JP5844088B2 - Projector headlight in which the light intensity gradient of the light / dark border is attenuated according to the purpose - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1のプリアンブルに記載の自動車用プロジェクターヘッドライトに関する。このような自動車ヘッドライトは、DE102008023551A1から公知である。 The present invention relates to an automotive projector headlight according to the preamble of claim 1. Such an automobile headlight is known from DE 102008023551A1.
プロジェクターヘッドライトは一般に、光源を少なくとも1つ、光源の光を集める光学素子、遮光板エッジつきの遮光板、結像光学系を備える。この光学素子は、集められた光を遮光板エッジに向けるために設けられ、配置されている。これにより遮光板エッジには、遮光板エッジに区切られた第1の配光パターンが生じ、この第1の配光パターンは、結像光学系によって、ヘッドライトの前方視界の中に結像される。この場合遮光板エッジは、この第2の配光パターンにおいて、比較的明るい領域と比較的暗い領域との間の明暗境界として結像される。 A projector headlight generally includes at least one light source, an optical element that collects light from the light source, a light shielding plate with a light shielding plate edge, and an imaging optical system. This optical element is provided and arranged to direct the collected light toward the edge of the light shielding plate. As a result, a first light distribution pattern divided by the light shielding plate edge is generated at the light shielding plate edge, and this first light distribution pattern is imaged in the front view of the headlight by the imaging optical system. The In this case, the light shielding plate edge is imaged as a light / dark boundary between a relatively bright area and a relatively dark area in the second light distribution pattern.
明暗境界を横切るときに生じる光強度勾配は、自動車ヘッドライトを計画、設計する際の重要なパラメーターである。光強度勾配の値が高ければ、コントラストが強くて鮮明な明暗境界として認識される。一方では、明暗境界の鮮明さに対する法的な最小限要求事項があって、これを順守しなければならない。他方で運転者にとっては、不鮮明な明暗境界の方が快適である。移行部分のコントラストが小さくなると、特に波打つ路面に生じるように明暗境界が激しく垂直運動するとき、移行部分のコントラストが強いときよりも、不安定感が少なくなる。したがって移行部分にコントラストが少ないということは、疲れを少なくする方向に作用する。 The light intensity gradient that occurs when crossing the light-dark boundary is an important parameter when planning and designing automobile headlights. If the value of the light intensity gradient is high, the contrast is strong and it is recognized as a clear light / dark boundary. On the one hand, there is a legal minimum requirement for the sharpness of the light / dark boundary that must be observed. On the other hand, a blurred light / dark boundary is more comfortable for the driver. When the contrast of the transition portion becomes small, the feeling of instability becomes less than when the contrast of the transition portion is strong, particularly when the light / dark boundary moves violently and vertically as occurs on a wavy road surface. Therefore, the fact that the contrast is small in the transition portion acts in the direction of reducing fatigue.
冒頭に挙げたプロジェクターヘッドライトの場合、明暗境界の光強度勾配の調節が、レンズとして実現されている結像光学系の表面上の諸領域で行われ、この結像光学系は光学的散乱作用を持つ。これらの領域はそれぞれ、個別のセルの周期的なラスターに区分され、これら個別のセルはそれぞれ、表面を通過する光を、目的に合わせて散乱させる。DE102008023551A1によれば、そこで提案されている対象物は、レンズ表面のランダムなラフニングや、レンズ表面の周期性あるモディフィケーションと比較すると、明暗境界の予測可能で目的に合った調整を可能とする。 In the case of the projector headlights mentioned at the beginning, the light intensity gradient at the boundary between light and dark is adjusted in various regions on the surface of the imaging optical system realized as a lens. have. Each of these regions is partitioned into periodic rasters of individual cells, each of which scatters light passing through the surface for a purpose. According to DE 102008023551A1, the proposed object allows predictable and dark adjustments of the light and dark boundaries compared to random roughening of the lens surface and periodic modification of the lens surface. .
計算と、計算されたレンズを製造できるツールを製造して計算結果を実現することは、非常に手間がかかり、したがって高価である。これを背景として、本発明の課題は、冒頭に挙げた種類のプロジェクターヘッドライトとして、明暗境界の鮮明さの予測可能で目的に合った調整を、より少ない手間で可能とするものを示すことである。 It is very laborious and expensive to produce the calculation and to produce a tool that can produce the calculated lens to achieve the calculation result. Against this backdrop, the problem of the present invention is to show what the projector headlight of the type mentioned at the beginning enables predictable sharpness of the light / dark boundary and adjustment for the purpose with less effort. is there.
この課題は請求項1の諸特徴によって解決される。本発明のプロジェクターヘッドライトは、遮光板が、突起および/または片方を開いた切り込みを遮光板エッジに備えること、そして/または遮光板が、閉じた周縁で区切られた複数の第1の穴を遮光板中に備え、これらの穴は遮光板エッジと間隔を取って配置されていて、この間隔は遮光板の幅の5分の1未満とすることを特徴とする。 This problem is solved by the features of claim 1. In the projector headlight of the present invention, the light-shielding plate has a protrusion and / or a notch with one side opened at the light-shielding plate edge, and / or the light-shielding plate has a plurality of first holes separated by closed edges. Provided in the light shielding plate, these holes are spaced from the edge of the light shielding plate, and this interval is less than one fifth of the width of the light shielding plate.
通常は、遮光板エッジは、第2の配光パターンにおける明暗境界として、ヘッドライトの前方視界に鮮明に結像される。そのため遮光板エッジは通常、結像光学系の焦点近くに位置するように配置されている。そのほかこの遮光板エッジは、遮光板の影になる領域と、遮光板の影にならずしたがって照射された領域との間を、第2の配光パターンで鮮明に分離する。 Usually, the light shielding plate edge is clearly imaged in the front field of view of the headlight as a light / dark boundary in the second light distribution pattern. For this reason, the light shielding plate edge is usually disposed so as to be located near the focal point of the imaging optical system. In addition, the light-shielding plate edge clearly separates a region that becomes a shadow of the light-shielding plate and a region that does not become a shadow of the light-shielding plate and therefore is irradiated by the second light distribution pattern.
本発明によって、この鮮明な分離は弱められ、ぼかされる。いずれの突起も光の影を作るが、この光は従来型の遮光板の場合、明暗境界より下の明るい領域の照明に寄与するはずのものである。それと反対にいずれの切り込み、いずれの穴も光を通過させ、この光は、従来型の遮光板の場合、遮蔽されるはずのものである。換言するならば、従来型の遮光板と比較すると、明るい領域の光強度は平均すると削減され、本来暗い領域の光強度は平均すると増加する。 With the present invention, this sharp separation is weakened and blurred. Both projections make a shadow of light, but this light should contribute to illumination in a bright area below the light / dark boundary in the case of a conventional light shielding plate. On the other hand, any notch and any hole allows light to pass, which should be shielded in the case of a conventional shading plate. In other words, the light intensity in the bright area is reduced on average, and the light intensity in the originally dark area is increased on average compared to the conventional light shielding plate.
同時にこれらの突起は、遮光板エッジの平均的な推移線を超えて突出し、他方で切り込みと穴は、この平均的な推移線の背後に残される。結像光学系の焦点に対する位置についていえば、突起、切り込み、穴の位置は、したがって必然的に、遮光板エッジの平均的な推移線から外れる。 At the same time, these protrusions protrude beyond the average transition line of the shading plate edge, while the cuts and holes are left behind this average transition line. Speaking of the position of the imaging optical system with respect to the focal point, the positions of the protrusions, cuts and holes inevitably deviate from the average transition line of the light shielding plate edge.
遮光板エッジの平均的な推移線が、結像光学系の焦点の近くにあるため、鮮明に結像されると想定される場合、突起、切り込み、穴の位置が外れていれば、これらの結像は鮮明度を減じる結果となる。その結果として、第2の配光パターンがヘッドライトの前方視界に生じても、この配光パターンは明暗境界の鮮明度とコントラストが小さく、かつその際、その原因となる遮光板の細部、すなわち突起および/または切り込みおよび/または穴が、鮮明に結像されることはない。鮮明な結像は望ましくない。 Since the average transition line of the light shielding plate edge is near the focal point of the imaging optical system, when it is assumed that a clear image is formed, if the positions of the protrusions, cuts, and holes are out of position, these Imaging results in reduced sharpness. As a result, even if the second light distribution pattern is generated in the front view of the headlight, this light distribution pattern has a small sharpness and contrast at the light / dark boundary, and in that case, the details of the light shielding plate that causes the light distribution, Projections and / or cuts and / or holes are not clearly imaged. Clear imaging is undesirable.
明暗境界の鮮明度の削減が望まれるが、これは本発明では、遮光板の形状によって得られる。結像光学系と比較して、遮光板は、形成、製造が比較的簡単な部品である。このことは全体として、明暗境界の鮮明度の予測可能で目的に合った調整を、より少ない手間で可能とする。 Although it is desired to reduce the sharpness of the light / dark boundary, in the present invention, this is obtained by the shape of the light shielding plate. Compared with the imaging optical system, the light shielding plate is a component that is relatively easy to form and manufacture. As a whole, this makes it possible to predict the sharpness of the light / dark boundary and adjust it to the purpose with less effort.
1つの好ましい実施形態は、結像光学系が、光軸に関して非回転対称的なレンズ、または光軸に関して非回転対称的かつ非点収差型のレンズシステムであることを特徴とする。非点収差とは、点が点としてではなく、一般に楕円形の面として結像されるような結像誤差をいう。このような結像誤差は、比較的小規模なものは、光軸外に位置する点から回転対称的なレンズに入射する光束ですでに生じる。非回転対称的なレンズの場合、通常、非点収差がより強く表れる。それにより結像の不鮮明さが強化されるが、それは、この実施形態の場合、穴状、ジグザグ状、または波形にモディフィケーションされた遮光板エッジが不鮮明に結像されるのに寄与する。鮮明な結像は望ましくない。 One preferred embodiment is characterized in that the imaging optical system is a non-rotationally symmetric lens with respect to the optical axis or a non-rotationally symmetric and astigmatic lens system with respect to the optical axis. Astigmatism refers to an imaging error in which a point is imaged not as a point but generally as an elliptical surface. Such an imaging error is already caused by a light beam incident on a rotationally symmetric lens from a point located outside the optical axis, if it is relatively small. In the case of a non-rotationally symmetric lens, astigmatism usually appears more strongly. This enhances the blurring of the imaging, which in this embodiment contributes to the smearing of the shading plate edges that are hole, zigzag or wave modified. Clear imaging is undesirable.
結像光学系が、光学軸上で、遮光板エッジに沿って延びる平面または方向においては、遮光板エッジを横切って延びる平面または方向におけるのと、異なる焦点を持つのも好ましい。これにより、遮光板エッジと結像光学系の間に生じる配光パターンを、両方向それぞれ異なる鮮明さで結像させることができるようになる。このことは、第1の配光パターンが第2の配光パターンに結像される際、遮光板が遮光板エッジの近くに持つ突起、切り込み、穴が、解像されないようにするのに寄与する。 It is also preferred that the imaging optical system has a different focal point in the plane or direction extending along the light shielding plate edge on the optical axis than in the plane or direction extending across the light shielding plate edge. As a result, the light distribution pattern generated between the light-shielding plate edge and the imaging optical system can be imaged with clearness different in both directions. This contributes to preventing the projections, cuts, and holes that the light shielding plate has near the light shielding plate edge from being resolved when the first light distribution pattern is imaged onto the second light distribution pattern. To do.
もう1つの好ましい実施形態は、遮光板エッジが、光学上にある結像光学系両焦点の一方に、光軸上にある結像光学系両焦点の他方よりも、近く位置することを特徴とする。換言すれば、遮光板エッジは、両焦点に等距離の間隔をおいて位置するのではなく、両焦点の一方により近く位置する。遮光板は基本的に、ヘッドライト内で水平位置または垂直位置に、またはこれら両位置の中間ポジションに配置することができる。遮光板の位置によっては、遮光板を両焦点の一方に、両焦点の他方より近く配置することは、突起、切り込み、穴の解像を、望むとおりの不鮮明なものとするために有利であり得る。 Another preferred embodiment is characterized in that the light shielding plate edge is located closer to one of the two focal points of the imaging optical system on the optical system than the other of the two focal points of the imaging optical system on the optical axis. To do. In other words, the light-shielding plate edge is located closer to one of the two focal points rather than being located at an equal distance from both focal points. The shading plate can basically be arranged in a horizontal position or a vertical position in the headlight or in an intermediate position between these positions. Depending on the position of the light shielding plate, it is advantageous to place the light shielding plate at one of the two focal points and closer to the other of the two focal points in order to make the resolution of protrusions, notches and holes as blurred as desired. obtain.
遮光板エッジが、光軸方向において、結像光学系からそれほど遠く離れていない焦点よりも、結像光学系から遠く離れた焦点に近いところに、配置するのも好ましい。この実施形態の利点は、特にヘッドライト内で遮光板が垂直というよりも、むしろ水平に配置されている場合、遮光板内の突起、切り込み、穴が、第2の配光パターンで解像されず、したがって、視認不可能にするため、または少なくとも明瞭には視認されないようにするために、寄与することである。 It is also preferable to arrange the light shielding plate edge closer to the focal point far from the imaging optical system than the focal point not far from the imaging optical system in the optical axis direction. The advantage of this embodiment is that the protrusions, cuts, and holes in the light shielding plate are resolved with the second light distribution pattern, particularly when the light shielding plate is arranged horizontally rather than vertical in the headlight. Therefore, to make it invisible or at least not clearly visible.
遮光板が、遮光板エッジと光軸に決定される平面と、20°未満、特に10°未満、さらに特に0°の角度をなす平面内に位置すること、そして、遮光板が反射性の表面を持つことも好ましい。この位置と反射性の形状によって、遮光板に最初に遮蔽された光を、結像光学系の光入射面に反射し、この結像光学系で屈折して、第2の配光パターンの明るい領域に入れることができる。これにより効率を改善することができる。この効率とは、光源から放射される光を分母とし、そして第2の配光パターンの光を形成する光を分子とし、そこで得られる商として定義されるものである。 The shading plate is located in a plane that forms an angle of less than 20 °, in particular less than 10 °, more particularly 0 ° with the plane determined by the shading plate edge and the optical axis, and the shading plate is a reflective surface It is also preferable to have Due to this position and the reflective shape, the light initially shielded by the light-shielding plate is reflected by the light incident surface of the imaging optical system and refracted by the imaging optical system to brighten the second light distribution pattern. Can be put into the area. This can improve efficiency. The efficiency is defined as a quotient obtained by using light emitted from the light source as a denominator and light forming the light of the second light distribution pattern as a numerator.
もう1つの好ましい実施形態は、遮光板がその平面に、複数の膨らみおよび/または窪み、および/またはさらに穴を備え、これらは、第1の穴よりも遮光板エッジからさらに離れて位置することを特徴とする。この構造は好ましくは、遮光板の基本形状によって決定された配光パターンをモディフィケーションするのに用いるものとする。これは、たとえば、配光パターンの本来暗い領域内部の特定の測定ポイントで、指定された光強度の数値を順守するためである。明暗境界より上に位置するこれらの測定ポイントは、たとえば交通標識の特定の照射強度を確保するために用いられる(オーバーヘッドサイン用の数値)。 Another preferred embodiment is that the shading plate comprises a plurality of bulges and / or depressions and / or further holes in its plane, which are located further from the shading plate edge than the first hole. It is characterized by. This structure is preferably used to modify the light distribution pattern determined by the basic shape of the light shielding plate. This is because, for example, the specified numerical value of the light intensity is observed at a specific measurement point inside the originally dark region of the light distribution pattern. These measurement points located above the light / dark boundary are used, for example, to ensure a specific illumination intensity of the traffic sign (a numerical value for the overhead sign).
切り込みおよびまたは突起の振幅、第1の穴の面積および/または個数および/または間隔は、光軸からの間隔が増加するにつれて、これらを増加させることも好ましい。この実施形態によって、第2の配光パターンにおける明暗境界として、中央領域は比較的鮮明であるが、周辺領域では比較的不鮮明なものが生じる。これによりたとえば、波打つ路面上で生じる明暗境界の垂直運動は、周縁領域におけるよりも中央領域における方が強く現れる。これにより運転者は、中央領域には直感的に強く意識を集中するようになるが、このことは走行安全性上の理由から望ましい。 It is also preferred to increase the amplitude of the notches and / or protrusions, the area and / or number and / or spacing of the first holes as the spacing from the optical axis increases. According to this embodiment, as the light / dark boundary in the second light distribution pattern, the central region is relatively clear, but the peripheral region is relatively unclear. Thereby, for example, the vertical motion of the light / dark boundary occurring on the undulating road surface appears more strongly in the central region than in the peripheral region. As a result, the driver is strongly and intuitively focused on the central area, which is desirable for reasons of driving safety.
本発明によるヘッドライトにおいて、遮光板エッジが、光軸に近く位置する中央領域を持ち、この領域では遮光板が、遮光板エッジに突起も、片方を開いた切り込みも持たず、また閉じた周縁に区切られた第1の穴を遮光板内に持たない場合、このヘッドライトの形状によって、上記と同様な利点が新たに得られ、または補足的に得られる。 In the headlight according to the present invention, the light-shielding plate edge has a central region located close to the optical axis, and in this region, the light-shielding plate does not have a protrusion on the light-shielding plate edge or a notch opened on one side, and a closed peripheral edge In the case where the light shielding plate does not have the first hole divided into two, the same advantage as described above can be newly obtained or supplementarily obtained depending on the shape of the headlight.
もう1つの好ましい実施形態は、結像光学系の光入射面および/または光出射面に、局部的な膨らみおよび/または窪みの形で、光を散乱させる構造を備えることを意図する。 Another preferred embodiment contemplates providing light scattering surfaces in the form of local bulges and / or depressions on the light entrance and / or light exit surfaces of the imaging optics.
この実施形態は、ヘッドライト設計の際にさらなる自由度を開く。なぜならば、明暗境界に望まれる鮮明度削減には、プロジェクターシステムのモディフィケーションが必要となるが、この実施形態によって、同システムを遮光板と結像光学系に区分することが可能となるからである。この区分によって、コンポーネントそれぞれに対してそれぞれ必要なモディフィケーションの規模が、軽減される。したがってレンズにおいては、場合によって、レンズ表面に周期的またはランダムに分布する散乱構造で十分である。このことにより、散乱構造を個々に計算すれば手間と費用がかかる製造工程が削減される。同時にこのレンズは、遮光板の遮光板エッジ近辺にある本発明により構造化された領域について、その結像の鮮明度を削減する。このことは、遮光板の切り込み、突起、穴が、第2の配光パターンにおいて解像されないか、または別な場合よりも解像度が弱まることに寄与するが、これは望ましい効果である。 This embodiment opens up additional degrees of freedom when designing headlights. This is because a modification of the projector system is required to reduce the sharpness desired at the light / dark boundary, but this embodiment makes it possible to divide the system into a light shielding plate and an imaging optical system. It is. This division reduces the size of modification required for each component. Therefore, in the lens, in some cases, a scattering structure distributed periodically or randomly on the lens surface is sufficient. This reduces labor and costly manufacturing processes if the scattering structures are calculated individually. At the same time, this lens reduces the sharpness of the imaging of the area structured according to the invention in the vicinity of the edge of the shading plate. This contributes to the fact that notches, protrusions, and holes in the light shielding plate are not resolved in the second light distribution pattern, or contributes to a lower resolution than in other cases, which is a desirable effect.
そのほかの利点を、従属請求項、下記の説明、添付の図面に記載した。 Other advantages are set forth in the dependent claims, the following description and the attached drawings.
自明のことであるが、上記に挙げた諸特徴、下記でさらに説明する諸特徴は、それぞれそこに挙げた組み合わせに限らず、そのほかの組み合わせまたはそれ1つだけでもまた、本発明の範囲を離れることなく用いることができる。 Obviously, the features listed above, and further described below, are not limited to the combinations listed above, but other combinations or just one would also leave the scope of the present invention. Can be used without any problem.
本発明の実施例を図面に示し、下記の説明でさらに詳しく説明する。この場合、いずれも模式図を示す。 Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description. In this case, all show schematic diagrams.
異なる図面でも同じ参照符号は、それぞれ同じ要素、または少なくともその機能が同じ要素を示す。 The same reference number in different drawings indicates the same element, or at least an element with the same function.
個々に述べると、図1は自動車用のプロジェクターヘッドライト10を示し、このヘッドライトは、光源12、光源12の光15を集める光学素子14、遮光板エッジ18を持つ遮光板16、結像光学系22を備える。図示の諸要素12、14、16、22は、ヘッドライト10の光軸31に沿って配置されているが、その際、光学素子14は、光源12から生じた光15を光束化して、遮光板エッジ18に向ける。その結果、遮光板エッジ18に接して、遮光板エッジ18に区切られた第1の配光パターンが生じる。
Specifically, FIG. 1 shows a
結像光学系22は、第1の配光パターンを、第2の配光パターン24としてヘッドライト10の前方視界に結像するように設けられ、配置されている。この場合、遮光板エッジ18は、第2の配光パターン24の比較的明るい領域28と、比較的暗い領域30の間の明暗境界26として、第2の配光パターン24内に結像される。
The imaging
この結像は、遮光板16が、倒立しかつ左右逆になって、自動車の前方視界に結像されるように行われる。したがって明るい方の領域28は、プロジェクターヘッドライト10にロービーム機能を満足させたい場合、水平線より下に位置する。暗い方の領域30が水平線より上に位置することにより、対向車の幻惑が回避され、あるいは少なくとも軽減される。遮光板エッジ18は通常、非対称形仕様となっており、たとえば光軸31から側方に角度15°だけ降下した部分を持つ場合、これは第2の配光パターン24では上昇するエッジとして結像される。これにより、知られているように、自動車の対向車側でない側面を十分に照明できる。これと異なる実施形態の場合、角度0°、または45°、または90°とすることが意図されている。
This image formation is performed so that the
光源12は、第1の実施形態の場合、白熱電球または放電灯である。この実施形態の場合、光を集める光学素子14は、楕円体を基本形とする複合楕円体とするのが好ましい。光源12は、好ましくは、楕円体レフレクターの一方の焦点に配置されるものとする。楕円体レフレクターの他方の焦点には、遮光板エッジ18が配置されている。光源12から等方性を持って放射された光は、レフレクター14によって第2の焦点に向けられるので、この焦点では、強く光束化された第1の配光パターンが生じ、この配光パターンは遮光板エッジ18によって区切られる。
In the case of the first embodiment, the
もう1つの実施形態では、光源12は半導体光源、または複数の半導体光源による配置物である。半導体光源特に発光ダイオードは、通常は半無限放射体であり、等方性放射する光源12とほぼ見なすことができる白熱電球または放電灯とは、この点で異なる。この理由から、光源12として半導体光源を持つ実施形態のためには、別な集光素子14が用いられる。
In another embodiment, the
半導体光源が光源12である場合は、光源12を多かれ少なかれ包む複合楕円体レフレクターとは異なって、片側を閉じたレフレクター14をただ1つだけ必要とし、このレフレクターも基本形を楕円体としたい。このことは、図1の図示に当てはめると、そこに図示されたレフレクター14の下半分を取り去ることもできることを意味する。
When the semiconductor light source is the
集光光学素子をこのような半殻型レフレクターとするのとは異なり、半導体光源または複数の半導体光源による配置物として実現された光源12のため、導光性材料からなるアタッチメント光学系を用いることもできよう。この光学系は、光源12の光15を取り込み、屈折によって、そして導光性材料内部に生じる内部の全反射によって光束化し、遮光板エッジ18に向ける。
Unlike the half-shell reflector as the condensing optical element, use an attachment optical system made of a light guide material for the
結像光学系22は、1つの実施形態では集光レンズであって、これを配置するに当たっては、そのレフレクター側焦点が、遮光板エッジ18に接する第1の配光パターンの領域に位置するようにする。そうすれば遮光板エッジ18は、第2の配光パターン24における鮮明な明暗境界26として、自動車の前方視界に結像される。
The imaging
図2は、従来の技術から公知の遮光板16を示し、この遮光板は、図1に示すように、ヘッドライト10における光軸31を横切って配置され、ほぼ平滑に延びる遮光板エッジ18を持つ。遮光板エッジ18はこの場合、図2に示すような湾曲を持つ。結像光学系22と協働して、自動車の前にある第2の配光パターン24において、明暗境界26の望ましい輪郭を得るためである。従来の技術の場合、この平滑な線は、鮮明な明暗境界26として結像される。
FIG. 2 shows a
図3は、本発明によるヘッドライト10の遮光板32のさまざまな実施例を示す。個々に説明すると、図3aが示す遮光板32において、その遮光板エッジ34は、片方を開いた切り込み38と突起40を持つ。
FIG. 3 shows various embodiments of the
遮光板エッジの平均的な推移線36で測ると、突起40は、図2に示すような一般に用いられる遮光板の場合なら光をすべて透過する領域に突出する。すなわち突起40は、遮光板エッジ34の平均的な推移線36の近辺に位置する領域で、公知の遮光板16なら遮蔽されない光を遮蔽する。これとは異なり、一方を開く切り込み38は、一般に用いられる遮光板16の場合ならすべて遮蔽されるはずの光に、遮光板32を通過させる。
As measured by the
これにより、図3aに示すような遮光板32は、遮光板エッジ34に接して生じる第1の配光パターンにおける光強度を、平均的な推移線36より上では減少させ、平均的な推移線36より下では増加させる。
As a result, the
上記にまったく類似するのが、図3bの対象物である。図3bの対象物が図3aの対象物と相違するのは、突起40と切り込み38が、図3bの場合は波形で丸みある周縁を生じるが、図3aの対象物の場合は、直線的で尖った先端を持つジグザグ形の線を示す点である。
Exactly similar to the above is the object of FIG. The object of FIG. 3b differs from the object of FIG. 3a in that the
図3cに示すもう1つの実施形態は、遮光板32の中で遮光板エッジ34のわずか下に設けられている第1の穴50を備える。一般に用いられる遮光板16では遮光板材料によって遮蔽されるはずの光は、これらの穴50を通って遮光板を通過し、遮光板32に生じる第1の配光パターンに影響をおよぼす。
Another embodiment shown in FIG. 3 c comprises a
図3a〜cに示すような遮光板32の3つの実施形態すべては、次のことを特徴とする。すなわち、遮光板エッジ34が、光軸31に近いところに位置する中央領域42を持ち、この領域では、遮光板32は、遮光板エッジ34に突起40も、片方を開いた切り込み38も、また遮光板32の中で閉じた周縁で区切られた第1の穴50も持たない。したがってこの中央領域42では、遮光板32は、一般に用いられている遮光板16と異なるところはない。したがってこの中央領域では、プロジェクターヘッドライト10の一般に用いられているコンポーネントと協働する遮光板32によって生じる明暗境界は、一般に用いられている遮光板16を持つプロジェクターヘッドライトで生じる明暗領域と、異なるところはない。
All three embodiments of the
しかし配光パターンにおいて、遮光板エッジの右側と左側の各周縁領域に相違が生じる。これら周縁領域で、遮光板エッジ34は、たとえば図3aに示したジグザグ形の線46、または図3bに示した波形の線48を持つ。またはこれら周縁領域では、遮光板34中の第1の穴50が、第1の配光パターンに影響をおよぼす。次にこのことを、図4、5を引用してさらに詳しく説明する。図4はその右半分に、一般に用いられている遮光板16によって生じる第2の配光パターン24の半分を示す。そしてこの配光パターンは、中央領域42でも、右側の周縁領域でも、鮮明に現れた明暗境界26を持つ。
However, in the light distribution pattern, a difference occurs between the right and left peripheral regions of the light shielding plate edge. In these peripheral areas, the
上記と比較するものとして、図4はその左半分で、図3a、b、cに示したと同じプロジェクターヘッドライトが、これらの図と同じ条件下で、遮光板32によって生じる配光パターン24を示す。この場合、ほかの部分では鮮明な明暗境界26が、左側の周縁領域ではぼかされている。このことを、明暗境界26を3つの明暗境界26、26’、26’’に分けることによって示す。この場合、3本の線26、26’、26’’はいずれも、それぞれ1つの一定な照度に相当する。これが意味するのは、明から暗への移行部は、配光パターン24の右半分では、明暗境界26に沿って鮮明に表れるが、配光パターン24の左半分では、その現れる領域が若干の角度にわたってぼやけていることである。
As compared with the above, FIG. 4 shows the
自明のことであるが、明暗境界のこのぼかしを3つのアイソルックス線26、26’、26’’で説明したがこれは、単にこの説明のためという性格を持つにすぎず、実際には、照度数値の分類を細分化することによって、さらに任意の数のアイソルックス線を描くこともできよう。
Self-evidently, this blurring of the light / dark boundary has been described with three
図5は、上記と同じ関係を次の方法で示す。すなわち、そこでは光強度が、光点のミキシングを中央軸たとえば光軸31から測った角度数値に沿って表されている。この場合、実線で示した光強度の推移は、一般に用いられる遮光板16に、そして図4の右側部分に示されている配光パターン24に属する。この推移は、鮮明な明暗境界26を特徴とし、この明暗境界は、図5では、水平線となす角度0°の領域で、曲線54の非常に急傾斜の推移によって結像する。この非常に急傾斜の推移とは異なり、点線で示した推移56は、角度0°のとき、およびこの角度0°の周囲の非常に狭い角度範囲において、その傾斜は小さくなる。これが意味するのは、明暗境界がこれに対応して小さい傾斜で推移すると、これは、コントラストが対応して減少し、鮮明度が対応して減少するのが認められるということである。
FIG. 5 shows the same relationship as above in the following way. In other words, the light intensity is represented along an angle value obtained by measuring the mixing of the light spots from the central axis, for example, the
点線で示した推移56は、プロジェクターヘッドライト10の場合、次のような遮光板によって得られる。すなわち、これらの遮光板の実施形態は、図3a、b、cで示され、またこれら遮光板は、次のことを特徴とする。すなわち、遮光板32の右側および左側周縁領域の中の遮光板エッジ34に接して、かつ中央領域42の外で、第1の配光パターンに影響をあたえ、その際、これら遮光板は、別な遮光板の場合なら影になる領域に到達する光を増加させ、別な遮光板のなら照射されるはずの領域に到達する光を減少させる。
In the case of the
図5は上記を次のように示す。すなわち、曲線56は、本発明のヘッドライトの遮光板32に属するものであって、水平線よりわずか下で、すなわち数値が0°より若干少ないところでは、曲線54より下を通る。しかし曲線56は、水平線より上の数値すなわち0°より若干上では、曲線54より上を通る。
FIG. 5 shows the above as follows. That is, the
図4に示すように、配光パターン24の中央から外側周縁に行くにつれてぼかしが強くなるようにしたい。このぼかしは、図4では、アイソラックス線26’、26、26’’の間隔が、内側から外側に行くにつれて増加することによって表現されている。これにより、遮光板エッジ34の平均的な推移線36において、切り込み38および/または突起40の振幅、および/または第1の穴50の面積および/または個数および/または間隔が、光学軸31からの間隔が増加するとともに増加することになる。
As shown in FIG. 4, it is desired that the blur becomes stronger from the center of the
明暗境界を目的に合わせて拡幅して、ぼかすには、さらに次のことを必要とする。すなわち、図3との関連で、切り込み38および/またはとき40および/または穴50によって、遮光板32の遮光板エッジ34の領域を構造化することを説明したが、この構造化は、第2の配光パターン24を生じるとき解像されないことを必要とする。換言するならば、上記の構造化は、第2の配光パターン24では視認できないようにしたい。ここで望まれる効果は、結像光学系22の非点収差によって支援される。非点収差によって、点は、一般には点としてではなく、楕円形として、したがって不鮮明に結像される。
To widen and blur the light / dark boundary according to the purpose, the following is further required. That is, in connection with FIG. 3, it has been described that the region of the light shielding
ここで望まれる不鮮明さを適切に設計するため、1つの実施形態は次のことを意図する。それは、結像光学系22は、光軸31に関して非回転対称的なレンズ58、または光軸に関して非回転対称的で、かつ非点収差型のレンズシステムである。このような実施形態を、図6で模式的に示す。図6aは、このような非回転対称的レンズ58を通る第1の断面60を示す。この断面は、光軸31に沿って、そして遮光板エッジ34を横切る方向に切断されている。遮光板エッジ34を、第2の配光パターン24で、ほぼ水平に位置する明暗境界として結像したい場合、断面60は垂直断面となる。
In order to properly design the blurring desired here, one embodiment intends to: The imaging
図6bは、非回転対称的レンズ58を通る第2の断面62を示す。この断面は、光軸31に沿って、そして遮光板エッジ34に沿って切断されている。遮光板エッジ34を、第2の配光パターン24で、ほぼ水平に位置する明暗境界として結像したい場合、断面62は水平断面となる。知られているように、レンズの焦点距離はその湾曲が少ないほど長くなる。
FIG. 6 b shows a
図6の対象物の場合、レンズ58はその垂直断面60において、その光入射面と光出射面との湾曲が小さく、それにともなって特にその焦点距離fvが比較的大きい。焦点距離fvは、図6aでは、レンズ58の中心面から焦点66までの間隔である。光線68は、この間隔に対応して垂直切断面中を通る光線である。
In the case of the object shown in FIG. 6, the
水平断面62で、レンズ58は、より大きな湾曲と、したがってより短い焦点距離fhを持つ。水平断面中に位置する焦点64は、したがって垂直断面中にある焦点66よりもレンズ58に近い。光線70は、水平断面中に位置する光線を表す。
At the
図7が示す本発明のプロジェクターヘッドライトの諸要素の配置は、図3との関連で説明した垂直に配置された遮光板32と、図6の関連で説明した非対称型のレンズ58とを含む。
The arrangement of the elements of the projector headlight of the present invention shown in FIG. 7 includes the vertically arranged
レンズ58は、その上部周縁が側方周縁よりも厚く、したがって垂直断面においては、水平断面におけるよりも焦点距離が大きくなる。遮光板エッジ34は、好ましくは、ここで結像光学系22として用いられるレンズ58の2つの焦点66、64の一方が、2つの焦点66、64のそれぞれ他方の焦点よりも近くなるよう配置されるものとする。1つの特に好ましい実施形態では、遮光板エッジ34を配置するに当たって、光軸31の方向に見て、結像光学系22またはレンズ58からの間隔が遠い方の焦点66の方が、光学系22またはレンズ58からの間隔がそれほど遠くない方の焦点64よりも、遮光板エッジが近くなるようにする。
The
したがって遮光板エッジ34は、この実施形態の場合、非点収差型レンズ58の垂直方向焦点66に位置する。水平方向焦点64は、焦点34とレンズ58の間にある。この場合、遮光板エッジが、垂直方向には鮮明に結像されるが、水平方向には不鮮明に結像されるという効果がある。水平方向の焦点64が、垂直方向の焦点66と十分な間隔を取って位置する場合、回転対称性の点で非対称に形成されたレンズ58ならば有利に働く。そのような場合、遮光板32または遮光板エッジ34のジグザグ形または波形の形状、または第1の穴50を備える形状は、もはや解像されない。切り込み38、突起40、穴50は、むしろ水平方向をぼかされるが、これはこの場合望ましい。
Therefore, the light shielding
光源12、および光源12の光を集める光学素子に関して、図7は、光源12として2つの半導体光源72、74、特に発光ダイオードと、集光素子として内部全反射性アタッチメント光学系80、82との配置を含む実施形態を示す。これらアタッチメント光学系80、82は、導電材料として、たとえばPMMA(ポリメタクリル酸メチル)またはPC(ポリカーボネート)からなる。これらの材料は空気よりも屈折率が大きいので、いずれの半導体光源が発する光束もその開口角が、それぞれ割り当てられたアタッチメント光学系に入射するとき、たとえば90°から約40°に減少する。この角度は、そのときどきの拡散円錐の中心軸に対する拡散円錐の周辺光線の偏差に関するものである。
With respect to the
アタッチメント光学系の集光作用は上記の効果に基づく。側面を全反射性の反射面として形成することにより、光の光束化が高能率で行われる。なぜならば、内部全反射は、鏡面としての金属面における反射とは異なって、ほぼ損失なしに行われるからである。 The condensing action of the attachment optical system is based on the above effect. By forming the side surface as a totally reflective reflecting surface, the light beam can be made highly efficient. This is because total internal reflection is performed almost without loss, unlike reflection on a metal surface as a mirror surface.
全反射性の側面と、遮光板34側にあって光出射面として用いられるアタッチメント光学系80、82の面とは、それらのジオメトリーによって、次の目的に適合させるのが好ましい。すなわち、半導体光源72、74から出た光を光束化して、遮光板エッジ34に向け、その結果として、遮光板エッジ34に区切られた第1の配光パターンを、遮光板エッジ34に生じるという目的である。
The total reflection side surface and the surfaces of the attachment
そうするとこの第1の配光パターンは、結像光学系22としてのレンズ58によって、第2の配光パターン24として、ヘッドライト10の前方視界に結像される。この場合、遮光板エッジ34は、第2の配光パターン24で、比較的明るい領域と比較的暗い領域との間の明暗境界26として結像される。
Then, the first light distribution pattern is imaged as a second
図8は、本発明によるプロジェクターヘッドライトの諸要素配置の特に好ましい実施形態を示す。図7の対象物と同様に、図8の対象物もまた、光源12として半導体光源72、74、76、78、そして集光、光束化、方向付けする素子として、それぞれ割り当てられたアタッチメント光学系80、82、84、86を備える。図7と図8の対象物の間で、半導体光源やアタッチメント光学系の個数が異なるのは、この場合重要なことではない。しかし重要な相違点は、遮光板32の配置にある。
FIG. 8 shows a particularly preferred embodiment of the arrangement of the elements of the projector headlight according to the invention. Similar to the object of FIG. 7, the object of FIG. 8 also has
図7の対象物の場合、遮光板32は、光軸に直角に、特に光軸に垂直に配置されているが、図8は、遮光板32の光軸31に平行な、すなわち水平な配置を示す。したがって図8は、特に遮光板32が次のような面に位置する実施形態を示す。すなわち、遮光板エッジ34と光軸31が決定する平面と、20°未満の角度をなす面、特に10°未満の角度、さらに特に角度0°をなす面である。
In the case of the object of FIG. 7, the
本発明は自動車の前方の第2の配光パターン24の周縁領域で明暗境界の拡幅と、明暗境界における光強度勾配の削減を追求するが、この場合、遮光板32の角度位置はさほど重要ではない。その限りにおいて、位置に対する適合要求からは、場合によって、遮光板エッジ34に、結像光学系22の遮光板エッジ側の光入射面と、または結像光学系22として用いられるレンズ58の遮光板側の光入射面と、それぞれ類似する湾曲を持たせたいということが生じる場合がある。図8の対象物の場合、このような湾曲が認められる。図7の対象物の場合であれば、このような湾曲は、遮光板32の垂直な外側エッジをレンズ58の方向に若干動かし、その間、遮光板エッジ34の中央領域は、レンズ58の垂直断面の焦点66にとどまるようにすることによって、実現できるであろう。
The present invention seeks to widen the light / dark boundary and reduce the light intensity gradient at the light / dark boundary in the peripheral region of the second
図7の遮光板32の垂直配置と比較して、図8に示す遮光板32の配置の本来の利点は、能率の向上である。この場合、能率とは、光源12から放射された光量のうち、自動車の前方の配光パターン24に結像される光量の割合をいう。この光量は、図7の対象物の場合、必然的に1つの最適値以下にとどまる。なぜならば、垂直に配置された遮光板は、遮光板エッジ34に生じる第1の配光パターンの若干部分を、有効に遮蔽するからである。
Compared with the vertical arrangement of the
図8の対象物の場合、このような遮蔽はたしかに次のようにも行われる。すなわち、水平に位置する遮光板32が、遮光板に入射する光の配光パターン24に望まれる暗い領域30に到達するのを妨げる。しかし、水平に位置する遮光板32は、それだけでなく、反射される光を、レンズ58の遮光板32側の光入射面に向かって反射することを可能とする。この場合、この光を屈折によって、自動車前方の第2の配光パターン24の明るい領域28に向けるように、レンズ58を形成するのが好ましい。
In the case of the object shown in FIG. 8, such shielding is certainly performed as follows. That is, the
したがって図8の対象物の場合、図7の対象物の場合よりも、失われる光が少なくなる。図8のこの能率上の利点は、アタッチメント光学系80、82、84、86の光出射面側にある遮光板32の表面を、反射性に形成することによって、さらに向上できる。これは、レフレクター製法として数十年来知られているような、金属鏡面性のコーティングによって得るのが好ましい。光利用がより能率的になるので、水平配置の遮光板32を含む実施形態は、光源12としての半導体光源とともに用いるのに特に適する。これは、半導体光源は、その個数が制限されても、放電灯および/またはハロゲンランプに期待できるのと同量の光束が、簡単に得られるからである。
Accordingly, in the case of the object of FIG. 8, less light is lost than in the case of the object of FIG. This efficiency advantage of FIG. 8 can be further improved by making the surface of the
水平に位置する遮光板32のもう1つの利点は、遮光板32を水平に組み込む場合、プロジェクターヘッドライトの下部を、そのほかの機能に利用できる点である。したがって、上部を追加的なロービームに、下部を追加的なハイビームに利用すれば、特に有利である。この場合、この遮光板は、ロービームでもハイビームでも作用する。これにより、追加的なロービームと追加的なハイビームの間で構造上認識可能な分離線もぼかされる。
Another advantage of the
1つの好ましい実施形態は、遮光板が可動型であることを特徴とする。この場合、遮光板は、遮光板表面に沿ってスライドされ、またはチルトされる。図7に示す実施形態では、遮光板のスライドが下方に行われる。図8に示す実施形態では、遮光板のスライドが後方に向かって行われる。チルト可能な遮光板を持つ実施形態の場合、遮光板は、走行方向に十分に垂直、特に正確に垂直な軸、および路面に十分に平行、特に正確に平行な軸を中心にチルトされる。十分とは、ここでは偏差が5°未満までをいう。チルト運動は、図7の垂直な遮光板の場合、遮光板エッジが前方に動くのが好ましく、そして図8の水平な遮光板の場合、遮光板エッジが下方に動くのが好ましい。1つの好ましい実施形態では、遮光板の運動が2つの最終位置の間で行われる。下方または後方にスライドされた最終位置、または前方または下方にチルトされた最終位置では、プロジェクターヘッドライトが、ハイビーム機能を支援する。遮光板をそのときどきに、上記最終位置の間にある1つまたは複数の中間ポジションに動かすことができるのも好ましい。 One preferred embodiment is characterized in that the shading plate is movable. In this case, the light shielding plate is slid or tilted along the surface of the light shielding plate. In the embodiment shown in FIG. 7, the light shielding plate is slid downward. In the embodiment shown in FIG. 8, the light shielding plate is slid rearward. In the case of an embodiment with a tiltable light-shielding plate, the light-shielding plate is tilted about an axis that is sufficiently perpendicular to the running direction, in particular precisely perpendicular, and an axis that is sufficiently parallel to the road surface, in particular precisely parallel. Here, sufficient means that the deviation is less than 5 °. In the tilt movement, the light shielding plate edge preferably moves forward in the case of the vertical light shielding plate of FIG. 7, and the light shielding plate edge preferably moves downward in the case of the horizontal light shielding plate of FIG. In one preferred embodiment, the movement of the shading plate takes place between two final positions. In the final position slid downward or backward, or the final position tilted forward or downward, the projector headlight supports the high beam function. It is also preferred that the shading plate can be moved from time to time to one or more intermediate positions between the final positions.
もう1つの実施形態は、レンズ58が、明暗境界の領域で、色補正またはさらなるコントラスト削減といったそのほかの光学的機能をも、レンズ58の1つまたは複数の面上における微細組織構造、光を散乱させる組織構造によって、満足することを特徴とする。これを説明するため、図6は、レンズ58を次のような結像光学系22という実施形態で示す。すなわち、その光出射面90に、光を散乱させる組織構造92として局部的な複数の膨らみと窪みを持つ結像光学系である。
Another embodiment is that the
図9は、遮光板32が垂直に配置された場合も、水平に配置された場合も実現可能なもう1つの実施形態を示す。この実施形態の特徴は、遮光板32がその平面に、膨らみおよび/または窪みおよび/またはさらなる穴88を持ち、これらは、周縁領域における明暗境界を拡幅するのに用いられる第1の穴50よりも、遮光板エッジ34から離れて位置することである。このさらなる穴、窪み、または膨らみによって、遮光板32の遮蔽作用は、目的に合わせて局部的にモディフィケーションされる。これは、特定の光に特定の方向付けをあたえて、たとえば、通常は第2の配光パターン24の暗い領域30にある交通標識を、わずかではあるが許容されかつ規定通りの光強度、かつ対向車を幻惑するに至らない光強度で照明する。これらの穴は、もう1つの実施形態では、光学素子を含む。
FIG. 9 shows another embodiment that can be realized both when the
Claims (10)
遮光板(32)が、突起(40)および/または片方を開いた切り込み(38)を遮光板エッジ(34)に持つこと、そして/または、遮光板(32)が、閉じた周縁で区切られた複数の第1の穴(50)を遮光板(32)の中に持ち、これらの穴は、遮光板エッジ(34)と、遮光板(32)の幅(52)の5分の1よりも小さい間隔を取って配置されており、
前記遮光板エッジ(34)は、光軸(31)に近い中央領域(42)を持ち、この中央領域(42)では、遮光板(32)が、遮光板エッジ(34)における突起(40)も片方を開いた切り込み(38)も持たず、また遮光板中に閉じた周縁で区切られた第1の穴(50)も持たないことを特徴とする、
プロジェクターヘッドライト。 A projector headlight (10) for an automobile, that is, a light shield having at least one light source (12), an optical element (14) collecting light (15) of the light source (12), and a light shielding plate edge (34). It has a plate (32) and an imaging optical system (22). In this case, the optical element (14) converts the collected light (15) into a luminous flux and directs it toward the light shielding plate edge (34). As a result, the light shielding plate A first light distribution pattern divided by the light-shielding plate edge (34) is generated at a position in contact with the edge (34), and this light distribution pattern is generated by the imaging optical system (22). is imaged on the front view of the projector headlamp (10) as 24), in which, the light shielding plate edge (34) is a second light distribution pattern (24), a second light distribution pattern (24) A relatively bright area (28); Comparatively imaged as dark limit (26) between the dark area (30), a projector headlight,
The shading plate (32) has a projection (40) and / or a notch (38) with one open at the shading plate edge (34) and / or the shading plate (32) is delimited by a closed periphery. A plurality of first holes (50) are held in the light shielding plate (32), and these holes are formed from the light shielding plate edge (34) and one fifth of the width (52) of the light shielding plate (32). Are also arranged with a small interval ,
The light shielding plate edge (34) has a central region (42) close to the optical axis (31), and in this central region (42), the light shielding plate (32) is a projection (40) on the light shielding plate edge (34). Neither has an incision (38) with one open, nor does it have a first hole (50) delimited by a closed rim in the shading plate ,
Projector headlight.
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