JP2015509647A - 自動車用の照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、レンズ（１）と少なくとも１つの光源（４，５，６１）を含む、自動車用の照明装置（１００）であって、前記少なくとも１つの光源（４，６１）からの光が、前記レンズ（１）により当該照明装置（１００）の前方領域に投影され、前記レンズ（１）の裏面（３）には少なくとも１つの反射性面（３ａ）が割り当てられており、および／または前記レンズ（１）はその裏面（３）に少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）を有し、少なくとも１つの光源（４）は、入射領域（４０）を介して光を前記レンズに入射し、前記レンズ（１）に前記入射領域（４０）を介して入射された光が、前記少なくとも１つの反射性面（３ａ）および／または前記少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）により反射され、前記レンズ（１）から当該レンズの光出射面（２）を介して出射され、当該照明装置（１００）の前方領域に投影される。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用の照明装置に関するものであり、この照明装置はレンズと少なくとも１つの光源を有し、光が少なくとも１つの光源からレンズによって、照明装置の前方領域に投影される。

さらに本発明は、このような照明装置を少なくとも１つ備える車両前照灯に関する。

光が１つまたは複数の光源から、光分布を形成するために投影レンズを介して車両前照灯の前方領域に投影される車両前照灯用の投影システムは十分に公知である。このような投影システムは、ロービーム分布を形成するために、しかしハイビーム分布または日中走行光分布を形成するためにも頻繁に使用される。

本発明の課題は、ただ１つのレンズを使用して２つ以上の光機能を実現することのできる投影モジュールを創成することである。

この課題は冒頭に述べた照明装置により、本発明にしたがいレンズの裏面に少なくとも１つの反射性面が割り当てられており、および／またはレンズがその裏面に少なくとも１つの全反射性領域を有し、少なくとも１つの光源が、入射領域を介して光を前記レンズに入射し、前記レンズに前記入射領域を介して入射された光が、前記少なくとも１つの反射性面および／または前記少なくとも１つの全反射性領域により反射され、前記レンズから当該レンズの光出射面を介して出射され、当該照明装置の前方領域に投影される、ことによって解決される。

公知の従来のレンズでは、光が光源からレンズに照射され、レンズの裏面（光入射面）に衝突し、レンズの中へ屈折される。さらなる屈折の後、光は光出射面（前面）で再び出射し、レンズないし照明装置の前方領域に投影される。

本発明では、上記の「従来」構成とは択一的にまたはこれに加えて、光が１つまたは複数の光源から、裏面を介してレンズに入射されるのではなく、固有の光入射領域を介して入射される。この光入射領域は、従来のシステムで光がレンズに入射されるレンズの裏面とは異なり「小規模」に、すなわちレンズの裏面よりも（格段に）小さな光入射面によって構成され、したがって入射する光を所期のように反射性領域に偏向することができる。

まず第一に本明細書で「裏面」とは、反射性面の構成に関して（ないしは全反射性領域を備える他の変形実施形態において）、「従来の」照明装置において光が発光装置を介してレンズに入射することのできるレンズの面／側であると理解すべきである。しかし原則的に反射性面および／または全反射性領域は、レンズの上部／上方、下部／下方、または側部ないし側方における、従来のシステムでも発光装置が光を照射しない領域に存在することもできる。

ここでは少なくとも１つの入射領域がレンズの裏面の外に配置されている。

このようにしてレンズに入射された光の、レンズ裏面に割り当てられた１つまたは複数の反射性面での反射、および／またはレンズ裏面にある１つまたは複数の全反射性の全反射性領域での反射により、光がレンズの光出射面の方向に偏向され、照明装置の前方領域に投影される。

本発明により１つまたは複数の光源を、レンズの上方、下方または側方に配置することができる。照明装置の構造空間をこれにより小さく維持することができ、１つのレンズを介してハイビーム、ロービーム、日中走行光等の複数の光機能を、光源および反射性面の適切な配置によって達成することができる。

対応して複数の光機能を実現するためには、２つ以上の光源が設けられており、これらの光源が割り当てられた各１つの入射領域を介して光をレンズに入射すると有利であり、ここでは前記入射領域を介して入射された光が、少なくとも１つの反射性面および／または少なくとも１つの全反射性領域により反射され、レンズからその光出射面を介して出射され、照明装置の前方領域に投影される。

各光源により固有の光機能を実現できるようにするために、入射領域を介して光をレンズに入射する各光源には、少なくとも１つの反射性面および／または少なくとも１つの全反射性領域が割り当てられている。

ここでは、入射領域を介して光をレンズに入射する光源からの光が、少なくとも１つの反射性面または少なくとも１つの全反射性領域における反射の直後に、または少なくとも１つのさらなる反射性面および／または少なくとも１つのさらなる全反射性領域におけるさらなる反射の後に、レンズからこのレンズの光出射面を介して出射するようにすることができる。

したがって反射性／全反射性領域の数とそれらの配置に応じて、光は１回の反射の後に、しかし複数の反射の後でもレンズから出射することができる。

散乱光を回避し、光収量を最適化するために、少なくとも１つの入射領域を入力結合箇所として構成し、割り当てられた光源がこの入力結合箇所に光を、好ましくは補助光学エレメントを介して入力結合するようにすることができる。

この関連で、入射領域を介して光をレンズに入射する少なくとも１つの光源が、１つまたは複数の発光ダイオードを含むと同様に有利である。

さらに、光源からの光を例えば最適に利用できるようにするために、入射領域を介して光をレンズに入射する光源に割り当てられた反射性面が、光源の主光出射方向で見て、割り当てられた光源に対して実質的に対向しているようにすることができる。

レンズの全反射性領域を最適に利用できるようにするために、入射領域を介して光をレンズに入射する光源に割り当てられた全反射性領域が、割り当てられた光源の主光出射方向の外に存在するようにすると合目的的であり得る。

基本的に、レンズの裏面に割り当てられた少なくとも１つの反射性面を、例えば反射器として構成することができ、この反射器は、レンズの裏面に対してある程度の間隔を置いて配置される。しかしながら少なくとも１つの反射性面がレンズの裏面に直接配置されており、好ましくはこれと「ワンピース」に構成されても有利である。ここで「ワンピース」とは、反射性面とレンズを１つの材料から作製しなければならないことを意味するのではなく、反射性面を取り付けた後にレンズと反射性面が１つの構成部材を形成することを意味する。この構成には、構成部材の数が少なくなり、組み立ての際の取り扱いが簡単になるという利点があり、光学的特性の観点でもこの変形実施形態は有利である。

特に有利には、少なくとも１つの反射性面は、レンズの裏面の反射性コーティングとして構成されている。

本発明の具体的な変形実施形態では、１つまたは複数の反射性面がレンズの裏面を完全に遮閉し、または例えば反射性コーティングの場合はこれを完全に覆うようにすることができる。この場合、反射性面（単数または複数）が透明でない場合には、光をレンズの裏面に照射する発光装置の使用が不可能である。

しかし１つまたは複数の反射性面が、レンズの裏面を領域的にだけ遮閉し、またはこれを領域的にだけ覆うようにすることもできる。

遮閉されていない、ないし覆われていないレンズ裏面の領域は、公知の投影システムと同じように、発光装置がこの裏面を介して光をレンズに入射し、この光が光分布の形成のために照明装置の前方領域に照射されることに使用することができる。

レンズがその裏面に１つまたは複数の全反射性領域を有する場合、この領域を通して裏面を、「従来の」レンズで公知のように固有の発光装置によって透過照射することができる。

レンズを裏面から反射性面の領域でも透過照射し、光分布を形成するために相応に利用できるようにするため、１つまたは複数の反射性面を部分透過性面として構成することができる。これらの面は、レンズの外側から到来する光を、相応に裏面を介してレンズに入射させ、これによりこの光を光分布の形成のために使用することができる。

上に記述したように光をレンズに入射する少なくとも１つの光源の他に、既に述べたように少なくとも１つの別の発光装置を設け、この発光装置からの光がレンズの裏面に照射され、レンズから照明装置の前方領域に投影されることも有利であり得る。

レンズの裏面にちょうど１つの連続的な反射性面が割り当てられていること、および／またはレンズがその裏面にちょうど１つの連続的な全反射性領域を有することも特に有利である。したがって複数の小さな反射性面および／または複数の小さな全反射性領域が設けられるのではなく、１つの連続的な、すなわち比較的に大きな、つながっている反射性面および／または１つの連続的な比較的に大きな、つながっている全反射性領域が設けられている。

このような構成はさらなる利点を有する。一方では複数の小さな領域の場合よりも製造が格段に簡素化される。他方では光学的構成も、反射性領域および／または全反射性領域が複数の個別領域ないし個別面に分割されている場合よりも、１つの大きな、つながっている面の場合の方が格段に簡単である。

以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の照明装置の第１実施形態を示す図である。 図２は、本発明の照明装置の第２実施形態を示す図である。 図３は、本発明の照明装置の第３実施形態を示す図である。

図１は、本発明の照明装置１００の第１変形実施形態を示す。この照明装置は、公知のように発光装置６０から成り、この発光装置から光がレンズ１の裏面３に照射され、レンズ１から照明装置の前方領域に投影される（光線Ｓ１）。図示の実施形態では、発光装置６０がＬＥＤ光源６１と反射器６２を含み、このＬＥＤ光源は１つまたは複数の発光ダイオードを含む。光源６１から出射した光は、反射器６２を介してレンズ１に反射される。光源６１は、好ましくは冷却体７０として構成された取付体に取り付けられている。光線Ｓ１の光線路には絞り６３が配置されており、絞りの上側エッジは、光像中に光分布、例えばロービーム分布の明暗境界として結像される。ここで光線Ｓ１は、裏面の領域３ｂを介してレンズ１に入射し、光出射面２を介して再び出射する。

本発明によれば、レンズ１は１つの連続的な、つながっている反射性コーティング３ａをその裏面３に有する。まず第一に本明細書で「裏面」とは、反射性面の構成に関して（ないしは全反射性領域を備える他の変形実施形態において）、「従来の」照明装置において光が発光装置を介してレンズに入射することのできるレンズの面／側であると理解すべきである。しかし原則的に反射性面および／または全反射性領域は、レンズの上部／上方、下部／下方、または側部ないし側方における、従来システムでも発光装置が光を照射しない領域に存在することもできる。

さらに光源４が設けられており、この光源は入射領域４０を介して光をレンズ１に入射する。具体的な実施形態では、光源４も同様に冷却体７０上に配置されており、１つまたは複数の発光ダイオードを含む。光源４からの光は補助光学系４１を介して、入力結合領域として構成された入射領域４０に、したがってレンズ１に入射される。対応の光線Ｓ２は、反射性コーティング３ａで反射され、光出射面２を介してレンズ１から出射する。これにより補助的な光分布を実現することができ、したがって例えば１つのレンズ１によりロービームと、付加的にハイビームまたは日中走行光を実現することができる。

図１に示された実施形態では、光源４により加算的な光分布が、（発光装置６０により形成される）ロービーム分布の明暗境界の上方に実現される。ここで光線Ｓ２の配向は所望の光分布の態様に依存している。

光源４０はレンズ１の下方に存在し、コーティング３ａは光源４０に対して実質的に対向して、レンズ１の上方領域に存在する。コーティング３ａはレンズ１の裏側領域ないし裏面３に存在する。しかしながらこの実施例では、特別の平坦構成により発光装置６０からの光が到達しない裏面の領域に存在する。

図２は、図１に類似の構成を示す。しかしながらこの変形実施形態ではレンズ１が、やや異なり僅かに平坦に形状付与された裏面３を有している。ここでも発光装置６０からの光は、レンズ１の裏面３の領域３ｂを介してレンズに入射し、照明装置１００の前方領域に投影される。
基本的に本発明に対しては、すなわち図示の全ての変形形態に対しては、それぞれの光像に対する法的規則が満たされるように、反射された光線がそれぞれ配向されていることが当てはまる。ここではレンズから出射した光線が、所望の方向に正しく照射されるように、反射性層（単数または複数）および／または全反射性領域（単数または複数）が配置され、割り当てられた光源が配向されている。

レンズ１の裏面３の上方領域では、反射性コーティング３ａがレンズに設けられており、これに下方に続いて裏面３の全反射性領域３ａ’が設けられている。光源４０からの光線Ｓ２は反射性コーティング３ａに衝突し、これから光出射面２を介してレンズ１から外へ投影される。

領域３ａ’は、光源４０からの光線Ｓ３，Ｓ３’に対して全反射性に作用する。ここで光線Ｓ３は、領域３ａ’から光出射面２を直接介してレンズ１から外に投影され、一方、光線Ｓ３’は領域３ａ’での全反射の後、さらに反射性面３ａに衝突し、その後、この光線はレンズ１から出射する。

発光装置６０からの光線Ｓ１’はレンズ１の裏面で全反射性領域３ａ’の領域に衝突し、この領域を介してレンズ１に入射することができる。したがって発光装置６０により形成される光分布で使用することができる。この作用は択一的に、全反射性領域の箇所に、少なくとも部分的に透明な反射性コーティングを設けることによっても達成できる。このことは、（全反射性領域３ａ’の箇所にある）反射性コーティングが、発光装置６０からの光に対しては透明であり、一方、コーティングの他の箇所に衝突する光（すなわち光源４からの光、または図３の変形実施形態で発光装置６０が相応に補充された場合は、光源４と５からの光）は反射されるように構成されていることを意味する。

全反射性領域の箇所に透明なコーティングを備えるこの変形実施形態は、光源４０の光が使用されずに失われてしまい、場合により不所望な光学的作用を引き起こし得るという欠点を有することがある。さらにこの場合、発光装置６０からの光の透過損失が増大することを勘案すべき場合がある。

したがって全反射性領域３ａ’は、２つの光分布を形成するために２つの光源４０，６１を有する。

図１または２に示すような装置に基づくロービームとの組合せで日中走行光分布を形成するために、例えばロービーム光源（ロービームＬＥＤ）６１を、光源４の光の補充により完全な日中走行光分布が形成されるように減光することができる。択一的に光源４により形成される光分布を、それだけを使用することによって日中走行光機能が実現されるように成形することもできる。この場合、光源６１は、日中走行モードでは非作動にすることができる。

同様に、ハイビームと日中走行光とを共通に実現することも可能である。ここでは、上記のロービームと日中走行光の場合と同じように措置することができる。

さらにフォグライトと日中走行光とを同時に実現することもできる。フォグランプの光分布は対称の明暗境界を有しているから、対応して日中走行光を比較的簡単に、「重ねられた」加算的光分布によって実現することができる。

とりわけ側方の光入力結合によって、場合により付加的なコーナリング光を実現することができる。ロービーム、ハイビーム、日中走行光およびコーナリング光のような複数の光機能を、１つのレンズ反射器ハイブリッドシステム１００に組み合わせることも可能である。

図３は、図１または２のような従来の発光装置を有していない変形実施形態を示す。ここでは２つの光源４，５が設けられており、これらの光源はそれぞれ入射領域４０，５０を介して光をレンズ１に入射する。光源４，５からの光は、補助光学系４１，５１を介して、入力結合領域として構成された入射領域４０，５０に、したがってレンズ１に入射される。

レンズ１の裏面３全体には、連続的なつながっている反射性コーティング３ａが設けられている。下方光源４からの光Ｓ４は、図示のようにコーティング３ａを介して反射され、例えば日中走行光分布ないしハイビーム分布を形成するか、またはこれに寄与する。光源５からの光Ｓ５は、例えばロービームを形成する。光線Ｓ４，Ｓ５は、コーティングで１回または複数回反射することができる。

もちろん他の組合せも可能であり、とりわけ図１と２の変形実施形態は１つの光源４に限定されるものではなく、図３の変形実施形態は２つの光源４，５に限定されるものではない。したがってさらなる光機能、例えばコーナリング光を実現することもできる。

図３において、レンズの裏面の少なくとも一部を全反射性に、または部分的に透明に構成することも十分に考えられる。したがってここでも公知のように、図１と２で説明したような発光装置をさらに使用することができる。さらに裏面を少なくとも部分的に全反射性に構成することによって、反射損失を低減することができる。全反射は１００％までの効率で可能であるが、一方、通常の反射には基本的に損失があり、例えば約１０％の損失がある。

対応の１つまたは２つの前照灯（例えば自動車では左前照灯と右前照灯、自動二輪車では並置された前照灯ないし照明装置）を備える本発明の照明装置により、ＳＡＥ，ＣＣＣまたはＥＣＥのような法的規格を満たす光分布を形成することができる。

Claims (17)

1. レンズ（１）と少なくとも１つの光源（４，５，６１）を含む、自動車用の照明装置（１００）であって、前記少なくとも１つの光源（４，５，６１）からの光が、前記レンズ（１）により当該照明装置（１００）の前方領域に投影される照明装置において、
   前記レンズ（１）の裏面（３）には少なくとも１つの反射性面（３ａ）が割り当てられており、および／または
   前記レンズ（１）はその裏面（３）に少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）を有し、
   少なくとも１つの光源（４，５）は、入射領域（４０，５０）を介して光を前記レンズ（１）に入射し、前記レンズ（１）に前記入射領域（４０，５０）を介して入射された光が、前記少なくとも１つの反射性面（３ａ）および／または前記少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）により反射され、前記レンズ（１）から当該レンズの光出射面（２）を介して出射され、当該照明装置（１００）の前方領域に投影される、ことを特徴とする照明装置。
2. 少なくとも１つの入射領域（４０，５０）は、前記レンズ（１）の裏面（３）の外に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. ２つ以上の光源（４，５）が設けられており、当該光源はそれぞれ、割り当てられた入射領域（４０，５０）を介して光を前記レンズ（１）に入射し、前記入射領域（４０，５０）を介して入射された光は、前記少なくとも１つの反射性面（３ａ）および／または前記少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）により反射され、前記レンズ（１）から当該レンズの光出射面（２）を介して出射され、当該照明装置（１００）の前方領域に投影される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 入射領域（４０，５０）を介して光を前記レンズ（１）に入射する前記各光源（４，５）には、少なくとも１つの反射性面（３ａ）および／または少なくとも１つの全反射性領域（３ａ’）が割り当てられている、請求項３に記載の照明装置。
5. 前記少なくとも１つの入射領域（４０，５０）は入力結合箇所として構成されており、当該入力結合箇所には割り当てられた光源（４，５）が、好ましくは補助光学エレメント（４１，５１）を介して光を入力結合する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 入射領域（４０，５０）を介して光を前記レンズに入射する前記少なくとも１つの光源（４０，５０）は、１つまたは複数の発光ダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 入射領域（４０，５０）を介して前記レンズ（１）に光を入射する光源（４，５）の光が、少なくとも１つの反射性面（３ａ）または少なくとも１つの全反射領域（３ａ’）における反射の直後に、または少なくとも１つのさらなる反射性面および／または少なくとも１つのさらなる全反射性領域（３ａ’）におけるさらなる反射の後に、前記レンズ（１）から当該レンズの光出射面（２）を介して出射する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 入射領域（４０，５０）を介して前記レンズ（１）に光を入射する光源（４，５）に割り当てられた反射性面（３ａ）は、前記光源（４，５）の主光出射方向で見て、前記割り当てられた光源（４，５）に対して実質的に対向している、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 入射領域（４０）を介して前記レンズ（１）に光を入射する光源（４）に割り当てられた全反射性領域（３ａ’）は、割り当てられた光源（４）の主光出射方向の外に存在する、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記少なくとも１つの反射性面（３ａ）は、前記レンズ（１）の裏面（３）に直接配置されている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記少なくとも１つの反射性面（３ａ）は、前記レンズ（１）の裏面（３）の反射性コーティングとして構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記１つまたは複数の反射性面（３ａ）は、前記レンズの裏面（３）を完全に遮閉する、または前記裏面を完全に覆う、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の照明装置。
13. 前記１つまたは複数の反射性面（３ａ）は、前記レンズの裏面（３）を領域的にだけ遮閉する、または前記裏面を領域的にだけ覆う、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の照明装置。
14. １つまたは複数の反射性面は、部分反射性面として構成されている、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の照明装置。
15. 少なくとも１つのさらなる発光装置（６０）が設けられており、当該発光装置から光が前記レンズ（１）の裏面（３）に照射され、該レンズ（１）から当該照明装置の前方領域に投影される、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の照明装置。
16. 前記レンズ（１）の裏面（３）にはちょうど１つの連続的な反射性面（３ａ）が割り当てられており、および／または前記レンズ（１）はその裏面（３）にちょうど１つの連続的な全反射性面（３ａ’）を有する、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の照明装置。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の照明装置を少なくとも１つ備える車両前照灯。

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