DE68917176T2

DE68917176T2 - Scheinwerfer für Fahrzeuge.

Info

Publication number: DE68917176T2
Application number: DE68917176T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Nakata
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2009-03-22
Also published as: EP0334304A2; JP2754678B2; EP0334304B1; US4878161A; JPH01315901A; EP0334304A3; DE68917176D1

Description

HINTERGRUND

a) Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp zur Verwendung bei Fahrzeugen.

b) Beschreibung des Standes der Technik:

Die wesentlichen Anforderungen an den Scheinwerfer für ein Fahrzeug oder ein Kraftfahrzeug sind eine gute Sicht vor dem Kraftfahrzeug zu liefern und ein Verteilungsmuster der Helligkeitsintensität zu schaffen, durch das der Fahrer eines in der entgegengesetzten Richtung fahrenden Kraftfahrzeugs durch das entgegenkommende Lichtbündel nicht geblendet wird.
Als Scheinwerfer, der ein Verteilungsmuster der Helligkeitsintensitäts hat, das diese Anforderungen erfüllt, und dessen Linsenausgestaltung einfach ist und der Lichtstrahlen in einer relativ weitem Bereich vor dem Kraftfahrzeug projizieren kann, sind sogenannte Scheinwerfer vom Projektionstyp vorgeschlagen worden, wie es beispielsweise in EP-A-0 254 746 geoffenbart ist. Ein solcher Scheinwerfer vom Projektionstyp umfaßt einen Reflektor, dessen Reflexionsoberfläche aus einer sphärischen Oberfläche oder einer parabolischen Oberfläche oder eine Kombination von ihnen gebildet ist, eine Blende, die vor dem Reflektor angeordnet ist und einen Teil der Lichtstrahlen sperrt, die von dem Reflektor reflektiert werden, um eine Hell-Dunkel-Grenze festzulegen, und ein ein Bild bildendes, optisches System, das vor der Blende angeordnet ist. Bei einem solchen Scheinwerfer vom Projektionstyp ist die Reflexionsoberfläche im allgemeinen von einer sphärischen Oberfläche oder einer parabolischen Oberfläche oder einer Kombination von ihnen gebildet, und ein Hauptaugenmerk wird darauf gelegt, eine volle Beleuchtung über eine große Strecke vor dem Kraftfahrzeug zu liefern.
Jedoch breitet sich in einem relativ kurzen Bereich vor dem Kraftfahrzeug das Lichtbündel nicht soweit horizontal aus, so daß es manchmal schwierig für den Fahrer ist, eine am Straßenrand innerhalb des Bereiches gehende Person visuell wahrzunehmen oder ein Kraftfahrzeug, das sich einer Kreuzung auch innerhalb des Bereiches nähert. Die herkömmlichen Scheinwerfer schließen ein Problem ein, daß sie für die Verkehrssicherheit nicht bevorzugbar macht.
Auch ist in dem Fall eines Scheinwerfers vom Projektionstyp, bei dem der Glühlampenfaden in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, die Helligkeitsintensität auf der Straßenoberfläche in dem relativ nahen Bereich vor dem Kraftfahrzeug groß, während die Helligkeitsintensität in dem entfernten Bereich äußerst niedrig verglichen mit der in dem nahen Bereich ist, so daß ein Gegenstand in dem entfernten Bereich nicht ohne weiteres gesehen werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hat zur Zielsetzung, die oben genannten Nachteile bei Scheinwerfern vom Projektionstyp des Standes der Technik zu überwinden, indem ein verbesserter Scheinwerfer vom Projektionstyp geschaffen wird.
Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer vom Projektionstyp zu schaffen, der horizontal eine weite Beleuchtung ohne Beeinträchtigung der Helligkeitsintensität in der Mitte des Verteilungsmusters der Helligkeitsintensität und eine Sichtbarkeit im entfernten Bereich vor dem Kraftfahrzeug liefern kann, während die Helligkeitsintensität auf der Straßenoberfläche in dem relativ nahen Bereich vor dem Kraftfahrzeug niedrig gehalten wird.
Die oben genannten Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung werden dadurch erreicht, daß ein Scheinwerfer vom Projektionstyp bereitgestellt wird, der gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Reflektor, der eine innere Reflexionsoberfläche aufweist, einen Lampenkolben, der wenigstens eine axiale Wendel aufweist, die auf der Achse des Reflektors angeordnet ist, eine konvexe Linse, die vor dem Reflektor angeordnet ist, und eine Blende, die zwischen dem Reflektor und der konvexen Linse angeordnet ist, und der in der Nähe des Brennpunktes der konvexen Linse einen optisch wirksamen Rand aufweist, der eine Hell-Dunkel-Grenze durch Sperren eines Teils der Lichtstrahlen leifert, die von dem Lampenkolben projiziert und von der inneren Reflexionsfläche reflektiert werden, wobei
(a) die Wendelachse parallel zur optischen Achse des Reflektors angeordnet ist und die Reflexionsoberfläche aus einer Mehrzahl von Reflexionsoberflächenbereichen von unterschiedlichen Reflexionseigenschaften aufgebaut ist;
(b) der Reflexionsoberflächenbereich einschließt einen ersten Reflexionsbereich, der sich horizontal von der Mitte erstreckt, die den Scheitelpunkt der inneren Reflexionsoberfläche aufweist, einen zweiten Reflexionsoberflächenbereich, der wenigstens zwei Oberflächenbereiche aufweist, die an den ersten Oberflächenbereich oben bzw. unten an den ersten Oberflächenbereich angrenzen und sich horizontal erstrecken, und einen dritten Reflexionsoberflächenbereich, der wenigstens zwei Reflexionsbereiche aufweist, die an die jeweiligen zweiten Reflexionsbereiche anschließen;
(c) der erste bis dritte Oberflächenbereich aus zahlreichen, kleinen Oberflächenelementen gebildet sind, die glatt aneinandergrenzend geformt sind, wobei die kleinen Oberflächenelemente, die zu jedem der Oberflächenbereiche gehören, so mit unterschiedlichen Richtungen jeweils ausgerichtet sind, wie es vorbestimmt ist, damit die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen zu unterschiedlichen Punkten in der Nähe des Blendenrandes konvergiert werden; und
(d) die Ausrichtungen der kleinen Oberflächenelemente, die zu dem ersten Oberflächenbereich gehören, so bestimmt sind, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in die Nähe der Mitte des oberen Endes des Blendenrandes konvergiert werden, die Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente, die zu den zweiten Oberflächenbereichen gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine horizontale Zone konvergiert werden, die bis zu einer Position reicht, die horizontal mit einem vorbestimmten Abstand von der Mitte des oberen Endes des Blendenrandes beabstandet ist, und die Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente, die zu den dritten Oberflächenbereichen gehören, so entsprechend der Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente bestimmt ist, die zu dem ersten Reflexionsoberflächenbereich gehören, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine vertikale Zone bis zu einer sich nach unten erstreckenden Position von in der Nähe der Mitte des oberen Endes des Blendenrandes konvergiert werden.
Diese und andere Zielsetzungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser aus der folgenden, beispielhaften Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht, die das optische System der Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht, die das optische System der Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Reflektors;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Reflektors;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die längs der Linie V-V in Fig. 3 genommen ist;
Fig. 6 ist eine schematische Vorderansicht des optischen Systems, das in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 7 ist eine Zeichnung zum Erläutern der Wirkung der Reflexionsoberflächenbereiche des Reflektors, wobei der Reflektor im vergrößerten Maßstab gezeigt ist;
Fig. 8 und 9 sind Zeichnungen zum Erläutern, wie die Ausrichtungen der kleinen Oberflächenelemente bestimmt werden, die zu den jeweiligen Reflexionsoberflächenbereichen des Reflektors gehören;
Fig. 10(A) bis (E) sind Zeichnungen zum Erläutern der Konvergenz der Lichtstrahlen, die durch die Reflexionsoberflächenbereiche des Reflektors reflektiert werden, wobei die Seitenansicht des optischen Systems gezeigt ist;
Fig. 11(A) bis (E) sind Zeichnungen zum Erläutern der Konvergenz der Lichtstrahlen, die von den Reflexionsoberflächenbereiche des Reflektors reflektiert worden sind, wobei die Vorderansicht des optischen Systems bzw. die Zeichnungen gezeigt ist und die Zeichnungen den Fig. 10(A) bis (E) entsprechen;
Fig. 12(A) bis (E) sind schematische Ansichten, die jeweils Muster zeigen, die von den Lichtstrahlen gebildet werden, die von den Reflexionsoberflächenbereichen des Reflektors reflektiert werden und durch die konvexe Linse hindurch auf den vorderen Schirm projiziert werden, wobei die Zeichnungen jeweils den Fig. 10(A) bis (E) entsprechen; und
Fig. 13 ist eine Vorderansicht, die eine Abwandlung des Reflektors zeigt, der in dem Scheinwerfer vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM IM EINZELNEN

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch das optische System der Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Reflektor, dessen Reflexionsoberfläche 10a aus einer Mehrzahl von Reflexionsoberflächenbereichen A bis D zusammengesetzt sind, die voneinander unterschiedliche Reflexionseigenschaften haben, wie es später beschrieben wird. Die Mittelachse des Reflektors 10 liegt auf der Z-Achse, wie es gezeigt ist, und eine konvexe Linse 14 ist vor und koaxial zu dem Reflektor 10 angeordnet. Ein Lampenkolben 12 weist eine axiale Wendel 12a auf, und die Wendelachse ist parallel zu der optischen Achse (Z-Achse) des Reflektors 10 angeordnet. Zwischen dem Reflektor 10 und der konvexen Linse 14 ist eine Blende 16 angeordnet, deren oberer Rand 15 nahe der meridionalen Bildebene i-j der konvexen Linse 14 angeordnet ist. Tatsächlich ist die meridionale Bildebene nahezu ein Teil einer sphärischen Oberfläche, wobei die Linie i-j in den Figuren den Schnitt zwischen der horizontalen Ebene (XY- Ebene), die die optische Achse einschließt, und der sphärischen Oberfläche ist. Der obere Rand 15 hat einen abgeschrägten Rand 15a, der von der meridionalen Bildebene i-j schräg nach unten verläuft, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
Eine solche Blende 16 sperrt einen Teil derjenigen Lichtstrahlen, die von den Reflexionsoberflächenbereichen A bis D des Reflektors 10 reflektiert werden, die nach unterhalb der Blende verlaufen, wodurch ein Muster geschaffen wird, das nach vorne durch die konvexe Linse 14 hindurch mit einer Hell-Dunkel-Grenze projiziert wird.
Die innere Reflexionsoberfläche 10a des Reflektors 10 in der Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einer Mehrzahl von Reflexionsoberflächenbereichen zusammengesetzt, die voneinander unterschiedliche Reflexionseigenschaften haben. In dem Reflektor 10 ist nahe seiner Mitte, das heißt seinem Scheitel, eine Öffnung 20 gebildet, durch die der Lampenkolben 12 befestigt wird. Der Reflexionsoberflächenbereich A ist als eine gekrümmte Oberfläche gebildet, die sich horizontal von der Mitte, die die Öffnung 20 einschließt, erstreckt. Es sind zwei Reflexionsoberflächenbereiche B angeordnet, die an den Reflexionsoberflächenbereich A an seinem oberen bzw. unteren Ende anschließen. Diese Reflexionsoberflächenbereiche B sind jeweils als sich horizontal erstreckende, gekrümmte Oberflächen geformt. Es sind auch zwei Reflexionsoberflächenbereiche C angeordnet, die sich an die Reflexionsoberflächenbereiche B an deren oberen bzw. unteren Ende anschließen, und sie sind jeweils als sich horizontal erstreckende, gekrümmte Oberflächen geformt. Der obere Reflexionsoberflächenbereich C schließt sich nämlich an den oberen Reflexionsoberflächenbereich B an dessen oberen Ende an, während sich der untere Reflexionsoberflächenbereich C an den unteren Reflexionsoberflächenbereich B an dessen unterem Ende anschließt. Ferner sind zwei Reflexionsoberflächenbereiche D angeordnet, die sich an die Reflexionsoberflächenbereiche C an deren oberen bzw. unteren Ende anschließen. Der obere Reflexionsoberflächenbereich D schließt nämlich an den oberen Reflexionsoberflächenbereich C an dessen oberem Ende an, während der untere Reflexionsoberflächenbereich D an den unteren Reflexionsoberflächenbereich C an dessen unterem Ende anschließt. Die Reflexionsoberflächenbereich B, C und D sind jeweils aus zwei Reflexionsoberflächen zuammengestzt, die einander gegenüberliegend um die Öffnung 20 herum angeordnet sind. Die Grenzen zwischen den Reflexionsoberflächenbereichen A und B sind durch zwei Ebenen S1 und S2 definiert, die zu einer horizontalen Ebene parallel sind, in der die Z-Z Achse liegt, während die Grenzen zwischen den Reflexionsoberflächenbereichen B und C und jene zwischen den Reflexionsoberflächenbereichen C und D ähnlich durch zwei Ebenen S3 und S4 bzw. S5 und S6 definiert sind, die parallel zu der horizontalen Ebenen sind, in der die Z-Z Achse liegt. Die Bereiche nahe dem Schnitt zwischen jedem Reflexionsoberflächenbereich und der vertikalen Ebene, in der die Y-Y Achse liegt, grenzen glatt aneinander an, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wobei aber die Bereiche, die die zwei benachbarten Reflexionsoberflächenbereiche verbinden, als Stufen gebildet sind, die durch die jeweiligen horizontalen Ebenen S1 bis S6 in den anderen Bereichen als jenen nahe dem Schnitt definiert sind.
Der Reflexionsoberflächenbereich A ist als eine solche gekrümmte Oberfläche gebildet, daß sie die einfallenden Lichtstrahlen von dem Lampenkolben 12 nahe einem Mittelpunkt K an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 fokussiert. Der Reflexionsoberflächenbereich B ist als eine solche gekrümmte Oberfläche geformt, daß sie die von dem Lampenkolben 12 einfallenden Lichtstrahlen in eine erste, horizontale Zone konvergiert, die durch zwei Punkte P und Q definiert ist, die in der horizontalen Ebene liegen, in der der Mittelpunkt K des oberen Endes des Randes 15 der Blende 16 ebenfalls liegt und die mit einem vorbestimmten Abstand von der Z-Z Achse beabstandet sind. Der Reflexionsoberflächenbereich C ist als eine solche gekrümmte Oberfläche geformt, daß er die Lichtstrahlen von dem Lampenkolben 12 in eine zweite, horizontale Zone konvergiert, die durch zwei andere Punkte P' und Q' festgelegt ist, die in der horizontalen Ebene liegen, in der der Mittelpunkt K an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 aufliegt und die von der Z-Z Achse mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet sind, der kürzer als der oben erwähnte, vorbestimmte Abstand ist. Der Reflexionsoberflächenbereich D ist als eine solche gekrümmte Oberfläche geformt, daß sie Lichtstrahlen von dem Lampenkolben 12 nahe einem Punkt L konvergiert, der vertikal nach unten um einen vorbestimmten Abstand von dem Mittelpunkt an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 beabstandet ist. Die Punkte K und L, zu denen die einfallenden Lichtstrahlen von dem Lampenkolben 12 auf den Reflexionsoberflächenbereichen reflektiert und konvergiert werden und die Punkte P und Q und P' und Q', die die erste bzw. zweite horizontale Ebene definieren, sind in Fig. 6 gezeigt, und der konvergierende Zustand der Lichtstrahlen, die an den Reflexionsoberflächenbereichen A bis D reflektiert werden, ist in den Fig. 10(A) bis (E) gezeigt. Die Fig. 10(E) zeigt gemeinsem die konvergierten Zustände, die in den Fig. (A) bis (D) zusammen gezeigt sind. Die Fig. (A) bis (E) sind schematische Ansichten der konvergierten Zustände jeweils in den Fig. 10(A) bis (E) von der Blende 16. Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Punkten P und Q auf ungefähr 20 mm festgelegt, dieser Abstand zwischen den Punkten P' und Q' ist ungefähr 10 mm und derjenige zwischen den Punkten K und L ist ungefähr 3 mm.
Die gekrümmten Oberflächen dieser Reflexionsoberflächenbereiche sind aus Gruppen von zahlreichen, kleinen Oberflächenelementen glatt aneinandergrenzend gebildet. Die Ausrichtungsrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente, die zu jedem Oberflächenbereich gehören, wird mit einem mathematischen Verfahren bestimmt. Die kleinen Oberflächenelemente werden durchgehend und glatt mit einer NC-Maschine gebildet. Die Reflexionsoberflächenbereiche A und D sind zu der Zunahme der Helligkeitsintensität in der Mitte des Helligkeitsintensitätsmusters hinzugefügt worden, das durch die konvexe Linse 14 projiziert wird, und begrenzt das Muster daran, sich nach unten auszubreiten, während die Reflexionsoberflächenbereiche B und C zur Erhöhung der horizontalen Ausbreitung des Musters und auch zu der Zunahme der Helligkeitsintensität hinzugefügt worden sind.
Nun wird Bezug nehmend auf die Fig. 7 bis 9 erklärt, wie die Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente auszuwählen ist, die zu dem Reflexionsoberflächenbereich B gehören. Die Ausrichtungen der kleinen Oberflächenelemente, die zu den anderen Reflexionsoberflächenbereichen A, C und D gehören, wird ähnlich bestimmt, damit sie die oben genannten Reflexionseigenschaften haben.
In den XYZ Koordinaten, wobei als Ursprung der Scheitel O des Reflektors 10 genommen wird, hat das kleine Oberflächenelement Qn (Xn, Yn), das zu dem Reflexionsoberflächenbereich B gehört, einen Bereich, der mit dem kleinen Bereich ΔS von ΔX x ΔY angegeben ist. Bei dieser Ausführungsform ist Δx=Δy=0,2 mm und ΔS = 0,04 mm². Eine große Anzahl solcher kleiner Oberflächenelemente ist durchgehend und glatt miteinander verbunden, um den Reflexionsoberflächenbereich B zu bilden. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, wird die Ausrichtung N des kleinen Oberflächenelements Qn so bestimmt, daß die Lichtstrahlen, die von der Mitte F der Wendel 12a ausgesendet und an dem kleinen Oberflächenelement Qn reflektiert werden, in Richtung zu dem Punkt Sn in der ersten, horizontalen Zone gerichtet werden. Tatsächlich wird die Ausrichtung eines kleinen Oberflächenelements, das die gleiche X Koordinate wie das kleine Oberflächenelement Qn hat, so bestimmt, daß die Lichtstrahlen in Richtung zu demselben Punkt Sn in der ersten, horizontalen Zone gerichtet werden. Die Ausrichtungsrichtung des kleinen Oberflächenelements Qm in einer entferntereren Position als das kleine Oberflächenelement Qn von der X Achse wird ähnlich bestimmt, so daß die Lichtstrahlen in Richtung zu dem Punkt Sm in dem ersten, horizontalen Bereich gerichtet werden. Die Ausrichtung eines kleinen Oberflächenelements, daß dieselbe X Koordinate wie das kleine Oberflächenelement Qm hat, wird so bestimmt, daß die Lichtstrahlen in Richtung zu demselben Punkt Sm in der ersten, horizontalen Zone gerichtet werden. Vorstehend ist die linke Hälfte des Reflexionsoberflächenbereiches B erläutert worden, der an das obere Ende des Reflexionsoberflächenbereiches A anschließt. In der rechten Hälfte des Reflexionsoberflächenbereiches B wird die Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente Q'n, das symmetrisch zu dem kleinen Oberflächenelement Qn in bezug auf die YZ Ebene angeordnet ist und des kleinen Oberflächenelements Q'm, das symmetrisch zu dem kleinen Oberflächenelement Qm in bezug auf die YZ Ebene angeordnet ist, so bestimmt, daß die Lichtstrahlen, die an den kleinen Oberflächenelementen Q'n und Q'm reflektiert werden, in Richtung zu dem Punkt S'n bzw. S'm symmetrisch zu dem Punkt Sn bzw. Sm in bezug auf die Z Achse gerichtet werden. Deshalb kann zwischen einem Punkt Xn, der eine X Koordinate des kleinen Oberflächenelements Qn in dem oben genannten Reflexionsoberflächenbereich B ist, und einem Punkt Xs, der die X Koordinate des Konvergenzpunktes Sn ist, eine funktionale Beziehung Xs = f (Xn) hergestellt werden, wobei die Funktion f auf der Grundlage davon bestimmt wird, welches Helligkeitsintensitätssollmuster vor dem Kraftfahrzeug gebildet wird.
Die Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente, die zu dem Reflexionsoberflächenbereich C gehören, wird ähnlich wie jene der kleinen Oberflächenelemente des Reflexionsoberflächenbereiches B bestimmt, vorausgesetzt, daß die zweite, horizontale Zone, in die die Lichtstrahlen bei dem Reflexionsoberflächenbereich C reflektiert werden, etwas schmaler als die erste, horizontale Zone ist, in die die Lichtstrahlen an dem Reflexionsoberflächenbereich B reflektiert werden. Bei dieser Ausführungsform wird nämlich die Ausrichtung der kleinen Oberflächenelemente so bestimmt, daß die Lichtstrahlen, die an dem Reflexionsoberflächenbereich B reflektiert werden, so in Richtung zu der ersten, horizontalen Zone gerichtet werden, daß sie einen Winkel von maximal ungefähr 30 Grad in bezug auf die Z Achse bilden, und daß die Lichtstrahlen, die an dem Reflexionsoberflächenbereich C reflektiert werden, so in Richtung zu der zweiten, horizontalen Zone gelenkt werden, daß sie einen Winkel von maximal ungefähr 20 Grad in bezug auf die Z Achse bildet.
Die Fig. 12(A) bis (D) zeigen jeweils Helligkeitsintensitätsmuster, die auf dem Schirm durch die Lichtstrahlen gebildet werden, die an den jeweiligen Reflexionsoberflächenbereichen A bis D reflektiert werden, und Fig. 12(E) zeigt ein Helligkeitsintensitätsmuster, daß sich aus der Synthese der Muster in den Fig. 12(A) bis (D) ergibt. Die in diesen Figuren schraffierten Bereiche zeigen die Bereiche an, die durch die Blende 16 abgeschnitten werden, und die mit Punkten angegebenen Bereiche, zeigen die beleuchteten Zonen an.
Die an dem Reflexionsoberflächenbereich A reflektierten Lichtstrahlen werden als teilweise abgeschnitten projiziert, durch die konvexe Linse 14 gebrochen und nach vorwärts von der konvexen Linse 14 projiziert. In dem in Fig. 12(A) gezeigten Muster erscheint ein Bild 16' der Blende 16 oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze, die durch den Rand 15 der Blende 16 festgelegt ist, und eine sehr hell beleuchtete Zone erscheint unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze mit einer horizontalen Divergenz von 7 bis 8 Grad und mit einer nach unten gerichteten Divergenz von ungefähr 4 Grad.
Ähnlich bilden die Lichtstrahlen, die an den Reflexionsoberflächenbereichen B, die am oberen bzw. unteren Ende des Reflexionsoberflächenbereiches A angeordnet sind, streifenförmige, beleuchtete Zonen, mit einer horizontalen Divergenz von ungefähr 30 Grad bzw. mit einer nach unten gerichteten Divergenz von ungefähr 8 Grad, wie es in Fig. 12(B) gezeigt ist, und die an den Reflexionsoberflächenbereichen C reflektierten Lichtstrahlen, die am oberen bzw. unteren Ende der Reflexionsoberflächenbereiche B angeordnet sind, bilden streifenförmige, beleuchtete Zonen, mit einer horizontalen Divergenz von ungefähr 20 Grad bzw. mit einer nach unten gerichteten Divergenz von ungefähr 7 Grad.
Ferner bilden die Lichtstrahlen, die an dem Reflexionsoberflächenbereich D reflektiert werden, dem oberen bzw. unteren Ende der Reflexionsoberflächenbereiche C angeordnet ist, hell beleuchtete Zonen mit einer horizontalen Divergenz von ungefähr 3 Grad und mit einer nach unten gerichteten Konvergenz von ungefähr 5 bis 6 Grad.
Das Muster, das durch Überlagerung der Muster erhalten wird, die durch die reflektierten Lichtstrahlen gebildet werden, die von den Reflexionsoberflächenbereichen A bis D reflektiert werden, ist in Fig. 12(E) gezeigt. Wie man aus einem solchen überlagertem Muster sehen kann, werden, da die Lichtstrahlen, die an den Reflexionsoberflächenbereichen B reflektiert werden, mit einer horizontalen Divergenz von ungefähr 30 Grad projiziert werden, während die Lichtstrahlen, die an den Reflexionsoberflächenbereichen C reflektiert werden, mit einer horizontalen Divergenz von ungefähr 20 Grad projiziert werden, die Lichtstrahlen, die an dem Reflexionsoberflächenbereich A reflektiert werden, horizontal mit einer breiten Helligkeitsintensität und einer Divergenz projiziert, ohne daß deren Helligkeitsintensität wesentlich niedriger ist, wenn sie von der hell erleuchteten Zone zu einer horizontal divergenten Zone gehen. Deshalb kann das Lichtbündel horizontal ausreichend weit in einem relativ nahen Bereich vor dem Kraftfahrzeug ohne Beeinträchtigung der Helligkeitsintensität in der Mitte divergieren. Da die an den Reflexionsoberflächenbereichen B und C reflektierten Lichtstrahlen mit einer nach unten gerichteten Divergenz von ungefähr 10 Grad projiziert werden und die an den Reflexionsoberflächenbereichen D reflektierten Lichtstrahlen mit einer nach unten gerichteten Divergenz von 5 bis 6 Grad projiziert werden, kann die nach unten gerichtete Divergenz der Lichtstrahlen minimiert werden. Daher kann wegen der Helligkeitsintensität in der Mittelzone vor dem Kraftfahrzeug aufgrund der hell erleuchteten Zone, die in der Mitte durch die Lichtstrahlen gebildet wird, die an dem Reflexionsoberflächenbereich A reflektiert werden, und der beleuchteten Zonen, die in der Mitte durch die Lichtstrahlen gebildet werden, die an dem Reflexionsoberflächenbereich B, C bzw. D reflektiert werden, die Beleuchtungsintensität auf der Straße in einem Bereich relativ weit dem Kraftfahrzeug entfernt stark gemacht werden, während die Beleuchtungsintensität auf der Straße in einem relativ nahen Bereich beibehalten wird, wodurch ein Gegenstand in dem weiten Bereich leichter gesehen werden kann.
Fig. 13 zeigt eine Abwandlung der Reflexion, die in der Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieser Reflektor ist gegenüber der in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform in bezug auf die Lage und den Bereich des Reflexionsoberflächenbereiches D' unterschiedlich, der dazu dient, die von dem Lampenkolben 12 einfallenden Lichtstrahlen nahe dem Punkt L zu konvergieren, der mit einem vorbestimmten Abstand nach unten gerichtet von der Mitte an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 beabstandet ist. Der Reflexionsoberflächenbereich D' ist aus zwei länglichen, gekrümmten Oberflächen zusammengesetzt, die unmittelbar oberhalb und unterhalb der Öffnung 20 angeordnet sind bzw. an den Reflexionsoberflächenbereich A anschließen. Die Reflexionsoberflächenbereiche B' und C', die den Reflexionsoberflächenbereichen B und C entsprechen, sind an beide seitlichen Seiten des Reflexionsoberflächenbereiches D' anschließend angeordnet. Die Lage dieser Reflexionsoberflächenbereiche erlaubt, wie die Lage der in Fig. 3 gezeigten Reflexionsoberflächenbereiche, eine hohe Beleuchtungsintensität in der Mitte des Helligkeitsintensitätsmusters und eine breite, horizontale Divergenz des Lichtbündels zu schaffen.
Bei den Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben worden sind, wird die Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente, die zu den Reflexionsoberflächenbereichen A und D gehören, so bestimmt, daß die von der Mitte F des Glühfadens 12a auf jedes kleine Oberflächenelement auftreffenden Lichtstrahlen zu dem Punkt K in der Mitte an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 bzw. dem Punkt L konvergiert werden, der mit einem vorbestimmten Abstand nach unten von der Mitte an dem oberen Rand 15 der Blende 16 beabstandet ist. Da jedoch der Glühfaden 12a nicht irgendeine Punktlichtquelle ist, sondern eine längliche Lichtquelle begrenzter Größe liefert, die entlang der Z Achse angeordnet ist, werden die von dem Lampenkolben 12 auf die Reflexionsoberflächenbereiche A und D auftreffenden Lichtstrahlen im wesentlichen nahe den Punkten K und L konvergiert. Es wurde vorhergehend beschrieben, daß die Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente, die zu den Reflexionsoberflächenbereichen D gehören, entsprechend der Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente bestimmt wird, die zu dem Reflexionsoberflächenbereich A gehören. Jedoch sollte die Ausrichtung vorzugsweise so bestimmt werden, daß die von der Mitte F des Glühfadens 12a des Lampenkolbens 12 auf jedes der kleinen Oberflächenelemente auftreffenden Lichtstrahlen zu einem Punkt K' konvergiert werden, der etwas von dem Mittelpunkt K an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 in Richtung zu dem Rand 15a versetzt ist, und die Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente, die zu dem Reflexionsoberflächenbereich D gehören, sollte vorzugsweise so bestimmt werden, daß die Lichtstrahlen in einem Punkt L' konvergiert werden, der etwas von dem Punkt L entsprechend (diese Punkte sind in Fig. 6 gezeigt) versetzt ist. Die große, beleuchtete Zone in der Mitte wird nämlich etwas für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs verschoben, der in der entgegengesetzten Richtung fährt und nicht geblendet werden soll. Wie man aus dem Vergleich des Verteilungsmusters der Helligkeitsintensität sieht, die durch die Lichtstrahlen gebildet werden, die an den Punkten K und L konvergieren, wie es in Fig. 12(E) gezeigt ist, wird das Verteilungsmuster der Helligkeitsintensität, das durch die Lichtstrahlen gebildet wird, die zu den Punkten K' und L' konvergieren, um ungefähr 2 Grad nach links verschoben. Deshalb sollte die Ausrichtung von jedem der kleinen Oberflächenelemente, die zu den Reflexionsoberflächenbereichen B und C gehören, vorzugsweise so bestimmt werden, daß die an den Reflexionsoberflächenbereichen B und C reflektierten Lichtstrahlen etwas nach links entsprechend der Verschiebung des Verteilungsmusters der Helligkeitsintensität verschoben werden, das durch die an dem Reflexionsoberflächenbereich A reflektierten Lichtstrahlen gebildet wird. Die Verschiebung der großen, beleuchteten Zone in der Mitte wird auf ein Maximum von 1,5 Grad in SAE und 2,0 Grad in JIS begrenzt, und so sollte die Ausrichtung von jedem Reflexionsoberflächenbereich innerhalb dieses Bereiches bestimmt werden.
Auch kann der Reflexionsoberflächenbereich A gebildet werden, indem ein Teil eines Sphäroids, das als Brennpunkte die Mitte F des Glühfadens 12a und den Mittelpunkt K nimmt an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 angepaßt wird, und der Reflexionsoberflächenbereich D kann durch Anpassen von einem Teil eines Sphäroids gebildet werden, das als Brennpunkte die Mitte F des Glühfadens 12a und einen Punkt L nimmt, der um eine vorbestimmte Strecke nach unten gerichtet von dem Mittelpunkt K an dem oberen Ende des Randes 15 der Blende 16 beabstandet ist.

Claims

1. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp zur Verwendung bei Fahrzeugen, mit einem Reflektor, der eine innere Reflexionsoberfläche aufweist, einem Lampenkolben, der wenigstens eine axiale Wendel aufweist, die auf der Achse des Reflektors angeordnet ist, einer konvexen Linse, die vor dem Reflektor angeordnet ist, und einer Blende, die zwischen dem Reflektor und der konvexen Linse angeordnet ist, und die in der Nähe des Brennpunkts der konvexen Linse einen optisch wirksamen Rand aufweist, der eine Hell-dunkel- bzw. Licht-Dunkelheit-Grenze schafft durch Blockieren eines Teils der Lichtstrahlen, die von dem Lampenkolben ausgehen und von der inneren Reflexionsoberfläche reflektiert werden, wobei die Wendelachse parallel zur optischen Achse des Reflektors angeordnet ist, und die Reflexionsoberfläche aus einer Mehrzahl von Reflexionsoberflächenbereichen von unterschiedlichen Reflexionseigenschaften aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Reflexionsoberflächenbereich einen ersten Reflexionsbereich aufweist, der sich horizontal von der Mitte erstreckt, die den Scheitelpunkt der Innenreflexionsoberfläche aufweist, einen zweiten Reflexionsoberflächenbereich umfaßt, der wenigstens zwei Oberflächenbereiche aufweist, die an den ersten Oberflächenbereich oben bzw. unten des ersten Oberflächenbereichs angrenzen, und die sich horizontal erstrecken und einen dritten Reflexionsoberflächenbereich umfaßt, der wenigstens zwei Reflexionsbereiche aufweist, die an die zweiten Reflexionsoberflächenbereiche entsprechend anschließen;

b) die ersten bis dritten Oberflächenbereiche die aus einer Mehrzahl von feinen Oberflächenelementen gebildet sind, die kontinuierlich und eben aneinandergrenzend ausgebildet sind, wobei die feinen Oberflächenelemente, die zu einem jeden der Oberflächenbereiche gehören, so in unterschiedliche Richtungen entsprechend ausgerichtet sind, wie vorbestimmt, so daß die von dem Lampenkolben eintreffenden Lichtstrahlen zu unterschiedlichen Punkten in der Nähe des Randes der Blende konvergiert werden; und

c) die Ausrichtungen der feinen Oberflächenelemente, die zu dem ersten Oberflächenbereich gehören, so bestimmt sind, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in die Nähe des oberen Endes des Randes der Blende konvergiert werden, wobei die Ausrichtung der einen Oberflächenelemente, die zu den zweiten Oberflächenbereichen gehört, so bestimmt werden, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine horizontale Zone konvergiert werden, die bis zu einer Position reicht, die horizontal um einen vorbestimmten Abstand von der Mitte des oberen Endes des Randes der Blende beabstandet ist, und die Ausrichtungen der feinen Oberflächenelemente, die zu den dritten Oberflächenbereichen gehören, so entsprechend den Ausrichtungen der feinen Oberflächenelemente bestimmt sind, die zu dem ersten Reflexionsoberflächenbereich gehören, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine vertikale Zone bis zu einer sich nach unten erstreckenden Position von in der Nähe der Mitte des oberen Endes des Randes der Blende konvergiert werden.

2. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 1, wobei der zweite Reflexionsoberflächenbereich aus wenigstens zwei Reflexionsoberflächen gebildet wird, in denen die Ausrichtungen der feinen Oberflächenelemente so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine erste horizontale Zone in einen Bereich bis zur Position einer horizontalen Ebene konvergiert werden, die um einen vorbestimmten Abstand von der Mitte am spitzen Ende des Randes der Blende beabstandet ist, und in der die optische Achse ebenfalls liegt, und wenigstens zwei weitere Reflexionsoberflächen vorgesehen sind, in denen die Ausrichtungen von feinen Oberflächenelementen so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in eine zweite horizontale Zone in einem Bereich bis zur Position einer horizontalen Ebene konvergiert, die um einen Abstand beabstandet ist, der geringer ist als der vorbestimmte Abstand von der Mitte am obereen Ende des Randes der Blende und in dem ebenfalls die optische Achse liegt.

3. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausrichtung eines jedes der feinen Oberflächenelemente, die zu dem zweiten Reflexionsoberflächenbereich gehört, so bestimmt wird, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen zu einer Stellung konvergiert werden, von der der Abstand von der Mitte an oberster Stelle des Randes der Blende allmählich ansteigt, entsprechend dem Abstand von einem jeden der feinen Oberflächenelemente zur vertikalen Ebene, in der ebenfalls die optische Achse liegt.

4. Scheinwerferanordflung vom Projektionstyp nach Anspruch 3, wobei die Ausrichtung eines jeden der feinen Oberflächenelemente, die zum zweiten Reflexionsoberflächenbereich gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in die horizontale Zone reflektiert werden, so daß der Winkel bezüglich der optischen Achse in einem Bereich von einem Maximum von ungefähr 30º liegt.

5. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 3, wobei die Ausrichtung eines jeden der feinen Oberflächenelemente, die zu wenigstens zwei Reflexionsoberflächen des zweiten Reflexionsbereichs gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in die erste horizontale Zone reflektiert werden, so daß der Winkel bezüglich der optischen Achse sich in einem Bereich von einem Maximum von 30º befindet, während die Ausrichtung eines jeden der feinen Oberflächenelemente, die zu wenigstens zwei weiteren Reflexionsoberflächen des zweiten Reflexionsbereichs gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen in die zweite horizontale Zone reflektiert werden, so daß der Winkel bezüglich der optischen Achse sich in einem Bereich eines Maximums von ungefähr 20º befindet.

6. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 3, wobei die Grenzen der ersten bis dritten Reflexionsoberflächenbereiche durch Teile von Ebenen entsprechend definiert werden, die parallel zu einer horizontalen Ebene verlaufen, in der ebenfalls die optische Achse liegt.

7. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtung eines jeden der feinen Oberflächenelemente, die zu dem ersten Reflexionsoberflächenbereich gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen zu einer Position konvergiert werden, die von dem Mittelpunkt oder Zentrum am oberen Ende des Randes der Blende mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist, während die Ausrichtung eines jeden der feinen Oberflächenelemente, die zu dem dritten Reflexionsoberflächenbereich gehören, so bestimmt ist, daß die von dem Lampenkolben auftreffenden Lichtstrahlen zu einer Position konvergiert werden, die um einen vorbestimmten Abstand nach unten von der Position versetzt ist, wo die Lichtstrahlen durch die ersten Reflexionsoberflächenbereiche konvergiert werden.

8. Scheinwerferanordnung vom Projektionstyp nach Anspruch 7, wobei die Ausrichtungen der feinen Oberflächenelemente, die zu dem zweiten Reflexionsoberflächenbereich gehören in eine horizontale Zone konvergiert werden, die bezüglich der Positionen versetzt ist, wohin die Lichtstrahlen von den ersten bzw. dritten Reflexionsoberflächenbereichen konvergiert werden.