前照灯及び複焦点レンズ
【課題】ハイビーム時の明るさムラがないような配光を形成できるようにするとともに、ハイビーム時の消費電力を抑えられるようにする。
【解決手段】前照灯１の複焦点レンズ８０が、中段レンズ部８１、上段レンズ部８２、下段レンズ部８３を有する。前照灯１が、中段レンズ部８１の焦点近傍に位置する前縁を有する区切り板７１と、区切り板７１の上面・下面にそれぞれ搭載された発光素子１０，２０と、第一焦点が発光素子１０近傍に設定され、第二焦点が中段レンズ部８１の焦点近傍に設定された楕円面系反射面３１と、第一焦点が発光素子２０の近傍に設定され第二焦点が上段レンズ部８２の焦点近傍に設定された楕円面系反射面４１と、内側焦点が発光素子２０近傍に設定され、外側焦点が下段レンズ部８３の焦点近傍に設定された双曲面系反射面と、を備える。発光素子１０，２０が選択的に発光する。
【解決手段】前照灯１の複焦点レンズ８０が、中段レンズ部８１、上段レンズ部８２、下段レンズ部８３を有する。前照灯１が、中段レンズ部８１の焦点近傍に位置する前縁を有する区切り板７１と、区切り板７１の上面・下面にそれぞれ搭載された発光素子１０，２０と、第一焦点が発光素子１０近傍に設定され、第二焦点が中段レンズ部８１の焦点近傍に設定された楕円面系反射面３１と、第一焦点が発光素子２０の近傍に設定され第二焦点が上段レンズ部８２の焦点近傍に設定された楕円面系反射面４１と、内側焦点が発光素子２０近傍に設定され、外側焦点が下段レンズ部８３の焦点近傍に設定された双曲面系反射面と、を備える。発光素子１０，２０が選択的に発光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前照灯及び複焦点レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の前照灯（１０）は、ロービームとハイビームの切り替えを行えるように構成されている。この前照灯（１０）では、薄板状の直進防止部材（３６）の上面に第一半導体発光素子（３２）が搭載され、その直進防止部材（３６）の下面に第二半導体発光素子（４２）が搭載されている。また、投影レンズ（２２）が直進防止部材（３６）の前に配置され、投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）が直進防止部材（３６）の前端縁（３６ａ１）に設定されている。また、第一半導体発光素子（３２）の周囲には、第一リフレクタ（３４）が設けられ、第二半導体発光素子（４２）の周囲には、第二のリフレクタ（４４）が設けられている。
ロービームの場合には、第一半導体発光素子（３２）のみが発光し、ハイビームの場合には、両方の半導体発光素子（３２，４２）が発光する。
第一半導体発光素子（３２）が発光した場合には、第一半導体発光素子（３２）から発した光が第一リフレクタ（３４）によって前に反射され、その反射光が投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材（３６）によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも下となり、対向車に対するグレアの発生を抑えている。
一方、第二半導体発光素子（４２）が発光した場合には、第二半導体発光素子（４２）から発した光が第二リフレクタ（４４）によって前に反射され、その反射光が投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材（３６）によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも上となり、この照射範囲と第一半導体発光素子（３２）による照射範囲が合成されて、ハイビームとなる。なお、直進防止部材（３６）の上面と下面に反射面が設けられているが、反射面が設けられていても照射範囲は大きく変わらず、各配光パターンが明るくなるだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０８５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に記載の前照灯では、ハイビームの場合には、両方の半導体発光素子が発光するから、ハイビーム時の消費電力がロービーム時の消費電力の２倍になってしまい、ハイビーム時の消費電力が増えてしまう。
また、ハイビーム時の照射範囲が第一半導体発光素子（３２）による照射範囲と、第二半導体発光素子（４２）の照射範囲との合成であるから、第一半導体発光素子（３２）による照射範囲と第二半導体発光素子（４２）による照射範囲とが重なり合った領域の照度が、他の領域の照度よりも極端に明るくなる。そのため、ハイビーム時の照度分布の繋がりが悪くなり、明るさムラが発生してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ロービームとハイビームを切り替える前照灯において、ハイビーム時の明るさムラがないような配光を形成できるようにするとともに、ハイビーム時の消費電力を抑えられるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明に係る前照灯は、前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を有する複焦点レンズと、前記複焦点レンズの後方において水平面に対して伏せた状態に設けられ、前記中段レンズの焦点又はその近傍に位置する前縁を有する区切り板と、前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の上面に搭載され、上向きに配置された第一の発光素子と、前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の下面に搭載され、下向きに配置された第二の発光素子と、前記区切り板の上に設けられ、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記中段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第一の楕円面系反射面と、前記区切り板の下に設けられ、第一焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第二の楕円面系反射面と、を備え、前記第一の発光素子と前記第二の発光素子が選択的に発光することとした。
【０００６】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に有し、前記前照灯が、前記第二の楕円面系反射面の下斜め前に配置され、内側焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、外側焦点が前記下段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された双曲面系反射面を更に備えることとした。
【０００７】
好ましくは、前記複焦点レンズを正面から見て、前記中段レンズ部が占める領域の面積が、前記上段レンズ部が占める領域の面積と前記下段レンズ部が占める領域の面積との和に略等しいこととした。
【０００８】
好ましくは、前記区切り板の上面の前縁と前記第一の発光素子との間に形成され、水平面に対して平行に設けられた平面状反射面を更に備えることとした。
【０００９】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に有し、前記前照灯が、前記第一の楕円面系反射面の上斜め前に配置され、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記オーバヘッドサイン配光用レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第三の楕円面系反射面を更に備えることとした。
【００１０】
好ましくは、前記第一の発光素子が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いていることとした。
【００１１】
好ましくは、前記第二の発光素子が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いていることとした。
【００１２】
本発明に係る複焦点レンズが、前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を備えることとした。
【００１３】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に備えることとした。
【００１４】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に備えることとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロービーム時には、第二の発光素子が発光せずに、第一の発光素子が発光し、ハイビーム時には、第一の発光素子が発光せずに、第二の発光素子が発光する。
二つの発光素子が同時に発光せず、選択的に発光するから、消費電力を抑えることができる。特に、上段レンズ部の焦点が区切り板の前縁よりも前に設定され、第二の楕円面系反射面の第二の焦点が上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定されているから、ハイビーム時には第二の発光素子から発した光が殆ど遮光されないので、消費電力を抑えることができる。
また、ハイビーム時の配光は、二つの発光素子による照射範囲を重ねたものではなく、第二の発光素子によって得られるものであるから、配光パターンの照度分布のムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における前照灯の前方斜視図である。
【図２】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図３】同実施形態における前照灯の水平断面図である。
【図４】同実施形態における複焦点レンズの正面図、側面図、底面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図５】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図６】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図７】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図８】同実施形態における前照灯によって仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態における前照灯の前方斜視図である。
【図１０】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図１１】同実施形態における複焦点レンズの正面図、側面図、底面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】同実施形態における前照灯によって仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
また、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、前照灯が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、後ろから前に向かって見て、左右の向きを定める。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
図１は、前照灯１の前方斜視図である。図２は、光軸Ａｘを通る鉛直断面に沿った断面図である。図３は、光軸Ａｘを通る水平断面に沿った断面図である。
この前照灯１は、第一の発光素子１０、第二の発光素子２０、第一の楕円面系リフレクタ３０、第二の楕円面系リフレクタ４０、双曲面系リフレクタ５０、区切り板７１及び複焦点レンズ８０等を備える。
【００１９】
複焦点レンズ８０は、凸レンズである。図４は、複焦点レンズ８０の平面図、正面図、側面図及びＤ−Ｄ断面図である。図１〜図４に示すように、複焦点レンズ８０は中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３から構成され、これらレンズ部８１〜８３が一体成形されている。複焦点レンズ８０の光軸Ａｘが中段レンズ部８１の中心（中段レンズ部８１の前側出射面の頂点）を通って前後方向に延びている。本実施例では、複焦点レンズ８０を正面から光軸Ａｘと平行な方向に見て、中段レンズ部８１が占める領域の面積は上段レンズ部８２が占める領域の面積と、下段レンズ部８３が占める領域の面積との和にほぼ等しい。複焦点レンズ８０の後面がレンズ部８１〜８３の後ろ側入射面であって、複焦点レンズ８０の光軸Ａｘに対して垂直な平面に設けられている。
【００２０】
中段レンズ部８１が非球面凸レンズにより構成され、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が中段レンズ部８１の後方の光軸Ａｘ上に設定されている。上段レンズ部８２が非球面凸レンズにより構成され、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が上段レンズ部８２の後方に設定されている。下段レンズ部８３が非球面凸レンズにより構成され、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３が下段レンズ部８３の後方に設定されている。
【００２１】
これらレンズ部８１〜８３の焦点距離が異なっている。具体的には、図２〜図３に示すように、これらレンズ部８１〜８３のうち下段レンズ部８３の焦点距離が最も長く、上段レンズ部８２の焦点距離が最も短い。従って、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも前に位置し、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも前に位置している。
【００２２】
図３に示すように、鉛直方向に見て、光軸Ａｘがこれらレンズ部８１〜８３の焦点Ｆ１〜Ｆ３を通っており、これら焦点Ｆ１〜Ｆ３が光軸Ａｘに沿って前後に配列されている。一方、図２に示すように、水平左右方向に見て、光軸Ａｘが中段レンズ部８１の焦点Ｆ１を通っており、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が光軸Ａｘから上にずれて配置されており、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３が光軸Ａｘから下にずれて配置されている。そのため、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に位置し、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上に位置している。
【００２３】
レンズ部８１〜８３の前側出射面がそれぞれフレネルカット状に分割されている。なお、レンズ部８１〜８３の前側出射面がフレネルカット状に分割されずに、それぞれの前側出射面が単一の非球面となっていてもよい。
【００２４】
図１〜図３に示すように、複焦点レンズ８０の後方に、発光素子１０，２０、リフレクタ３０，４０，５０及び区切り板７１が配置されている。
区切り板７１が水平面に対して伏せた状態に設けられている。区切り板７１が前上がりに傾斜し、区切り板７１の上面７２の後部（後述の平面状反射面６１以外の部分）が前上がりに傾斜し、区切り板７１の下面７３が前上がりに傾斜している。区切り板７１の上面７２の後部を前側に延長した場合、その延長面よりも下に上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が位置している。区切り板７１の後方にはヒートシンク（図示略）が設けられており、区切り板７１の後端部がヒートシンクに連結していることが好ましい。
【００２５】
区切り板７１の前縁７５は、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置している。区切り板７１の前縁７５は、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２又はその近傍に位置している。また、区切り板７１の前縁７５は、中段レンズ部８１の像面の湾曲に対応して、後ろに向かって凹むよう湾曲している。
【００２６】
区切り板７１の上面７２の前部には、平面状反射面６１が形成され、区切り板７１の前縁７５が平面状反射面６１の前縁である。この平面状反射面６１は、光軸Ａｘに対して平行な面であって、第一の発光素子１０よりも前に配置されている。平面状反射面６１のうち光軸Ａｘよりも左の部分６２（以下、左部平面６２という。）が水平面であり、光軸Ａｘよりも右の部分６３（以下、右部平面６３という。）が水平面であり、左部平面６２と右部平面６３との間に段差があり、左部平面６２と右部平面６３の間の部分６４（以下、傾斜面６４という。）が水平方向に対して傾斜している。傾斜面６４の傾斜角は、すれ違いビームの斜めカットオフラインを形成する関係上、水平面に対して１５°又は４５°であることが好ましい。
【００２７】
平面状反射面６１のうち光軸Ａｘよりも自車線側の部分が対向車線側の部分よりも高く設定されている。具体的には、前照灯１が左側通行用である場合、左部平面６２が右部平面６３よりも上に位置し、傾斜面６４が右下りに傾斜している。一方、前照灯１が右側通行用である場合、右部平面６３が左部平面６２よりも上に位置し、傾斜面６４が左下りに傾斜している。
なお、左部平面６２と右部平面６３の上下位置が揃っていて、傾斜面６４が無くてもよい。
【００２８】
第一の発光素子１０が、区切り板７１の前縁７５よりも後において区切り板７１の上面７２に搭載されている。第二の発光素子２０が、区切り板７１の前縁７５よりも後において区切り板７１の下面７３に搭載されている。第一の発光素子１０が上を向き、第二の発光素子２０が下を向いている。具体的には、本実施例では、区切り板７１の上面７２の後部が水平面を基準として後下りに０〜２０°傾斜し、第一の発光素子１０が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いている。また、本実施例では、区切り板７１の下面７３が水平面を基準として後下りに１０〜３０°傾斜し、第二の発光素子２０が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いている。
【００２９】
第一の発光素子１０を後ろ斜め上から平面視すると、この第一の発光素子１０の長辺が水平になるとともに左右方向に平行となるよう第一の発光素子１０が設置されている。第二の発光素子２０を前斜め下から平面視すると、この第二の発光素子２０の長辺が水平になるとともに左右方向に平行となるよう第二の発光素子２０が設置されている。
【００３０】
これら発光素子１０，２０の前後方向（光軸Ａｘに沿う方向）の位置関係については、これら発光素子１０，２０が焦点Ｆ１と焦点Ｆ３との間に配置され、第二の発光素子２０が第一の発光素子２０よりも後ろに配置されている。これら発光素子１０，２０の左右方向の位置については、これら発光素子１０，２０が上から見て光軸Ａｘに重なっている。これら発光素子１０，２０は発光ダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子その他の半導体発光素子である。
【００３１】
第一の楕円面系リフレクタ３０は、区切り板７１の上に設けられているとともに、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に配置されている。この第一の楕円面系リフレクタ３０は、第一の発光素子１０の後ろから第一の発光素子１０の上斜め前・右斜め前・左斜め前にかけて第一の発光素子１０を囲うように略半ドーム状に設けられている。第一の楕円面系リフレクタ３０の前側内面が凹面状の第一の楕円面系反射面３１とされている。
【００３２】
図５に示すように、第一の楕円面系反射面３１は、楕円面の形状に形成されている。楕円面とは、前後方向に延びた軸Ａｘ１を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面をいう。また、第一の楕円面系反射面３１は、これらの回転楕円面又は自由曲面を組み合わせた複合楕円面であってもよい。なお、第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１が前上がりに傾斜しているが、軸Ａｘ１が光軸Ａｘに対して平行であってもよい。また、軸Ａｘ１が光軸Ａｘに重なってもよい。
【００３３】
第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１が第一の楕円面系リフレクタ３０の内側に設定され、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２が第一焦点Ｆ３１よりも前に設定されている。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、水平左右方向に延びるとともに、後ろに凸となるよう湾曲した焦線であってもよい。第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１は、第一の発光素子１０又はその近傍に位置している。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置している。また、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、区切り板７１の前縁７５又はその近傍に位置している。
第一の楕円面系反射面３１は、第一の発光素子１０から発した光を前方に向けて反射させて、その反射光を中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に集光させるものである。なお、区切り板７１は、第一の発光素子１０から発して第一の楕円面系反射面３１によって前方に反射された反射光の一部を遮光するシェードとして機能する。
【００３４】
第二の楕円面系リフレクタ４０は、区切り板７１の下に設けられている。この第二の楕円面系リフレクタ４０は、第二の発光素子２０の後ろから第二の発光素子２０の下斜め前・右斜め前・左斜め前にかけて第二の発光素子２０を囲うように略逆半ドーム状に設けられている。第二の楕円面系リフレクタ４０の前側内面が凹面状の第二の楕円面系反射面４１とされている。
【００３５】
図６に示すように、第二の楕円面系反射面４１は、楕円面の形状に形成されている。つまり、第二の楕円面系反射面４１は、前後方向に延びた軸Ａｘ２を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。また、第二の楕円面系反射面４１は、これらの回転楕円面又は自由曲面を組み合わせた複合楕円面であってもよい。第二の楕円面系反射面４１の軸Ａｘ２が前上がりに傾斜している。
【００３６】
第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１が第二の楕円面系リフレクタ４０の内側に設定され、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が第一焦点Ｆ４１よりも前に設定されている。第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１は、第二の発光素子２０又はその近傍に位置している。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２は、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に位置している。第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１が第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１よりも前に位置し、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２よりも前斜め上に位置し、第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１から第二焦点Ｆ４２までの距離が第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１から第二焦点Ｆ３２までの距離よりも短い。また、第二の楕円面系反射面４１の頂点（第二の楕円面系反射面４１と軸Ａｘ２の交点）は、第一の楕円面系反射面３１の頂点（第一の楕円面系反射面３１と軸Ａｘ１の交点）よりも前に位置している。また、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が区切り板７１の前縁７５よりも前に位置している。
【００３７】
第二の楕円面系反射面４１は、第二の発光素子２０から発した光を前方に向けて反射させて、その反射光を上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に集光させるものである。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が区切り板７１の前縁７５から前に離れているので、第二の楕円面系反射面４１によって前方に反射された反射光が区切り板７１によって殆ど遮光されない。
【００３８】
双曲面系リフレクタ５０は、第二の発光素子２０の下斜め前に配置されている。本実施例では、この双曲面系リフレクタ５０と第二の楕円面系リフレクタ４０とは、一体化されている。具体的には、双曲面系リフレクタ５０が第二の楕円面系リフレクタ４０の前端から下斜め前に垂下し、双曲面系リフレクタ５０の上部と第二の楕円面系リフレクタ４０の前端が連接している。
【００３９】
図７に示すように、双曲面系リフレクタ５０の前側内面が凹面状の双曲面系反射面５１とされている。双曲面系反射面５１は、前後方向に延びた軸Ａｘ３を回転軸とした回転二葉双曲面又はこれを基調とした自由曲面である。なお、双曲面系反射面５１の軸Ａｘ３が前上がりに傾斜しているが、軸Ａｘ３が光軸Ａｘに対して平行であってもよい。
【００４０】
双曲面系反射面５１の内側焦点（第一焦点）Ｆ５１が双曲面系反射面５１の外側焦点（第二焦点）Ｆ５２よりも前に設定されている。双曲面系反射面５１の内側焦点Ｆ５１は、第二の発光素子２０又はその近傍に位置している。双曲面系反射面５１の外側焦点Ｆ５２は、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３又はその近傍に位置している。
【００４１】
この前照灯１の動作について説明する。
発光素子１０，２０が選択的に発光する。つまり、第一の発光素子１０が発光する時には、第二の発光素子２０が発光せず、第二の発光素子２０が発光する時には、第一の発光素子１０が発光しない。発光素子１０，２０の選択的な発光は、スイッチング回路等によって行われる。
【００４２】
第一の発光素子１０が発光した場合の配光について図５を参照しつつ説明する。
第一の発光素子１０が発光した場合には、その発光素子１０から発した光が第一の楕円面系反射面３１によって前方に反射され、その反射光が第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２に集光する。そして、その反射光は、中段レンズ部８１によって前方に投射される。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて中段レンズ部８１によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
【００４３】
また、区切り板７１の前縁７５（平面状反射面６１の前縁７５）が、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置しているとともに、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２又はその近傍に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上を後から前に通過して中段レンズ部８１に入射するが、その反射光は中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも下を後から前に通過しない（図５参照）。そのため、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて中段レンズ部８１によって前方に投射される光によって、図８（ａ）に示すようなロービーム用（すれ違い用）の配光パターンが前照灯１の前方に形成される。図８（ａ）は、第一の発光素子１０が発光した場合に、前照灯１から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した等照度線図である。図８（ａ）において横軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として左右の角度を表し、縦軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として上下の角度を表す。
図８（ａ）に示すように、この配光パターンは、光軸Ａｘを通る水平面と仮想スクリーンとの交線Ｈ（光軸Ａｘを中心にして上下方向にゼロ°の線）に沿ったカットオフライン（明暗境界線）Ｃ１を明部Ｌ１の上縁に有するものである。また、平面状反射面６１の前縁７５の段差形状に応じて、カットオフラインＣ１の左右に段差が生じているとともに、左右ゼロ°付近に斜めカットオフラインが形成されている。
【００４４】
また、上段レンズ部８２が第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１よりも上に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光が上段レンズ部８２に入射しない。そのため、上段レンズ部８２は、図８（ａ）に示す配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４５】
また、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光の一部が下段レンズ部８３に僅かに入射しても、第一の楕円面系反射面３１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に位置しているため、第一の楕円面系反射面３１による反射光の光線の後ろ側への延長線が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３の上を通る。そのため、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて下段レンズ部８３によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。それゆえ、下段レンズ部８３が、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないとともに、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４６】
また、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光の一部が平面状反射面６１によって反射される。平面状反射面６１によって反射された光は、中段レンズ部８１によって前方に投射される。平面状反射面６１によって反射された光が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上を後ろから前に通過するから、平面状反射面６１によって反射されて中段レンズ部８１によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、平面状反射面６１は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４７】
また、平面状反射面６１によって反射された光の一部が上段レンズ部８２に入射して前方に投射される。平面状反射面６１によって反射された光が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも上を後から前に通過するから、平面状反射面６１によって反射されて上段レンズ部８２によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、平面状反射面６１及び上段レンズ部８２は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４８】
また、下段レンズ部８３が平面状反射面６１よりも下に位置しているから、平面状反射面６１によって反射された光が下段レンズ部８３に入射しない。そのため、平面状反射面６１及び下段レンズ部８３は、図８（ａ）に示す配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４９】
また、第一の発光素子１０から発した光が反射面３１，６１によって反射せずに、上段レンズ部８２に入射する。第一の発光素子１０が搭載された上面７２の後部を前側にした延長した面が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２の上を通るから、第一の発光素子１０から上段レンズ部８２に直接入射する光は上段レンズ部８２の焦点Ｆ２の上を通る。その光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、第一の発光素子１０から上段レンズ部８２に直接入射する光が、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００５０】
第二の発光素子２０が発光した場合の配光について図６を参照しつつ説明する。
第二の発光素子２０が発光した場合、その発光素子２０から発した光が第二の楕円面系反射面４１によって前方に反射され、その反射光が第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２に集光する。そして、その反射光は、上段レンズ部８２によって前方に投射される。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に位置しているから、第二の楕円面系反射面４１によって反射されて上段レンズ部８２によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
【００５１】
また、区切り板７１の前縁７５（平面状反射面６１の前縁７５）が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２及び第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２よりも後に位置しているから、第二の楕円面系反射面４１によって反射された光は区切り板７１によって殆ど遮光されない（図６参照）。そのため、第二の楕円面系反射面４１によって反射されて上段レンズ部８２によって前方に投射される光によって、図８（ｂ）に示すようなハイビーム用（走行用）の配光パターンが前照灯１の前方に形成される。図８（ｂ）は、第二の発光素子２０が発光した場合に、前照灯１から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した等照度線図である。図８（ｂ）において横軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として左右の角度を表し、縦軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として上下の角度を表す。
図８（ｂ）に示すように、この配光パターンは中心部（光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点及びその近傍）に明部Ｌ２を有し、その明部Ｌ２がＨ線の下と上に現れる。
【００５２】
また、図７を参照すれば、第二の発光素子２０から発した光が双曲面系反射面５１によって前方に反射される。そして、その反射光は、下段レンズ部８３によって前方に投射される。双曲面系反射面５１の外側焦点Ｆ５２が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３又はその近傍に位置しているから、双曲面系反射面５１によって反射されて下段レンズ部８３によって前方に投射される光がほぼ平行光である。そして、双曲面系反射面５１によって反射されて下段レンズ部８３によって投射される光の照射範囲は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２内である。そのため、双曲面系反射面５１及び下段レンズ部８３は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ２を明るくする。
【００５３】
また、第二の発光素子２０から発した光が反射面５１，６１によって反射せずに、中段レンズ部８１に入射し、その光が中段レンズ部８１によって前方に投射される。その光の照射範囲は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２内である。そのため、第二の発光素子２０から中段レンズ部８１に直接入射する光は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２を明るくする。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、発光素子１０，２０が同時に発光せず、選択的に発光するから、消費電力を抑えることができる。特に、ハイビーム用の配光パターン（図８（ｂ）参照）の形成時には、第一の発光素子１０が発光せず、第二の発光素子２０から発した光が殆ど遮光されないから、消費電力を抑えることができる。
【００５５】
また、発光素子１０，２０が選択的に発光するから、発熱量も抑えることができ、発光素子１０，２０の両方に共有するヒートシンクを小型化・軽量化することができる。
【００５６】
また、ロービーム用の配光パターン（図８（ａ）参照）の形成時には、第一の発光素子１０が発光し、複焦点レンズ８０のうち主に中段レンズ部８１がその配光パターンの形成に寄与している。一方、ハイビーム用の配光パターンの形成時には、第二の発光素子２０が発光し、複焦点レンズ８０のうち主に上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３がその配光パターンの形成に寄与している。これらの配光パターンは、両方の発光素子１０，２０によって形成される配光パターンを重ねたものでないから、これらの配光パターンの照度分布のムラを抑えることができる。特に、ハイビーム用の配光パターンにおいて、交線Ｈ近傍が明るくなりすぎてムラが発生することを抑えることができる。
【００５７】
第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１が前上がりに傾斜し、第一の発光素子１０が鉛直方向に対して後に傾いた状態で上に向いているので、ロービーム用の配光パターンの明部Ｌ１がより明るくなる。
【００５８】
〔第２の実施の形態〕
図９は、前照灯１Ａの前方斜視図である。図１０は、前照灯１Ａの鉛直断面に沿った断面図である。図１１は、この前照灯１Ａの複焦点レンズ８０の平面図、正面図、側面図及びＤ−Ｄ断面図である。なお、図１０は、図１１（ａ）のX-Xに沿った面の断面図である。
【００５９】
第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分には同一の符号を付す。以下、第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分が同一に設けられている場合には、その説明を省略し、相違点について説明する。
【００６０】
第１実施形態では、複焦点レンズ８０が中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３から構成されているのに対し、第２実施形態では、複焦点レンズ８０が中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３に加えて、左右一対のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５から構成されている。
【００６１】
一方のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４は上段レンズ部８２の左上に設けられ、他方のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５は上段レンズ部８２の右上に設けられている。オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５が非球面凸レンズにより構成され、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の後方に設定されている。オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点距離が中段レンズ部８１及び上段レンズ部８２の焦点距離よりも短い。そのため、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１及び上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも前に位置している。鉛直方向に見て、左のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４の焦点Ｆ４が光軸Ａｘから左にずれて配置され、右のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５の焦点Ｆ５が光軸Ａｘから右にずれて配置されている。また、水平方向に見て、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５は、光軸Ａｘから上にずれて配置されているとともに、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１及び上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも上に位置している。
【００６２】
この第２実施形態では、前照灯１Ａが左右一対の第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０を更に有する。第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０は複焦点レンズ８０の後であって第一の楕円面系リフレクタ３０の前に配置されている。一方の第三の楕円面系リフレクタ１４０は第一の発光素子１０の左上斜め前に配置され、他方の第三の楕円面系リフレクタ１５０は第一の発光素子１０の右上斜め前に配置されている。
【００６３】
第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０の下側内面が凹面状の第三の楕円面系反射面１４１，１５１とされている。第三の楕円面系反射面１４１，１５１は、楕円面の形状に形成されている。つまり、左の第三の楕円面系反射面１４１は、第一の発光素子１０から左上斜め前に延びた軸Ａｘ４を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。また、右の第三の楕円面系反射面１５１は、第一の発光素子１０から右上斜め前に延びた軸を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。
【００６４】
第三の楕円面系リフレクタ１４０の第一焦点Ｆ１４１が第一の発光素子１０又はその近傍に設定され、第三の楕円面系リフレクタ１４０の第二焦点Ｆ１４２がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４の焦点Ｆ４又はその近傍に設定されている。第三の楕円面系リフレクタ１５０の第一焦点が第一の発光素子１０又はその近傍に設定され、第三の楕円面系リフレクタ１５０の第二焦点がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５の焦点Ｆ５又はその近傍に設定されている。
【００６５】
以上に説明したことを除いて、第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分とは、同様に設けられている。
【００６６】
この前照灯１Ａにおいても、発光素子１０，２０が選択的に発光する。
第一の発光素子１０が発光した場合、図１２（ａ）に示すように、交線Ｈに沿ったカットオフラインＣ１を明部Ｌ１の上縁に有する配光パターンが形成される。この配光パターンは、第１実施形態と同様に、主に第一の楕円面系反射面３１、平面状反射面６１及び中段レンズ部８１によって形成される。このような配光パターンに加えて、交線Ｈよりも上に明部Ｌ３を有した配光パターンが形成される。この配光パターンは、第三の楕円面系反射面１４１，１５１及びオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５によって形成される。つまり、第一の発光素子１０から発して第三の楕円面系反射面１４１，１５１によって反射された光が焦点Ｆ４，Ｆ５に集光され、その光がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５によって前方に投射されることによって、交線Ｈよりも上に明部Ｌ３が形成される。明部Ｌ１は、明部Ｌ３よりも明るい。
第二の発光素子２０が発光した場合の配光は第１実施形態とほぼ同様であり、その配光パターンが図１２（ｂ）に示されている。
【００６７】
本実施形態においても、ハイビーム用の配光パターンの形成時には、消費電力を抑えることができる。また、ハイビーム用の配光パターンにおいて、Ｈ線近傍が明るくなりすぎてムラが発生することを抑えることができる。更に、上段レンズ部８２や下段レンズ部８３が対向車に対するグレアの原因にもならない。
【００６８】
なお、上記第１、第２の実施形態において、複焦点レンズ８０が下段レンズ部８３を有さず、且つ、双曲面系リフレクタ５０が設けられていなくてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 前照灯
１０ 第一の発光素子
２０ 第二の発光素子
３１ 第一の楕円面系反射面
４１ 第二の楕円面系反射面
５１ 双曲面系反射面
６１ 平面状反射面
７１ 区切り板
７５ 前縁
８０ 複焦点レンズ
８１ 中段レンズ部
８２ 上段レンズ部
８３ 下段レンズ部
８４、８５ オーバヘッド配光用レンズ
１４１、１５１ 第三の楕円面系反射面
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 焦点
Ｆ３１、Ｆ４１、Ｆ１４１ 第一焦点
Ｆ３２、Ｆ４２、Ｆ１５２ 第二焦点
Ｆ５１ 内側焦点
Ｆ５２ 外側焦点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前照灯及び複焦点レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の前照灯（１０）は、ロービームとハイビームの切り替えを行えるように構成されている。この前照灯（１０）では、薄板状の直進防止部材（３６）の上面に第一半導体発光素子（３２）が搭載され、その直進防止部材（３６）の下面に第二半導体発光素子（４２）が搭載されている。また、投影レンズ（２２）が直進防止部材（３６）の前に配置され、投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）が直進防止部材（３６）の前端縁（３６ａ１）に設定されている。また、第一半導体発光素子（３２）の周囲には、第一リフレクタ（３４）が設けられ、第二半導体発光素子（４２）の周囲には、第二のリフレクタ（４４）が設けられている。
ロービームの場合には、第一半導体発光素子（３２）のみが発光し、ハイビームの場合には、両方の半導体発光素子（３２，４２）が発光する。
第一半導体発光素子（３２）が発光した場合には、第一半導体発光素子（３２）から発した光が第一リフレクタ（３４）によって前に反射され、その反射光が投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材（３６）によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも下となり、対向車に対するグレアの発生を抑えている。
一方、第二半導体発光素子（４２）が発光した場合には、第二半導体発光素子（４２）から発した光が第二リフレクタ（４４）によって前に反射され、その反射光が投影レンズ（２２）の焦点（Ｆ）付近に集光するとともに、その反射光の一部が直進防止部材（３６）によって遮光される。そのため、照射範囲が水平面よりも上となり、この照射範囲と第一半導体発光素子（３２）による照射範囲が合成されて、ハイビームとなる。なお、直進防止部材（３６）の上面と下面に反射面が設けられているが、反射面が設けられていても照射範囲は大きく変わらず、各配光パターンが明るくなるだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０８５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に記載の前照灯では、ハイビームの場合には、両方の半導体発光素子が発光するから、ハイビーム時の消費電力がロービーム時の消費電力の２倍になってしまい、ハイビーム時の消費電力が増えてしまう。
また、ハイビーム時の照射範囲が第一半導体発光素子（３２）による照射範囲と、第二半導体発光素子（４２）の照射範囲との合成であるから、第一半導体発光素子（３２）による照射範囲と第二半導体発光素子（４２）による照射範囲とが重なり合った領域の照度が、他の領域の照度よりも極端に明るくなる。そのため、ハイビーム時の照度分布の繋がりが悪くなり、明るさムラが発生してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ロービームとハイビームを切り替える前照灯において、ハイビーム時の明るさムラがないような配光を形成できるようにするとともに、ハイビーム時の消費電力を抑えられるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明に係る前照灯は、前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を有する複焦点レンズと、前記複焦点レンズの後方において水平面に対して伏せた状態に設けられ、前記中段レンズの焦点又はその近傍に位置する前縁を有する区切り板と、前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の上面に搭載され、上向きに配置された第一の発光素子と、前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の下面に搭載され、下向きに配置された第二の発光素子と、前記区切り板の上に設けられ、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記中段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第一の楕円面系反射面と、前記区切り板の下に設けられ、第一焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第二の楕円面系反射面と、を備え、前記第一の発光素子と前記第二の発光素子が選択的に発光することとした。
【０００６】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に有し、前記前照灯が、前記第二の楕円面系反射面の下斜め前に配置され、内側焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、外側焦点が前記下段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された双曲面系反射面を更に備えることとした。
【０００７】
好ましくは、前記複焦点レンズを正面から見て、前記中段レンズ部が占める領域の面積が、前記上段レンズ部が占める領域の面積と前記下段レンズ部が占める領域の面積との和に略等しいこととした。
【０００８】
好ましくは、前記区切り板の上面の前縁と前記第一の発光素子との間に形成され、水平面に対して平行に設けられた平面状反射面を更に備えることとした。
【０００９】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に有し、前記前照灯が、前記第一の楕円面系反射面の上斜め前に配置され、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記オーバヘッドサイン配光用レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第三の楕円面系反射面を更に備えることとした。
【００１０】
好ましくは、前記第一の発光素子が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いていることとした。
【００１１】
好ましくは、前記第二の発光素子が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いていることとした。
【００１２】
本発明に係る複焦点レンズが、前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を備えることとした。
【００１３】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に備えることとした。
【００１４】
好ましくは、前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に備えることとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロービーム時には、第二の発光素子が発光せずに、第一の発光素子が発光し、ハイビーム時には、第一の発光素子が発光せずに、第二の発光素子が発光する。
二つの発光素子が同時に発光せず、選択的に発光するから、消費電力を抑えることができる。特に、上段レンズ部の焦点が区切り板の前縁よりも前に設定され、第二の楕円面系反射面の第二の焦点が上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定されているから、ハイビーム時には第二の発光素子から発した光が殆ど遮光されないので、消費電力を抑えることができる。
また、ハイビーム時の配光は、二つの発光素子による照射範囲を重ねたものではなく、第二の発光素子によって得られるものであるから、配光パターンの照度分布のムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における前照灯の前方斜視図である。
【図２】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図３】同実施形態における前照灯の水平断面図である。
【図４】同実施形態における複焦点レンズの正面図、側面図、底面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図５】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図６】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図７】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図８】同実施形態における前照灯によって仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態における前照灯の前方斜視図である。
【図１０】同実施形態における前照灯の鉛直断面図である。
【図１１】同実施形態における複焦点レンズの正面図、側面図、底面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】同実施形態における前照灯によって仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
また、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、前照灯が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、後ろから前に向かって見て、左右の向きを定める。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
図１は、前照灯１の前方斜視図である。図２は、光軸Ａｘを通る鉛直断面に沿った断面図である。図３は、光軸Ａｘを通る水平断面に沿った断面図である。
この前照灯１は、第一の発光素子１０、第二の発光素子２０、第一の楕円面系リフレクタ３０、第二の楕円面系リフレクタ４０、双曲面系リフレクタ５０、区切り板７１及び複焦点レンズ８０等を備える。
【００１９】
複焦点レンズ８０は、凸レンズである。図４は、複焦点レンズ８０の平面図、正面図、側面図及びＤ−Ｄ断面図である。図１〜図４に示すように、複焦点レンズ８０は中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３から構成され、これらレンズ部８１〜８３が一体成形されている。複焦点レンズ８０の光軸Ａｘが中段レンズ部８１の中心（中段レンズ部８１の前側出射面の頂点）を通って前後方向に延びている。本実施例では、複焦点レンズ８０を正面から光軸Ａｘと平行な方向に見て、中段レンズ部８１が占める領域の面積は上段レンズ部８２が占める領域の面積と、下段レンズ部８３が占める領域の面積との和にほぼ等しい。複焦点レンズ８０の後面がレンズ部８１〜８３の後ろ側入射面であって、複焦点レンズ８０の光軸Ａｘに対して垂直な平面に設けられている。
【００２０】
中段レンズ部８１が非球面凸レンズにより構成され、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が中段レンズ部８１の後方の光軸Ａｘ上に設定されている。上段レンズ部８２が非球面凸レンズにより構成され、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が上段レンズ部８２の後方に設定されている。下段レンズ部８３が非球面凸レンズにより構成され、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３が下段レンズ部８３の後方に設定されている。
【００２１】
これらレンズ部８１〜８３の焦点距離が異なっている。具体的には、図２〜図３に示すように、これらレンズ部８１〜８３のうち下段レンズ部８３の焦点距離が最も長く、上段レンズ部８２の焦点距離が最も短い。従って、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも前に位置し、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも前に位置している。
【００２２】
図３に示すように、鉛直方向に見て、光軸Ａｘがこれらレンズ部８１〜８３の焦点Ｆ１〜Ｆ３を通っており、これら焦点Ｆ１〜Ｆ３が光軸Ａｘに沿って前後に配列されている。一方、図２に示すように、水平左右方向に見て、光軸Ａｘが中段レンズ部８１の焦点Ｆ１を通っており、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が光軸Ａｘから上にずれて配置されており、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３が光軸Ａｘから下にずれて配置されている。そのため、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に位置し、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上に位置している。
【００２３】
レンズ部８１〜８３の前側出射面がそれぞれフレネルカット状に分割されている。なお、レンズ部８１〜８３の前側出射面がフレネルカット状に分割されずに、それぞれの前側出射面が単一の非球面となっていてもよい。
【００２４】
図１〜図３に示すように、複焦点レンズ８０の後方に、発光素子１０，２０、リフレクタ３０，４０，５０及び区切り板７１が配置されている。
区切り板７１が水平面に対して伏せた状態に設けられている。区切り板７１が前上がりに傾斜し、区切り板７１の上面７２の後部（後述の平面状反射面６１以外の部分）が前上がりに傾斜し、区切り板７１の下面７３が前上がりに傾斜している。区切り板７１の上面７２の後部を前側に延長した場合、その延長面よりも下に上段レンズ部８２の焦点Ｆ２が位置している。区切り板７１の後方にはヒートシンク（図示略）が設けられており、区切り板７１の後端部がヒートシンクに連結していることが好ましい。
【００２５】
区切り板７１の前縁７５は、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置している。区切り板７１の前縁７５は、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２又はその近傍に位置している。また、区切り板７１の前縁７５は、中段レンズ部８１の像面の湾曲に対応して、後ろに向かって凹むよう湾曲している。
【００２６】
区切り板７１の上面７２の前部には、平面状反射面６１が形成され、区切り板７１の前縁７５が平面状反射面６１の前縁である。この平面状反射面６１は、光軸Ａｘに対して平行な面であって、第一の発光素子１０よりも前に配置されている。平面状反射面６１のうち光軸Ａｘよりも左の部分６２（以下、左部平面６２という。）が水平面であり、光軸Ａｘよりも右の部分６３（以下、右部平面６３という。）が水平面であり、左部平面６２と右部平面６３との間に段差があり、左部平面６２と右部平面６３の間の部分６４（以下、傾斜面６４という。）が水平方向に対して傾斜している。傾斜面６４の傾斜角は、すれ違いビームの斜めカットオフラインを形成する関係上、水平面に対して１５°又は４５°であることが好ましい。
【００２７】
平面状反射面６１のうち光軸Ａｘよりも自車線側の部分が対向車線側の部分よりも高く設定されている。具体的には、前照灯１が左側通行用である場合、左部平面６２が右部平面６３よりも上に位置し、傾斜面６４が右下りに傾斜している。一方、前照灯１が右側通行用である場合、右部平面６３が左部平面６２よりも上に位置し、傾斜面６４が左下りに傾斜している。
なお、左部平面６２と右部平面６３の上下位置が揃っていて、傾斜面６４が無くてもよい。
【００２８】
第一の発光素子１０が、区切り板７１の前縁７５よりも後において区切り板７１の上面７２に搭載されている。第二の発光素子２０が、区切り板７１の前縁７５よりも後において区切り板７１の下面７３に搭載されている。第一の発光素子１０が上を向き、第二の発光素子２０が下を向いている。具体的には、本実施例では、区切り板７１の上面７２の後部が水平面を基準として後下りに０〜２０°傾斜し、第一の発光素子１０が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いている。また、本実施例では、区切り板７１の下面７３が水平面を基準として後下りに１０〜３０°傾斜し、第二の発光素子２０が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いている。
【００２９】
第一の発光素子１０を後ろ斜め上から平面視すると、この第一の発光素子１０の長辺が水平になるとともに左右方向に平行となるよう第一の発光素子１０が設置されている。第二の発光素子２０を前斜め下から平面視すると、この第二の発光素子２０の長辺が水平になるとともに左右方向に平行となるよう第二の発光素子２０が設置されている。
【００３０】
これら発光素子１０，２０の前後方向（光軸Ａｘに沿う方向）の位置関係については、これら発光素子１０，２０が焦点Ｆ１と焦点Ｆ３との間に配置され、第二の発光素子２０が第一の発光素子２０よりも後ろに配置されている。これら発光素子１０，２０の左右方向の位置については、これら発光素子１０，２０が上から見て光軸Ａｘに重なっている。これら発光素子１０，２０は発光ダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子その他の半導体発光素子である。
【００３１】
第一の楕円面系リフレクタ３０は、区切り板７１の上に設けられているとともに、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に配置されている。この第一の楕円面系リフレクタ３０は、第一の発光素子１０の後ろから第一の発光素子１０の上斜め前・右斜め前・左斜め前にかけて第一の発光素子１０を囲うように略半ドーム状に設けられている。第一の楕円面系リフレクタ３０の前側内面が凹面状の第一の楕円面系反射面３１とされている。
【００３２】
図５に示すように、第一の楕円面系反射面３１は、楕円面の形状に形成されている。楕円面とは、前後方向に延びた軸Ａｘ１を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面をいう。また、第一の楕円面系反射面３１は、これらの回転楕円面又は自由曲面を組み合わせた複合楕円面であってもよい。なお、第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１が前上がりに傾斜しているが、軸Ａｘ１が光軸Ａｘに対して平行であってもよい。また、軸Ａｘ１が光軸Ａｘに重なってもよい。
【００３３】
第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１が第一の楕円面系リフレクタ３０の内側に設定され、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２が第一焦点Ｆ３１よりも前に設定されている。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、水平左右方向に延びるとともに、後ろに凸となるよう湾曲した焦線であってもよい。第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１は、第一の発光素子１０又はその近傍に位置している。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置している。また、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２は、区切り板７１の前縁７５又はその近傍に位置している。
第一の楕円面系反射面３１は、第一の発光素子１０から発した光を前方に向けて反射させて、その反射光を中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に集光させるものである。なお、区切り板７１は、第一の発光素子１０から発して第一の楕円面系反射面３１によって前方に反射された反射光の一部を遮光するシェードとして機能する。
【００３４】
第二の楕円面系リフレクタ４０は、区切り板７１の下に設けられている。この第二の楕円面系リフレクタ４０は、第二の発光素子２０の後ろから第二の発光素子２０の下斜め前・右斜め前・左斜め前にかけて第二の発光素子２０を囲うように略逆半ドーム状に設けられている。第二の楕円面系リフレクタ４０の前側内面が凹面状の第二の楕円面系反射面４１とされている。
【００３５】
図６に示すように、第二の楕円面系反射面４１は、楕円面の形状に形成されている。つまり、第二の楕円面系反射面４１は、前後方向に延びた軸Ａｘ２を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。また、第二の楕円面系反射面４１は、これらの回転楕円面又は自由曲面を組み合わせた複合楕円面であってもよい。第二の楕円面系反射面４１の軸Ａｘ２が前上がりに傾斜している。
【００３６】
第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１が第二の楕円面系リフレクタ４０の内側に設定され、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が第一焦点Ｆ４１よりも前に設定されている。第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１は、第二の発光素子２０又はその近傍に位置している。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２は、上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に位置している。第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１が第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１よりも前に位置し、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２よりも前斜め上に位置し、第二の楕円面系反射面４１の第一焦点Ｆ４１から第二焦点Ｆ４２までの距離が第一の楕円面系反射面３１の第一焦点Ｆ３１から第二焦点Ｆ３２までの距離よりも短い。また、第二の楕円面系反射面４１の頂点（第二の楕円面系反射面４１と軸Ａｘ２の交点）は、第一の楕円面系反射面３１の頂点（第一の楕円面系反射面３１と軸Ａｘ１の交点）よりも前に位置している。また、第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が区切り板７１の前縁７５よりも前に位置している。
【００３７】
第二の楕円面系反射面４１は、第二の発光素子２０から発した光を前方に向けて反射させて、その反射光を上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に集光させるものである。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が区切り板７１の前縁７５から前に離れているので、第二の楕円面系反射面４１によって前方に反射された反射光が区切り板７１によって殆ど遮光されない。
【００３８】
双曲面系リフレクタ５０は、第二の発光素子２０の下斜め前に配置されている。本実施例では、この双曲面系リフレクタ５０と第二の楕円面系リフレクタ４０とは、一体化されている。具体的には、双曲面系リフレクタ５０が第二の楕円面系リフレクタ４０の前端から下斜め前に垂下し、双曲面系リフレクタ５０の上部と第二の楕円面系リフレクタ４０の前端が連接している。
【００３９】
図７に示すように、双曲面系リフレクタ５０の前側内面が凹面状の双曲面系反射面５１とされている。双曲面系反射面５１は、前後方向に延びた軸Ａｘ３を回転軸とした回転二葉双曲面又はこれを基調とした自由曲面である。なお、双曲面系反射面５１の軸Ａｘ３が前上がりに傾斜しているが、軸Ａｘ３が光軸Ａｘに対して平行であってもよい。
【００４０】
双曲面系反射面５１の内側焦点（第一焦点）Ｆ５１が双曲面系反射面５１の外側焦点（第二焦点）Ｆ５２よりも前に設定されている。双曲面系反射面５１の内側焦点Ｆ５１は、第二の発光素子２０又はその近傍に位置している。双曲面系反射面５１の外側焦点Ｆ５２は、下段レンズ部８３の焦点Ｆ３又はその近傍に位置している。
【００４１】
この前照灯１の動作について説明する。
発光素子１０，２０が選択的に発光する。つまり、第一の発光素子１０が発光する時には、第二の発光素子２０が発光せず、第二の発光素子２０が発光する時には、第一の発光素子１０が発光しない。発光素子１０，２０の選択的な発光は、スイッチング回路等によって行われる。
【００４２】
第一の発光素子１０が発光した場合の配光について図５を参照しつつ説明する。
第一の発光素子１０が発光した場合には、その発光素子１０から発した光が第一の楕円面系反射面３１によって前方に反射され、その反射光が第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２に集光する。そして、その反射光は、中段レンズ部８１によって前方に投射される。第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて中段レンズ部８１によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
【００４３】
また、区切り板７１の前縁７５（平面状反射面６１の前縁７５）が、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１又はその近傍に位置しているとともに、第一の楕円面系反射面３１の第二焦点Ｆ３２又はその近傍に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上を後から前に通過して中段レンズ部８１に入射するが、その反射光は中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも下を後から前に通過しない（図５参照）。そのため、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて中段レンズ部８１によって前方に投射される光によって、図８（ａ）に示すようなロービーム用（すれ違い用）の配光パターンが前照灯１の前方に形成される。図８（ａ）は、第一の発光素子１０が発光した場合に、前照灯１から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した等照度線図である。図８（ａ）において横軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として左右の角度を表し、縦軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として上下の角度を表す。
図８（ａ）に示すように、この配光パターンは、光軸Ａｘを通る水平面と仮想スクリーンとの交線Ｈ（光軸Ａｘを中心にして上下方向にゼロ°の線）に沿ったカットオフライン（明暗境界線）Ｃ１を明部Ｌ１の上縁に有するものである。また、平面状反射面６１の前縁７５の段差形状に応じて、カットオフラインＣ１の左右に段差が生じているとともに、左右ゼロ°付近に斜めカットオフラインが形成されている。
【００４４】
また、上段レンズ部８２が第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１よりも上に位置しているから、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光が上段レンズ部８２に入射しない。そのため、上段レンズ部８２は、図８（ａ）に示す配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４５】
また、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光の一部が下段レンズ部８３に僅かに入射しても、第一の楕円面系反射面３１が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３よりも上に位置しているため、第一の楕円面系反射面３１による反射光の光線の後ろ側への延長線が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３の上を通る。そのため、第一の楕円面系反射面３１によって反射されて下段レンズ部８３によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。それゆえ、下段レンズ部８３が、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないとともに、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４６】
また、第一の楕円面系反射面３１によって反射された光の一部が平面状反射面６１によって反射される。平面状反射面６１によって反射された光は、中段レンズ部８１によって前方に投射される。平面状反射面６１によって反射された光が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１よりも上を後ろから前に通過するから、平面状反射面６１によって反射されて中段レンズ部８１によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、平面状反射面６１は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４７】
また、平面状反射面６１によって反射された光の一部が上段レンズ部８２に入射して前方に投射される。平面状反射面６１によって反射された光が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも上を後から前に通過するから、平面状反射面６１によって反射されて上段レンズ部８２によって投射される光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、平面状反射面６１及び上段レンズ部８２は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４８】
また、下段レンズ部８３が平面状反射面６１よりも下に位置しているから、平面状反射面６１によって反射された光が下段レンズ部８３に入射しない。そのため、平面状反射面６１及び下段レンズ部８３は、図８（ａ）に示す配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００４９】
また、第一の発光素子１０から発した光が反射面３１，６１によって反射せずに、上段レンズ部８２に入射する。第一の発光素子１０が搭載された上面７２の後部を前側にした延長した面が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２の上を通るから、第一の発光素子１０から上段レンズ部８２に直接入射する光は上段レンズ部８２の焦点Ｆ２の上を通る。その光の照射範囲は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１内である。そのため、第一の発光素子１０から上段レンズ部８２に直接入射する光が、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ１を明るくするだけで、その配光パターンの形状に影響を与えないうえ、対向車のグレアの原因にもならない。
【００５０】
第二の発光素子２０が発光した場合の配光について図６を参照しつつ説明する。
第二の発光素子２０が発光した場合、その発光素子２０から発した光が第二の楕円面系反射面４１によって前方に反射され、その反射光が第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２に集光する。そして、その反射光は、上段レンズ部８２によって前方に投射される。第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２又はその近傍に位置しているから、第二の楕円面系反射面４１によって反射されて上段レンズ部８２によって前方に投射される光がほぼ平行光である。
【００５１】
また、区切り板７１の前縁７５（平面状反射面６１の前縁７５）が上段レンズ部８２の焦点Ｆ２及び第二の楕円面系反射面４１の第二焦点Ｆ４２よりも後に位置しているから、第二の楕円面系反射面４１によって反射された光は区切り板７１によって殆ど遮光されない（図６参照）。そのため、第二の楕円面系反射面４１によって反射されて上段レンズ部８２によって前方に投射される光によって、図８（ｂ）に示すようなハイビーム用（走行用）の配光パターンが前照灯１の前方に形成される。図８（ｂ）は、第二の発光素子２０が発光した場合に、前照灯１から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される配光パターンを示した等照度線図である。図８（ｂ）において横軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として左右の角度を表し、縦軸は、光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点をゼロ°として上下の角度を表す。
図８（ｂ）に示すように、この配光パターンは中心部（光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点及びその近傍）に明部Ｌ２を有し、その明部Ｌ２がＨ線の下と上に現れる。
【００５２】
また、図７を参照すれば、第二の発光素子２０から発した光が双曲面系反射面５１によって前方に反射される。そして、その反射光は、下段レンズ部８３によって前方に投射される。双曲面系反射面５１の外側焦点Ｆ５２が下段レンズ部８３の焦点Ｆ３又はその近傍に位置しているから、双曲面系反射面５１によって反射されて下段レンズ部８３によって前方に投射される光がほぼ平行光である。そして、双曲面系反射面５１によって反射されて下段レンズ部８３によって投射される光の照射範囲は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２内である。そのため、双曲面系反射面５１及び下段レンズ部８３は、図８（ａ）に示す配光パターンの明部Ｌ２を明るくする。
【００５３】
また、第二の発光素子２０から発した光が反射面５１，６１によって反射せずに、中段レンズ部８１に入射し、その光が中段レンズ部８１によって前方に投射される。その光の照射範囲は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２内である。そのため、第二の発光素子２０から中段レンズ部８１に直接入射する光は、図８（ｂ）に示す配光パターンの明部Ｌ２を明るくする。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、発光素子１０，２０が同時に発光せず、選択的に発光するから、消費電力を抑えることができる。特に、ハイビーム用の配光パターン（図８（ｂ）参照）の形成時には、第一の発光素子１０が発光せず、第二の発光素子２０から発した光が殆ど遮光されないから、消費電力を抑えることができる。
【００５５】
また、発光素子１０，２０が選択的に発光するから、発熱量も抑えることができ、発光素子１０，２０の両方に共有するヒートシンクを小型化・軽量化することができる。
【００５６】
また、ロービーム用の配光パターン（図８（ａ）参照）の形成時には、第一の発光素子１０が発光し、複焦点レンズ８０のうち主に中段レンズ部８１がその配光パターンの形成に寄与している。一方、ハイビーム用の配光パターンの形成時には、第二の発光素子２０が発光し、複焦点レンズ８０のうち主に上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３がその配光パターンの形成に寄与している。これらの配光パターンは、両方の発光素子１０，２０によって形成される配光パターンを重ねたものでないから、これらの配光パターンの照度分布のムラを抑えることができる。特に、ハイビーム用の配光パターンにおいて、交線Ｈ近傍が明るくなりすぎてムラが発生することを抑えることができる。
【００５７】
第一の楕円面系反射面３１の軸Ａｘ１が前上がりに傾斜し、第一の発光素子１０が鉛直方向に対して後に傾いた状態で上に向いているので、ロービーム用の配光パターンの明部Ｌ１がより明るくなる。
【００５８】
〔第２の実施の形態〕
図９は、前照灯１Ａの前方斜視図である。図１０は、前照灯１Ａの鉛直断面に沿った断面図である。図１１は、この前照灯１Ａの複焦点レンズ８０の平面図、正面図、側面図及びＤ−Ｄ断面図である。なお、図１０は、図１１（ａ）のX-Xに沿った面の断面図である。
【００５９】
第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分には同一の符号を付す。以下、第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分が同一に設けられている場合には、その説明を省略し、相違点について説明する。
【００６０】
第１実施形態では、複焦点レンズ８０が中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３から構成されているのに対し、第２実施形態では、複焦点レンズ８０が中段レンズ部８１、上段レンズ部８２及び下段レンズ部８３に加えて、左右一対のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５から構成されている。
【００６１】
一方のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４は上段レンズ部８２の左上に設けられ、他方のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５は上段レンズ部８２の右上に設けられている。オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５が非球面凸レンズにより構成され、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の後方に設定されている。オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点距離が中段レンズ部８１及び上段レンズ部８２の焦点距離よりも短い。そのため、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５が中段レンズ部８１の焦点Ｆ１及び上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも前に位置している。鉛直方向に見て、左のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４の焦点Ｆ４が光軸Ａｘから左にずれて配置され、右のオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５の焦点Ｆ５が光軸Ａｘから右にずれて配置されている。また、水平方向に見て、オーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５の焦点Ｆ４，Ｆ５は、光軸Ａｘから上にずれて配置されているとともに、中段レンズ部８１の焦点Ｆ１及び上段レンズ部８２の焦点Ｆ２よりも上に位置している。
【００６２】
この第２実施形態では、前照灯１Ａが左右一対の第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０を更に有する。第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０は複焦点レンズ８０の後であって第一の楕円面系リフレクタ３０の前に配置されている。一方の第三の楕円面系リフレクタ１４０は第一の発光素子１０の左上斜め前に配置され、他方の第三の楕円面系リフレクタ１５０は第一の発光素子１０の右上斜め前に配置されている。
【００６３】
第三の楕円面系リフレクタ１４０，１５０の下側内面が凹面状の第三の楕円面系反射面１４１，１５１とされている。第三の楕円面系反射面１４１，１５１は、楕円面の形状に形成されている。つまり、左の第三の楕円面系反射面１４１は、第一の発光素子１０から左上斜め前に延びた軸Ａｘ４を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。また、右の第三の楕円面系反射面１５１は、第一の発光素子１０から右上斜め前に延びた軸を回転軸とした回転楕円面又はその回転楕円面を基調とした自由曲面である。
【００６４】
第三の楕円面系リフレクタ１４０の第一焦点Ｆ１４１が第一の発光素子１０又はその近傍に設定され、第三の楕円面系リフレクタ１４０の第二焦点Ｆ１４２がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４の焦点Ｆ４又はその近傍に設定されている。第三の楕円面系リフレクタ１５０の第一焦点が第一の発光素子１０又はその近傍に設定され、第三の楕円面系リフレクタ１５０の第二焦点がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８５の焦点Ｆ５又はその近傍に設定されている。
【００６５】
以上に説明したことを除いて、第２実施形態における前照灯１Ａと、第１実施形態における前照灯１との間で互いに対応する部分とは、同様に設けられている。
【００６６】
この前照灯１Ａにおいても、発光素子１０，２０が選択的に発光する。
第一の発光素子１０が発光した場合、図１２（ａ）に示すように、交線Ｈに沿ったカットオフラインＣ１を明部Ｌ１の上縁に有する配光パターンが形成される。この配光パターンは、第１実施形態と同様に、主に第一の楕円面系反射面３１、平面状反射面６１及び中段レンズ部８１によって形成される。このような配光パターンに加えて、交線Ｈよりも上に明部Ｌ３を有した配光パターンが形成される。この配光パターンは、第三の楕円面系反射面１４１，１５１及びオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５によって形成される。つまり、第一の発光素子１０から発して第三の楕円面系反射面１４１，１５１によって反射された光が焦点Ｆ４，Ｆ５に集光され、その光がオーバヘッドサイン配光用レンズ部８４，８５によって前方に投射されることによって、交線Ｈよりも上に明部Ｌ３が形成される。明部Ｌ１は、明部Ｌ３よりも明るい。
第二の発光素子２０が発光した場合の配光は第１実施形態とほぼ同様であり、その配光パターンが図１２（ｂ）に示されている。
【００６７】
本実施形態においても、ハイビーム用の配光パターンの形成時には、消費電力を抑えることができる。また、ハイビーム用の配光パターンにおいて、Ｈ線近傍が明るくなりすぎてムラが発生することを抑えることができる。更に、上段レンズ部８２や下段レンズ部８３が対向車に対するグレアの原因にもならない。
【００６８】
なお、上記第１、第２の実施形態において、複焦点レンズ８０が下段レンズ部８３を有さず、且つ、双曲面系リフレクタ５０が設けられていなくてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 前照灯
１０ 第一の発光素子
２０ 第二の発光素子
３１ 第一の楕円面系反射面
４１ 第二の楕円面系反射面
５１ 双曲面系反射面
６１ 平面状反射面
７１ 区切り板
７５ 前縁
８０ 複焦点レンズ
８１ 中段レンズ部
８２ 上段レンズ部
８３ 下段レンズ部
８４、８５ オーバヘッド配光用レンズ
１４１、１５１ 第三の楕円面系反射面
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 焦点
Ｆ３１、Ｆ４１、Ｆ１４１ 第一焦点
Ｆ３２、Ｆ４２、Ｆ１５２ 第二焦点
Ｆ５１ 内側焦点
Ｆ５２ 外側焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を有する複焦点レンズと、
前記複焦点レンズの後方において水平面に対して伏せた状態に設けられ、前記中段レンズの焦点又はその近傍に位置する前縁を有する区切り板と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の上面に搭載され、上向きに配置された第一の発光素子と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の下面に搭載され、下向きに配置された第二の発光素子と、
前記区切り板の上に設けられ、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記中段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第一の楕円面系反射面と、
前記区切り板の下に設けられ、第一焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第二の楕円面系反射面と、を備え、
前記第一の発光素子と前記第二の発光素子が選択的に発光することを特徴とする前照灯。
【請求項２】
前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第二の楕円面系反射面の下斜め前に配置され、内側焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、外側焦点が前記下段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された双曲面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の前照灯。
【請求項３】
前記複焦点レンズを正面から見て、前記中段レンズ部が占める領域の面積が、前記上段レンズ部が占める領域の面積と前記下段レンズ部が占める領域の面積との和に略等しいことを特徴とする請求項２に記載の前照灯。
【請求項４】
前記区切り板の上面の前縁と前記第一の発光素子との間に形成され、水平面に対して平行に設けられた平面状反射面を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項５】
前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第一の楕円面系反射面の上斜め前に配置され、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記オーバヘッドサイン配光用レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第三の楕円面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項６】
前記第一の発光素子が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項７】
前記第二の発光素子が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項８】
前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、
当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を備えることを特徴とする複焦点レンズ。
【請求項９】
前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の複焦点レンズ。
【請求項１０】
前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の複焦点レンズ。
【請求項１】
前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を有する複焦点レンズと、
前記複焦点レンズの後方において水平面に対して伏せた状態に設けられ、前記中段レンズの焦点又はその近傍に位置する前縁を有する区切り板と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の上面に搭載され、上向きに配置された第一の発光素子と、
前記区切り板の前縁よりも後において前記区切り板の下面に搭載され、下向きに配置された第二の発光素子と、
前記区切り板の上に設けられ、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記中段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第一の楕円面系反射面と、
前記区切り板の下に設けられ、第一焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記上段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第二の楕円面系反射面と、を備え、
前記第一の発光素子と前記第二の発光素子が選択的に発光することを特徴とする前照灯。
【請求項２】
前記複焦点レンズが、前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第二の楕円面系反射面の下斜め前に配置され、内側焦点が前記第二の発光素子又はその近傍に設定され、外側焦点が前記下段レンズ部の焦点又はその近傍に設定された双曲面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の前照灯。
【請求項３】
前記複焦点レンズを正面から見て、前記中段レンズ部が占める領域の面積が、前記上段レンズ部が占める領域の面積と前記下段レンズ部が占める領域の面積との和に略等しいことを特徴とする請求項２に記載の前照灯。
【請求項４】
前記区切り板の上面の前縁と前記第一の発光素子との間に形成され、水平面に対して平行に設けられた平面状反射面を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項５】
前記複焦点レンズが、前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に有し、
前記前照灯が、前記第一の楕円面系反射面の上斜め前に配置され、第一焦点が前記第一の発光素子又はその近傍に設定され、第二焦点が前記オーバヘッドサイン配光用レンズ部の焦点又はその近傍に設定された第三の楕円面系反射面を更に備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項６】
前記第一の発光素子が鉛直方向に対して後に０〜２０°傾いた状態で上に向いていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項７】
前記第二の発光素子が鉛直方向に対して前に１０〜２０°傾いた状態で下に向いていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の前照灯。
【請求項８】
前後方向に延びた光軸上に焦点が設定された中段レンズ部と、
当該中段レンズ部の上に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも上斜め前に焦点が設定された上段レンズ部と、を備えることを特徴とする複焦点レンズ。
【請求項９】
前記中段レンズ部の下に設けられ、前記中段レンズ部の焦点よりも下斜め後に焦点が設定された下段レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の複焦点レンズ。
【請求項１０】
前記上段レンズ部の左上又は右上に設けられ、前記上段レンズ部の焦点よりも上且つ前に焦点が設定されたオーバヘッドサイン配光用レンズ部を更に備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の複焦点レンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図８】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図８】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７５８１８（Ｐ２０１１−１７５８１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８２５０（Ｐ２０１０−３８２５０）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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