JP4606021B2 - 横方向光源を備えた自動車両用ヘッドライト - Google Patents

Description

本発明は、反射鏡および反射鏡の光軸に対して横方向に自由に動く、反射鏡の焦点の近傍に置かれた光源を備えた自動車両用ヘッドライト（ａ ｈｅａｄｌｉｇｈｔ ｆｏｒ ａ ｍｏｔｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ）に関する。

ＥＰ ０ ９３３ ５８５に、横方向光源および垂直化反射鏡を備えたヘッドライトが開示されている。「垂直化反射鏡」という表現は、反射鏡が主として垂直方向に自由に動き、かつ、その表面が、反射鏡の焦点の近傍に置かれた光源が発する光線を、実質的に水平方向に反射するように決定されていることを意味しているものと理解されたい。ＥＰ ０ ９３３ ５８５のヘッドライトによれば、プロジェクタの光軸に沿った、水平平面より下側のビームが厳密に遮断された満足すべきレンジのビームを得ることができる。

しかしながら、高速道路の路肩を照らすことは、どちらかと言えば困難である。
ＥＰ ０ ９３３ ５８５

本発明の目的は、とりわけ、垂直化反射鏡を備えたヘッドライトによってもたらされる利点を維持する一方で、同時に、路肩を照らすための幅の広いビームを単純かつ有効な方法で得ることができるヘッドライトを提供することである。

本発明によれば、上で定義した自動車両用ヘッドライトは、以下のようなヘッドライトである。
−楕円体反射鏡の内部焦点の近傍に横方向光源が置かれている。
−楕円体反射鏡の壁に、光源の幾何学軸を通り、かつ、楕円体反射鏡の光軸に平行な平面の片側に位置するカットアウト（ｃｕｔｏｕｔ）が設けられている。
−楕円体反射鏡の前方に、光軸が該楕円体反射鏡の光軸と平行あるいは一致し、かつ、焦点が該楕円体反射鏡の外部焦点に近接したレンズが置かれている。
−幅が広く、かつ、よりショート・レンジのビームを生成する楕円体反射鏡内に収納された光源から、上記レンズによって妨害されることのないロング・レンジ・ビームを生成するべく設計された垂直化反射鏡が、楕円体反射鏡の大部分に対して、カットアウトとは反対側に配列されている。

垂直化反射鏡の表面は、光源の近傍に位置する焦点を有していることが好ましい。垂直化反射鏡には、少なくとも１つの中央ファセットおよび互いの方向に向かって傾斜した２つの横方向ファセットの範囲を定める光条（ｓｔｒｉａｔｉｏｎ）を持たせることができる。

垂直化反射鏡によって生成されるビームは、光軸の両側に最大±２０°の開口を有していることが好ましい。楕円体反射鏡によって生成されるビームは、光軸の両側に約±４０°の開口を有している。

一般的には、光源の主軸を通り、かつ、楕円体反射鏡の光軸に平行な平面は水平である。この水平平面の上方に楕円体反射鏡が位置し、また、この水平平面の下方に垂直化反射鏡が位置していることが好ましい。

本発明によるヘッドライトは、自動車両用ディップドビーム・ヘッドライト（ｄｉｐｐｅｄ−ｂｅａｍ ｈｅａｄｌｉｇｈｔ）であっても良い。その場合、楕円体反射鏡は、放出されるビームが本質的に所定のレベルの下方に位置するよう、外部焦点の近傍に位置するカバーを備え、一方、垂直化反射鏡は、ディップドビームのＶ形カットオフ（Ｖ−ｓｈａｐｅｄ ｃｕｔｏｆｆ）に対応するＶ形カットオフを生成するべく設計される。

カバーは、楕円体反射鏡の焦点または焦点の後方に設けることができる。カバーの上辺は、反射鏡の光軸を通る水平平面の下方、詳細には約１．５ｍｍ下方に位置していることが好ましい。カバーは、凹面が楕円体反射鏡の像面湾曲に沿って前方に向いた、垂直方向の母線（ｇｅｎｅｒａｔｒｉｃｅｓ）を備えたシリンダの一部で構成することができる。

レンズの光軸は、楕円体反射鏡の光軸に対して、カットアウトと同じ側に向かってオフセットしていることが有利である。

レンズは、レンズの焦点が楕円体反射鏡の外部焦点の後方、詳細には約１．５ｍｍ後方に位置するように配列することができる。

別法としては、光源の主軸を通り、かつ、反射鏡の光軸に平行な水平平面の下方に楕円体反射鏡を設け、また、この平面の上方に垂直化ヘッドライトを設けることもできる。この構造は、光源が放電バルブである場合に有利である。

以上の説明とは別に、本発明について、以下、何ら制限されることのない添付の図面を参照して、本発明の例示的実施形態に関してより詳細に説明する。

図１ないし３を参照すると、自動車両用ヘッドライトＰは、その幾何学軸が水平であり、かつ、ヘッドライトの光軸Ｙ−Ｙと直交する横方向光源Ｓを備えていることがわかる。

光源Ｓには、概ね円筒状のフィラメントを備えたハロゲン・バルブを使用することができる。軸方向フィラメントを備えたＩＩ１またはＨ７標準バルブの場合、バルブは、ヘッドライト内に横方向に取り付けられる。また、横方向フィラメントを備えた標準Ｈ３バルブの場合、このＨ３バルブは、ヘッドライト内に軸方向に取り付けられる。

別法としては、光源Ｓに、その平均幾何学軸が図１の平面に対して直角をなす、概ね円筒状の弧を生成する放電バルブを使用することもできる。

光源Ｓは、楕円体反射鏡Ｒ１の内部焦点Ｆｉの近傍に置かれている。「楕円体反射鏡」という用語は、表面が２つの焦点、すなわち内部焦点Ｆｉおよび外部焦点Ｆｅによって画定される反射鏡を意味することを意図しており、この表面は、必ずしも正確な楕円体である必要はないが、楕円体の表面に類似している。

楕円体反射鏡Ｒ１の壁は、光源Ｓの幾何学軸を通り、かつ、光軸Ｙ−Ｙに平行な平面の片側にカットアウト１を有している。図に示す実施例では、問題の平面は、光源Ｓの幾何学軸を通る水平平面である。カットアウト１は、傾斜した平面に沿った反射鏡Ｒ１の下側半分のカットオフに実質的に対応している。断面の平面は、図１の左側から右側にかけて僅かに傾斜している。図３の平面図で見ると、カットアウト１は、光源Ｓの後部に向かって漸近している２つの辺によって制限されている。カットアウト１の辺の後端部は、軸Ｙ−Ｙと直交する線分によって接続されている。カットアウト１は、光源Ｓが発生する光の最大量を、下方すなわち反射鏡Ｒ１の大部分に対して反対側へ通過させるべく設計されている。

楕円体反射鏡Ｒ１の光軸は、ヘッドライトの光軸Ｙ−Ｙと一致している。

レンズ２は、その光軸が軸Ｙ−Ｙと平行または一致しており、反射鏡Ｒ１の前方に、光が移動する方向に置かれている。レンズ２の直径は約５０ｍｍである。レンズ２は、低拡張レンズ（ｌｏｗ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｌｅｎｓ）であることが好ましい（「拡張」という用語は、ここではレンズとＲ１の外部焦点Ｆｅの間の距離を意味している）。

ヘッドライトのアクセサリ・エレメント、すなわちフロント・ガラスおよび反射鏡、レンズ、光源および他のコンポーネントを保持するための補助装置については、本質的に知られているため、図には示されていない。

レンズ２の焦点３は、反射鏡Ｒ１の外部焦点Ｆｅに近接しているかあるいは一致している。レンズの焦点３は、距離ｄだけ、詳細には約１．５ｍｍだけレンズ２の外部焦点Ｆｅの後方に位置していることが好ましい。

レンズ２の光軸４は、光軸Ｙ−Ｙより下方に位置していることが有利である。詳細には、レンズ２の光軸４と光軸Ｙ−Ｙの間の垂直方向の距離ｈは、約１．５ｍｍであり、反射鏡Ｒ１が発する光の流れをより多く回復することができる。

バルブＳのフィラメントは、楕円体反射鏡Ｒ１が発する光の流れを多くするべく、内部焦点Ｆｉの上方に、垂直方向に配置することができる。

図１ないし３に示す実施例では、ヘッドライトＰは、ディップドビーム機能つまり対向して通過する交通に適したビームを提供するべく設計されている。一部が軸Ｙ−Ｙを通る水平平面より上に位置する反射鏡Ｒ１が発する光ビームを防止するべく、外部焦点Ｆｅの近傍にカバー５が配列されている。カバー５は、任意の適切な手段によって保持された、例えば金属製の不透明プレートからなっている。像面湾曲のため、カバー５は、その凹面を前方に向けた、垂直方向の母線を備えた円筒状表面の一部を形成している。カバー５の上辺は、Ｙ−Ｙを通る水平平面の下方約１．５ｍｍの距離Ｊに位置していることが有利である。

垂直化反射鏡Ｒ２は、楕円体反射鏡Ｒ１の大部分に対して、カットアウト１の反対側に配列されている。この垂直化反射鏡Ｒ２と軸Ｙ−Ｙを通る垂直平面の間の交線は、内部焦点Ｆｉの近傍に焦点を有する放物線の弧に類似した曲線の弧から成っている。通常、反射鏡Ｒ２の表面は、光源Ｓが放出する６ｉなどの光線が、６ｃで軸Ｙ−Ｙに対して平行あるいは実質的に平行な方向に反射するように決定されている。

垂直化反射鏡Ｒ２は、無限遠つまりヘッドライトから数十メートルの距離において、軸Ｙ−Ｙ上に中心を有する光源（Ｓ）の像を生成するように設計されている。

さらに、垂直化反射鏡Ｒ２は、最大±２０°の開口Ａ（図３）中に反射するビームを、光軸Ｙ−Ｙの両側に集束させるように設計されている。反射鏡Ｒ２には、少なくとも３つのファセット、すなわち円筒状表面の一部からなる、その母線が水平であり、かつ、図１の平面に対して直角をなす中央ファセット７、および中央ファセット７に対して互いの方向に向かって僅かに湾曲した２つの横方向ファセット８および９を決定する光条Ｃ１およびＣ２を持たせることができる。垂直化反射鏡の中央ファセット７は、基本的にビームのレンジに寄与し、横方向ファセット８および９は、Ｒ２で反射したビームの拡大に寄与している。

図２に長方形の外郭でその概要を示すヘッドライトのハウジングＫの高さは、ハウジングの幅より高くすることができる。

楕円体反射鏡Ｒ１は、光軸Ｙ−Ｙの両側に約±４０°の開口Ｂ（図３）を有する光ビームを生成している。

考察している、ディップドビームの生成を意図したヘッドライトＰの実施例では、垂直化反射鏡Ｒ２は、図５に関連して説明するように、ディップドビーム・ヘッドライトを統制している法律に対応するＶ形カットオフ・ラインを確立するべく設計されている。

ヘッドライトＰの動作は、以下の通りである。

光源Ｓが動作している間、楕円体反射鏡Ｒ１は、路肩を照らすための極めて幅の広いショート・レンジ・ビームを生成する。

図４は、光軸Ｙ−Ｙに対して直角をなす、ヘッドライトから２５ｍの位置に置かれたスクリーン上のこのビームの照度の等照度曲線を示したものである。図４に示す等照度曲線は、何ら制限されることのない特定の実施例に過ぎない。Ｘ軸は、ヘッドライトの光軸Ｙ−Ｙを通る水平平面のスクリーン上のプロットに対応している。この軸の％（パーセント）目盛りは、光軸と、ヘッドライトの焦点を通り、目盛り部分でスクリーンと交差する直線との間に形成される角度のタンジェントに対応している。Ｙ軸は、光軸Ｙ−Ｙを通る垂直平面のスクリーン上のプロットに対応している。この垂直軸の％（パーセント）目盛りは、光軸を通る水平平面と、ヘッドライトの焦点を通り、目盛り部分でスクリーンと交差する直線との間に形成される角度のタンジェントに対応している。

図４から分かるように、反射鏡Ｒ１によって生成されるビームの等照度曲線は、基本的に、光軸Ｙ−Ｙを通る水平平面の下方に位置している。最大照度である閉曲線Ｌ１は、完全に水平平面の下方に位置しており、垂直軸に対して実質的に対称をなしている。この曲線Ｌ１は、漸減する照度に対応する一連の閉曲線に囲まれている。これらの曲線のいくつかは、横方向に±７０％（これは、約±３５°／ｔａｎ３５°≒０．７の角度に相当する）まで延びている。

考察している実施例では、等照度曲線Ｌ１は、６ルクスの照度に対応している。最大照度は、この曲線の中心に存在している。次の等照度曲線は、漸減する照度に対応し、Ｌ２の場合は３．２ルクスであり、Ｌ３の場合は１．６ルクスである。また、Ｌ４の場合は０．７ルクス、Ｌ５の場合は０．４ルクス、Ｌ６の場合は０．２ルクスである。

したがって図４の場合、楕円体反射鏡Ｒ１によって生成されるビームの総光束は、約２５４ルーメンである。

図５は、垂直化反射鏡Ｒ２によってのみ生成される光ビームの等照度曲線を、考察中の実施例の場合について示したものである。ビームは、図４のビームよりも集中しており、Ｖ形カットオフ・ラインは、ｘ軸の左側に対しては実質的に水平であり、また、ｘ軸の右側へかけて、傾斜した分岐１０の形で上昇している。最大照度Ｖ１の閉等照度曲線は垂直軸と交差し、他の等照度曲線と同様、垂直軸の左側より右側の方へより大きく展開している。この曲線Ｖ１は、３２ルクスの照度に対応している。次の等照度曲線Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９およびＶ１０は、それぞれ２４ルクス、２０ルクス、１６ルクス、１２ルクス、６ルクス、３．２ルクス、１．６ルクス、０．７ルクスおよび０．４ルクスのレベルに対応している。

軸に沿ったこのビームの強力な照度は、レンジが楕円体反射鏡のより幅の広いビーム（図４）のレンジより長いことを意味している。

図６は、楕円体反射鏡Ｒ１および垂直化反射鏡Ｒ２の個々のビームを加え合わせることによって得られたヘッドライトの等照度曲線を示したものである。考察中の実施例では、中央の等照度曲線ＬＶ１は、同じく３２ルクスのレベルに対応している。等照度曲線ＬＶ１を囲んでいる次の曲線は、漸減するレベルに対応している。曲線ＬＶ５は、１２ルクスのレベルに対応し、また、曲線ＬＶ１０は、０．４ルクスのレベルに対応している。

図６の曲線は、左側部分は、光軸を通る水平平面の下方に基本的に位置するディップドビーム光に完全に対応しており、右側部分の傾斜したカットオフ・ラインは、水平平面の上方に上昇している。

以上の説明においては、楕円体反射鏡Ｒ１は、主として、ヘッドライトの光軸Ｙ−Ｙを通る水平平面の上方に位置し、カットアウト１は、垂直化反射鏡Ｒ２と同様、水平平面の下方に位置している。

逆の構造、つまり垂直化反射鏡Ｒ２が、軸Ｙ−Ｙを通る水平平面の上方に位置し、楕円体反射鏡Ｒ１の大部分が水平平面の下方に位置する構造も可能である。この場合、反射鏡Ｒ１のカットアウトは、Ｙ−Ｙを通る水平平面の上方に位置することになる。このような逆構造の場合、反射表面は、所望のビームを提供するべく再計算される。このような逆構造は、放電バルブからなる光源Ｓにとりわけ適している。

本発明は、上で説明したようなディップドビーム・ヘッドライトＰだけではなく、他のタイプのヘッドライト、特にフルビーム・ヘッドライトにも適用される。フルビーム・ヘッドライトの場合、カバー５が省略され、また、光ビームにカットオフ・ラインを提供する必要がない。

カバー５を備えたディップドビーム・ヘッドライトの場合、垂直化反射鏡Ｒ２が存在することにより、完全な楕円体反射鏡を１つだけ有するヘッドライトと比較した場合の光束に関する歩留りが向上している。垂直化反射鏡Ｒ２によって生成される光ビームは、カバー５によっては減少しないため、光束の利得は、２５％程度である。

従来の垂直化反射鏡のみの場合、ビーム幅の達成が比較的困難であり、また、ミラーの側面からの反射を使用しなければならないが、これらの難点は、楕円体反射鏡Ｒ１がビームを広げているため、本発明の解決法によって解決される。

光軸を通る垂直平面上の、本発明によるヘッドライトの略断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った略断面図である。 楕円体反射鏡の測光を示す図である。 垂直化反射鏡の測光を示す図である。 ヘッドライト全体の測光を示す図である。

符号の説明

１ カットアウト
２ レンズ
３ レンズ２の焦点
４ レンズ２の光軸
５ カバー
６ｉ 光源Ｓが放出する光線
７、８、９ ファセット
Ａ、Ｂ 開口
Ｃ１、Ｃ２ 光条
Ｆｅ 楕円体反射鏡Ｒ１の外部焦点
Ｆｉ 楕円体反射鏡Ｒ１の内部焦点
Ｋ ハウジング
Ｐ ヘッドライト
Ｒ１ 楕円体反射鏡
Ｒ２ 垂直化反射鏡
Ｓ 横方向光源（バルブ）

Claims (11)

1. 反射鏡と、反射鏡の光軸に対して横方向に自由に動く、反射鏡の焦点の近傍に置かれた光源とを備えた自動車両用ヘッドライトであって、
   楕円体反射鏡の内部焦点の近傍に横方向光源が置かれ、
   前記楕円体反射鏡の壁に、前記横方向光源の幾何学軸を通り、かつ、前記楕円体反射鏡の光軸に平行な平面の片側に位置するカットアウト（１）が設けられ、
   前記楕円体反射鏡の前方に、光軸が前記楕円体反射鏡の光軸と平行あるいは一致し、かつ、焦点が前記楕円体反射鏡の外部焦点に近接したレンズが置かれ、
   幅が広く、かつ、よりショート・レンジのビームを生成する前記楕円体反射鏡内に収納された光源から、前記レンズによって妨害されることのないロング・レンジ・ビームを生成するべく設計された垂直化反射鏡が、前記楕円体反射鏡の大部分に対して、カットアウトとは反対側に配列されたヘッドライトにおいて、
   前記レンズの光軸が、前記楕円体反射鏡の光軸に対して、カットアウトと同じ側に向かってオフセットしている、ことを特徴とするヘッドライト。
2. 前記垂直化反射鏡の表面が、前記光源の近傍に位置する焦点を有する、請求項１に記載のヘッドライト。
3. 前記垂直化反射鏡が、少なくとも１つの中央ファセットおよび互いの方向に向かって傾斜した２つの横方向ファセットの範囲を定める光条を有する、請求項１または２に記載のヘッドライト。
4. 前記垂直化反射鏡によって生成されるビームが、前記光軸の両側に最大±２０°の開口を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドライト。
5. 前記楕円体反射鏡によって生成されるビームが、前記光軸の両側に約±４０°の開口を有する、前記請求項のいずれか一項に記載のヘッドライト。
6. 前記光源の主軸を通り、かつ、前記楕円体反射鏡の光軸に平行な平面が水平であり、この水平平面の上方に前記楕円体反射鏡が位置し、かつ、この水平平面の下方に前記垂直化反射鏡が位置している、前記請求項のいずれか一項に記載のヘッドライト。
7. 前記楕円体反射鏡が、放出されるビームが本質的に所定のレベルの下方に位置するよう、外部焦点の近傍に位置するカバーを備え、一方、前記垂直化反射鏡が、ディップドビームのＶ形カットオフに対応するＶ形カットオフを生成するべく設計された、ディップドビーム機能を持つ前記請求項のいずれか一項に記載のヘッドライト。
8. 前記カバーの上辺が、反射鏡の光軸を通る水平平面の下方、詳細には約１．５ｍｍ下方に位置している、ディップドビーム機能を持つ請求項７に記載のヘッドライト。
9. 前記レンズが、このレンズの焦点が楕円体反射鏡の外部焦点の後方、詳細には約１．５ｍｍ後方に位置するように配列された、前記請求項のいずれか一項に記載のヘッドライト。
10. 前記光源の横方向主軸を通り、かつ、前記楕円体反射鏡の光軸に平行な平面が水平であり、前記楕円体反射鏡が、前記光源の主軸を通り、かつ、反射鏡の光軸に平行な水平平面の下方に位置し、かつ、前記垂直化反射鏡がこの平面の上方に位置している、請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッドライト。
11. 前記光源が放電バルブである、請求項１０に記載のヘッドライト。

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