JP3242602U - 完全反射型光学システム、車両用灯具及び車両 - Google Patents

完全反射型光学システム、車両用灯具及び車両 Download PDF

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Abstract

【課題】加工プロセスを簡略化して総加工費を低減させると共に、加工形成される製品の品質全体を最適化する完全反射型光学システム、車両用灯具及び車両を提供する。【解決手段】完全反射型光学システムは、光源、及び光路方向に沿って順に設けられた少なくとも１つの第１反射素子、少なくとも１つの第２反射素子、少なくとも１つの第３反射素子を備え、第１反射素子は光源からの光線を第２反射素子に進むように反射できるように配置され、第３反射素子の焦線所在方向は第２反射素子の焦線所在方向に垂直である。【選択図】図１

Description

本考案は、照明装置の技術分野に関し、特に、完全反射型光学システム、車両用灯具及び車両に関する。
伝統的な完全反射型ヘッドライトにおけるそれぞれの光源に対応する反射面は、一般に異なる領域に区画された複数の小反射面からなり、それぞれ異なる配光区画領域に対応する。このような構造のヘッドライトは実際の生産過程では、複数の小反射面の繋ぎ合わせ箇所での加工プロセスが複雑で、繋ぎ合わせて形成された構造が不安定であるという問題があり、反射面の繋ぎ合わせ箇所での繋ぎ合わせ効果は最後に形成されるヘッドライトの使用過程での結像効果に影響を与えることがあり、例えば、伝統的な反射鏡型ヘッドライトで最もよく発生し且つ最も処理しにくい問題となる迷光が発生する。
また、自動車に適用される車両用灯具における伝統的なヘッドライト構造においては、通常、１つの焦点距離しかないので、結像する光パターンは対称光パターンである（本願における対称光パターンとは、具体的に、光パターンの左右方向での幅と上下方向での幅とが一致するものである）。このような場合に、好適な光パターンを図り、製品の生産要求を満たすために、光パターンの上下方向での幅を優先的に満足し、続いて異なる区画領域によって左右に発散させることで左右方向の幅を満足するようにしなければならないので、設計過程全体は非常に煩雑であることに加えて、光学ソフトウェアを補助としなければ実現できない。
しかしながら、ロービームとしては、左右に広く、上下に狭い光パターンが望ましいが、ＡＤＢとしては、左右に狭く、上下に広い光パターンが望ましい。このような２種の要求がある光パターンとしては、伝統的な反射型ヘッドライトを採用して同様な光パターンの幅を図れば、設計周期が長く且つ設計プロセスが複雑であるという問題が必ずある。
従って、従来技術において一般に採用される完全反射型ヘッドライトは、ヘッドライト加工プロセスの簡略化と結像光パターンの非対称性（光パターンの左右方向での幅とその上下方向での幅とが一致しない）効果を両立させることができないという問題がある。
本考案の第１目的は、ヘッドライト加工プロセスの簡略化と結像光パターンの非対称性効果を両立させるという技術課題を解決するために、完全反射型光学システムを提供することである。
本考案の第２目的は、車両用灯具加工プロセスの簡略化と結像光パターンの非対称性効果を両立させるという技術課題を解決するために、車両用灯具を提供することである。
本考案の第３目的は、車両用灯具加工プロセスの簡略化と結像光パターンの非対称性効果を両立させるという技術課題を解決するために、車両を提供することである。
本考案の完全反射型光学システムは、下記のように実現する。
光源、及び光路方向に沿って順に設けられた少なくとも１つの第１反射素子、少なくとも１つの第２反射素子、少なくとも１つの第３反射素子を備え、
前記第１反射素子は前記光源からの光線を前記第２反射素子に進むように反射できるように配置され、
前記第３反射素子の焦線所在方向は第２反射素子の焦線所在方向に垂直である完全反射型光学システムである。
本考案の選択可能な実施例では、前記第２反射素子の焦点距離は第３反射素子の焦点距離より小さい。
本考案の選択可能な実施例では、前記第２反射素子は光軸方向に沿った焦線を有し、
前記第３反射素子は光軸方向に垂直な焦線を有する。
本考案の選択可能な実施例では、前記第２反射素子の焦線と第３反射素子の焦線は共同で完全反射型光学システムの焦点領域を構成する。
本考案の選択可能な実施例では、前記第２反射素子は光軸に垂直な平面内の第１放物線が光軸方向に沿って伸ばして又は掃引して形成される。
本考案の選択可能な実施例では、前記第２反射素子の焦線は第１放物線の焦点が光軸方向に沿って伸ばして又は掃引して形成される。
本考案の選択可能な実施例では、前記第３反射素子は光軸に垂直な鉛直平面内の第２放物線が水平方向又は水平面内の掃引曲線に沿って掃引して形成される。
本考案の選択可能な実施例では、前記第３反射素子の焦線は第２放物線の焦点が水平方向に沿って伸ばして又は掃引して形成される。
本考案の車両用灯具は、下記のように実現する。
前記完全反射型光学システムを備える車両用灯具である。
本考案の車両は、下記のように実現する。
前記車両用灯具を備える車両である。
上記の技術手段を採用すれば、本考案は以下の有用な効果がある。本考案の完全反射型光学システム、車両用灯具及び車両では、全体的な光学システムは複数の反射素子からなり、そして第１反射素子、第２反射素子及び第３反射素子は小さい塊状の反射面を繋ぎ合わせて形成されるものではなく、いずれも完全な反射面であるので、加工プロセスを簡略化して総加工費を低減させると共に、加工形成される製品の品質全体を最適化することができる。
また、第３反射素子の焦線所在方向は第２反射素子の焦線所在方向に垂直であり、このような構造では、全体的な完全反射型光学システムの光パターンは左右方向の幅と上下方向の幅とが一致しない効果を示す。
また、本考案の完全反射型光学システムは車両用灯具に適用される時に屈折を伴わず、ただ反射するので、分散の問題が発生することがない。
実施例１の完全反射型光学システムの光学素子のレイアウト図である。 実施例１の完全反射型光学システムのレイアウト正面図である。 １本の平行ビームが反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第２反射素子を透過した光線原理図である。 鉛直方向の１本の平行ビームが反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第２反射素子を透過した光線分布図である。 １本の平行ビームが反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第２反射素子を透過した水平面内の光線分布図である。 １本の平行ビームが反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第３反射素子を透過した光線原理図である。 光軸と平行する平行光が反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第３反射素子を透過した光線分布図である。 １本の平行ビームが反方向に実施例１の完全反射型光学システムの第３反射素子を透過した鉛直面内の光線分布図である。 実施例１の完全反射型光学システムの光パターンの図である。 実施例２の完全反射型光学システムの光学素子のレイアウト図である。 実施例２の完全反射型光学システムのレイアウト正面図である。 実施例２の完全反射型光学システムの光パターンの図である。
本考案の内容をより明らかに理解しやすくするために、以下において具体的な実施例により図面を参照しながら本考案について更に詳細に説明する。
図１～図９に示すように、本実施例は、光源１、及び光路方向に沿って順に設けられた少なくとも１つの第１反射素子２、少なくとも１つの第２反射素子３、少なくとも１つの第３反射素子４を備え、第１反射素子２は光源１からの光線を第２反射素子３に進むように反射できるように配置され、第３反射素子４の焦線所在方向は第２反射素子３の焦線所在方向に垂直である完全反射型光学システムを提供する。
本実施例における第１反射素子２、第２反射素子３及び第３反射素子４は小さい塊状の反射面を繋ぎ合わせて形成されるものではなく、いずれも完全な反射面構造であるので、本実施例で製造される全体的な完全反射型光学システムは加工プロセスの安定性がより好適である。
上記構造を基にすれば、具体的な一選択可能実施態様では、光源１は複数の光源１であってもよく、これに対して、第１反射素子２、第２反射素子３及び第３反射素子４は一対一に複数の光源１に対応するものであってもよく、つまり、１つの光源１は１つの第１反射素子２、１つの第２反射素子３及び１つの第３反射素子４に対応し、即ち、全体的な完全反射型光学システムにおいては、光源１、第１反射素子２、第２反射素子３及び第３反射素子４の数が同じであり、このような構造では、第１反射素子２、第２反射及び第３反射素子４の設計数はいずれも直接光源１の数により定める。
具体的な別の選択可能実施態様では、光源１はやはり複数の光源１であり、これに対して、第１反射素子２と第２反射素子３は一対一に複数の光源１に対応し、つまり、１つの光源１は１つの第１反射素子２と１つの第２反射素子３に対応するが、複数の光源１に対しては１つの一体型の第３反射素子４が配置され、即ち、全体的な完全反射型光学システムにおいては、光源１、第１反射素子２及び第２反射素子３の数が同じであるが、第３反射素子４が１つしかなく、このような構造では、第１反射素子２と第２反射素子３の設計数はいずれも直接光源１の数により定めるが、第３反射素子４の数は１に固定的に設計すればよい。上述した２種の実施形態はいずれも本実施例の使用要求を満たす。
また、本実施例において第２反射素子３の焦線と第３反射素子４の焦線が共同で完全反射型光学システムの焦点領域を構成することを更に説明必要である。光軸と平行する１本の平行ビームが反方向に順に第３反射素子４と第２反射素子３を透過した後、光線が完全反射型光学システムの焦点領域に集光する。
大まかに言えば、本実施例における第２反射素子３は光軸方向に沿った焦線を有し、第３反射素子４は光軸方向に垂直な焦線を有する。ここで、選択可能に、第２反射素子３の焦点距離は第３反射素子４の焦点距離より小さい。このような構造では、本実施例の完全反射型光学システムは二焦点距離構造となり、非対称光パターンを結像でき、左右に広く且つ上下に狭い光パターンを容易に結像でき、ロービームとハイビームへの使用に非常に適合する。ここで、選択可能な一実施態様では、全体的な完全反射型光学システムにおいて、複数の第２反射素子に対応するように複数の光源を採用するが、第３反射素子を１つしか配置しない時に、それぞれの第２反射素子と第３反射素子の焦点距離は互いに異なってもよく、このようにして全体的な完全反射型光学システムの設計はより柔軟的になる。
より詳細に言えば、まず、第２反射素子３は光軸に垂直な平面内の第１放物線ａが光軸方向に沿って伸して又は掃引して形成される。そして、第２反射素子３の焦線は第１放物線ａの焦点が光軸方向に沿って伸して又は掃引して形成される。第２反射素子３は光軸に垂直な鉛直平面での断面線が第１放物線ａであり、第２反射素子３は光軸と平行する水平面での断面線が直線又は掃引曲線と平行する曲線である。鉛直方向の１本の平行ビームは反方向に第２反射素子３を透過した後、その焦線Ｆａに集光する。
次に、第３反射素子４は光軸に垂直な鉛直平面内の第２放物線が水平方向又は水平面内の掃引曲線に沿って掃引して形成される。そして、第３反射素子４の焦線は第２放物線の焦点が水平方向に沿って伸ばして又は掃引して形成される。第３反射素子４は光軸と平行する鉛直平面内の断面線が第２放物線ｂ又はそれと平行する放物線であり、水平面内の断面線が直線又は掃引曲線と平行する曲線である。光軸と平行する１本の平行ビームは反方向に第３反射素子４を透過した後、その焦線Ｆｂに集光する。
以上をまとめると、本実施例の完全反射型光学システムでは、第１反射素子２の幅が決定された上で、本完全反射型光学システムが結像する光パターンの左右幅が第３反射素子４の焦点距離により定められ、光パターンの上下幅が第２反射素子３の焦点距離により定められるので、本考案は左右に広く、上下に相対的狭い光パターンを形成できる。また、全体的な完全反射型光学システムは複数の反射素子からなり、そして第１反射素子２、第２反射素子３及び第３反射素子４は小さい塊状の反射面を繋ぎ合わせて形成されるものではなく、いずれも完全な反射面であるので、加工プロセスを簡略化して総加工費を低減させると共に、加工形成される製品の品質全体を最適化することができる。
図１０～図１２に示すように、実施例１の完全反射型光学システムを基に、本実施例が提供する完全反射型光学システムは構造が実施例１と大体同様であり、第２反射素子３が光軸方向の焦線を有してもよく、第３反射素子４が垂直方向の焦線を有してもよい点で異なる。第３反射素子４の焦点距離は第２反射素子３の焦点距離より大きく、左右に狭く、上下に広い光パターンを容易に結像でき、この時に、場合によって、光パターンをより均一にするようにベース面にストライプのような規則的な小模様を施す必要があり、ＡＤＢシステムに非常に適合する。
実施例１又は実施例２の完全反射型光学システムを基に、本実施例は、実施例１又は実施例２の完全反射型光学システムを備える車両用灯具を提供する。
実施例３の車両用灯具を基に、本実施例は、実施例３の車両用灯具を備える車両を提供する。
以上の具体的な実施例では、本考案の目的、技術手段及び有用な効果について更に詳細に説明したが、理解すべきことは、以上は本考案を限定するためのものではなく、本考案の具体的な実施例に過ぎなく、本考案の主旨と原則から逸脱しない限り行った修正や同等な置き換え、改良等は全て本考案の保護範囲に含まれるものとする点である。
本考案の説明では、理解必要なことは、方位又は位置関係を指示する用語は図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本考案を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、記載されるデバイス又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成され操作されることを明示または暗示しないため、本考案を限定するものと理解してはならない点である。
本考案では、明確に規定、限定しない限り、用語の「取り付ける」、「連結する」、「接続する」、「固定する」等の用語を広義的に理解すべきであり、例えば、固定的な接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体化であってもよく、機械的な接続であってもよく、電気的な接続であってもよく、直接接続であってもよく、更に中間媒介を介した間接的な接続であってもよく、２つの素子の内部連通又は２つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本考案での上記用語の具体的な意味を理解してもよい。
本考案の説明では、説明必要なことは、「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「内」、「外」等の用語で示す方位又は位置関係は図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、又は該考案の製品を使用する時に一般に置く方位又は位置関係であり、本考案を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、記載される装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成され操作されることを明示又は暗示しないため、本考案を限定するものと理解してはならない点である。また、用語の「第１」、「第２」、「第３」等は説明を区別するためのものに過ぎず、相対的重要性を明示又は暗示するものと理解してはならない。
また、「水平」、「鉛直」、「懸垂」等の用語は部材が絶対に水平であり又は懸垂であることを要求するのを意味するというわけではなく、僅かに傾斜してもよい。例えば、「水平」はただその方向が「鉛直」に対してより水平であることを意味し、該構造が必ず完全に水平でなければならないというわけではなく、僅かに傾斜してもよい。
本考案においては、別に明確に規定、限定しない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあるというのは、第１と第２特徴が直接接触する場合を含んでもよいし、第１と第２特徴が直接接触せず、それらの間の別の特徴を介して接触する場合を含んでもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあるというのは、第１特徴が第２特徴の真上及び斜め上方にある場合を含み、又はただ第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことを意味する。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあるというのは、第１特徴が第２特徴の真下及び斜め下方にある場合を含み、又はただ第１特徴の水平高さが第２特徴より小さいことを意味する。
１ 光源
２ 第１反射素子
３ 第２反射素子
４ 第３反射素子
ａ 第１放物線
ｂ 第２放物線
Ｆａ 第２反射素子の焦線
Ｆｂ 第３反射素子の焦線

Claims (18)

  1. 光源、及び光路方向に沿って順に設けられた少なくとも１つの第１反射素子、少なくとも１つの第２反射素子、少なくとも１つの第３反射素子を備え、
    前記第１反射素子は前記光源からの光線を前記第２反射素子に進むように反射できるように配置され、
    前記第３反射素子の焦線所在方向は第２反射素子の焦線所在方向に垂直であることを特徴とする完全反射型光学システム。
  2. 前記第２反射素子の焦点距離は第３反射素子の焦点距離より小さいことを特徴とする請求項１に記載の完全反射型光学システム。
  3. 前記第２反射素子は光軸方向に沿った焦線を有し、
    前記第３反射素子は光軸方向に垂直な焦線を有することを特徴とする請求項２に記載の完全反射型光学システム。
  4. 前記第２反射素子の焦線と第３反射素子の焦線は共同で完全反射型光学システムの焦点領域を構成することを特徴とする請求項３に記載の完全反射型光学システム。
  5. 前記第２反射素子は光軸に垂直な平面内の第１放物線が光軸方向に沿って伸ばして又は掃引して形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の完全反射型光学システム。
  6. 前記第２反射素子の焦線は第１放物線の焦点が光軸方向に沿って伸ばして又は掃引して形成されることを特徴とする請求項５に記載の完全反射型光学システム。
  7. 前記第３反射素子は光軸に垂直な鉛直平面内の第２放物線が水平方向又は水平面内の掃引曲線に沿って掃引して形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の完全反射型光学システム。
  8. 前記第３反射素子の焦線は第２放物線の焦点が水平方向に沿って伸ばして又は掃引して形成されることを特徴とする請求項７に記載の完全反射型光学システム。
  9. 請求項１～４のいずれか一項に記載の完全反射型光学システムを備えることを特徴とする車両用灯具。
  10. 請求項５に記載の完全反射型光学システムを備えることを特徴とする車両用灯具。
  11. 請求項６に記載の完全反射型光学システムを備えることを特徴とする車両用灯具。
  12. 請求項７に記載の完全反射型光学システムを備えることを特徴とする車両用灯具。
  13. 請求項８に記載の完全反射型光学システムを備えることを特徴とする車両用灯具。
  14. 請求項９に記載の車両用灯具を備えることを特徴とする車両。
  15. 請求項１０に記載の車両用灯具を備えることを特徴とする車両。
  16. 請求項１１に記載の車両用灯具を備えることを特徴とする車両。
  17. 請求項１２に記載の車両用灯具を備えることを特徴とする車両。
  18. 請求項１３に記載の車両用灯具を備えることを特徴とする車両。
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