JP4583084B2 - リフレクタ及び光学的偏向部材を備える自動車用のヘッドライト - Google Patents

Description

本発明は、光軸及び少なくとも１つの光源を有するリフレクタと、リフレクタの焦点に近接して位置する光源と、リフレクタの前方に位置する透明な光学的偏向部材とを備える自動車のヘッドライトに関する。前記偏向部材は、「方形」レンズと、前記レンズの後方に設けられたリフレクタとを備えるモジュールからなり、モジュールは、ビームを水平方向に拡散させるようになっている。

本発明において、簡略化された表現である「方形レンズ」とは、垂直母線を有する少なくとも１つの円形面（入射面または出射面）を有するレンズを意味するものである。従って、レンズの輪郭は、方形に限定されるものではなく、矩形、円形、楕円形、卵形、弓形、または丸まった縁や斜面を有する方形または矩形、またはその他の形状とすることができる。

上述した方形レンズを備えるヘッドライトは、ヨーロッパ特許公開第1 243 846号公報で公知である。このヘッドライトは、比較的浅い奥行き（すなわち、光軸方向の寸法）であり、高輝度であるという利点を有している。しかし、ビームの照射範囲が狭い。また、このヘッドライトでは、すれ違いビームを発生するために、水平方向、例えば１５°の角度で傾斜したカットオフビームを、発生することは容易ではない。

本発明の目的は、浅い奥行き及び高輝度とし、しかもビームを広範囲に照射させ、かつ、すれ違いビームとして水平方向に傾斜したカットオフビームを発生させることができるヘッドライトを提供することにある。

本発明による上述した型の自動車のヘッドライトは、
−リフレクタの壁は、リフレクタの光軸を通る面の一側方にある少なくとも１つの縁部により形成された開口部を備え、
−少なくとも１つの副リフレクタを、光軸から離れた開口部の一側方に設け、この副リフレクタは、開口部を通過した光源からのビームの少なくとも一部を集光し、方形レンズにより遮られない追加的なビームを反射するようになっていることを特徴としている。

リフレクタの壁は、垂直、水平、または垂直面に対して傾斜し、かつ、前記光軸を通る面の一側方にある少なくとも１つの開口部を備えているのが好ましい。

本発明を、いくつかの実施例をあげて説明する。ランプ、リフレクタ、及び開口部を備える光学装置は、美的見地または車両に対する寸法要求に基づいて、垂直方向、水平方向、または所望の方向を向いている。

軸方向、横方向、または傾斜方向を向く白熱ランプを用いることができる。従って、装置が軸方向を向いている場合、上述した光軸は、白熱ランプの軸と同一となる。

本発明では、車両に取り付けられたヘッドライトの部材の位置に基づいて、「垂直」、「水平」、「横向き」、「傾斜」という空間的な用語を用いることとする。

方形レンズのモジュールは、水平曲線、所定の奥行き、及び最大限の焦点距離をもって、集光される全ビームに対して最適化されているのが好ましい。

また、方形レンズのモジュールは、開口部が光軸を通る垂直面または傾斜面の一側方にある場合、垂直断面の高さ、所定の奥行き、及び最大限の焦点距離をもって、集光される全ビームに対して最適化されている。

リフレクタ及びリフレクタを対向するレンズは、ビームを最大限集光できる高さとなっている（垂直母線が最適化されていると、焦点距離が得られ、許容可能な奥行きが定められることにより、リフレクタによるカットオフビームの垂直方向の高さが定められる。この高さは、有効な表面が楕円形である方形レンズを最大の高さとする）。

水平方向に平行なビームは、垂直方向に偏向されない。

リフレクタの壁は、光軸を通る面の各側方に位置する２つの開口部を備え、少なくとも１つの副リフレクタが各開口部と関連し、かつ、光軸から離れた開口部の側方に設けられ、レンズにより遮られない追加的なビームが発生される。開口部は、光軸を通る水平面の上下、または光軸を通る垂直面の左右にそれぞれ設けられる。上記面を、上述した傾斜面としてもよい。

少なくとも１つの副リフレクタを、各開口部と関連づけ、かつ、光軸から離れた開口部の側方に設け、レンズにより遮られない追加的なビームが発生するようにするのが好ましい。また、開口部に関連する副リフレクタを、ビームが前記開口部を逃げる側方に位置させることができる。

各開口部は、水平、垂直、または垂直面に対して傾斜する面に位置している。また、いくつかの種類の開口部を組み合わせて、例えば、垂直面にある開口部と水平面にある開口部とを有する装置とすることもできる。２つの開口部を分離したり、または、例えばＬ型やＴ型の単一のとしてもよい。このように、水平または垂直方向の「線形」形状ではなく、Ｌ型、Ｖ型、またはＴ型の光学装置とすることもできる。

開口部において、リフレクタと副リフレクタとの間でビームが失われないように、光源の側方で副リフレクタ（の１つ）を制限するのが好ましい。これを実現するため、副リフレクタにより、リフレクタにより形成されたシャドーリミットが、光源から発生されたビームに定められる。

副リフレクタは、複合面であるのが好ましい。リフレクタは、ビームの照射範囲を増加させるようになっている。また、リフレクタは、水平面に対して１５°の角度で傾斜したカットオフビームを発生するようになっているのが好ましい。

補助的なリフレクタは、リフレクタによる反射ビームがレンズにより遮られない十分な距離をもって、レンズから垂直または水平方向に分離されている。

副リフレクタの面は、装置全体の奥行きを増さないために、レンズの出射面と接し、光軸と直交している面により制限される。

レンズの副リフレクタとリフレクタとの間の少なくとも１つの空間は、全体的な寸法を増すことなく、他の照明または表示機能を実現するために用いられる。特に、副リフレクタとレンズの上縁との間に、ＤＲＬ機能を設けることができる。
ＤＲＬ機能を実現するために、照射面は、レンズの少なくとも一部により増加され、ＤＲＬ機能のためのリフレクタにより反射されたビームを用いて、レンズの一縁（リフレクタが垂直型または水平型により、レンズの上縁または側縁）を照射する。

追加的な機能を、単一のリフレクタで行い、全てのリフレクタを、光軸方向に鋳型から取り外し可能な一体型として形成するのが好ましい。

上述したＤＲＬ機能とは別に、側方ライト、方向指示ライト、フォグランプ、固定型屈折ライト（ＦＢＬ）を、追加的な機能として発揮させることができる。

ＬＥＤを用いた追加的な照明機能を発揮させる場合、熱に露出されないように、前記ダイオードを、すれ違いビームを発生する光源の光軸を含む水平面の下方に設けるのが好ましい。

垂直方向の開口部を有する装置のすれ違いビームを改善するために、最小イメージを発生し、傾斜したカットオフ線をもって広範囲の領域に照射する副リフレクタと、光軸と近接して、Ｖ形状をなす傾斜カットオフ線の頂点へ向かうカットオフ線の下方へイメージを拡散させる副リフレクタとの２つの部材からなる副リフレクタが設けられている。

Ｖ形状をなす傾斜カットオフ線の頂点に対して位置が定められた点における照度を最適化するために、または、相対位置の許容誤差（種々の部材から発生されるカットオフビームの調節）に対する眩惑に関する装置の頑強さを増すために、副リフレクタのビームに対して、レンズからのビームを垂直方向に移動させる手段が設けられている。レンズのビームは、レンズの出射面を水平な上縁の周りを回転させることにより下方へ移動させられる。この回転は、レンズの出射面に取り付けられたプリズム、または同様の効果が得られるレンズの適切な出射面により行われる。

装置の上部、下部、または側部に副リフレクタを設けることができる。装置を非対称型とし、所定のヘッドライトに組み込むことができる。ライトの光源を、レンズに対して、副リフレクタの方向にオフセットすることができる。それにより、オフセットされた方向とは反対の方向において、より近接した面とすることができる。

ビームの広い照射範囲を維持するために、レンズの出射面から突出した面を、副リフレクタに設けることができる。

副リフレクタの面は、少なくとも１つの中央面と、２つの側面とに区切られた鋸歯状の面を備えている。

本発明を、非限定的な図面を用いて詳細に説明するが、本発明は、これらの構成とは別の種々の構成をとることができる。

図１〜図１０は、本発明によるヘッドライトの第１の実施例を示している。ヘッドライト、すなわちリフレクタ、光源及びレンズからなる少なくとも１つの光学装置は、垂直方向に設けられている。「垂直」方向を向く本発明の光学装置について説明することとする。

図１及び図２において、自動車のヘッドライト（Ｐ）は、光軸（Ｙ−Ｙ）に少なくとも１つの焦点（Ｆ１）とを有するリフレクタ（Ｒ）と、焦点（Ｆ１）に隣接する光源（Ｓ）と、リフレクタ（Ｒ）の前方に設けられた透明な偏向部材（Ｄ）とを備えている。

偏向部材（Ｄ）は、垂直母線を有する少なくとも１つの円形面である前面（１ｂ）を備え、垂直方向に影響を与えずに、ビームを水平方向に拡散させる方形レンズ（１）からなっている。この種のレンズは、ヨーロッパ特許公開第1 243 846号公報に開示されている。

図４の例において、方形レンズ（１）の入射面である後面（１ａ）は、平らであり、光軸（Ｙ−Ｙ）と直交しており、前面（１ｂ）は、垂直母線が水平曲線（Ａ）上にある円形面となっている。水平曲線（Ａ）は、２つの凹部間で前方へ突出した中央突部を有している。方形レンズ（１）の輪郭（図１）は、矩形または正方形であるが、円形またはその他の形状としてもよい。

最も単純な形状として、方形レンズ（１）の前面（１ｂ）を後方へ向けて入射面とし、後面（１ａ）を前方へ向けて出射面としてもよい。設計の関係上、後面（１ａ）を円形面としてある。

リフレクタ（Ｒ）は、基本的に集光レンズであり（縁部を放物状とし、一部を非集光領域としてもよい）、方形レンズ（１）の一部は拡散レンズとなっている。

光源（Ｓ）は、白熱ランプのフィラメントまたはガス放電ランプのアークからなっている。

ヘッドライトの種々の部材が、平滑ガラス（Ｇ）により前方が閉塞されたハウジング（Ｂ）内に設けられている（図２及び図９）。ハウジング（Ｂ）は、レンズ（１）が固定されたチーク部（Ｊ１）（Ｊ２）に設けられている。

リフレクタ（Ｒ）は、水平方向の上方カットオフ線（Ｌｇ）（図６）によりカットオフされたビームを発生する。ヨーロッパ特許公開第1 243 846号公報には、リフレクタ（Ｒ）の表面領域を計算する方法が開示されている。

光軸（Ｙ−Ｙ）を通るリフレクタ（Ｒ）の水平断面（図４）は、所定の法則により、断面の曲面が光源（Ｓ）に十分近接して、ビームの大部分を回復するような形状となっている。焦点（Ｆ１）とリフレクタ（Ｒ）の理論的後端部（リフレクタ（Ｒ）の後端部は、通路を形成するために切り取られる）との間の焦点距離（ｆ０）により、ビームを回復できるようになっている。焦点距離（ｆ０）が短くなると、より多くのビームが回復される。

リフレクタ（Ｒ）の壁は、少なくとも１つの縁部により形成された開口部、好ましくは、光軸（Ｙ−Ｙ）の上方及び下方において、水平面に位置する２つの開口部を備えている。開口部は、フィラメント、アーク、または光源（Ｓ）の後端部まで少なくとも延びている。

少なくとも１つの副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）が、各開口部に関連して、光軸（Ｙ−Ｙ）から離れた開口部の側方に設けられている。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、開口部を通過したビームの少なくとも一部を集光し、レンズ（１）を介さないで、出射方向（光軸（Ｙ−Ｙ）と平行）へ反射するようになっている。副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、垂直方向に意図的に分離されている。しかし、光軸（Ｙ−Ｙ）方向における奥行きが増えないように、方形レンズ（１）の出射面（Ｑ）により、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）を区切る必要がある。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、方形レンズ（１）により発生されるビームに比べて、拡散されない光軸（Ｙ−Ｙ）に沿った長距離のビームを発生するようになっている。また、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、すれ違いビームを発生するために、所定の角度（右側運転または左側運転による）だけ水平方向から傾斜した傾斜カットオフ線（Ｌｄ）（図６）の下方へ、ビームを発生するようになっている。

図示のように、右側走行のヨーロッパの国では、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）により発生されるビームの傾斜カットオフ線（Ｌｄ）は、水平方向に対して、左側から右側上方へ向かって１５°の角度で傾斜している。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は複合面型であり、ヨーロッパ特許公開第0933 585号公報に示されているような「垂直リフレクタ」である。このようなリフレクタは、主に垂直方向へ延び、その面は、焦点に近接する光源（Ｓ）からのビームを、カットオフ線の下方において、おおむね水平方向へ反射するようになっている。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）の複合面は、横向きのフィラメントに対応しており、最大照度を発生するために用いられるイメージの高さを低くし、道路上を「這う」ビームを低減させることができる。水平方向に対して１５°の角度で傾斜したカットオフビームは、０°〜１５°の角度で傾斜したイメージを上方へ移動させることにより発生される。

方形レンズ（１）のためのリフレクタ（Ｒ）の母線に関して、完全に横向きのフィラメントを用いることにより、モジュールにより捉えられるビームが減少する。しかし、フィラメントを水平面において傾けて、捉えられるビームを増加させることもできる。その場合には、横向きのフィラメントに比べ、より適切で信頼性のある軸向きのフィラメントを用いるのが好ましい。

それにより、フィラメントの通路孔と不透明な端部（黒色の上端部）の陰状円錐部が移動する。有効なビームは、リフレクタの出射面の少なくとも一側方に集光され続ける。表面では、放物状のビームを発生させるために焦点位置が変更され、また、「垂直」リフレクタのために、オフセットされる領域が変更されて、水平面に対して１５°の角度で傾斜したカットオフビームが発生される。

このように変更する場合、捉えられるビームと道路上を「這う」ビーム量との中間点を選択することができる。

広い範囲を照射する副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）を、最小のイメージとするために、光源（Ｓ）から垂直方向に分離するのが好ましい。しかしながら、この分離は、ヘッドライトの全高により制限される。

光源（Ｓ）のフィラメントが軸向き、またはほぼ軸向きであると、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）の表面は、母線及び制御される焦点を有することとなり、フィラメントの軸の周りで所望の角度だけ回転されたイメージが照射されて、再びカットオフされる。一方、フィラメントが横向き（垂直な複合面）の場合、イメージがオフセットされるようになっている。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）を選択的に垂直方向に分離して、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）の焦点距離を決定する出射面（Ｑ）を、例えば非限定的に２０ｍｍ〜２５ｍｍとする。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）の表面の母線は、ほぼ放物状とされ、右側走行時に、最大のイメージのビームの強度が、右側へ向かって掃引されて最大となり、１５°の角度でカットオフされたビームが形成される。

上方の副リフレクタ（Ｍ２）は、リフレクタ（Ｒ）から垂直方向に分離されているので、副リフレクタ（Ｍ２）からの下方へ向かうイメージの一部が、レンズ（１）の上縁に到達せず、平滑ガラス（Ｇ）内における反射による眩惑が防止される。

リフレクタ（Ｒ）と各副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）との間に設けられた垂直方向の空間（Ｅ２）（Ｅ３）は、ヘッドライト（Ｐ）を大きくすることなく、他の機能を実現するために好適に用いられる。

特に、図３に示すように、空間（Ｅ２）には、ＤＲＬ（日中走行用ライト）機能が設けられている。この機能は、公知の手段（図示しない）により空間（Ｅ２）に固定された好適なリフレクタ（４）と、光源（５）とにより実現される。ＤＲＬ機能では、最低照射面が規則により定められている。必要に応じて、リフレクタ（Ｒ）の照射面を方形レンズ（１）の照射面またはその一部により増やし、方形レンズ（１）の上縁（６）を、ＤＲＬ機能をなすリフレクタ（４）の一部により照射する。

その他の付加的な機能、例えば側方ライト、方向指示ライト（ＩＤ）、フォグランプ（ＡＢ）、固定型屈折ライト（ＦＢＬ）の機能を、空間（Ｅ２）（Ｅ３）に設けることができる。これらの付加的な機能をＬＥＤで実現できる場合、熱的な理由から、光源（Ｓ）であるすれ違いランプの下方にＬＥＤを設けるのが好ましい。

光源（Ｓ）及びリフレクタ（Ｒ）により照射される主ビーム機能を妨害しないために、また、すれ違いモードにおいて眩惑を発生させないために、付加的な機能のリフレクタを、光源（Ｓ）から発生され、リフレクタ（Ｒ）の開口部の縁にある光円錐（Ｃ２）（Ｃ３）（図３）の後方に位置させる必要がある。

ＤＲＬ、側方ライト、またはその他の付加的な機能は、リフレクタ（Ｒ）及び副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）に固定された単純なリフレクタにより実現されるようにするのが好ましく、それにより、リフレクタを一体的に製造でき、鋳型から光軸（Ｙ−Ｙ）の方向に取り外すことができる。

方形レンズ（１）を有するモジュールは、水平曲線（Ａ）及び所定の奥行き（Ｈ）（図４）をもって、集光される全ビームと最長の焦点距離に関して最適化されている。

リフレクタ（Ｒ）の垂直断面は、比較的長い焦点距離のために、やや垂直方向を向く準放物面からなっている。光軸（Ｙ−Ｙ）を通過するリフレクタ（Ｒ）の垂直断面（図２）は、異なる焦点（Ｆ１）（Ｆ２）を有し、準放物面である２つのアーク部（Ｒ１）（Ｒ２）からなる上部と、異なる焦点（Ｆ３）（Ｆ４）を有し、準放物面である２つのアーク部（Ｒ３）（Ｒ４）からなる下部とを備えている。

光源（Ｓ）は、光軸（Ｙ−Ｙ）と平行な軸を有し、かつ、その上方に位置する円柱形状となっており、さらにそれと接する下方母線を有している。

アーク部（Ｒ１）は、焦点（Ｆ１）を、光源（Ｓ）の後端（またはその近傍）において、光軸（Ｙ−Ｙ）上に位置させるような形状となっている。アーク部（Ｒ２）は、焦点（Ｆ２）を光源（Ｓ）の上方後端（またはその近傍）に、すなわち、光軸（Ｙ−Ｙ）よりやや上方に位置させるような形状となっている。

下方のアーク部（Ｒ３）は、焦点（Ｆ３）を、光源（Ｓ）の前端（またはその近傍）において、光軸（Ｙ−Ｙ）上に位置させる形状となっている。アーク部（Ｒ４）は、焦点（Ｆ４）を光源（Ｓ）の上方前端（またはその近傍）に、すなわち、光軸（Ｙ−Ｙ）よりやや上方に位置させる形状となっている。

このように、リフレクタ（Ｒ）のセクションのアーク部（Ｒ１）（Ｒ２）とアーク部（Ｒ３）（Ｒ４）との間で、焦点距離が異なっている。上方のアーク部（Ｒ１）（Ｒ２）は、下方のアーク部（Ｒ３）（Ｒ４）よりも短い焦点距離を有している。２つの焦点距離間の差異は、光源（Ｓ）のフィラメントの長さに基づいている。

非限定的な例をあげれば、フィラメントの軸方向の長さは４ｍｍであり、上方のアーク部（Ｒ１）（Ｒ２）の焦点距離は１２ｍｍであり、下方のアーク部（Ｒ３）（Ｒ４）の焦点距離は１６ｍｍである。焦点距離が長くなると、光源（Ｓ）の位置決め誤差が小さくなる。光源（Ｓ）の位置決め許容差は、０．１５ｍｍである。

焦点は、上方カットオフ線（Ｌｇ）の上方で、方形レンズ（１）から発生されるカットオフビームのシャープネスを最適化するように制御される。反復処理により最適化されるようになっている。

方形レンズ（１）と、リフレクタ（Ｒ）の母線（垂直面を通過するセクションに対応する）の種々の焦点との位置パラメータは、最小の奥行きとなるように選択される。最小の必要空間が、光源（Ｓ）の前端部または膨出部とレンズ（１）との間に必要な最小距離により定められ、熱的な問題と、ビームの遮蔽の問題が解消される。

図３は、空間（Ｅ２）を通過し、リフレクタ（Ｒ）の底縁と交差する一点鎖線の軸を示している。この軸を下方へ延長すると、リフレクタ（Ｒ）にはシャドーリミットが形成される。この場合、開口部において、ビームは、全くまたは殆んど「消滅」しない。開口部を通過したリフレクタ（Ｒ）からの全ビームは、副リフレクタ（Ｍ４）により回復される。

次に、リフレクタ（Ｒ）の垂直断面に位置する焦点の制御の一例を、図４及び図５を参照して説明する。

図４において、ビーム（ｉ）は、光源（Ｓ）の中心から照射され、光軸（Ｙ−Ｙ）を有する水平断面の点（ｍ）においてリフレクタ（Ｒ）に到達する。点（ｍ）において、リフレクタ（Ｒ）の面と直交する線を直線（ｎ）として示してある。ビーム（ｉ）は、直線（ｎ）に関して対称的な方向（ｑ）に反射される。方向（ｑ）を向くＶ−Ｖ線断面に対応するリフレクタ（Ｒ）の断面は、図５に示すように、４つの異なる曲線（Ｒｑ１）（Ｒｑ２）（Ｒｑ３）（Ｒｑ４）からなる曲線（Ｒｑ）となっている。

直線（ｎ）の垂直断面における光源（Ｓ）の第１の直角投影ビームが発生され、第１の直角投影ビームから、方向（ｑ）の垂直断面における第２の直角投影ビームが発生される。方向（ｑ）の面において、光源（Ｓ）による円形光が楕円形光に変形される。曲線（Ｒｑ１）（Ｒｑ２）は、底部母線及び上部母線の垂直方向において、光源（Ｓ）の後端部で焦点（Ｆｑ１）（Ｆｑ２）を有するような形状となっている。下方の２つの曲線（Ｒｑ３）（Ｒｑ４）は、曲線（Ｒｑ１）（Ｒｑ２）と同じ垂直方向の高さにおいて、光源（Ｓ）の前端部で、焦点（Ｆｑ３）（Ｆｑ４）を有するようになっている。

図６は、ヘッドライトから所定距離（２５ｍ）だけ離れて設けられ、光軸（Ｙ−Ｙ）と直交するスクリーンに照射された本発明によるすれ違いビームの略図である。ビームは、左側の上方カットオフ線（Ｌｇ）と、水平方向に対して１５°の角度で左側から右側上方へ傾斜した傾斜カットオフ線（Ｌｄ）とにより形成されるＶ形状のカットオフ線により、カットオフされる。これら２つの線の交点を、頂点（Ｋ）とする。

頂点（Ｋ）の各側方において、上方カットオフ線（Ｌｇ）の下方に位置する領域は、規則により「領域IV」と定められている。領域（IV）における照度を、所定の最低レベルとする必要がある。

ビームを改善し、領域（IV）の左側で必要となる照度を満足させるために、下方にある副リフレクタは、２つの部材、すなわち、下部部材であって、最小イメージを発生する上述した副リフレクタ（Ｍ３）と、上部部材であって、特別な面である副リフレクタ（Ｍ４）（図２及び図３）とを備えている。上部部材は、光源（Ｓ）のイメージを、光軸とヘッドライトの中心及び領域（ＩＶ）の左端を通る方向との間で６°の角度をもって、領域（IV）の上方カットオフ線（Ｌｇ）の下方へ拡散する。

リフレクタ（Ｒ）の面は、光源（Ｓ）を中央に位置させるためにより長くなっている下方において、より開いているので、副リフレクタ（Ｍ４）を下方に設けるのが好ましい。

規則に基づく特定点（７５Ｒ）は、所定の座標に位置する頂点（Ｋ）のやや右側に位置している。

特定点（７５Ｒ）での照度を最適とするために、方形レンズ（１）から発生されるビームは、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）から発生されるビームに対して動かされる。このため、方形レンズ（１）からのビームは、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）からのビームに対して垂直方向下方へ下げられる。Ｖ形状をなす傾斜カットオフ線（Ｌｄ）は、副リフレクタにより設定されるので、傾斜カットオフ線（Ｌｄ）は移動しない。

一方、方形レンズ（１）のビームのために、上方カットオフ線（Ｌｇ）は、図７に示すように下方へ移動される。図７に示すように、Ｖ形状の頂点（Ｋ）は、傾斜カットオフ線（Ｌｄ）上で左側下方へ移動する。

頂点（Ｋ）を光軸（Ｙ−Ｙ）へ戻すために、図７に示すように、右側（矢印（Ｔｄ））及び上方（矢印（Ｔｈ））へ、副リフレクタのビームが移動される。

一例では、方形レンズ（１）のビームは、０．３３°下げられている。この場合、ビームは、右側へ２％（移動角度の接線）及び上方へ０．５％（移動角度の接線）移動させられて調節される。

図８に示すように、方形レンズ（１）から発生されるビームは、上縁により形成された水平軸の周りを、レンズ（１）の出射面を回転させることにより下方へ偏向される。レンズ（１）の出射面は、平らな後面（１ａ）により形成されているのが好ましい。

一方の面が後面（１ａ）に押圧されたプリズム（７）を付加することにより、出射面は回転される。プリズム（７）の上縁は、レンズ（１）の出射面の上縁に設けられ、プリズム（７）の下縁は下縁に設けられている。プリズム（７）は、同等の屈折率を有するように、レンズ（１）と同様に形成される。プリズム（７）を物理的に設ける必要はない。すなわち、「垂直」に適切な角度で傾斜した平面レンズにより構成することができる。「垂直」とは、レンズ（１）の他面の母線軸方向ということである。

この構成において、方形レンズ（１）のビームが傾けられたのと同じ角度だけ、（存在する場合には）副リフレクタ（Ｍ４）のビームを傾ける必要がある。これは、下方焦点を通る水平軸の周りを副リフレクタ（Ｍ４）を回転させることによりなされる。

装置の上方または下方に、副リフレクタを設けることができる。また、所定のヘッドライトに組み入れる場合、非対称型が好ましいこともあるので、上方または下方の一方のみに副リフレクタを設けることができる。ビームを明るく保つために、光源（Ｓ）を、副リフレクタの方向に、方形レンズ（１）に対してずらして設けることが好ましい。このように位置させると、ずらした方向とは反対の方向に近接する面を得ることができる。

ビームの照射範囲を十分に保つために、例えば副リフレクタ（Ｍ３）（図９）の面を、方形レンズ（１）の出射面（Ｑ）を超えて突出させることが望ましく、それにより、小さいイメージとなる。しかし、副リフレクタ（Ｍ３）を下方において大きくすることは、光源（Ｓ）からのビームの遮蔽により、不透明な端部（８）（黒い先端部）により、または方形レンズ（１）の底部（９）により技術的に制限される。

光軸（Ｙ−Ｙ）に沿った奥行き（Ｈ１）はより長くなるが、湾曲した平滑ガラス（Ｇ）と直交する方向の奥行き（Ｈ２）は短くなる。

副リフレクタ（Ｍ４）を一側方に、他の副リフレクタをなす他の追加的な全ての面を、他の側方に設けるのが好ましい。

方形レンズ（１）によりビームの幅が広くされ、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）のような他の部材からのビームの幅は狭いので、チーク部（Ｊ１）（Ｊ２）（図１）によるビームの角度に関する問題は発生しない。また、傾斜カットオフ線（Ｌｄ）を延長する別々のイメージが、副リフレクタの中央領域から発生される。このため、チーク部（Ｊ１）（Ｊ２）は、光学的に作用することがない。

リフレクタ（Ｒ）は、開口部により、光源（Ｓ）の上方及び下方で開いているので、方形レンズ（１）のモジュールを含むリフレクタの熱的問題が低減する。

副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）の面は、鋸歯状であり、方形レンズ（１）からのビームは繰り返し反射される。

非対称型の装置の場合、すなわち、方形レンズ（１）が上方を向いており、光源（Ｓ）が方形レンズ（１）の下方へずれており、単一の副リフレクタが方形レンズ（１）の下方にある場合、形状に合致させて「垂直」型のリフレクタを副リフレクタに用いるのが好ましい。

図１０は、等照度曲線（等照度の点）を有するビームの測光図である。中心の曲線（Ｉｍ）は、例えば４８ルクスと高照度である。曲線（Ｉｍ）の内側は、最大照度点、例えば６８ルクスの照度である。外側の曲線（Ｉｆ）は、低照度、例えば０．４ルクスである。中間の曲線の照度は、中心から外側へ漸進的に低減する。

百分率で示される水平方向の目盛りは、光軸（Ｙ−Ｙ）と、ヘッドライトの中心及びスクリーン上の目盛り付けされた点を通過する水平方向との間に形成される角度の接線に対応している。垂直方向の目盛りは、光軸（Ｙ−Ｙ）を通過する水平面と、ヘッドライトの中心及びスクリーン上の目盛り付けされた点を通過する方向との間に形成される角度の接線に対応している。上方カットオフ線（Ｌｇ）及び傾斜カットオフ線（Ｌｄ）も示してある。

本発明によるヘッドライトにより、ビームが捉えられて高照度となり、高効率化となる。ヘッドライトの奥行きが制限される。追加的機能のためのリフレクタやＤＲＬ機能及びその他の機能の全てのリフレクタを、スライドさせることなく一斉に鋳型から取り出すことができる。すれ違いビームを発生させるために、ヘッドライトに、ビームを吸収するシールドを設ける必要がない。

集積化及び必要とされる型式により、副リフレクタを上部または底部に取り付けることができる。

図１１〜図１３は、第２の実施例のヘッドライトを示している。ヘッドライトは水平方向となっている。第１の実施例と共通の部材の説明を省略し、図１〜図１０に示した部材と同等の部材には、同一符号を付してある。

図１１は、リフレクタ（Ｒ）、楕円形のレンズ（Ｄ）、及び副リフレクタ（Ｍ２）を有するヘッドライトの斜視図である。ている。レンズ（Ｄ）は、周面に取り付けられた固定部材（Ｅ）により、リフレクタ（Ｒ）に固定されている。また、固定部材（Ｅ）を、美観の点からレンズ（Ｄ）の一部、特に上部に設けたり、ヘッドライトの熱を換気して逃すために、１つ以上の開口部を設けたりしてもよい。

図１２の平面図には、軸向きの光源（Ｓ）、弓形断面の「方形」レンズ（Ｄ）、及び開口部が示されている。第１の実施例とは異なり、副リフレクタ（Ｍ２）は水平方向に設けられ、開口部は垂直方向を向いている。副リフレクタ（Ｍ２）は、複合面型であり、１５°の角度だけカットオフされたすれ違いビームを発生できる。

図１３の正面図には、３つの領域、すなわち鋸歯状でない領域（Ｚ１）及び鋸歯状の領域（Ｚ２）（Ｚ３）に分割された副リフレクタ（Ｍ２）を示してある。副リフレクタ（Ｍ２）の右側下方に位置する領域（Ｚ２）は、１５°の角度でカットオフされたすれ違いビームを発生し、領域（Ｚ１）の上方に設けられた領域（Ｚ３）は、水平方向にカットオフされたすれ違いビームの範囲を広げる。図１３において、領域（Ｚ２）（Ｚ３）を、選択的に鋸歯状とすることができる。

図１４は、本発明の第３の実施例を示している。第３の実施例は、第２の実施例と類似しており、同様のレンズを有する水平型のヘッドライトとなっている。副リフレクタ（Ｍ２）に対するリフレクタ（Ｒ）の相対位置のみが異なっている。すなわち、レンズ（Ｄ）に対する副リフレクタ（Ｍ２）の位置は、垂直方向に関して逆になっており、１５°の角度でカットオフされたすれ違いビームを発生する領域（Ｚ２）は、副リフレクタ（Ｍ２）の左側上方、すなわち、ビームの範囲を広げる領域（Ｚ３）の上方に設けられている。

図１４の実施例において、左側走行用のヘッドライトのすれ違いビームを得ることも可能である。すなわち、図１３及び図１４のモジュールの光軸を含む垂直面に対して、１５°のＶ形状のすれ違いビームを対称的に反転させ、開口部を反対側に設けることにより実現される。

図１５は、本発明によるヘッドライトの第４の実施例を示す正面図である。逆Ｌ型のヘッドライトであり、レンズ（Ｄ）及びリフレクタ（Ｒ）は、２つの副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）と関連している。リフレクタ（Ｒ）は、２つの開口部を画定しており、そのため、光源（Ｓ）により発生されるビームの一部は、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）へ到達する。各副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、互いに直交して設けられている。また、２つの開口部も互いに直交して設けられており、１つの開口部で連結されている。開口部を分離してもよい。また、ヘッドライトをＬ型、Ｔ型、楕円型等とすることもできる。

上述した種々の実施例のように、本発明のヘッドライトを様々な形状に変更することができる。

また、方形レンズの各側方に設けられた副リフレクタを、例えば９０°回転させて、図１と同様の構造の水平方向型のヘッドライトとすることもできる。

本発明の第１の実施例を示す、垂直方向型のヘッドライトの正面図である。 図１のII-II線縦断面図である。 追加的なＤＲＬ機能を備える図２の変形例を示す縦断面図である。 図２のIV-IV線断面図である。 図４のV-V線断面図である。 本発明のヘッドライトにより照射されたスクリーンの中央領域を示す図である。 傾斜カットオフ線に対して、水平方向に相対移動するカットオフビームを示す図である。 光軸と平行な垂直面を通過する、出射面にプリズムを備える方形レンズの図である。 傾斜した出射面を有するヘッドライトの変形例の縦断面図である。 本発明の第１の実施例によるヘッドライトの測光図である。 本発明の第２の実施例を示す水平方向型のヘッドライトの斜視図である。 図１１の水平断面図である。 図１１のヘッドライト（右側走行時のすれ違いヘッドライト）の正面図である。 本発明の第３の実施例を示す水平方向型のヘッドライトの正面図であり、右側走行時のすれ違いヘッドライトであり、図１３とは副リフレクタ（Ｍ２）とリフレクタ（Ｒ）とが倒置されている。 本発明の第４の実施例を示すＬ型のヘッドライトの正面図である。

符号の説明

１ 方形レンズ
１ａ 後面
１ｂ 前面
２、３ 縁部
４ リフレクタ
５ 光源
６ 上縁
７ プリズム
８ 端部
９ 底部
７５Ｒ 特定点
Ａ 水平曲面
Ｂ ハウジング
Ｃ２、Ｃ３ 光円錐
Ｄ 偏向部材
Ｅ 固定部材
Ｅ２、Ｅ３ 空間
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 焦点
Ｆｑ１、Ｆｑ２、Ｆｑ３、Ｆｑ４ 焦点
ｆ０ 焦点距離
Ｇ 平滑ガラス
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２ 奥行き
ｉ ビーム
Ｉｍ 曲線
Ｉｆ 曲線
Ｊ１、Ｊ２ チーク部
Ｋ 頂点
Ｌｄ 傾斜カットオフ線
Ｌｇ 上方カットオフ線
Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ 副リフレクタ
ｍ 点
ｎ 直線
Ｐ ヘッドライト
Ｑ 出射面
ｑ 方向
Ｒ リフレクタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ アーク部
Ｒｑ１、Ｒｑ２、Ｒｑ３、Ｒｑ４ 曲線
Ｓ 光源
Ｔｄ、Ｔｈ 矢印
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 領域

Claims (20)

1. 光軸（Ｙ−Ｙ）及び少なくとも１つの焦点（Ｆ１）を有するリフレクタ（Ｒ）と、リフレクタ（Ｒ）の焦点に近接して位置する光源（Ｓ）と、リフレクタ（Ｒ）の前方に位置する透明な光学的偏向部材（Ｄ）とを備え、光学的偏向部材（Ｄ）は、方形レンズ（１）と方形レンズ（１）の後方に位置するリフレクタ（Ｒ）とを有するモジュールを備え、このモジュールは、ビームを水平方向に拡散するようになっている自動車のヘッドライトにおいて、
   −リフレクタ（Ｒ）の壁は、リフレクタ（Ｒ）の光軸（Ｙ−Ｙ）を通る面の一側方にある少なくとも１つの縁部（２）（３）により形成された開口部を備え、
   −少なくとも１つの副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）を、光軸（Ｙ−Ｙ）から離れた開口部の一側方に設け、この副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、開口部を通過した光源（Ｓ）からのビームの少なくとも一部を集光し、方形レンズ（１）により遮られない追加的なビームを反射するようになっていることを特徴とするヘッドライト。
2. リフレクタ（Ｒ）の壁は、垂直、水平、または垂直面に対して傾斜し、かつ、前記光軸（Ｙ−Ｙ）を通る面の一側方にある少なくとも１つの開口部を備え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。
3. 方形レンズ（１）のモジュールは、水平曲線（Ａ）、所定の奥行き、及び最大限の焦点距離をもって、集光される全ビームに対して最適化されてい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。
4. 方形レンズ（１）のモジュールは、開口部が光軸（Ｙ−Ｙ）を通過する垂直面または傾斜面の一側方にある場合、垂直断面の高さ、所定の奥行き、及び最大限の焦点距離をもって、集光される全ビームに対して最適化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。
5. リフレクタ（Ｒ）の壁は、光軸（Ｙ−Ｙ）を通過する面の各側方、特に、光軸（Ｙ−Ｙ）を通過する水平面の上下、または光軸（Ｙ−Ｙ）を通過する垂直面の左右にそれぞれ設けられた２つの開口部を備え、少なくとも１つの副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）が、各開口部と関連づけて、光軸（Ｙ−Ｙ）から離れた開口部の側方に設けられ、方形レンズ（１）により遮られない追加的なビームを発生するようになってい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。
6. 両方または一方の開口部は、水平、垂直、または垂直面に対して傾斜する面に位置してい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。
7. リフレクタ（Ｒ）の副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、複合面であり、ビームの照射範囲を広げるようになってい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。
8. リフレクタ（Ｒ）の副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）は、水平面に対して１５°の角度で傾斜したカットオフ線（Ｌｄ）を形成するようになっていることを特徴とする、請求項７に記載のヘッドライト。
9. 方形レンズ（１）がリフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）により反射される戻り光を遮らないように、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）を、方形レンズ（１）から垂直方向または水平方向に十分に離してあ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。
10. 方形レンズ（１）の副リフレクタ（Ｍ２）とリフレクタ（Ｒ）との間の少なくとも１つの空間（Ｅ２）を、全体的な寸法を増すことなく、他の照明または表示機能を発揮させるために用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。
11. ＤＲＬ機能を実現するリフレクタ（４）及び光源（５）を、副リフレクタ（Ｍ２）と方形レンズ（１）の上縁または側縁との間に設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のヘッドライト。
12. ＤＲＬ機能を実現するために、照射面は、方形レンズ（１）の少なくとも一部により増加され、前記一部は、ＤＲＬ機能のためのリフレクタ（４）により反射されるビームを反射する方形レンズ（１）の上縁または側縁であることを特徴とする、請求項９に記載のヘッドライト。
13. 追加的な機能を、単一のリフレクタ（４）で行い、すべてのリフレクタ（Ｒ）（Ｍ２）（Ｍ３）（４）を、光軸（Ｙ−Ｙ）方向に鋳型から取り外し可能な一体型として形成した、請求項１０〜１２のいずれかに記載のヘッドライト。
14. 開口部が水平面または傾斜面にある時、最小のイメージを発生し、傾斜したカットオフ線をもって広範囲の領域に照射する副リフレクタ（Ｍ３）と、光軸（Ｙ−Ｙ）と近接して、Ｖ形状をなす傾斜カットオフ線（Ｌｄ）の頂点（Ｋ）へ向かうカットオフ線の下方へイメージを拡散させる副リフレクタ（Ｍ４）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のヘッドライト。
15. Ｖ形状をなす傾斜カットオフ線（Ｌｄ）の頂点に対して位置が定められた点における照度を最適化するために、副リフレクタ（Ｍ２）（Ｍ３）のビームに対して方形レンズ（１）からのビームを垂直方向に移動させるプリズム（７）を備えることを特徴とする、請求項１４に記載のヘッドライト。
16. 方形レンズ（１）のビームを、方形レンズ（１）の出射面に取り付けられたプリズム（７）、または適切に形成された方形レンズ（１）の出射面により下方へ移動させるようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載のヘッドライト。
17. 副リフレクタの面を、方形レンズ（１）の出射面と接し、光軸（Ｙ−Ｙ）と直交する出射面（Ｑ）により区切ってあることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のヘッドライト。
18. ビームの広い照射範囲を維持するために、方形レンズ（１）の出射面（Ｑ）から突出した面を、副リフレクタ（Ｍ３）に設けたことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のヘッドライト。
19. 追加の副リフレクタまたは（Ｍ）の少なくとも一つは、光源により発生されるビーム内において、少なくとも、リフレクタ（Ｒ）により形成されたシャドーリミットに到達するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載のヘッドライト。
20. 請求項１〜１９のいずれかに記載のヘッドライトを、少なくとも１つ備える車両。

Images