JPH0428101A - Optical system for vehicle head lamp - Google Patents
Optical system for vehicle head lampInfo
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- JPH0428101A JPH0428101A JP2131378A JP13137890A JPH0428101A JP H0428101 A JPH0428101 A JP H0428101A JP 2131378 A JP2131378 A JP 2131378A JP 13137890 A JP13137890 A JP 13137890A JP H0428101 A JPH0428101 A JP H0428101A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は自動車などに装着させる前照灯の光学系に係り
、特に、リフレクタの形状に特徴を有する光学系に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical system for a headlamp mounted on an automobile or the like, and particularly to an optical system characterized by the shape of a reflector.
第9図は広く用いられている従来例の前照灯を示し、同
図(B)は水平断面図である。FIG. 9 shows a conventional headlamp that is widely used, and FIG. 9 (B) is a horizontal sectional view.
回転放物面鏡1の焦点F付近に光源バルブ(図示省略)
が設置されている。A light source bulb (not shown) is installed near the focal point F of the rotating parabolic mirror 1.
is installed.
上記光源バルブから出射した光は回転放物面鏡1で反射
されて、光軸Z方向の平行光束となってプリズムレンズ
2に入射する。The light emitted from the light source bulb is reflected by the parabolic mirror 1 of revolution and enters the prism lens 2 as a parallel beam of light in the direction of the optical axis Z.
プリズムレンズ2に入射した平行光束は、該プリズムレ
ンズ2によって左右に角θ。ずつ拡散される。The parallel light beam incident on the prism lens 2 makes an angle θ to the left and right due to the prism lens 2. It is spread gradually.
この型式の従来例の前照灯の配光パターンは、第9図(
A)に示すごとく左右に角θ、の範囲にわたり、比較的
−様な配光となる。The light distribution pattern of a conventional headlight of this type is shown in Figure 9 (
As shown in A), the light distribution is relatively uniform over a range of angle θ from left to right.
しかし、望むらくはプリズムレンズ2を用いないで、素
通しのレンズ、若しくは素通しに近い簡単なプリズムレ
ンズを用いても所望の配光パターンが得られるような光
学系の開発が期待されている。However, it is hoped that an optical system will be developed in which a desired light distribution pattern can be obtained by using a transparent lens or a simple prism lens that is close to a transparent lens without using the prism lens 2.
第10図は上記と異なる公知例を示す。FIG. 10 shows a known example different from the above.
同図(B)に見られるごとく、この公知例の拡散形リフ
レクタ3は、点Fから出射した光を受けて、該リフレク
タの中央部では光軸2と略平行に光を反射し、周辺部に
移るにつれて光軸Zに対して開く(前方で拡開する)方
向に光を反射し、左右両端部においては角θ1で開く方
向に反射する。As seen in Figure (B), the diffuse reflector 3 of this known example receives the light emitted from the point F, and reflects the light approximately parallel to the optical axis 2 at the center of the reflector, and at the periphery. The light is reflected in a direction that opens (expands in front) with respect to the optical axis Z as it moves to the optical axis Z, and is reflected in a direction that opens at an angle θ1 at both left and right ends.
この形式の前照灯の配光パターンは、同図(A)に示さ
れるごとく、左右の両端部において照射光量が過小とな
る。In the light distribution pattern of this type of headlamp, the amount of irradiation light is too small at both left and right ends, as shown in FIG.
その上、破線で示した位置に補助球面鏡4を設けること
ができない。Moreover, the auxiliary spherical mirror 4 cannot be provided at the position shown by the broken line.
上記第10図の公知例の欠点を解消し、前記補助球面鏡
の設置が可能で、かつ、左右両端部の光量が大きいよう
に改良した例として第11図の構成が公知である。The configuration shown in FIG. 11 is known as an improved example that eliminates the drawbacks of the known example shown in FIG. 10, allows the installation of the auxiliary spherical mirror, and increases the amount of light at both left and right ends.
この公知例の特殊リフレクタ5は、点Fから出射した光
を、中央部において角θ1だけ外側へ開く方向に反射し
、左右両端部においては光軸と平行な光束となるように
反射する。This known special reflector 5 reflects the light emitted from point F in a direction that opens outward by an angle θ1 at the center, and reflects it at both left and right ends so as to form a light beam parallel to the optical axis.
しかし、この公知例(第11図)の前照灯においては、
同図(A)に配光パターンを示すごとく、中央部付近の
光量が不足する。However, in the headlight of this known example (Fig. 11),
As shown in the light distribution pattern in FIG. 2A, the amount of light near the center is insufficient.
上述の各公知例の欠点を解消して、任意の配光特性が得
られるように改良された灯具用反射鏡として、特開昭6
0−86502号・灯具用反射鏡が公知である。Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1999 discloses an improved reflector for lamps that eliminates the drawbacks of the above-mentioned known examples and allows arbitrary light distribution characteristics to be obtained.
No. 0-86502, a reflector for lamps, is known.
上記公報に開示された灯具用反射鏡は、同公報の第6図
、第7図に示されているような形状をなしていて、光源
から反射面に向けて入射する光の光軸に対する角度θと
、光源の光度工0と、反射光の光軸に対する角度αとを
−Igcosθ=Asina−CB+Aa)cosα+
cなる関係に保つと共に、光源から出射した光が光軸に
対して角度θで入射する点の座If CxI、z+)と
、同じく角度θ十Δθで入射する点の座標(X292g
)との関係が、
によって表わされる連続曲線をZ軸の回りに回転せしめ
てなる曲面を有し、かつ、前記の角度θをθ≧0、角度
αをα≦0に設定すると共に、角度θの増加に伴って角
度αが減少するように設定したものである。The reflector for a lamp disclosed in the above publication has a shape as shown in Figures 6 and 7 of the publication, and has an angle with respect to the optical axis of the light incident from the light source toward the reflecting surface. θ, the light intensity of the light source 0, and the angle α of the reflected light with respect to the optical axis, −Igcosθ=Asina−CB+Aa)cosα+
While maintaining the relationship c, the coordinates of the point where the light emitted from the light source is incident at an angle θ with respect to the optical axis (If
) has a curved surface formed by rotating a continuous curve represented by The angle α is set to decrease as the angle α increases.
この公知技術、によれば、同公報の第8図に示されてい
るように左右方向の配光設計の自由度が大きくなるが、
同公報の第9図に示されているように、上下、左右とも
対称形の配光パターンとなる。According to this known technique, as shown in FIG. 8 of the same publication, the degree of freedom in designing the light distribution in the left and right direction is increased; however,
As shown in FIG. 9 of the publication, the light distribution pattern is symmetrical both vertically and horizontally.
こうした現象は、上記公報の灯具用反射鏡が光軸2を中
心とする回転面である以上、避は難い。Such a phenomenon is difficult to avoid since the lamp reflector disclosed in the above-mentioned publication is a rotating surface about the optical axis 2.
このような円形の配光パターン(同公報第9図)は、補
助前照灯としての用途が有るが、主前照灯としては不適
である。Such a circular light distribution pattern (FIG. 9 of the same publication) can be used as an auxiliary headlamp, but is not suitable as a main headlamp.
上記の事情に鑑みて、左右方向に角θ1の範囲で均一に
照明され、かつ、補助球面鏡(例えば第10図(B)に
示した4)を併用し得る。自動車用前照灯の光学系とし
て、凹面鏡の反射面に対向せしめて光源を設置すると共
に、該凹面鏡の前面開口を覆うレンズを設けてなる前照
灯における反射面の形状および光源の位置を1次のよう
に構成することが考えられる。In view of the above circumstances, uniform illumination can be achieved within the range of angle θ1 in the left-right direction, and an auxiliary spherical mirror (for example, 4 shown in FIG. 10(B)) can be used in combination. As an optical system for an automobile headlamp, a light source is installed opposite to the reflecting surface of a concave mirror, and a lens is provided to cover the front opening of the concave mirror. The following configuration may be considered.
(a)前記凹面鏡の反射面は、焦点を共有する多数の回
転放物面を繋ぎ合わせた形状をなし、(b)上記多数の
回転放物面のそれぞれの中心軸は灯具の光軸に対し、水
平面内で交わり。(a) The reflective surface of the concave mirror has a shape formed by connecting a number of paraboloids of revolution that share a focal point, and (b) the central axis of each of the multiple paraboloids of revolution is relative to the optical axis of the lamp. , intersect in the horizontal plane.
(C)上記光軸と中心軸との交角は、当該凹面鏡の中心
部付近においては、左、右両側へ角θ、ずつ傾斜し、該
交角は、凹面鏡の左右両端部においては内側へ角θ、ず
つ収束方向に傾斜し、この間で漸次に変化している。(C) The intersecting angle between the optical axis and the central axis is inclined to the left and right by an angle θ near the center of the concave mirror, and the intersecting angle is inward at an angle θ at both the left and right ends of the concave mirror. , and gradually changes in between.
上記の構成は、本発明者が創作して別途出願中(特願昭
63−300973)のものである(以下、先願という
)。The above configuration is created by the present inventor and is currently being filed separately (Japanese Patent Application No. 63-300973) (hereinafter referred to as the prior application).
上記先願の構成によれば、
焦点から出て回転放物面で反射され左光は光軸と平行に
なるの、で、反射光の方向は水平面内において、角θか
ら角−θまでの間にほぼ一様に分布される。According to the configuration of the above-mentioned prior application, the left light that comes out from the focal point and is reflected by the paraboloid of rotation becomes parallel to the optical axis, so the direction of the reflected light is from angle θ to angle -θ in the horizontal plane. It is distributed almost uniformly between the two.
その上1反射面の中央部は左右に各角θ、の拡散方向に
反射するので、この左、右それぞれの角θ、の範囲(角
2θの範囲)に補助球面鏡を設けることが出来る。Moreover, since the central part of one reflecting surface reflects in the direction of diffusion of each angle θ to the left and right, an auxiliary spherical mirror can be provided in the range of the left and right angles θ (range of the angle 2θ).
第12図は、前記先願の発明に係る光学系における特殊
リフレクタ6を示し、第12図(A)は模式的な水平断
面図、第12図(B)はその説明図である。FIG. 12 shows the special reflector 6 in the optical system according to the invention of the prior application, FIG. 12(A) is a schematic horizontal sectional view, and FIG. 12(B) is an explanatory diagram thereof.
第12図(B)においてZは灯具の光軸、Xは光軸と直
交する水平軸である。In FIG. 12(B), Z is the optical axis of the lamp, and X is a horizontal axis perpendicular to the optical axis.
点Fを焦点とし、光軸2に対して右回りに傾斜した中心
軸Zbを有する回転放物面Pbを想定する。Assume a paraboloid of revolution Pb having a focal point at point F and a center axis Zb tilted clockwise with respect to the optical axis 2.
さらに、点Fを焦点とし、光軸Zに対して左回りに傾斜
した中心軸Zhを有する回転放物面phを想定する。Furthermore, a paraboloid of revolution ph having a focal point at point F and a central axis Zh tilted counterclockwise with respect to the optical axis Z is assumed.
そして、これらの回転放物面Pb* Pd* Phを相
互に繋ぎ合わせた複数回転放物面を設定し、この複合回
転放物面に沿って反射面を構成する。Then, a plurality of paraboloids of revolution are set by interconnecting these paraboloids of revolution Pb*Pd*Ph, and a reflecting surface is constructed along this composite paraboloid of revolution.
上述の第12図CB)においては、説明の便宜上、3個
の回転放物面を設定して述べたが、第12図においては
左、右各8個の回転放物面を設定してこれらを繋ぎ合わ
せた。In the above-mentioned Figure 12 CB), three paraboloids of revolution were set for convenience of explanation, but in Figure 12, eight paraboloids of revolution were set each on the left and right. were connected.
第12図(A)においてZ、−Zhはそれぞれ8個の回
転放物面の中心軸である。これら8本の中心軸の交点F
を焦点として、それぞれ回転放物面(図示省略)を想定
する。In FIG. 12(A), Z and -Zh are the central axes of eight paraboloids of revolution, respectively. Intersection point F of these eight central axes
A paraboloid of rotation (not shown) is assumed, with the focal point being the focal point.
本第1図(A)において、
Paは、Fを焦点としZ、を中心軸とした放物面の一部
分である。In FIG. 1(A), Pa is a part of a paraboloid with F as the focal point and Z as the central axis.
Pbは、Fを焦点としZbを中心軸とした放物面の一部
分である。Pb is a part of a paraboloid with F as the focal point and Zb as the central axis.
Poは、Fを焦点としzcを中心軸とした放物面の一部
分である。Po is a part of a paraboloid with F as the focal point and zc as the central axis.
Pdは、Fを焦点としzdを中心軸とした放物面の一部
分である。Pd is a part of a paraboloid with F as the focal point and zd as the central axis.
Peは、Fを焦点としZeを中心軸とした放物面の一部
分である。Pe is a part of a paraboloid with F as the focal point and Ze as the central axis.
Pfは、Fを焦点としzfを中心軸とした放物面の一部
分である。Pf is a part of a paraboloid with F as the focal point and zf as the central axis.
Pgは、Fを焦点としzgを中心軸とした放物面の一部
分である。Pg is a part of a paraboloid with F as the focal point and zg as the central axis.
phは、Fを焦点としZhを中心軸とした放物面の一部
分である。ph is a portion of a paraboloid with F as the focal point and Zh as the central axis.
焦点Fに位置せしめた光源(図示せず)から出射して、
回転放物面Pa−Phでそれぞれ反射した光は、矢印a
〜矢印りの如く、中心軸Z、−Zhと平行に反射される
。Emitted from a light source (not shown) located at the focal point F,
The light reflected by the paraboloids of revolution Pa-Ph is indicated by the arrow a
~As shown by the arrow, it is reflected parallel to the central axis Z, -Zh.
このようにして、焦点Fに位置せしめた光源(図示せず
)から各方向に出射した光は、矢印a〜同りの如く左、
右方向に角±θ、の範囲内に拡散される。In this way, the light emitted from the light source (not shown) located at the focal point F is emitted in each direction from arrow a to the left,
It is spread to the right within an angle of ±θ.
回転放物面p、−phで反射された矢印a −hの光は
、矢印aの如く右向きの光はど光束密度が大きく、矢印
りの如く左向きの光はど光束密度が小さいので、第13
図(A)に示すような配光パターンとなる。The light of arrows a - h reflected by the paraboloids of revolution p and -ph has a large luminous flux density when it is directed to the right as shown by the arrow a, and a small luminous flux density when it is directed to the left as shown by the arrow . 13
A light distribution pattern as shown in Figure (A) is obtained.
第12図(A)において、図の左半部には光路の記入を
省略したが、光軸Zに関して左右対象な光路が形成され
る。In FIG. 12(A), although the optical path is omitted in the left half of the figure, a symmetrical optical path with respect to the optical axis Z is formed.
従って、左半部によって生じる配光パターンは第13図
(B)の如く、前述した同図(A)と左右勝手違いとな
る。Therefore, the light distribution pattern generated by the left half is different in left and right directions from that shown in FIG. 13(A), as shown in FIG. 13(B).
従って、本例の前照灯全体としての配光パターンは、第
13図(A)と第13図(B)とを加え合わせた第13
図(C)のごとくになり、好適な配光特性が得られる。Therefore, the overall light distribution pattern of the headlight in this example is the 13th light distribution pattern that is the sum of FIG. 13(A) and FIG. 13(B).
As shown in Figure (C), suitable light distribution characteristics can be obtained.
すなわち、左右に角θ、の範囲内で均一な照度分布が得
られる。That is, a uniform illuminance distribution can be obtained within the range of angle θ from left to right.
さらに、第12図(A)から容易に理解されるように、
反射光の光路(矢印a = h )は、本例の特殊リフ
レクタの中央正面の部分を通らないので、第14図の如
く補助球面鏡4を設置するに好適である。Furthermore, as can be easily understood from FIG. 12(A),
Since the optical path of the reflected light (arrow a=h) does not pass through the central front part of the special reflector of this example, it is suitable for installing the auxiliary spherical mirror 4 as shown in FIG.
本例(第14図)のように補助球面鏡4を併設すると、
光源(焦点Fに位置している)から前方の角2θ、の範
囲の光束も有効に利用できる。この先願の発明を適用す
ると、第13図について説明した配光パターンが得られ
るので〜前面レンズとして素通しレンズ8を用い得る。If an auxiliary spherical mirror 4 is installed as in this example (Fig. 14),
The light flux in the range of an angle 2θ forward from the light source (located at the focal point F) can also be effectively utilized. When the invention of this prior application is applied, the light distribution pattern explained with reference to FIG. 13 can be obtained, so that the clear lens 8 can be used as the front lens.
以上に説明したように、先願の発明に係る光学系によれ
ば、はとんど素通しのレンズを用いて、前照灯の正面を
中心として、光軸2に対して角θ、をなす範囲を均一に
照明することができる。As explained above, according to the optical system according to the invention of the earlier application, an angle θ is formed with the optical axis 2 with the front of the headlight as the center, using a mostly transparent lens. A range can be uniformly illuminated.
しかしながら、前記先願の発明においては、配光パター
ンにおける左右の照度分布のみを考慮しており、上下の
照度分布について配慮されていなかった。However, in the invention of the prior application, only the left and right illuminance distributions in the light distribution pattern were considered, and no consideration was given to the upper and lower illuminance distributions.
このため、実用面において、例えばフォグランプのよう
な補助前照灯のごとく上下方向の照度分布を問題としな
い前照灯においては前記先願の発明に係る光学系はきわ
めて有効であり、価値が高いが、左右、上下の配光を問
題とする場合には必ずしも充分でない。Therefore, in practical terms, the optical system according to the invention of the earlier application is extremely effective and valuable for headlights where vertical illuminance distribution is not a problem, such as auxiliary headlights such as fog lamps. However, this is not necessarily sufficient when the problem is horizontal and vertical light distribution.
すなわち、例えば第15図のように、左、右方向に角θ
H2θH′の範囲、かつ、上、下方向に角θV、θV′
の範囲というように、構成目標とする配光パターンを与
えられたとき、前記先願に係る発明を適用して、この第
15図に与えられた配光パターンを得ることは困難であ
る。That is, for example, as shown in FIG. 15, the angle θ is
The range of H2θH' and the angles θV and θV' in the upper and lower directions
Given a target light distribution pattern such as the range of , it is difficult to obtain the light distribution pattern shown in FIG. 15 by applying the invention of the prior application.
また、前記先願に係る光学系を適用してリフレクタの水
平断面を設定するとともに、
該リフレクタの光軸Zに平行な垂直面による断面形状を
放物面状に構成すると。Furthermore, the horizontal cross section of the reflector is set by applying the optical system according to the prior application, and the cross section of the reflector along the vertical plane parallel to the optical axis Z is formed into a parabolic shape.
左右方向には角θ1範囲内で所望の配光が得られ、一方
、上下方向についてはフィラメントの大きさから生じる
拡散によって若干の配光が得られるが、所望の配光とな
るように設計的に意図することが困難である。In the horizontal direction, the desired light distribution can be obtained within the range of angle θ1, while in the vertical direction, a slight light distribution can be obtained due to the diffusion caused by the size of the filament, but it is designed to achieve the desired light distribution. It is difficult to intend.
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、前記先願
の発明が平面的(すなわち、左右方向の配光のみを考慮
していた)であったことを改良し。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is an improvement on the fact that the invention of the prior application was planar (that is, only the light distribution in the left and right directions was considered).
立体的(すなわち、上下方向の配光にも配慮した)配光
設計に好適な車両用光学系を提供しようとするものであ
って、具体的には、
イ、プリズムレンズを使用しなくても、左右、上下、各
方向に所望の配光特性が得られ、口、中心部の集、光度
を任意に設定することができ。The objective is to provide an optical system for vehicles that is suitable for three-dimensional light distribution design (that is, considering vertical light distribution). The desired light distribution characteristics can be obtained in each direction (left and right, up and down), and the concentration and luminous intensity at the mouth and center can be set arbitrarily.
ハ、リフレクタの外形に拘束されず所望の配光が得られ
る、車両用前照灯の光学系を提供することを目的とする
。C. It is an object of the present invention to provide an optical system for a vehicle headlamp that can obtain a desired light distribution without being restricted by the external shape of a reflector.
前記先願の発明においては光軸Zを含む水平面内におけ
る配光を工夫したが。In the invention of the prior application, the light distribution in the horizontal plane including the optical axis Z was devised.
本発明の基本的原理を比喰的に言えば、上記の水平面を
光軸Zの回りに回転させながら、複数の回転角位置にお
いて該回転する面状における配光を設計的に制御する。To put the basic principle of the present invention in a comparative manner, while rotating the above-mentioned horizontal plane around the optical axis Z, the light distribution on the rotating plane is controlled in a design manner at a plurality of rotation angle positions.
上述のm理に基づく具体的な構成として、本発明に係る
車両用前照灯の光学系は、
車両に装着した状態における該車両の進行方向の水平線
を2軸とし、
上記Z軸と直交する水平線をX軸、垂直線をY軸とし、
Z軸を含み、X軸に対して角nをなす多数の面Nを想定
し、
下記のごとく構成された面をリフレクタの少なくとも一
部分に使用したことを特徴とする。As a specific configuration based on the above-mentioned principle, the optical system of the vehicle headlamp according to the present invention has two axes that are horizontal lines in the traveling direction of the vehicle when it is attached to the vehicle, and are perpendicular to the Z-axis. The horizontal line is the X-axis, the vertical line is the Y-axis, and a number of planes N including the Z-axis forming an angle n with the X-axis are assumed, and a plane configured as shown below is used for at least a part of the reflector. It is characterized by
a、Z軸上の1点Fから出射して、リフレクタ上の点し
に入射した光の反射光は、上記の点りを含む面N上にあ
る。a, the reflected light of the light emitted from one point F on the Z axis and incident on the dot on the reflector is on the plane N including the dot.
b、上記反射光が2軸となす角θは、リフレクタと2軸
との交点に近いほど大きく、該交点から遠いほど小さく
、リフレクタの周辺部における反射光はZ軸と略平行と
なる。b. The angle θ that the reflected light makes with the two axes is larger as it is closer to the intersection of the reflector and the two axes, and smaller as it is farther from the intersection, and the reflected light in the periphery of the reflector is approximately parallel to the Z-axis.
C6垂直面となす角がnである多数の面Nごとに、反射
光が2軸となす角の最大値をθ、aχ。とじたとき、
角nの大きい面Nはどθ、aχ。が大きく、角nの小さ
い面Nはどθ、aχ。が小さい。C6 For each of the many surfaces N whose angles with the vertical plane are n, the maximum values of the angles that the reflected light makes with the two axes are θ and aχ. When closed, the surface N with the larger angle n is θ, aχ. The surface N with large angle n and small angle n is θ, aχ. is small.
ただし、角nは変数である。However, the angle n is a variable.
従って、該角nの変化に伴い、面NはZ軸を中心として
回転方向に変位する。Therefore, as the angle n changes, the surface N is displaced in the rotational direction about the Z axis.
上記の構成によれば、光軸2を含む面を回転させながら
、何れの回転角位置について見ても、リフレクタによる
反射光がレンズの助けを借りずに所望の照度分布、を形
成する。According to the above configuration, while rotating the plane including the optical axis 2, the light reflected by the reflector forms a desired illuminance distribution without the aid of a lens, no matter what rotation angle position is viewed.
特に、リフレクタの周辺部における反射光が光軸Zと略
平行に反射され、中心部の高照度区域(ホットゾーン)
を形成する。In particular, the reflected light at the periphery of the reflector is reflected approximately parallel to the optical axis Z, resulting in a high illumination area (hot zone) at the center.
form.
リフレクタ周辺部での反射光がホットゾーンを形成する
構成であるから、該リフレクタの輪郭形状に拘束されず
に所望の配光パターンを形成することができる。Since the configuration is such that the reflected light around the reflector forms a hot zone, a desired light distribution pattern can be formed without being restricted by the contour shape of the reflector.
第1図は本発明に係る車両用前照灯の光学系の一実施例
を模式的に描いた斜視図であって、11は本発明を適用
して構成したりフレフタである。FIG. 1 is a perspective view schematically depicting an embodiment of the optical system of a vehicle headlamp according to the present invention, and numeral 11 indicates a flapper constructed to apply the present invention.
Zは上記リフレクタ11の光軸であって、水平ならしめ
て使用される。Z is the optical axis of the reflector 11, which is used horizontally.
上記光軸Z上の点Fは理論上の焦点であって、以下の説
明は此処に点光源を置いた場合について述べる。The point F on the optical axis Z is a theoretical focal point, and the following description will be made based on the case where a point light source is placed here.
上記リフレクタ11と点光源とによって構成されている
前照灯の前方(矢印Z方向)に垂直なスクリーン12を
置いた場合について考えるものとする X /はスクリ
ーン上の水平軸、Y′はスクリーン上の垂直軸である。Let us consider the case where a vertical screen 12 is placed in front of the headlight (in the direction of arrow Z), which is composed of the reflector 11 and a point light source. is the vertical axis of
光軸Zを含み、垂直軸Yに対して角n0をなす面Nn。A plane Nn that includes the optical axis Z and makes an angle n0 with respect to the vertical axis Y.
を考える。上記のnは変数であり、この角nの変化に伴
って面Nn。は光軸Zを中心として回転する。think of. The above n is a variable, and as the angle n changes, the surface Nn changes. rotates around the optical axis Z.
第11図は、この角n0が成る一つの値をとった状態を
描いである。FIG. 11 depicts a state in which this angle n0 takes one value.
図示のllaは光源バルブ取付孔である。The illustrated lla is a light source bulb mounting hole.
図示の円弧状の曲線り、−LSは面Nn。にょろりフレ
フタ11の切口である。In the illustrated arcuate curve, -LS is the plane Nn. This is a cut of Nyorori Frefta 11.
上記の切口の曲線上で、光軸Zに最も近い点がLsであ
り、最も遠い点がLeである。On the above cut curve, the point closest to the optical axis Z is Ls, and the farthest point is Le.
リフレクタ11の周辺部に相当する点Leに入射して反
射された光(矢印i)は、光軸Zと平行に(すなわち、
光軸2との交角0°で)反射する。The light (arrow i) that is incident on a point Le corresponding to the peripheral part of the reflector 11 and reflected is parallel to the optical axis Z (i.e.
(at an intersection angle of 0° with optical axis 2).
従って、灯具前方に充分の距離(例えば10メートル)
を置いて設置されたスクリーン上12上で、上記の平行
光束(矢印i)は、該スクリーンと2軸との交点0の近
傍に入射してホットゾーン(中心部の高照度区域)を形
成する。Therefore, there should be a sufficient distance in front of the light (e.g. 10 meters).
On the screen 12 installed with .
その理由は、前記の面N0′を回転させて各種の角位置
をとらせても、周辺部における反射光は総べて光軸Zと
平行となって中心部に集中するからである。The reason for this is that even if the surface N0' is rotated to assume various angular positions, all of the reflected light at the periphery becomes parallel to the optical axis Z and concentrates at the center.
次に、最も光軸Zに近い点Lsにおける反射光(矢印j
)は、光軸2となす角が最大のθ、aχ。Next, the reflected light at the point Ls closest to the optical axis Z (arrow j
) are the maximum angles θ and aχ with the optical axis 2.
どなる。bawl.
前記の円弧上の切口曲線上の各点で反射した光は1点L
eに近いほど光軸Zとの交角が小さくなり、点LSに近
いほど光軸Zとの交角が大きくなって角θ、aχn′に
近づく。The light reflected at each point on the cut curve on the arc is one point L
The closer the point is to e, the smaller the angle of intersection with the optical axis Z becomes, and the closer it is to the point LS, the larger the angle of intersection with the optical axis Z becomes, approaching the angles θ and aχn'.
リフレクタ11をどのような形状に構成して上記のよう
な性能を持たせるかについては、第5図その他を参照し
て後述する。The shape of the reflector 11 to provide the above performance will be described later with reference to FIG. 5 and other figures.
前記の矢印jの反射光は、前記の面N。。に沿って進行
してスクリーン12に達し、角θ+saχn′に相当す
る点L6′を照射する。The reflected light of the arrow j is reflected from the surface N. . It advances along the screen 12 and irradiates a point L6' corresponding to the angle θ+saχn'.
第1図に示したスクリーン12上の照度分布を反矢印Z
方向に見た配光パターンの平面図を第2図に示す。The illuminance distribution on the screen 12 shown in FIG.
A plan view of the light distribution pattern viewed in the direction is shown in FIG.
前記の角がnoであるとき、反射光は面Nn。とスクリ
ーン12との交線13上に達し、光の広がりはθ、aχ
n′となる。When the above angle is no, the reflected light is on the plane Nn. and the screen 12, and the spread of the light is θ, aχ
It becomes n'.
前記の角n0が小さくなれば、光の広がり角θ。If the angle n0 becomes smaller, the spread angle θ of light increases.
aχn。が小さくなり、 上記の角n0が大きくなれば、光の広がり角θ。aχn. becomes smaller, If the angle n0 above increases, the spread angle θ of light increases.
aχn。が大きくなるようにリフレクタ11の反射面形
状を設定する(設計方法は第5図について後述)。aχn. The shape of the reflecting surface of the reflector 11 is set so that the angle becomes large (the design method will be described later with reference to FIG. 5).
これにより、noが00のときのθ、aχo0が最も小
さく、noが90°のときのθ、aχ90’が最も大き
くなり、
第2図に示すごとく配光パターンは左右方向に広く、上
下方向に狭くなる。二九は自動車用前照灯として好適な
配光特性となるように設定したものである。As a result, θ, aχo0 is the smallest when no is 00, and θ, aχ90' is the largest when no is 90°.As shown in Figure 2, the light distribution pattern is wide in the left and right direction and wide in the vertical direction. It gets narrower. No. 29 is set to have light distribution characteristics suitable for a headlamp for an automobile.
そして、光軸Zとスクリーンとの交点0の近傍には中心
集光部(ホットゾーン)14が形成される。A central light condensing portion (hot zone) 14 is formed near the intersection 0 of the optical axis Z and the screen.
第3図は、上、掲の第2図に対応せしめて描いたりフレ
フタ11の平面図、llaは光源バルブ取付孔である。FIG. 3 is a plan view of the flefter 11, drawn in correspondence with FIG. 2 shown above, and lla is a light source bulb mounting hole.
点L S v点Leは第1図について説明したごとくで
ある。The points L S v and Le are as described with reference to FIG.
斜視図である第1図において円弧状をなしていた曲線L
e−Lsは、平面図である第3図においては直線状をな
している。その理由は、本第3図において前記の面Nn
′が紙面と直角をなしているからである。The curve L that was arc-shaped in FIG. 1, which is a perspective view.
e-Ls has a straight line shape in FIG. 3 which is a plan view. The reason for this is that in FIG.
This is because ′ is perpendicular to the plane of the paper.
第3図に示したLnは、切口の線Le−Lsの長さ、L
、は任意の点までの長さを表わしている。Ln shown in FIG. 3 is the length of the cut line Le-Ls, L
, represents the length to an arbitrary point.
第3図に示したりフレフタ11によって反射された光束
がスクリーン上に第2図の配光パターンを形成する。The luminous flux shown in FIG. 3 and reflected by the flutter 11 forms the light distribution pattern shown in FIG. 2 on the screen.
次に、再度、第3図のりフレフタ11上の反射点の位置
と、第2図の配光パターン上に反射光が到達する位置と
の対応関係について整理して述べる。Next, the correspondence between the position of the reflection point on the glue flapper 11 in FIG. 3 and the position where the reflected light reaches the light distribution pattern in FIG. 2 will be summarized and described again.
第3図において、IV−IV上の最外側の点Leで反射
した光は第2図の中心集光部14に到達する。In FIG. 3, the light reflected at the outermost point Le on IV-IV reaches the central condenser 14 in FIG. 2.
第3図において、IV−IV縁線上最も内側の点LSで
反射した光は第2図において、面Nによる切口の線13
上の、配光区域の最外側の点13sに到達する。In FIG. 3, the light reflected at the innermost point LS on the IV-IV edge line is the cut line 13 of the plane N in FIG.
It reaches the outermost point 13s of the upper light distribution area.
第3図におけるIV−IV縁線上、点LSから距離Li
だけ離れた点mで反射した光は、第2図の切口の線13
上で、前記の点13sから角θ省だけ離れた点m′に到
達する。Distance Li from point LS on the IV-IV edge line in Figure 3
The light reflected at the point m, which is away by
In the above, a point m', which is away from the point 13s by an angle θ, is reached.
上記第3図のmV−IV断面を第4図に示す。FIG. 4 shows the mV-IV cross section of FIG. 3 above.
次に、このような反射性能を有するリフレクタ11の形
状を設計的に求める方法を第5図について説明する。Next, a method for determining the shape of the reflector 11 having such reflective performance in terms of design will be explained with reference to FIG.
この図は、前述の面Nn。上に想定した直交座標を描い
てあり、Z軸は前述の光軸である。This figure shows the above-mentioned plane Nn. The assumed orthogonal coordinates are depicted above, and the Z axis is the aforementioned optical axis.
X′軸は、上記の2軸と直交する、面Nn。上の座標軸
である。The X' axis is a plane Nn that is orthogonal to the above two axes. This is the upper coordinate axis.
点Fは座標原点であり、点光源を配置する位置である。Point F is the coordinate origin and is the position where the point light source is placed.
なお実用上の問題として、点光源を用い得ないので、こ
の点F、には光源(フィラメント)の中心を位置せしめ
れば良い。In addition, as a practical problem, since a point light source cannot be used, it is sufficient to position the center of the light source (filament) at this point F.
点(X工、2□)を考える。Consider the point (X-work, 2□).
矢印mは、点光源Fから出射して点(Xl、 Zl)に
入射する光の光路、D、はその入射角である。Arrow m is the optical path of light emitted from point light source F and incident on point (Xl, Zl), and D is its angle of incidence.
点(Xz+Zi)の座標が与えられれば、矢印mの方程
式や入射角D1は容易に求められる。If the coordinates of the point (Xz+Zi) are given, the equation of the arrow m and the angle of incidence D1 can be easily determined.
次に、所望の反射方向(矢印q)を任意に設定する。こ
の矢印qは、目標とする配光パターンが得られるように
設定すれば良い。Next, a desired reflection direction (arrow q) is arbitrarily set. This arrow q may be set so as to obtain a target light distribution pattern.
これにより、矢印mの入射光と矢印qの反射光との為す
べき角φが定まる。This determines the angle φ between the incident light indicated by the arrow m and the reflected light indicated by the arrow q.
上記の角φに基づいて、その二等分線kを求める。Based on the above angle φ, find its bisector k.
さらに、上記の二等分線kを法線とする反射面15を求
める。Furthermore, a reflective surface 15 whose normal is the above-mentioned bisector k is determined.
Blは上記反射面と面N。。との交線のZ截片である。Bl is the above reflective surface and surface N. . This is the Z-section of the line of intersection with .
次に、点(X z + Z z )を通る反射面16を
求める。Next, the reflective surface 16 passing through the point (X z + Z z ) is determined.
このようにして微少反射面を順次に求めてゆきそれらの
包絡面としてのりフレクツ11反射面を求める。In this way, the minute reflective surfaces are sequentially determined, and the reflective surface of the glue flex 11 is determined as the envelope surface of these surfaces.
この演算を筆算で行うと多大の時間と労力とを要するの
で非実用的であるが、電算機を用いると迅速かつ容易に
演算することができ、実用的な経済性をもって本発明に
係る演算を実施し得る。Performing this calculation by hand requires a great deal of time and effort, making it impractical; however, by using a computer, the calculation can be done quickly and easily, and the calculation according to the present invention can be carried out with practical economy. It can be implemented.
前掲の第1図は、本発明における面Nが任意の角位置n
’となった状態を描いたものであったが、特殊な場合と
して、n=o°の場合と、n=90゜の場合とを図示す
ると第6図のごとくになる。FIG. 1 above shows that the surface N in the present invention is at an arbitrary angular position n
' However, as special cases, the case where n=o° and the case where n=90° are illustrated as shown in FIG. 6.
点Fから出射して、リフレクタ11の右端中央で光軸Z
と平行に反射した矢印17rの反射光束と、
点Fから出射して、リフレクタ11の左端中央で光軸Z
と平行に反射した矢印17Qの反射光束と、
点Fから出射して、リフレクタ11の上端中央で光軸2
と平行に反射した矢印17uの反射光束と、
点Fから出射、して、リフレクタ11の下端中央で光軸
2と平行に反射した矢印17dの反射光束とは、矢印1
8のどとく配光パターンの中央部に集中して中心集光部
(ホットゾーン)14を形成する。The light is emitted from point F, and the optical axis Z is at the center of the right end of the reflector 11.
The reflected light beam of arrow 17r reflected parallel to
The reflected light beam of arrow 17Q reflected parallel to
The reflected light flux of arrow 17u that is reflected in parallel to
A central light condensing portion (hot zone) 14 is formed by concentrating at the center of the 8-throat light distribution pattern.
上記リフレクタ11の垂直断面図を第7図に示す。ただ
し1本例のりフレフタ11は上下対称であるから上半部
のみを描いて下半部を省略した。A vertical cross-sectional view of the reflector 11 is shown in FIG. However, since the glue flap 11 in this example is vertically symmetrical, only the upper half is drawn and the lower half is omitted.
また、上記リフレクタ11の水平断面を第8図に示す0
本例のりフレフタ11は左右対称であるから右半部のみ
を描いである。Further, a horizontal cross section of the reflector 11 is shown in FIG.
Since the glue flaper 11 of this example is bilaterally symmetrical, only the right half is shown.
以上説明したように本発明に係る車両用前照灯の光学系
によれば、
リフレクタで反射された光束によって、はぼ所望の配光
パターンが形成されるので、前面レンズを省略し、若し
くは前面レンズの構成を著しく簡略化することができる
。As explained above, according to the optical system of the vehicle headlamp according to the present invention, a desired light distribution pattern is formed by the light beam reflected by the reflector, so the front lens can be omitted or the front lens can be The lens configuration can be significantly simplified.
しかも、リフレクタの外形の輪郭に拘束されることなく
、上述のごとく所望の配光パターンが得られる。Furthermore, the desired light distribution pattern as described above can be obtained without being restricted by the outer contour of the reflector.
第1図ないし第8図は本発明の一実施例を示し、第1図
は模式的に描いた斜視図、
第2図は配光パターンを説明するための平面図、第3図
はりフレフタの平面図。
第4図はりフレフタの断面図に光路を付記した説明図、
第5図はりフレフタの設計手法を説明するための図表、
第6図は模式的な斜視図、
第7図はりフレフタの垂直断面図、
第8図は同じく水平断面図である。
第9図ないし第11図は従来の技術に関する説明図であ
る。
第12図ないし第14図は先順に係る発明の説明図、第
15図は上記先願に係る発明における課題の説明図であ
る。
1・・・回転放物面鏡、2・・・プリズムレンズ、3・
・・拡散形リフレクタ、4・・・補助球面鏡本発明を適
用した特殊凹面鏡、、8・・・素通しレンズ、11・・
・リフレクタ、13・・・面Nによるリフレクタの切口
、14・・・中心集光部。1 to 8 show an embodiment of the present invention, with FIG. 1 being a schematic perspective view, FIG. 2 being a plan view for explaining the light distribution pattern, and FIG. Plan view. Figure 4 is an explanatory diagram showing a cross-sectional view of the beam flap with the optical path added. Figure 5 is a diagram to explain the design method of the beam flap. Figure 6 is a schematic perspective view. Figure 7 is a vertical sectional view of the beam flap. , FIG. 8 is a horizontal sectional view as well. FIG. 9 to FIG. 11 are explanatory diagrams regarding the conventional technology. 12 to 14 are explanatory diagrams of the invention related to the earlier application, and FIG. 15 is an explanatory diagram of the problems in the invention related to the earlier application. 1... Parabolic mirror of revolution, 2... Prism lens, 3...
... Diffusing reflector, 4... Auxiliary spherical mirror, special concave mirror to which the present invention is applied, 8... Clear lens, 11...
-Reflector, 13... Cut of reflector by plane N, 14... Center light condensing part.
Claims (1)
平線をZ軸とし、 上記Z軸と直交する水平線をX軸、垂直線をY軸とし、 Z軸を含み、X軸に対して角nをなす多数の面Nを想定
し、 下記のごとく構成された面をリフレクタの少なくとも一
部分に使用したことを特徴とする、車両用前照灯の光学
系。 a、Z軸上の1点Fから出射して、リフレクタ上の点L
に入射した光の反射光は、上記の点Lを含む面N上にあ
る。 b、上記反射光がZ軸となす角θは、リフレクタとZ軸
との交点に近いほど大きく、該交点から遠いほど小さく
、リフレクタの周辺部における反射光はZ軸と略平行と
なる。 c、垂直面となす角がnである多数の面Nごとに、反射
光がZ軸となす角の最大値をθmaxnとしたとき、 角nの大きい面Nほどθmaxnが大きく、角nの小さ
い面Nほどθmaxnが小さい。 ただし、角nは変数である。[Claims] 1. A horizontal line in the traveling direction of the vehicle when mounted on a vehicle is the Z axis, a horizontal line orthogonal to the Z axis is the X axis, a vertical line is the Y axis, including the Z axis, An optical system for a vehicle headlamp, characterized in that a number of surfaces N forming an angle n with respect to an axis are assumed, and a surface configured as described below is used for at least a portion of a reflector. a, emitted from one point F on the Z axis, and then emitted from point L on the reflector
The reflected light of the light incident on is on the plane N including the above point L. b. The angle θ that the reflected light makes with the Z-axis is larger as it approaches the intersection of the reflector and the Z-axis, and smaller as it is farther from the intersection, and the reflected light in the periphery of the reflector is approximately parallel to the Z-axis. c. For each of many surfaces N whose angle with the vertical surface is n, when the maximum value of the angle that the reflected light makes with the Z axis is θmaxn, the larger the angle n of the surface N, the larger θmaxn is, and the smaller the angle n The closer the surface is to N, the smaller θmaxn is. However, the angle n is a variable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131378A JPH0428101A (en) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | Optical system for vehicle head lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131378A JPH0428101A (en) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | Optical system for vehicle head lamp |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428101A true JPH0428101A (en) | 1992-01-30 |
Family
ID=15056549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2131378A Pending JPH0428101A (en) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | Optical system for vehicle head lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0428101A (en) |
-
1990
- 1990-05-23 JP JP2131378A patent/JPH0428101A/en active Pending
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