JP2750647B2 - 車輌用前照灯の反射鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射面の全面を有効に
利用して鮮明なカットラインをもったすれ違いビームを
得ることができ、車輌の流線形化に伴うアウターレンズ
の傾斜に対応することができる新規な車輌用前照灯の反
射鏡を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】すれ違いビーム用の自動車用前照灯にお
いての基本的な構成は、回転放物面状をなした反射鏡の
焦点近傍にコイル状フィラメントをその中心軸が反射鏡
の光軸に沿うように配置（所謂Ｃ８タイプのフィラメン
ト配置）し、該フィラメントの下方に配光パターンにお
けるカットライン（あるいはカットオフ）を形成するた
めのシェードを配置したものである。

【０００３】つまり、フィラメントから出た光のうち一
部がシェードによって遮られるために反射面の下半面へ
向かう光が遮られて無効になる。

【０００４】よって、反射鏡の前方に所定の距離をおい
て配置されたスクリーン上に映し出されるパターンは、
カットラインの一方が水平線に対して所定の角度をな
し、カットラインの他方が水平線に平行に延びる略半円
状のパターンとなる。

【０００５】そして、これが反射鏡の前方に配置される
アウターレンズの拡散レンズステップによって配光制御
される結果として水平方向への拡がりをもったすれ違い
ビームの配光パターンが得られることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時におい
ては、自動車のスタイリングに関して空力学特性やデザ
イン上の要請から車体の流線形化が求められるようにな
り、車体前部の所謂スラント・ノーズ化に合わせた前照
灯の設計が必要とされるようになってきている。

【０００７】その結果、前照灯の細幅化（つまり、灯具
の上下方向の幅を小さくすること）と、スラント化（ア
ウターレンズが鉛直軸に対してなす角、所謂スラント角
を大きくすること）が要求される。

【０００８】特に、アウターレンズが大きく傾斜した状
態となるとこれ迄のようにアウターレンズに広拡散のレ
ンズステップを形成する訳にはいかない（もし、そのよ
うにすると配光パターンの左右両端寄りの部分が垂れて
しまう所謂光の垂れ現象を招くことになる。）という問
題が生じ、レンズステップの設計上にかなりの制約が生
じることになる。

【０００９】また、シェードを用いることによって無効
な反射領域が生じ、光束利用率が低下することは、前照
灯の細幅化にとって好ましくなく、反射鏡の全面を有効
に利用して配光パターンにおける水平方向の拡がりと鮮
明なカットラインを得ることが望ましい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、すれ違いビームに特有のカッ
トラインを備えた配光パターンを得るための車輌用前照
灯の反射鏡であって、光源体をその中心軸が光軸に沿う
ように配置したときに、反射面を構成する光軸寄りの内
側領域による投影パターンが水平方向への拡散性をもっ
たパターンとなり、また、内側領域の周りの外側領域に
よる投影パターンが配光パターンの中央部の形成に寄与
するように反射面を形成する。

【００１１】その際、内側領域のうち光軸を含む水平面
に関して上側に位置する領域の投影パターンが水平線の
下側に位置され、内側領域のうち光軸を含む水平面に関
して下側であって光軸を含む鉛直面に関して片側に位置
する領域の投影パターンが水平線に対して傾斜したカッ
トラインの形成に寄与し、光軸を含む鉛直面に関して他
方の側に位置する領域の投影パターンが水平線に平行な
カットラインの形成に寄与するように光線制御を行う。

【００１２】そして、外側領域のうち光軸を含む水平面
に関して上側に位置する領域の投影パターンが水平線の
下側に位置され、外側領域のうち光軸を含む水平面に関
して下側であって光軸を含む鉛直面に関して片側に位置
する領域の投影パターンが水平線に対して傾斜したカッ
トラインの形成に寄与し、光軸を含む鉛直面に関して他
方の側に位置する領域の投影パターンが水平線に平行な
カットラインの形成に寄与するように光線制御を行う。

【００１３】

【作用】本発明によれば、反射面を、配光制御に関して
相補的な関係をもつ内側領域と外側領域とに分け、反射
面の内側領域によって得られる水平方向に拡がりをもっ
たパターンと、外側領域によって得られる集光性をもっ
たパターンとの合成によってすれ違いビームの規定配光
パターンにほぼ近いパターンを反射面の配光制御機能に
よって形成することができる。

【００１４】よって、アウターレンズのレンズステップ
について配光制御上の負担を軽減し、スラント化に対応
することができる。

【００１５】また、カットラインの形成については、各
領域のうち光軸を含む水平面に関して下側であって光軸
を含む鉛直面に関して片側に位置する領域の投影パター
ンが水平線に対して傾斜したカットラインの形成に寄与
し、光軸を含む鉛直面に関して他方の側に位置する領域
の投影パターンが水平線に平行なカットラインの形成に
寄与するように制御しているため、光源体の下方にシェ
ードを設ける必要がなく光束利用率の向上を図ることが
できる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明に係る反射鏡を図１乃至図１
５に従って説明する。尚、図示した実施例は、角型の前
照灯に用いられる反射鏡１を示すものである。

【００１７】反射鏡１はフィラメントの下方にシェード
を配置することなく反射面の全面を利用してすれ違いビ
ームに特有の鮮明なカットラインを得ることを目的とし
て、反射鏡１の反射面２が図１に示すように配光制御機
能を異にする２つの区分領域から構成され、さらにこれ
らの区分領域が配光パターンを詳細に規定する複数の領
域に区分されている。

【００１８】即ち、反射面２は正面（つまり、光軸方向
から見た場合であり、この光軸を「ｘ軸」とすると図１
では紙面に垂直な軸である。）から眺めたときに、大別
して光軸寄りの内側領域３と、その左右に位置する外側
領域４とに区分されている。

【００１９】尚、図１においてｘ軸に直交して水平方向
に延びる軸をｙ軸とするとともに、ｘ軸、ｙ軸に直交し
て鉛直方向に延びる軸をｚ軸とし、この直交座標系の原
点を点Ｏとする。

【００２０】図２は、反射鏡１の光軸に沿ってフィラメ
ント５を配置したときに、反射鏡１の前方に設けられた
スクリーン上に投影されるすれ違いビームの配光パター
ン６を概略的に示したものであり、図中の「Ｈ−Ｈ」は
水平線、「Ｖ−Ｖ」は鉛直線、点「ｏ」は両線の交点を
それぞれ示している。

【００２１】図示するように内側領域３によって得られ
るパターン７は、水平方向への拡がりを有しその上縁部
がカットラインを広範囲に亘って限定しており、また、
外側領域４によって得られるパターン８は、点ｏの直下
に位置する集光部、所謂ホットゾーンの形成に寄与す
る。

【００２２】内側領域３は、ｘ−ｙ平面に関して上側
（ｚ＞０）に位置する領域３Ｕと下側（ｚ＜０）に位置
する領域３Ｄとに２分され、領域３Ｕはｘ−ｚ平面によ
ってさらに領域３ＵＬ（ｙ＜０の範囲）と領域３ＵＲ
（ｙ＞０の範囲）とに区分されている。

【００２３】また、領域３Ｄは、ｘ−ｚ平面及び該平面
に対してｘ軸回りに所定の角度だけ傾斜された平面Ｏ−
Ｃによって３つの領域３ＤＣ（ｘ−ｙ平面と平面Ｏ−Ｃ
との間に挟まれた範囲）、３ＤＬ（ｙ＜０の範囲）、３
ＤＲ（ｙ＞０の範囲）に区分されている。

【００２４】そして、外側領域４は、ｘ−ｙ平面に関し
て上側（ｚ＞０）に位置する領域４Ｕと下側（ｚ＜０）
に位置する領域４Ｄとに２分され、領域４Ｕはさらにｘ
−ｚ平面に関してｙ＜０の側に位置する領域４ＵＬと、
ｘ−ｚ平面に関してｙ＞０の側に位置する領域３ＵＲと
に区分されている。

【００２５】また、領域４Ｄは、ｘ−ｚ平面及び平面Ｏ
−Ｃによって３つの領域４ＤＣ（ｘ−ｙ平面と平面Ｏ−
Ｃとの間に挟まれた範囲）、４ＤＬ（ｙ＜０の範囲）、
４ＤＲ（ｙ＞０の範囲）に区分されている。

【００２６】図３及び図４は反射面２の基本面９を示す
ものであり、図３の正面図において２点鎖線で示す長方
形１０内の曲面が反射面２に相当する。また、図４は基
本面９の側面形状を示している。

【００２７】基本面９のうち内側に位置する面９ａから
２点鎖線の長方形１０によって切り出される範囲が上記
した反射面２の内側領域３に相当し、基本面９のうち外
側に位置する面９ｂから２点鎖線の長方形１０によって
切り出される範囲が上記した反射面２の外側領域４に相
当する。

【００２８】尚、面９ａの中央には電球の取付用孔１１
が形成されている。

【００２９】基本面９を構成する面９ａ、９ｂは、いず
れも代数式によって厳密に表現し得ない自由曲面として
形成されており、ＣＡＤを使った各種のパラメーター制
御やベクトル制御を加えることで設計される。

【００３０】このような自由曲面の生成は、大まかな流
れとして曲線群の生成過程とこれに続く曲面群の生成過
程を経て行われるが、その手順を簡単に説明すると以下
のようになる。

【００３１】（１）曲線群の生成。

【００３２】（１−ａ）パラメーターの入力。

【００３３】先ず、基本放物線の焦点距離や変形率、接
線の大きさ、光線の狙い角度等をコンピューターに入力
する。

【００３４】（１−ｂ）曲線式の計算。

【００３５】基本放物線と変形率に基づいて曲線の始点
と終点の座標を求めた後、光線の狙い角度から接線ベク
トルの方向を求めて、その大きさを規定して自由曲線
（例えば、Ｆｅｒｇｕｓｏｎの曲線等）を求める。

【００３６】（２）曲面群の生成。

【００３７】（２−ａ）パラメーターの入力。

【００３８】接線ベクトルについての拘束（直交）条件
を付与するか否かについての指示や、基本楕円の径、ツ
イストベクトル等をコンピューターに入力する。

【００３９】尚、接線ベクトルに対する拘束条件はフィ
ラメント像の中心軸を揃える光学的操作に対応し、接線
に対する捻れ操作はフィラメント像を長手方向に直角な
方向に移動させる光学的操作に対応する（詳細について
は、特願平３−２１４３０号を参照。）。

【００４０】（２−ｂ）曲面式の計算。

【００４１】曲面パッチ（例えば、Ｃｏｏｎｓの双３次
パッチ等）を生成する。その際、パッチ係数の決定にあ
たっては、点の座標、曲線座標（曲面パラメータｕ、
ｖ）に関する接線ベクトル、ツイストベクトル等が必要
となる。

【００４２】点の座標の全て、接線ベクトルの一部につ
いては既に得られている自由曲線によって決定されてい
るので、接線ベクトルの残りを基本楕円の形状パラメー
ターや拘束条件、ひねり角度から求めてその大きさ調整
し、また、ツイストベクトルの計算についてはＡｄｉｎ
ｉの方法やＦｏｒｒｅｓｔの方法等を適宜に使用する。

【００４３】面９ａ、９ｂは以上の手順によって得られ
る曲面パッチの連続体として形成され、隣接する領域の
境界での連続性は保証されているため隣接する曲面パッ
チは滑らかに接続されており、従って、図１や図３、図
４の実線で明示した境界線は便宜上のものであり、肉眼
によって視認し得るものでない。

【００４４】尚、本実施例において面９ａと面９ｂとの
境界では連続性が保たれていないが、段差によるグレア
が目立つ場合には両者間を滑らかに連続化させるように
すれば良いことは勿論である。

【００４５】図５乃至図９は、反射面２の内側領域３を
構成する各領域と、該領域によって前方のスクリーン上
に投影されるパターンとの関係を示すものである。

【００４６】図５は領域３ＵＲとその投影パターン１２
ＵＲを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差し
て鉛直線Ｖ−Ｖの片側の水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置され
る。

【００４７】この投影パターン１２ＵＲは、水平方向へ
の拡がりを有しており、その上縁が水平カットラインの
形成に寄与する。

【００４８】図６は領域３ＵＬとその投影パターン１２
ＵＬを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差し
て鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１２ＵＲと
反対側の水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置される。

【００４９】この投影パターン１２ＵＬは水平方向への
拡がりをもったパターンとなる。

【００５０】図７は領域３ＤＣとその投影パターン１２
ＤＣを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差し
て鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１２ＵＬと
同じ側であって水平線Ｈ−Ｈに跨って配置される。

【００５１】投影パターン１２ＤＣは、そのフィラメン
ト像が点ｏに関して放射状の配置をとるため略扇型をな
しており、その上縁が水平線に対して所定の角度をもつ
傾斜カットラインの形成に寄与する。

【００５２】図８は領域３ＤＬとその投影パターン１２
ＤＬを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差し
て鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１２ＤＣの
同じ側であって水平線Ｈ−Ｈに跨って配置される。

【００５３】略半円状の投影パターン１２ＤＬは、その
フィラメント像が比較的広範に配置されるとともに、そ
の上縁が傾斜カットラインの形成に寄与する。

【００５４】図９は領域３ＤＲとその投影パターン１２
ＤＲを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差し
て鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記した投影パターン１２ＵＲ
と同じ側であって水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置される。

【００５５】投影パターン１２ＤＲは水平方向に拡がり
を有しており、その上縁が水平カットラインの形成に寄
与する。

【００５６】図１０乃至図１５は、反射面２の外側領域
４を構成する各領域と、該領域によって前方のスクリー
ン上に投影されるパターンとの関係を示すものである。

【００５７】図１０は領域４ＵＲとその投影パターン１
３ＵＲを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差
して鉛直線Ｖ−Ｖについて上記した投影パターン１２Ｄ
Ｒと同じ側であって水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置される。

【００５８】投影パターン１３ＵＲは略扇型の形状をな
しており、点ｏに近い限定された範囲に配置されるとと
もに、その上縁が水平カットラインの形成に寄与する。

【００５９】図１１は領域４ＵＬとその投影パターン１
３ＵＬを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差
して鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１３ＵＲ
と反対側の水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置される。

【００６０】投影パターン１３ＵＬは略扇型の形状をな
しており、点ｏに近い限定された範囲に配置される。

【００６１】図１２は領域４ＤＣとその投影パターン１
３ＤＣを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差
し、鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１３ＵＬ
と同じ側であって水平線Ｈ−Ｈに跨って配置される。

【００６２】投影パターン１３ＤＣは、点ｏに関して中
心角の狭い略扇型の形状をなし、その上縁が傾斜カット
ラインの形成に寄与する。

【００６３】図１３は領域４ＤＬとその投影パターン１
３ＤＬを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差
して鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記した投影パターン１３Ｄ
Ｃと同じ側であって水平線Ｈ−Ｈに跨って配置される。

【００６４】投影パターン１３ＤＬは、水平線Ｈ−Ｈの
上下における限定された範囲に配置され、フィラメント
像の中心軸が水平線Ｈ−Ｈに対して傾斜しており、その
上縁が傾斜カットラインの形成に寄与する。

【００６５】図１４は領域４ＤＲとその投影パターン１
３ＤＲを示すものであり、フィラメント像は光軸と交差
し、鉛直線Ｖ−Ｖに関して上記の投影パターン１３ＵＲ
と同じ側であって水平線Ｈ−Ｈ下にほぼ配置される。

【００６６】投影パターン１３ＤＲは、そのフィラメン
ト像が点ｏからある距離だけ離れた水平線Ｈ−Ｈ近傍の
仮想点に関して放射状に配置される結果、中心角の小さ
い略扇型の形状をなし、その上縁が水平カットラインの
形成に寄与する。

【００６７】反射面２の投影パターンは、以上のような
投影パターンが合成されることによって得られ（図１５
参照。）、反射面２の内側領域３からの光の寄与によっ
て形成される水平拡散性の高いパターンと、反射面２の
外側領域４からの光の寄与によって形成される点ｏ近辺
に集中するパターンとによって、カットラインを有する
パターン像が反射面２の作用のみによって作り出され
る。

【００６８】つまり、内側領域３と外側領域４とは配光
制御について相補う作用を有し、配光パターンの中心光
度の確保と水平方向の拡散とを両立させることができ
る。

【００６９】このようなパターンがアウターレンズにお
けるレンズステップによって補正されて最終的なすれ違
いビームの配光パターンが得られることになるが、レン
ズステップのもつ配光制御作用を低減して、ほとんど素
通しの状態のレンズを使用することが可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、反射面を光軸に関して内側領域と
外側領域に分けたときに、反射面の内側領域によって得
られる水平方向に拡がりをもったパターンと、外側領域
によって得られる集光性をもったパターンとを合成する
ことですれ違いビームの規定の配光パターンにほぼ近い
パターンを反射面の配光制御機能によって形成すること
ができるので、アウターレンズのレンズステップに課さ
れる配光補正の役割を軽減し、スラント角の大きい灯具
への適用が容易になる。

【００７１】また、カットラインの形成については、各
領域のうち光軸を含む水平面に関して下側であって光軸
を含む鉛直面に関して片側に位置する領域の投影パター
ンが水平線に対して傾斜したカットラインの形成に寄与
し、光軸を含む鉛直面に関して他方の側に位置する領域
の投影パターンが水平線に平行なカットラインの形成に
寄与するように光線方向を制御することができるため、
反射面の全面での反射光を配光パターン上有効な光とし
て利用することができる。

【００７２】尚、前記した実施例においては反射面の内
側領域と外側領域とがその配光制御区分に関してそれぞ
れ５つの領域に分けられるような例を示したが、本発明
車輌用前照灯の反射鏡の技術的範囲がこれによって狭く
解釈されてはならず、本発明に係る反射面が明確な境界
線を有していないことから明らかなように、配光制御の
区分数について何ら制限がある訳ではないことは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射鏡の正面図である。

【図２】本発明に係る配光パターンを概略的に示す図で
ある。

【図３】基本面の正面図である。

【図４】基本面の側面図である。

【図５】図１の領域３ＵＲとその投影パターンを示す図
である。

【図６】図１の領域３ＵＬとその投影パターンを示す図
である。

【図７】図１の領域３ＤＣとその投影パターンを示す図
である。

【図８】図１の領域３ＤＬとその投影パターンを示す図
である。

【図９】図１の領域３ＤＲとその投影パターンを示す図
である。

【図１０】図１の領域４ＵＲとその投影パターンを示す
図である。

【図１１】図１の領域４ＵＬとその投影パターンを示す
図である。

【図１２】図１の領域４ＤＣとその投影パターンを示す
図である。

【図１３】図１の領域４ＤＬとその投影パターンを示す
図である。

【図１４】図１の領域４ＤＲとその投影パターンを示す
図である。

【図１５】本発明に係る反射面とその投影パターンを示
す図である。

【符号の説明】

１ 車輌用前照灯の反射鏡 ２ 反射面 ３ 内側領域 ４ 外側領域 ５ 光源体 ７ 水平方向への拡散性をもったパターン ８ 配光パターンの中央部 ｘ 光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−281602（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281501（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−155102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123603（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−31304（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−31303（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−103106（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 すれ違いビームの配光パターンを得るた
   めの車輌用前照灯の反射鏡であって、 （イ）光源体の中心軸が光軸に沿って配置されること、 （ロ）反射面が光軸寄りの内側領域とその周りの外側領
   域とに区分されており、内側領域による投影パターンが
   水平方向への拡散性をもったパターンとされ、また、外
   側領域による投影パターンが配光パターンの中央部の形
   成に寄与すること、 （ハ）内側領域のうち光軸を含む水平面に関して上側に
   位置する領域の投影パターンが水平線の下側に位置され
   ること、 （ニ）内側領域のうち光軸を含む水平面に関して下側で
   あって光軸を含む鉛直面に関して片側に位置する領域の
   投影パターンが水平線に対して傾斜したカットラインの
   形成に寄与し、光軸を含む鉛直面に関して他方の側に位
   置する領域の投影パターンが水平線に平行なカットライ
   ンの形成に寄与すること、 （ホ）外側領域のうち光軸を含む水平面に関して上側に
   位置する領域の投影パターンが水平線の下側に位置され
   ること、 （ヘ）外側領域のうち光軸を含む水平面に関して下側で
   あって光軸を含む鉛直面に関して片側に位置する領域の
   投影パターンが水平線に対して傾斜したカットラインの
   形成に寄与し、光軸を含む鉛直面に関して他方の側に位
   置する領域の投影パターンが水平線に平行なカットライ
   ンの形成に寄与すること、を特徴とする車輌用前照灯の
   反射鏡。