(57)【要約】【課題】簡易な構成で明暗境界をぼかす。【解決手段】車両用前照灯1は、前方に向かって略水平に延びる光軸Ｏを有するバルブ１１と、前方に向かって開口する凹状の反射面１２と、光軸Ｏ上で反射面１２よりも前方に配設された投影レンズ１３とを備える。反射面１２は、バルブ１１からの光を前方に向かって反射するよう、第一の焦点位置Ｆ１が当該バルブ１１付近に位置し、かつ第二の焦点位置Ｆ２が光軸Ｏ上に位置した状態で配置されている。投影レンズ１３は、前方の光学面が凸状、光照射方向後方の光学面が平坦に形成され、光照射方向後方の側の焦点位置が第二の焦点位置付近に位置するように配置されており、光照射方向後方の光学面のうち、上下方向における中央部の所定領域には、横方向に延在するとともに上下方向に並べられた複数の柱状の湾曲部が凹設または凸設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射方向前方に向かって略水平に延びる光軸を有する光源と、
光照射方向前方に向かって開口する凹状の楕円系反射面と、
前記光軸上で前記楕円系反射面よりも光照射方向前方に配設された投影レンズと
を備え、
前記楕円系反射面は、
前記光源からの光を光照射方向前方に向かって反射するよう、第一の焦点位置が当該光源付近に位置し、かつ第二の焦点位置が前記光軸上に位置した状態で配置されており、
前記投影レンズは、
光照射方向前方の光学面が凸状、光照射方向後方の光学面が平坦に形成され、
光照射方向後方の側の焦点位置が前記第二の焦点位置付近に位置するように配置されており、
光照射方向後方の光学面のうち、上下方向における中央部の所定領域には、
横方向に延在するとともに上下方向に並べられた複数の柱状の湾曲部が凹設または凸設されていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
請求項１記載の車両用前照灯において、
前記所定領域は、
前記投影レンズにおける光照射方向後方の光学面のうち、前記光軸を含む水平面から上下方向に同じ幅を有する領域であることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用前照灯において、
前記所定領域は、
上下方向の幅が４ｍｍ以下であることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用前照灯において、
前記湾曲部は、円柱状であることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用前照灯において、
上下方向に隣り合う複数の前記湾曲部は、
互いに異なる形状であることを特徴とする車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用前照灯は、例えば図４（ａ）に示すような構造を有している。
具体的には、この図に示す車両用前照灯１００では、長軸Ｘを回転軸とする回転楕円面として形成された反射鏡１０１の第一焦点１０１Ａに光源１０２の発光点が配置され、反射鏡１０１の第二焦点１０１Ｂまたはその近傍に配光形成用の遮光部材（シェード）１０３が設けられている。また、反射鏡１０１よりも長軸Ｘの照射方向前方には、遮光部材１０３に焦点を位置させる投影レンズ（凸レンズ）１０４が設けられている。
【０００３】
このような車両用前照灯においては、図４（ａ）や図５に示すように、第一焦点１０１Ａに配置された光源１０２の像は第二焦点１０１Ｂに結像した後、投影レンズ１０４で前方に投影されることとなる。但し、反射鏡１０１の下半部で反射した光、つまり投影レンズ１０４で前方上向きに投影されることとなる光は、遮光部材１０３によって遮蔽され、投影レンズ１０４に達しないようになっている。これにより、車両用前照灯１００の照射光には上向き光が含まれず、図４（ｂ）に示すようなすれ違い配光形状Ｄ１００が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―１３５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような配光形状Ｄ１００では、配光の上縁部に明確なカットオフが形成され、明部と暗部との境界がはっきりし過ぎるため、カットオフより上には光が全く照射されないという問題がある。そのため、図４（ｃ）に示すように、街路灯の少ない状況下などでは、前照灯による照射範囲の外側の暗さが更に増長されたように感じられ、路面状況を把握しにくくなる結果（図中の網掛け領域参照）、危険回避行動が遅れたり、運転時の疲労の原因になったりしてしまう。なお、このような問題を解消する手法としては、投影レンズ１０４の凸面にシボ加工を施すことで明暗境界を規格適合範囲でぼかす技術が提案されてはいるものの、ぼかしの程度の数値的管理が難しく、実用的ではない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で明暗境界をぼかすことのできる車両用前照灯の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両用前照灯において、
光照射方向前方に向かって略水平に延びる光軸を有する光源と、
光照射方向前方に向かって開口する凹状の楕円系反射面と、
前記光軸上で前記楕円系反射面よりも光照射方向前方に配設された投影レンズと
を備え、
前記楕円系反射面は、
前記光源からの光を光照射方向前方に向かって反射するよう、第一の焦点位置が当該光源付近に位置し、かつ第二の焦点位置が前記光軸上に位置した状態で配置されており、
前記投影レンズは、
光照射方向前方の光学面が凸状、光照射方向後方の光学面が平坦に形成され、
光照射方向後方の側の焦点位置が前記第二の焦点位置付近に位置するように配置されており、
光照射方向後方の光学面のうち、上下方向における中央部の所定領域には、
横方向に延在するとともに上下方向に並べられた複数の柱状の湾曲部が凹設または凸設されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用前照灯において、
前記所定領域は、
前記投影レンズにおける光照射方向後方の光学面のうち、前記光軸を含む水平面から上下方向に同じ幅を有する領域であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両用前照灯において、
前記所定領域は、
上下方向の幅が４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用前照灯において、
前記湾曲部は、円柱状であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用前照灯において、
上下方向に隣り合う複数の前記湾曲部は、
互いに異なる形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、投影レンズは光照射方向前方の光学面が凸状、光照射方向後方の光学面が平坦に形成され、光照射方向後方の光学面のうち、上下方向における中央部の所定領域には、横方向に延在するとともに上下方向に並べられた複数の柱状の湾曲部が凹設または凸設されているので、光源から出射されて光照射方向後方の光学面に入射する光のうち、中央部に入射する光は各湾曲部によって上下方向に屈折することとなる。従って、遮光部材によって光の一部が遮蔽されることでカットオフが形成される場合であっても、湾曲部という簡易な構成によって明暗境界をぼかすことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、上下方向に隣り合う複数の湾曲部は互いに異なる形状であるので、同一の形状である場合と比較して、明暗境界のぼかし方についての設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した車両用前照灯を示す断面図である。
【図２】投影レンズを示す図である。
【図３】本発明を適用した車両用前照灯による配光形状を示す図である。
【図４】（ａ）は従来の車両用前照灯の断面図、（ｂ），（ｃ）は従来の車両用前照灯による配光形状を示す図である。
【図５】従来の車両用前照灯における光線の軌跡を詳細に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、車両用前照灯が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、後ろから前に見て（いわゆる運転手の視点で見て）、左右の向きを定める。
【００１６】
図１は、本発明に係る車両用前照灯１の構成を示す概略図であり、より詳細には、後述の光軸Ｏを含む鉛直な平面で車両用前照灯１を切断した端面を示す図である。
【００１７】
この図に示すように、車両用前照灯１は、自動車のヘッドランプとして構成されており、バルブ１１と、反射面１２と、投影レンズ１３と、遮光部材１４とを備えている。
【００１８】
バルブ１１は、本発明における光源であり、光照射方向前方（図中の左側。以下、前方とする）に向かって略水平に延びる光軸Ｏを有している。このバルブ１１は、光軸Ｏに沿って発光部１１ａが延在するように固定保持されている。このようなバルブ１１としては、一般に自動車の前照灯または補助前照灯に使用されるバルブを用いることができ、より具体的には、例えば白熱電球，ハロゲン電球や、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）等の放電灯等を用いることができる。
【００１９】
反射面１２は、バルブ１１からの光を前方に向かって反射するよう、前方に向かって開口した凹状の楕円系反射面であり、その第一の焦点位置Ｆ１（後方の焦点位置）がバルブ１１の発光部１１ａ付近に位置し、かつ第二の焦点位置Ｆ２（前方の焦点位置）が光軸Ｏ上に位置した状態で配置されている。この反射面１２は、ほぼ全体がすれ違いビーム用配光パターンを与えるように形成されている。ここで、楕円系反射面とは、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした自由曲面を含むものである。このような反射面１２としては、従来より公知のものを用いることができる。
【００２０】
投影レンズ１３は、バルブ１１または反射面１２から前方に向かって進む光を集光して前方に照射するレンズであり、当該投影レンズ１３におけるバルブ１１側（後方側）の焦点位置が反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に位置するように、光軸Ｏ上で反射面１２よりも前方に配設されている。
【００２１】
この投影レンズ１３は、図２（ａ）に示すように、前方に光学面１３Ａを、後方（バルブ１１の側）に光学面１３Ｂを有している。
【００２２】
このうち、光学面１３Ａは凸状に形成されている。このような光学面１３Ａの形状としては、例えば非球面など、任意の凸形状を用いることができる。
【００２３】
一方、光学面１３Ｂは、平坦に形成されており、上下方向における中央部に粗面領域１３０を有している。
ここで、本実施の形態における粗面領域１３０は、光学面１３Ｂのうち、光軸Ｏを含む水平面から上下方向に同じ幅を有する帯状の領域であり、好ましくは上下方向の幅が４ｍｍ以下となっている。また、この粗面領域１３０は、光学面１３Ｂの中央から左右方向に同じ長さだけ延在しており、本実施の形態においては、光学面１３Ｂの中央から左右方向における光学面１３Ｂの両端までに亘って延在している。但し、粗面領域１３０の位置や上下方向の幅、左右方向の長さはこれらに限定されるものではない。
【００２４】
投影レンズ１３の垂直断面図である図２（ｂ），（ｃ）に示すように、粗面領域１３０には複数の湾曲部１３１が形成されている。
湾曲部１３１は、左右方向に延在する円柱状に凹設または凸設されており、上下方向に並べて配設されている。ここで、本実施の形態においては、上下方向に隣り合う湾曲部１３１は、互いに同一形状となっている。
【００２５】
なお、湾曲部１３１の表面の円弧部分は、半円であっても良いし、半円より小さい円弧であっても良い。また、湾曲部１３１の表面を半円より小さい円弧にする場合には、例えば上下方向における湾曲部１３１の幅を０〜１ｍｍ程度とし、前後方向における湾曲部１３１の幅（高さ、深さ）を０〜０．１ｍｍ程度とすることができる。但し、湾曲部１３１の上下幅や高さ（または深さ）はこれらに限定されるものではない。また、湾曲部１３１の形状は円柱状に限らず、３角柱状や４角柱状などの角柱状としても良い。
【００２６】
以上の湾曲部１３１は、投影レンズ１３の成形時に形成されることが好ましいが、他の手法によって形成されることとしても良い。成形後に光学面１３Ｂに研磨を施す場合には、湾曲部１３１は凹設されることが好ましい。また、凹凸状に研磨を施す場合は、研磨が簡単にはかからずに荒くなるため、ほど良いシボ効果が得られ、明暗境界をぼかすのに有効となる。
【００２７】
遮光部材１４は、遮光性材料から構成されており、反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近、即ち投影レンズ１３の光源側の焦点位置付近から垂下して配置されている。この遮光部材１４は、上縁が投影レンズ１３によって前方に投影されることにより、すれ違いビーム用の配光パターンにおけるカットオフラインを形成するようになっている。このような遮光部材１４としては、従来より公知のものを用いることができる。
【００２８】
＜作用・効果＞
続いて、車両用前照灯１の作用効果について説明する。
まず、バルブ１１から出射された光は、直接に、または反射面１２で反射されることにより、第二の焦点位置Ｆ２付近に向かって前方に進み、投影レンズ１３の光学面１３Ｂに入射する。
【００２９】
このとき、光学面１３Ｂへの入射光の一部が遮光部材１４により遮蔽されることで、カットオフラインが形成される。
また、光学面１３Ｂの粗面領域１３０に入射した光は各湾曲部１３１によって上下方向に屈折することとなる。
【００３０】
そして、投影レンズ１３内を透過して光学面１３Ａで集光された光が、すれ違いビームとして前方に照射される。
【００３１】
ここで、本実施形態における車両用前照灯１において照射される光線の軌跡は図１の通りとなり、従来の車両用前照灯において照射される光線の軌跡は上述の図５の通りとなる。また、本実施形態における車両用前照灯１において照射されるすれ違いビームの形状は図３の通りとなり、従来の車両用前照灯において照射される光線の軌跡は上述の図４（ｃ）の通りとなる。これらの図から分かるように、本実施形態における車両用前照灯１においては、従来の車両用前照灯と比較して照射光が上下に分散し、明暗境界がぼけるようになっている。
【００３２】
以上のように、車両用前照灯１によれば、投影レンズ１３は後方の光学面１３Ｂが平坦に形成され、その上下方向における中央部の粗面領域１３０には、横方向に延在するとともに上下方向に並べられた複数の柱状の湾曲部１３１が凹設または凸設されているので、バルブ１１から出射されて光学面１３Ｂに入射する光のうち、粗面領域１３０に入射する光は各湾曲部１３１によって上下方向に屈折することとなる。従って、遮光部材１４によって光の一部が遮蔽されることでカットオフが形成される場合であっても、湾曲部１３１という簡易な構成によってカットオフ付近への出射光を拡散させ、明暗境界をぼかすことができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００３４】
例えば、上記の実施形態においては、上下方向に隣り合う湾曲部１３１を同一形状として説明したが、互いに異なる形状としても良い。具体的には、例えば凹状の湾曲部１３１と凸状の湾曲部１３１とが上下方向に隣り合うこととしても良いし、上下方向に円柱状の湾曲部１３１が隣り合う場合には、これらの湾曲部１３１の曲率が互いに異なることとしても良い。これらの場合には、上下方向に隣り合う複数の湾曲部１３１が同一の形状である場合と比較して、明暗境界のぼかし方についての設計の自由度を高めることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１        車両用前照灯
１１      バルブ
１２      反射面
１３      投影レンズ
１３Ａ    光照射方向前方の光学面
１３Ｂ    光照射方向後方の光学面
１３０    粗面領域
１３１    湾曲部
Ｆ１      第一の焦点位置
Ｆ２      第二の焦点位置
【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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