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JP2008251243A - 車輌用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

車輌用前照灯の灯具ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】 現在入手可能なＬＥＤを光源とし、且つ、前照灯配光の主要部分への光量を減じること無しに、カットオフラインより上方への配光を可能にすること課題とする。
【解決手段】光軸ｘを有する投影レンズ１０と、半導体発光素子から成る光源３０と、前記光源からの光を光軸上又はその近傍で集光するように反射する第１のリフレクタ４０と、前記光源と前記投影レンズとの間に前記光軸方向に沿って延びるように位置し、前記第１のリフレクタで反射された光の一部を遮蔽するシェード２２とを備え、前記投影レンズの後方焦点Ｒｆ近傍に位置した前記シェードの前端２２ａから後方へ向けて延びる遮光面は、第１のリフレクタからの光を投影レンズに向けて反射させる第２のリフレクタ２２２・２２３とされた車輌用前照灯の灯具ユニット１において、第１のリフレクタで反射された光の一部が投影レンズの後方焦点より下方を通過した後に投影レンズに入射されるように、前記第２のリフレクタの一部に光透過部２２１が形成された。
【選択図】 図１

Description

本発明は新規な車輌用前照灯の灯具ユニットに関する。詳しくは、道路の頭上にある標識（以下、「頭上標識」という）を視認する光を前照灯の光の一部を用いて出す技術に関する。
車輌、例えば、自動車の前照灯のすれ違いビームは対向車の運転者や歩行者等への幻惑光を出さないために、上方への散乱光の発生が厳しく抑制され、上縁を限定するカットオフラインから上方へは殆ど光が行かないようになっている。
一方、現在の交通事情では、道路の分岐方向表示、主要拠点までの距離表示等に頭上標識が使用されている。これら頭上標識は、視認性を良好にするため、反射率の高い素材を使用して形成されているが、性能が良好なすれ違いビームでは、カットオフラインから上の光が殆ど出ないため、頭上標識を見逃す危険がある。
近時、特許文献１に示す車輌用前照灯のように、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）等の半導体発光素子を光源とし、該半導体発光素子の光をリフレクタによって集光させ、該集光した光の一部を前方に対してシェードによって遮蔽すると共に、該集光域に後方焦点を有する投影レンズによって、前記一部を遮蔽された光を前方へ反転照射する、いわゆるプロジェクター型の灯具ユニットを複数個集合させて所望の配光を得るようにした前照灯が提案されている。
特許文献１に示された車輌用前照灯の灯具ユニットにあっては、シェードを投影レンズの光軸にほぼ沿うように配置し、このシェードの上面を反射面に形成してリフレクタから反射面に到達した光を投影レンズに入射させるようにして、光源の光を有効に利用するようになっているため、投影レンズの後方焦点より下側を通過して投影レンズに入射する光は全くない。そのため、カットオフラインより上方へ向かう光は全く無く、そのため、頭上標識を視認するための光がない。
特許文献２に示された車輌用前照灯の灯具ユニットは、シェードの投影レンズの後方焦点より下方の位置に窓部を形成して、ＬＥＤの直射光を前記窓部を透過させて投影レンズに入射させ、この光がカットオフラインより上方のいわゆるオーバーヘッドゾーンに照射されるようにして、頭上標識の視認を可能にしている。
特開２００３−３１７５１３号公報 特開２００５−２３５７０７号公報
ところで、前記特許文献２に示された車輌用前照灯の灯具ユニットにおいて、ＬＥＤ技術の現状においては、ＬＥＤの狭い発光範囲を考えた場合、特許文献２の図１０に示されたような構成で、ＬＥＤの直射光の一部をオーバーヘッドゾーンの照明に利用することにはかなりの困難が伴うものと考える。仮に、特許文献２の図１０に示されたシェードの窓部からＬＥＤの直射光を投影レンズに入射させる場合、ＬＥＤをかなりの角度で前方へ傾ける必要があり、そのようにすると、前照灯本来の配光部分に向ける光量が不足する恐れすらある。
本発明は、前記した問題点に鑑みて為されたものであり、現在入手可能なＬＥＤを光源とし、且つ、前照灯配光の主要部分への光量を減じること無しに、カットオフラインより上方への配光を可能にすること課題とする。
本発明車輌用前照灯の灯具ユニットは、前記した課題を解決するために、光軸を有する投影レンズと、半導体発光素子から成る光源と、前記光源からの光を光軸上又はその近傍で集光するように反射する第１のリフレクタと、前記光源と前記投影レンズとの間に前記光軸方向に沿って延びるように位置し、前記第１のリフレクタで反射された光の一部を遮蔽するシェードとを備え、前記投影レンズの後方焦点近傍に位置した前記シェードの前端から後方へ向けて延びる遮光面は、第１のリフレクタからの光を投影レンズに向けて反射させる第２のリフレクタとされた車輌用前照灯の灯具ユニットにおいて、第１のリフレクタで反射された光の一部が投影レンズの後方焦点より下方を通過した後に投影レンズに入射されるように、前記第２のリフレクタの一部に光透過部が形成されたものである。
従って、本発明車輌用前照灯の灯具ユニットにあっては、現在入手可能なＬＥＤ等の半導体発光素子を光源としつつ、光源から出射した光のうち必要最小限の光をカットオフラインの上方への配光に回すことができ、しかも、前照灯本来の配光部分への光量の減少も最小限に押さえることができる。
本発明車輌用前照灯の灯具ユニットは、光軸を有する投影レンズと、半導体発光素子から成る光源と、前記光源からの光を光軸上又はその近傍で集光するように反射する第１のリフレクタと、前記光源と前記投影レンズとの間に前記光軸方向に沿って延びるように位置し、前記第１のリフレクタで反射された光の一部を遮蔽するシェードとを備え、前記投影レンズの後方焦点近傍に位置した前記シェードの前端から後方へ向けて延びる遮光面は、第１のリフレクタからの光を投影レンズに向けて反射させる第２のリフレクタとされた車輌用前照灯の灯具ユニットにおいて、第１のリフレクタで反射された光の一部が投影レンズの後方焦点より下方を通過した後に投影レンズに入射されるように、前記第２のリフレクタの一部に光透過部が形成されたことを特徴とする。
従って、本発明車輌用前照灯の灯具ユニットにあっては、現在入手可能なＬＥＤ等の半導体発光素子を光源としつつ、光源から出射した光のうち必要最小限の光をカットオフラインの上方への配光に回すことができ、しかも、前照灯本来の配光部分への光量の減少も最小限に押さえることができる。
請求項２に記載した発明にあっては、前記シェードが透明材料で形成されて、前記第２のリフレクタが金属蒸着等の表面処理によって形成され、前記光透過部は前記表面処理の不実施によって形成されて成り、前記光透過部を透過した光は、前記透明材料への入射時に屈折されると共に該透明材料内を進み、前記投影レンズの後方焦点近傍に形成された光射出部から出て投影レンズに入射するので、上方配光のための光の射出位置を正確に制御することができ、これによって、上方配光の位置を正確に制御することができる。
請求項３に記載した発明にあっては、前記光射出部は前記投影レンズの後方焦点より下方且つ後方へずれて位置しているので、上方配光の光を適当に拡散させることができ、必要以上の照度となることを防止することができる。
以下に、本発明車輌用前照灯の灯具ユニットを実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、図示した実施の形態は、本発明を自動車用前照灯の灯具ユニットに適用したものである。
図１に本発明車輌用前照灯の灯具ユニットの第１の実施の形態を示す。
自動車用前照灯の灯具ユニット１は光軸ｘを有する投影レンズ１０を有する。前記投影レンズ１０はベース部材２０の一部を成す支持部２１の前端部に支持されている。ベース部材２０は前記支持部２１とシェード部２２と光源配置部２３とが一体に形成されている。ベース部材２０は透明材料、例えば、透明な合成樹脂で各部が一体に形成されている。
前記シェード部２２は投影レンズ１０の光軸にほぼ沿った板状の部分として形成され、上面部の前端寄りの部分に後方を向いた段差面２２１が形成されている。また、上面の前端２２ａは前記投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆの近傍に位置し、前記段差面２２１より前側の上面２２２には、例えば、アルミ蒸着により反射面とする表面処理が施されている。さらに、前記段差面２２１より後側の上面２２３はハーフ蒸着によりハーフミラー面とされている。前記反射面２２２とハーフミラー面２２３とによって第２のリフレクタが構成される。そして、前記段差面２２１はアルミ蒸着やハーフ蒸着等の表面処理はされずに、透明な光透過部とされている。
前記支持部２１は前記シェード部２２の前端から斜め前下方へ向かって、且つ、上方へ向かって凹面となるように湾曲して延び、その前端部に前記投影レンズ１０の下端が支持される。そして、該支持部２１の上面２１１はハーフ蒸着によりハーフミラー面とされている。従って、ハーフミラー面２１１のうち前記光透過部２２１に対向した部分２１１ａが光射出部とされる。なお、光射出部２１１ａにはハーフ蒸着を施さないで、透明なままの面としておくこともできる。
前記光源配置部２３はシェード部２２の後端からさらに後方へ向かって延び、該光源配置部２３の上面に光源として半導体発光素子、例えば、ＬＥＤ３０がほぼ上方を向いて配置される。
前記ベース部材２０のうちシェード部及び光源配置部２３の上方をほぼ覆うように第１のリフレクタ４０が配置される。該第１のリフレクタ４０は前記ＬＥＤ３０からの直射光を前記第２のリフレクタ２２２、２２３へ向けて、しかも、殆どの光をシェード部２２の前端近傍に集光させるように反射する反射面４１を有する。
前記した自動車用前照灯の灯具ユニット１において、ＬＥＤ３０から発した光は、そのほとんどが第１のリフレクタ４０の反射面４１によって反射されて、投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆ近傍に集光される。また、反射面４１によって反射されて第２のリフレクタ２２２、２２３に向かった光は、そこで反射されて投影レンズ１０の後面に入射する。そして、投影レンズ１０のほぼ後方焦点Ｒｆ位置に集光した光は、その一部がシェード部２２によって遮光されて、残りが投影レンズ１０の後面に入射し、投影レンズ１０によって光軸ｘにほぼ平行に照射される。また、第２の反射面２２２、２２３によって反射されて投影レンズ１０の後面に入射した光は、全て投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆの後方から上方を通過して投影レンズ１０の上半分に入射する光なので、投影レンズ１０によって下向きに照射される。従って、図２に示す配光５０のビームが照射されることになる。該配光５０はその上端にシェード部２２の前端２２ａによって限定されたカットオフライン５１を有する。
一方、第１のリフレクタ４０の反射面４１で反射されてベース部材２０の段差面２２１に向かった光は、該段差面２２１からベース部材２０内部に入射する。なお、段差面２２１を通過するときにやや上向きに屈折され、投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆに近づけられる。そして、ベース部材２０の内部を前方に向かって進み、支持部２１の前面に形成された光射出部２１１ａから射出され、投影レンズ１０後面の下半部に入射する。そして、この光は、投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆより下方を通過して投影レンズ１０の下半分に入射する光なので、投影レンズ１０によってやや上向きに照射され、図２の配光５０のカットオフラインの上方に位置するオーバーヘッド領域５２を照射する。そして、前記した頭上標識は、前記オーバーヘッド領域５２に位置するので、頭上標識の視認が可能になる。また、前記オーバーヘッド領域５２に向かう光は投影レンズ１０の後方焦点Ｒｆを外れた位置を通過するので、拡散的に照射されて、スポット的に集光することはないので、小さな光度の光となり、自車や対向車の運転者等にとって邪魔な散乱光となる惧れが少ない。
なお、投影レンズ１０の後面に入射した光には該後面で反射されてベース部材２０の支持部２１の方へ戻されるものがあるが、そのような光のかなりの部分は、支持部２１のハーフミラー面２１１からベース部材２０内にはいるので、支持部２１１の前面で反射されて再び投影レンズ１０によって前方へ照射されて散乱光となる光は僅かになる。
前記した自動車用前照灯の灯具ユニット１と同じもの或いは配光が異なるものを複数個集合させて所望の配光を得るようにして、自動車用前照灯が構成されるが、その詳細については、本発明の本旨ではないので、説明を省略する。
図３は前記した自動車用前照灯の灯具ユニット１の変形例を示すものである。
前記自動車用前照灯の灯具ユニット１は、第１のリフレクタ４０による反射光がシェード２２の比較的後方まで到達する場合の実施の形態であり、図３の変形例は、第１のリフレクタ４０による集光性が比較的高い場合の例である。
この変形例によるベース部材６０のシェード部６２にあっては、段差面６２１は第１の実施の形態におけるそれ２２１よりシェード部６２の前端６２ａ寄りに位置している。そして、シェード部６２の上面のうち段差面６２１より前側の部分は反射面６２２とされ、段差面６２１より後側の部分はハーフミラー面６２３とされ、これら反射面６２２及びハーフミラー面６２３によって第２のリフレクタが構成される。そして、前記段差面６２１は反射処理やハーフ蒸着等の処理が為されずに、光透過部とされる。
そして、シェード部６２の前端から斜め前下方へ向かって、且つ、上方へ向かって凹面となるように湾曲して延び、その前端部に前記投影レンズの下端が支持される。そして、該支持部６１の上面６１１はハーフ蒸着によりハーフミラー面とされている。従って、ハーフミラー面６１１のうち前記光透過部６２１に対向した部分６１１ａが光射出部とされる。なお、光射出部６１１ａにはハーフ蒸着を施さないで、透明なままの面としておくこともできる。
図３に示す変形例にあっては、第１のリフレクタで反射された光のうち比較的投影レンズの後方焦点Ｒｆ近くの光が光透過部６２１からベース部材６０内に入射し、且つ、光射出部６１１ａから射出して投影レンズに入射し、前記オーバーヘッド領域５２の照明に寄与する。
図４乃至図６に本発明車輌用前照灯の灯具ユニットの第２の実施の形態を示す。
自動車用前照灯の灯具ユニット７は、光軸ｘを有する投影レンズ７１を有する。該投影レンズ７１は後面７１１が平面で、前面７１２が前方に凸の半球状をしている。
前記投影レンズ７１のほぼ上半分と対向するように第１のリフレクタ７２が配置され、該第１のリフレクタ７２と前記投影レンズ７１との間にシェード７３が位置している。シェード７２は透明な材料、例えば、透明な合成樹脂によって形成され、前記投影レンズ７１の光軸ｘに沿うように延びる上平面を有し、該上平面にアルミ蒸着等による反射膜７３１が形成されて第２のリフレクタを構成している。シェード７３の前面の上端はやや前方、すなわち、投影レンズ７１の方へ突出し、該突出部の上面の前端縁７３２が配光の上縁であるカットオフラインを形成する部分となっている。また、シェード７３の前面にはハーフ蒸着が施されてハーフミラー面７３３とされる。そして、シェード７３の前記前端縁７３２の近傍に前記投影レンズ７１の後方焦点Ｒｆが位置される。
シェード７３の上平面のうち前記前端縁７３２からやや後方の部分には反射膜７３１が形成されないようにして、そこが光透過部７３４とされる。また、該光透過部７３４からシェード７３の材料内に入った光が前面に到達する部分に前記ハーフミラー面７３３が形成されないようにして、そこが光射出部７３５とされる。
前記シェード７３の後方に光源配置部７４が配置され、該光源配置部７４に光源として半導体発光素子、例えば、ＬＥＤ７５が配置される。そして、該ＬＥＤ７５から発した光は第１のリフレクタ７２の反射面７２１で反射されて、シェード７３の前記前端縁７３２の近傍に集光される。そして、該集光された光の一部がシェード７３に遮蔽され、その他の光が投影レンズ７１の後面の下半部に入射し、投影レンズ７１によって前方へほぼ平行に照射される。また、シェード７３によって遮られた光は、第２のリフレクタ７３１で反射されて投影レンズ７１の後面７１１の上半部に入射し、投影レンズ７１によってやや下向きに照射される。これによって、図２に示したような配光５０のビームが照射される。
また、前記シェード７３によって遮られた光のうち光透過部７３４に到達した光は、該光透過部７３４からシェード７３内部に入射し、そして、シェード７３内を進行して光射出部７３５から射出し、投影レンズ７１の後面７１１の下半部に入射し、投影レンズ７１によってやや上向きに照射されて、図２のオーバーヘッド領域５２を照明する。なお、オーバーヘッド領域５２に向けられる光が射出する光射出部７３５は、図５でよく分かるように、投影レンズ７１の後側焦点Ｒｆより下方且つ後方へずれて位置しているので、投影レンズ７１によってやや拡散され、スポット的に集光することはないので、小さな光度の光となり、自車や対向車の運転者等にとって邪魔な散乱光となる惧れが少ない。
なお、シェード７３前面のハーフミラー面７３３が２次反射による散乱光の防止に役立つことは第１の実施の形態におけると同様である。
前記したように、本発明車輌用前照灯の灯具ユニットにあっては、第１のリフレクタによって反射された光の一部をオーバーヘッド領域の照明に利用するので、現在入手可能なＬＥＤ等比較的照射角度の狭い半導体発光素子を使用して、主たる配光の照度を落とすことなくオーバーヘッド領域の照明を行うことができる。
なお、前記した各実施の形態や変形例において示した各部の形状及び構造は、いずれも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
本発明車輌用前照灯の灯具ユニットの第１の実施の形態を示す概略縦断面図である。 本発明車輌用前照灯の灯具ユニットによって形成されるビームの配光パターンの一例を示す概略図である。 第１の実施の形態の変形例を示す要部の概略断面図である。 図５及び図６と共に本発明車輌用前照灯の灯具ユニットの第２の実施の形態を示し、本図は概略縦断面図である。 要部の拡大縦断面図である。 要部の拡大正面図である。
符号の説明
１…自動車用前照灯の灯具ユニット（車輌用前照灯の灯具ユニット）、１０…投影レンズ、ｘ…光軸、Ｒｆ…後方焦点、２１１ａ…光射出部、２２…シェード部（シェード）、２２ａ…前端、２２１…段差面（光透過部）、２２２…反射面、２２３…ハーフミラー面、２２２・２２３…第２のリフレクタ、３０…ＬＥＤ（光源）、４０…第１のリフレクタ、６１１ａ…光射出部、６２…シェード部（シェード）、６２ａ…前端、６２１…段差面（光透過部）、６２２…反射面、６２３…ハーフミラー面、６２２・６２３…第２のリフレクタ、７…自動車用前照灯の灯具ユニット（車輌用前照灯の灯具ユニット）、７１…投影レンズ、ｘ…光軸、Ｒｆ…後方焦点、７２…第１のリフレクタ、７３…シェード、７３１…反射膜（第２のリフレクタ）、７３２…前端縁（前端）、７３４…光透過部、７３５…光射出部、７５…ＬＥＤ（光源）

Claims (3)

  1. 光軸を有する投影レンズと、
    半導体発光素子から成る光源と、
    前記光源からの光を光軸上又はその近傍で集光するように反射する第１のリフレクタと、
    前記光源と前記投影レンズとの間に前記光軸方向に沿って延びるように位置し、前記第１のリフレクタで反射された光の一部を遮蔽するシェードとを備え、
    前記投影レンズの後方焦点近傍に位置した前記シェードの前端から後方へ向けて延びる遮光面は、第１のリフレクタからの光を投影レンズに向けて反射させる第２のリフレクタとされた車輌用前照灯の灯具ユニットにおいて、
    第１のリフレクタで反射された光の一部が投影レンズの後方焦点より下方を通過した後に投影レンズに入射されるように、前記第２のリフレクタの一部に光透過部が形成された
    ことを特徴とする車輌用前照灯の灯具ユニット。
  2. 前記シェードが透明材料で形成されて、前記第２のリフレクタが金属蒸着等の表面処理によって形成され、前記光透過部は前記表面処理の不実施によって形成されて成り、
    前記光透過部を透過した光は、前記透明材料への入射時に屈折されると共に該透明材料内を進み、前記投影レンズの後方焦点近傍に形成された光射出部から出て投影レンズに入射する
    ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用前照灯の灯具ユニット。
  3. 前記光射出部は前記投影レンズの後方焦点より下方且つ後方へずれて位置している
    ことを特徴とする請求項２に記載の車輌用前照灯の灯具ユニット。
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