JP2014022038A - Vehicular head lamp - Google Patents
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Abstract
【課題】前後方向の奥行きをコンパクトに構成しつつ、好適な走行用配光パターンを形成する。
【解決手段】車両用前照灯1は、光源ユニット2と、光源ユニット2の蛍光体22の前方に配置され、当該蛍光体22から出射された光を下方へ反射させる回転楕円面系の第一反射面31と、第一反射面31の下方に配置され、当該第一反射面31で反射された光を前方へ反射させる平面状の第二反射面24と、前後方向に沿った光軸Axを有し、第二反射面24の前方に配置されて、当該第二反射面24で反射された光を前方へ投影する投影レンズ4とを備え、前方に走行用配光パターンを形成する。第二反射面24は、投影レンズ4の光軸Axに対して、45°よりも大きな傾斜角度θで傾斜している。
【選択図】図2An object of the present invention is to form a suitable light distribution pattern for traveling while having a compact depth in the front-rear direction.
A vehicular headlamp 1 is arranged in front of a light source unit 2 and a phosphor 22 of the light source unit 2 and is a spheroidal system first reflecting light emitted from the phosphor 22 downward. One reflective surface 31, a flat second reflective surface 24 that is disposed below the first reflective surface 31 and reflects light reflected by the first reflective surface 31 forward, and an optical axis along the front-rear direction A projection lens 4 that has Ax and is disposed in front of the second reflecting surface 24 and projects the light reflected by the second reflecting surface 24 forward, and forms a traveling light distribution pattern in the front. . The second reflecting surface 24 is inclined at an inclination angle θ larger than 45 ° with respect to the optical axis Ax of the projection lens 4.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、車両用前照灯に関する。 The present invention relates to a vehicle headlamp.
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用前照灯として、発光ダイオードなどの半導体型光源を用いたものが知られている。この種の車両用前照灯においては、2つの反射面(リフレクタ)を用いて灯具内での光路を直角に折り曲げることによって、前後方向の奥行きをコンパクトに構成したものが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle headlight such as an automobile headlight that uses a semiconductor light source such as a light emitting diode is known. In this type of vehicle headlamp, there has been proposed one in which the depth in the front-rear direction is made compact by bending the optical path in the lamp at right angles using two reflecting surfaces (reflectors) (for example,
具体的には、当該車両用前照灯は、半導体型光源の前方に配置された配光制御用の楕円系反射面と、その垂直方向(例えば上方又は下方)に配置された平面状の平面反射面と、その前方に配置された凸レンズ状の投影レンズとを備えており、平面反射面は投影レンズの光軸に対して45°の傾斜角度で傾斜している。 Specifically, the vehicular headlamp includes an elliptical reflecting surface for light distribution control disposed in front of the semiconductor light source and a planar surface disposed in the vertical direction (for example, above or below). A reflecting surface and a convex lens-like projection lens disposed in front of the reflecting surface are provided, and the planar reflecting surface is inclined at an inclination angle of 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens.
この車両用前照灯では、半導体型光源から前方へ出射された光が楕円系反射面によって配光制御されつつ略垂直方向へ反射された後に、平面反射面で前方へ反射されて投影レンズから前方へ照射される。そして、この過程で一部の光が遮光などされることにより、前方にすれ違い用配光パターン(いわゆるロービーム)が形成されるようになっている。 In this vehicle headlamp, light emitted forward from a semiconductor-type light source is reflected in a substantially vertical direction while being distributed by an elliptical reflecting surface, and then reflected forward by a planar reflecting surface to be projected from a projection lens. Irradiated forward. In this process, a part of the light is blocked or the like, so that a light distribution pattern for passing (so-called low beam) is formed in the front.
しかしながら、上記従来の車両用前照灯によって、すれ違い用配光パターンではなく、走行用配光パターン(いわゆるハイビーム)を形成しようとした場合、平面反射面が投影レンズの光軸に対して45°で傾斜しているために、図5に示すように、投影レンズを通る光が光軸よりも楕円系反射面側(図5では上側)のみに片寄ってしまう。その結果、投影レンズでの色分散に偏りが生じて、走行用配光パターンに色収差による色ムラが発生してしまい、好適な走行用配光パターンを形成することができない。 However, when it is intended to form a traveling light distribution pattern (a so-called high beam) instead of the passing light distribution pattern by the conventional vehicle headlamp, the plane reflecting surface is 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens. Therefore, as shown in FIG. 5, the light passing through the projection lens is shifted only to the elliptical reflecting surface side (upper side in FIG. 5) from the optical axis. As a result, the chromatic dispersion in the projection lens is biased, and color unevenness due to chromatic aberration occurs in the traveling light distribution pattern, making it impossible to form a suitable traveling light distribution pattern.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、前後方向の奥行きをコンパクトに構成しつつ、好適な走行用配光パターンを形成することができる車両用前照灯の提供を課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the vehicle headlamp which can form the suitable light distribution pattern for driving | running | working, forming the depth of the front-back direction compactly.
上記課題を解決するために、本発明は、
半導体型光源と、
前記半導体型光源の前方に配置され、当該半導体型光源から出射された光を前後方向と略垂直な垂直方向へ反射させる回転楕円面系の第一反射面と、
前記第一反射面の前記垂直方向に配置され、当該第一反射面で反射された光を前方へ反射させる平面状の第二反射面と、
前後方向に沿った光軸を有し、前記第二反射面の前方に配置されて、当該第二反射面で反射された光を前方へ投影する投影レンズと、
を備え、前方に走行用配光パターンを形成する車両用前照灯において、
前記第二反射面が、前記投影レンズの前記光軸に対して、45°よりも大きな傾斜角度で傾斜していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A semiconductor light source;
A first reflecting surface of a spheroid system that is disposed in front of the semiconductor-type light source and reflects light emitted from the semiconductor-type light source in a vertical direction substantially perpendicular to the front-rear direction;
A planar second reflecting surface that is disposed in the vertical direction of the first reflecting surface and reflects light reflected by the first reflecting surface forward;
A projection lens having an optical axis along the front-rear direction, disposed in front of the second reflecting surface, and projecting the light reflected by the second reflecting surface to the front;
In a vehicle headlamp that forms a light distribution pattern for traveling ahead,
The second reflecting surface is inclined at an inclination angle larger than 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens.
本発明によれば、半導体型光源から前方へ出射された光が第一反射面によって垂直方向へ反射された後に、第二反射面によって前方へ更に反射されて投影レンズから前方へ投影されるので、灯具内での光路を略直角に折り曲げることによって、当該灯具の前後方向の奥行きをコンパクトに構成することができる。
また、第二反射面が投影レンズの光軸に対して45°よりも大きな傾斜角度で傾斜しているので、当該反射面が45°で傾斜していた従来に比べ、投影レンズに入出射する光を光軸に対して均等化することができる。したがって、従来に比べ、投影レンズで生じる色分散をより均等化することができ、ひいては、色ムラが抑制された好適な走行用配光パターンを形成することができる。
According to the present invention, the light emitted forward from the semiconductor-type light source is reflected in the vertical direction by the first reflecting surface, then further reflected forward by the second reflecting surface and projected forward from the projection lens. The depth in the front-rear direction of the lamp can be made compact by bending the optical path in the lamp at a substantially right angle.
Further, since the second reflecting surface is inclined at an inclination angle larger than 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens, the light enters and exits the projection lens as compared with the conventional case where the reflecting surface is inclined at 45 °. Light can be equalized with respect to the optical axis. Therefore, chromatic dispersion generated in the projection lens can be made more uniform as compared with the conventional case, and as a result, a suitable traveling light distribution pattern in which color unevenness is suppressed can be formed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態における車両用前照灯1の斜視図であり、図2は、車両用前照灯1の縦断面図(左右方向と直交する断面図)である。
なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用前照灯1から見た方向を意味するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a
In the following description, the terms “front”, “rear”, “left”, “right”, “upper”, and “lower” mean the direction seen from the
図1及び図2に示すように、車両用前照灯1は、図示しない車両の前部に搭載されて前方に走行用配光パターン(いわゆるハイビーム)を形成するものであり、光源ユニット2と、レンズホルダー3と、投影レンズ4とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
このうち、光源ユニット2は、図示しない半導体レーザー光源と、この半導体レーザー光源から出射された光を導光する光ファイバー21と、光ファイバー21の先端(前端)に設けられた蛍光体22と、当該光源ユニット2をレンズホルダー3の後部に取り付けるための光源ホルダー23とを備えている。この光源ユニット2では、半導体レーザー光源から蛍光体22の励起光としての青色光が出射され、この青色光が例えばYAG(Y3Al5O12:Ce3+)からなる蛍光体22を励起することで当該蛍光体22から黄色光が出射される結果、これら青色光と黄色光とが混合(混色)されて、蛍光体22から前方へ白色光が出射される。
また、光源ホルダー23の前面には、蛍光体22の下方に位置する部分に、平面状の第二反射面24が形成されている。この第二反射面24については後述する。
Among these, the
In addition, a planar second reflecting
レンズホルダー3は、前後両方へ開口する筒状に形成されており、前部開口の周縁部で投影レンズ4を支持している。また、レンズホルダー3の後部開口には、蛍光体22が当該後部開口内の上部に露出するように、光源ユニット2が取り付けられている。
レンズホルダー3の上側壁の後部内面には、光源ユニット2の蛍光体22の前方に位置する部分に、主に走行用配光パターンの形状を定める配光制御用の第一反射面31が形成されている。この第一反射面31は、蛍光体22の近傍に位置する第1焦点F11と、当該第1焦点F11の下方に位置する第2焦点F12とを有する回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体22から前方へ出射された光を第2焦点F12に集光させるように下方へ反射させる。厳密には、第一反射面31は、走行用配光パターンを上下方向に広げるために、下側部分ほど第2焦点F12から下方へずれた位置に向けて光を反射させるように形成されている。また、第一反射面31の第2焦点F12は、第二反射面24に対して、後述する投影レンズ4の焦点F2の面対称となる点であり、つまり投影レンズ4の擬似的な焦点である。
The
On the rear inner surface of the upper wall of the
レンズホルダー3の後部開口内の下半部には、光源ホルダー23の前面に形成された上述の第二反射面24が露出している。第二反射面24は、第一反射面31の下方に位置するとともに、投影レンズ4の焦点(後側焦点)F2よりも前側であって、且つ当該焦点F2と第一反射面31の第2焦点F12との間に位置しており、上述したように、これら投影レンズ4の焦点F2と第一反射面31の第2焦点F12との対称面となっている。この第二反射面24は、前後方向に沿った投影レンズ4の光軸Axに対して、52.5°の傾斜角度θで傾斜しており、第一反射面31で下方へ反射された光を前方の投影レンズ4に向けて反射させる。但し、第二反射面24の傾斜角度θは、後述するように、45°よりも大きな値であれば52.5°でなくともよい。
The above-described second reflecting
投影レンズ4は、前面を凸面とするアクリル製の平凸レンズであり、レンズホルダー3の前部開口を覆うように当該レンズホルダー3に周縁部を支持されている。この投影レンズ4は、第二反射面24の前方に配置されるとともに、上述したように、前後方向に沿った光軸Axと、第二反射面24よりも後方に位置する焦点F2とを有している。そして、当該投影レンズ4は、第二反射面24で前方へ反射された光を前方へ投影する。また、投影レンズ4は、その配光制御に影響しない(光が入出射しない)上下両端部がカットされ、小型化が図られている。
The
以上の構成を具備する車両用前照灯1では、図3に示すように、光源ユニット2の蛍光体22から前方へ出射された光(白色光)が、第一反射面31によって第2焦点F12に略集光するように下方へ反射された後に、第二反射面24によって前方へ更に反射される。そして、この光が投影レンズ4によって前方へ投影されることにより、前方に走行用配光パターンが形成される。
In the
このとき、第二反射面24が投影レンズ4の光軸Axに対して52.5°の傾斜角度θで傾斜しているので、当該第二反射面24で反射された光は、光軸Axに対して略上下均等な光量となるように投影レンズ4に入出射する。その結果、投影レンズ4で生じる色分散が光軸Axの上下で略均一化され、色ムラが抑制された好適な走行用配光パターンが形成される。但し、第二反射面24の傾斜角度θは、45°よりも大きな値であれば、当該反射面の傾斜角度が45°であった従来に比べて、走行用配光パターンの色ムラを抑制することができる。
At this time, since the
ここで、走行用配光パターンの色ムラに及ぼす第二反射面24の傾斜角度θの影響について、図4を参照して説明する。図4は、第二反射面24の傾斜角度θと走行用配光パターンの色差Cyとの関係を示すグラフである。色差Cyとは、仮想スクリーン上に投影される走行用配光パターンにおける最も大きな色差(白色を基準とする色度)である。
この図に示すように、走行用配光パターンの色差Cyは、投影レンズ4の焦点距離fによらず、第二反射面24の傾斜角度θがほぼ52.5°のときに最も小さくなり、つまり、このときに最も色ムラが抑制される。
Here, the influence of the inclination angle θ of the second reflecting
As shown in this figure, the color difference Cy of the traveling light distribution pattern is the smallest when the inclination angle θ of the second reflecting
また、走行用配光パターンにおいて許容される色差Cyは、日本の保安基準でも準拠することとされている欧州のECE(Economic Commission for Europe)規格によると、白色の色度範囲が約0.06であることから、センター値に対して±0.03と考えることができる。そのため、走行用配光パターンの色差Cyを上記規格の許容範囲内とすることができる第二反射面24の傾斜角度θは、焦点距離f=10mmのときには50°〜55°となり、焦点距離f=15mmのときには47.5°〜57.5°となる。
In addition, the color difference Cy allowed in the light distribution pattern for running is approximately 0.06 in the white chromaticity range according to the European Commission for Europe (ECE) standard, which is supposed to comply with Japanese safety standards. Therefore, it can be considered as ± 0.03 with respect to the center value. Therefore, the inclination angle θ of the second reflecting
以上のように、車両用前照灯1によれば、光源ユニット2の蛍光体22から前方へ出射された光が第一反射面31によって下方へ反射された後に、第二反射面24によって前方へ更に反射されて投影レンズ4から前方へ投影されるので、灯具内での光路を略直角に折り曲げることによって、当該灯具の前後方向の奥行きをコンパクトに構成することができる。
As described above, according to the
また、第二反射面24が投影レンズ4の光軸Axに対して45°よりも大きな傾斜角度θで傾斜しているので、当該反射面が45°で傾斜していた従来に比べ、投影レンズ4に入出射する光を光軸Axに対して均等化することができる。したがって、従来に比べ、投影レンズ4で生じる色分散を光軸Axの上下でより均等化することができ、ひいては、色ムラが抑制された好適な走行用配光パターンを形成することができる。
Further, since the
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、車両用前照灯1の光源として、半導体レーザー光源と蛍光体22とを備える光源ユニット2を挙げて説明したが、本発明に係る半導体型光源は、半導体発光素子によって白色光を出射させるものであればよく、例えば発光ダイオードであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、第一反射面31及び第二反射面24によって光路を下方へ一度曲げてから元に戻すこととしたが、光路を曲げる方向は、前後方向と略垂直な垂直方向であれば下方でなくともよく、上方であってもよいし左右方向などであってもよい。
In addition, the optical path is once bent downward by the first reflecting
1 車両用前照灯
2 光源ユニット(半導体型光源)
21 光ファイバー
22 蛍光体
23 光源ホルダー
24 第二反射面
θ 傾斜角度
3 レンズホルダー
31 第一反射面
F11 第1焦点
F12 第2焦点
4 投影レンズ
Ax 光軸
F2 焦点
1
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記半導体型光源の前方に配置され、当該半導体型光源から出射された光を前後方向と略垂直な垂直方向へ反射させる回転楕円面系の第一反射面と、
前記第一反射面の前記垂直方向に配置され、当該第一反射面で反射された光を前方へ反射させる平面状の第二反射面と、
前後方向に沿った光軸を有し、前記第二反射面の前方に配置されて、当該第二反射面で反射された光を前方へ投影する投影レンズと、
を備え、前方に走行用配光パターンを形成する車両用前照灯において、
前記第二反射面が、前記投影レンズの前記光軸に対して、45°よりも大きな傾斜角度で傾斜していることを特徴とする車両用前照灯。 A semiconductor light source;
A first reflecting surface of a spheroid system that is disposed in front of the semiconductor-type light source and reflects light emitted from the semiconductor-type light source in a vertical direction substantially perpendicular to the front-rear direction;
A planar second reflecting surface that is disposed in the vertical direction of the first reflecting surface and reflects light reflected by the first reflecting surface forward;
A projection lens having an optical axis along the front-rear direction, disposed in front of the second reflecting surface, and projecting the light reflected by the second reflecting surface to the front;
In a vehicle headlamp that forms a light distribution pattern for traveling ahead,
The vehicle headlamp, wherein the second reflecting surface is inclined at an inclination angle larger than 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens.
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