JP2006344599A - 自動車用ヘッドライト - Google Patents

Abstract

【課題】あらゆる種類のランプを使用でき、深さが浅く、かつ効率が少なくとも楕円ヘッドライトに等しいヘッドライトを提供する。
【解決手段】カットオフされた光ビームを放出するようにデザインされた自動車用ヘッドライト（Ｐ）であって、楕円型の集光ミラー（１）と、この集光ミラー（１）の内部焦点（Ｆｉ）の近傍に配置された光源（３）と、集光ミラー（１）に対して垂直方向にずれた焦点（Ｆｒ１）を有する第１の反射ミラー（４）を備えている。また、第２の反射ミラー（５）およびベンダー（６）を有し、第２の反射ミラー（５）の反射面は、集光ミラー（１）の内側に向き、かつ集光ミラー（１）からくる光線を第１の反射ミラー（４）に向けるように傾斜している。第１の反射ミラー（４）の焦点（Ｆｒ１）の像が、光ビームのカットオフを画定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カットオフされた光ビームを放出するようにデザインされた自動車用ヘッドライトに関する。このタイプのヘッドライトは、好ましくは楕円型である集光ミラーと、この集光ミラーの内部焦点の近傍に配置された光源と、光軸を有する第１の反射ミラーを備えている。この反射ミラーは、光源から放出される光ビームの一部を前方に反射させるために、集光ミラーに対して直角方向にずれた焦点を有している。

このタイプのヘッドライトは、欧州特許第１４３３９９９号に開示されており、第１の反射ミラーの他に、別のレンズを用いて、２つの光ビームを放出する。カバーによってカットオフが行われるため、ヘッドライトの効率が低下するという影響がある。

ベンダー型の装置を用いるヘッドライトは、カバーを利用するヘッドライトに比べて、光の損失が少ないという利点がある。しかしながら、ベンダー型ヘッドライトは、コレクタの底部から来る光を利用することができない。

効率よくカットオフされたビームを放出する楕円ヘッドライトも知られている。しかしながら、このような楕円ヘッドライトは、その深さ、すなわち光軸に沿う寸法が比較的大きい。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、あらゆる種類のランプ、特にディスチャージランプ（放電ランプ）を使用でき、深さが浅く、かつ効率が少なくとも楕円ヘッドライトに等しいヘッドライトを提供することを目的とする。

本発明による、上記したタイプの自動車用ヘッドライトは、第２の反射ミラーおよびベンダーを備えている。

第２の反射ミラーは、好ましくは、大部分が平坦または実質的に平坦であり、その反射面は、集光ミラーの内側に向き、かつ集光ミラーからくる光線を、第１の反射ミラーに向けるように傾斜しており、第１の反射ミラーは、その焦点が、第２の反射ミラーによって生成される集光ミラーの外部焦点の像と一致するか、または近接するように配設されている。

ベンダーは、好ましくは大部分が平坦または実質的に平坦であり、その反射面は、集光ミラーの内側に向き、かつ第１の反射ミラーの焦点の近傍に位置する縁を有しており、第１の反射ミラーの焦点の像が、光ビームのカットオフを画定している。

両方の反射ミラー、または少なくとも一方の反射ミラーを平坦にすることができ、最も単純な実施形態では、両方の反射ミラーが平坦である。

別法として、両方の反射ミラー、または少なくとも一方が、１つまたは複数の好適な曲率を有するものとすることもできる。ベンダーに近接した反射ミラーは、湾曲している場合、光学収差のあらゆるリスクを限定し、かつカットオフされた光ビームの問題点の修正を可能にするために、他方の反射ミラーに対する光束の分布を改善することができる。

同様に、ベンダーは、最も単純な実施形態の平坦な表面によって画定されているのが好ましい。別法として、ベンダーは、少なくとも１つの曲率を有することもできる。この少なくとも１つの曲率を有する構造は、ベンダーの効率の改善、または得られる光ビームの均一性の低下に関するあらゆる問題の軽減に有利である。

ヘッドライトは、このように定義された光学モジュールを指し、広義では、自動車に装備でき、かつ他の光学モジュール、すなわち他のリフレクタに関連した他の光源を有しうるヘッドライト型の照明または信号伝達装置全体を指す。

第１の反射ミラーとして、同じ側に位置する集光ミラーの壁部の半分が、その集光ミラーの前縁から延びているスキャロップを有する。

第１の反射ミラー、第２の反射ミラー、およびベンダーは、単一体として形成することができる。光源は、ディスチャージランプとも呼ばれる放電ランプとすることができる。

第１の反射ミラーは、放物面または複雑な表面（自由表面とも呼ばれる）を有することができる。第１の反射ミラーの表面は、溝を有することができる。

集光ミラーの凹面および第１の反射ミラーの凹面は、前方に向かって同じ方向に向けることもできるし、実質的に向き合わせることもできる。

ベンダーは、２つの平面から形成することができる。２つの平面は、１５度の角度を成すことができる。

本発明はまた、上記した少なくとも１つのヘッドライトが装備された自動車にも関する。

本発明の他の特徴および利点は、限定目的ではない添付の図面を用いて行う以下の説明を読めば、明らかになると思う。

図１〜図３に示すように、本発明によるヘッドライトＰは、光軸２を有する楕円型の集光ミラー１を備えている。

ヘッドライトＰは、自動車（不図示）に装備されるものであり、集光ミラー１の凹面が自動車の前方に向いている。ヘッドライトＰを構成する種々の要素の説明において、「前方」、「後方」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」は、自動車に装備された後のヘッドライトＰの位置に関して言う。

光軸２と集光ミラー１の表面との交差部に、光源３を挿入するためのオリフィス１ａが設けられている。一般に、この光源３は、最大の光放出点が、コレクタ１の内部焦点Ｆｉに一致するように配設される。

第１の反射ミラー４が、集光ミラー１に対して垂直方向にずれて、その下側に配設されている。第１の反射ミラー４の反射面は、前方を向いている。第１の反射ミラー４は、焦点Ｆｒ１および光軸４ａを有する。第１の反射ミラー４はまた、放物面を有する。

集光ミラー１の光軸２および第１の反射ミラー４の光軸４ａは、実質的に垂直な同一平面に延びている。これらの光軸は、相互間に角γを成している。ヘッドライトが自動車に装着されると、反射ミラー４の光軸４ａは水平になる。

反射面が集光ミラー１の内側に向いている第２の平坦な反射ミラー５が、光軸２と４ａが延びている平面に対して垂直に配設され、コレクタの光軸２に対して傾斜している。第２の反射ミラー５の上縁５ａが、集光ミラー１の上縁１ｂに接触しているのが好ましいが、この特徴はオプションである。上記したように、この第２の反射ミラー５は、平坦ではなく、湾曲させることもできる。

第２の反射ミラー５および第１の反射ミラー４は、第１の反射ミラー４の焦点Ｆｒ１が、第２の反射ミラー５によって生成されるコレクタ１の外部焦点Ｆｅの像と一致、または近接するように配置されている。

ヘッドライトＰは、反射面が集光ミラー１の内側を向く平坦なミラーからなるベンダー６も備えている。このベンダー６は、光軸２および４ａが延びている平面に対して、垂直に配設されている。ベンダー６の上縁６ａは、第２の反射ミラーの下縁５ｂに近接している。

ベンダー６の下縁６ｂが、第１の反射ミラー４の焦点Ｆｒ１の近接し、第１の反射ミラーによって生成される焦点Ｆｒ１の像が、ヘッドライトＰによって放射される光ビームのカットオフを画定している。上記したように、ベンダーは、平坦ではなく、湾曲させることもできる。

集光ミラー１の底部壁が、この集光ミラー１の前縁から湾曲した外形に対して、内側に向かって延びているスキャロップ７を有する。このスキャロップは、ミラー４に向かう光の量を増大させる利点があるが、オプションである。

光源３は、ディスチャージランプ８とするのが有利である。ディスチャージランプ８の光軸は、光軸２と実質的に一致している。

一般に、ディスチャージランプ８からの光束の約２／３が、集光ミラー１の上半分に向かって進み、残りの１／３が、集光ミラー１の下半分に向かって進む。

このような構成とすることにより、特に深さの寸法を小さくすることが可能である。焦点距離が２０ｍｍである放物面４の底部に形成されたヘッドライトＰの場合、高さＨが１２７ｍｍで、長さＬ（図２）が６０ｍｍとすると、深さＤ（図１）を、１１５ｍｍ未満にすることができる。

次に、ヘッドライトの機能について述べる。

ランプ８のスイッチを入れると、このランプから放出された光線が、集光ミラー１に衝当して反射され、第２の反射ミラー５に向かって進む。

内部焦点Ｆｉから放出された光線ｉ１は、集光ミラー１で、光線ｊ１として外部焦点Ｆｅの方向に反射される。光線ｊ１は、第２の反射ミラー５の点Ｑ１で反射され光線ｋ１となる。この光線ｋ１は、ベンダー６の下縁６ｂをかすめるように通過する。光線ｋ１は、第１の反射ミラー４の点Ｓ１に衝突し、光線ｒ１として反射され、光軸４ａに平行に自動車の前方に向かって進む。

内部焦点Ｆｉの前方に位置する光源のある点から放出された光線ｉ２は、集光ミラー１で光線ｊ２として反射される。光線ｊ２は、第２の反射ミラー５の点Ｑ１よりも下側の点Ｑ２に衝突し、光線ｋ２として反射され、次いで、ベンダー６のＲ２に衝突して、光線ｌ２として反射される。この光線ｌ２は、ミラー４のＳ２に衝突し、光線ｒ１に対して傾いた光線ｒ２として反射される。

内部焦点Ｆｉの後方に位置する光源のある点から放出された光線ｉ３は、集光ミラー１で光線ｊ３として反射される。光線ｊ３は、第２の反射ミラー５の点Ｑ１よりも上側の点Ｑ３に衝突して、光線ｋ３として反射される。光線ｋ３は、反射ミラー１の下端部とベンダーの下縁６ｂとの間を通過する。光線ｋ３は、第１の反射ミラー４の点Ｓ３に衝突し、光線ｒ１に対して傾いた光線ｒ３として反射される。

したがって、カットオフされた光ビームが実現される。このカットオフは、ベンダー６の下縁６ｂのミラー４によって生成される像によって画定される。

得られるビームの全体的な外観を、等光度曲線によって、図４に例示してある。第１の反射ミラー４の光軸を通る水平面よりも上の光が、殆ど０であることが分かると思う。照らされたゾーンは、水平面よりも下に位置し、輪郭が実質的に５角形である。

他の実施形態も可能である。

ヘッドライトの製造を容易にするとともに、種々の要素の良好な配置を保証するために、第１の反射ミラー４、第２の反射ミラー５、およびベンダー６を、成形用プラスチック材料から単一体に形成し、次いで、ミラーとなる表面に、反射金属を蒸着させて製造することが可能である。

集光ミラーの形状は、光束の分布を制御するために最適化することができる。同様に、光ビームの第２の制御を実現するために、第２の反射ミラーの形状を変更することが可能である。

第１の反射ミラーは、複雑な表面、すなわち放物状の表面を有するが、課される条件に合った、より複雑な表面としてもよい。第１の反射ミラーは、複数の小面を画定する溝を有することもできる。

上記した実施形態では、集光ミラーの凹面、および第１の反射ミラーの凹面は、前方に向かって同じ方向を向いており、集光ミラーは、第１の反射ミラーの上に配置されている。

これらの条件は必須ではない。大きさのために、第１の反射ミラーを集光ミラーの上に配置するか、または集光ミラーの凹面を、後方に向けることが可能である。第２の反射ミラーおよびベンダーの位置は、適宜調整することができる。

例えば１５度の角度をなす２つの平面から、ベンダーを形成することも可能である。この場合、図１のベンダーを表す直線部分は、２つの平面の交差部分である。

第１の反射ミラーが放物面の形状である場合には、楕円の軸から離れると出現する光学収差を補償するために、ベンダーの下縁を変更するのが好ましいことに留意されたい。

第１の反射ミラーが複雑な表面を有する場合、直線の縁を有する平坦なベンダーを用いて、例えば１５度の角度をなす２つの半直線を有するカットオフを実現するために、この表面の形状を計算することも可能である。

第２の反射ミラー５およびベンダー６の前方に位置する領域を利用して、方向指示器の変更などの関連機器を設けることができる。

この方式によると、あらゆるタイプのカットオフされたビーム、特に平坦なカットオフ（フォグタイプ）、または少なくとも部分的に傾斜したカットオフのビーム（欧州型の右側通行用または米国型の左側通行用の下向き型）を実現することが可能である。

本発明によるヘッドライトの図２の線Ｉ‐Ｉに沿った模式的な断面図である。 ケーシングが取り外された、図１のヘッドライトの模式的な正面図である。 ケーシングが取り外された、図１のヘッドライトの模式的な斜視図である。 本発明によるヘッドライトの光束の分布を示す線図である。

符号の説明

１ 集光ミラー
１ａ オリフィス
１ｂ 上縁
２ 光軸
３ 光源
４ 第１の反射ミラー
４ａ 光軸
５ 第２の反射ミラー
５ａ 上縁
５ｂ 下縁
６ ベンダー
６ａ 上縁
６ｂ 下縁
７ スキャロップ
８ ディスチャージランプ
Ｆｅ 外部焦点
Ｆｉ 内部焦点
Ｆｒ１ 焦点
Ｈ ヘッドライトの高さ
ｉ１、ｉ２、ｉ３ 光線
ｊ１、ｊ２、ｊ３ 光線
ｋ１、ｋ２、ｋ３ 光線
Ｌ ヘッドライトの長さ
ｌ２ 光線
ｒ１、ｒ２、ｒ３ 光線
Ｐ ヘッドライト
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ 反射ミラー上の点
Ｒ２ ベンダー上の点
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 第１の反射ミラー上の点

Claims (10)

1. カットオフされた光ビームを放出するようにデザインされた自動車用のヘッドライト（Ｐ）であって、
   楕円型である集光ミラー（１）と、
   前記集光ミラー（１）の内部焦点（Ｆｉ）の近傍に配置されている光源（３）と、
   光軸（４ａ）を有し、かつ前記光源（３）から放出される光ビームの一部を前方に反射するために、前記集光ミラー（１）に対して垂直方向にずれた焦点（Ｆｒ１）を有する第１の反射ミラー（４）を備え、かつ
   第２の反射ミラー（５）およびベンダー（６）を有することを特徴とし、
   前記第２の反射ミラー（５）は、その反射面が、前記集光ミラー（１）の内側に向き、かつ前記集光ミラー（１）からくる光線を、前記第１の反射ミラー（４）に向けるように傾斜しており、前記第１の反射ミラー（４）は、その焦点（Ｆｒ１）が、前記第２の反射ミラー（５）によって生成される前記集光ミラー（１）の外部焦点（Ｆｅ）の像と一致するか、または近接するように配設されており、
   前記ベンダー（６）は、その反射面が、前記集光ミラー（１）の内側に向き、かつ前記第１の反射ミラー（４）の焦点（Ｆｒ１）の近傍に位置する縁を有しており、前記第１の反射ミラー（４）の焦点（Ｆｒ１）の像が、光ビームのカットオフを画定しているヘッドライト（Ｐ）。
2. 集光ミラー（１）は、第１の反射ミラー（４）の上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドライト（Ｐ）。
3. 第１の反射ミラー（４）と同じ側に位置する集光ミラー（１）の壁部の半分が、その第１の集光ミラー（１）の前縁から延びているスキャロップ（７）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のヘッドライト（Ｐ）。
4. 第１の反射ミラー（４）、第２の反射ミラー（５）、およびベンダー（６）は、単一体に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
5. 光源（３）は、放電ランプであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
6. 第１の反射ミラー（４）は、放物面を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
7. 第１の反射ミラー（４）は、複雑な表面を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
8. 第１の反射ミラー（４）の表面は、溝を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
9. 集光ミラー（１）の凹面と第１の反射ミラー（４）の凹面が、前方に向かって同じ方向を向いていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。
10. 集光ミラー（１）の凹面と第１の反射ミラー（４）の凹面が、実質的に向き合っていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のヘッドライト（Ｐ）。

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