JPH0434802A - 車両用前照灯の光学系 - Google Patents

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】 〔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。

〔従来の技術〕

第４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。

回転放物面ｆｉｌの焦点Ｆ付近に光源バルブ（図示省略
）が設置されている。

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。

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θ１ずつ拡散される。

この型式の従来例の前照灯の配光パターンは、第４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。

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。

第５図は上記と異なる公知例を示す。

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Ｚ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θ、で開く方
向に反射する。

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。

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。

上記第５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６図の構成が公知である。

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θ、た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。

しかし、この公知例（第６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。

上記の事情に鑑みて、左右方向に角θ、の範囲で均一に
照明され、かつ、補助球面鏡（例えば第５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、次のように
構成することが考えられる。

（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、（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
１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。

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
）。

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。

その上、反射面の中央部は左右に各角θヨの拡散方向に
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。

第７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７図（Ａ）は模式的な水平断面図
、第７図（Ｂ）はその説明図である。

第７図（Ｂ）において２は灯具の光軸、Ｘは光軸と直交
する水平軸である。

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。

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。

そして、これらの回転放物面Ｐｂ＋　Ｐｄｓ　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。

上述の第７図（Ｂ）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５第７図においては左、
布置８個の回転放物面を設定してこれらを繋ぎ合わせた
。

第７図（Ａ）においてＺａ−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。

本第１図（Ａ）において、 Ｐａは、Ｆを焦点とじＺａを中心軸とした放物面の一部
分である。

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。

Ｐｃは、Ｆを焦点としｚｏを中心軸とした放物面の一部
分である。

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・ Ｐ、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。

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。

Ｐ、は、Ｆを焦点とじＺｇを中心軸とした放物面の一部
分である。

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。

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ｚａ−Ｚｂと平行に反射される
。

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±θｎの範囲内に拡散される。

回転放物面Ｐａ−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８図
（Ａ）に示すような配光パターンとなる。

第７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
。

従って、左半部によって生じる配光パターンは第８図（
Ｂ）の如く、前述した同図（Ａ）と左右勝手違いとなる
。

従って、本例の前照灯全体としての配光パターンは、第
８図（Ａ）と第８図（Ｂ）とを加え合わせた第８図（Ｃ
）のごとくになり、好適な配光特性が得られる。

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。

さらに、第７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９図の如く
補助球面鏡４を設置するに好適である。

本例（第９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８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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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Ｚに対して角θｍをなす範囲を均一に
照明することができる。

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均一性を目的としており、
中心部の光束密度を任意に設定することができない。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、前面レン
ズによる調光に頼らなくても、リフレクタによって所望
の配光パターンが得られ、しかも中心部の光束密度を任
意に設定し得る、車両用灯具の光学系を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明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Ｙ軸と
し、 上記Ｙ軸と直交する水平線をＸ軸、垂直線をＹ軸とし、 Ｙ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。

ａ、Ｚ−Ｙ面と平行な面による断面は、Ｙ軸と平行な線
を対称軸とする放物線、もしくはこれに近似する曲線を
なしている。

ｂ、ｚ−ｘ面と平行な面による断面は、前記放物線の焦
点から出射した光を、Ｚ軸と平行でない方向に反射する
形状をなしていて。

リフレクタの基準点からの距離がｎである反射点をＸｎ
とし、 上記反射点Ｘｎにおける反射光がＺ−Ｙ面となす角をθ
ｎとじて、 角θｎはｎの７乗に比例し、又は反比例している。

ただし、距離ｎは変数である。

〔作用〕

上記の構成によれば、リフレクタで反射された光束は、
上下方向には略平行となる。これは該リフレクタの垂直
断面が放物線状をなしているからである。ただし、実際
問題としては光源が若干の大きさを有しているため、純
粋な平行とならずに若干の拡散を示す。この上下方向の
若干の拡散は実用上無害であるのみならず、車両用前照
灯の配光性能として好適である。

また、前記の構成によれば、■の値を変えることにより
、中心部の光束密度が変化する。これにより、上記Ｖの
値を適宜に選定して所望の集光度が得られる。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明に係る光学系の一実施例を
示す。第１図はりフレフタ１１の水平断面に光路を記入
した光路図であり、第２図は該リフレクタ１１の垂直断
面に光路を記入した光路図である。

第２図に示した１２は光源バルブ、１３は素通しの前面
レンズである。

本例のりフレフタ１１は、垂直断面がＺ軸を対称軸とす
る放物線をなしており、Ｆはその焦点である。

Ｚは水平軸、Ｙは垂直軸、又はこれらに直交する水平軸
である。

焦点Ｆに位置せしめた光源バルブのフィラメントから出
射してリフレクタ１１で反射された光は光軸Ｚ方向の平
行光束となる。

ただし、実際には光源バルブ１２のフィラメントは若干
の大きさを有しているので、反射光は上下方向に若干拡
散する。

第１図に示した１２ａは前記光源バルブ１２のフィラメ
ントであり、点Ｆは前記放物線の焦点であり、かつ、ｘ
、ｙ、ｚ、直交３軸の座標原点である。

本例のりフレフタ１１はＺ軸に関して左右対称形をなし
ている。

χは、リフレクタ１１の右端の点のＸ座標である。

従って該リフレクタ１１の左端の点のＸ座標は一χであ
る。

リフレクタ１１が左右対称であるから光路も左右対称を
なす。そこで、次に主として右半部の光路について説明
する。

リフレクタ１１で反射した光が２軸に対して右に振れる
角を００とし、左に振れる角は一〇〇で表わす６ Ｘ座標が工／２である点で反射した光の角θが０　（Ｚ
軸と平行）となるようにリフレクタ１１の反射面を設定
する。

Ｘ座標がχ。である反射点で反射された反射光がＺ軸に
対してなす角をθｎとする。

ここで本実施例においては前記のＸ座標がχ／２である
点を基準点とし、ｖ＝２とする。

すると、反射点と基準点との間のＸ軸方向の距離は（χ
／２）−χ。どなる。

そして、上記の基準点χ／２の外側（図において右方）
では、θｎが（（χ／２）−χ□）２に比例して減少し
て、右端の点で一〇〇となるように、かつ、 基準点χ／２から左方へ移動するに伴っ°Ｃ１θｎが（
（χ／２）−χ。）に比例して増加して、Ｘ座標Ｏの点
（中央）で００となるように、リフレクタ１１の形状を
設定する。

以上のごとくにして、多数の点χｎ（ｎは変数）をとっ
てリフレクタ１１の形状を設計的に定めることは、電子
計算機を利用すれば容易に可能である。

第３図は本実施例における配光パターンの説明図である
。本例の光学系（第１図）により、前面レンズを装着せ
ずに、前照灯前方に設けたスクリーンを照射したとき、
示されるエリアは第３図ＣＢ）のごとくになる。同図に
実線で示した１３ｒは第１図について説明したりフレフ
タ１１の右半部による反射光が到達するエリアである。

第１図のりフレフタ１１の左半部で反射された光束は、
第３図（Ｂ）に破線で示したエリア１４１のごとく左右
対称形をなす。

上記エリア１４ｒが、頂点を左方に向けた細長い２等辺
三角形をなす理由は次のごとくである。

いま、仮に、焦点Ｆに点光源を置いたとすると、配光パ
ターンは水平方向の細い線をなすはずであるが、ある大
きさを有するフィラメント１２ａを光源としているので
、スクリーン上には該フィラメント１２ａの像が結ばれ
る。

而して、リフレクタ１１の反射面の広さは有限であるが
、この広さの中に無数の反射点が考えられる。従って、
スクリーン上の配光パターンは無数のフィラメント像の
重なりによって形成される。

そして、第１図において矢印ｊのごとくリフレクタ１１
の右端に入射し、矢印にのごとく−θ０方向に反射され
る光は、その反射点が光源から遠いので、小さいフィラ
メント像をスクリーン上に結ぶ。

これに比して、矢印ｑのごとくリフレクタ１１の中央部
で反射して００方向に反射される光は、その反射点が光
源から近いので、大きいフィラメント像をスクリーン上
に結ぶ。

こうした理由により、第３図（Ｂ）に示したエリア１４
ｒ、１４Ωがスクリーン上で重なり、その結果として、
左右の拡散角θ０で、上方方向に若干の広がりを有する
配光パターンが得られる。

第３図（Ｂ）において、Ｈ−Ｈはスクリーン上の水平線
、ｖ−■は同じく垂直線である。

上記Ｈ−Ｈ線上の照度分布を第３図（Ａ）に示す。

第１図に示した基準点（Ｘ座標がχ／２の点）の反射光
はＺ軸方向に向かうので、配光パターンの中心部を形成
する。

そして、基準点から離れるに従って、反射角θｎが基準
点からの距離の２乗に比例して大きくなるので、照度カ
ーブ（第３図（Ａ））は、中央から離れるに従って低下
する。

本実施例においてはｖ　＝　２としたが、この値を適宜
に選定すると第３図（Ａ）の照度カーブにおける中央の
集光度を任意に変化せしめることができる。

〔発明の効果〕

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、前面レンズによる調光に頼ることなく、リフ
レクタで反射された光束によって所望の配光パターンが
得られ、しかも、中心部の光束密度に任意に設定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る車両用前照灯の光学
系の一実施例を示し、 第１図はりフレフタの水平断面図に光路を記入した光路
図、 第２図は同じく垂直断面図に光路を記入した光路図、 第３図（Ａ）はＨ−Ｈ線上の照度分布を示す図表、第３
図（Ｂ）は配光パターンを示す図表である。 第４図（Ａ）、（Ｂ）ないし第６図（Ａ）、（Ｂ）は従
来の技術の説明図である。 第、７図（Ａ）、（Ｂ）ないし第９図は先順に係る発明
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、５，６・・・特殊リフレクタ、
８・・・素通しレンズ、１１・・・本発明に係るリフレ
クタ、１２・・・光源バルブ、１２ａ・・・フィラメン
ト、１３・・・素通しの前面レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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−Ｙ面と平行な面による断面は、Ｚ軸と平行な線
   を対称軸とする放物線、もしくはこれに近似する曲線を
   なしている。 ｂ、Ｚ−Ｘ面と平行な面による断面は、前記放物線の焦
   点から出射した光を、Ｚ軸と平行でない方向に反射する
   形状をなしていて、 リフレクタの基準点からの距離がｎである反射点をＸ＿
   ｎとし、 上記反射点Ｘ＿ｎにおける反射光がＺ−Ｙ面となす角を
   θｎとして、 角θｎはｎのｖ乗に比例し、又は反比例している。 ただし、距離ｎは変数である。