(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの発光源と、この発光源を第一焦点とする楕円系の第一反射面と、前記第一反射面の第二焦点の近傍に設けられるシャッタと、前記シャッタで一部が遮蔽された前記第一反射面からの光束を投影する投影レンズとから成る車両用前照灯において、前記第一反射面の前上方には前記発光源を第一焦点とし反射方向を下向きとする楕円系の第二反射面を設けると共に、前記第一反射面の下方には前記第二反射面の第二焦点を焦点とする放物系の第三反射面を設け、前記第一反射面の略水平方向の左右の少なくとも一方にはそれぞれが反射方向を前方とする放物系の左右第四反射面を設けておき、前記シャッタにはこのシャッタがすれ違い配光を形成するための所定位置にあるときには前記第二反射面の光束中から退去し、このシャッタが前記第一反射面の光束中から退去するときには前記第二反射面の光束中に侵入して前記第二反射面からの反射光をそれぞれの第四反射面に与える左右第五反射面が設けられ、該左右第五反射面はそれぞれが同じ側の前記左右第四反射面の焦点を第二焦点とし、この第二焦点を要として複数の楕円反射面が扇状に配列された形状とされており、それら複数の楕円反射面は左右が第一焦点を共有するものとされ、前記第一焦点を結ぶ線上に前記第二反射面の第二焦点が設けられ、且つ、前記第二焦点から第一焦点に至る範囲で前記複数の楕円反射面間は連続していることを特徴とする車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドライトなど照明用の車両用灯具に関するものであり、詳細には、従来採用されていたハロゲン電球などのように走行用とすれ違い用との２つの発光源を接近して設けることができないメタルハライド放電灯を光源として採用するときに、１つの発光源のみを有する１つの灯具においても、走行用配光とすれ違い用配光の切り換え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１つの発光源で配光の切換えを行う車両用前照灯９０の基本的な構成の１つの例を示すものが図９であり、この車両用前照灯９０は、メタルハライドランプなど放電灯９１を光源として採用し、この放電灯９１のアーク９１ａを第一焦点ｆ１とする回転楕円面など楕円系反射面９２が設けられている。
【０００３】
前記楕円系反射面９２の第二焦点ｆ２の近傍にはシャッタ９３が設けられ、前記楕円系反射面９２から第二焦点ｆ２に収束する略円錐状である光束の断面に挿入され、一部、例えば下半部を遮蔽し、下弦の半月状などとする。前記シャッタ９３の更に照射方向側には、前記シャッタ９３に略焦点を有する凸レンズ状とした投影レンズ９４が設けられ、前記シャッタ９３により遮蔽が行われた光束の断面形状を投影する。
【０００４】
前記投影レンズ９４により、上記した光束の断面形状は上下左右が反転され、且つ、拡大されて照射方向に投影されるものであるので、下弦の半月状は上弦の半月状となり、即ち、上向き光を一切含まないすれ違い配光が得られるものと成る。
【０００５】
このときに、前記シャッタ９３を可動とし、前記した光束中に進入と退去とを可能なものとしておき、走行配光が要求されるときには光束中から退去させれば、投影レンズ９４から投影される照射光の断面形状は略全円状の上向き光も含むものとなり、即ち、遠方へ光が到達するものと成って、走行配光が得られるものと成る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成とした車両用前照灯９０では、すれ違い配光としたときには、楕円系反射面９２からの光の略半分がシャッタ９３で遮蔽されるので、当然に車両用前照灯９０としての光量も略半減するものと成る。しかしながら、近年では交通量の増加などによりすれ違い配光で走行の大部分が行われるのが実状であり、このときに光量の損失が大きいのは、エネルギー効率および視認性の向上の面などから好ましくないものと成っている。
【０００７】
また、このように楕円系反射面９２を採用した車両用前照灯９０は、投影レンズ９４の径が小さく、且つ、照射角も狭くなり勝ちであり、それにより夜間の点灯時にも発光面積が少ないので、他車からの視認性も劣るものとなる問題点を併せて生じている。
【０００８】
【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、１つの発光源と、この発光源を第一焦点とする楕円系の第一反射面と、前記第一反射面の第二焦点の近傍に設けられるシャッタと、前記シャッタで一部が遮蔽された前記第一反射面からの光束を投影する投影レンズとから成る車両用前照灯において、前記第一反射面の前上方には前記発光源を第一焦点とし反射方向を下向きとする楕円系の第二反射面を設けると共に、前記第一反射面の下方には前記第二反射面の第二焦点を焦点とする放物系の第三反射面を設け、前記第一反射面の略水平方向の左右の少なくとも一方にはそれぞれが反射方向を前方とする放物系の左右第四反射面を設けておき、前記シャッタにはこのシャッタがすれ違い配光を形成するための所定位置にあるときには前記第二反射面の光束中から退去し、このシャッタが前記第一反射面の光束中から退去するときには前記第二反射面の光束中に侵入して前記第二反射面からの反射光をそれぞれの第四反射面に与える左右第五反射面が設けられ、該左右第五反射面はそれぞれが同じ側の前記左右第四反射面の焦点を第二焦点とし、この第二焦点を要として複数の楕円反射面が扇状に配列された形状とされており、それら複数の楕円反射面は左右が第一焦点を共有するものとされ、前記第一焦点を結ぶ線上に前記第二反射面の第二焦点が設けられ、且つ、前記第二焦点から第一焦点に至る範囲で前記複数の楕円反射面間は連続してい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。
【０００９】
【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、メタルハライド放電灯など発光源２ａが１つであるランプが光源２として採用されている。
【００１０】
また、本発明の車両用前照灯１においても、前記発光源２ａを第一焦点ｆ１とする楕円系とした第一反射面３が設けられ、この第一反射面３の第二焦点ｆ２の近傍には、すれ違い配光パターンを形成するためのシャッタ４が設けられ、加えて、前記シャッタ４の近傍を焦点とする投影レンズ５が設けられて、前記シャッタ４により不要部分の遮蔽が行われた第一反射面３からの光束を照射方向に向けて投影してすれ違い配光パターンを得るものである点は従来例のものと同様である。
【００１１】
また、本発明においても前記シャッタ４はソレノイド４ａ、リターンスプリング４ｂなどにより可動とされて、すれ違い配光を形成するときに第一反射面３からの第二焦点ｆ２に収束する光束中の所定位置に挿入されているシャッタ４は前記した光束中から不要な光となる部分を遮蔽しすれ違い配光を得るものとされ、そして、走行配光を得るときには、前記した光束中から退去し、前記投影レンズ５により投射される第一反射面３からの全ての反射光により走行配光パターンを得るものである点も従来例のものと同様である。
【００１２】
ここで、本発明においては、上記の構成に加えて第二反射面６、第三反射面７、第四反射面８、および、第五反射面９を設けるものであり、まず、前記第二反射面６は前記第一反射面３の前方で、且つ、上方寄りに設けられるものとされ、前記第一反射面３からの前記第二焦点ｆ２に収束する反射光とは干渉を生じないものとされている。
【００１３】
そして、前記第二反射面６は、前記発光源２ａを第一焦点ｆ１とする回転楕円面など楕円系として形成され、その第二反射面６の長軸Ｐは図２にも示すように略垂直方向に設定されて反射方向を下向きのものとされている。従って、この第二反射面６における第二焦点ｆ３も下方に存在するものとなっている。尚、この実施形態においては上下、水平、垂直などは車両用前照灯１が車両に取付けられた状態を基準とし、左右は運転席側から見た状態を基準として説明を行う。
【００１４】
第三反射面７は前記第一反射面３の下方に設けられ、前記第二反射面６の第二焦点ｆ３を略焦点とする回転放物面など放物系の反射面として形成されている。また、このときには、例えば、第二反射面６の軸方向が下向きにされる、或いは、第二反射面６の第二焦点ｆ３に対して第三反射面７の焦点が下方に設定されるなどして、この第三反射面７からの反射光には上向き光を含まないものとされている。
【００１５】
上記のように構成した、前記第一反射面３、第二反射面６、および、第三反射面７により得られる配光特性の形状を示すものが図３であり、まず、前記第一反射面３、シャッタ４、および、投影レンズ５により、プロジェクタ型と称されている従来例と車両用前照灯と同様の配光特性ＤＬ１が得られるものとなり、加えて、第二反射面６と第三反射面７とによりすれ違い配光特性ＤＬ２が得られるものとなり、この配光特性ＤＬ１と配光特性ＤＬ２とを加算したものが本発明の車両用前照灯１におけるすれ違い配光ＤＬ０となる。
【００１６】
また、前記第三反射面７の前方には、この第三反射面７が反射する略平行光線を、水平方向に拡散するレンズカット１０ａが設けられたアウターレンズ１０が設けられ、前記配光特性ＤＬ２に水平方向に照射幅の広い配光特性を与え、すれ違い配光が多用される市街地走行時などに備えて、一層の視認性の向上などが図れるものとされている。
【００１７】
ここで、図３に示したすれ違い配光特性ＤＬ０について検討を行えば、上記にも説明したように、すれ違い配光特性ＤＬ０は、配光特性ＤＬ１と配光特性ＤＬ２とが加算されたものであり、このときに配光特性ＤＬ１は従来例のものと同等なものであるので、これに加算が行われた配光特性ＤＬ２の分だけ本発明の車両用前照灯１は従来例のものよりも照度が増加しているものとなっている。
【００１８】
また、点灯状態とした本発明の車両用前照灯１を対向車、歩行者などが見るときには、図４に示すように前記投影レンズ５が発光しているのに加えて、アウターレンズ１０も発光するものとなり発光面積が増えて視認性が向上し、特にアウターレンズ１０は水平方向に光を拡散するレンズカット１０ａが施されているので車両用前照灯１の正面を外れた位置からでも視認性が高く、従来のプロジェクタ型前照灯の欠点とされていた視認性の低さが解消されるものとなる。
【００１９】
ここで、再び図１を参照して、本発明の車両用前照灯１においては、上記に説明した第一反射面３、第二反射面６、第三反射面７に加えて、前記第一反射面３の水平方向左右は第四反射面８（Ｒ、Ｌ）が設けられ、ソレノイド４ａにより可動とされた前記シャッタ４と一体化されて第五反射面９（Ｒ、Ｌ）が設けられるものとされている。
【００２０】
尚、この実施形態では前記第４反射面８、第５反射面９はそれぞれが左右の一対として設けられているものとして説明を行うが、実際の実施に当たっては左右何れかの一方のみが設けられるものとしても良く、或いは、一対の車両用前照灯１に対して車両の中心線に対して左右が対称となるように設置しても良いものである。
【００２１】
まず、前記第四反射面８、および、第５反射面９の構成について説明を行うと、原理的には前記第五反射面９は第一焦点ｆ４と第二焦点ｆ５とを有する回転楕円面など楕円系であって、前記シャッタ４がすれ違いビームを形成するための所定位置にあるときには、前記第二反射面６からの反射光の光束中から退去するものとされている。
【００２２】
また、運転者の操作などによりソレノイド４ａが駆動されると、図５に示すように前記シャッタ４が第一反射面３からの反射光の光束中から退去すると共に、前記第５反射面９が第二反射面６からの反射光の光束中に進入し、第二反射面６の第二焦点ｆ３と第一焦点ｆ４を一致させ、第二反射面６からの光を再度、この第五反射面９の第二焦点ｆ５に収束するものとなる。
【００２３】
そして、前記第四反射面８は前記第五反射面９の第二焦点ｆ５を焦点とする回転放物面など放物系として形成されているものであるので、第五反射面９からの光を、この車両用前照灯１の正面方向に略平行光線として反射するものとなる。よって、図６に示すようにシャッタ４が退去した状態の第一反射面３および投影レンズ５により形成される配光特性ＤＨ１と、前記前記第四反射面８からの反射光により形成される配光特性ＤＨ２との加算で、本発明の車両用前照灯１の走行配光特性ＤＨ０が形成されるのである。
【００２４】
図７は、本発明の車両用前照灯１を上記走行配光特性ＤＨ０としたときに、対向車などから見た状態を示すものであり、このときには、第一反射面３からの反射光により発光している投影レンズ５と、第五反射面９からの反射光により発光しているアウターレンズ１１とが発光し、すれ違い配光特性のときと同様に発光面積が拡大し、対向車などからの視認性が向上する。
【００２５】
ここで、本発明を成すための発明者の検討の結果では、前記第五反射面９は可動であり、且つ、前記第一反射面３からの反射光の光束との干渉を生じては成らず、また、第二反射面７の反射光の光束中から退去したときにも干渉を生じるのは好ましくないので、実際にはかなり小面積のものとしなければならない。
【００２６】
また、前記発光源２ａも面積を有するものであるので、第二反射面６により第二焦点ｆ３に収束が行われたときにも、それ程小さく収束した像は得られず、上記したように比較的に小面積とした第五反射面９では充分な光量を第四反射面８に供給できないことが判明した。
【００２７】
そこで、発明者は図８に示すような第五反射面９の構成を提供するものであり、まず、第二反射面６の第二焦点ｆ３に生じる発光源２ａの像Ｇの形状について検討してみると、前記発光源２ａ自体が前後に長い形状であり、それを前方の上方寄りに設置された第二反射面６で結像させるものであるので、第二焦点ｆ３に生じる発光源２ａの像Ｇの形状も前後方向に長いものとなる。
【００２８】
そこで、まず第二反射面６の第二焦点ｆ３に対応する点Ｐ（即ち、第五反射面９の第一焦点）と、第五反射面の第二焦点ｆ４に対応する点Ｑ（即ち、第四反射面の焦点）とを焦点とする楕円ＯＶを想定する。尚、第４反射面９が第一反射面３の左右に設けられるときには、楕円ＯＶは点Ｐを第一焦点として共有する形として左右対称に設けるものとされる。
【００２９】
つぎに、上記に説明した第二反射面６の第二焦点ｆ３に生じる発光源２ａの像の大きさを考慮して、前記点Ｐから前後となるに適宜に離れた位置に点Ｐｆと点Ｐｂとを設定し、点Ｐｆを第一焦点とし点Ｑを第二焦点とする楕円ＯＶｆと、点Ｐｂを焦点とし点Ｑを第二焦点とする楕円ＯＶｂとを設定する。
【００３０】
尚、前記楕円ＯＶ、ＯＶｆ、ＯＶｂを設定するに当たっては、それぞれの楕円ＯＶ、ＯＶｆ、ＯＶｂが点Ｐｆ、点Ｐ、点Ｐｂを結ぶ線上で交差するように離心率などを調整しておき、これらの設定に基づき形成される第五反射面９に孔を生じて反射効率が低下するなどを防止する。
【００３１】
このようにしたことで、点Ｐｆ、点Ｐ、点Ｐｂにまたがる状態で生じる発光源２ａの像Ｇは点Ｐｆ、点Ｐ、点Ｐｂの何れの位置に生じたものも点Ｑに集約されるものとなり、よって、この点Ｑを焦点とする第四反射面８に対する光量の供給量を増加させるものとなるのである。尚、この実施形態では前記楕円はＯＶ、ＯＶｆ、ＯＶｂの３個の例で説明したが、この数の設定は自在である。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、第一反射面の前上方には発光源を第一焦点とし反射方向を下向きとする楕円系の第二反射面を設けると共に、第一反射面の下方には第二反射面の第二焦点を焦点とする放物系の第三反射面を設け、第一反射面の略水平方向の左右の少なくとも一方にはそれぞれが反射方向を前方とする放物系の左右第四反射面を設けておき、シャッタにはこのシャッタがすれ違い配光を形成するための位置にあるときには第二反射面の光束中から退去し、このシャッタが第一反射面の光束中から退去するときには第二反射面の光束中に侵入して第二反射面からの反射光をそれぞれの第四反射面に与える第五反射面が設けられ、該第五反射面はそれぞれが同じ側の左右第四反射面の焦点を第二焦点とし、この第二焦点を要として複数の楕円反射面が扇状に配列された形状とされている車両用前照灯としたことで、第一には、従来は使用されることのなかった光源から前上方に放射される光を第二反射面で回収し、第三〜第五反射面により照射光として使用できるものとして明るさを増し、この種の車両用前照灯の性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００３３】
また、第二には、前記第二〜第五反射面を設けたことで、すれ違い配光、走行配光何れの点灯の場合においても、この車両用前照灯を外部から見たときの発光面積を拡大し、対向車などからの視認性に劣るとされていた、プロジェクタ型前照灯の欠点を解消する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斜視図である。
【図２】  同じ車両用前照灯をすれ違い配光を得るときの状態で示す断面図である。
【図３】  同じくすれ違い配光を得るときの各反射面からの配光の状態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すれ違い配光時における見え方を示す説明図である。
【図５】  同じく本発明に係る車両用前照灯を走行配光を得るときの状態で示す断面図である。
【図６】  走行配光を得るときの各反射面からの配光の状態を示す説明図である。
【図７】  本発明に係る車両用前照灯の走行配光時における見え方を示す説明図である。
【図８】  第五反射面の構成を示す説明図である。
【図９】  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
２ａ……発光源
３……第一反射面
４……シャッタ
４ａ……ソレノイド
４ｂ……リターンスプリング
５……投影レンズ
６……第二反射面
７……第三反射面
８……第四反射面
９……第五反射面
１０、１１……アウターレンズ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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