JP2006302903A - 自動車用ヘッドライト - Google Patents

Abstract

【課題】全体が四角形をしたヘッドライトの美的外観を改善する。
【解決手段】垂直平面（Ｖ１）と水平平面（Ｈ１）とが交差する対称軸線（ＸＸ’）を有する一部が楕円面状のレフレクタ（２）と、このレフレクタ（２）の第１焦点の近くに設置された光源（Ｓ）と、光源（Ｓ）から発せられた第１の光束（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ３’）が通過する前記レフレクタ（２）の円形表面（３）と、レフレクタ（２）の瞳平面（Ｐ）に設置された屈折器（６）とを備え、
屈折器（６）は、対称軸線（ＸＸ’）に合流する光軸を有する球面平凸レンズ（４）の有効部分（６）であり、レフレクタ（２）の第２焦点に合流する焦点（Ｆ）を有し、レンズ（４）の光学的中心（Ｏ）に対してオフセットした重心（Ｂ）を有する輪郭（７）を有し、前記対称軸線（ＸＸ’）に合流し、前記有効部分（６）を通過する前記第２光束（Ｒ２、Ｒ３’）は、所定の比率の第１光束（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ３’）と等しくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、美的な条件を満たすと同時に、外側の輪郭は円形ではないが、所定の効率条件を満たすよう、正面レンズが非円形の輪郭を有する、コンパクトな楕円タイプの自動車用ヘッドライトに関する。

現在の技術レベルでは、光軸に対して横方向の寸法は小さいが、効率が良好であって、光源から発せられた光束の大部分を回収できるコンパクトなヘッドライトが、自動車メーカーの側から、強く求められている。

これらの要求を最も良好に満たすヘッドライトは、第２焦点に形成される光像が、収束レンズ、通常平凸レンズによって道路に投射されるようになっている回転楕円面の第２焦点に取り付けられたランプである。

これらいわゆる楕円ヘッドライトは、一般に、スイッチを切ったときに、スムーズなカバーを通し、円形の外側輪郭を有する凸状の外側球面しか見えず、この外側輪郭は、適当なトリムによって囲まれていることが多い。

美的なレベルでは、自動車ヘッドの最終的な外観に関係するデザイナーの側から、例えば特徴のある外観を与えたいという要求が次第に高まっている。このことにより、例えば、楕円モジュールのレンズのまわりに、トリムを使用していることについて説明できる。

例えばヨーロッパ公開特許第EP-A-1.243.846号、または同第EP-A-1.491.816号から、任意の輪郭、例えば正方形またはより一般的には、四角形、円形、楕円形、卵形または尖頭アーチの輪郭を有するか、または正方形もしくは四角形タイプであって、丸くされたエッジすなわちベベルを備える輪郭、または他の輪郭を有するレンズを備えたヘッドライトも公知である。

しかし、これらの特許出願明細書では、レンズの正面、すなわち自動車の前方にいる観察者に向いている面が平面であり、背面が、放物プロフィルを有するレフレクタ（反射器）に関連した垂直母線を有する円筒面となっている。このレンズの目的は、技術的には、放物タイプのヘッドライトのファミリーに属するが、スイッチを切ると、楕円タイプのヘッドライトの外観に類似した外観となるヘッドライトを提供することにある。従って、かかるレンズは、本発明のレンズを除いた特徴および目的しか満たさない。

米国特許第US-B2-6.435.703号には、幅の狭い四角形の正面を有する楕円ヘッドライトが記載されている。この米国特許は、２つの側方セグメントを省略することにより、円形の平凸合焦を行うレンズを開示している。この米国特許は、省略されたレンズ部分と対向して位置するレフレクタの省略すべき部分を考慮したものである。

しかしながら、本発明の目的は、基本的には、スイッチをオンにしたときに生じる光ビームの照度パターンを考慮することなく、全体が四角形をしたヘッドライトの美的外観を改善することにある。

従って、美的外観が、光学的性能を得る上で好ましくないものであった従来技術から、形状が円形でないレンズを備えた自動車用楕円タイプのヘッドライトは、公知となっている。

フランス国公開特許第FR-A-2620984号は、ディップ照明ビームの明るい限界／暗い限界の近くに存在する色収差を少なくするよう、レフレクタとは同心状はでなく、形状が非円形の収束レンズを備える楕円タイプのヘッドライトを開示している。

収束または発散ハーフレンズに関連した楕円またはハイパボリックレフレクタを備えるヘッドライトについて記述しているフランス国特許明細書第FR0721270号も、引用することもできる。

本発明は、自動車用ヘッドライトのための楕円モジュールにおいて、レンズの種々の部品が、発射ビームの発生にすべて同じように関与するわけではないということが明らかになったことに基づくものである。従って、所定のしきい値を下回る、関係しない光線しか通過させないレンズ部分を、省略することができる。

レンズから発せられる光束が、交通規則によって必要とされる照明特性を有し、同時に、レンズが円形以外の外側輪郭を有するような楕円タイプのヘッドライトを製造することは可能である。

本発明の目的は、第１垂直平面と第１水平平面との交差によって決定される対称軸線を備えた、少なくとも一部が実質的に楕円面状のレフレクタと、
このレフレクタの第１焦点の近くに設置された光源と、
前記光源から発せられた第１の光束が通過する前記レフレクタの円形の射出瞳と、
前記レフレクタの瞳平面に設置された屈折器とを備え、
屈折器は、
収束レンズの有効部分であり、
前記レフレクタの第２焦点に実質的に合流する焦点を有し、
前記レンズの光学的中心に対して所定の距離だけオフセットした重心を持つ輪郭を有する、自動車用ヘッドライトを提供することにある。

本発明によれば、
前記屈折器の光軸は、前記対称軸線に合流し、
前記有効部分を通過する第２光束は、所定の比率の第１光束と等しい。

本発明の上記以外の特徴事項は、次に示す通りであり、単独で、または、組み合わせて実施することができる。

前記輪郭の重心は、第１垂直平面内で、前記レンズの光学的中心から、下向きに所定距離だけオフセットしている。

前記輪郭の重心は、第１垂直平面から、横方向に所定の距離だけオフセットしている。

前記屈折器を通過する第１光束の前記所定の比率は、第１光束の少なくとも７５％である。

前記屈折器を通過する第１光束の前記所定の比率は、第１光束の少なくとも９５％である。

前記レフレクタは、楕円面の公称表面から離間する少なくとも１つの表面要素を有し、前記要素によって反射された光線は、前記収束レンズの有効部分を通過する。

前記レンズの有効部分は、前記レフレクタの円形射出瞳の直径の１／３〜１／６である、前記水平平面からの距離に位置する、第２水平平面と第３水平平面との間において、前記第１水平平面の各側で延びている。

前記レンズの前記有効部分は、各々が前記レフレクタの円形射出瞳の直径の１／３〜１／６である、前記水平平面からの距離に位置する、第２垂直平面と第３垂直平面との間において、前記第１垂直平面の各側にて延びている。

前記第１垂直平面と第２垂直平面、または第３垂直平面との間の距離は、ヘッドライトが右側ヘッドライトであるか、左側ヘッドライトであるかに応じて異なる。

前記輪郭は、正方形、六角形、三角形、菱形または平行四辺形を含む群から選択されたものである。

前記レフレクタとレフレクタの円形射出瞳との間に、シールドが配置されている。

前記屈折器に達する前の光線の一部を、前記シールドが遮り、ビーム内に存在する光線が屈折器から発せられるのを防止する。

前記レフレクタの第２焦点に、前記シールドが配置されており、このシールドの１つのエッジは、前記レフレクタの対称軸線を通過し、前記屈折器から発せられるビーム内のカットオフ部を決定する。

前記収束レンズは、平凸レンズである。

前記収束レンズは、球面平凸レンズである。

前記収束レンズは、両凸レンズである。

前記収束レンズは、収束メニスカスである。

当業者には、上記特徴から、従来技術に対する本発明の装置の利点が明らかであると思う。

以下、添付図面を参照し、本発明の詳細について説明する。なお、これらの図は、本発明を説明する以外の目的を有しておらず、また発明の範囲を限定するものでもない。

図１は、自動車用ヘッドライト１の原理を示す略図である。

レフレクタ２は、対称軸線ＸＸ’を有する実質的に回転楕円面である。説明を簡単にするために、この対称軸線ＸＸ’は、自動車におけるヘッドライト１の好ましい構造とほぼ対応する、第１垂直平面Ｖ１と第１水平平面Ｈ１との交線であると見なす。

レフレクタ２の第１焦点に設置されたランプＳによって発せられる光は、対称軸線ＸＸ’に垂直な平面Ｐを通過する。以下の説明では、この平面の円形表面３だけが、この平面内の対称軸線ＸＸ’のラインＯを中心としており、光線の進行方向に対してレフレクタ２の下流側に設置された円形の輪郭を有する円形の収束レンズ４の平面状入射面に対応すると見なす。

この収束レンズ４は、従来どおり、入射面が平面であり、出口面が凸状、例えば球面または準球面となっている平凸レンズである。また、この収束レンズ４は、両凸レンズまたは収束メニスカスからなっていてもよい。

以下の説明では、収束レンズ４の入射側を、レフレクタ２の射出側にたとえる。

円形輪郭の収束レンズ４は、その平面上の入射面が瞳面Ｐに位置し、対物焦点がレフレクタ２の第２焦点Ｆと一致し、第２焦点Ｆにある楕円のレフレクタ２によって生じる光源Ｓの光像を、道路に投射するようになっている。

光源Ｓから発射される光線Ｒ１、Ｒ２は、光ビームを形成する。この光線は、第１近似として、軸線ＸＸ’とほぼ平行となっている。

反射屈折ヘッドライトシステムの種々の成分の物理的特性を、コンピュータプログラムに入力すると、このコンピュータプログラムにより、光源から照明されるシーンまでの光路をトレースし、他方、ヘッドライトによって照明されるシーンの正確なポイントを示すために、光線の逆の光路を知ることができる。かかる方法は、光線キャスティングと称される。

上記のプログラムは、収束レンズ４のすべての部分が、光線Ｒ１、Ｒ２の形成に同じように寄与しているわけではないことを明らかにする。

収束レンズ４の入射瞳、または図２に示されている例において直径が７０ｍｍのレフレクタ２の射出瞳における光束のシミュレートされた分布により、特に大きい照度曲線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５を有しないレンズの周辺部分５は、透過した光束の５％未満しか寄与していないことが判る（Ｅ１は、最も強力な照明に対応する照度であり、Ｅ５は、最も弱い照度に対応する照度である）。

これらの周辺部分５、特にビームの頂部の層に対応する頂部セグメントは、最終ビームの発生に極めてわずかにしか関与せず、ヘッドライト１の全体の効率に影響する事なく省略できるので、これによって、屈折器６の全体の輪郭を変更し、屈折器６の全体の美的外観を高めることもできる。

かかる省略により得られる利点は、得られた屈折器６の重量が、置換する前の円形輪郭を有するレンズに比して、極めて軽くなるということである。これによって、他の問題、例えばレフレクタ２に対して屈折器６を保持する問題も緩和される。

本明細書において、「屈折器」なる用語は、通過する光線を制御しながら方向を変える光学的な装置を意味し、その装置の入口面は平面であり、出口面は球面であり、外側の輪郭は任意の形状である。かかる「屈折器」は、例えば周辺領域を省略した楕円タイプの従来のヘッドライトレンズによって得られる。

こうして得られた屈折器６は、本明細書において元のレンズの有効部分と称される部分を構成する。最終屈折器を構成する元のレンズの有効部分の全体の容積は、得られる屈折器からの出口で維持しようとする、元のレンズの入射瞳を通過する光束の比率に従って異なる。

本発明に係わるヘッドライトの第１の例は、図３ａに示すような約３６ｍｍの正方形の屈折器６を形成する、約６０ｍｍの直径を有する平凸レンズの一部を有している。

屈折器６の輪郭７は、収束レンズ４の円周部に描かれる正方形には対応しない。その辺は収束レンズ４の直径をルート２で割ることにより、収束レンズ４の直径から誘導される値よりも小さくなるので、輪郭７の中心Ｂは、収束レンズ４の光学的中心Ｏからオフセットする。

これによって、瞳平面Ｐに設置された四角形の屈折器６の重心Ｂが、第１垂直平面Ｖ１において、下方にオフセットしている図１に明らかに示されているように、優先的にビームＲ２の底部層を維持することになる。

第２実施例では、平凸レンズ部分を使用しており、この平凸レンズ部分は、輪郭７が図３ｂに示すように、約２６ｍｍの辺を有する正六角形となる屈折器６を形成しており、直径は約６６ｍｍとなっている。

この六角形の輪郭７も、瞳内に描かれる六角形の輪郭に対応しないので、輪郭７の重心Ｂも、光学的中心Ｏからオフセットする。

図３ｃに示す第３の例では、ヘッドライト１の屈折器６の輪郭７は、底辺が約６０ｍｍであり、高さが５０ｍｍである二等辺三角形である。このレンズも平凸レンズであり、その直径は約７２ｍｍである。

この二等辺三角形は、瞳内に描かれる正三角形には対応せず、この三角形の中心Ｂも、光学的中心Ｏからずれる。

上記のように、キャスティングする光線は、輪郭７がレンズ４の最小部分を保持することを条件に任意のタイプでよいことを示している。

この最小部分の形状および大きさは、円形表面を透過するべき、光源Ｓから発せられる光束の比率に応じて決まる。

光束の９５％を透過したい場合、屈折器６は、第１水平面Ｈ１の側では、第２水平平面Ｈ２と第３水平平面Ｈ３とによって、第１垂直面Ｖ１の側では、第２垂直平面Ｖ２および第３垂直平面Ｖ３によって構成される、図１に示される四角形の屈折器６を最小限含まなければならない。

第２水平平面Ｈ２は、円形表面３の直径の１／６に等しい距離だけ、第１水平平面Ｈ１から上方向にシフトしており、第３平面Ｈ３は、この直径の１／３に等しい距離だけ底部に向かって位置している。

第２垂直平面Ｖ２および第３垂直平面Ｖ３は、瞳の直径の２／３に等しい互いの距離にて、第１垂直平面Ｖ１をまたがっている。

屈折器を透過したい光束の量に従って、その他の値を選択することもできるが、最終ビームが常に交通規則の約７５％を満たすように、最小値を下回ってはならない。

光線キャスティング方法は、レフレクタ２の公称形状を変えることによって、絶対的に省略すべき収束レンズ４の所定の周辺部分のビームＲ１、Ｒ２の寄与分を低減できることも示している。

例えば図１は、楕円体の形状をしたレフレクタ２の表面上のポイントＩにおいて反射され、輪郭７の外側で瞳の円形表面３を通過する光線Ｒ３を、ポイントＩの近くのミラーの表面を変更することによって、新しい光線Ｒ３’に沿って向きを変え、輪郭７の内部を通過させることができることを示している。

従って、光線キャスティング方法によって定められる、屈折器６の輪郭にレフレクタ２の形状を正しく適合させることにより、どんな形状であってもこの屈折器６によって透過される光束の比率を増すことが可能となる。

言うまでもなく、本発明は、上記好ましい実施例だけに限定されるものでなく、すべての可能な変形実施例も含むものである。

従って、例えば正方形、六角形または三角形の輪郭で説明した例は、任意の、または適当な直径の元のレンズと共に実施できる。他の形状も適用が可能である。特に菱形または平行四辺形、または傾斜した正方形、すなわち１つの辺が垂直でもなければ水平でもない正方形をした輪郭７を、レンズ４の実際に有効な部分を正しく識別することにより使用できる。

ビームＲ２、Ｒ３’への収束レンズ４の周辺部分５の寄与は小さいので、ヘッドライト１の効率を損なわず、視覚的な効果を与えるための省略された収束レンズ４の周辺部分５を、すりガラスまたはカラーガラスの部分で置換することは、本発明の範囲から逸脱するものではない。このことは、ヘッドライト１の特徴事項が、特許請求の範囲から得られることを条件とする。

同様に、異なる外観を有する左側ヘッドライトと右側ヘッドライトを製造したい場合、平面Ｐにおける対称軸線ＸＸ’のラインＯを通過する垂直平面に対して、レフレクタの重心を右側または左側に向けてオフセットできる。

本発明に係わる自動車用ヘッドライトの概略図である。 本発明に係わるヘッドライトのレフレクタの円形射出瞳の平面における光束の分布を示す１組の等照度曲線である。 正方形の輪郭を有する、本発明に係わるヘッドライトの屈折器の正面図である。 六角形の輪郭を有する、本発明に係わるヘッドライトの屈折器の正面図である。 三角形の輪郭を有する、本発明に係わるヘッドライトの屈折器の正面図である。

符号の説明

１ ヘッドライト
２ レフレクタ
３ 円形表面
４ 収束レンズ
５ 周辺部分
６ 屈折器（有効部分）
７ 輪郭
ＸＸ’ 対称軸線
Ｖ１ 第１垂直平面
Ｖ２ 第２垂直平面
Ｖ３ 第３垂直平面
Ｈ１ 第１水平平面
Ｈ２ 第２水平平面
Ｈ３ 第３水平平面
Ｐ 瞳平面
Ｓ 光源
Ｆ 第２焦点
Ｒ１、Ｒ２ 光線
Ｂ 重心
Ｅ１〜Ｅ５ 等照度曲線

Claims (20)

1. 第１垂直平面（Ｖ１）と第１水平平面（Ｈ１）との交差によって定められる対称軸線（ＸＸ’）を備える、少なくとも一部が実質的に楕円面状のレフレクタ（２）と、このレフレクタ（２）の第１焦点の近くに設置された光源（Ｓ）と、光源（Ｓ）から発せられた第１の光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）が通過する前記レフレクタ（２）における円形の射出瞳（３）と、前記レフレクタ（２）の瞳平面（Ｐ）に設置された屈折器（６）とを備え、
   屈折器（６）は、
   収束レンズ（４）の有効部分（６）であり、
   前記レフレクタ（２）の第２焦点に実質的に合流する焦点（Ｆ）を有し、
   前記レンズ（４）の光学的中心（Ｏ）に対して、所定の距離だけオフセットした重心（Ｂ）を持つ輪郭（７）を有する、自動車用ヘッドライト（１）において、
   前記屈折器（６）の光軸は、前記対称軸線（ＸＸ’）に合流し、前記有効部分（６）を通過する前記第２光束（Ｒ２）（Ｒ３’）は、所定の比率の第１光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）と等しいことを特徴とする自動車用ヘッドライト（１）。
2. 前記輪郭（７）の重心（Ｂ）は、第１垂直平面（Ｖ１）内で、前記レンズ（４）の光学的中心（Ｏ）から下向きに、所定距離だけオフセットしていることを特徴とする、請求項１記載の自動車用ヘッドライト（１）。
3. 前記輪郭（７）の重心（Ｂ）は、第１垂直平面（Ｖ１）から横方向に、所定の距離だけオフセットしていることを特徴とする、請求項１記載の自動車用ヘッドライト（１）。
4. 前記屈折器を通過する第１光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）の所定の比率は、前記第１光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）の少なくとも７５％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
5. 前記屈折器を通過する前記第１光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）の所定の比率は、前記第１光束（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ３’）の約９５％であることを特徴とする、請求項４記載の自動車用ヘッドライト（１）。
6. 前記レフレクタ（２）は、楕円面の表面から離間する少なくとも１つの表面要素（Ｉ）を有し、前記要素（Ｉ）によって反射された光線（Ｒ３’）は、前記収束レンズ（４）の有効部分（６）を通過するようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
7. 前記レンズ（４）の有効部分（６）は、前記レフレクタ（２）の円形射出瞳（３）の直径の１／３〜１／６である、前記水平平面（Ｈ１）からの距離に位置する、第２水平平面（Ｈ２）と第３水平平面（Ｈ３）との間において、前記第１水平平面（Ｈ１）の各側に延びていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
8. 前記レンズ（４）の有効部分（６）は、各々が前記レフレクタ（２）の円形射出瞳（３）の直径の１／３〜１／６である、前記水平平面（Ｈ１）からの距離に位置する、第２垂直平面（Ｖ２）と第３垂直平面（Ｖ３）との間において、前記第１垂直平面（Ｖ１）の各側に延びていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
9. 前記第１垂直平面（Ｖ１）と、第２垂直平面（Ｖ２）または第３垂直平面（Ｖ３）との間の距離は、ヘッドライトが右側ヘッドライトであるか、左側ヘッドライトであるかに応じて異なることを特徴とする、請求項８記載の自動車用ヘッドライト（１）。
10. 前記輪郭（７）は、正方形、六角形、三角形、菱形、または平行四辺形を含む群から選択されたものであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
11. 前記レンズ（４）の直径は、約６０ｍｍであり、前記輪郭（７）は、約３６ｍｍの辺を有する正方形であることを特徴とする、請求項１０記載の自動車用ヘッドライト（１）。
12. 前記レンズ（４）の直径は、約６６ｍｍであり、前記輪郭（７）は、約２６ｍｍの辺を有する正六角形であることを特徴とする、請求項１０記載の自動車用ヘッドライト（１）。
13. 前記レンズ（４）の直径は、約７２ｍｍであり、前記輪郭（７）は、二等辺三角形であり、その三角形の底辺は約６０ｍｍであり、高さは５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１０記載の自動車用ヘッドライト（１）。
14. 前記レフレクタ（２）と前記レフレクタ（２）の円形射出瞳（３）との間に、シールドが配置されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
15. 前記屈折器（６）に達する前の光線の一部を前記シールドが遮り、ビーム内に存在する光線が屈折器（６）から発せられるのを防止することを特徴とする、請求項１１記載の自動車用ヘッドライト（１）。
16. 前記レフレクタ（２）の前記第２焦点に前記シールドが配置されており、該シールドの１つのエッジは、前記レフレクタの対称軸線（ＸＸ’）を通過し、前記屈折器（６）から発せられるビーム内のカットオフ部を決定するようになっていることを特徴とする、請求項１２記載の自動車用ヘッドライト（１）。
17. 前記収束レンズ（４）は、平凸レンズであることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
18. 前記収束レンズ（４）は、球面平凸レンズであることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
19. 前記収束レンズ（４）は、両凸レンズであることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。
20. 前記収束レンズ（４）は、収束メニスカスであることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の自動車用ヘッドライト（１）。

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