向の幅を前記シリンドリカルレンズ部と略同じとしたリフレクタと、前記非球面レンズ部の背面で、前記光源の近傍を第一焦点とし、それぞれが対応する前記非球面レンズ部の頂点近傍を第二焦点とする回転楕円面とされ、前記リフレクタの左右端に組合わされたサイドリフレクタと、を有することを特徴とするプロジェクタ型ヘッドランプとしたことで、長円形投影レンズに設けたシリンドリカルレンズ部により、水平方向には光学的作用を生じないものとすることで、その背面に設けるリフレクタ側でも配光特性の形成に寄与できるものとして、配光形状中における光の分配量の設定を自在とし、遠方確認が可能なものとするなど、この種のプロジェクタ型ヘッドランプの性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。また、長円形投影レンズとしたことで、ヘッドランプとしての形状も垂直方向に幅が狭く、水平方向には幅が広い自動車デザインに適応できるののとして、この種のプロジェクター型ヘッドランプの美感の向上にも優れた効果を奏するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの第一実施形態を一部を分解した状態で示す斜視図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】  図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】  同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの第二実施形態を要部で示す断面図である。
【図５】  同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの第三実施形態を要部で示す断面図である。
【図６】  同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの第四実施形態を要部で示す断面図である。
【図７】  同じく本発明に係るプロジェクター型ヘッドランプの他の実施形態を要部で示す説明図である。
【図８】  従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……プロジェクター型ヘッドランプ
２……長円形投影レンズ
２ａ……シリンドリカルレンズ部
２ｂ……非球面レンズ部
３……リフレクタ
４……光源
５……サイドリフレクタ
６……シェード
７……インナーエクステンション
８……アウターエクステンション
ｆＬ……シリンドリカルレンズ部のライン状焦点
Ｚ……光軸
【図１】
0003677720.tif 000002
【図２】
0003677720.tif 000003
【図３】
0003677720.tif 000004
【図４】
0003677720.tif 000005
【図５】
0003677720.tif 000006
【図６】
0003677720.tif 000007
【図７】
0003677720.tif 000008
【図８】
0003677720.tif 000009