JP6847312B2 - 車両ライト照明システム、車両ライトアセンブリおよび車両 - Google Patents

車両ライト照明システム、車両ライトアセンブリおよび車両 Download PDF

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Description

本発明は、車両用照明器具の技術分野に関し、特に車両ライト照明システム、当該車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリおよび当該車両ライトアセンブリを含む車両に関する。
車両ライトにおいて一般的に使用されている投影式照明システムには、一般的に光源、反射鏡、遮光板およびレンズを含む。反射鏡は楕円形であり、光源の発光中心は楕円形反射鏡の近焦点に設置され、光源からの光線は楕円形反射鏡により反射されて楕円形反射鏡の遠焦点の付近に集光される。遮光板は楕円形反射鏡の遠焦点に設置され、その形状はロービームに要求される明暗カットオフラインの形状と一致し、最後にレンズにより明暗カットオフラインａを有する近似平行光ロービームの形状が形成される（図１参照）。
図２に示すように、従来のレンズは平凸レンズを採用し、その内側面は平面であり、光源に向かって設置される。外側面は非球面回転曲面であり、光源の光線は反射鏡により反射されて平凸レンズの焦点の付近に集光され、その後に平凸レンズの内側面から外側面に向かって射出され、射出光線は水平方向に近づく。
特許第ＣＮ１０１２９８９０６Ａ号は、両凸レンズに基づく車両ヘッドライトを開示しており、当該開示では内側面が球面であり、外側面が自由曲面である両凸レンズを採用し、光源の光線は反射鏡により反射されて両凸レンズの焦点の付近に集光され、その後に両凸レンズの内側面から外側面に射出され、射出光線が水平方向に近づく。
前記平凸レンズと両凸レンズはいずれも光線を２回屈折させることにより光路を変更し、入射光を２回光路変更させて路面に投射するため、焦点距離が大きく、光路変更能力が弱いという欠点が存在する。
本発明が解決しようとする技術課題は、焦点距離が小さく、光路変更能力が強い車両ライト照明システム、当該車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリおよび当該車両ライトアセンブリを含む車両を提供し、従来技術の前記欠点を解消することである。
前記技術的問題を解決するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。光源、反射鏡、遮光板およびレンズを含む車両ライト照明システムであり、レンズは反射面と反射面に対向する屈折面を含み、外部平行光線がレンズに入射する時、順に屈折面での１回目屈折、反射面での反射と屈折面での２回目屈折をした後にレンズから射出して集光し、焦点を形成することができる。反射鏡は近焦点と遠焦点を有し、光源は反射鏡の近焦点に設置され、反射鏡の遠焦点はレンズの焦点の付近に位置し、遮光板は車両ライトロービーム光の形状の明暗カットオフライン形状と同じような遮光板カットオフラインを有し、且つ遮光板のカットオフラインはレンズの焦点に位置する。
好ましくは、反射面は平面または回転曲面である。
好ましくは、屈折面は回転曲面である。
好ましくは、回転曲面は回転軸を有し、レンズは複数の焦点を有し、且つ全ての焦点は回転軸を回転中心とする焦点線を形成し、遮光板は焦点線にマッチングした円弧状であり、且つ遮光板カットオフラインは焦点線に位置する。
好ましくは、反射鏡は複数設けられ、全ての反射鏡は回転軸を回転中心とする円周上に順次配列し、且つ各反射鏡の遠焦点がいずれもレンズの焦点線の付近に位置し、各反射鏡に対応して１つの光源を設置する。
本発明は、さらに前記車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリを提供する。
本発明は、さらに前記車両ライトアセンブリを含む車両を提供する。
従来技術に比べ、本発明は顕著な進歩を有する。
本発明における車両ライト照明システム、当該車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリおよび当該車両ライトアセンブリを含む車両が採用するレンズは、反射面、屈折面および焦点を有し、遮光板のカットオフラインを当該レンズの焦点に設け、反射鏡の遠焦点を当該レンズの焦点の付近に設け、光源を反射鏡の近焦点に設ける。光源からの光線は反射鏡により反射された後、平凸レンズの焦点付近に集光され、そして遮光板に遮断されて明暗カットオフラインを有する所望のロービーム光の形状に形成され、その後にレンズを介して１回目屈折、反射および２回目屈折をした後に拡大されて路面に結像し、照明機能を実現する。当該レンズは屈折面の光線に対する２回の屈折および反射面の光線に対する１回の反射により光路を変更し、レンズの光路変更能力を大きく向上させ、レンズの焦点距離を効果的に縮小し、且つ色分散現象を改善することができる。
図１は明暗カットオフラインを有するロービーム光の形状を示す図である。 図２は従来技術における平凸レンズの光学性能を示す図である。 図３は本発明の実施形態における車両ライト照明システムの平面模式図である。 図４は図３におけるＡ?Ａ線に沿った断面模式図である。 図５は本発明実施形態におけるレンズの光学性能の模式図である。 図６は本発明実施形態における車両ライト照明システムの光路を示す図である。 図７は本発明実施形態における車両ライト照明システムの明暗カットオフラインに位置する光路を示す図である。 図８は本発明実施形態の車両ライト照明システムに２つの光源および反射鏡が設けられている時の当該車両ライト照明システムの構造を示す図である。 図９は図８における１つの光源が発光する光路を示す図である。 図１０は図８における１つの光源の発光により形成された照明光の形状シミュレーションを示す図である。 図１１は図８におけるもう１つの光源が発光する光路を示す図である。 図１２は図８におけるもう１つの光源の発光により形成された照明光の形状のシミュレーションを示す図である。 図１３は図８における２つの光源が同時に発光する光路を示す図である。 図１４は図８における２つの光源が同時に発光することにより形成された照明光の形状シミュレーションを示す図である。
以下に図面を参照して本発明の具体的な実施形態についてさらに詳細に説明する。これらの実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
本発明の説明において説明すべきことは、用語の「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内側」、「外側」などが示した方位又は位置関係は図面に基づいて表示した方位又は位置関係であり、本発明を簡略に説明するためのものであり、言及するデバイスまたは部品が必ず特定の方位を持ち、特定の方位で構築および操作しなければならないことを指示したり示唆したりするものではない。これにより、本発明を限定するものではない。なお、「第１」および「第２」という用語は、目的を説明するのみに使用され、相対的な重要性を指示または示唆するものではない。
本発明の説明において理解すべきことは、特に明確な規定や限定がない限り、用語の「取り付け」、「つなぎ合わせ」、「接続」を広義に理解すべきである。例えば、固定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、又は一体的に接続されてもよい。さらに機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよく、直接接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、２つの部品の内部を接続されてもよい。当業者であれば、具体的な状況に基づいて前記用語の本発明における具体的な意味を理解することができる。
なお、本発明の説明において、特に説明がない限り、「複数」とは、２つ以上を意味するものとする。
図３から図１４は、本発明の車両ライト照明システムの一実施形態を示す。
図３と図４に示すように、本実施形態の車両ライト照明システムは光源１、反射鏡２、遮光板３とレンズ４を含む。
図５に示すように、本実施形態のレンズ４は反射面４ａと反射面４ａに対向する屈折面４ｂを含み、外部平行光線がレンズ４に入射する時、順に屈折面４ｂでの１回目屈折、反射面４ａでの反射と屈折面４ｂでの２回目屈折をした後にレンズ４から射出して集光し、焦点４ｃを形成することができる。可逆光路の原理に基づき、焦点４ｃで射出した光線がレンズ４に入射し、屈折面４ｂでの１回目屈折、反射面４ａでの反射と屈折面４ｂでの２回目屈折をした後にレンズ４から射出して近似平行光線を形成する。本実施形態において入射光線はレンズ４の反射面４ａで全反射を実現することができる。
図６に示すように、本実施形態においては、反射鏡２の反射面は近似楕円面であるため、反射鏡２は近焦点と遠焦点を有している。光源１は反射鏡２の近焦点に設け、反射鏡２の遠焦点はレンズ４の焦点４ｃの付近に位置し、遮光板３は車両ライトロービーム光の形状の明暗カットオフラインａと同じ形状の遮光板カットオフラインを有し、且つ遮光板のカットオフラインはレンズ４の焦点４ｃに位置し、光線を遮断に用い、且つ明晰なロービーム光の形状の明暗カットオフラインａを形成する。これにより、光源１からの光線が反射鏡２の反射面により反射された後に反射鏡２の遠焦点に集光され、即ちレンズ４の焦点４ｃの付近に集光され、遮光板３に遮断されて明暗カットオフラインａを有する所望のロービーム光の形状に形成する。その後レンズ４に入射し、レンズ４の屈折面４ｂでの１回目屈折、反射面４ａでの反射と屈折面４ｂでの２回目屈折をした後に拡大されて路面に結像し、照明機能を実現する。本実施形態におけるレンズ４は、屈折面４ｂの光線に対する２回の屈折および反射面４ａの光線に対する１回の反射により光路を変更し、レンズ４の光路変更能力を大きく向上させ、レンズ４の焦点距離を効果的に縮小し、且つ色分散現象を改善することができる。
従来技術では、車両ライト照明システムの光源は、通常、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉоｄｅ、発光ダイオード）発光チップを使用し、それにより発する光は、青色光のエネルギーが最も高く、同じ媒体内の青色光の屈折率が大きいため、ロービーム光の形状の明暗カットオフラインａは、色分散により容易に青色になり、且つロービーム光の形状の底部は明らかな彩色分散が発生しやすくなる。本実施形態の車両ライト照明システムは、レンズ４の屈折面４ｂの光線に対する２回の屈折および反射面４ａの光線に対する１回の反射により光路を変更させる。図７は、本実施形態の車両ライト照明システムの明暗カットオフラインａにおける青色光路ｂを示しており、これでわかるように、光線が屈折面４ｂを介して１回屈折した後、青色光の屈折率が大きいため、青色光路ｂが明暗カットオフラインａの上方に位置するが、反射面４ａにより反射された後、青色光路ｂはカットオフラインａの下方に位置するように変わり、かつ照明区域に当たる。このため、カットオフラインａでの青みがかった問題が大幅に改善され、形成されたロービーム光の形状の明暗カットオフラインａでの青みが明確にならず、且つ、ロービーム光の形状の底部で明らかな色分散が生じない。これにより、本実施形態における車両ライト照明システムの光路は、レンズ４の屈折面４ｂでの２回の屈折と反射面４ａでの１回の反射を経た後、色分散を大幅に低減し、ロービーム光の色分散現象を効果的に改善することができる。また、業界内でプロジェクションロービームモジュールに対して回避できず、今まで解決できなかったロービーム光の形状の明暗カットオフラインａでの青みおよびロービーム光の形状の底部色分散問題を解決する。
本実施形態において、レンズ４の反射面４ａは平面であってもよく、回転曲面であってもよく、該回転曲面は球面であっても非球面であってもよい。
図８に示すように、本実施形態において、レンズ４の屈折面４ｂは回転曲面であり、当該回転曲面は球面であっても非球面であってもよく、当該回転曲面は回転軸を有する。したがって、レンズ４は複数の焦点４ｃを有し、且つ全ての焦点４ｃは、屈折面４ｂの回転軸を回転中心とした焦点線４ｄを形成している。遮光板３は、レンズ４の焦点線４ｄにマッチングした円弧形状であり、遮光板３の遮光板カットオフラインは、レンズ４の焦点線４ｄに位置する。これにより、反射鏡２は複数設けてもよく、全ての反射鏡２が屈折面４ｂの回転軸を回転中心とした円周上に順次配置し、且つ各反射鏡２の遠焦点がいずれもレンズ４の焦点線４ｄの付近に位置し、各反射鏡２にそれぞれ対応して１つの光源１が設置される。各光源１からの光線がいずれも対応する反射鏡２により反射された後にレンズ４の焦点線４ｄの付近に集光され、且つ遮光板３に遮断されて明暗カットオフラインａを有する光の形状を形成し、その後レンズ４に入射し、レンズ４の屈折面４ｂでの１回目屈折、反射面４ａでの反射と屈折面４ｂでの２回目屈折をした後に拡大されて路面に結像し、照明機能を実現する。
例えば、本実施形態における図８に示すように、反射鏡２を２つ設けてもよく、２つの反射鏡２に対応する光源１をそれぞれ１つ設けている。図９は、反射鏡２ａに対応する光源発光の光路を示す図であり、図１０は、反射鏡２ａに対応する光源の発光により形成された照明光の形状シミュレーションを示す図を示し、該照明光の形状はロービーム照明光の形状とすることができる。図１１は反射鏡２ｂに対応する光源が発光する光路を示す図であり、図１２は反射鏡２ｂに対応する光源の発光により形成された照明光の形状シミュレーションを示す図であり、当該照明光の形状はカーブ照明光の形状とすることができる。図１３は反射鏡２ａと反射鏡２ｂに対応する光源が同時に発光する光線の光路を示す図であり、図１４は反射鏡２ａと反射鏡２ｂに対応する光源が同時発光により形成された照明光の形状シュミレーションを示す図であり、当該照明光の形状は、同時にロービーム照明光の形状とカーブ照明光の形状とすることができる。
これにより、従来技術における車両ライト照明システムのロービーム照明範囲は通常車両の前方向±４０°であり、大きな角度のカーブ照明を実現するにはカーブ照明システムを別途追加する必要があり、車両が曲がる時に大きな角度で光線補充を行うために用いる。本実施形態の車両ライト照明システムは、レンズ４の屈折面４ｂの回転軸を回転中心とする円周上に複数の反射鏡２および光源１を設置することにより、ロービーム光の形状の照明範囲を拡大することを実現でき、さらにカーブ照明機能を増加することで、カーブ照明システムを追加する必要がなくなり、車両ライト全体の構造を簡略化することができる。且つ、ロービームおよびカーブ照明機能は同一の遮光板３により明暗カットオフラインを形成するため、従来の分離式のカーブ照明システムの部品製造および組み立ての誤差による明暗カットオフラインが上、下方向で揃い難いという固有の欠点を回避できる。さらに、本実施形態の各反射鏡２は単一光源１に対応して設置でき、複数又は全ての光源１が同時に発光することによりロービームの照明機能を実現できるため、従来技術において必ず１つの所に集中する複数の光源を分散して配置させ、ロービームの照射角度を増大させると同時に、複数の光源が動作する時に集中して発熱することによる放熱困難という問題を解決し、さらに複数の光源が集中して発光面積がより大きくなることで引き起こす反射鏡の焦点合わせ不良や光の形状を制御しにくい問題をも解決する。
前記車両ライト照明システムに基づき、本実施形態はさらに、前記車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリを提供する。
前記車両ライトアセンブリに基づき、本実施形態はさらに前記車両ライトアセンブリを含む車両を提供する。
以上より、本実施形態の車両ライト照明システム、当該車両ライト照明システムを含む車両ライトアセンブリおよび当該車両ライトアセンブリを含む車両が採用するレンズ４は反射面４ａ、屈折面４ｂおよび焦点を有し、遮光板３のカットオフラインを当該レンズ４の焦点に設け、反射鏡２の遠焦点を当該レンズ４の焦点の付近に設け、光源１を反射鏡２の近焦点に設ける。光源１からの光線は反射鏡２により反射された後にレンズ４の焦点の付近に集光されることができ、遮光板３に遮断されて明暗カットオフラインを有する所望のロービーム光の形状に形成し、その後にレンズ４を介して１回目屈折、反射および２回目屈折をした後に拡大されて路面に結像し、照明機能を実現する。当該レンズ４は、屈折面４ｂの光線に対する２回の屈折および反射面４ａの光線に対する１回の反射により光路を変更させ、レンズ４の光路変更能力を大きく向上させ、レンズ４の焦点距離を効果的に縮小し、且つ色分散現象を改善することができる。
以上の説明は本発明の好ましい実施形態に過ぎないものであり、本技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で、若干の改良や置換も可能であることは理解されるべきであり、これらの改良や置換は本発明の保護範囲内に含まれる。
ａ ロービーム光の形状の明暗カットオフライン
ｂ 青色光路
１ 光源
２、２ａ、２ｂ 反射鏡
３ 遮光板
４ レンズ
４ａ 反射面
４ｂ 屈折面
４ｃ 焦点
４ｄ 焦点線

Claims (7)

  1. 光源(１)、反射鏡(２、２ａ、２ｂ)、遮光板(３)およびレンズ(４)を含み、
    前記レンズ(４)は、反射面(４ａ)と前記反射面(４ａ)に対向する屈折面(４ｂ)を含み、外部平行光線がレンズ(４)に入射する時、順に前記屈折面(４ｂ)での１回目屈折、前記反射面（４ａ）での反射と前記屈折面(４ｂ)での２回目屈折をした後に前記レンズ(４)から射出して集光し、焦点(４ｃ)を形成することができ、前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)は近焦点と遠焦点を有し、前記光源(１)は前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)の近焦点に設けられ、前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)の遠焦点は前記レンズ(４)の前記焦点(４ｃ)の付近に位置し、前記遮光板(３)は車両ライトロービーム光の形状の明暗カットオフライン(ａ)と同じ形状の遮光板カットオフラインを有し、且つ前記遮光板カットオフラインは前記レンズ(４)の前記焦点(４ｃ)に位置することを特徴とする車両ライト照明システム。
  2. 前記反射面(４ａ)は平面または回転曲面であることを特徴とする請求項１に記載の車両ライト照明システム。
  3. 前記屈折面(４ｂ)は回転曲面であることを特徴とする請求項１に記載の車両ライト照明システム。
  4. 前記回転曲面は回転軸を有し、前記レンズ(４) は複数の前記焦点(４ｃ) を有し、且つ全ての前記焦点(４ｃ)は前記回転軸を回転中心とした焦点線(４ｄ)を形成し、前記遮光板(３)は前記焦点線(４ｄ) にマッチングした円弧状であり、且つ前記遮光板カットオフラインは前記焦点線(４ｄ) に位置することを特徴とする請求項３に記載の車両ライト照明システム。
  5. 前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)は複数設けられ、全ての前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)は前記回転軸を回転中心とした円周上に順次配列し、且つ各前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ)の遠焦点がいずれも前記レンズ(４)の前記焦点線(４ｄ)の付近に位置し、各前記反射鏡(２、２ａ、２ｂ) にそれぞれ対応して１つの前記光源(１) が設置されることを特徴とする請求項４に記載の車両ライト照明システム。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の前記車両ライト照明システムを含むことを特徴とする車両ライトアセンブリ。
  7. 請求項６に記載の前記車両ライトアセンブリを含むことを特徴とする車両。
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