JPH01255102A

JPH01255102A - 車輌用前照灯

Info

Publication number: JPH01255102A
Application number: JP63082759A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Nino; 仁野　直日
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-04-04
Publication date: 1989-10-12
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH0673241B2; US4916585A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明車輌用前照灯を以下の項目に従って説明する。

Ａ、産業上の利用分野Ｂ１発明の概要Ｃ９従来技術［第１０図乃至第１２図］Ｄ１発明が解決
しようとする問題点Ｅ１問題点を解決するための手段Ｆ、実施例［第１図乃至第９図コＦ−１，第１の実施例［第１図乃至第８図コａ、構成［
第１図乃至第３図コｂ１反射面［第１図乃至第５図］ｂ−１，座標等の設定［第４図］ｂ−２，楕円を表わす式［第４図コｂ−３１反射面の形状等を規定するパラメータ［第４図（Ｃ）］ｂ−４，セグメントの形状［第５図］Ｃ０配光［第６図コｄ、変形例［第７図、第８図］Ｆ−２，第２の実施例［第９図〕Ｇ１発明の効果（Ａ、産業上の利用分野）本発明は新規な車輌用前照灯に関する。詳しくは、複数
の反射要素からなる反射領域を有する反射鏡と、該反射
鏡の前後方向に延びる照射軸に沿って配置された光源と
を備えた車輌用前照灯において、反射領域を構成する反
射要素を放物線−楕円複合面の一部を為す形状に形成し
、こねによって各反射要素の水平方向における長さのみ
によって反射鏡の拡散機能が規制されることなく、所望
の配光パターンを得ることができ、例えば、スラント角
の大きいヘッドライト等に適用することができる新規な
車輌用前照灯を提供しようとするものである。

（Ｂ　発明の概要）本発明車輌用前照灯は、複数の反射要素からなる反射領
域を有する反射鏡と、該反射鏡の前後方向に延びる照射
軸に沿って配置された光源とを備えた車輌用前照灯にお
いて、反射領域を構成する反射要素が放物線−楕円複合
面により形成されているので、反射鏡の有する拡散機能
が反射要素の水平方向における長さだけによって規定さ
れることなく配光設計を行なうことがでざるだけでなく
、配光パターンを造り出すに当たってのレンズの役割負
担を小さくすることがでさるようにしたものである。

（Ｃ，従来技術）［第１０図乃至第１２図コ前面レンズ
が鉛直方向に関して傾斜された、所謂スラント型のヘッ
ドランプにおいてスラント角度による有効光量の低下を
抑え反射鏡に配光機能を持たせたものとして第１０図に
示す如ぎ車輌用前照灯ａが考えられている。

図中すは反射鏡であり、その反射面が複数の放物柱面状
の反射要素（以下、「セグメントＪと言う。）Ｃ，Ｃ，
Ｃ１・・・から構成されている。

尚、各セグメントＣは第１１図に示されるように点Ｆを
焦点とする仮想的な回転放物面ｄと、該回転放物面ｄの
回転軸ｒ−ｒに平行な基準面ｅを設定した後、基準面ｅ
と仮想回転放物面ｄとの交線ｆ上で仮想回転放物面ｄに
外接するような放物柱面ｇの一部として求められるもの
である。

そして、上記したセグメントＣに隣接するセグメントＣ
′は、第１１図に示されるように、点Ｆ′を焦点とする
回転放物面ｄ′、基準面ｅ′、としたとき、やはり回転
放物面ｄ′と基準面ｅ′の交線ｆ′上で外接する仮想放
物柱面ｇ′の一部として求められるもので、残りのセグ
メントも同様の手順で決定されることになる。

しかして、第１１図において点Ｆに位置された光源から
照射された光のうち基準面ｅ上で反射された光による配
光は第１２図に示されるように水平方向に延びるパター
ンｈとなり、このようなパターンｈの組み合わせによっ
て車輌用前照灯ａの全体の配光パターンが形成されるこ
とになる。

尚、第１２図中Ｈ−Ｈは水平線、Ｖ−Ｖは垂直線を示し
ているが、このような表わし方は以後の配光パターンを
示す図においても同様とする。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
上記したような車輌用前照灯ａにあっては、反射鏡の有
する拡散機能が反射鏡を構成する各々のセグメントの水
平方向における長さしだけによって規定されるため拡散
角に限界がある。

従フて、例えば拡散領域を拡げようとした場合、個々の
セグメントの水平方向における長さしを長くする必要が
あり、そのようにすると前照灯全体の長さに影響してし
まい設計上の自由度が制限されたり、また、前面レンズ
に拡散度の高いステップ部を設けなければならない等の
問題が生じてしまい好ましくない。

（Ｅ、問題点を解決するための手段）そこで、上記した問題点を解決するために本発明は複数
の反射要素からなる反射領域を有する反射鏡と、該反射
鏡の前後方向に延びる照射軸に沿って配置された光源と
を備えた車輌用前照灯において、反射領域を構成する反
射要素を放物線−楕円複合面により形成したものである
。

従って、本発明によれば、反射鏡の有する拡散機能が反
射要素の水平方向における長さたりによって決定される
というようなことがなく、放物線−楕円複合面の形状を
決定するパラメータの設定によりある程度の任意性をも
って設計することができ、前面レンズに拡散度の高いス
テップ部を設けることなく所望の配光パターンを得るこ
とができる。

（Ｆ、実施例）［第１図乃至第９図］以下に本発明車輌用前照灯の詳細を図示した各実施例に
従って説明する。

（Ｆ−１，第１の実施例）［第１図乃至第８図］第１図乃至第８図は本発明車輌用前照灯の第１の実施例
１を示すものである。

（ａ、構成）［第１図乃至第３図］２は反射鏡であり、その反射面３が複数のセグメント３
．．３２，３．、・・・及び３′寡、３’２．３’、、
　　・・・により構成されている。

そして、各々のセグメントは放物線−楕円複合面の一部
を為す形状とされており、正面から見て上下方向に長細
い略長方形状とされている。尚、ここで、放物線−楕円
複合面とは、垂直断面形状が放物線を呈すると共に水平
断面形状が楕円を呈する面で、放物線の焦点と楕円の第
１焦点とが共通であるものを称し、楕円放物面は含まれ
ない。

４は照射軸（灯具の照射方向に正対して延びる軸を「照
射軸」と称する。）Ｘ−Ｘ上に位置された電球であり、
セグメント−３□、３′１（１”ｌ　、２．３、・・・
）の共通焦点Ｆ、にそのフィラメント５の中心が位置さ
れるように配置されている。

６は上記反射鏡２を収納するための図示しないランプボ
ディの前面を覆っている前面レンズであり、拡散その他
所定の機能を有する各種ステップが形成されている。

（ｂ、反射面）［第１図乃至第５図コ以下に、反射鏡２の反射面３を構成しているセグメント
を表わす式を導出し、これら複数のセグメントによって
反射面３を構成する手順を説明する。

（ｂ−１，座標等の設定）［第４図］第４図は座標設定を示すものであり、照射軸Ｘ−Ｘに一
致する軸をＸ軸とし、上下方向をＺ軸、水平方向をＸ軸
とした直交座標系が選ばれている。

図中、点Ｆ（Ｆ、、Ｆ、）は仮想的に点光源を置く位置
を示している。また、セグメント３□とｘ−ｙ平面との
交線７（図では楕円の一部である。）上の点のうち点Ｆ
に最も近い点を点Ｐ（Ｐ、、Ｐ、）とし、最も離れた点
を点Ｑ　（Ｑ、、Ｑ、）とする。

そして、点Ｆに点光源を置いたと仮定したときに当該点
光源から照射される光が点Ｐにおいて反射されることに
なるが、この点Ｐにおける光の拡散角をＸ軸に平行な軸
に対して測ったときの角度と定義して、これを０２とし
、同様に点Ｑにおける光の拡散角を０９とする。

尚、上記した角度のとり方は第４図（Ｂ）において反時
計回り方向が正となるようにされており、従って、この
場合の図ではθ２が正、θ９か負とされている。

また、上記の説明において各点の２座標を省略して表現
したが、これは２＝０が明らかであり、説明上の不都合
も生じないので今後もこのような省略の仕方を用いるこ
とにする。

（ｂ−２，楕円を表わす式）［第４図コしかして、上記
したパラメータから楕円ど−＼（ＰＱをその一部として含む）の式における各パラメー
タを決定することになるが、８つのパラメータ（ＦＸ、
　　ｙ、ＰＸ−Ｐｙ、ＱＸ、Ｑｙ。

θ２．θｑ）中の７つにより楕円が決定され、残９１つ
のパラメータは必然的に求められるため、以下の説明で
は点ＱのＸ座標Ｑヶを未定とし、他のパラメータを既知
として楕円を決定する方法を採用することにする。

先ず、点Ｐを通りＸ軸に対してＱ２だけ傾いて延びる直
線λ、と、点Ｑを通りＸ軸に対してＱ９だけ傾いた直線
ｆ１９との交点５（ｓｘ、ｓｙ）を求める。

直線Ｊ２ｐ、Ｉ１．．を示す式は次のようになる。

ｕ、：ｙ＝ｔａｎθｐ　　’　　（Ｘ−ＰＭ　）　＋Ｐ
ｙ、Ｑ９：　ｙ＝　　ｔａｎθＱ　　・（Ｘ　　Ｑｘ　
）　＋Ｑｙこの２式を連立させることにより両皿線の交
点を求めるとＳｙ　（Ｑｙ）　−ｔａｎθｐ・（ｓ、−ｐ、）＋ｐ、
　　　　　−（２）が得られる。尚、上式中のＳｌｌ　
（ＱＸ）、５ｙ（Ｑ、）という表わし方は交点Ｓの座標
がＱ、に依存することを意味するものである。

よって、点Ｓと点Ｆとを焦点とする楕円のうち、点Ｐ、
Ｑを通る楕円においては、楕円の定義からＴ買Ｆ＋互５＝ＦＰ＋丁］璽が満たされるので、この右辺を左辺に移項したものをＫ
　（Ｑ、　）とおくとＫ　（Ｑ、）＝ＦＱ＋ＱＳ−（Ｔ”Ｔ＋■ｙ）＝　［（
Ｆ、−Ｑ、）　’＋　（Ｆｙ−Ｑｙ）　２］　””◆［
（ＱＸ−５Ｘ）　２＊　（ｑｙ−ｓｙ）　’］　”２−
　［（ｐｘ−ｐり　２＋（Ｆｙ−ｐ、）　２］　１／２
−［（Ｐ、−５，）２＋（Ｐｙ−５ｙ）’］Ｉ／’＝ｏ
　　　　　　　　　　−（３）が得られる。

しかして、この（３）式、即ちＫ　（Ｑ、　）　＝０を
満たすＱ、が先に未定としたパラメータであり、このＱ
、を（１）、（２）式に代入することによって点５（Ｓ
ｘ、Ｓ、）が決定されることになる。

結局、楕円上の任意の点をＸ　（ｘ、ｙ、ｚ）とすると
楕円の方程式はＦＸ＋”Ｆ丁＝’ｒｒ＋Ｐ丁一一定（この値をＬｏとする。）において右辺を左辺に移項したものをＧ　（ｘ。

ｙ）とするとＧ　（ｘ、ｙ）＝ＦＴ＋Ｙ丁−り、ｎ＝　［（Ｘ−ＦＸ）　２＋　（ｙ−Ｆｙ）　２］　””
÷ｃ（Ｘ−５Ｘ）　”＋　（ｙ−５ｙ）　”］　””−
ｔａｎ＝ｏ　　　　　　　　　−（４）と表わされる。但し、Ｌ、ｎ＝ＦＰ＋ＰＳ＝　［（Ｆ、−Ｐ、、）２＋（Ｆ、−ｐ、）ｚ１＋ｚｚ
＋［（Ｐ、−５Ｘ）’＋（Ｐ、−５，）２］”’　　−
（５）である。

また、楕円の中心をＣ（ｃう、ｃｙ＞、長径をａ、短径
をｂとすると次のようになる。

ｂ＝　　　［ａ”　　　−二ｎゴー−２コ　　１・（ｂ
−３，反射面の形状等を規定するパラメータ）［第４図
（Ｃ）〕そして、セグメントを放物線−楕円複合面の一部として
形成するためには、放物線−楕円複合面の形状及び光軸
の方向を特定するパラメータを前記した楕円を表わす式
から算出し、これを放物線楕円複合面を表わす式に適用
すればよい。

即ち、第４図（Ｃ）に示すように焦点Ｆ、Ｓを通る直線
ｉｔｓと楕円との交点のうち焦点Ｆに近い方の点を０′
としたとき、ＯＦ（＝ｆとする。）、丁−丁（＝ｋ・ｆとする。）は
各々 −＾ユニ」＝ｒ−ＴＩｆ　　　　　２　　　　　ａ　　　　２トナル。但シ、
Ｆ　Ｓ　＝　［（ＦＸ−５Ｘ）　２＋　（Ｆ、−５ｙ）
　２］　”’テある。

一方、Ｘ軸と直線ｆＬｒｓのなす角をδとすると（ｂ−
４，セグメントの形状）［第５図］こうして、上記パラ
メータ、つまり（７）式のｆと（８）式のｋから放物線
−楕円複合反射面の形状が決定され、さらに、（９）式
の６からそのセグメントの光軸の向きが定められること
になる。

一般に、ｘＩｌｆ１方向をセグメントの光軸の方向とし
、上下方向をＺ軸とした場合の放物線−楕円複合面の式
は、頂点と第１焦点迄の距疏をｆ′、頂点と第２焦点迄
の距離をに′・ｆ′とすると［（ｘ−ｆ’）２＋ｙ”＋
ｚ２）］””＋［（ｘ−に’・ｆ’ｌ◆ｙ２］”’−（
ｋ’＋１）・ｆ’−ｏ　　　　　　　　　　−（１０）
であることが知られているので、このｆ′、ｋ′に（７
）式のｆ、（８）式のｋを各々代入すると共に、セグメ
ントの光軸の方向を決定るするために点Ｆを通る軸の回
りにδだけ図形を回転させる、つまり、数学的には移動
後の座標を（ｘ　ｔ。

ｙ　ｔ　、　ｚ　ｔ　）としたときという（ｘ、ｙ、ｚ）から（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）への８
動操作を行なうことによって求める放物線−楕円複合面
が得られることになる。そして、この面のうち端点とし
て点Ｐ、Ｑを含むものが最終的なセグメント３Ｉとされ
る。

尚、放物線−楕円複合面における上下方向、即ち、Ｚ軸
方向における長さは適宜窓めれば良いことは勿論である
。

次に、セグメント３□の形状も同様にして、上記点Ｑ　
（Ｑ、、Ｑ、）が点ｐ（ｐｘ、ｐｙ）に相当するものと
し、他方の端点をＱ’　（Ｑ’、。

Ｑ′、）とおけば、Ｑ′、を未定とし他のパラメータが
既知であるものとして求めることができることは以上の
議論から明らかであり、以降３３．３４、・・・の形状
も同様にして一義的に定められることになる。

上記した手順を要約すると次のようになる。

（１）パラメータを設定する。

（２）１のパラメータ（この例ではＱ、とじている。）
を未定として楕円を決定する。

（３）楕円の形状を表わすパラメータ及びセグメントの
光軸の方向を定めるパラメータを求める。

（４）（３）で求めたパラメータから放物線−楕円複合
面を決定する。（その一部がセグメントの形状を表わし
ている。）（５）（１）〜（４）の繰り返しにより、各セグメント
の形状を順次求めて行く。

以上のような手順の一例を示すものが第５図であり、仮
想的な焦点ＦをＦ　（２５，０，Ｏ）（以下単位はｍｍ
とする。）としたとき、第１のセグメン１−３．におい
てはＰ　Ｉ（０，０、０，０）　、（１＋（８，９、３
０，０）　、　　θ、＝１０＠　、　　θ９　＝−１０
°とし、第２のセグメント３２においてはＰ２　　（８
，９，３０，０）　、　Ｑ２　　（３５，７゜６０、０
　）　、θ、＝５°、θ９＝−５°とし、また、第３の
セグメント３３ではＰ３　（３５，７゜６０．０　）　
、Ｑ　ｓ　　（７７，ｔ　、　　９０．０　）　、　　
θ２＝１０゛、θ９＝−５°　とした場合の各セグメン
トとｘ−ｙ平面との交線（楕円の一部）がｘ−ｙ平面上
に示されている。尚、図中５１、Ｓ２　、Ｓ３は各々の
場合の楕円の第２焦点を示すものである。

（ｃ、配光）［第６図コしかして、上記した反射鏡２によって第６図に示すよう
な配光パターン８が得られることになる。

９１　（図では、＝１〜．迄を示す、）は反射鏡２のセ
グメント３Ｉによる配光パターンであり、各セグメント
の総合焦点Ｆに位置された電球４７５）ら照射された光
は各々のセグメント３１によって第２焦点Ｓｌで集光さ
れる方向に反射された後前面レンズを介して車輌前方に
照射されるため、上下方向への拡がりに比べ左右方向に
おける拡がりが大きいパターンとなる。

９′１　（図では１＝、〜、迄を示す。）は反射鏡２の
他のセグメント３．による配光パターンであり、やはり
左右方向に拡がったパターンとなる。

従って、反射鏡２による配光パターン８は上記した配光
パターン９１．９　′Ｉの合成として得られ、各セグメ
ントにおける拡散角θ３、θ９の設定によりセグメント
の水平方向の長さのみに制限されることなく所望の配光
パターンに必要な拡散性等を得ることができる。

（ｄ、変形例）［第７図、第８図コ第７図は反射鏡２の変形例２Ａを示すものであり、前述
した反射鏡２とはセグメントの配置上に相違を有してお
り、該反射鏡２Ａにおいては隣接するセグメントの間に
は各々段部１０１１１０２．１０３、・・・、１０”、
、１０’、、１０′３、・・・が形成されている。尚、
この例では各セグメントの仮想的な焦点の位置は各々異
なるようにされている。

しかして、段部１０１．１０２．１０３、・・・を有す
る反射鏡２Ａの設計手順は次のようになる。

即ち、第８図に示されるように、セグメント３１　　（
１＝Ｉ、２．３、・・・）の仮想的な焦点をＦ、とし、
セグメント３Ｉとｘ−ｙ平面との交線上の端点をＰ＋　
、Ｑ＋　とすると、次のセグメント３Ｉ。、は、点Ｐ　
１＋１をその焦点Ｆ１・直と点Ｑ＋を通る直線上におい
て点Ｑ＋の延長上に来るように位置せしめることによっ
て、後は前述した議論を用いて決定されることになる。

このようにすることによって、各セグメントの境界にお
ける突出部により光源からの光に対して影が生じるとい
うようなことがなく、従フて、光量の低下を防ぐことが
可能となる。

（Ｆ−２，第２の実施例）［第９図］第９図は本発明車輌用前照灯の第２の実施例を示すもの
であり、反射面を上下方向にさらに分割して形成したも
のである。

尚、この第２の実施例に示す車輌用前照灯ＩＡのうち前
記第１の実施例に示した車輌用前照灯１における構造又
は機能と同し構造又は機能を有する部分については車輌
用前照灯１の同様の部分について使用した符号と同じ符
号を付することによって詳細な説明を省略する。

１１は反射鏡であり、該反射鏡１１の反射面１２は４つ
の反射領域１３．１４．１５．１６ｈ）うなり、各々の
反射領域は複数のセグメント１３１．１４Ｉ、１５１％
　１６１　　（１＝１％２５５、・・・）から構成され
ている。

そして、各セグメント１３＋、１４＋。

ｔ！５．、ｉｓ、は、やはり放物線−楕円複合面の一部
を為す形状とされている。

このように反射面を構成する反射領域の数を増やすこと
によりて更に緻密な設計に基づく配光を得ることができ
る。

（Ｇ、発明の効果）以上に記載したところから明らかなように、本発明車輌
用前照灯は、複数の反射要素からなる反射領域を有する
反射鏡と、該反射鏡の前後方向に延びる照射軸に沿って
配置された光源とを備えた車輌用前照灯において、上記
反射領域を構成する反射要素を放物線−楕円複合面によ
り形成したことを特徴とする。

従って、本発明によれば反射要素を放物線−橋円複合面
の一部をなすような形状としているため、反射要素の水
平方向の長さのみによってセグメントの拡散角に制限を
うけることなく配光設言］を行なうことができ、また、
所定の配光パターンを作り出す制御用レンズの役割がか
なり軽減され、それによって、該制御用レンズの設計を
非常に行ない易いものとすることができる。

尚、前記各実施例においては反射鏡の反射面全面を複数
の反射要素により構成したが、本発明がこれに限定され
て解釈されるものではなく、例えば、反射面が上下及び
左右の４つの反射領域に区分された反射鏡において、上
下の反射領域を単一の反射面とし、左右の反射領域のみ
を複数の反射要素で構成する、というように反射面の一
部に適用することも本発明の範囲に含まれるものである
。

また、前記した実施例においては反射要素が上下又は左
右方向に沿りて配置された例を示したが、勿論このよう
な例に限られることはなく、カットライン形成のための
シェードを有する電球を用いる場合には反射面のうちの
ある反射領域を構成する各反射要素を、水平方向に対し
て一定の角度をなす方向に沿って延びるように配置して
も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明車輌用前照灯の第１の実施例
を示すものであり、第１図は要部の分解斜視図、第２図
は要部の水平断面図、第３図は前面レンズを取り除いた
状態の正面図、第４図は座標の設定を説明するための図
であり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は概略平面図、（
Ｃ）は楕円の形状を示す図、第５図はセグメントの設計
手順の一例を示す図、第６図は配光パターン図、第７図
は変形例を示す要部の水平断面図、第８図はセグメント
の配置を示す概略図、第９図は本発明車輌用前照灯の第
２の実施例を示す正面図、第１０図乃至第１２図は従来
の灯具の一例を示すものであり、第１０図は前面レンズ
を除いた状態の正面図、第１１図はセグメントの形状を
説明するだめの図、第１２図は配光パターン図である。符号の説明１・・・車輌用前照灯、　　２・・・反射鏡、３・・・
反射領域、３１．３′Ｉ　　（１＝１．２．３、・・・）・・反射
要素、　４・・・光源、Ｘ−Ｘ・・・照射軸、　２Ａ・・・反射鏡、ＩＡ・・車
輌用前照灯、　　１１・・・反射鏡、１３．１４．１５
．１６・・・反射領域、１３１．１４１，１５１．１６
＋　　（１”＋、２．３、・・・）・・・反射要素出　願　人　株式会社小糸製作所代理人弁理士　　小　　松　　祐　　冶、：；”、□ ゛付；・（ゝら要部＋４断面［Ａ第２図／′ ＼前面レンズを取り除いた止面［２１第３図３＋、ｈ・反射要素Ｚ卒げ設定の説明図〈概Ｑ１１視［Ａ）第４図ＣＡ＞１　　　　　　　　　　　Ｆ（Ｆｘ、Ｆす）−リ締標設定ｙ＋４見１＋ｉ［Ｊ　（概略Ｐｉ＆１１４）第
４図ＣＢ）一す座標設定の説ＩＪ用Ａ（楕円の形状３示ずｌ）第４因（
の要部水平断面ＴＭ（変形例）第７図３・く・・１ココ　　〉　・　反射要ン−ｑセグメントの配置を示す概略図ｅｄｒ　　（’＋　　Ｉ？ＦＩ＾１面レしズｔ！−取り除いた正面図（第２の実施例）
前面レンズを収り【ｔいた正＋ｌ＋ｉ図（従来例）第１
０図、、７゜２０２．’＋、ｌ、、１に９＋３Ｑｌ−１＋ｌ
［４（１，１：　ｋ、６Ｍ　ｌ　　　　ｑ′第１１図配光〕＜クーン［ａ　Ｉ　ｌｅｔ来例〉第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

複数の反射要素からなる反射領域を有する反射鏡と、該
反射鏡の前後方向に延びる照射軸に沿って配置された光
源とを備えた車輌用前照灯において、上記反射領域を構
成する反射要素を放物線−楕円複合面により形成したこ
とを特徴とする車輌用前照灯