JP7292036B2 - 低グレア自動車前照灯 - Google Patents

Description

自動車前照灯は、運転者が前方を視認できるようにすることに加え、他の車が運転者の車両を見るのを助けることにより、重要な安全機能を果たす。前照灯は、典型的には、極めて明るく、前照灯の光が目に差し込んだり、跳ね返ったりした場合には、気が散ったり、目がくらんだりするものになる場合がある。

一態様では、本明細書は、偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する自動車前照灯からの路面グレアを低減するための方法に関する。本方法は、自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように反射型偏光子を配置することを含む。反射型偏光子は、通過軸を有し、通過軸は、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしている。

別の態様では、本明細書は、偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する道路グレアを低減するための自動車前照灯における反射型偏光子の使用に関し、反射型偏光子は、自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように配置される。反射型偏光子は、通過軸を有し、通過軸は、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしている。

更なる別の態様では、本明細書は、自動車ロービーム前照灯に関する。自動車ロービーム前照灯は、光源と、ハウジングと、反射型偏光子と、を備える。反射型偏光子は、自動車ロービーム前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように配置される。反射型偏光子は、通過軸を有し、通過軸は、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしている。

自動車前照灯の概略的平面図である。 水平面からの反射による光の偏光を示す図である。 水平面からの反射におけるｐ偏光の光の抑制を示す図である。 別の自動車前照灯の概略的平面図である。 別の自動車前照灯の概略的平面図である。

前照灯は、（例えば、夜間や荒天の際の）低照度や無灯での運転状況におけるナビゲーション及び安全に不可欠であり、運転者が車両前方の物体や標識を認知したり判断したりできるようにするために、明るい必要がある。前照灯は、通常の動作時には、典型的には、他の運転者（又は歩行者、自転車通行者など）の目に直接差し込む光を最小限にしながら、前方の視認性を良好にするために、路面に向けて主に下方に光を放つように方向付けられる。しかし、路面が例えば凍結又は湿潤しており滑らかである場合、下方に向けられた光は、運転者の目の高さに向けて跳ね返る場合がある。特に鏡面反射が対向車に向き合う運転者や他の人々に危険をもたらすが、拡散反射された光も、ある程度は危険をもたらす。

偏光されていない光が（反射面の屈折率に依存して）ある角度で表面から反射されると、表面から反射した光は強くｓ偏光される。この現象が生じる角度は、ブリュースター角として知られる。水平な路面からの反射に関連するｓ偏光の光は、道路に平行な電磁振動（偏光方向）に対応する。偏光（polarized又はpolarizing）サングラスは、この現象を利用し、ｓ偏光した光、すなわち、より正確には、水平方向に（地面と平行に）偏光した光をフィルタで除去（吸収）することにより機能する。ブリュースター角を中心とする角度範囲では、ｓ偏光の光がｐ偏光の光よりも大きいため、偏光サングラスは、主にｓ偏光された光の光源の視認性を選択的に低下させる。他の物体は、そのｐ偏光の反射光によって依然として視認可能である。

しかし、視認性の低い状況では、（偏光フィルタにより）周囲光が約５０％吸収されることにより、知覚閾値未満の一部の物体の視認性が低下する場合がある。グレア低減目的であっても、依然として一般に夜間には偏光サングラスが装着されないのはこのためである。

前照灯を選択的にフィルタリングする試みは、「眩しさ」の現象、すなわち、前照灯からの光が観察者に直接入射することに重点を置いてきた。これらは、偏光サングラスと同様の作用原理により機能する。つまり、前照灯が、ある方向に偏光された偏光光を生成し、フィルタが、その方向の偏光を遮断又は吸収する。しかし、これは、どのようなフィルタであっても、偏光されていない光の約半分をも遮断又は吸収するために、危険な場合がある。（偏光サングラスを着用することが典型的である）明るい昼間とは異なり、この大まかで、すべてを含めた明るさの低減は、影響が大きく、本来わずかに視認可能である物体又は光源を見えなくする場合がある。更に、このグレア低減方法は、他の運転者の自動車のフロントガラス上に偏光フィルタを必要とするように設計されている。従って、このシステムは、出会う車両のすべて又は少なくとも大部分が偏光された前照灯及びフィルタを有するまでは、わずかにしか役に立たない。また、これらのシステムは、歩行者、自転車通行者、又は単純に、標準的な偏光されていないフロントガラスを使用している運転者など、偏光フィルタ越しに見るという有利な視点を持たない人への影響又は利益を企図していない。

本開示の実施形態は、異なるやり方でブリュースター角を利用する。ｓ偏光の光が反射される一方、ｐ偏光の光は反射されないため、本明細書で説明する前照灯は、鏡面反射成分が、少なくともブリュースター角において、空気と道路の反射面との境界面で完全に抑制される、（垂直に偏光される）ｐ偏光の光を生成する。他の境界面での反射は、拡散する傾向にあり（また反射路面と典型的に暗く着色された土台の路面との境界面に関しては、かなりの吸収成分を有し）、従って、総反射光がそれほど明るくなく、より広い角度空間に広がるために、目立ちにくく、気が散ったり惑わされたりしにくい。この効果により、有益なことに、偏光フィルタを備えていない場合がある、歩行者や自転車通行者を含む、あらゆる運転者や観察者に対する道路グレアを低減することができる。

図１は、自動車前照灯の概略的平面図である。自動車前照灯１００は、反射型偏光子１１０と、ハウジング１４０内に配置されたマウント１３０上にある光源１２０と、を備える。

反射型偏光子１１０は、任意の好適な反射型偏光子であってもよく、任意の好適な形状及びサイズであってもよい。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、ハウジング１４０内に存在するようになっている。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能である、Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ（ＤＢＥＦ）などの多層光学フィルムである。反射型偏光子１１０は、任意の好適な方向に方向付けられてもよい。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、車両に設置されたときに、その透過軸が路面に対して実質的に垂直になるように方向付けられてもよい。実質的に垂直であることは、例えば、路面と透過軸との間に、４５度～１３５度の角度を呈することを意味し得る。一部の実施形態では、実質的に垂直であることは、９０度から１０度又は５度の範囲内であることを意味し得る。

光源１２０は、任意の好適な光源であってもよく、いくつか又は多数の光源を含んでもよい。一部の実施形態では、光源１２０は、白熱電球、ハロゲン電球、発光ダイオード、若しくはメタルハライドランプ、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。光源１２０のうちの１つ以上は、マウント１３０に取り付けられてもその他の方法でマウント１３０によって保持されてもよい。マウント１３０は、前照灯内の所定の位置に光源１２０のうちの１つ以上を保持する能力を有する、任意の好適な素材であってよい。マウント１３０はまた、電球の部分を遮蔽したり隠したりしてもよい。光源１２０は、マウント１３０による補助の有無にかかわらず、特定の横方向及び垂直の位置に向けられてもよい。換言すれば、自動車前照灯は、中央から特定の角度だけ左右に、かつ特定の角度だけ上下に向けられてもよい。一部の実施形態では、光源は、自動車前照灯がハイビーム灯であるように（自動車前照灯が、運転者の目の高さ以上にある物体を主に照らすように方向付けられるように）構成されてもよい。一部の実施形態では、光源は、自動車前照灯がロービーム前照灯であるように（この用途の目的のためには、自動車前照灯が、路面を含む、運転者の目の高さよりも下にある物体を主に照らすように方向付けられるように）構成されてもよい。一部の実施形態では、光源は、光源がハイビーム前照灯とロービーム前照灯との間で同時又は交互に機能し得るように構成されてもよい。一部の実施形態では、光源は、一部分がハイビーム前照灯として動作し、一部分がロービーム前照灯として動作するように構成されてもよい。

ハウジング１４０は、囲まれている自動車前照灯１００の周囲を指す。一部の実施形態では、前照灯内のコンポーネントの一部は、ハウジングと完全に別個でなくてもよい。例えば、マウント１３０は、ハウジング１４０の一部分を形成してもよい。一部の実施形態では、ハウジング１４０の異なる部分は、異なる光学特性を有してもよく、例えば、一部の実施形態では、ハウジング１４０の少なくとも後部を反射性としながら、残りの部分を透過性としてもよい。一部の実施形態では、ハウジングは、銀反射体、メタライズ薄膜、又は３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能である、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）などの多層光学反射体などの、反射体であるか、又は反射体を含む。反射体は、鏡面反射体、拡散反射体、又は半鏡面反射体であってもよい（すなわち、鏡面成分と拡散成分との両方を有してもよい）。一部の実施形態では、ハウジングは、（マウントの有無にかかわらず）放物形とすることができる。一部の実施形態では、ハウジングは、他の合焦又はコリメートする形状として成形されてもよい。一部の実施形態では、ハウジングが複屈折性を有し、光源からの光が反射型偏光子と、次いでハウジングと、の両方を通過する場合、自動車前照灯１００はまた、（ハウジングの前後のいずれかで）ハウジングの複屈折を補償し、路面に対して実質的に垂直に偏光された光を他の方法で供給するために、波長板又はリターダを備えてもよい。

反射型偏光子１１０は、図１のハウジング内のどこにでも配置することができる。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、ハウジング１４０の内側部分に取り付けられてもよい。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、光源１２０の近傍又は光源１２０上に取り付けられても配置されてもよい。一部の実施形態では、反射型偏光子１１０は、前照灯内で自由に浮動するフィルムであってもよい。

図２は、水平面からの反射による光の偏光を示す図である。放射側の車両２１０は、偏光されていない入射光線２２０ａを放射する。入射光線２２０ａは、（空気／反射面境界面の）ブリュースター角で反射面２３０に入射し、反射され、鏡面反射された光は、完全にｓ偏光される（水平に偏光される）。ｓ偏光の光は、対向車２４０に入射し、対向車２４０の運転者にはグレアとして見える。

図３は、水平面からの反射におけるｐ偏光の光の抑制を示す図である。この場合、放射側の車両３１０は、垂直に偏光された入射光線３２０を放射する。入射光線３２０は、（空気／反射面境界面の）ブリュースター角で反射面３３０にｐ偏光の光として入射する。ブリュースター角は、ｐ偏光の光が鏡面反射できない角度であるため、入射光が空気と反射面との境界面から鏡面反射されることはない。

図４は、別の自動車前照灯の概略的平面図である。自動車前照灯４００は、反射型偏光子４１０と、光源４２０と、マウント４３０と、ハウジング４４０と、を備える。反射型偏光子４１０は、ハウジングの外面上に配置される。ハウジング４４０の外面上に反射型偏光子４１０を配置することにより、高温又は他の性能を劣化させる可能性のある光源４２０への暴露から反射型偏光子４１０を保護又は絶縁するのに役立ち得る。

図５は、別の自動車前照灯の概略的平面図である。自動車前照灯５００は、第１の基材層５１２と第２の基材層５１４とにより囲まれた、反射型偏光子５１０を備える。自動車前照灯５００はまた、光源５２０と、マウント５３０と、ハウジング５４０と、を備える。基材のうちの一方又は両方を肉厚の基材層としてもよい。肉厚の基材層を利用することは、耐反り性、環境安定性、又は取り扱いや設置の容易さのために有利である場合がある。一部の実施形態では、基材層のうちの一方又は両方が、プラスチック又は樹脂の層又はプレートであってもよい。一部の実施形態では、基材層の一方又は両方が、特定波長吸収剤、例えば紫外線吸収剤を含んでもよい。一部の実施形態では、基材層の一方又は両方が、光安定剤を含んでもよい。一部の実施形態では、基材層の一方又は両方が、ダウンコンバータを含んでもよい。一部の実施形態では、基材層の一方又は両方が、リターダ又は波長板を備えてもよいし、ハウジングの透過部分における複屈折を補正するために、複屈折を呈してもよい。

本明細書で説明する実施形態において、反射面と組み合わせて、従来の吸収型偏光子の代わりに、反射性偏光子を利用することにより、前照灯の効率を高めることができる。吸収型偏光子は、偏光されていない光の半分を必然的に吸収する。しかし、反射型偏光子では、非透過偏光の光は、反射され、再利用され、１回以上の跳ね返りの後に回転され、最終的に透過され得る。従って、吸収型偏光子を有する前照灯に比べて、（ハウジングの背部の吸収が十分に小さく、反射が十分である限り）吸収型偏光子から反射型偏光子への切り替えだけで、光源を除去して同等の明るさを得ることができる。あるいは、同じ数及び種類の光源を使用しながら、より高い総合的な明るさを達成することができる。

本明細書で説明する自動車前照灯は、光のかなりの部分が路面に入射するか又は路面に入射することを意図されたロービーム前照灯に有用であり得る。これらの前照灯に反射型偏光子を設けることは、偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する路面グレアを低減するための方法として有用であり得る。

２次元色彩輝度計（2D Color Analyzer）ＣＡ－２０００シリーズ（コニカミノルタ（東京、日本）から入手可能）を用いて、湿潤アスファルト路面上で２５メートルの距離から、白熱前照灯を搭載したトヨタカローラフィールダー自動車（型式ＮＺＥ１４１Ｇ）を前照灯を点灯させた状態で観察し、撮影した。撮影では、偏光フィルタを用いず、湿潤路面からの反射光を捉えた。次に、縁部においてテープを用いて、前照灯のカバーレンズの前面のそれぞれを覆うように、反射型偏光子（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能であるＤＢＥＦ－ＱＶ２）を取り付けた。反射型偏光子は、透過軸が路面に対して垂直となるように調整した。湿潤路面上で２５メートルの距離から、前照灯を点灯した状態で自動車を再度撮影した。撮影では、偏光フィルタを用いず、湿潤路面からの反射光を捉えた。反射型偏光子を付加することによる、湿潤路面からの反射光の強度の低下が観察された。

以下は本開示による例示的な実施形態である。

項目１． 偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する自動車前照灯からの路面グレアを低減するための方法であって、
自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように反射型偏光子を配置することを含み、
反射型偏光子が、通過軸を有し、通過軸が、路面との間で４５度～１３５度の範囲の角度をなしている、方法。

項目２． 反射型偏光子を配置することが、自動車前照灯のカバーレンズの外面に反射型偏光子を取り付けることを意味する、項目１に記載の方法。

項目３． 反射型偏光子を配置することが、自動車前照灯のカバーレンズの内面に反射型偏光子を取り付けることを意味する、項目１に記載の方法。

項目４． 反射型偏光子を配置することが、自動車前照灯の光源とカバーレンズとの間に反射型偏光子を配置するが、カバーレンズの内面には反射型偏光子を取り付けないことを意味する、項目１に記載の方法。

項目５． 反射型偏光子が、少なくとも１つの基材にラミネートされている、項目１に記載の方法。

項目６． 基材がガラス基材又はポリマー基材である、項目５に記載の方法。

項目７． 基材が紫外線吸収剤を含む、項目５に記載の方法。

項目８． 基材が光安定剤を含む、項目５に記載の方法。

項目９． 偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する路面グレアを低減するための自動車前照灯における反射型偏光子の使用であって、反射型偏光子が、自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように配置され、反射型偏光子が、通過軸を有し、通過軸が、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしている、使用。

項目１０．自動車ロービーム前照灯であって、
光源と、
ハウジングと、
自動車ロービーム前照灯の光源からの少なくとも一部の光が反射型偏光子を通過するように配置された、反射型偏光子と、
を備え、
反射型偏光子が、通過軸を有し、通過軸が、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしている、自動車ロービーム前照灯。

項目１１．反射型偏光子が、自動車前照灯のカバーレンズの外面に取り付けられている、項目１０に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１２．反射型偏光子が、自動車前照灯のカバーレンズの内面に取り付けられている、項目１０に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１３．反射型偏光子が、自動車前照灯の光源とカバーレンズとの間に配置されるが、カバーレンズの内面には反射型偏光子が取り付けられない、項目１０に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１４．反射型偏光子が、少なくとも１つの基材にラミネートされている、項目１０に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１５．基材がガラス基材又はポリマー基材である、項目１４に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１６．基材が紫外線吸収剤を含む、項目１４に記載の自動車ロービーム前照灯。

項目１７．基材が光安定剤を含む、項目１４に記載の自動車ロービーム前照灯。

Claims (5)

1. 偏光フィルタ越しに見ていない観察者に対する自動車前照灯からの路面グレアを低減するための方法であって、
   前記自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が多層光学フィルムである反射型偏光子を通過するように前記多層光学フィルムである反射型偏光子を配置することを含み、
   前記多層光学フィルムである反射型偏光子が、通過軸を有し、前記通過軸が、路面との間で４５度～１３５度の範囲の角度をなしており、
   前記多層光学フィルムである反射型偏光子が少なくとも１つの基材にラミネートされており、
   前記基材が、ガラス基材およびポリマー基材の少なくともいずれか一方である、方法。
2. 多層光学フィルムである反射型偏光子と、前記多層光学フィルムである反射型偏光子がラミネートされている少なくとも１つの基材とを備えた自動車前照灯であって、
   前記多層光学フィルムである反射型偏光子が、前記自動車前照灯の光源からの少なくとも一部の光が前記多層光学フィルムである反射型偏光子を通過するように配置され、前記多層光学フィルムである反射型偏光子が、通過軸を有し、前記通過軸が、路面と４５度～１３５度の範囲の角度をなしており、
   前記基材が、ガラス基材およびポリマー基材の少なくともいずれか一方である、
   自動車前照灯。
3. カバーレンズを備え、前記カバーレンズの内面に前記多層光学フィルムである反射型偏光子が取り付けられている、請求項２に記載の自動車前照灯。
4. カバーレンズを備え、前記自動車前照灯の前記光源と前記カバーレンズとの間に前記多層光学フィルムである反射型偏光子が配置され、前記カバーレンズの内面には前記多層光学フィルムである反射型偏光子が取り付けられない、請求項２に記載の自動車前照灯。
5. 前記基材が、紫外線吸収剤および光安定剤の少なくともいずれか一方を含む、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の自動車前照灯。

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