車両用前照灯

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【発明の名称】	車両用前照灯
【発明者】	【氏名】小山広雄【氏名】安達剛【氏名】川口嘉史【氏名】芥川貴志
【要約】	【課題】従来の前照灯の構成では高さ方向を７０ｍｍ以下とすると、照度の低下が著しく実用に耐えないものとなり、従って、この制約により車両のデザインも制約を受ける問題点を生じていた。【解決手段】本発明により、光源２に焦点を有する放物系の第一反射面３と、この光源に第一焦点を有し長軸を照射方向と直交する楕円系の第二反射面４と、第二反射面４の第二焦点に焦点を有する放物系の第三反射面５と、光源に第一焦点有する楕円系の第四反射面６と、第四反射面６の第二焦点に焦点を有する放物系の第五反射面７とから成る車両用前照灯１としたことで、上下幅が５０ｍｍ以下とする要求があるときにも光量の低下を来すことなく前照灯の実現を可能とし、課題を解決する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光源の位置に略一致する焦点を有し照射方向に向け光を反射する放物系の第一反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下何れか一方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第二反射面と、前記第二反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第三反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下で且つ前記第二反射面の他方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第四反射面と、前記第四反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第五反射面とから成り、前記第二反射面と第四反射面の第二焦点近傍には開口部を有するシャッタ若しくは２面以上で囲こむ導光管が設けられていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】前記シャッタ若しくは導光管は可動とされ、この可動により配光形状を変化させることを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
【請求項３】前記シャッタ若しくは導光管が２ヶ所以上であり、その２ヶ所以上が１つに駆動部により可動する構成とされていることを特徴とする請求項２記載の車両用前照灯。
【請求項４】前記導光管は内面が鏡面処理されていることを特徴とする請求項１～請求項３何れかに記載の車両用前照灯。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細には、上下幅と左右幅の比率、即ち、アスペクトレシオを従来技術以上に高くできる前照灯の実現を可能とする、或いは、従来技術以上に光源に対する光束利用率の向上を可能とする前照灯の構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用の前照灯を形成するときに採用されていた技術としては、図７に示す前照灯９０のように、回転放物面など放物系の反射面を利用するものと、図８に示す前照灯８０のように、回転楕円面など楕円系の反射面を利用するものとが知られている。
【０００３】先ず、図７に示す前照灯９０では照射方向Ｘを回転軸とする回転放物面など放物系の反射面９１を形成し、この反射面９１の焦点ｆの位置の近傍に白熱電球のフィラメントなど、光源９２を配置するものであり、焦点ｆに対して適宜の前方に光源９２を配置すると反射面９１の上半部は下向きの光が得られるので、光源９２には下半部を覆うフード９２ａを設け、すれ違い配光を得る手段などが常套的に採用されている。
【０００４】また、図８に示す前照灯８０においては、第一焦点ｆ１と第二焦点ｆ２とを有する回転楕円など楕円系の反射面８１を採用し、第一焦点ｆ１に光源８２を配置し第二焦点ｆ２に反射光を収束させている。そして、この第二焦点ｆ２の近傍に遮光板８３を設け、収束する光の断面形状の一部を遮蔽することで所望の配光形状を形成するものであり、この形成された断面形状を遮光板８３の近傍に焦点を有する投影レンズ８４で照射方向Ｘに反転する状態で投射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の構成の前照灯においては、フィラメントなど全方位に光を発する光源からの光を反射面で照射方向に反射して配光特性を形成するものであるので、例えば上下、左右の一方の幅が７０ｍｍ以下となると、反射面の光束捕捉率が極度に低下し前照灯としての目的を達し得ないものとなり、よって、前照灯としてのデザインは上記の値で制約を受け自由度が少ないという問題点を生じている。
【０００６】また、図７に示した前照灯９０も、図８に示した前照灯８０もすれ違い用の配光特性を形成するためにフード９２ａ、もしくは、遮光板８３が使用され、これにより光源の光量の略半分を遮蔽してしまうものであるので、近年では夜間走行時の殆どの状態で使用されるすれ違い配光においての光束利用率が低く、充分な明るさが得られないという問題点も生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、光源の位置に略一致する焦点を有し照射方向に向け光を反射する放物系の第一反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下何れか一方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第二反射面と、前記第二反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第三反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下で且つ前記第二反射面の他方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第四反射面と、前記第四反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第五反射面とから成り、前記第二反射面と第四反射面の第二焦点近傍には開口部を有するシャッタ若しくは２面以上で囲こむ導光管が設けられていることを特徴とする車両用前照灯を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１、図２に示すものは本発明に係る車両用前照灯１の第一実施形態であり、本発明においては前照灯１は、光源２と、第一反射面３と、第二反射面４と、第三反射面５と、第四反射面６と、第五反射面７とを主たる光学的部品として構成されている。尚、レンズ、ハウジングなども当然に存在するが、本発明の要旨の部分ではないので、ここでの図示と説明は省略する。
【０００９】前記第一反射面３は、例えば回転軸を照射方向Ｘに一致させる回転放物面など放物系の反射面であり、その焦点ｆ３に略一致させて前記光源２が設けられている。ここで、本発明においては前記第一反射面３は、この前照灯１を車両に取付けた状態での上下幅を５０ｍｍ以下など従来技術のものに比べて極度に幅が狭いものとされている。
【００１０】そして、前記第一反射面３の上方には長軸Ｙが略水平で且つ前記照射方向Ｘに対して直交させる第二反射面４が設けられるものであり、この第一実施形態では前記第二反射面４はそれぞれが前記光源２を第一焦点ｆ４１とし、それぞれが外側に第二焦点ｆ４２を有する１対とされている。尚、それぞれの前記第二焦点ｆ４２の近傍にはシャッタ４１若しくは導光管４２が設けられるが、これらについては後述する。
【００１１】また、前記第一反射面３の左右の外側には、前記第二反射面４のそれぞれの第二焦点ｆ４２を略焦点ｆ５とし、回転軸を照射方向Ｘと略平行とする回転放物面など放物系とした１対の第三反射面５が設けられている。従って、それぞれの第二反射面４に捕捉された光源２の光は、前記第三反射面５により照射方向Ｘに向かうものとなる。
【００１２】加えて、本発明においては、前記第一反射面３の下方にも楕円系とした一対の第四反射面６を設けるものであり、この第四反射面６は上記の第二反射面４と同様に、略水平で且つ照射方向Ｘに対して直交させる長軸Ｙを有するものとされ、その第一焦点ｆ６１を前記光源２の近傍に有するものとされている。
【００１３】そして、前記第四反射面６は、それぞれの第二焦点ｆ６２を前記第三反射面５の外端近傍に有するものとされ、前記第三反射面５の更に外側には、第四反射面６のそれぞれの第二焦点ｆ６２の近傍に焦点ｆ７を有し、回転軸を照射方向Ｘと略平行とする回転放物面など放物系とした１対の第五反射面７が設けられている。従って、それぞれの第四反射面６に捕捉された光源２の光も前記第五反射面７により照射方向Ｘに向かうものとなる。
【００１４】また、前記第四反射面６の第二焦点ｆ６２の近傍にもシャッタ６１若しくは導光管６２が第二反射面４と同様に設けられるものとされている。ここで、シャッタ（４１、６１）、若しくは、導光管（４２、６２）について説明を行うと、シャッタ若しくは導光管は、第二焦点（ｆ４２、ｆ６２）に収束する光を、第三反射面５および第五反射面７で照射方向に反射するときに、前照灯１としての配光形状が得られるように、位置、断面形状を整えるものである。
【００１５】図３は、前記第二反射面４に設けられるシャッタ４１の構成の例を示すもので、本発明では前記第四反射面６にもシャッタ６１が設けられているが、両者はほぼ同じ構成であるので、ここでの説明はシャッタ４１に代表させて行うものとする。
【００１６】前記シャッタ４１は、例えば黒色塗装など反射防止処理が行われた金属の板状部材などで形成され、例えば適宜寸法の矩形とされた開口部４１ａが設けられている。そして、上記にも説明したように第二焦点ｆ４２の近傍に設置されて、開口部（４１ａ、６１ａ）以外の光を遮光し、前記開口部４１ａを通過した光をもって第三反射面５の光源とするものである。
【００１７】従って、前記第三反射面５の焦点ｆ５と、シャッタ４１の開口部４１ａの位置および形状を適宜に設定することで、第三反射面５から照射方向に放射される光の方向（例えば下向きなど）、形状（例えば１５度左上がりなど）を自在とすることができるものである。
【００１８】上記の作用を、より積極的に利用し前記シャッタ４１を可動とし、例えば、すれ違い走行を得るときには開口部４１ａを第三反射面５の焦点ｆ５よりも上方に位置させることで反射光を下向方向のものとし、走行配光を得るときには開口部４１ａを第三反射面５の焦点ｆ５と一致させ反射光を正面方向のものとすれば、シャッタ４１の可動のみで切り換えが可能となる。
【００１９】また、図４は前記シャッタ４１に換えて採用することが可能な導光管４２の構成の１例を示すものであり、上記シャッタ４１と同様に、この導光管も第二反射面、第四反射面６の双方に設けることが可能であるが、ほぼ同様な構成のものであるので、シャッタの場合と同様に第二反射面４に設けられた導光管４２で代表させて説明を行うものとする。
【００２０】前記導光管４２は、基本的には断面矩形の管状として形成されるものであり、好ましくは内面にアルミ蒸着などにより反射処理が成されている。このように構成したことで、この導光管４２の入口４２ａの近傍に第二反射面４の第二焦点ｆ４２を位置させておけば、焦点ｆ４２に収束する光は導光板４２の内部で反射を繰り返しながら出口４２ｂに伝導され、この出口４２ｂから断面形状に沿う形となり放射されるものとなる。
【００２１】よって、この導光管４２の長さを調整することで、第二反射面４の第二焦点ｆ４２の位置と、第三反射面５の焦点ｆ５の位置とを離すことも可能となり、前照灯１の設計に対し適宜な自由度が与えられるものとなる。また、例えば前記入口４２ａ側を基準とし、出口４２ｂ側を入口４２ａ側を中心として上下方向などに揺動可能としておけば、配光特性の切り換えも上記のシャッタ４１と同様に可能となる。
【００２２】尚、本発明を成すための発明者による試作、検討の結果では出口４２ｂの先端形状、傾き、なども配光特性の形成に関係することが確認されている。また、前記第二反射面４は実質的に楕円面の略上半部であり、第四反射面６は略下半部であり、これにより反射光には方向性を有するものとなるので、前記導光管４２（６２）は例えば上下の２辺など上記した方向性に対応する部位のみでも良いことが確認された。
【００２３】図５は本発明の第二実施形態であり、前の第一実施形態では、第一反射面３の上方に設けた第二反射面４で、第一反射面３の外側に設けた第三反射面５に光を供給し、第一反射面３の下方に設けた第四反射面６で第三反射面５の更に外側に設けた第五反射面７に光を供給するものとしていた。
【００２４】本発明は上記の構成を限定するものではなく、図５に示すように第三反射面５に光を供給する第二反射面４を第一反射面３の下方に設け、第五反射面７に光を供給するための第四反射面６を第一反射面３の上方に設けたもの、即ち、第一実施形態とは上下が反転した構成としても良いものである。
【００２５】以上に説明したように本発明によれば、例えば上下方向の幅を５０ｍｍ以下とした前照灯１が要求されたときにも、第二反射面４と第四反射面６とで、第一反射面４から切り取られた上下部分の光を回収し、第三反射面５と第五反射面７とで照射方向に向かわせることで光量低下を生じることなく実現を可能とするものである。また、第一反射面と第三反射面５と第五反射面７とは水平方向に並ぶものとなるので、前照灯１としての発光面積も充分なものとでき他車からの視認性を低下させることもない。
【００２６】図６は本発明の第三実施形態であり、本発明を成すための開発過程で、上記のように光源２の上下に照射方向と略直交する長軸Ｙを有する楕円系の反射面（例えば第一実施形態の第二反射面４と第四反射面６）を設ける形式が光源２に対する光束捕捉率に優れることが確認された。
【００２７】この第三実施形態は、上記の光束捕捉率の向上を主目的として行われたものであり、この目的を発揮すべく第三実施形態の前照灯１０では、前の実施形態では各一対として設けられていた、第二反射面１４、第三反射面１５、第四反射面１６、第五反射面１７は各１として設けられるものとされ、基本構成としては楕円系である第二反射面１４と第四反射面１６とが光源１２の左右何れかの片側（図示は向かって右側に設けた例で示してある）に設けられ、放物系である第一反射面１３、第三反射面１５、第五反射面１７は反対側に設けられている。
【００２８】また、前記第二反射面１４、第四反射面１６は前の実施形態のものが長軸を略水平として設けられていたのに対し、この第三実施形態では第二反射面１４、第四反射面１６は第一焦点側の一端で接続され、且つ、長軸を適宜に第一反射面１３、第三反射面１５、第五反射面１７側に適宜に傾けるようにされている。
【００２９】また、前記第二反射面１４、第四反射面１６のそれぞれには、長軸に沿い先端を第二焦点（ｆ１４２、ｆ１６２）近傍とする遮光板１４ａ、１６ａがそれぞれに設けられて、第一反射面１３、第三反射面１５、第五反射面１７との干渉を生じないようにしている。また、この遮光板１４ａ、１６ａの第二反射面１４、第四反射面１６に面する側には鏡面処理が行われ、第一実施形態などで説明した導光管の作用も得られるものとしている。
【００３０】また、前記遮光板１４ａ、１６ａの光源１２近傍には適宜な間隙が設けられ、この間隙から直射光の放射される範囲には第一反射面１３が例えば扇状として設けられ、更に、前記第二反射面１４、第四反射面１６の第二焦点に対応しては第三反射面１５、第五反射面１７が設けられるものとされている。
【００３１】このときに、上記したように第二反射面１４の第二焦点と、第四反射面１６の第二焦点とは略垂直に並ぶものであるので、第三反射面１５、第五反射面１７も垂直方向に、即ち、上下に並ぶものとなる。尚、このときには、前記遮光板１４ａ、１６ａの第二焦点（ｆ１４２、ｆ１６２）側の端部は前の実施形態におけるシャッタとほぼ同様に作用を行うものとなるので、所望の配光形状に合わせて先端形状などを適正化することが好ましい。
【００３２】また、このように構成したことで、遮光板１４ａ、１６ａは近接して配置されるものとなり、一体化して形成することも可能となるので、一体化すると共に図中に点Ｐで示す位置を回転中心として適宜角回動させれば、前の実施形態でも説明したようにすれ違い配光と走行配光との切り換えも可能である。
【００３３】以上の構成とした前照灯１０は、光源１２に対する光束捕捉率が向上すると共に、従来例では必須であったフード、遮光板などを用いることなくすれ違い配光が得られるものと成るので、光源１２に対する光束利用率は略６０％に達することが発明者により確認された。よって、従来例のたかだか３０％以下である光束利用率の前照灯に比較すれば、この第三実施形態の前照灯１０では同じ消費電力の光源１２であっても２倍以上の明るさが得られるものと成る。
【００３４】尚、図６の構成においては図１、図２及び図５に示した実施形態のようにアスペクトレシオはそれ程大きくなく、従来構造の車両用前照灯と同程度となる。しかしながら本発明を実施することで、光源１２を車両用前照灯１０の左右何れか一方に寄せて設置することができるものとなる。
【００３５】ここで、近来の自動車デザインにおいては、軽量化、乗り心地の向上、操縦性の向上などを目的として、オーバーハングは切りつめられる傾向にあり、前照灯側１、１０から見る状況ではタイヤが前進してきて、場所の取り合いを生じるものとなっている。
【００３６】これが、本発明の第三実施形態（図６）に示す本発明の車両用前照灯１０の構成においては、光源１２が片側に偏寄しており、タイヤとは干渉せず、また、タイヤの前方には第三反射面、第四反射面など反射面のみが存在するものとなるので、上記した近来の自動車デザインに対して極めて整合性が良いものとすることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、光源の位置に略一致する焦点を有し照射方向に向け光を反射する放物系の第一反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下何れか一方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第二反射面と、前記第二反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第三反射面と、前記光源の位置に第一焦点を略一致させ長軸を前記照射方向と略直交する方向とし前記第一反射面の上下で且つ前記第二反射面の他方に設けられる少なくとも１つの楕円系の第四反射面と、前記第四反射面の第二焦点に略一致する焦点を有し前記照射方向に向け光を反射する放物系の第五反射面とから成り、前記第二反射面と第四反射面の第二焦点近傍には開口部を有するシャッタ若しくは２面以上で囲こむ導光管が設けられている車両用前照灯としたことで、第一には、上下幅が５０ｍｍ以下とする要求があるときにも光量の低下を来すことなく実現を可能とし、前照灯にデザインの自由度を与え、車両全体の美観の向上を可能とするなど極めて優れた効果を奏するものである。また、第二には、上記の構成としたことで光源に対する光束捕捉率および光束利用率とを共に向上させ、同じ消費電力で格段に明るい前照灯の実現を可能とするという優れた効果も奏するものである。

【出願人】	【識別番号】０００００２３０３【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
【出願日】	平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）
【代理人】	【識別番号】１０００６２２２５【弁理士】【氏名又は名称】秋元輝雄
【公開番号】	特開２００１－２６６６１６（Ｐ２００１－２６６６１６Ａ）
【公開日】	平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【出願番号】	特願２０００－８４０３９（Ｐ２０００－８４０３９）