プロジェクタ型車両用前照灯ユニット
【課題】 車両用前照灯としての適合性を備え、かつ遠方視認性の向上を図る。
【解決手段】 リフレクタ２は、回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面３ａを有する主リフレクタ３と、凸レンズ６とＬＥＤ１の中間に配設され第２反射面５を有するシェード機能を備えた副リフレクタ４とから構成される。第２反射面５は、凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５ａと、中央段部５ａの両側に形成される高位反射面５ｂおよび低位反射面５ｃとを有して形成されており、低位反射面５ｃは、その全体が前下がりの傾斜面に形成されている。この低位反射面５ｃにより、配光パターンＰ中のホットゾーンＨをカットラインＣＬ寄りに現出させることができる。
【解決手段】 リフレクタ２は、回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面３ａを有する主リフレクタ３と、凸レンズ６とＬＥＤ１の中間に配設され第２反射面５を有するシェード機能を備えた副リフレクタ４とから構成される。第２反射面５は、凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５ａと、中央段部５ａの両側に形成される高位反射面５ｂおよび低位反射面５ｃとを有して形成されており、低位反射面５ｃは、その全体が前下がりの傾斜面に形成されている。この低位反射面５ｃにより、配光パターンＰ中のホットゾーンＨをカットラインＣＬ寄りに現出させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、この種のプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１００を示す（例えば、特許文献１参照）。このユニット１００は、光源としてのＬＥＤが、高輝度で点状に見えると共に反射面がきれいに光って見えないこと、および大きな発光面を構成することが困難であることを解消するためになされたもので、プリント基板１０４上に実装されたＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の前方を包囲するように配置された第１の反射部材１０１と、第１の反射部材１０１に対向して配置された第２の反射部材１０２と、第２の反射部材１０２の前方に配置された配光制御レンズ１０３とから構成されている。第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａは、ＬＥＤ１の発光部１ａ付近に位置する第１焦点Ｆ１と、光軸Ｚからずれて、図示の場合ＬＥＤ１の発光部１ａから斜め前方に位置する第２焦点Ｆ２とを有する楕円曲面の一部を回転させることにより形成されている。なお、図８（ｂ）中、符号１０５は、透光性材料からなるカバーである。
【０００３】
このユニット１００によれば、ＬＥＤ１の点灯時にはその光が、第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａにより反射されて、その第２焦点Ｆ２に向かって集束し、第２焦点Ｆ２に集束した光が、その後第２の反射部材１０２の反射膜１０２ａにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。そしてこの平行光束は、配光制御レンズ１０３に入射することにより、エイミングされかつ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになり、これにより当初の目的を達成することができる。図８（ａ）中、発光部分を斜線を付して示している。
【特許文献１】特開２００３−２２９００６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ユニット１００は、発光面の中央に未発光部分が現出する（図８（ａ）参照）ことにより、車両用前照灯としての適合性に欠ける、という課題を有している。
【０００５】
その上、ユニット１００は、ＬＥＤ１個で１個の前照灯ユニットを構成するものであるから、照度不足から遠方視認性が劣る、という課題をも有している。
【０００６】
そこで、本発明は、車両用前照灯としての適合性を備えると共に、遠方視認性の向上をも図ることができるプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面を有する主リフレクタと、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタとから構成されており、
前記ＬＥＤは、その発光部を前記第１反射面に対向させて第１反射面の第１焦点付近に配置されており、
前記第２反射面は、前記第１反射面の第２焦点付近に前記凸レンズの光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
前記低位反射面は、その全体又は一部が前下がりの傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このため、請求項１記載の発明では、ＬＥＤの光は、主リフレクタの第１反射面に向かって出射し、第１反射面で反射されて第１反射面の第２焦点付近に対応する副リフレクタの第２反射面上に集束すると共に、第２反射面で反射されあるいはそのまま凸レンズに達し、凸レンズを介して前方に適宜の配光パターンを投影する。
【０００９】
このとき、第２反射面の低位反射面の全体又は一部を構成する前下がりの傾斜面で反射された光は、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズの中心寄りの部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ出射光の下方傾向が弱まり、これにより配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られるものに比べてカットライン寄りに現出させることができる。
【００１０】
このため得られる配光パターンは、内部に未発光部を有しないものとなっており、かつ第２反射面の端面形状によりカットラインを有すると共にカットライン付近にホットゾーンを有する所望の配光パターンとなっている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、平面視で前記凸レンズの光軸に平行な斜線方向に一様に前下がりになるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このため、請求項２記載の発明では、傾斜面で反射された光により、配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られる位置から真っ直ぐ上方へ移動した位置に現出させることができ、これによりカットライン付近にホットゾーンを有する所望の配光パターンを奏することができる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、前記凸レンズの光軸を含む水平面に対して傾斜角度１〜３°傾けて形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このため、請求項３記載の発明では、傾斜面の傾斜角度を１〜３°にしたので、
前記傾斜面で反射された光は、第１反射面の形成バラツキにも拘わらず、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズの中心寄りの部位を経由して出射されることになり、これにより配光パターン中のホットゾーンを、カットライン寄りに現出させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、内部に未発光部を有しない配光パターンを奏することができると共に、第２反射面の端面形状により所望の配光パターンを投影することができるので、車両用前照灯としての適合性を備えたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することができる。
【００１６】
その上、請求項１記載の発明によれば、配光パターン中のホットゾーンが、カットライン寄りに現出するので、遠方視認性の向上をも図ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明によれば、傾斜面で反射された光により、配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られる位置から真っ直ぐ上方へ移動した位置に現出させることができるので、所望の配光パターンを奏する副リフレクタの第２反射面を容易に設計することができる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明によれば、傾斜面の傾斜角度を１〜３°にしたので、
第１反射面の形成バラツキを吸収して、配光パターン中のホットゾーンを確実にカットライン付近に現出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図８に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０を示す。このユニット１０は、光源としてのＬＥＤ１の光をリフレクタ２で反射させた後、凸レンズ６を介して前方へ出射させるように大略構成されている。
【００２１】
このときリフレクタ２は、凸レンズ６の光軸Ｚの後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面３ａを有してなる主リフレクタ３と、凸レンズ６とＬＥＤ１の中間に配設され凸レンズ６の光軸Ｚに沿う略平坦状の第２反射面５を有するシェード機能を備えた副リフレクタ４とから構成されている。
【００２２】
また、ＬＥＤ１は、その発光部１ａを第１反射面３ａに対向させて第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１位置付近に配設されている。
【００２３】
図２は、このときの副リフレクタ４を示す。副リフレクタ４の第２反射面５は、第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５ａと、該中央段部５ａの両側に形成される高位反射面５ｂおよび低位反射面５ｃとを有して形成されている。
【００２４】
このとき、低位反射面５ｃは、その全体が前下がりの傾斜面に形成されると共に、高位反射面５ｂは、水平面として形成されている。低位反射面５ｃは、第１反射面３ａの形成バラツキを考慮して、シュミレーションによりその傾角θ（図２（ａ）参照）を決定することにより形成することができる。
【００２５】
より詳しくは、主リフレクタ３は、その前部開口部に、下部開放の略半円形断面の上部レンズホルダ７を延設して、全体を上部ケーシング１１として構成されている。上部レンズホルダ７の前端は、凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、その前端には上部係合溝７ａが半円形状の内側面に沿って穿設されており、上部ケーシング１１の全体が樹脂材で一体形成されている。
【００２６】
また、副リフレクタ４は、メリジオナル像面に沿って形成される前端エッジ部４ａと、この前端エッジ部４ａから後部側に延設される第２反射面５とを有して構成されており、前端エッジ部４ａに、上部開放の略半円形断面の下部レンズホルダ８を延設して、全体を下部ケーシング１２として構成されている。下部レンズホルダ８の前端は、凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、その前端には下部係合溝８ａが半円形状の内側面に沿って穿設されており、下部ケーシング１２の全体が樹脂材で一体形成されている。
【００２７】
また、上部および下部ケーシング１１および１２は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂材を用いて一体に形成されると共に、内面に反射機能を備える塗膜あるいは蒸着を施して全体構成されている。このように上部および下部ケーシング１１および１２は、それぞれ主リフレクタ３および副リフレクタ４を構成要素として一体形成されるものであるから、部品点数の削減、および光学的位置精度の向上を共に図ることができる。
【００２８】
また、凸レンズ６は、アクリル樹脂等の透明熱可塑性樹脂材を用いて、薄肉のフランジ部６ａを外周に設けた両凸の非球面形状に形成されている。
【００２９】
そして、凸レンズ６は、そのフランジ部６ａを上部および下部係合溝７ａおよび８ａに係合させると共に、上部および下部ケーシング１１および１２同士をネジ等の結合手段を用いて結合することによりケーシングに一体的に取り付けられる。この取付状態において、凸レンズ６は、そのレンズ焦点ＲＦを第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２に略合致させて配置されている。
【００３０】
さらに、ＬＥＤ１は、図３に示すように、取付プレート９に固着されてサブアッシされており、取付プレート９を上部ケーシング１１の後側の両側下面にねじ１３で結合することにより、その発光部１ａを第１反射面３ａに対向させて第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１位置付近に取り付けられる。図１（ｂ）には、ＬＥＤ１の光の出射パターンＬ０が破線で示されており、ＬＥＤ１の光の第１反射面３ａへの入射状態を示している。図３中、符号１４は４本のリード線で、内２本がＬＥＤ１のリード線で、他の２本が冷却素子用である。なお、取付プレート９は、アルミニウム等の良熱伝導金属で作製することができ、必要ならば放熱フィン等の放熱手段を設けることもできる。
【００３１】
このように構成されたプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる。
【００３２】
このユニット１０によれば、ＬＥＤ１の光Ｌは、図１（ｂ）に示すように、主リフレクタ３の第１反射面３ａに向かって出射し、第１反射面３ａで反射されて第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に対応する副リフレクタ４の第２反射面５上に集束すると共に、第２反射面５で反射されあるいはそのまま凸レンズ６に達し、凸レンズ６を介して前方に適宜の配光パターンを投影する。
【００３３】
このとき、第２反射面５の低位反射面５ｃの全体を構成する前下がりの傾斜面で反射された光Ｌは、図４（ａ）に示すように、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズ６の中心寄り（光軸Ｚ寄り）の部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ６経由後の出射光Ｌの下方傾向が弱まり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、水平面反射光で得られるものに比べてカットラインＣＬ寄りに現出させることができる（図４（ｂ）参照）。なお、図４（ａ）中、符号ａは傾斜面からなる低位反射面５ｃに対する法線、符号θ１は入射角、符号θ２は反射角であり、θ１＝θ２の関係にある。
【００３４】
このため得られる配光パターンは、図４（ｂ）に示すように、内部に未発光部を有しないものとなっており、かつ第２反射面５の端面形状によりカットラインＣＬを有すると共にカットラインＣＬ付近にホットゾーンＨを有する所望の配光パターンＰとなっている。
【００３５】
このようにユニット１０は、車両用前照灯としての適合性を備えた配光パターンＰを奏することができると共に、ホットゾーンＨの上方位置での現出に起因して遠方視認性の向上をも図ることができ。
【００３６】
因みに、第２反射面の低位反射面の全体が水平面で構成される副リフレクタ４０を備え、他の構成がユニット１０と同様に構成されているユニット２００によれば、配光パターンＰ中のホットゾーンＨ１は、図４（ｂ）に示すように、ホットゾーンＨよりも下位で、カットラインＣＬから充分離れた位置に現出する。
【００３７】
このときの副リフレクタ４０の第２反射面５０は、例えば図５（ａ）で示すように、凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５０ａと、該中央段部５０ａの両側に形成される高位反射面５０ｂおよび低位反射面５０ｃとを有して形成される。このとき、高位反射面５０ｂおよび低位反射面５０ｃは、水平面として形成されている。
【００３８】
そしてユニット２００によれば、水平面として形成されている低位反射面５０ｃで反射された光Ｌ１は、図５（ｂ）に示すように、凸レンズ６の内の中心から遠い部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ６経由後の出射光Ｌ１の下方傾向が強まり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨ１は、ホットゾーンＨよりも下位で、カットラインＣＬから充分離れた位置に現出する（図４（ｂ）参照）。なお、図５（ｂ）中、符号Ａは水平面からなる低位反射面５０ｃに対する法線、符号θＩは入射角、符号θＩＩは反射角であり、θＩ＝θＩＩの関係にある。
【００３９】
また好ましくは、低位反射面としての傾斜面５ｃは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、平面視（図２（ｂ））で凸レンズ６の光軸Ｚに平行な斜線α方向に一様に前下がりになるように形成される。
【００４０】
この構成では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、傾斜面５ｃで反射された光Ｌにより、配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、水平面反射光で得られる位置（図４（ｂ）中のホットゾーンＨ１）から真っ直ぐ上方へ（図４（ｂ）中のβ矢印方向）移動した位置に現出させることができ、これによりカットラインＣＬ付近にホットゾーンＨを有する所望の配光パターンＰを奏することができる。このため、副リフレクタ４は、遠方視認性の向上に係る設計が容易で、所望の配光パターンＰを奏するユニット１０を容易に設計することができる。
【００４１】
さらに好ましくは、傾斜面５ｃは、図２（ａ）に示すように、凸レンズ６の光軸Ｚを含む水平面Ｂに対して傾斜角度θ＝１〜３°傾けて形成される。
【００４２】
この構成では、傾斜面５ｃで反射された光Ｌは、第１反射面３ａの形成バラツキにも拘わらず、単なる水平面（図５（ａ）の低反射面５０ｃ）で反射されるもの（図５（ｂ）の光Ｌ１）に比べて凸レンズ６の中心寄りの部位を経由して出射されることになり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、図４（ｂ）に示すように、カットラインＣＬ寄りに現出させることができる。要するに、第１反射面３ａの形成バラツキを吸収して、配光パターンＰ中のホットゾーンＨを確実にカットラインＣＬ付近に現出させることができる。
【００４３】
図６は、本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタ２０を示す。この第２実施形態は、副リフレクタ２０の第２反射面の構造が異なるだけで、他の構成はユニット１０と同様に構成されている。副リフレクタ２０の第２反射面を構成する低位反射面は、その一部が前下がりの傾斜面に形成されている。
【００４４】
すなわち、副リフレクタ２０は、その第２反射面２１が、第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部１５と、該中央段部１５の両側に形成される高位反射面１６および低位反射面１７とを有して形成されており、かつ低位反射面１７が、中央段部１５寄りの傾斜面１７ａと、外側寄りの水平面１７ｂとを有して形成されることによって全体構成されている。
【００４５】
このとき傾斜面１７ａは前述した副リフレクタ４の低位反射面（傾斜面）５ｃに対応し、水平面１７ｂは前述した副リフレクタ４０の低位反射面（水平面）５０ｃに対応している。また、中央段部１５および高位反射面１６は、前述した副リフレクタ４の中央段部５ａおよび高位反射面５ｂにそれぞれ対応している。
【００４６】
この第２実施形態によれば、図７に示すように、傾斜面１７ａによって得られるカットラインＣＬ寄りのホットゾーンＨと、水平面１７ｂによって得られるホットゾーンＨよりも下位のホットゾーンＨ１とが合体したホットゾーンＨ２を有する配光パターンＰ２を奏することができる。この配光パターンＰ２は、車両用前照灯としての適合性を備えていることは勿論のこと、ホットゾーンＨ２内のホットゾーンＨの部分により遠方視認性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面図、（ｃ）はその正面図である。
【図２】図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタで、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。
【図３】図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用されるＬＥＤのサブアッシの斜視図である。
【図４】（ａ）は図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの側面視による光路説明図、（ｂ）は該ユニットにより得られる配光パターンを示すグラフである。
【図５】（ａ）は比較例としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタの斜視図、（ｂ）は該ユニットの側面視による光路説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタで、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。
【図７】図６のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットが奏する配光パターンを示すグラフである。
【図８】従来のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ＬＥＤ
１ａ 発光部（ＬＥＤの）
２ リフレクタ
３ 主リフレクタ
３ａ 第１反射面
４、２０ 副リフレクタ
５、２１ 第２反射面
５ａ、１５ 中央段部
５ｂ、１６ 高位反射面
５ｃ 低位反射面（傾斜面）
１７ 低位反射面
１７ａ 傾斜面
６ 凸レンズ
１０ ユニット（プロジェクタ型車両用前照灯ユニット）
Ｂ 凸レンズの光軸を含む水平面
Ｆ１ 第１焦点（第１反射面の）
Ｆ２ 第２焦点（第１反射面の）
Ｌ 光（ＬＥＤの）
Ｚ 光軸（凸レンズの）
α 斜線
θ 傾斜角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、この種のプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１００を示す（例えば、特許文献１参照）。このユニット１００は、光源としてのＬＥＤが、高輝度で点状に見えると共に反射面がきれいに光って見えないこと、および大きな発光面を構成することが困難であることを解消するためになされたもので、プリント基板１０４上に実装されたＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の前方を包囲するように配置された第１の反射部材１０１と、第１の反射部材１０１に対向して配置された第２の反射部材１０２と、第２の反射部材１０２の前方に配置された配光制御レンズ１０３とから構成されている。第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａは、ＬＥＤ１の発光部１ａ付近に位置する第１焦点Ｆ１と、光軸Ｚからずれて、図示の場合ＬＥＤ１の発光部１ａから斜め前方に位置する第２焦点Ｆ２とを有する楕円曲面の一部を回転させることにより形成されている。なお、図８（ｂ）中、符号１０５は、透光性材料からなるカバーである。
【０００３】
このユニット１００によれば、ＬＥＤ１の点灯時にはその光が、第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａにより反射されて、その第２焦点Ｆ２に向かって集束し、第２焦点Ｆ２に集束した光が、その後第２の反射部材１０２の反射膜１０２ａにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。そしてこの平行光束は、配光制御レンズ１０３に入射することにより、エイミングされかつ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになり、これにより当初の目的を達成することができる。図８（ａ）中、発光部分を斜線を付して示している。
【特許文献１】特開２００３−２２９００６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ユニット１００は、発光面の中央に未発光部分が現出する（図８（ａ）参照）ことにより、車両用前照灯としての適合性に欠ける、という課題を有している。
【０００５】
その上、ユニット１００は、ＬＥＤ１個で１個の前照灯ユニットを構成するものであるから、照度不足から遠方視認性が劣る、という課題をも有している。
【０００６】
そこで、本発明は、車両用前照灯としての適合性を備えると共に、遠方視認性の向上をも図ることができるプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面を有する主リフレクタと、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタとから構成されており、
前記ＬＥＤは、その発光部を前記第１反射面に対向させて第１反射面の第１焦点付近に配置されており、
前記第２反射面は、前記第１反射面の第２焦点付近に前記凸レンズの光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
前記低位反射面は、その全体又は一部が前下がりの傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このため、請求項１記載の発明では、ＬＥＤの光は、主リフレクタの第１反射面に向かって出射し、第１反射面で反射されて第１反射面の第２焦点付近に対応する副リフレクタの第２反射面上に集束すると共に、第２反射面で反射されあるいはそのまま凸レンズに達し、凸レンズを介して前方に適宜の配光パターンを投影する。
【０００９】
このとき、第２反射面の低位反射面の全体又は一部を構成する前下がりの傾斜面で反射された光は、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズの中心寄りの部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ出射光の下方傾向が弱まり、これにより配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られるものに比べてカットライン寄りに現出させることができる。
【００１０】
このため得られる配光パターンは、内部に未発光部を有しないものとなっており、かつ第２反射面の端面形状によりカットラインを有すると共にカットライン付近にホットゾーンを有する所望の配光パターンとなっている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、平面視で前記凸レンズの光軸に平行な斜線方向に一様に前下がりになるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このため、請求項２記載の発明では、傾斜面で反射された光により、配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られる位置から真っ直ぐ上方へ移動した位置に現出させることができ、これによりカットライン付近にホットゾーンを有する所望の配光パターンを奏することができる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、前記凸レンズの光軸を含む水平面に対して傾斜角度１〜３°傾けて形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このため、請求項３記載の発明では、傾斜面の傾斜角度を１〜３°にしたので、
前記傾斜面で反射された光は、第１反射面の形成バラツキにも拘わらず、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズの中心寄りの部位を経由して出射されることになり、これにより配光パターン中のホットゾーンを、カットライン寄りに現出させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、内部に未発光部を有しない配光パターンを奏することができると共に、第２反射面の端面形状により所望の配光パターンを投影することができるので、車両用前照灯としての適合性を備えたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することができる。
【００１６】
その上、請求項１記載の発明によれば、配光パターン中のホットゾーンが、カットライン寄りに現出するので、遠方視認性の向上をも図ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明によれば、傾斜面で反射された光により、配光パターン中のホットゾーンを、水平面反射光で得られる位置から真っ直ぐ上方へ移動した位置に現出させることができるので、所望の配光パターンを奏する副リフレクタの第２反射面を容易に設計することができる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明によれば、傾斜面の傾斜角度を１〜３°にしたので、
第１反射面の形成バラツキを吸収して、配光パターン中のホットゾーンを確実にカットライン付近に現出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図８に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０を示す。このユニット１０は、光源としてのＬＥＤ１の光をリフレクタ２で反射させた後、凸レンズ６を介して前方へ出射させるように大略構成されている。
【００２１】
このときリフレクタ２は、凸レンズ６の光軸Ｚの後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面３ａを有してなる主リフレクタ３と、凸レンズ６とＬＥＤ１の中間に配設され凸レンズ６の光軸Ｚに沿う略平坦状の第２反射面５を有するシェード機能を備えた副リフレクタ４とから構成されている。
【００２２】
また、ＬＥＤ１は、その発光部１ａを第１反射面３ａに対向させて第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１位置付近に配設されている。
【００２３】
図２は、このときの副リフレクタ４を示す。副リフレクタ４の第２反射面５は、第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５ａと、該中央段部５ａの両側に形成される高位反射面５ｂおよび低位反射面５ｃとを有して形成されている。
【００２４】
このとき、低位反射面５ｃは、その全体が前下がりの傾斜面に形成されると共に、高位反射面５ｂは、水平面として形成されている。低位反射面５ｃは、第１反射面３ａの形成バラツキを考慮して、シュミレーションによりその傾角θ（図２（ａ）参照）を決定することにより形成することができる。
【００２５】
より詳しくは、主リフレクタ３は、その前部開口部に、下部開放の略半円形断面の上部レンズホルダ７を延設して、全体を上部ケーシング１１として構成されている。上部レンズホルダ７の前端は、凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、その前端には上部係合溝７ａが半円形状の内側面に沿って穿設されており、上部ケーシング１１の全体が樹脂材で一体形成されている。
【００２６】
また、副リフレクタ４は、メリジオナル像面に沿って形成される前端エッジ部４ａと、この前端エッジ部４ａから後部側に延設される第２反射面５とを有して構成されており、前端エッジ部４ａに、上部開放の略半円形断面の下部レンズホルダ８を延設して、全体を下部ケーシング１２として構成されている。下部レンズホルダ８の前端は、凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、その前端には下部係合溝８ａが半円形状の内側面に沿って穿設されており、下部ケーシング１２の全体が樹脂材で一体形成されている。
【００２７】
また、上部および下部ケーシング１１および１２は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂材を用いて一体に形成されると共に、内面に反射機能を備える塗膜あるいは蒸着を施して全体構成されている。このように上部および下部ケーシング１１および１２は、それぞれ主リフレクタ３および副リフレクタ４を構成要素として一体形成されるものであるから、部品点数の削減、および光学的位置精度の向上を共に図ることができる。
【００２８】
また、凸レンズ６は、アクリル樹脂等の透明熱可塑性樹脂材を用いて、薄肉のフランジ部６ａを外周に設けた両凸の非球面形状に形成されている。
【００２９】
そして、凸レンズ６は、そのフランジ部６ａを上部および下部係合溝７ａおよび８ａに係合させると共に、上部および下部ケーシング１１および１２同士をネジ等の結合手段を用いて結合することによりケーシングに一体的に取り付けられる。この取付状態において、凸レンズ６は、そのレンズ焦点ＲＦを第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２に略合致させて配置されている。
【００３０】
さらに、ＬＥＤ１は、図３に示すように、取付プレート９に固着されてサブアッシされており、取付プレート９を上部ケーシング１１の後側の両側下面にねじ１３で結合することにより、その発光部１ａを第１反射面３ａに対向させて第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１位置付近に取り付けられる。図１（ｂ）には、ＬＥＤ１の光の出射パターンＬ０が破線で示されており、ＬＥＤ１の光の第１反射面３ａへの入射状態を示している。図３中、符号１４は４本のリード線で、内２本がＬＥＤ１のリード線で、他の２本が冷却素子用である。なお、取付プレート９は、アルミニウム等の良熱伝導金属で作製することができ、必要ならば放熱フィン等の放熱手段を設けることもできる。
【００３１】
このように構成されたプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる。
【００３２】
このユニット１０によれば、ＬＥＤ１の光Ｌは、図１（ｂ）に示すように、主リフレクタ３の第１反射面３ａに向かって出射し、第１反射面３ａで反射されて第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に対応する副リフレクタ４の第２反射面５上に集束すると共に、第２反射面５で反射されあるいはそのまま凸レンズ６に達し、凸レンズ６を介して前方に適宜の配光パターンを投影する。
【００３３】
このとき、第２反射面５の低位反射面５ｃの全体を構成する前下がりの傾斜面で反射された光Ｌは、図４（ａ）に示すように、単なる水平面で反射されるものに比べて凸レンズ６の中心寄り（光軸Ｚ寄り）の部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ６経由後の出射光Ｌの下方傾向が弱まり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、水平面反射光で得られるものに比べてカットラインＣＬ寄りに現出させることができる（図４（ｂ）参照）。なお、図４（ａ）中、符号ａは傾斜面からなる低位反射面５ｃに対する法線、符号θ１は入射角、符号θ２は反射角であり、θ１＝θ２の関係にある。
【００３４】
このため得られる配光パターンは、図４（ｂ）に示すように、内部に未発光部を有しないものとなっており、かつ第２反射面５の端面形状によりカットラインＣＬを有すると共にカットラインＣＬ付近にホットゾーンＨを有する所望の配光パターンＰとなっている。
【００３５】
このようにユニット１０は、車両用前照灯としての適合性を備えた配光パターンＰを奏することができると共に、ホットゾーンＨの上方位置での現出に起因して遠方視認性の向上をも図ることができ。
【００３６】
因みに、第２反射面の低位反射面の全体が水平面で構成される副リフレクタ４０を備え、他の構成がユニット１０と同様に構成されているユニット２００によれば、配光パターンＰ中のホットゾーンＨ１は、図４（ｂ）に示すように、ホットゾーンＨよりも下位で、カットラインＣＬから充分離れた位置に現出する。
【００３７】
このときの副リフレクタ４０の第２反射面５０は、例えば図５（ａ）で示すように、凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５０ａと、該中央段部５０ａの両側に形成される高位反射面５０ｂおよび低位反射面５０ｃとを有して形成される。このとき、高位反射面５０ｂおよび低位反射面５０ｃは、水平面として形成されている。
【００３８】
そしてユニット２００によれば、水平面として形成されている低位反射面５０ｃで反射された光Ｌ１は、図５（ｂ）に示すように、凸レンズ６の内の中心から遠い部位を経由して出射されることになるので、凸レンズ６経由後の出射光Ｌ１の下方傾向が強まり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨ１は、ホットゾーンＨよりも下位で、カットラインＣＬから充分離れた位置に現出する（図４（ｂ）参照）。なお、図５（ｂ）中、符号Ａは水平面からなる低位反射面５０ｃに対する法線、符号θＩは入射角、符号θＩＩは反射角であり、θＩ＝θＩＩの関係にある。
【００３９】
また好ましくは、低位反射面としての傾斜面５ｃは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、平面視（図２（ｂ））で凸レンズ６の光軸Ｚに平行な斜線α方向に一様に前下がりになるように形成される。
【００４０】
この構成では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、傾斜面５ｃで反射された光Ｌにより、配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、水平面反射光で得られる位置（図４（ｂ）中のホットゾーンＨ１）から真っ直ぐ上方へ（図４（ｂ）中のβ矢印方向）移動した位置に現出させることができ、これによりカットラインＣＬ付近にホットゾーンＨを有する所望の配光パターンＰを奏することができる。このため、副リフレクタ４は、遠方視認性の向上に係る設計が容易で、所望の配光パターンＰを奏するユニット１０を容易に設計することができる。
【００４１】
さらに好ましくは、傾斜面５ｃは、図２（ａ）に示すように、凸レンズ６の光軸Ｚを含む水平面Ｂに対して傾斜角度θ＝１〜３°傾けて形成される。
【００４２】
この構成では、傾斜面５ｃで反射された光Ｌは、第１反射面３ａの形成バラツキにも拘わらず、単なる水平面（図５（ａ）の低反射面５０ｃ）で反射されるもの（図５（ｂ）の光Ｌ１）に比べて凸レンズ６の中心寄りの部位を経由して出射されることになり、これにより配光パターンＰ中のホットゾーンＨを、図４（ｂ）に示すように、カットラインＣＬ寄りに現出させることができる。要するに、第１反射面３ａの形成バラツキを吸収して、配光パターンＰ中のホットゾーンＨを確実にカットラインＣＬ付近に現出させることができる。
【００４３】
図６は、本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタ２０を示す。この第２実施形態は、副リフレクタ２０の第２反射面の構造が異なるだけで、他の構成はユニット１０と同様に構成されている。副リフレクタ２０の第２反射面を構成する低位反射面は、その一部が前下がりの傾斜面に形成されている。
【００４４】
すなわち、副リフレクタ２０は、その第２反射面２１が、第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２付近に凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部１５と、該中央段部１５の両側に形成される高位反射面１６および低位反射面１７とを有して形成されており、かつ低位反射面１７が、中央段部１５寄りの傾斜面１７ａと、外側寄りの水平面１７ｂとを有して形成されることによって全体構成されている。
【００４５】
このとき傾斜面１７ａは前述した副リフレクタ４の低位反射面（傾斜面）５ｃに対応し、水平面１７ｂは前述した副リフレクタ４０の低位反射面（水平面）５０ｃに対応している。また、中央段部１５および高位反射面１６は、前述した副リフレクタ４の中央段部５ａおよび高位反射面５ｂにそれぞれ対応している。
【００４６】
この第２実施形態によれば、図７に示すように、傾斜面１７ａによって得られるカットラインＣＬ寄りのホットゾーンＨと、水平面１７ｂによって得られるホットゾーンＨよりも下位のホットゾーンＨ１とが合体したホットゾーンＨ２を有する配光パターンＰ２を奏することができる。この配光パターンＰ２は、車両用前照灯としての適合性を備えていることは勿論のこと、ホットゾーンＨ２内のホットゾーンＨの部分により遠方視認性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面図、（ｃ）はその正面図である。
【図２】図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタで、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。
【図３】図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用されるＬＥＤのサブアッシの斜視図である。
【図４】（ａ）は図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの側面視による光路説明図、（ｂ）は該ユニットにより得られる配光パターンを示すグラフである。
【図５】（ａ）は比較例としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタの斜視図、（ｂ）は該ユニットの側面視による光路説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに適用される副リフレクタで、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。
【図７】図６のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットが奏する配光パターンを示すグラフである。
【図８】従来のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ＬＥＤ
１ａ 発光部（ＬＥＤの）
２ リフレクタ
３ 主リフレクタ
３ａ 第１反射面
４、２０ 副リフレクタ
５、２１ 第２反射面
５ａ、１５ 中央段部
５ｂ、１６ 高位反射面
５ｃ 低位反射面（傾斜面）
１７ 低位反射面
１７ａ 傾斜面
６ 凸レンズ
１０ ユニット（プロジェクタ型車両用前照灯ユニット）
Ｂ 凸レンズの光軸を含む水平面
Ｆ１ 第１焦点（第１反射面の）
Ｆ２ 第２焦点（第１反射面の）
Ｌ 光（ＬＥＤの）
Ｚ 光軸（凸レンズの）
α 斜線
θ 傾斜角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面を有する主リフレクタと、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタとから構成されており、
前記ＬＥＤは、その発光部を前記第１反射面に対向させて第１反射面の第１焦点付近に配置されており、
前記第２反射面は、前記第１反射面の第２焦点付近に前記凸レンズの光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
前記低位反射面は、その全体又は一部が前下がりの傾斜面に形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、平面視で前記凸レンズの光軸に平行な斜線方向に一様に前下がりになるように形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、前記凸レンズの光軸を含む水平面に対して傾斜角度１〜３°傾けて形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項１】
光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面を有する主リフレクタと、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタとから構成されており、
前記ＬＥＤは、その発光部を前記第１反射面に対向させて第１反射面の第１焦点付近に配置されており、
前記第２反射面は、前記第１反射面の第２焦点付近に前記凸レンズの光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
前記低位反射面は、その全体又は一部が前下がりの傾斜面に形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、平面視で前記凸レンズの光軸に平行な斜線方向に一様に前下がりになるように形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記傾斜面は、前記凸レンズの光軸を含む水平面に対して傾斜角度１〜３°傾けて形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１０７９５５（Ｐ２００６−１０７９５５Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９３９４４（Ｐ２００４−２９３９４４）
【出願日】平成１６年１０月６日（２００４．１０．６）
【出願人】（００００００１３６）市光工業株式会社 (774)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月６日（２００４．１０．６）
【出願人】（００００００１３６）市光工業株式会社 (774)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]