(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に取付ける状態としたランプを正面から見るときに、シリンドリカルレンズのライン状焦点を縦あるいは斜め方向となるように設置し、前記シリンドリカルレンズと組合わせる反射面として、光源近傍に第一焦点を有し、シリンドリカルレンズのライン状焦点に略沿うライン状とした第二焦点を有する楕円系反射面としたことを特徴とするヘッドランプ。
【請求項２】
前記楕円系反射面は一部に第二焦点を前記ライン状焦点よりも照射方向前方とする楕円曲面が組込まれていることを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ。
【請求項３】
前記シリンドリカルレンズの水平方向での断面が球面もしくは非球面レンズ状であり且つ曲率が徐変されて前記ライン状焦点が湾曲するものとされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドランプ。
【請求項４】
前記シリンドリカルレンズの長手方向のそれぞれの端部には、端部レンズ部を設置したことを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項５】
前記端部レンズは、前記シリンドリカルレンズの水平方向での断面形状を光軸で回転して得られる凸レンズ形状を光軸に沿い２分割して得られる半円状であり、この端面レンズ部に対応しては前記光源近傍を第一焦点とし、前記端部レンズ部の焦点近傍あるいはそれより前方を第二焦点とする第二楕円系反射面がそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項４記載のヘッドランプ。
【請求項６】
前記端部レンズ部は軸で２分割した略円錐状であり、前記シリンドリカルレンズの端部とは底面で接続された形状とされ装飾用端部レンズ部とされていることを特徴とする請求項４記載のヘッドランプ。
【請求項７】
前記光源は長手方向を前記シリンドリカルレンズの長手方向と略直交、または、直交から４５゜までの範囲で傾けて設置されていることを特徴とする請求項１〜請求項６何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項８】
前記シリンドリカルレンズと前記楕円系反射面との間には適宜な表面処理が成されたインナーエクステンションが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項９】
前記シリンドリカルレンズの外側の周囲には適宜な表面処理が成されたアウターエクステンションが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項８何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項１０】
前記シリンドリカルレンズは長手方向の寸法が３０ｍｍ以上であり、前記端面レンズ部を含むアスペクトレシオが１：２〜１：６の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項８何れかに記載のヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヘッドランプなど照明用の車両用灯具に関するものであり、詳細には車両の正面遠方を照射するときに用いられる走行用ビームを形成するのに適する構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヘッドランプ９０の構成の例を示すものが図１１であり、このヘッドランプ９０はハロゲン電球などとした光源９１と、該光源９１を第一焦点ｆ１とする回転楕円面、複合楕円面などとされた楕円系反射面９２と、この楕円系反射面９２の第二焦点ｆ２の近傍に設けられた遮蔽板９３と、遮蔽板９３の近傍に焦点を有する非球面レンズとされた投影レンズ９４とから構成されている。
【０００３】
このように構成したことで、前記光源９１から放射される光は第二焦点ｆ２に収束する途上で前記遮蔽板９３により配光特性上で不要となる部分が遮蔽され、前記第二焦点ｆ２に収束するときの光束の断面形状は配光特性と一致するものとなり、この断面形状を前記投影レンズ９４で拡大投影して照射光とするものである。尚、投影時には前記第二焦点ｆ２にある光束の断面形状は上下左右が反転されるものとなるので、前記遮蔽板９３の形状もそれに対応している。
【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におけるヘッドランプ９０では、上向き光を一切含まず、それ程に遠方の視認性が要求されないすれ違い配光を形成するときには優れた特性を発揮するものとなるが、例えば、遮蔽板９３を排除するなどの手段で、正面遠方の視認性が要求される走行配光を形成するときに、水平方向への照射幅を確保すると中心光度が低下し、中心光度を確保すると照射幅が不足する傾向を持ち、双方を満足する配光特性が得られ難い問題点を生じている。
【０００５】
また、このヘッドランプ９０を正面から見るときの形状は、直径５０ｍｍ程度の円形であり、点灯時の発光面積が少なく対向車などからの視認性が劣るという問題点を生じると共に、形状も画一的なものとなり、例えば他車種との識別性の向上などが不可能で、車両デザインに対しても制約を生じる問題点を生じ、これらの点の解決が課題とされるものとなっていた。
【０００６】
【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、車体に取付ける状態としたランプを正面から見るときに、シリンドリカルレンズのライン状焦点を縦あるいは斜め方向となるように設置し、前記シリンドリカルレンズと組合わせる反射面として、光源近傍に第一焦点を有し、シリンドリカルレンズのライン状焦点に略沿うライン状とした第二焦点を有する楕円系反射面としたことを特徴とする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。
【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〜図３に示すものは本発明に係るヘッドランプ１の第一実施形態であり、この第一実施形態では前記ヘッドランプ１は、光源２と楕円系反射面３とシリンドリカルレンズ４とを主な構成部材として形成されている。
【０００８】
ここで、まず前記シリンドリカルレンズ４について説明を行うと、このシリンドリカルレンズ４は、正面形状が略長方形であり、その短辺に沿う断面には円弧または円弧から僅かにずれる曲線が表れ、これと直交する長辺（長手方向）に沿う断面には直線が表れ、全体形状としては略蒲鉾状を成すレンズである。
【０００９】
よって、前記シリンドリカルレンズ４の焦点ｆは長辺に沿い且つこのシリンドリカルレンズ４とほぼ同じ長さを有するライン状として表れるものとなる。これに対して、前記楕円系反射面３は、上記のシリンドリカルレンズ４の特性に対応すべく形成されるものであり、この第一実施形態では光源２からの光に対して収束する第二焦点ｆ２を生じるものとされ、この第二焦点ｆ２は前記シリンドリカルレンズ４の焦点ｆに略沿う同様なライン状のものとされている。
【００１０】
このような形状の第二焦点ｆ２を得るためには、前記楕円系反射面３は、シリンドリカルレンズ４の短辺に沿う方向の断面（図２参照）には光源２を第一焦点ｆ１とし、前記シリンドリカルレンズ４の焦点ｆの近傍に第二焦点ｆ２を有する楕円を設定し、そして、シリンドリカルレンズ４の長辺に沿う断面（図３参照）には光源を焦点とする放物面が表れる面形状とすれば良い。尚、本発明ではこの反射面３は第二焦点を有するので便宜的に楕円系反射面３と称しているが、正確には、楕円−放物複合反射面である。
【００１１】
前記光源２は、例えばハロゲン電球のフィラメント、あるいは、メタルハライド放電灯のアークであるが、この第一実施形態では前記シリンドリカルレンズ４の長辺（長手方向）に対し、フィラメント（またはアーク）の長手方向が直交するものとして設定し、このヘッドランプ１の車体（図示せず）へ取付けるときの基本的な取付状態であるシリンドリカルレンズ４の長手方向を略垂直として車両に取付けるときの水平方向への照射角を拡げている。
【００１２】
次いで、上記の構成とした本発明のヘッドランプ１の作用および効果について説明を行う。本発明により車両への取付状態で、反射面を垂直方向への断面には放物線が表れ、水平方向への断面には楕円が表れる楕円系反射面３とし、レンズを垂直方向への断面には直線が表れ、水平方向への断面には略円弧が表れるシリンドリカルレンズ４としたことで、光源２からの光は垂直方向には平行光線として照射方向に投射され、水平方向には適宜の拡散角を持って投射されるものとなり、走行配光用のヘッドランプ１としてはほぼ理想的な配光特性が得られるものとなる。
【００１３】
図４は本発明に係るヘッドランプ１の第二実施形態であり、前の第一実施形態ではレンズは正面から見る状態で略長方形の外観を有するものであり、デザイン的に変化の乏しいものであった。また、楕円系反射面３の第二焦点ｆ２とシリンドリカルレンズ４の焦点ｆとが略一致するものであったので、配光特性内における輝度分布に均一性が高く、車両の正面方向を照射する中心照度がやや少ないものであった。
【００１４】
この第二実施形態は、上記の状況を改善すべく行われたものであり、前記シリンドリカルレンズ４は、例えば長手方向の中心部で曲率が強く焦点距離ｆが短くされ、両端に向うほど曲率が徐々に弱くされて焦点距離が長くされている。そして、この第二実施例では前記楕円系反射面３の第二焦点ｆ２は、シリンドリカルレンズ４の最短の焦点距離ｆと略一致させている。
【００１５】
このようにすることで、楕円系反射面３の第二焦点ｆ２とシリンドリカルレンズ４の焦点距離ｆとが一致した位置では、シリンドリカルレンズ４から放射される光は水平方向への拡散を行わずスポット状に照射方向に投射されるものとなり、即ち、車両の正面遠方を照射する光が得られるものとなる。尚、上記と同じ作用は楕円系反射面３の第二焦点ｆ２を湾曲させることでも得られるものである。
【００１６】
これに対して、楕円系反射面３の第二焦点ｆ２とシリンドリカルレンズ４の焦点距離ｆとが一致しない位置においては、シリンドリカルレンズ４から放射される光は水平方向への拡散が行われ、車両前方の広い範囲を照射するものとなる。このときに、前記第二焦点ｆ２と焦点ｆとの離れる距離が大きいほど照射光の拡散角も増加する。よって、この第二実施形態によれば、車両の正面方向に集光性の高い、いわゆる芯のある走行用の配光特性の形成が可能となる。
【００１７】
図５および図６は、本発明に係るヘッドランプ１の第三実施形態であり、この第三実施形態においては、上記の第二実施形態で説明したように車両の正面方向に集光性の高いヘッドランプ１の提供を可能とすると共に、シリンドリカルレンズ４の正面形状も変更し、ヘッドランプ１のデザイン変更も可能とするものである。
【００１８】
この第三実施形態においては、第一実施形態と同じ形状としたシリンドリカルレンズ４に加えて、長手方向の両端部、即ち、それぞれの短辺には端部レンズ部４１が設けられるものとされている。この端部レンズ部４１を形成するに当っては、前記シリンドリカルレンズ４の水平方向での断面形状を光軸に沿い回転させると、凸レンズ形状が得られるものとなる。
【００１９】
この凸レンズ形状を更に光軸で二分割を行うと、光軸方向から見るときには半円状となり、この半円状の直径部分を短辺と密接させれば、第三実施形態におけるレンズ部分が略小判状となる全体の形状が得られるものと成る。尚、上記説明は端部レンズ部４１を構成するときの手順の説明であり、実際の実施に当ってはシリンドリカルレンズ４と端部レンズ部４１とが金型などにより一体形成されているものであることは言うまでもない。
【００２０】
尚、この第三実施形態においても、前記楕円系反射面３における第二焦点ｆ２の設定、前記シリンドリカルレンズ４における焦点ｆの設定、第二焦点ｆ２と焦点ｆとの相互関係などに様々なバリエーションがあるので、ここでは楕円系反射面３とシリンドリカルレンズ４とが共に単一の焦点距離を有し、そして第二焦点ｆ２が焦点ｆよりもシリンドリカルレンズ４よりも前方に設けられ、全体が均一な放射角で光を投射する構成とされているとして説明を行う。
【００２１】
従って、シリンドリカルレンズ４の断面形状を回転して得られる端部レンズ部４１も前記シリンドリカルレンズ４と同じ焦点距離を有するものとなり、よって、端部レンズ部４１の焦点ｆ３は、シリンドリカルレンズ４のライン状となる焦点ｆの両端に重なりそれぞれに生じるものとなる。
【００２２】
加えて、この第三実施形態では前記端部レンズ部４１に対応させて、楕円系反射面３の長手方向の両端のそれぞれに第二楕円系反射面３１を設けるものであり、この第二楕円系反射面３１は基本的には回転楕円面として形成され、前記端部レンズ部４１と同様に略半円状とされて両端部に接続されている。そして、ここでの説明では、第二楕円系反射面３１の第二焦点ｆ４は、端部レンズ部４１の焦点ｆ３と一致している。
【００２３】
このようにすることで、シリンドリカルレンズ４の部分からは適宜な放射角を有する照射光が得られ、端部レンズ部４１の部分からはスポット状に車両正面方向を照射する照射光が得られるものとなるので、特性面では図６に配光特性Ｄとして示すように上記に説明した第二実施形態と同様に車両の正面に対する集光性が高く遠方の確認に適する走行用の配光特性が得られる作用、効果が得られ、デザイン面では略小判状のレンズにより異なる形状の外観が得られるものとなる。
【００２４】
尚、この発明を成すための発明者による試作、検討の結果では、前記シリンドリカルレンズ４の長手方向の長さとしては３０ｍｍ以上であることが上記の作用、効果を得るために好ましく、また、前記端部レンズ部４１を含むレンズ全体のアスペクトレシオとしては１：２〜１：６の範囲であることが好ましいものであることが確認された。
【００２５】
図７は本発明に係るヘッドランプ１の第四実施形態であり、この第四実施形態も端部レンズ部が設けられるものである点は同様であるが、第四実施形態ではむしろデザイン的な作用、効果を期待するものとなっている。そして前記端部レンズ部４２は円錐を軸で二分割したような形状とされ、シリンドリカルレンズ４とは円錐の底面で接続されている。
【００２６】
このようにすることで、ヘッドランプ１を正面から見るときにはシリンドリカルレンズ４の曲面が次第に小径となり、ついには一点に収束する状態となり、段差などによる違和感を与えずデザイン変更が可能である。尚、この第四実施形態においては、前の第三実施形態で楕円系反射面３の両端に設けられていた第二楕円系反射面３１は省略しても良いものである。
【００２７】
図８は本発明に係るヘッドランプ１の第五実施形態であり、この第五実施形態は、本発明に係るヘッドランプ１の構成のバリエーションの例を示すものであって、例えば前記シリンドリカルレンズ４は図示のように正面視の状態で左右何れかに傾いてても良く、加えて、いわゆるスラントと称されているように後屈していても良いものである。
【００２８】
また、このようにシリンドリカルレンズ４が傾けられた場合には前記楕円系反射面３も同一方向に傾けられるものとされるが、このときにも水平方向の断面には前の実施形態と同様な楕円が表れるものとされている。更に、前記楕円系反射面３は図示のように上半部３ｕと下半部３ｄとで異なる焦点距離の楕円とされ、上記前の実施形態でも説明したように車両の正面遠方を照射する収束光を得るものと、前方の広い範囲を照射する放射光とを得るものとしても良い。
【００２９】
また、シリンドリカルレンズ４が傾けられた場合には、前記シリンドリカルレンズ４の長手方向とフィラメント２ａ（放電灯のアークであっても良い）の長手方向とが直交する設置状態では、配光が水平拡がりとは成らず、斜め拡がりとなる現象を生じる。この補正として、シリンドリカルレンズ４の長手方向とフィラメント２ａの長手方向が直交する状態から、さらに４５゜の範囲でフィラメント２ａの長手方向を傾斜させる。
【００３０】
図９は、長手方向が側面から視る状態で後方に３０゜傾けられ（図９（Ａ）参照）、正面から見る状態で１５゜傾けられた（図９（Ｂ）参照）シリンドリカルレンズ４の例であり、このような状態においても水平方向に拡がる配光特性を得るために、フィラメント２ａの長手方向が、ヘッドランプ１を正面から視る状態で本来のシリンドリカルレンズ４の長手方向の位置から４５゜の角度に設定（図９（Ｂ）参照）されている。尚、この光源を傾けて取付ける条件は、シリンドリカルレンズ４の長手方向の傾きの度合いに応じて、それぞれに最適値が設定されるものである。
【００３１】
図１０は本発明に係るヘッドランプ１の第六実施形態であり、上記の説明のように本発明がレンズとして採用するシリンドリカルレンズ４は一方向（長手方向）には曲率を持たないものであるので、シリンドリカルレンズ４を介して灯具の内部が比較的に透視され易いものとなる。
【００３２】
よって、この第六実施形態においては前記楕円系反射面３とシリンドリカルレンズ４との間にインナーエクステンション５を設けるものであり、例えばインナーエクステンション５を車体色に着色しておくことで、昼間時などには車体色が楕円系反射面３およびシリンドリカルレンズ４に映り込み、ヘッドランプ１が車体色として観視されるなど作用が得られ、美観が向上する効果が得られるものとなる。
【００３３】
また、前記シリンドリカルレンズ４の周縁にアウターエクステンション６を設けるときにもほぼ同様な作用、効果が得られるものとなり、更に言えば、インナーエクステンション５とアウターエクステンション６との双方を設ければ、一層にその作用、効果を確実なものとすることができる。尚、本発明は両エクステンション５、６に行う処理を上記車体色の着色処理に限定するものではなく、例えばクロームメッキによる鏡面処理などその選択は自在である。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、車体に取付ける状態としたランプを正面から見るときに、シリンドリカルレンズのライン状焦点を縦あるいは斜め方向となるように設置し、前記シリンドリカルレンズと組合わせる反射面として、光源近傍に第一焦点を有し、シリンドリカルレンズのライン状焦点に略沿うライン状とした第二焦点を有する楕円系反射面としたヘッドランプとしたことで、第一には、基本的に楕円系の反射面を用いた構成においても、車両の正面方向に集光性の高い走行用配光が得られるものとなり、よって、光源に対する光束利用率が高い楕円系の反射面の採用を可能として明るいヘッドランプを実現できるものとなり、性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００３５】
また、シリンドリカルレンズとしたことで、発光面積が大型化し対向車などからの視認性が低いという従来構成の楕円系反射面としたヘッドランプ特有の問題点も解消できるものとなり、更には、正面から見たときの形状が単純な円形であり、デザイン的な自由度が乏しい点も解決して、この種のヘッドランプの美観の向上にも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】  本発明に係るヘッドランプの第一実施形態を示す斜視図である。
【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ヘッドランプの第二実施形態を示す断面図である。
【図５】  同じく本発明に係るヘッドランプの第三実施形態を示す断面図である。
【図６】  第三実施形態における配光特性を示すグラフである。
【図７】  同じく本発明に係るヘッドランプの第四実施形態を要部で示す正面図である。
【図８】  同じく本発明に係るヘッドランプの第五実施形態を一部を透視した状態で示す斜視図である。
【図９】  同じく第五実施形態におけるシリンドリカルレンズの傾きに対する光源の対応状況を示す説明図である。
【図１０】  同じく本発明に係るヘッドランプの第六実施形態を一部を破断した状態で示す斜視図である。
【図１１】  従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……ヘッドランプ
２……光源
２ａ……フィラメント
３……楕円系反射面
３１……第二楕円系反射面
４……シリンドリカルレンズ
４１、４２……端部レンズ部
５……インナーエクステンション
６……アウターエクステンション
【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】
0003996750.tif 000008
【図８】
0003996750.tif 000009
【図９】
0003996750.tif 000010
【図１０】
0003996750.tif 000011
【図１１】
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