JPH03190002A - 高低ビーム操作用の光スイッチを備えた単一アーク放電前照燈 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ （発明の分野） 本発明はアーク放電光源を用いる高効率の乗物前照燈に
関し、特に、単一のアーク放電光源が高低両ビームパタ
ーンを生じるようなアーク放電前照燈に関する。

（先行技術の説明） アーク放電光源は乗物用前照燈での使用が望まれる。こ
のような光源は効率と輝度が高いので、前照燈ハウジン
グの高さと全体的な寸法を減らすことができ、従って、
乗物設計上比較的小形で薄い前照燈を要する最新の乗物
前照燈型式での使用に人気が出ている。一般に、従来の
アーク光源の乗物前照燈は、ロービーム用として１個の
アーク光源と１個のハウジング、さらにハイビーム用と
して１個のアーク光源と１個のハウジングを必要とする
。これは装置の費用をかなり高くする。また、ハイビー
ム用アーク光源を最初に点燈する時、凝縮水銀が瞬時ビ
ームの輝度を最高値の約１５％に下げる。この効果は１
秒以上は続かないが、それでもハイビーム燈への切換え
時に嫌われるおそれがある。

［発明の要約］ 本発明の目的は、単一の連続的に作用するアークが高低
両ビームパターンをもたらすような改良アーク放電前照
燈装置を提供することである。

本発明の他の目的は、性能を犠牲にすることなくアーク
光源式乗物前照燈装置の費用と複雑さを減らすことであ
る。

本発明の他の目的は、ハイビーム作用への切換え時に瞬
時暗くなるというアーク光源前照燈装置における問題を
なくすることである。

要約すると、本発明は反射器内に水平に装着されたアー
ク光源を有する乗物用前照燈を提供する。

アーク光源からの光は反射器により反射されて第１レン
ズを通りロービームパターンを形成する。

鏡が光源の虚像を形成し、第１レンズに対して水平方向
にその中心をもつ第２レンズは虚像から受光する。この
第２レンズを透過する虚像光はロビームパターンと組合
わせた状態でハイビームパターンを形成する。高低両ビ
ームパターン間の切換えは様々な仕方で達成される。好
適実施例では、第２レンズに組込まれた電気応答性光弁
がアーク光源の虚像を通すかまたは遮断する。代替的に
、鏡が２つの位置、すなわち、虚像をレンズを通るよう
に向ける位置と、虚像をレンズを通るように向けない位
置との間を動くようにし得る。また、鏡を動かす代わり
に、ロービーム作用中、可動マスクにより虚像を遮断し
てもよい。

上記および他の目的と特徴と利点は、添付図面と関連す
る本発明の好適実施例の以下の詳述からより良く理解さ
れよう。

［好適実施例の詳細な説明］ 添付図面の全図を通じて、同符号は同様または類似のも
のを表す。図面、特に第１図と第２図を参照するに、両
図に示す本発明の第１実施例は長方形の前照燈１０から
なり、これには反射器１２とアーク光源１４が含まれ、
このアーク光源は、例えば、反射器１２内に配置したハ
ロゲン化金属アーク管である。反射器１２はガラス等の
適材で製造され得、またアーク光源１４は米国特許第４
８６８４５８号に記載の型のものでよい。アーク光源１
４はその電極（図示せず）により定められた主縦軸線を
有し、この軸線は前照燈１０の軸線１５と合致するよう
に水平に向けられている。アーク光源１４はほぼ反射器
１２の焦点の位置にあるべきである。アーク光源１４を
反射器１２内に装着する仕方は本発明の一部をなすもの
ではなく、この光源は任意の仕方、例えば、現用の乗物
用アーク光源前照燈においてアーク光源を固定する仕方
で装着され得る。

反射器１２は放物線形の後面と側面および平面状の上面
と下面を有するように形成され、これらの表面は長方形
の開口を画成し、この開口内に長方形プリズムレンズ１
８が固定されている。レンズ１８はガラスまたはプラス
チックあるいは他の適材で製造し得るもので、当該技術
において公知の任意の適当な方法で反射器１２の長方形
開口内に固定され得る。レンズ１８の長方形は第３図に
明示されている。第１図と第２図に戻って説明すると、
反射器１２の放物線形後面の内側は、在来の反射面を形
成するように金属被膜のような反射材１６で覆われてい
る。

アーク光源１４からの光は反射面１６によって反射され
プリズムレンズ１８を通るように向けられてロービーム
パターンを形成する。本発明によれば、くさび形の鏡２
２が設けられ、この鏡は反射器１２の頂部平面に固定さ
れ、そしてアーク光源１４の垂直虚像を形成するように
配置される。

鏡２２はアークからの光をレンズ１８の水平方向中央部
に向けるように軸線１５に対して約４５度の角度で傾斜
していることが好ましい。鏡２２により生じたアークの
垂直虚像は、あたかもそれが、第２図の点線像２４で示
すような位置にある第２アーク光源であるかのように現
れる。この虚像２４はアーク光源１４の上方かつわずか
後方の位置にあり、アーク光源１４自体は水平に向けら
れているが、虚像２４は垂直方向に向けられている。

レンズ１８は、アーク光源を備えた長方形の自動車前照
燈で現在用いられている型のものでよいが、その水平方
向中央部は後述のようにアークのハイビーム像を投影す
るように改変される。レンズ１８の外側部分は乗物の前
方の道路上に所望のロービームパターンを形成する。ハ
イビームパターンを形成するには、ハイビームレンズ２
６をプリズムレンズ１８の水平方向中央域に設け、これ
により垂直アーク像の拡大実像を形成かつ投影する。レ
ンズ２６として球面形フレネルレンズを用いると所要の
空間と重量を最少にし得るが、凸形球面レンズを用いて
も同じ効果が得られる。レンズ２６はレンズ１８に形成
した開口内に接着され得るが、好ましくは、レンズ１８
．２６を組合わせた一体構造体の一体部分として成形さ
れる。レンズ２６はハイビーム光を投影する。レンズ２
６の焦点距離は虚像２４がレンズ２６の焦点またはその
近くにあるように選定される。

レンズ２６は、第２図に示すその光学軸２８が軸線１５
と平行であるように、ただしそれが軸線１５上方の垂直
虚像の変位に相当する量だけ軸線１５の上方に垂直方向
に変位しているように、配置されるべきである。垂直方
向において、レンズ２６により投影されるビームの寸法
は、レンズ２６の焦点距離に対するアーク光源１４の電
極（図示せず）間の間隙の長さの比によって定められる
。

水平方向において、レンズ２６により投影されるビーム
の寸法は、レンズ１８の焦点距離に対するアーク光源１
４の電極間のアーク放電の幅の比によって定められる。

その結果中じるビーム形状は幅より高さが大きく、自動
車のハイビームパターンの典型的なものではない。ハイ
ビームパターンを水平方向に幾分拡大したければ、それ
は、鏡２２を平面形でなくわずかに筒形にすることによ
り達成される。光を垂直方向ではなく水平方向に拡大す
る他の方法は、レンズ２６の代わりに交差し合う筒形フ
レネルレンズを用いることである。ハイビーム成分の幅
を制御するレンズの焦点距離は、次のように、すなわち
、光源がちょうど焦点の位置を占めないようにすること
によりビームを所望に応じて水平方向に拡大するが垂直
方向の拡大は最少に抑えるように選定され得る。例えば
、垂直方向の拡大を引起こすフレネルレンズの下半分は
、遠方のパターンを生じるレンズの上半分に比べ、光の
パターンの手前の拡大をより多くするような焦点距離を
有し得る。

アーク光源１４からの直射光は、まぶしさを防ぐように
緩和される必要がある。反射面１６からの関連光はレン
ズ２６に到達すべきではない。このため、第１図と第２
図に示すように、反射面１６の中央部は適当な黒色塗料
のような光吸収材料３０で被覆されている。加えて、不
透明シールド３２をアーク管の端部に取付けてアーク光
源１４からレンズ２６への直射光を遮断し得る。シール
ド３２はアーク管の端部に単に圧着され摩擦により保持
され得る。

鏡２２は第１図の上面図に示すようにくさび形であり、
高い反射率を持つべきであり、高い使用温度に耐え得る
ものでなければならず、アーク光源１４からのナトリウ
ム損失を増すものであってはならない。公知の多層誘電
体薄膜技術を用いて適切な鏡を製造し得る。鏡２２は、
軸線１５に対して約４５度傾斜している時作用するよう
に設計されるべきであり、この鏡から可視光線が反射さ
れるとともに、紫外線が透過または吸収されそして赤外
線が透過される（すなわち、いわゆる「コルド」ミラー
である）。金属鏡も用い得るが、この場合、それにバイ
アス電圧をかけることにより、アーク光源１４の管壁を
経るナトリウム移動を遅らせなければならない。好適誘
電体薄膜反射器にその作用温度と導電率に応じてバイア
スをかけることも望ましいかもしれない。

第２図に示すように、曲率半径の小さな球面鏡２７をア
ーク光源１４の直下に、アーク間隙の垂直中心線２９が
鏡２７の曲率中心にあるように適当に装着することによ
り、追加的な光をハイビムに導入し得る。こうすると、
下向きの放射光が鏡２７により垂直方向に反射されて鏡
２２に達しレンズ２６に向けられる。この構造により、
ビムの輝度をかなり増し得る。

ハイビームを点滅させるためにアークの垂直虚像の前照
燈からの投影を制御するのに適する方法が幾つか存在す
る。−好適実施例では電気応答性の光弁３４を用いる。

この実施例で用いる光弁は２つの状態、すなわち、実質
的に半透明の状態と、実質的に透明の状態を有し、両状
態は電気的に切換え可能である。光弁３４はレンズ２６
と重なり合うものとして図示されているが、光弁はレン
ズ２６の一体部分として成形し得るものであることを理
解されたい。

市販のネマティック曲線整合相（ＮＣＡＰ）型の液晶光
弁またはポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）型の光弁が本発
明の一好適実施例において用いられる。適当な液晶光弁
がタリク社（Ｔａｌｉｑ　Ｃａｔｐ、　）により製造さ
れそしてニューシャーシー州のエドモンズ・サイエンテ
ィフィック社（Ｅｄｍｏｎｄｓ　５ｃｉｅｎｊｉｌｉｃ
Ｃａｒｐ、）によって販売されている。当業者に明らか
なように、ＮＣＡＰ型とＰＤＬＣ型の液晶光弁は第２図
に概略を示した交流電源４１によって活性化される。Ｎ
ＣＡＰ型とＰＤＬＣ型の液晶光弁の利点は、それらが活
性化されている特売の大部分（８０％以上）を通し得る
ことである。これに対し、偏光型の光弁の透過率は実質
的に５０％以下である。オフ状態すなわち実質的に不透
明な状態にある液晶光弁は光を吸収するのではなく散乱
させるので、光弁で用いる材料によって定まる温度上限
以下に温度を保ち得る。

光制御フィルム３９を光学系に加えることにより、光弁
３４からの散乱光と関連するまぶしさを減らし得る。光
制御フィルム３９は光弁３４とレンズ２６との複合物の
表面に接着または成形され得る。光制御フィルム３９は
複数の小さな羽根を備え、これらの羽根は水平に向けら
れ水平方向の光を通すが上下方向の光を散乱させる。こ
の種の膜はポリカーボネートで作られ、スリーエム社（
３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ）からｒＬｉｇｈｌ　ＣｏｎＨｏ
１　ＦｉｌｍＪという商品名で入手し得る。

作用について説明すると、アーク光源１４からの光は高
低側ビームのために反射面１６により反射されてプリズ
ムレンズ１８を通る。ハイビームは光弁３４をその実質
的に透明な状態に切換えることにより形成される。この
状態では、アーク光源１４からの光は鏡２２により反射
されてレンズ２６と光弁３４と光制御フィルム３９とを
通る。

レンズ２６による像の倒立により、ハイビームパターン
は第４図に示す全形を有し、ロービームローブ３１と、
それと重なり合うハイビームローブ３３とからなる。ロ
ービーム作用の場合、光弁３４は実質的に不透明の状態
に切換えられることにより鏡２２からの像を遮断するの
で、ロービームローブ３１だけが投影される。アーク光
源１４は高低ビーム切換え毎に点滅されないことに注意
されたい。これは前照燈の寿命を延ばし、そしてさもな
くばハイビームレンズからロービームレンズへの切換え
時に生じるレンズ内の水銀凝結による弱光を防止する。

反射面１６からの関連直射光がレンズ２６に達するのを
防ぐ他の構造を第５図に示す。この構造は反射器１２の
放物線形後面を分割し、各半分をその焦点を中心として
十分回転し、アーク光源１４からの反射光が十分発散し
てレンズ２６から外れるようにするものである。さらに
詳述すると、反射器１２の放物線形後面は２つの半分１
３ａ。

１３ｂに分割され、そして各半分が反射器焦点を中心と
して部分的に次のような点まで、すなわち、アーク光源
１４からの光線１７が十分発散してレンズ２６から外れ
るような点まで回される。さらに詳述すると、反射器１
２の背部で反射した光線１７はレンズ２６から外れるよ
うに十分発散される。レンズ２６の外側部分に配置され
たレンズ２６のプリズム３５は反射器の両半分からの光
の発散を補正するように設計され得る。この構造は光吸
収材料３０を不要にするが、シールド３２は依然用いら
れる。

ハイビームの形成を制御する代替実施例は、光弁３４を
用いる代わりに鏡２２を機械的に動かすことである。こ
の構成を第６図に示す。小さな回転ソレノイド３６が鏡
２２を動かすために使われる。ハイビーム位置では、鏡
２２は実線で示したようになっているが、ロービーム位
置における鏡２２′は点線で示したようになっている。

すなわち、ロービーム位置では、光は鏡２２′　によっ
てレンズ２６の方に反射されない。鏡２２はその一縁が
軸３８に取付けられ、この軸はソレノイド３６により回
転する。回転ソレノイドは通常一方向にのみ回転するの
で、ばね（図示せず）を附設することにより鏡をロービ
ーム位置に押圧し得る。

すなわち、回転ソレノイド３６は、付勢された時、鏡２
２を下方にハイビーム位置まで回す。ソレノイド３６が
消勢された時、ばねの押圧力が鏡２２をそのロービーム
位置まで押戻す。この場合も、鏡の構造とそのバイアス
電圧は、作用中のアーク光源に対する鏡の近接位置と関
連するナトリウム損失問題を回避するように注意深く調
整されなけ替構造を示す。この構造は２つの位置間を回
転し得る可動マスク４２を設けるもので、両位置の一方
は実線で示してあり、像からの光をレンズ２６に対して
遮断する位置であり、他方の位置は点線で示してあり、
鏡２２（図を明瞭にするため両図には図示してない）か
ら離れている。マスク４２はピボット点４４に取付けた
アーム４３により支持される。アーム４３はピボット点
４４を越えて延在し、２つのソレノイド４５．４６間を
移動しそして永久磁石４７．４８によって係留される。

ソレノイド４５．４６には電機子が設けられ、ソレノイ
ド付勢時にアーム４３に打ち当たりそれをピボット点４
４を中心として回す。永久磁石４７゜４８は停止手段と
して働き、関連ソレノイドが再び付勢されるまでアーム
４３を保持する。この実施例では、第６図に示した実施
例のように、高低側ビーム間の切換え用の光弁を要しな
いことを理解されたい。しかし、この構成に要するエネ
ルギーは比較的少ない。さらに詳述すると、高低両ビム
位置間の切換えにのみエネルギーが必要であり、マスク
４２を両位置のいずれかに保つためのエネルギーは不要
である。

自動車の各側に１個の前照燈ハウジングしか必要としな
いので、装置の複雑さと費用は、別々の高低側ビームが
別々のハウジング内の別々のアク光源によって発生する
装置に比べて減少し、また性能も向上する。アーク光源
を点滅させないので点燈の回数が大幅に減り、これは燈
寿命を延ばす要因になる。光源内の水銀凝結による弱光
もハイビームへの切換え時に回避される。

以上、本発明の幾つかの好適実施例について説明したが
、もちろん本発明の範囲内で様々な改変が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の教示による高低側ビームパターンを生
じる単一アーク放電光源前照燈の部分断面上面図、第２
図は第１図に示した前照燈の部分断面側面図、第３図は
第１図に示した前照燈の前面図、第４図は前照燈の一具
体例によって形成されるビームパターンの線図、第５図
は本発明の教示による放電前照燈の他の具体例を示す第
１図と同様の部分断面上面図、第６図は回動鏡を備えた
前照燈の代替具体例の部分断面側面図、第７図は回動マ
スクを用いた前照燈の代替具体例の部分断面上面図、第
８図は回動マスクおよびそれとアーク光源との関係を示
す前面図である。 １０：前照燈、１２：反射器、１４：アーク光源、１６
二反射面、１８ニブリズムレンズ、２２：鏡、２６：ハ
イビームレンズ、２７：球面鏡、３４：光弁、３６二回
転ソレノイド、３８：軸、３９：光制御フィルム、４０
：球面鏡、４２：可動マスク、４３：アーム、４５，４
６：ソレノイド、４７．４８：永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放物線形反射面と開口とを有する反射器と、この反
   射器内において前記反射面の焦点の近くに配置されたア
   ーク光源と、前記開口にある第１レンズであって、前記
   アーク光源からの光が前記反射面により反射されて第１
   レンズに向かい、これを透過してロービームパターンを
   形成するような第１レンズと、前記反射器内にあって前
   記アーク光源の虚像を形成するような形状で配置された
   鏡と、前記第１レンズに対して水平方向にその中心をも
   ち前記開口にある第２レンズであって、前記アーク光源
   の前記虚像から受光する第２レンズと、前記虚像から前
   記第２レンズを通る光を制御する手段であって、前記虚
   像光は前記第２レンズを透過するとハイビームパターン
   の少なくとも１部分を形成するような手段との組合せか
   らなる、ハイビームパターンとロービームパターンを生
   じるアーク放電前照燈。 ２、前記前照燈の縦軸線はほぼ水平方向に伸びていて、
   前記鏡は前記アーク光源の上方に位置しかつ前照燈縦軸
   線に対してある角度傾斜して前記アーク光源の垂直虚像
   を形成する、請求項１記載のアーク放電前照燈。 ３、前記鏡は平面形である請求項２記載のアーク放電前
   照燈。 ４、前記鏡は筒形である請求項２記載のアーク放電前照
   燈。 ５、前記光制御手段は光弁からなる請求項２記載のアー
   ク放電前照燈。 ６、前記光弁は前記第２レンズと一体である請求項５記
   載のアーク放電前照燈。 ７、光の垂直分散を制御するために前記第２レンズに重
   ね合わせた光制御膜をさらに含む請求項５記載のアーク
   放電前照燈。 ８、前記光弁は液晶光弁である請求項５記載のアーク放
   電前照燈。 ９、前記第２レンズを通る虚像光を制御する前記光制御
   手段は、光が前記鏡により前記第２レンズの方へ反射さ
   れる第１位置と、光が前記鏡により前記第２レンズの方
   へ反射されない第２位置との間を前記鏡が動くようにす
   る手段からなる請求項２記載のアーク放電前照燈。 １０、前記鏡を動かす前記手段は、前記鏡の一縁を取付
   けた軸と、この軸に取付けた電機子を有し該軸を回すよ
   うに作用し得る回転ソレノイドとからなる請求項９記載
   のアーク放電前照燈。 １１、前記光制御手段は、前記鏡を覆う第１位置と前記
   鏡を覆わない第２位置との間を動き得るマスクからなる
   請求項２記載のアーク放電前照燈。 １２、前記マスクを回転アームに取付け、さらに、前記
   第１位置と前記第２位置間の前記回転アームの移動を引
   起こすように作用し得る第１および第２ソレノイドと、
   前記回転アームを前記第１および第２位置のいずれかに
   係留する第１および第２永久磁石とを含む請求項１１記
   載のアーク放電前照燈。 １３、前記アーク光源の下方に配置され、前記光源から
   の光を前記鏡の方に反射する第２鏡をさらに含む請求項
   ２記載のアーク放電前照燈。 １４、前記第２鏡は球面鏡である請求項１３記載のアー
   ク放電前照燈。 １５、前記第２レンズはフレネルレンズである請求項１
   記載のアーク放電前照燈。 １６、前記第２レンズの焦点距離は前記虚像がほぼ焦点
   に位置するような値をとる請求項１記載のアーク放電前
   照燈。 １７、前記第２レンズの光軸は前記前照燈縦軸線にほぼ
   平行であるが、前記アークが前記前照燈縦軸線より垂直
   上方にある虚像として変位するのにほぼ匹敵する程度に
   前記前照燈縦軸線より垂直上方に変位している請求項２
   記載のアーク放電前照燈。