(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源に第一焦点を有する楕円反射面と、前記楕円反射面の第二焦点の近傍に配置されるシャッタと、前記シャッタの近傍に焦点を有する投影レンズとから成るプロジェクタユニットを有する車両用前照灯であり、前記楕円反射面の照射方向前方であり、前記楕円反射面およびこの楕円反射面からの反射光が第二焦点に収束する光路、前記シャッタ、前記投影レンズとに干渉を生じない位置には、前記楕円反射面に補足されない前記光源からの直射光を受光し略平行光線に変換して内部に取り込む受光レンズ部と、前記受光レンズ部からの光をこの車両用前照灯の照射方向に向けて内面反射する内面反射部と、前記内面反射部からの反射光をこの車両用前照灯の照射方向に向かう光として外部に射出する出射面部とが一体の透明部材で形成された補助レンズユニットが前記プロジェクタユニットを取り囲むようにして設けられ、前記受光レンズ部は前記プロジェクタユニットの光軸に対し少なくとも一つの傾き角を有する略コーン状の平行光線を前記内面反射部に向かわせる略リング状であることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記補助レンズユニットの出射面部にはこの車両用前照灯の配光特性を形成するため、及び／または、この車両用前照灯のデザインを整えるためのレンズカットが施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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドランプ、フォグランプなど車両用前照灯の構成に関するものであり、詳細にはプロジェクタ型を基本構成とし、光源に対する光束利用率を向上させて、一層に明るい車両用前照灯の実現を可能とする構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用前照灯９０の構成をプロジェクタ式の例で示すものが図６であり、この車両用前照灯９０は、光源９１と、この光源９１に第一焦点を一致させる楕円反射面９２と、前記楕円反射面９２の第二焦点ｆ２の近傍に設置されるシャッタ９３と、投影レンズ９４とから構成されている。
【０００３】
上記のように構成された車両用前照灯９０においては、光源９１からの光の内の楕円反射面９２に反射した光は第二焦点ｆ２に収束するものとなり、その収束途上で略下半部がシャッタ９３により遮蔽され、投影レンズ９４で照射方向に投射が行われるときに上向き光となる成分が取り除かれる。よって、この車両用前照灯９０からの照射光には、基本的に上向き光を含むことのないすれ違い配光が得られるものとなる。
【０００４】
尚、図示は省略するが上記楕円反射面９２に換えて回転放物面など放物反射面を採用した構成の車両用前照灯も存在するが、光源９１に対する光束捕捉率は、一般的には楕円反射面９２を採用した車両用前照灯９０の方が高く、より明るい車両用前照灯の実現が可能であると言われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成の車両用前照灯９０においては、前記楕円反射面９２の光源９１に対する光束捕捉率は６５％程度であり、また、前記シャッタ９３ではほぼ半分の光量が遮蔽されものであるので、投影レンズ９４には光源９１からの光の内の約３５％が達するに過ぎない。また、上記に加えて楕円反射面９２の反射効率（約８５％）、前記投影レンズ９４の透過効率（約７５％）なども影響するので、実際に照射光として使用されるのは、光源９１からの光の内の僅かに２３％程度に過ぎず、あまりに低効率に過ぎるという問題点を生じている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、光源と、この光源に第一焦点を有する楕円反射面と、前記楕円反射面の第二焦点の近傍に配置されるシャッタと、前記シャッタの近傍に焦点を有する投影レンズとから成るプロジェクタユニットを有する車両用前照灯であり、前記楕円反射面の照射方向前方であり、前記楕円反射面およびこの楕円反射面からの反射光が第二焦点に収束する光路、前記シャッタ、前記投影レンズとに干渉を生じない位置には、前記楕円反射面に補足されない前記光源からの直射光を受光し略平行光線に変換して内部に取り込む受光レンズ部と、前記受光レンズ部からの光をこの車両用前照灯の照射方向に向けて内面反射する内面反射部と、前記内面反射部からの反射光をこの車両用前照灯の照射方向に向かう光として外部に射出する出射面部とが一体の透明部材で形成された補助レンズユニットが前記プロジェクタユニットを取り囲むようにして設けられ、前記受光レンズ部は前記プロジェクタユニットの光軸に対し少なくとも一つの傾き角を有する略コーン状の平行光線を前記内面反射部に向かわせる略リング状であることを特徴とする車両用前照灯を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【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及び図２に符号１で示すものは本発明に係る車両用前照灯であり、この車両用前照灯１は、光源２と、この光源２に第一焦点を一致させている楕円反射面３と、前記楕円反射面３の第二焦点ｆ２の近傍に設けられるシャッタ４と、シャッタ４の近傍に焦点を有する投影レンズ５とからなるプロジェクタユニット６と、補助レンズユニット７とから構成されている。
【０００８】
尚、前記プロジェクタユニット６については、従来例で説明したのとほぼ同様な構成であるので、本発明における特有な構成の部分を除いては、その詳細な説明を省略する。本発明では前記プロジェクタユニット６の前記楕円反射面３は中心軸Ｘ方向への深さを浅く設定され、従来例のものが光源２からの光量を６５％程度捕捉するものとされていたのに対し、本発明では３０〜５０％程度捕捉するものとされている。
【０００９】
ここで、前記楕円反射面３からの反射光が第二焦点ｆ２に収束するときの状態を光源２の大きさを無視して考察すれば、その光束は第二焦点ｆ２を頂点とし、楕円反射面３の外径を底面とする円錐状である。このときに楕円反射面３の深さを浅くしていくと、前記した円錐状の頂角は狭くなる。
【００１０】
上記の円錐状の頂角が狭くなるということを、図２に示す状態で考察すれば、第二焦点ｆ２に収束するときの上向き光の角度が減じるということであり、即ち、車両用前照灯１としての照射光中から上向き光の成分が減ることとなる。よって、楕円反射面３の深さを減らしたことで、シャッタ４により遮蔽を行わざるを得ない上向き光の割合が減じ、楕円反射面３からの反射光に対し、照射光として利用できる割合が増えるものとなる。
【００１１】
ちなみに、従来のプロジェクタ型の楕円反射面では、上記にも説明したように光源からの光の６５％を捕捉するものとし、その約半分をシャッタにより遮蔽していたので、約３６％が照射光として利用されるものとなっていたが、本発明により楕円反射面３を浅く設定し捕捉率を５０％、或いは、それ以下（例えば３０％）と設定したことでシャッタ４による遮蔽率は約３０％に低減し、捕捉率が５０％の場合約３５％が、捕捉率が３０％の場合でも約２２％が照射光として利用されるものとなった。但し、上記の数値は、何れも楕円反射面３の反射効率（約８５％）、投影レンズ５の透過効率（約７５％）は除いてある。
【００１２】
即ち、本発明によれば楕円反射面３を浅く設定したにもかかわらず、プロジェクタユニット６の投影レンズ５から照射方向に投射される光量は従来のものからそれ程に低下していないものとなる。同時に前記楕円反射面３を浅く設定したことで、光源２からの光の楕円反射面３に捕捉されないものの割合が増えるので、本発明では、楕円反射面３に捕捉されない光を補助レンズユニット７で回収し照射光として使用するのである。
【００１３】
前記補助レンズユニット７は、前記楕円反射面３の照射方向前方に設けられるものであり、このときには、楕円反射面３からの反射光が第二焦点ｆ２に収束する光路と干渉することがなく、また、シャッタ４、投影レンズ５と位置的な干渉を生じないように設けられる。
【００１４】
そして、補助レンズユニット７には、光源２からの直射光を受光し、この補助レンズユニット７が形成された部材の内部で所定の方向へ向かう平行光線に変換する受光レンズ部７１と、前記受光レンズ部７１からの光の進行方向側に設けられ、この光の進路を車両用前照灯１の照射方向に変換する内面反射部７２と、前記内面反射部７２を灯具外部に射出する出射面部７３とが設けられている。
【００１５】
即ち、この補助レンズユニット７は、受光レンズ部７１から出射面部７３までが一体の透明部材で形成され、上記した平行光線の内面反射部７２での反射は補助レンズユニット７が形成された樹脂など高屈折部材（屈折率＝略１．５）と大気（屈折率＝１．０）との境界面で行われている。
【００１６】
ここで、前記補助レンズユニット７の全体形状について説明を行えば、光源２は基本的には全方位に光を発しているものであるので、図２に断面で示した形状を車両用前照灯１の中心軸Ｘを軸として回転させた形状が、光源２に対しての光束捕捉率を高く設定できるものとなる。よって、本発明でも前記の形状として補助レンズユニット７を形成している。
【００１７】
以上の説明のように本発明により、１つの光源２に対して楕円反射面３と補助レンズユニット７とを設けたことで、両者３、７に適宜な割合で光を配分する必要が生じる。ここで、発明者の検討の結果によると、プロジェクタユニット６と補助レンズユニット７とは、シャッタ４が設けられないこともあり補助レンズユニット７の方が光効率であることが確認された。
【００１８】
よって、本発明では、当初の目的であるできるだけ明るい車両用前照灯１の実現に沿うべく、光源２からの光の配布割合を、プロジェクタユニット６＝３０％、補助レンズユニット７＝６５％と設定した。尚、本発明は上記の配布割合を限定するものではなく、例えば、配光の形状を重視するなど車両用前照灯１に期待する目的により自由に設定することが可能である。
【００１９】
このようにしたことで、前記プロジェクタユニット６は光源２からの光の約１４％を照射光として投射するものとなり、補助レンズユニット７は光源２からの光の約４９％を照射光として投射するものとなり、合計では６３％の光が照射光として利用されるものとなった。これを、従来例の車両用前照灯の効率２３％と比較すれば、本願発明の車両用前照灯は２．５倍以上明るいものとなり、視認性の向上に顕著な効果を奏するものである。
【００２０】
図３は本発明に係る車両用前照灯１における配光特性（すれ違い配光）Ｄの例を示すものであり、例えば左側通行における左側の路側を照射するための１５゜左上がりの傾斜として形成されるエルボ部分などは、シャッタ４を有して自在に配光形状を設定できるプロジェクタユニット６の側からの配光Ｄ６で形成し、そして水平方向に広い範囲を照射する路面照射の部分は光量の多いよる補助レンズユニット７の側の配光Ｄ７で形成している。
【００２１】
尚、補助レンズユニット７からの光で配光Ｄ７を形成するためには左右方向に拡散を行わなければならないものとなるので、前記補助レンズユニット７の出射面部７３に拡散カット７４（図１参照）が設けられている。また、実際の実施に当たり補助レンズユニット７からの光に上向き光を含まないものとするために、前記拡散カット７４に加えて下向きに光を屈折させるプリズムカットを重複させるなどは自在である。
【００２２】
図４は本発明に係る車両用前照灯１の別な実施形態であり、前の実施形態では前記補助レンズユニット７における受光レンズ部７１は１つの方向へ向かう平行光線を発生させるための１つの曲面で形成されていたが、本発明はこれを限定するものではなく、受光レンズ部７１ａと受光レンズ部７１ｂのように２つの方向に向かう平行光線を発生させる２つの曲面など、複数の曲面で構成しても良いものである。そして、この場合には、当然に車両用前照灯１の照射方向へ光を反射するものとなる内面反射部７２も、受光レンズ部７１ａ、７１ｂに対応し、内面反射部７２ａ、７２ｂの複数となる。
【００２３】
図５は本発明の更に別の実施形態であり、前記補助レンズユニット７の出射面部７３は外部から観視される部位であり、即ち、この車両用前照灯１のデザインに関与する部位である。よって、この出射面部７３にデザインを整えるための装飾用レンズカット７５を設けることも自在であるが、このときには前記出射面部７３から放射される光に無用な屈折を生じさせないことが、配光特性の形成の面から必要となる。
【００２４】
よって、この実施形態においては、前記車両用前照灯１の中心軸Ｘに対して直交する面で装飾用レンズカット７５が形成されている。尚、この装飾用レンズカット７５は、図示のように水平方向への溝状として設けられても良く、垂直方向への溝状、斜め方向への溝状、或いは、同心円の溝状などとしても良いものである。また、前記拡散カット７４との重複も自在である。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、光源と、この光源に第一焦点を有する楕円反射面と、前記楕円反射面の第二焦点の近傍に配置されるシャッタと、前記シャッタの近傍に焦点を有する投影レンズとから成るプロジェクタユニットを有する車両用前照灯であり、前記楕円反射面の照射方向前方であり、前記楕円反射面およびこの反射面からの反射光、前記シャッタ、前記投影レンズとに干渉を生じない位置には、前記光源からの直射光を受光し略平行光線に変換して内部に取り込む受光レンズ部と、前記受光レンズ部からの光をこの車両用前照灯の照射方向に向けて内面反射する内面反射部と、前記内面反射部からの反射光をこの車両用前照灯の照射方向に向かう光として外部に射出する出射面部とが一体の透明部材で形成された補助レンズユニットが前記プロジェクタユニットを取り囲むようにして設けられている車両用前照灯としたことで、補助レンズユニットで光源からの直射光も回収できるものとして従来のこの種の車両用前照灯に対して光束利用率を２．５倍以上と格段に向上させ、視認性の向上など性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る車両用前照灯の実施形態を示す正面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】  本発明に係る車両用前照灯の配光特性を示す説明図である。
【図４】  同じく本発明に係る車両用前照灯の別の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車両用前照灯の更に別の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図６】  従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……車両用前照灯
２……光源
３……楕円反射面
４……シャッタ
５……投影レンズ
６……プロジェクタユニット
７……補助レンズユニット
７１……受光レンズ部
７２……内面反射部
７３……出射面部
７４……拡散カット
７５……装飾用レンズカット
【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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【図６】
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