(57)【要約】【課題】  視認性の高い配光パターンを形成可能な車両用前照灯を提供する。【解決手段】  投影レンズ２０と，第一光源３１からの光を光軸Ａｘよりに反射させる第一リフレクタ３２を有する第一光学系２１と、第二光源３５からの光を光軸Ａｘよりに反射させる第二リフレクタ３６を有する第二光学系２２と、投影レンズ２０の後方焦点ｆ近傍に配置された透明部材２３と、を有し、第一光学系２１からの光は、透明部材２３を通過して投影レンズ２０から灯具前方に出射されてロービーム配光パターンを形成し、第二光学系２２からの光は、ハイビーム配光パターンを形成し、透明部材２３は、第二光学系２２からの光を透過させ、第一光学系２１からの光の一部を全反射する第一全反射面２５ａを備え、第一全反射面２５ａの縁である稜線２３ａの一部はカットオフラインに対応する形状とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと、
第一光源と、前記第一光源からの光を前記光軸よりに反射させる第一リフレクタと、を有する第一光学系と、
第二光源と、前記第二光源からの光を前記光軸よりに反射させる第二リフレクタと、を有する第二光学系と、
前記投影レンズの後方焦点近傍に配置された透明部材と、を有し、
前記第一光学系からの光は、前記透明部材を通過して前記投影レンズから灯具前方に出射されてロービーム配光パターンを形成し、
前記第二光学系からの光は、前記第一光学系からの光とともにハイビーム配光パターンを形成し、
前記透明部材は、前記第二光学系からの光を透過させ、前記第一光学系からの光の一部を全反射する全反射面を備え、
前記全反射面の縁の一部はカットオフラインに対応する形状とされている、車両用前照灯。
【請求項２】
前記透明部材は、前記第一光学系からの光を透過させ、前記第二光学系からの光の一部を投影レンズに向けて全反射させる補助反射面を有する、請求項１に記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前方を照射する車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
共通の投影レンズを用いてロービーム配光パターンおよびハイビーム配光パターンを形成可能な車両用前照灯が特許文献１などに知られている。特許文献１記載の車両用前照灯においては、第一光源系を点灯することによりロービーム配光パターンを形成し、第一光源系および第二光源系を点灯することによりハイビーム配光パターンを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４１３７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の車両用前照灯において、第一ミラー部材にはアルミニウム蒸着により上向き反射面が形成されている。この上向き反射面が、第一光源系の第一発光素子からの光の一部を反射し、ロービーム配光パターンのカットオフラインを形成している。
【０００５】
ところが、ハイビーム配光パターンを形成した時には、第一ミラー部材は一定の厚みを有するため、この部位が灯具前方に投影され、厚み分の暗部が形成されてしまう。したがって、ハイビーム配光パターンを形成した場合には、暗部が灯具前方に形成されてしまい、運転者の視認性が低下してしまう虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、視認性の高い配光パターンを形成可能な車両用前照灯を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明の車両用前照灯は、
前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと、
第一光源と、前記第一光源からの光を前記光軸よりに反射させる第一リフレクタと、を有する第一光学系と、
第二光源と、前記第二光源からの光を前記光軸よりに反射させる第二リフレクタと、を有する第二光学系と、
前記投影レンズの後方焦点近傍に配置された透明部材と、を有し、
前記第一光学系からの光は、前記透明部材を通過して前記投影レンズから灯具前方に出射されてロービーム配光パターンを形成し、
前記第二光学系からの光は、前記第一光学系からの光とともにハイビーム配光パターンを形成し、
前記透明部材は、前記第二光学系からの光を透過させ、前記第一光学系からの光の一部を全反射する全反射面を備え、
前記全反射面の縁の一部はカットオフラインに対応する形状とされている。
【０００８】
本発明の車両用前照灯において、前記透明部材は、前記第一光学系からの光を透過させ、前記第二光学系からの光の一部を投影レンズに向けて全反射させる補助反射面を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両用前照灯によれば、全反射面は第二光学系からの光を透過させるため、ハイビーム配光パターンの形成時に、第一光学系からの光による照射範囲と第二光学系からの光による照射範囲の間に隙間が生じない。よって視認性の高い配光パターンを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の断面図である。
【図２】第一光学系からの光の経路を示す車両用前照灯の概略断面図である。
【図３】第二光学系からの光の経路を示す車両用前照灯の概略断面図である。
【図４】車両用前照灯による照射領域を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯を説明する図であって、（ａ）は後方焦点付近における概略断面図、（ｂ）は照射領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る車両用前照灯の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る車両用前照灯について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の断面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係る車両用前照灯１０は、前方が開口した灯具ボディ１１と、この灯具ボディ１１の開口を覆うように取り付けられる光透過性のアウタカバー１２とを備えている。この車両用前照灯１０は、車両の前部に搭載され車両前方を照らす前照灯である。
【００１３】
なお、本例において、前方とは、車両用前照灯１０におけるアウタカバー１２側（図１の左方向）であり、後方とは、前方と反対の灯具ボディ１１側（図１の右方向）である。
【００１４】
アウタカバー１２は、灯具ボディ１１に接着固定されて取り付けられる。このアウタカバー１２が灯具ボディ１１に取り付けられ、車両用前照灯１０の内部に、密閉された灯室Ｓが形成されている。
【００１５】
この車両用前照灯１０は、灯室Ｓ内に、投影レンズ２０と、第一光学系２１と、第二光学系２２と、透明部材２３とを有している。投影レンズ２０は、車両前後方向の光軸Ａｘを有する。この投影レンズ２０の後方に、透明部材２３、第一光学系２１及び第二光学系２２が配置されている。
【００１６】
投影レンズ２０は、後方側に位置する平面形状の入射面２０ａと、前方側に位置する凸形状のレンズ面２０ｂとを備えている。投影レンズ２０は、入射面２０ａから入射した光を集光してレンズ面２０ｂから出射させる。
【００１７】
灯具ボディ１１の後面板１１ａには、複数本のボルト２５によって傾動可能に第一支持板２７が支持されている。ボルト２５の後面板１１ａとの締結位置を調節することにより、後述する第一光学系２１および第二光学系２２の光軸の向きを調節可能とされている。
【００１８】
この第一支持板２７には、第二支持板２８が一体的に形成されている。この第二支持板２８は、車両前後方向の光軸Ａｘに沿って水平に延在する部材であり、第一光学系２１と第二光学系２２との間に配置されている。第一支持板２７には、灯具ボディ１１の後面板１１ａ側に、後述する第一光源３１及び第二光源３５からの熱を放出するための放熱フィン２９が設けられている。
【００１９】
第一光学系２１は、ロービーム配光パターンとなる下側照射領域Ｌｐを形成する光学系である。第一光学系２１は、第一光源３１と、第一リフレクタ３２とを有している。第一光源３１は、本実施形態ではＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、第二支持板２８の上面に固定されて略上向きに発光する。
【００２０】
第一リフレクタ３２は、楕円を基調とする自由曲面からなる内側反射面を有している。第一リフレクタ３２は、第一光源３１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２０の後方焦点ｆ近傍に収束させる。
【００２１】
第二光学系２２は、後述する上側照射領域Ｈｐを形成する光源ユニットであり、第二光源３５と、第二リフレクタ３６とを有している。この第二光学系２２は、第一光学系２１によるロービーム配光パターンのカットオフラインを含む照射領域を形成することができる。第二光学系２２とともに第一光学系２１を点灯すると、ハイビームの配光パターンを形成することができる。
【００２２】
第二光源３５も、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなるもので、第二支持板２８の下面に固定されて略下向きに発光する。第二リフレクタ３６は、楕円を基調とする自由曲面からなる内面を有している。第二リフレクタ３６は、第二光源３５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２０の後方焦点ｆ近傍に収束させる。
【００２３】
第二光学系２２を構成する第二光源３５は、第一光学系２１を構成する第一光源３１よりも後方側に配置されている。このように、第一光源３１と第二光源３５とを、前後方向に異なる位置に配置することで、これらの第一光源３１及び第二光源３５で発生する熱がこもりにくくなり、ＬＥＤへの悪影響を抑制することができる。なお、これらの第一光源３１及び第二光源３５の配置に伴い、第二光学系２２を構成する第二リフレクタ３６は、第一光学系２１を構成する第一リフレクタ３２よりも後方側に配置されている。
【００２４】
なお、第二支持板２８が形成された第一支持板２７は、複数本のボルト２５のねじ込み量を調整することで上下左右に第一支持板の面の向きを調整可能とされている。そして、この第一支持板２７の向きを調整することで、第二支持板２８に搭載されている第一光学系２１及び第二光学系２２の光軸の向きを調整することができる。
【００２５】
透明部材２３は、投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に配置されている。この透明部材２３は、アクリル等の透明樹脂または透明ガラスなどの透光性を有する材料から形成されたもので、第一光源３１及び第二光源３５からの光の少なくとも一部を透過させる。
【００２６】
具体的には、透明部材２３は、四角柱のプリズムからなり、図に示したように菱形の断面を有している。本実施形態では、断面菱形の２本の対角線がそれぞれ水平方向および鉛直方向を向くように、透明部材２３の姿勢が設定されている。また、断面菱形の対角線のうち、水平方向を向く対角線が光軸Ａｘと一致されている。さらにこの透明部材２３は、前方側の稜線２３ａが投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に位置するように、その姿勢が設定されている。
【００２７】
この透明部材２３の外周面のうち、後方側かつ光軸Ａｘのより上側の面が第一入射面２４ａとされ、後方側かつ光軸Ａｘより下側の面が第二入射面２４ｂとされている。また、透明部材２３のうち、前方側かつ光軸Ａｘより下側の面が第一全反射面（全反射面）２５ａとされ、前方側かつ光軸Ａｘより上側の面が第二全反射面（補助反射面）２５ｂとされている。
【００２８】
この透明部材２３は、第一全反射面２５ａと第二全反射面２５ｂとで形成される稜線（縁）２３ａの少なくとも一部が、左右に段違い形状とされ、ロービームの配光パターンのカットオフラインに対応する形状とされている。
【００２９】
次に、上記構造の車両用前照灯１０における、第一光学系２１および第二光学系２２からの光の経路を図２から図４を参照して説明する。図２は、車両用前照灯１０の概略断面図であり、第一光学系２１からの光の経路を示す。図３は車両用前照灯の概略断面図であり、第二光学系２２からの光の経路を示す。図４は、車両用前照灯１０が形成する配光パターンの模式図である。
【００３０】
（第一光学系）
図２に示すように、第一光学系２１の第一光源３１からの光は、第一リフレクタ３２で光軸Ａｘ寄りに反射されて投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に収束される。第一光学系２１からの光によって、図４に示す下側照射領域Ｌｐが形成される。
【００３１】
図２に示したように、第一光学系２１からの光のうち、投影レンズ２０の後方焦点ｆを通って光軸Ａｘに垂直な平面Ｐにおいて、光軸Ａｘより上側を通過した光Ｌ１は、直接投影レンズ２０へ入射し、あるいは、透明部材２３を介して投影レンズ２０へ入射する。投影レンズ２０に入射した光Ｌ１は、この投影レンズ２０で屈折されて灯具前方に出射される。図４に示すように、この光Ｌ１は下側照射領域Ｌｐの下部の領域ｐ１に到達する。
【００３２】
図２に戻り、平面Ｐにおいて、光軸Ａｘより下側を通過しようとする光Ｌ２は、透明部材２３の第一入射面２４ａから透明部材２３に入射する。透明部材２３に入射した光Ｌ２は、第一全反射面２５ａによって全反射されて投影レンズ２０に導かれ、この投影レンズ２０で屈折されて灯具前方に出射される。図４に示したように、この光Ｌ２は下側照射領域Ｌｐの上部の領域ｐ２に到達する。
【００３３】
なお、第一全反射面２５ａは、全反射現象を利用した面である。全反射とは、異なる屈折率を有する物質の界面において、特定の入射角度以上で入射した光が界面を通過することなく全反射される現象である。本実施形態では、第一光学系２１からの光のうち、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより下側を通過しようとする光Ｌ２を全て反射するように、透明部材２３の屈折率および第一全反射面２５ａの光軸Ａｘに対する傾斜角度が定められている。
【００３４】
なお、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより下側を通過しようとする光とは、透明部材２３がなければ、投影レンズ２０へ直接入射する光である。透明部材２３がない場合には、光Ｌ２’は投影レンズ２０で屈折されて灯具前方の上方に向かって出射される（図２における点線のＬ２’参照）。
【００３５】
図４に示すように、第一光学系２１の第一光源３１を点灯させると、光Ｌ１，Ｌ２によって下側照射領域Ｌｐが形成される。この下側照射領域Ｌｐは、ロービーム配光パターンとなる。
【００３６】
ここで、透明部材２３の稜線２３ａは、ロービーム配光パターンのカットオフラインＣＬに対応する左右段違い形状とされている。したがって、稜線２３ａより下側の第一全反射面２５ａによって第一光源３１からの光の一部が遮られることにより、ロービーム配光パターンのカットオフラインＣＬが形成される。このようにして第一光学系２１からの光が、透明部材２３および投影レンズ２０を介して灯具前方に出射され、ロービーム配光パターンを形成する。
【００３７】
（第二光学系）
図３に示すように、第二光学系２２の第二光源３５からの光は、第二リフレクタ３６で光軸Ａｘ寄りに反射されて投影レンズ２０の後方焦点ｆの近傍に収束される。第二光学系２２からの光によって、図４に示す上側照射領域Ｈｐが形成される。
【００３８】
図３に示すように、第二光学系２２からの光のうち、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより下側を通過した光Ｌ３は、直接または透明部材２３を介して投影レンズ２０へ導かれ、この投影レンズ２０で屈折されて灯具前方に出射される。図４に示したように、この光Ｌ３は、上側照射領域Ｈｐの上部の領域ｐ３に到達する。
【００３９】
図３に戻り、第二光学系２２からの光のうち、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより上側を通過しようとする光Ｌ４は、透明部材２３の第二入射面２４ｂから入射する。第二入射面２４ｂから透明部材２３に入射した光Ｌ４は、第二全反射面２５ｂによって投影レンズ２０に向けて全反射される。光Ｌ４はさらに投影レンズ２０によって屈折されて灯具前方に出射される。図４に示したように、この光Ｌ４は上側照射領域Ｈｐの下部の領域ｐ４に到達する。
この光Ｌ４は、透明部材２３がなければ、投影レンズ２０へ直接入射し、この投影レンズ２０で屈折されて上方に向かって出射する光である（図３における点線のＬ４´参照）。
【００４０】
ここで、第二全反射面２５ｂも、上述した第一全反射面２５ａと同様に全反射現象を利用した反射面である。第二光学系２２からの光のうち、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより上側を通過しようとする光Ｌ４を全て反射するように、透明部材２３の屈折率および第二全反射面２５ｂの光軸Ａｘに対する傾斜角度が定められている。
【００４１】
図４に示すように、第二光学系２２の第二光源３５を点灯すると、光Ｌ３，Ｌ４によって上側照射領域Ｈｐが形成される。このとき、第二光学系２２からの光Ｌ４が透明部材２３の第二全反射面２５ｂで投影レンズ２０に向けて全反射されるので、上側照射領域Ｈｐが明るく形成される。つまり、第二全反射面２５ｂを設けることで、本来下方へ向かう筈であった光Ｌ４´を上方に向かう光Ｌ４とすることができ、上側照射領域Ｈｐを明るく形成できる。
【００４２】
上記構成の本実施形態に係る車両用前照灯１０では、車両前方へロービーム配光パターンを照射する場合は、第一光学系２１のみを点灯させる。第一光学系２１のみを点灯させたときは、図４に示すように、ロービーム配光パターンである下側照射領域Ｌｐが形成される。
【００４３】
また、車両前方へハイビーム配光パターンを照射する場合は、第一光学系２１及び第二光学系２２を点灯させる。このように、第一光学系２１及び第二光学系２２を点灯させたときは、下側照射領域Ｌｐに加えて、この下側照射領域Ｌｐのロービーム配光パターンのカットオフラインＣＬの上方に上側照射領域Ｈｐが形成され、これらの下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとが組み合わされたハイビーム配光パターンが形成される。
【００４４】
ここで、第一全反射面２５ａおよび第二全反射面２５ｂは、全反射という現象を利用して形成された反射面である。上述したように、全反射を起こすように透明部材の屈折率および全反射面２５ａ，２５ｂに対する入射角度を設定することにより、第一全反射面２５ａおよび第二全反射面２５ｂが形成されている。つまり、第一全反射面２５ａおよび第二全反射面２５ｂは、蒸着面などといった物理的な反射面ではないので、第一全反射面２５ａおよび第二全反射面２５ｂは厚みを持たない。
【００４５】
このように、ロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する部材である、透明部材２３の第一全反射面２５ａは厚みを有さない。したがって、ハイビーム配光パターンの形成時に、第一全反射面２５ａは第二光学系２２からの光を遮ることがないので、下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとの間に暗い隙間が形成されることがない。これにより、第一光学系２１からの光によって形成される下側照射領域Ｌｐと、第二光学系２２からの光によって形成される上側照射領域Ｈｐとが滑らかに接続されることとなる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る車両用前照灯１０によれば、第一全反射面２５ａは第二光学系２２からの光を透過させるため、第一光学系２１が照射するロービーム配光パターンとなる下側照射領域Ｌｐと第二光学系２２が照射する上側照射領域Ｈｐとの間に暗い隙間が形成されない。よって、視認性が高く、見栄えの良いハイビーム配光パターンを形成できる。
【００４７】
また、透明部材２３は、第一光学系２１からの光を透過させ、第二光学系２２からの光の一部を投影レンズ２０に向けて全反射させる第二全反射面２５ｂを有する。これにより、第二光学系２２からの光を無駄なく上側照射領域Ｈｐの形成に利用することができ、上側照明領域Ｈｐを明るく形成することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る車両用前照灯について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯を説明する図である。図５の（ａ）は後方焦点付近における概略断面図、図５の（ｂ）は照射領域を示す模式図である。
【００４９】
図５の（ａ）に示すように、第２実施形態に係る車両用前照灯４０では、第二支持板２８の前端における上面側に、先細りの透明部材４１が設けられている。この透明部材４１も、投影レンズ２０側の前方側に位置する稜線４１ａが、左右に段違いの配光パターンを形成するカットオフラインに対応する形状のシェードとされている。
【００５０】
透明部材４１の下面４１ｂが全反射現象を利用した全反射面とされている。このため、第一光学系２１からの光のうち、平面Ｐにおいて光軸Ａｘより下方を通過しようとする光は下面４１ｂによって投影レンズ２０に向かって全反射される。このように、透明部材４１の下面４１ｂが第一光学系２１からの光の一部を遮ることにより、ロービーム配光パターンのカットオフラインが形成される。
【００５１】
また、第一光源３１および第二光源３５を支持する第二支持板２８の前端面２８ａが、下端が上端よりも後方に位置するように傾斜した傾斜面とされている。この第二支持板２８の前端面２８ａ及び上面２８ｂは、アルミニウムなどが蒸着された反射面とされている。また、この車両用前照灯４０では、第二光学系２２を構成する第二リフレクタ３６が第二光源３５および第二支持板２８の前端面２８ａの前方側に配置されている。
【００５２】
この車両用前照灯４０において、第二光学系２２の第二光源３５が点灯されると、その光は第二リフレクタ３６で第二支持板２８の前端面２８ａに向かって反射される。さらに、この前端面２８ａで反射された光は投影レンズ２０を介して灯具前方へ照射される。これにより、図５の（ｂ）に示すように、上側照射領域Ｈｐが形成される。
【００５３】
ここで、第二光学系２２からの光のうち、前端面２８ａの下方の領域で反射された光Ｌ５は、投影レンズ２０へ直接入射し、投影レンズ２０で屈折されて上方に向かって出射される。これにより、光Ｌ５は図５の（ｂ）で示した上側照射領域Ｈｐの中央付近を照射する。
【００５４】
また、第二光学系２２からの光のうち、前端面２８ａにおける上下方向の中間領域で反射された光Ｌ６は、投影レンズ２０の後方焦点ｆ近傍を通過して投影レンズ２０に入射する。さらに光Ｌ６は、投影レンズ２０で屈折されて、図５の（ｂ）で示したカットオフラインＣＬ近傍に導かれる。
【００５５】
第二光学系２２からの光のうち、前端面２８ａの上方の領域で反射した光Ｌ７は、そのうちの一部Ｌ７ａが下面４１ｂから透明部材４１に入射する。そして光Ｌ７ａは、透明部材４１の上面側から出射し、更に投影レンズ２０で屈折されて下方に向かって出射される。これにより、光Ｌ７ａは図５の（ｂ）の上側照射領域Ｈｐの下方付近である、下側照射領域Ｌｐを照射する。
【００５６】
また、光Ｌ７の一部の光Ｌ７ｂは、透明部材４１の下面４１ｂで反射して投影レンズ２０に入射し、さらに投影レンズ２０で屈折されて上方に向かって出射される。これにより、光Ｌ７ｂは図５の（ｂ）の上側照射領域Ｈｐの上方付近を照射する。
【００５７】
このように、この第２実施形態の車両用前照灯４０も、第一光学系２１及び第二光学系２２を点灯させると、下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとが組み合わされたハイビーム配光パターンが形成される。このとき、透明部材４１の下面４１ｂは全反射現象を利用した全反射面とされており、実質的な厚みを持たない。したがって、下面４１ｂは第二光学系からの光Ｌ７の全てを遮らず、一部の光Ｌ７ａを通過させる。これにより、第二光学系からの光Ｌ７ａが下側照射領域Ｌｐを照射し、下側照射領域Ｌｐが上側照射領域Ｈｐと重複するように形成される。これにより、下側照射領域Ｌｐと上側照射領域Ｈｐとの間に暗い隙間が形成されず、視認性が高く、見栄えの良いハイビーム配光パターンを形成できる。
【００５８】
また、上記実施形態では、四角柱状のプリズムからなる透明部材２３を用いる場合について説明したが、透明部材２３の形状はこの形状に限定されない。
【符号の説明】
【００５９】
１０，４０：車両用前照灯、２０：投影レンズ、２１：第一光学系、２２：第二光学系、２３，４１：透明部材、２５ａ：第一全反射面（全反射面）、２５ｂ：第二全反射面（補助反射面）、３１：第一光源、３２：第一リフレクタ、３５：第二光源、３６：第二リフレクタ、Ａｘ：光軸、ＣＬ：カットオフライン、ｆ：後方焦点、Ｌ１〜Ｌ７，Ｌ７ａ，Ｌ７ｂ：光、Ｌｐ：下側照射領域、Ｈｐ：上側照射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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