JPS62190603A - プロジエクタ型の前照灯 - 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、プロジェクタ型の車輌用前照灯に関するもの
である。

〔従来の技術〕

自動車用前照灯は、自己車線の前方を明るく照射し、し
かも対向車に眩惑を与えないような配光パターンを有し
ていなければならない。

上記の要請に適合する配光特性を有し、レンズ構成が簡
単で、全体形状を小形化し得る前照灯として、プロジェ
クタ型の自動車用前照灯が提案されている。このプロジ
ェクタ型前照灯に関する最新の技術としては、例えば特
開昭５８−２０９８０１号が公知である。

第１８図は上記公知のプロジェクタ型前照灯を示す。こ
の公知例の前照灯はシェル形反射器が設けられており、
この反射器の内側反射面の軸線方向断面が、それぞれ楕
円の一部をなしており、楕円の離心率が、軸線方向垂直
長手断面から軸線方向水平長手断面の方へ増大している
車輌用前照灯において、すべての軸線方向断面の楕内部
分１０１．１０２の焦点１０５が、またすべての軸線方
向断面の楕内部分１０１．１０２の対応する頂点１０４
が一致するように構成されている。

１１０は楕円１０２の外側焦点、１１０は調光器、１１
２は楕円１０１の外側焦点、１１３はレンズである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の公知技術によってリフレクタを構成した場合、前
記の調光器１１１設置面における光度分布は第１９図に
示す如くになる。この光度分布カーブは、前述の楕円の
長、短径比のとり方などによって変化するが一定の傾向
を有していて自ずから定まり、設計的な自由度が無い。

第２０図は上記公知例のプロジェクタ型前照灯の前方に
スクリーンを置いて照射したときの等照度曲線図表であ
る。この図表から明らかなように、この配光パターンは
左右の広がりが不充分である（左、右に２０度の方向へ
の投射光が零である）。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、光度分布
を任意に設定することができ、しかも左右に広がりの大
きい配光パターンが得られ、その上、光源から出射する
光の有効利用率の大きいプロジェクタ型前照灯を提供し
ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為、本発明のプロジェクタ型の前
照灯は、反射鏡の焦点近傍に光源パルプを設置し、上記
の光源から出射した光が反射鏡で反射されてカットライ
ンを有するシェード近傍で焦点を結び、凸レンズによっ
て前記反射光を前方に投射するプロジェクタ型車輌用前
照灯において、前記反射鏡の反射面を中央部と左右周辺
部と両者　　　　゛の中間部とに区分し、（ｉ）　　上
記左右周辺部の反射面は、第１焦点を光源パルプ近傍に
置き第２焦点をシェード近傍に置く回転楕円面として、
その反射光をシェードと光軸との交点付近に集中せしめ
るように構成し、６Ｄ前記中央部の反射面は、その反射
面を構成する多数の面素を想定すると共に、所望の配光
パターンに対応するシェード上の光度分布から前記回転
楕円反射面からの反射光を減算した所望光度分布を設定
し、前記多数の面素はそれぞれの入射光を反射して前記
所望の光度分布を形成するように各面素の方向を設定し
、これら多数の面素を組み上げて滑らかに連設し、かつ
、ＱｉＯ前記中央部の反射面は、その水平断面が光源パ
ルプ近傍に焦点を置く放物線をなすように構成したこと
を特徴とする。

〔作用〕

前記のように構成した前照灯の反射鏡においては、その
周辺部の回転楕円反射面による反射光がシェードと光軸
との交点付近に集中して、（左右方向についての）中心
光度分布を上昇させるので、反射鏡の中間部付近の設計
が楽になる。そして、上記中間部の反射面の形状は、従
来技術における凹面鏡のごとく　（例えば回転放物面と
か、回転楕円面などといったように）解析幾何学的に定
まった形状に束縛されることなく、所望のシェード上の
配光特性を求めて、この特性を形成するように凹面鏡の
面素を組み上げてゆけば良いので、任意の配光特性に構
成することができる。

ただし、前述の「反射面を分割して面素を想定する」こ
と、及び「凹面鏡の面素を組み上げる」ことは、設計思
考中における分割１組み上げであって、現実の有体の部
材を分割したり組み立てたりするものではない。

構成しようとする反射面を、例えば０．２寵平方の、百
数十万個の面素に区分して各面素ごとにその方向（法線
方向を以って表わす）を算定することは、人為的計算で
は不可能に近いが電子計算機を利用すればさして困難で
はない。

更に、中央部の放物面状の反射面は光束をほぼ平行に光
軸方向に反射するので、この平行光束を前面レンズで調
光すると左右に広がりの大きい配光パターンが得られる
。

〔実施例〕

次に、本発明に係るプロジェクタ型車輌用前照灯の実施
例について、第１図乃至第１１図を参照して詳細に説明
するに先立ち、第１２図乃至第１４図を参照しつつ本発
明の１実施例についてその構成部材配置の概要を述べる
。

第１２図は、光軸２を含む断面を模式的に描いて光路を
付記した説明図である。第１３図は同じく光軸Ｚを含む
垂直断面に光路と付記した説明図、第１４図は同じくレ
ンズ側から見た正面を模式的に描いた説明図である。

本発明に係るプロジェクタ型の自動車用前照灯の基本構
造は、凹面鏡の光軸と凸レンズの光軸とを一致せしめて
配設すると共に、前記凹面鏡の焦点近傍に光源バルブを
設置し、上記の光源から出射した光が凹面鏡で反射され
て凸レンズのメリジオナル像面に入射するように構成し
、かつ、上記メリジオナル像面の付近にカットラインを
備えたシェードを設けてなる。

■は凹面鏡、Ｆはその焦点である。上記の焦点Ｆ付近に
フィラメントが位置するように、光源バルブ２が設けら
れる。

前記の凹面鏡１と、光軸Ｚを共有せしめて凸レンズが設
けられる。

第１２図に描いたｉ−ｊは凸レンズ３のメリジオナル像
面を示しており、光源から発して凹面鏡１で反射された
光はこのメリジオナル像面に入射する。

上記の入射光は、凸レンズ３によって調光されて前方（
第１２図、第１３図において右方）に投射される。

前記メリジオナル像面の付近にスクリーンを設けて、配
光パターンを等照度曲線で示すと第１５図の如くになる
。Ｈ−Ｈはスクリーン上の水平線、■−■は同じく垂直
線である。ただし、本第１５図は概要的な説明であって
、厳密に配光特性を表わしたものではない。

第１２図〜第１４図に示すように、メリジオナル像面に
沿った縁を有するシェード４を設ける。詳しくは、第１
４図に示した４ａの如（、メリジオナル像面ｉ−ｊから
退くようにカットラインを形成しである。第１６図は、
前述の配光パターンとシェード４との重なり具合を示す
。本第１６図に表わされているように、光束の上半部は
通過し、下半部の大半は遮られるが、カットライン４ａ
に対応する部分は光の通過が許容される。ただし、本第
１６図は、シェードの作用を説明する為の概要図であっ
て、配光特性を正確に表わすものではない。

上記のように部分的に覆われた光束が、メリジオナル像
面ｉ−ｊに集光されて互いに交差するので、前照灯の前
方に投光される光束は第１６図を反転した形状のパター
ンを形成する。第１７図は前照灯の前方に設けたスクリ
ーン上の等照度曲線によって投光のパターンの概要的な
形状を表わした説明図である。

第２図は本発明の１実施例におけるリフレクタ６の設計
的構成を示す断面図で、そのＩ−１断面を第１図に示す
。本第１図は前述の公知技術における第１８図に対応す
る水平断面図であるが左右対称であるから右半部の光路
を省略しである。また、第２図のト（断面を第３図に示
す。

第１図及び第２図に区域Ｃとして示した左右の周辺部は
、点Ｆを第１焦点とし点Ｓ、を第２焦点とした回転楕円
面に構成する。第２図において上記回転楕円面部分に斑
点を付して示しである。

第１図に示した左右周辺部Ｃを回転楕円面に構成しであ
るので、点Ｆに設けた光源から矢印イ。

口の如く該回転楕円面Ｃ区域に入射した光は矢印ハ、二
の如く点Ｓ、（シェード４と光軸ト１との交点上に置い
た第２焦点）に集中する。

第１図及び第２図に区域Ａとして示した中央部は、点Ｆ
を焦点とした回転放物面に構成しである。

本発明を実施する際、中央部Ａについては、少なくとも
その水平断面が放物線をなすように構成する。その垂直
断面形状は放物線であっても良いし、後述する中間部Ｂ
の設計手法を応用してこれを修正した形状とすることも
出来る。

第２図において上記放物面状の区域に平行斜線を付しで
ある。

第１図に示した中央部Ａの水平断面が放物線をなしてい
るので、焦点Ｆから矢印ホの如く入射した光は矢印への
如く光軸Ｊ−Ｊと平行に反射される。

このようにして、回転楕円状反射面Ｃの反射光によって
シェード４の中央付近の光度分布が大きくなると共に、
放物面状反射面Ａの反射光によってシェード４の周辺部
にまで配光されるので、上記Ｃ，Ａ両区域以外の部分Ｂ
の設計が楽になる。

具体的には、シェード上における所望の光度分布から、
ｒ回転楕円面Ｃの反射光で形成される光度分布（中央に
集中している）、及び放物面状部Ａの反射光で形成され
る光度分布（周辺にまで広がっている）」を差し引いた
残りの光度分布を、Ｃ２Ａ以外の部分によって形成すれ
ば良いことになる。

第１図に示した中間部Ｂ（第２図において斑点や平行斜
線を付していない部分）を、設計手法として多数の面素
に分割して考える。

第４図は、リフレクタ６の反射面の１７４について、こ
れを多数の面素に分割した状態を模式化して描いた説明
図、第５図は面素Ｑ、の入射光と反射光との光路説明図
である。

シェードの中心Ｓｌから任意の距離Ｘ５点Ｓに対応する
りフレフタ６上の点Ｑの関係を求める（第１図参照）。

即ち、リフレクタ６の中心ＴからＸ。

の距離にある微小面素の集合ＱＩ　Ｑ　　Ｑ２　（第２
図）の関係を、次のようにして求める。

まず、初期値としてｘ１＝０のとき、微小面素の集合Ｑ
、−Ｔ−Ｑ、は、点Ｓ、に反射光が到達するように面素
の方向（法線方向で表わされる）を定める。

上記の如く初期値を設定した面素の集合Ｑ、−Ｔ−Ｑ、
の隣接部については、前記の点Ｓ、の隣接個所に反射光
が到達するようにその方向を定め、以下同様に繰り返し
て計算を進めてゆく。

前記のＸ、とｘｌとは関数関係をなし Ｘ＝　　ｒ　　（ｘ＋） である。而して、この関数の定め方については、シェー
ド上における所望の配光分布に基づいて定めるが、具体
的には ｆ　　（ｘ、）＝ａｘ、＋ｂ ｒ　　（ｘ、）＝ａｘ、”＋ｂｘ、＋ｃｆ　　（ｘ、）
＝ａｘ、’＋ｂｘ−＋ｃｘ、＋ｄｒ　　（ｘ、）＝ａ、
ｘ、’＋ａｚｘ−−’°”ａｎＸＩ＋ａｎ＋１ｆ　　（
ｘ、）＝ａｅ”’ といった各種の手法が考えられ、任意に選択し、若しく
は組み合わせて用いることができる。ａ。

ｂ、ｃ、ｄは定数である。

以下、数例を挙げて説明する。

ｒ　　（ｘ　１　）　＝　ａ　ｘ、　１　＋　ｂの場合
において、ａ＝０．５、ｂ＝ｏと仮定すると ｆ　　（ｘ＋）＝ｏ、ｓ　ＸＩとなり ｘ、＝２．ｘｔ＝１がその解の一つである。これを座標
面上に表わすと第６図の如くになる。

上記の状態を、リフレクタ６の水平断面形状とメリジオ
ナル像面（シェードの上縁）との関係に置き換えると第
７図の如くになる。即ち、リフレクタ６側で２の範囲の
光はメリジオナル像面上の１の範囲に集められ、この場
合の配光パターンは第８図に実線で示した如くになる。

前述の回転楕円面Ｃによる反射光は中央付近に集中して
、鎖線で示したパターンとなり、放物面状反射面による
反射光は点線で示したように周辺まで広がった径となる
。実際に有効に作用するのは上記三つのパターン（実線
と鎖線と点線と）の合計となる。

自動車用前照灯の通常の使用条件においては上記の配光
パターン（第８図）よりも中央部の光度が集中的に高い
ことが望まれる。そこで、次に、ｆ　　（ｘ、）＝ａｘ
、”＋ｂｘ、十ｃにおいてａ　＝０．１２５、ｂ＝ｏ、
ｃ＝ｏと仮定すると、ｆ　　（ｘ＋）＝０．１２５ｘ＋
” となり、例えばｘ１＝４、ｘｓ＝’ｌが解の一つである
。

これを座標上に表わすと第９図の如くであり、リフレク
タとシェードとの関係は第１０図の如くになる。この場
合の配光特性は第１１図に実線で示した如くで、前述の
第８図に比して中心光度が高くなる。

図示を省略するが、先に述べた高式の関数式、ｆ　　（
ｘ、）＝ａｘ、′Ｉ＋ｂｘ、”＋ｃｘ、＋ｄとし、更に
、 ｆ（ｘ＋）　＝　ａ　＋　Ｘ　＋’″＋ａ２Ｘ　ｌ”−
””　ａ　６Ｘ　１　＋　ａ　ｑ＊、におけるｎの値を
４，５と増すに従って中心光度が高くなり、対数式、 ｆ（ｘｌ）＝＝ａｅｂＸＩ を用いると、いっそう中心光度が高くなる。

これらの式を適宜に選択すると共に、ａ、ｂ〜ｄの定数
を任意に選択して所望の配光特性を求めれば良い。Ｘ、
の何次式を用いるかによって、更に定数の選択によって
、光度分布特性は著しく広汎に変化するので、実用上の
精度範囲において如何なる光度分布特性にすることも可
能である。

ただし、上記の「実用上、如何なる特性も」とは、「中
央部において最大光度を有し、左右に対称に、中央から
離れるに従って光度が低下するというモード」の範囲内
において、如何なる光度分布特性にも対応し得るとの意
である。

第２１図及び第２２図は、第１２図及び第１３図に示し
た実施例と異なる実施例を示し、前例と異なるところは
次の如くである。前例（第１２図、第１３図）のシェー
ド４はメリジオナル像面ｉ−ｊに沿って円筒状に構成し
たのに比し、本例（第２１図、第２２図）のシェード４
′は、メリジオナル像面ｉ−ｊに接し、かつ光軸Ｚに直
交する平板状に構成しである。

本例の如く構成しても、実用上必要とされる精度範囲内
において前例（第１２図、第１３図）と同様の効果が得
られる。

第１図に鎖線で示した１１４は、従来技術における回転
楕円面状反射面を対比の為に示したものである。これを
本例の反射面１と比較して明らかなように、本発明を適
用して適切に設計すると、光学的性能の向上と併せて、
前照灯の光軸方向寸法を短縮（反射鏡の深を縮小）し得
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のプロジェクタ型前照灯は
、メリジオナル像面上の光度分布を任意に設定すること
ができ、その結果容易に所望の配光パターンが得られ、
特に、中心光度が高くかつ周辺光度の広がりが大きいよ
うに構成することができるという優れた実用的効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の特殊リフレクタを設計する
手法の説明図で、第２図はりフレフタの正面図を模式的
に描いた説明図。第１図はそのＩ−１水平断面図、第３
図は同じ＜ｍ−ｍ垂直断面図である。 第４図は本発明の１実施例における特殊リフレクタを面
素に分割した状態の説明図、第５図は上記の面素におけ
る反射の状態を示す光路図である。 第６図乃至第１１図は、本発明に係るリフレクタの設計
方法の説明図である。 第１２図乃至第１４図は本発明に係るプロジェクタ型前
照灯の概要的な構成の説明図であって、第１２図は平面
図、第１３図は側面図、第１４図は正面図である。 第１５図乃至第１７図は上記プロジェクタ型前照灯の光
学的機能の説明図である。 第１８図は公知のプロジェクタ型前照灯の説明図、第１
９図及び第２０図は上記前照灯の配光特性図表である。 第２１図は前記と異なる実施例の平面図、第２２図は同
側面図である。 ■・・・凹面反射鏡、２・・・光源バルブ、３・・・凸
レンズ、４．４′・・・シェード、４ａ・・・シェード
上端に設けたカットライン、６・・・リフレクタ。 特許出願人　　市光工業株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 ！！１図 シ 第２図 第３図 す 第４図 Ｌ 第５図 第６図 第７図 第８図 尤 度 第９図 でＳ り１　ブＯ図 第１３図 と１ 第１４図 第１５図 第１６図 第デ８図 第１９図 尤 喪 へ　Ｃ：！１１．−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、反射鏡の焦点近傍に光源バルブを設置し、上記の光
   源バルブから出射した光が反射鏡で反射されてカットラ
   インを有するシェード近傍で焦点を結び、凸レンズによ
   って前記反射光を前方に投射するプロジェクタ型の前照
   灯において、前記反射鏡の反射面を中央部と左右周辺部
   と両者の中間部とに区分し、（ｉ）上記左右周辺部の反
   射面は、第１焦点を光源バルブ近傍に置き第２焦点をシ
   ェード近傍に置く回転楕円面として、その反射光をシェ
   ードと光軸との交点付近に集中せしめるように構成し、
   （ｉｉ）前記中間部の反射面は、その反射面を構成する
   多数の面素を想定すると共に、所望の配光パターンに対
   応するシェード上の光度分布から前記回転楕円反射面か
   らの反射光を減算した所望光度分布を設定し、前記多数
   の面素はそれぞれの入射光を反射して前記所望の光度分
   布を形成するように各面素の方向を設定し、これら多数
   の面素を組み上げて滑らかに連設し、かつ、（ｉｉｉ）
   前記中央部の反射面は、その水平断面が光源バルブ近傍
   に焦点を置く放物線をなすように構成したことを特徴と
   する、プロジェクタ型の前照灯。