(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と第一反射面と第二反射面とから成るヘッドランプであって、前記第一反射面は前記光源を取り囲むように形成され、それぞれが前記光源を第一焦点とし、第二焦点を相手方の反射面上若しくはその近傍とし、第一焦点より下方で左右方向に位置し、前記第一反射面上の前記第二焦点付近には開口部が設定されており、前記第一反射面は前記光源に対して左右方向にあり一対の回転楕円面系反射面であり、前記第二反射面は前記第一反射面の第二焦点に集光し前記開口部から放射される前記第一反射面からの反射光をこのヘッドランプの照射方向に向けて反射する、それぞれの前記第二反射面近傍に焦点を有する一対の放物面系反射面であることを特徴とするヘッドランプ。
【請求項２】
前記第一反射面の前記第二焦点の近傍には遮光板若しくは遮光ミラーが設けられ、この遮光板、遮光ミラーのエッジ近傍に焦点を有する前記第二反射面によりすれ違い配光の明暗境界線が形成さ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】
前記反射面は、前記遮光板若しくは遮光ミラーのエッジに焦点を有する一枚、または、折り曲がった複数の放物柱面、若しくはそれに類似する自由曲面とされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のヘッドランプ。
【請求項４】
前記第二反射面相互の間には一方の第二反射面に反射した光が他方の第二反射面に達するのを防止するために、略鉛直方向への壁面の組合せとした中央突出面が設けられている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】
前記第一反射面の前記開口部の前方には、前記光源からの直射光や前記第一反射面からの反射光などが前記開口部から直接に外部に漏出するのを防止する漏出防止板、若しくは、漏出防止ミラーが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項６】
前記第一反射面の一部には光取出口が設けられ、この光取出口に対応する第四反射面が設定されており、この第四反射面は回転楕円面系反射面で構成されており、それぞれが前記光源を第一焦点とし、第二焦点はそのほぼ左右方向に位置し前記第二焦点の先には前記第四反射面で反射された光を受ける前記第五反射面が設定され、前記第五焦点は前記第四反射面からの反射光をこのヘッドランプの照射方向に向けて反射する、前記第四反射面の前記第二焦点近傍に焦点を有する放物面系反射面であることを特徴とする請求項１〜請求項５何れかに記載のヘッドランプ。
【請求項７】
前記第四反射面の第二焦点の近傍には第二遮光ミラーが設けられ、前記第五反射面からの反射光がすれ違い配光を形成していることを特徴とする請求項６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】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細には、ヘッドランプ、フォグランプなど照明を目的とする車両用灯具の構成に係り、全体形状を小型化した場合にも光源に対する光束補足率が低下せず、充分な光量を確保できる車両用灯具の構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の照明用とした、車両用灯具の構成としては図１０および図１１に示すような構成のものであり、先ず、図１０に示す構成の車両用灯具９０は、光源９１を焦点とする回転放物面の反射面９２を採用し、光源９１からの光を前記反射面９２により平行光線として照射方向に投射し、この平行光線中に、主に水平方向に拡散するレンズカット９３ａが設けられたレンズ９３を配置することで、水平方向に照射幅が広い車両用に適する配光特性を得るものである。
【０００３】
また、図１１に示す車両用灯具８０は、第一焦点ｆ１に光源８１を設置した回転楕円など楕円面系の反射面８２を採用するものであり、第二焦点ｆ２に収束する光源８１からの光の光束中にシャッタ８３を設置することで、反射面８２からの断面が略円形の光束を略下弦の半月状とし、この断面形状を投影レンズ８４で反転投影することで略上弦の半月状とした配光特性を得るものであり、プロジェクタ型、ＰＥＳなどと称されているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成とした車両用灯具において、先ず、図１０に示した車両用灯具９０では、ヘッドランプとしての光量に最低限必要な量を確保するためには上下に８０mm程度、左右に１５０mm程度の反射面９２の大きさが必要であり、現在実際に車両に採用されているヘッドランプも上記寸法に近づいているので、これ以上の小型化は不可能である問題点を生じている。
【０００５】
また、図１１に示すヘッドランプ８０においては、確かに小型化は可能となるが、車両の外面には凸レンズ状の投影レンズ８４のみが表れるものであるので、ヘッドランプ８０としてのデザイン面での自由度が全くなく、採用車種が増えるほどにデザインが陳腐化する問題点を生じている。また、配光特性を形成するためには反射面８２からの光量の略半分を遮蔽するシャッタ８３が必須であるので、光源８１に対する光束利用率もそれ程に高くないものであった。
【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、光源と第一反射面と第二反射面とから成るヘッドランプであって、前記第一反射面は前記光源を取り囲むように形成され、それぞれが前記光源を第一焦点とし、第二焦点を相手方の反射面上若しくはその近傍とし、第一焦点より下方で左右方向に位置し、前記第一反射面上の前記第二焦点付近には開口部が設定されており、前記第一反射面は前記光源に対して左右方向にあり一対の回転楕円面系反射面であり、前記第二反射面は前記第一反射面の第二焦点に集光し前記開口部から放射される前記第一反射面からの反射光をこのヘッドランプの照射方向に向けて反射する、それぞれの前記第二反射面近傍に焦点を有する一対の放物面系反射面であることを特徴とするヘッドランプを提供することで、小形化と光束利用率との向上とを共に可能として、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４に符号１で示すものは本発明に係るヘッドランプであり、図１は斜視図、図２は正面図、図３は光源２の中心線Ｘに沿う垂直断面図であり、図中に符号３ａで示すものは、車両の運転席側から見た場合光源２の右側半部に配置される右第一反射面であり、この右第一反射面３ａは後に説明する左第一反射面３ｂと共に長軸Ｙ（ａ、ｂ）を前記中心線Ｘに対して適宜に下向きのものとされている。
【０００８】
図４は前記右第一反射面３ａと左第一反射面３ｂとの長軸Ｙに沿う断面図であり、前記右第一反射面３ａと左第一反射面３ｂとは共に光源２を第一焦点ｆ１とする回転楕円面など楕円面系の反射面として形成され、そして、光源２の中心線Ｘに沿う垂直断面で接合されて一体化され、第一反射面３とされている。
【０００９】
このときに、前記右第一反射面３ａの長軸Ｙａは、上記のように適宜に下向きとされると共に左方向に傾けられ、これと対称に前記左第一反射面３ｂの長軸Ｙｂは右方向に傾けられ、よって、右第一反射面３ａの第二焦点ｆ２ａは左方向に傾けられた長軸Ｙａ上、即ち、相手側である左第一反射面３ｂ寄りに存在するものとなり、同様に左第一反射面３ｂの第二焦点ｆ２ｂも右第一反射面３ａ寄りに存在するものとなる。
【００１０】
そして、右第一反射面３ａの第二焦点ｆ２ａは左第一反射面３ｂ上、若しくは、その近傍に設定され、同様に左第一反射面３ｂの第二焦点ｆ２ｂも右第一反射面３ａ上、若しくは、その近傍に設定され、それぞれの第二焦点ｆ２ａに対応する位置には開口部４が設けられている。
【００１１】
即ち、本発明によれば、第一反射面３は右第一反射面３ａと左反射面３ｂとで光源２の周囲を取り囲む形状とされているが、前記光源２から放射され右第一反射面３ａに反射した光は左反射面３ｂに設けられた開口部４から第一反射面３の外部に取り出されるものとなり、同様に左反射面３ｂに反射した光は右反射面３ａに設けられた開口部４から外部に取り出されるものとなるのである。
【００１２】
本発明では、上記のようにして第一反射面３から外部に取り出された光に対して第二反射面５を設けることで、このヘッドランプ１の照射方向に光を向かわせるものであり、上記第一反射面３が右第一反射面３ａと左反射面３ｂとの一対で構成されているのに対応して、第二反射面５も右第二反射面５ａと左第二反射面５ｂとの一対で構成されている。
【００１３】
そして、右第二反射面５ａは、前記左反射面３ｂの第二焦点ｆ２ｂの近傍に焦点を有し、垂直方向断面には放物線が表れ、水平方向断面には直線が表れる放物柱面として形成され、左第二反射面５ｂも前記右第一反射面３ａの第二焦点ｆ２ａの近傍に焦点を有する同様な放物柱面として形成されている。
【００１４】
尚、このときに、ヘッドランプ１としては水平方向に幅の広い配光特性が要求されるものであるので、前記第二反射面５（ａ、ｂ）は上記にも説明したように放物柱面の断面に直線が表れる方向を水平方向として配置され、第一反射面３（ａ、ｂ）からの光を垂直方向には略平行光線に収束し、水平方向には収束を行うことなく反射するものとしている。また、理解を容易とするために図では第二反射面５（ａ、ｂ）は一面の放物柱面として示したが、これは上下方向および／または前後方向に多段に分割しても良いものである。
【００１５】
また、前記第二反射面５（ａ、ｂ）は、右第二反射面５ａからの反射光と左第二反射面５ｂからの反射光の合成されたものがヘッドランプ１としての配光特性を形成するものであるので、前方で双方の反射光が重なり合い、且つ、水平方向への照射角も適宜となるように、両第二反射面５（ａ、ｂ）は角αを０〜８０゜の範囲として設定される。更には、前記第二反射面５（ａ、ｂ）は角αが適宜に異なる複数の放物柱面、或いは、それに近似する複数の自由曲面で構成され、総合の反射光でヘッドランプ１の配光特性を形成するものとしても良い。
【００１６】
加えて、本発明のヘッドランプ１においては、前記第二反射面５（ａ、ｂ）からの反射光に車両用灯具としての適正な配光特性を与えるための遮光ミラー６（ａ、ｂ）が設けられている。この遮光ミラー６（ａ、ｂ）は、形状を略平板状とされ、前記第一反射面３（ａ、ｂ）のそれぞれの第二焦点ｆ２ａ、ｆ２ｂ、または、その近傍にエッジ６ｃが設けられるものとされ、基本的には第一反射面３（ａ、ｂ）からの反射光の断面形状の一部を遮蔽し成形するものである点は、従来例で説明したプロジェクタ型に用いられていたシャッタと同じ機能を有するものである。
【００１７】
図５は、前記遮光ミラー６の作用を説明するものであり、この遮光ミラー６においては、前記第一反射面３の長軸Ｙが前記エッジ６ｃに略接するように設置されている。そして、第一反射面３の第二焦点ｆ２はエッジ６ｃに対し適宜の前方もしくはその近傍に設定されている。
【００１８】
このようにすることで、図示の状態で長軸Ｙよりも上方から第二焦点ｆ２に向かう光は前記遮光ミラー６に遮蔽されることなく第二焦点ｆ２に収束するものとなり、一旦収束した後には上下が反転し、光束の断面形状は図中に符号Ｓｄとして示すように上弦の半円状として第二反射面５に達するものとなる。
【００１９】
一方、長軸Ｙよりも下方から第二焦点ｆ２に向かう光は、前記遮光ミラー６に遮蔽されると共に反射が行われ、その反射が行われた後には第二焦点ｆ２の写像である写像第二焦点ｆ２′に収束する。このとき既に遮光ミラー６により反射が行われて上下が反転しているので、写像第二焦点ｆ２′に収束した後の光束の断面形状も上弦の半円状となる。
【００２０】
即ち、本発明の構成によれば、前記遮光ミラー６に当たらずにすり抜ける光束も、遮光ミラー６に当り反射する光束も上弦の半円状であり、即ち、ヘッドランプ１からの照射光として上向き光発生の要因を持たないものであるので、すれ違い配光の形成に最適なものとなる。よって、遮光ミラー６に反射した光の進行方向に写像第二焦点ｆ２′の近傍を焦点とする第二反射面５を設けておけば、第一反射面３で反射される光のほぼ全量をヘッドランプ１の照射光として利用できるものとなる。尚、上記のように遮蔽される光の回収を期待しない場合には遮光ミラー６は反射機能を有さない単なる遮蔽板としても良いものである。
【００２１】
尚、光が遮光ミラー６により上下半分に分割され、一方は反射され他方はすり抜ける状態を明確に示せるものとし理解を容易とするために、図５では、遮光ミラー６の先方に離れて第二焦点ｆ２が存在しているものとして図示および説明を行っているが、実際には第二焦点ｆ２の位置には面積を有する光源像が結像されるものであるので、エッジ６ｃと第二焦点ｆ２とが一致しているときにも、全く同様な作用を生じるものとなる。
【００２２】
図２、及び、図４中に符号７で示すものは、右第二反射面５ａと左第二反射面５ｂとの間に設けられる中央突出面であり、一対とした前記第二反射面５（ａ、ｂ）は、ヘッドランプ１の配光特性を形成するために、お互いが向き合う状態で配置されるものであるので、配置の状態によっては一方の反射面からの反射光が他方の反射面に入射して配光特性の形成を阻害する事態も生じる。
【００２３】
前記中央突出面７は、この事態を防止するために設けられるものであり、例えば照射方向に向かう頂点を有し、且つ、垂直の側面７ａを有する三角柱状として形成され、前記側面７ａで光が一方から他方の第二反射面５に入射することを防止するものである。
【００２４】
また、図４中に符号８で示すものは漏出防止ミラーであり、この漏出防止ミラー８は光源２からの直射光などが前記開口部４から照射方向に向けて漏出し、対向車の運転者或いは歩行者などに対し幻惑を生じさせることの防止を目的として設けられるものである。
【００２５】
この目的に沿うために、前記漏出防止ミラー８は照射方向前方から、それぞれの開口部４を覆うようにして設けられている。このときに、この実施形態では前記漏出防止ミラー８は前記遮光ミラー６のエッジとほぼ平行な軸を持ち且つ第一反射面３に向かい開く略円錐面状として形成され、内面には反射処理が成されて、開口部４から漏出した光を再度へ第一反射面３内に帰還させ、再利用することで光源２に対する光束利用率の一層の向上を図っている。
【００２６】
以上が本発明に係るヘッドランプ１の基本構成であり、上記の説明でも明らかなように、本発明のヘッドランプ１においては、光源２は第一反射面３でほぼ全周を取り囲まれているので、第一反射面３が捕捉する段階では、この光源２に対する光束補足率は極めて高いものとすることが可能である。
【００２７】
加えて、本発明のヘッドランプ１においては、第一反射面３に反射した光を再度第二反射面５で反射して照射光とする構成としたことで、第二反射面５の設定位置に自由度を与え、従来は遮蔽のみを行っていたシャッタをミラー化して遮光ミラー６とし、遮蔽された部分の光も照射光としての利用を可能としたことで、第一反射面３から第二反射面５への光を移行させるときの効率も高めるものである。
【００２８】
以上の総合により、本発明のヘッドランプ１では、光源２の総光量に対し照射光として使用可能とする割合を６０％以上とすることが可能であり、これは従来の構成のヘッドランプの１．５〜２倍の高効率である。また、本発明の構成によれば、光源２は第一反射面３により開口部４の部分を除き覆われ、その開口部４も光源漏出防止ミラー８により前方から覆われるので、外部からは光源２が全く見えず斬新な外観のヘッドランプ１となる。
【００２９】
尚、上記の説明からも明らかなように、上記の基本構成としたヘッドランプ１は、図１に示した状態から天地を逆として構成しても良く、更には、上記第一反射面３と第二反射面５とを、それぞれ上下の２段重ねとして形成しても良いものである。
【００３０】
図６〜図９は上記の構成のヘッドランプ１を基本とした応用例を示すものであり、先ず、図６に示す第二実施形態では、ヘッドランプ１は第一反射面３の一部に光取出口３ｃを設けると共に、この光取出口３ｃから放射される光束の範囲に光源２を焦点とする回転放物面など放物面系とした第三反射面９を上方に設けたものである。
【００３１】
このようにすることで、ヘッドランプ１は全体として縦長の形状とすることができ、例えば車両のデザインと整合を取るときの自由度が増すものとなる。尚、前記光取出口３ｃが設けられたことで、前記第二反射面５に対する光量の配布量は減少するものとなるが、その減少した分の光量は第三反射面９から照射方向に放射されるので、全体の光量としては変わることはない。
【００３２】
また、前記第三反射面９を走行配光に適する反射面形状のものとしておくと共に、前記光取出口３ｃには開閉を自在とする可動板１０を設けておき、例えば高速走行時或いは対向車の少ない郊外走行時には前記可動板１０を移動して光取出口３ｃを開けて走行配光とするなどの変更は自在である。
【００３３】
さらに、補足的して説明を行えば、前記可動板１０は第一反射面３に略連続する楕円反射面として構成しておき、閉じているときには第一反射面３と同様な作用を行い、開いたときには第三反射面９の方向に光を反射する構成とすれば、すれ違い配光時の高効率を維持できるものとなる。
【００３４】
図７に示す第三実施形態のヘッドランプ１においても、前の第二実施形態と同様に第一反射面３には光取出口３ｃが設けられている。但し、前記光取出口３ｃは第一反射面３に左右に一対として設けられ、これに対応して第三反射面９も前記第二反射面５の外側に左右の一対として設けられている。
【００３５】
そして、それぞれの第三反射面９は、前の第二実施形態と同様に光源２に焦点を有する回転放物面など放物面系の反射面として形成されている。このようにすることで、第二実施形態では、車両に取付けた状態で縦長のヘッドランプ１の提供を可能としていたのに対し、この第三実施形態では横長のヘッドランプ１の提供を可能とする。
【００３６】
尚、前記光取出口３ｃを設けるに当たっては、必ずしも左右対称とする必要はなく、例えば上下方向に位置をずらせると共に、第三反射面９も上下方向に位置をずらせて設置し、正面から見る場合、左上がり、右上がりなど、全体形状が傾斜するものとしたり、或いは、前後方向に位置をずらせて、上方から見る場合に第三反射面９同士に前後を生じるようにしても良いものである。
【００３７】
図８は本発明に係るヘッドランプ１の第四実施形態であり、この第四実施形態においても第一反射面３に光取出口３ｄを設ける点は同様であるが、前の第二実施形態、第三実施形態の何れもが、光取出口３ｄからの光を受ける第三反射面９は光源２を焦点とする放物面系の反射面としていた。
【００３８】
これに対して、この第四実施形態では、前記光取出口３ｄに対応しては、光源２を第一焦点とする回転楕円面など楕円面系の第四反射面１１を設けるものであり、この第四実施形態では、それぞれが前記光源２の軸Ｘに水平方向で略直交する長軸Ｚを有する一対の第四反射面１１が設けられている例で示している。
【００３９】
従って、前記第四反射面１１は、光源２の左右方向に第二焦点ｆ４２を有するものとなり、この第四実施形態では第二反射面５の外側に前記第四反射面１１の第二焦点ｆ４２を焦点とする放物面系とした第五反射面１２を設け、第四反射面１１が捕捉した光源２の光を照射方向に向かわせるものとしている。
【００４０】
このようにすることで、前記光源２からの光は第四反射面１１の第二焦点ｆ４２に収束するものとなるので、光源２が第二焦点ｆ４２の位置まで移動したのと同じ作用、効果が得られ、よって、第四反射面１１の第一焦点から第二焦点の間の距離を適宜なものに設定することで、第五反射面１２にそれ程拡散しない状態で光を供給することができるものとなる。尚、この第四実施形態においても長軸Ｚを正面から見る状態で水平から斜めに傾けたり、上方から見る状態で軸Ｘに対して９０゜から傾け、ヘッドランプ１を車両デザインに対応させることは自在である。
【００４１】
また、上記のように第四反射面１１は楕円面系の反射面であるので、第一反射面３と同様に第二焦点ｆ４２の近傍に、第二遮光ミラー１３を設けて、第五反射面１２からの反射光にすれ違い配光に適する形状を与えるものとしても良く、更には、この第二遮光ミラー１３を可動として、すれ違い配光を望むときには所定位置に配置され、走行配光を望むときには所定位置から退去するものとしても良いものである。
【００４２】
図９は本発明の第五実施形態であり、この第五実施形態は、上記に説明した第三実施形態と第四実施形態とを組合わせたものであり、一層に水平方向に幅の広く垂直方向には幅の狭い、いわゆるアスペクトレシオの大きいヘッドランプを照射光量の低下なく形成することが可能であり、例えば、従来技術では不可能であった、垂直方向の幅が８０ｍｍ以下のヘッドランプ１を実用に充分な光量を有するものとして製造可能とする。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により光源と第一反射面と第二反射面とから成るヘッドランプであって、前記第一反射面は前記光源を取り囲むように形成され、それぞれが前記光源を第一焦点とし、第二焦点を相手方の反射面上若しくはその近傍とし、第一焦点より下方で左右方向に位置し、前記第一反射面上の前記第二焦点付近には開口部が設定されており、前記第一反射面は前記光源に対して左右方向にあり一対の回転楕円面系反射面であり、前記第二反射面は前記第一反射面の第二焦点に集光し前記開口部から放射される前記第一反射面からの反射光をこのヘッドランプの照射方向に向けて反射する、それぞれの前記第二反射面近傍に焦点を有する一対の放物面系反射面であることを特徴とするヘッドランプ。及び、前記第一反射面の前記第二焦点の近傍には遮光板若しくは遮光ミラーが設けられ、この遮光板、遮光ミラーのエッジ近傍に焦点を有する前記第二反射面によりすれ違い配光の明暗境界線が形成されているヘッドランプとしたことで、第一には、光源をほぼ全周から覆う第一反射面の形状と、遮蔽した部分の光を再利用可能とした遮光ミラーとにより、光源に対する光束利用率を従来のヘッドランプの構成の約２倍程度まで向上させ灯具の性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００４４】
また第二には、上記構成に第三反射面、或いは、第四反射面と第五反射面とを組合わせることで、光量の損失を生じることなく縦長、横長など形状を自在なものとして、車両のデザインにマッチしたものとすると共に、特に第一反射面により光源を意識させないものとして斬新なデザインの提供も可能とし、車両の美感の向上にも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】  本発明に係るヘッドランプの第一実施形態を示す正面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】  図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】  遮光ミラーの作用を示す説明図である。
【図６】  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７】  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四実施形態を示す正面図である。
【図９】  同じく本発明に係るヘッドランプの第５実施形態を示す正面図である。
【図１０】  従来例を示す断面図である。
【図１１】  別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０……ヘッドランプ
２……光源
３……第一反射面
３ａ……右第一反射面
３ｂ……左第一反射面
３ｃ、３ｄ……光取出口
４……開口部
５……第二反射面
５ａ……右第二反射面
５ｂ……左第二反射面
６（ａ、ｂ）……遮光ミラー
６ｃ……エッジ
７……中央突出面
７ａ……側面
８……漏出防止ミラー
９……第三反射面
１０……可動板
１１……第四反射面
１２……第五反射面
１３……第二遮光ミラー
【図１】
0004299980.tif 000002
【図２】
0004299980.tif 000003
【図３】
0004299980.tif 000004
【図４】
0004299980.tif 000005
【図５】
0004299980.tif 000006
【図６】
0004299980.tif 000007
【図７】
0004299980.tif 000008
【図８】
0004299980.tif 000009
【図９】
0004299980.tif 000010
【図１０】
0004299980.tif 000011
【図１１】
0004299980.tif 000012