JP3390067B2 - 投射前照灯システム - Google Patents

投射前照灯システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に投射前照灯照明シ
ステムに関するものであり、更に詳しくは、光分配素子
を遠隔アーク放電光源に直接光学的に結合した高低ビー
ム投射前照灯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光の大幅な透過損を生じることなく種々
の位置に光源の出力を伝えるために、光導波路ファイバ
またはファイバオプチックスのような光学的光導体を効
率的に使用することができることは周知である。光導体
が伝える光は導体自体の比較的小さい寸法に制限され、
すなわち局限される。この光導体が伝える光は、空気力
学的なスタイリングおよび効率に関する自動車、航空機
等の乗物での種々の関連した空間制限用途で使用するの
に適合できる。
【０００３】たとえば、自動車のスタイリングでは、自
動車に対する前方照明の要求を満たすために必要な前面
面積の量を考慮に入れなければならない。また空気力学
的な配慮点を満足するように、面積、特に高さを減らす
手段が用いられる。小さな領域内に光を通す光導体を使
用することは、これらの空気力学的な配慮に適合し得
る。更に、光導体は乗物の全体的な照明の要求を満足さ
せるために有利に適合し得る。
【０００４】乗物の前方照明に対する全体の所要空間を
小さくするため、公知の一つの投射前照灯照明システム
では、光を発生するための遠隔単一アーク放電光源、光
を種々の照明位置に分配するための複数の光導体で構成
された光分配装置、および光導体から光を受け、所望の
パターンで光を投射するための照明位置の光学素子で構
成された光投射装置が用いられている。このような前照
灯照明システムの例が、米国特許第４，８１１，１７２
号および第４，９５８，２６３号に開示されている。遠
隔単一アーク放電光源は、米国特許第４，９５８，２６
３号に開示された型とすることができる。分配装置の光
導体は、必要に応じて取り出されて分配される光導波路
ファイバの束とすることができる。光学的素子の光投射
装置は、それぞれ米国特許第４，８６８，７１８号およ
び第４，９４９，２２７号に述べられているような光コ
ネクタ、レンズ、およびマスク素子のアレーとすること
ができる。この投射照明システムによって達成される効
果は、４個までの光源位置に対して個別の光源集合体を
そなえる必要は無いので、適当な乗物の前方照明を行う
ために必要な空間の大きさが大幅に削減されることであ
る。
【０００５】遠隔単一アーク放電光源を用いる上記の投
射前照灯システムには利点はあるが、標準の白熱前照灯
システムと比べて比較的に複雑で高価であるという欠点
がまだある。したがって、このような投射前照灯システ
ムの実際的な応用を促進する改善がなお必要とされる。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、上記の要求を満たすように設
計された前照灯システムを提供する。本発明の投射前照
灯システムは、高ビームサブシステムおよび低ビームサ
ブシステムを含む。高ビームサブシステムおよび低ビー
ムサブシステムは、各々別々に、または共通に、遠隔単
一アーク放電光源を使用する。この遠隔単一アーク放電
光源の光出力は一対の光分配導体と直接光学的に結合さ
れている。一対の光分配導体は、放電アーク光源から異
なる経路に沿って、乗物の前方照明位置に伸びる。高ビ
ームサブシステムおよび低ビームサブシステム内でのア
ーク放電光源の直接の光学的結合により、従来の特許の
投射前照灯システムの構成と比べて、複雑さが少なく、
より安価な構成が得られる。
【０００７】したがって、本発明は高ビームサブシステ
ムと低ビームサブシステムを含む投射前照灯システムを
対象としている。高ビームサブシステムおよび低ビーム
サブシステムの各々は、（ａ）光を発生するためのアー
ク放電光源、（ｂ）間隔を置いた、予め選定された照明
位置で光を受け、この光を所望の光パターンで投射する
ための一対の投射装置、（ｃ）各々が入力端および出力
端をそなえ、入力端で光を受け、出力端で照明位置に配
置された投射装置に光を分配する一対の細長い光分配導
体、および（ｄ）可視光範囲で透過値が高い材料で作ら
れた一対の固体光結合器であって、各々が入力端および
出力端を持つ一対の固体光結合器を含んでいる。各光結
合器の出力端は一つの光分配導体の入力端に結合されて
いる。光結合器の入力端は一緒になって、空洞を形成す
る。この空洞はアーク放電光源を受け入れて、光源を光
結合器に結合する。光源からの光は直接、固体光結合器
内に送られる。
【０００８】更に、高ビームサブシステムおよび低ビー
ムサブシステムは、別々の単一アーク放電光源または共
通の単一アーク放電光源を用いる。サブシステムに共通
の光源が用いられる場合には、サブシステム間で交互に
光源を動かすための手段が設けられる。光源は低ワット
数のハロゲン化金属（メタルハライド）アーク管である
ことが好ましい。各光投射装置にはレンズが含まれる。
各光導体は光ファイバの束を含むことが好ましい。
【０００９】更に詳しく述べると、各固体光結合器は横
断面がほぼ長方形であり、互いに対向する入力端と出力
端の対をそなえており、入力端と出力端の間に互いに対
向する側面の対がのびて入力端と出力端を相互接続す
る。入力端には半六角形の凹所のある表面が形成され、
光源を受け入れる空洞の半分が作られる。出力端にはほ
ぼ平坦な表面が形成され、その長さは入力端のくぼんだ
表面の互いに対向する縁の間の長さより大きい。光結合
器の互いに対向する側面には、相次ぐ平坦な表面が含ま
れる。対向する相次ぐ平坦な表面は、光結合器の出力端
から入力端に向かって互いに近づき合う。相次ぐ各側面
表面はすぐ前の表面の平面から２０度より小さい角度だ
けずらされている。光結合器は、ほぼ平行な上表面と下
表面の対もそなえており、上表面および下表面は互いに
対向する端表面と側面表面との間に伸び、それらを相互
接続する。
【００１０】本発明の上記およびその他の特徴および利
点、ならびに効果は、本発明の実施例を示す付図を参照
する以下の詳細な説明により、熟練した当業者には明ら
かになる筈である。
【００１１】
【詳しい説明】以下の説明でいくつかの図を通じて、同
じ記号は同じか、または対応する部品を表す。また以下
の説明で、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「上
方」、「下方」等のような用語は便宜上の語であり、限
定的な用語と解するべきではない。
【００１２】図１に、本発明に従って構成された自動車
等の乗物のための、全体を１０で表した投射前照灯シス
テムが示されている。投射前照灯システム１０には基本
的に、一対のサブシステムすなわち高ビームサブシステ
ム１２および低ビームサブシステム１４が含まれてい
る。高ビームサブシステム１２および低ビームサブシス
テム１４の各々は、アーク放電光源１６、一対の固体光
結合器１８、２０、一対の細長い光分配導体２２，２
４、および一対の光投射装置２６、２８を含む。
【００１３】アーク放電光源１６は単一の安定器（図示
しない）で作動される低ワット数のハロゲン化金属アー
ク管であることが好ましい。各固体光結合器１８、２０
は、可視光範囲で透過値の高い材料で作られる。この材
料は石英であることが好ましい。出力端１８Ａ、２０Ａ
で各光結合器１８、２０は光分配導体２２、２４の一方
の光分配導体の入力端に結合される。入力端１８Ｂ、２
０Ｂで、光結合器１８、２０が一緒にはめ込まれて、そ
れらの間に空洞３０を形成する。空洞３０はアーク放電
光源１６を受け入れる。アーク放電光源１６は空洞３０
を垂直に通るように取り付けられ、光結合器１８、２０
の入力端１８Ｂ、２０Ｂにより、すぐ接して取り囲まれ
る。これにより、光源１６が光結合器に光学的に結合さ
れ、光源１６からの光が直接、固体光結合器１８、２０
に送られる。反射を防止するため、光結合器１８、２０
の入力端１８Ｂ、２０Ｂは適当な反射防止膜でコーティ
ングすることができる。本発明の投射前照灯システム１
０に用いることができる適当なアーク放電光源および光
結合器対の詳細な説明は、１９９１年１２月１３日出願
の米国特許出願第８０６，３８１号（米国特許第５，１
１９，０９１号）に記載されている。
【００１４】固体光結合器１８、２０により集められた
光は内部全反射モードにより光結合器を通って進み、そ
れらの出力端１８Ａ、２０Ａからそれぞれの光分配導体
２２、２４の入力端に送られる。光分配導体２２、２４
は間隔を置いて配置された予め選定された照明位置、た
とえば自動車前面の左右の位置に光を導く。この照明位
置に光投射装置２６、２８が配置されている。予め選定
された位置で、光は光分配導体２２、２４の出力端を通
過して、照明位置に配置された光投射装置２６、２８の
入力端に至る。光投射装置２６、２８は、所望の高ビー
ム光パターンおよび低ビーム光パターンで前方に光を投
射するように構成されている。実施例では、光投射装置
２６、２８はそれぞれのレンズ３２、３４およびフレア
コネクタ３６、３８を含む。光分配導体２２、２４はそ
れぞれ光ファイバ４０の束を含む。それぞれの光ファイ
バ４０の束の入力端は光結合器１８、２０の出力端に取
り付けられている。本発明の投射前照灯システム１０に
用いることができる適当な光投射装置の詳細な説明は、
１９９１年９月９日出願の米国特許出願第７５６，６６
３号（米国特許第５，１８４，８８２号）に記載されて
いる。
【００１５】更に、高ビームサブシステム１２および低
ビームサブシステム１４には、図１に示される別々の単
一アーク放電光源１６、または図４に示される共通の単
一アーク放電光源１６が用いられる。サブシステム１
２、１４に共通の光源１６が用いられる後者の場合に
は、サブシステム間で交互に光源１６を動かすために電
気ソレノイドアクチュエータ４２または何か他の適当な
機構が設けられる。この実施例では、高ビームサブシス
テム１２および低ビームサブシステム１４が積み重ねら
れ、光源１６をサブシステム１２、１４の間で動かすこ
とにより、システム１０を高ビーム動作と低ビーム動作
に切り換えることができる。この構成の利点は、光源１
６が低ビームと高ビームとの間で消えず、一方から他方
に滑らかに動くことである。
【００１６】図５および６を参照すると、各固体光結合
器１８、２０は、横断面の形状がほぼ長方形の本体４
４、互いに対向する入力端１８Ｂ、２０Ｂと出力端１８
Ａ、２０Ａの対、これらの互いに対向する入力端と出力
端との間に伸びてそれらを相互接続する互いに対向する
側面４６、４８を含んでいる。入力端１８Ｂ、２０Ｂに
は半六角形の凹所のある表面５０が形成され、光源１６
を受け入れる空洞３０の半分が得られる。出力端１８
Ａ、２０Ａにはほぼ平坦な表面５２が形成される。平坦
な表面５２の長さは、入力端１８Ｂ、２０Ｂの凹所のあ
る表面５０の互いに対向する縁５０Ａの間の長さより大
きい。光結合器１８、２０の互いに対向する側面４６、
４８には、相次ぐ平坦な表面４６Ａ−４６Ｅ、４８Ａ−
４８Ｅが含まれている。相次ぐ平坦な表面４６Ａ−４６
Ｅ、４８Ａ−４８Ｅは、光結合器１８、２０の出力端１
８Ａ、２０Ａから入力端１８Ｂ、２０Ｂに向かって互い
に近づき合う。相次ぐ側面表面４６Ａ−４６Ｅ、４８Ａ
−４８Ｅの各々は、すぐ前の側面表面の平面から２０度
より小さい角度、詳しくは約４°、１３°、１９°、お
よび１５°だけ角度がずれている。光結合器１８、２０
には、互いに対向する端および側面の間に伸びてそれら
を相互接続するほぼ平行な上表面５４と下表面５６の対
も設けられている。
【００１７】本発明およびそれに伴う利点の多くは以上
の説明から理解されよう。本発明の趣旨および範囲を逸
脱したり、その実質的な利点のすべてを犠牲にすること
なく、部品の形式、構成、および配置に種々の変更を加
え得ることは明らかであリ、以上に述べた形式は実施例
に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による投射前照灯システムの一実
施例の平面図である。
【図２】図１の投射前照灯システムの一対の固体光結合
器およびアーク放電光源の拡大平面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た軸方向断面図であ
る。
【図４】本発明の投射前照灯システムの変形実施例を示
す、図３と同様の軸方向断面図である。
【図５】本発明の投射前照灯システムの一つの固体光結
合器の拡大平面図である。
【図６】図５に示される固体光結合器の側面図である。
【符号の説明】
１０ 投射前照灯システム １２ 高ビームサブシステム １４ 低ビームサブシステム １６ アーク放電光源 １８，２０ 固体光結合器 １８Ａ，２０Ａ 固体光結合器の出力端 １８Ｂ，２０Ｂ 固体光結合器の入力端 ２２，２４ 光分配導体 ２２Ａ，２４Ａ 光分配導体の入力端 ２６，２８ 光投射装置 ３０ 空洞 ４４ 本体 ４６，４８ 光結合器の側面 ４６Ａ−４６Ｅ，４８Ａ−４８Ｅ 相次ぐ平坦な表面 ５０ 凹所のある表面 ５０Ａ 凹所のある表面の縁 ５２ ほぼ平坦な表面 ５４ 上表面 ５６ 下表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・スティーブン・キング アメリカ合衆国、オハイオ州、ウィルビ ー・ヒルズ、ナンバー116ビー、ビショ ップ・パーク・ドライブ、28245番 (56)参考文献 特開 平４−133832（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73801（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−106805（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−31202（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−107208（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F21S 8/12 F21S 8/10 F21V 14/00 H05B 41/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 乗物のための投射前照灯システムに於い
    て、 （ａ）光を発生するアーク放電光源、 （ｂ）間隔を置いた、予め選定された照明位置で光を受
    けて、光を所望の光パターンで投射する一対の投射装
    置、 （ｃ）各々が入力端および出力端を持ち、上記入力端で
    光を受け、上記出力端で上記照明位置の上記投射装置に
    光を分配する一対の細長い光分配導体、および （ｄ）可視光範囲で透過値が高い材料で作られた一対の
    固体光結合器であって、各光結合器が入力端および出力
    端を持ち、上記各光結合器の上記出力端は上記光分配導
    体のうちの対応する一つの光分配導体の上記入力端に結
    合され、そして上記光結合器の上記入力端の夫々に設け
    られた凹所が向い合うことにより上記アーク放電光源を
    受け入れる空洞を形成し、これにより上記光源が上記光
    結合器に結合されて上記光源からの光が直接に上記固体
    光結合器内に送られるようにした一対の固体光結合器を
    含むことを特徴とする投射前照灯システム。
  2. 【請求項２】 上記各固体光結合器は上記入力端に半六
    角形の凹所のある表面が形成された本体を含み、これに
    より上記アーク放電光源を受け入れる上記光結合器の上
    記空洞のほぼ半分が形成される請求項１記載の投射前照
    灯システム。
  3. 【請求項３】 上記各固体光結合器の上記本体の横断面
    の形状がほぼ長方形である請求項２記載の投射前照灯シ
    ステム。
  4. 【請求項４】 上記各固体光結合器は、上記の互いに対
    向する入力端と出力端を持つ本体、および上記の互いに
    対向する入力端と出力端の間に伸びて上記入力端と出力
    端を相互に接続する互いに対向する一対の側面を含んで
    いる請求項１記載の投射前照灯システム。
  5. 【請求項５】 上記各固体光結合器の上記出力端にはほ
    ぼ平坦な表面が形成され、上記平坦な表面の長さは上記
    入力端の上記凹所のある表面の互いに対向する縁の間の
    長さより大きい請求項４記載の投射前照灯システム。
  6. 【請求項６】 上記本体の上記の互いに対向する側面は
    相次ぐ平坦な表面を含み、上記の相次ぐ平坦な表面は上
    記光結合器の上記出力端から上記入力端に向かって互い
    に近づき合うように形成されている請求項４記載の投射
    前照灯システム。
  7. 【請求項７】 上記の相次ぐ側面表面の各々は、すぐ前
    の側面表面の平面から２０度より小さい角度だけ角度が
    ずれている請求項６記載の投射前照灯システム。
  8. 【請求項８】 上記光結合器は、上記の互いに対向する
    端および上記側面の間に伸びて相互接続するほぼ平行な
    上表面と下表面の対も含んでいる請求項４記載の投射前
    照灯システム。
  9. 【請求項９】 上記光源は低ワット数のハロゲン化金属
    アーク管である請求項１記載の投射前照灯システム。
  10. 【請求項１０】 乗物のための放電前照灯システムに於
    いて、高ビームサブシステム、および低ビームサブシス
    テムが含み、上記の高ビームサブシステムおよび低ビー
    ムサブシステムの各々が請求項１から８のいずれか１項
    に記載の投射前照灯システムを含んでいる放電前照灯シ
    ステム。
  11. 【請求項１１】 上記アーク放電光源が上記の高ビーム
    サブシステムおよび低ビームサブシステムに共通である
    請求項１１記載の放電前照灯システム。
  12. 【請求項１２】 上記高ビームサブシステムのアーク放
    電光源が上記低ビームサブシステムのアーク放電光源と
    は別個のものである請求項１０記載の放電前照灯システ
    ム。
JP30844393A 1992-12-14 1993-12-09 投射前照灯システム Expired - Fee Related JP3390067B2 (ja)

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