JPH0668922B2 - マスクを使用しないで輝点をずらしたディップ形前照灯 - Google Patents

マスクを使用しないで輝点をずらしたディップ形前照灯

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JPH0668922B2
JPH0668922B2 JP62127290A JP12729087A JPH0668922B2 JP H0668922 B2 JPH0668922 B2 JP H0668922B2 JP 62127290 A JP62127290 A JP 62127290A JP 12729087 A JP12729087 A JP 12729087A JP H0668922 B2 JPH0668922 B2 JP H0668922B2
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ブルン ノルベール
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シビエ プロジエクテ−ル
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32Optical layout thereof
    • F21S41/33Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/334Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors
    • F21S41/335Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors with continuity at the junction between adjacent areas

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明はデイップビームを発生する自動車用前照灯に関
する。
[背景技術] デイップヒームはカットオフ即ち通常は水平の上限でそ
の上へは光が放射されない所、によって特徴付けられ
る。添附図面中の第1図は25メートル(m)の所にあ
る標準スクリーンに投射されたカットオフの例である。
この特定のカットオフは若干の国、特に欧州各国で法令
化されている。道路の右側を使用する交通においては、
このカットオフは自動車の水平長手方向軸から左軸に広
がる水平半平面h′Hと、同じ軸から右側に、通常は角
度α=15度で僅かに上に傾斜している半平面とで形成
されている。当然、この形状は道路の左側を使用する交
通においては反対とされる。
このカットオフを満足するのに加えて、別の道路から来
る自動車運転者を幻惑させない為に、デイップ形前照灯
ビームはカットオフ以下の各点および範囲での光強度に
関して各種の別の規定を満足しなければならない。特
に、「輝点」、即ち光の集中が最大である照明領域、
は、好ましくはカットオフの直ぐ下で自動車の長手中心
面を通る中央垂直軸v−v′の僅かに右に位置して、道
路の側部を適切に照明しなければならない。この集光
は、特に、「75R」及び「50R」と称されるテスト
点の光束を測定する事によって決定されるが、この光束
は規定された最低許容量よりも大でなければならない。
通常のデイップ形前照灯は、フィラメント付き電球と、
反射鏡と、前述のカットオフを定めるマスクと、前照灯
を閉止する拡光ガラスとを有するが、ビームの所望の集
光を得るために反射鏡とガラスを高度な特別な光学的特
性を持たせる様に作るのが実際的である。
しかし、本出願人の1982年11月19日出願のフラ
ンス公開特許出願第2536502号明細書にはマスク
の無いデイップ形前照灯が記載されている。詳説する
と、前述の「欧州形」のカットオフは反射鏡とガラスの
特別な設計のみによって得られている。この前照灯は、
共通軸を中心とする回転パラボロイドの形の2つの扇形
を有する反射鏡を有し、前記扇形は前記軸を中心として
対称的に位置し、2つの軸平面で限界されるが、その一
方は水平で、今一つは前記水平面に対してデイップビー
ムのカットオフの傾斜角αに等しい角度を成している。
前照灯は又前記共通軸から上方に半径方向にずれた軸状
フィラメントを有する電球と、反射鏡の前に配置された
ビーム拡光ガラスとを有するが、前記2パラボロイド形
扇形に対応するガラスの領域に関してはビームを極僅か
しか偏向しない様に作られている。前記公開特許出願に
記載の様に、2パラボロイド扇形はフィラメントの中心
の下に軸上に位置する共通焦点を有し、同一焦点距離を
有する。
この種の前照灯の主要な長所はマスクを除去した事に伴
う可使用光束の相当な増加である。
しかし、この前照灯で得られた輝点は、この種の先行技
術による前照灯によって25メートルにある標準スクリ
ーン上に作られた照明の等カンデラ曲線を示す第2図に
見られる様に(ハッチングした領域T)、本質的には自
動車の長手方向軸上に集中されている。この位置は2つ
の主要な欠陥を有する。第1にこの様な中央輝点は自動
車の垂直震動に対して極端に敏感である。即ち、自動車
がピッチングをした時前方の路上の照明に非常に明確な
変化が現れ、その為に運転者の肉眼を疲労させる。第2
にデイップ形前照灯によって与えられる可視距離を良好
にする為に、輝点は欧州規格に定める点75Rに重ねね
ばならない、即ち、前記輝点はスクリーン上で右にかつ
上にずらす必要性がある。この点に関して、実際には、
前照灯の偏向プリズム等によって前記輝点を右上方にず
らす事は困難である、と言うのは、上方に漏れて対向車
の運転車を幻惑させる様な相当に危険な光線を伴う、カ
ットオフのするどさの相当な品位低下があるからであ
る。前面ガラスのモールドにおける製造上の不可避的な
小欠陥が最終製品にこの様に非常に大きな影響をもたら
す。
本発明は、そのカットオフに関して完全に満足すべきも
のであるのみならず、自動車の長手中心軸から適当に右
手にずれた輝点を有する様にマスク無しのデイップ形前
照灯を改良する事を探求するものである。
[発明の開示] 本発明は以下の各構成要素を有する。
中心軸を中心とする回転パラボロイドの形の2扇形を有
する反射鏡、前記扇形は前記軸を中心として対称的に配
置され、2軸平面で境され、前記平面の一方は水平で、
他方の平面は前記水平面に対してデイップビームカット
オフの上向傾斜角(α)に等しい角度を持っている、 前記軸から上の方に半径方向にずれて位置する軸フィラ
メント電球、 反射鏡の前面に配置され、回転パラボロイドの形の前記
2扇形に対応する非偏向ないし事実状非偏向領域を有す
る拡光ガラス、 又、以下の改良点を有する: 回転パラボロイドの形の前記2扇形は焦点距離が相違
し、これらの焦点は軸上に位置し夫々フィラメントの中
心の前後に位置し、又、 前記反射鏡は更に前記軸平面を越えて走り、違った焦点
距離を有する前記2パラボロイド扇形を、不連続性無し
に相互接続し、これが前記カットオフより下にフィラメ
ント像を形成する反射面を有する、 自動車用デイップ形前照灯を提供するものである。
[実施例] 添附図面を参照して例示として本発明の実施例を説明す
る。
第1図と第2図とは本出願明細書の最初に述べたので再
説しない。
第3図と第4図とは本発明の好ましい実施例に係わるデ
イップ形前照灯を示す。
この前照灯は軸上フィラメント100を有する電球と、
反射鏡200と、前照灯の前を閉止する拡光ガラス30
0とを有する。
フィラメント軸がほぼ反射鏡の光学軸内に位置し、フィ
ラメントがパラボラ反射鏡の焦点の前に位置する従来形
のマスク付きの前照灯とは相違し、本前照灯は、前照灯
の光軸Oxからその半径に等しい距離上にずらして位
置するフィラメント100(長さ2半径の円筒で示
す様な)を有する。即ち、フィラメントの光放射面は前
記軸Oxに事実上接している。
反射鏡即ちミラー200は複数個の扇形201乃至20
6に分割されている。これらの6扇形は3軸平面で分れ
ている、即ち、水平面xOy,平面xOyに対して、第
1図に示す様なデイップビームカットオフの右手側の上
昇角(即ち約15度)αをなす平面xOs、及び垂直面
z−z′に対して角度β=α/2(即ち約7度30分)
をなす平面xOt,がそれである。
2扇形201と202とは平面zOyとxOsとで区切
られ形状は共にパラボロイドである。詳説すると、第1
パラボラ扇形201の焦点は第3図及び第5図において
で示され、フィラメントの軸方向後端の近くに位置
する。第2パラボラ扇形202の焦点Fはフィラメン
トの他端近くに位置する。対応する焦点距離fとf
とは、これらの焦点FとFとが、以下に詳説する様
に、フィラメントの中心Fの両側にこれから等距離の
所に位置する様に定められる。
これらの2扇形で反射されて25メートルの所に位置す
る標準化スクリーン上に作られた像は第6図に示す様に
見える。図示の様に、これらの像P12はカットオフh′
Hcのすぐ下から始まり、これらは光を中央垂直基準面
vv′の右に位置する領域に光を集中し、欧州規格の標
準点50R及び75R、即ち規格によって要求される最
低照度が最も高い点へ適切な光束を供給する事を容易な
らしめている。、 本出願人の出願に係わる前記フランス特許第2536
502号明細書に記載のマスク無しデイップ形前照灯に
対して、フィラメントの中心Fを中心として対称に位
置する2焦点FとFを使用する事は、マスクを使用
している従来のデイップ形前照灯で得られる光束に対し
て輝点内の光束を倍加する長所をなお維持しながら、輝
点を右にずらす役を果たしている事がわかる。
反射鏡領域201と202とからの像が、輝点に対し
て、及び傾斜カットオフに対して、所望のビームの部分
を形成するのに適する様に位置しているので、光線を偏
向する為に前照灯の閉止ガラス300に特別な光補正部
材を設ける必要性がない事もわかる。領域201と20
2とに対応するガラスの領域は従って非偏向的または極
僅かの偏向性でよい。
この基本的な形状から出発して、本発明は反射鏡の別の
2扇形部分203乃至206を利用して、先ずビームの
強度を補強し、第2に左側半平面のカットオフh′Hの
明瞭化を実現する。以下の詳細に示す様に、これ等の扇
形部分は、これらが形成するフィラメントの像が全てそ
の最上の点がカットオフh′H上、又は少なくともこれ
に極接近している様に設計されている。
本発明によれば、これらの領域203乃至206は、反
射鏡の上半分と下半分とを夫々取巻いて焦点の違うパラ
ボロイド形扇形201と202との間の遷移部分を形成
する反射鏡面を形成している。これ等の遷移は二次の連
続性を呈する程平滑である。
表面の二次の連続性は、表面に描かれた任意の線に沿っ
て任意の点の両側に作った切平面が同一である時に得ら
れる。実際にはこれは表面に折れ目の無い事を意味す
る。即ち、実際には、光学的欠陥が観察されない様に以
下に説明する理論的設計面に非常に近い実用面を得る事
は可能である。
純数学的用語によって、本発明は以下の方程式を使用し
て表現される。
違う焦点距離を有するパラボロイド状領域201と20
2とは次の方程式を満足する: (1)x=y/4f+z/4f ここに、f=f+(y/|y|)(/n) この式において、 (x,y,z)は第3図及び第4図に示す軸を基礎とす
る直角座標であり、 fは原点OとFで表示されるフィラメント100の
軸方向中心との間の軸に沿った距離に等しい仮想的焦点
距離であり、 はフィラメントの長さの半分であり、 はフィラメントの半径であり、 nは範囲1≦n≦∞内で選定した正のパラメータであ
る。
このパラボロイド形の方程式において、領域201は領
域202と相違して、特に、y>0に対して、焦点距離
=f/nを有し、領域202は焦点距離f
=f/nを有するが、これらの焦点距離は第3図
乃至第5図に示す焦点FとFとに夫々対応するもの
である。fは従って各扇形部201と202の焦点距
離の平均値である。
この様にして、フィラメント100の像は扇形201と
扇形202の両者によって右にずらされ、第6図に示す
様にHcに沿って傾斜カットオフが始まる。これに関連
して、又、ずれはパラメータの関数である事から、こ
のパラメータの値は、この様にして定められた輝点が、
欧州規格の点「75R」のほぼ上に重なる様に選定され
る。
領域203と204とは次の方程式で定められる: (2)x=y/4f+z/4fP ここに P=(4f+y)/(4f +y) f=f+(y/|y|)(/n)及び f=f−(z/|z|){+(r/2) +(r/4)(1+z/|z|)} で、上と同一の定数、パラメータ、変数である。
これらの領域で作られる第7図に示すフィラメント10
0像P34はビームの左側水平カットオフを規定するのに
最も役立っている。
本発明において現在好ましいとする実施例での領域20
5と206とは次の方程式を満足する。
(3)x=y″/4f+z″/4fQ ここに、 y″=ycosα+zsinα z″=zcosα−ysinα Q=(4f+y″)/(4f +y″) f=f+(y″/|y″|)(/n)及び、 f=f−(z″/|z″|){+(r/2)+
(r/4)(1+z″/|z″|)} 上述と同一の定数、パラメータ、変数であり、又、角度
αは本実施例では値15度を有し、即ち右側のカットオ
フの半平面Hcと水平面h−h′の角度である。
方程式(3)は上述の方程式(2)から軸Oxを中心と
して角度α回転する座標変換によって導出される事が認
められる。この回転は、特に、互いに角度αを有する半
平面xOs′とxOsでのパラボロイド形表面201、
202との二次の連続性を確実ならしめるものであり、
これらの2半平面は次式で定義される。
z/y=tanα、即ち, zcosα−ysinα=0,又はz″=0 第8図に示す様な反射面205と206との像P56は、
領域201と202による輝点に始まるカットオフを引
伸ばす事によってビームの右手部分の傾斜カットオフH
cを定めるのに最も良く役立っている。
ここで繰返す必要は無いが、計算によって、下に示す様
に、二次連続に対する若干の欠陥が理論上見られる、半
平面xOt′とxOtでの遷移は別として、6領域20
1から206までの表面はそれらの間で二次の連続性を
有する事を示す事が出来る。
表面の一次の連続性に関しては、各面201乃至206
が、それ等が交わる平面において対の同一断面を生じる
事から明らかである。第2次の連続性に関しては更に複
雑なので省略する。
詳説すると、又、既に説明した通り、表面201は焦点
距離f=f/nである。この表面の半平面xO
y′とxOs′との交わりは従って同一焦点距離f
/nを有するパラボラである。同様な理由で表
面202のその限界半平面xOyとxOsでの断面は同
一の焦点距離f=f/nを有するパラボラであ
る。
領域203の半平面xOy′(この半平面は数学的には
y<0及びz=0で定義される)との交わりに関して
は、前記表面を定義する方程式(2)は次の様に変化さ
れ、 x=y/(4f) ここで、f=f+(−1)(/n)で、焦点距離
/n=fのパラボラを示し、面201との連
続性を示している。
同様に、半平面xOy(y>0,z=0)と面204と
の交わりは焦点距離f/n=fを有するパラボ
ラである。やはり連続性が得られる。
面201と205との接続は、方程式がz″=0,y″
<0である半平面xOs′内で生じる。方程式(3)は
従ってx=y″/4fと誘導され、ここにf=f
+(−1)(/n)即焦点距離f/n=f
のパラボラである。
最後に、面202と206との交わりは半平面xOsで
生じるが、その方程式はz″=0及び、y″>0で、方
程式(3)は次の様になる、 x=y″/4f ここに、f=f/n,即ち焦点距離f
n=fのパラボラである。
この最後の2つの場合、連続性(少なくとも一次の)
は、従って証明された。
半平面xOtにおける面203と206との間の、及び
半平面xOt′での面204と205との間の接続の特
性についてここで考察しなければならない。
第1近似として、面203と204とが垂直面にまで延
長できるものとしてこれ等の面が垂直面と交わる仮想上
の断面の方程式を決定する事から始めよう。
上部垂直半平面はy=0及びz>0で定義される。従っ
て方程式(2)は、元来Pが、 4f/4f である為、 x=z/4fP=z/4fとなるが、ここにf
=f−(+1){+(r/2)+(r/4)(1
+(1+1))} =f−r 面203が上部垂直面と交わる仮想上の断面は従って焦
点距離f=f−rのパラボラでその焦点F
フィラメント100の後ろに位置する事、第5図に示す
通りである。
同様の手続きを面206が、平面zOsに垂直な平面x
Ouと交わる仮想的な断面を決定するのに、前記面20
6がその限界平面xOtを越えるものと考えて応用し
た。上部半平面xOuの方程式は、y″=0,z″>0
である。従って方程式(3)は、x=z″/4f
こに、 f=f−(+1){+(r/2)+(r/4)(1+(+1))}=f
−r となり、焦点距離f=f−rのパラボラ、即ち
と同一になる。(第5図参照) 従って、更に、面203と206との間の遷移を定める
平面zOtに対する両面の対称性から、前記両面は前記
遷移面に同一断面をなし、又この断面は接続の両側にあ
る断面に似た、焦点距離 f=f=f−rを有するパラボラに相当に近
い。
理論上では二次の連続性は達成されず、接続半平面に僅
かな角が有る事が分った。
しかし、実際には、この欠陥は反射鏡又はそのモールド
に対して加工研磨工程において欠点が消失し、投射ビー
ムに見掛け上欠陥が無い程度に減少される。
同様な要領で、接続半平面xOz′を越えた状態での面
204と、方程式y=0,z<0で表示される下部垂直
半平面xOz′との仮想的な交わりは、次の方程式で示
される、即ち、 x=z/4fここに、 f=f−(−1){+(r/2)+(r/4)
(1+(−1))}=f+r/2 この仮想上の断面は焦点距離 f=f+r/2 で焦点Fに相当しフィラメントの前のその位置が第5
図に示すパラボラの形である事が分る。
同様に、方程式(3)の面205の、方程式y″=0,
z″<0で表示される下部半平面xOu′へ延長した仮
想上の断面は次の方程式、 x=Z″/4fで示され、 ここにf=f−(−1){+(r/2)+(r/
4)(1+(−1))}=f+r/2 従って焦点距離f=f=f+r/2のパラボ
ラを生じる事となる。
上述と同一の論法で、面204と205とが接続半平面
xOt′で同一断面を有し、この断面が、接続面の2仮
想的断面を示し、夫々それらの間の実際の接続の両側に
僅かな角距離を有する、焦点距離f=f=f
+r/2を有し、対応焦点がF=F(第5図参照)
にあるパラボラによく類似している。
方程式(1)乃至(3)内の変数と定数に対する適当な
数値を下に示す、これ等の値はH1A形電球を使用する
デイップ形前照灯に適用するのに特に適当している。 =2.75mm r=0.6mm f=22.5mm n=1.375 これ等の値は以下の焦点距離をもたらす。
パラボロイド201に対しf=20.5mm,パラボロ
イド202に対しf=24.5mm領域203と206
との間の遷移類似パラボラに対してf=f=約1
9.5mm、又、 領域204と205との間の遷移疑似パラボラに対して
=f=約25.55mm。
当然この種の反射鏡はビーム拡光の改善の為に、特にビ
ームを水平方向に拡幅するためにガラスを使用する。好
ましくは、輝点を作り、正確にその位置ぎめをするのに
主要な寄与を及ぼす反射鏡の扇形201と202に対応
するガラス領域は平滑であるか極僅かな偏向を生じるの
みにする。しかし、いかなる場合にしても、前照灯を閉
止するガラス300は事実上垂直偏向を行わない様に設
計して、反射鏡の特別な設計によって得られた満足すべ
きカットオフの品位を低下しない様にし、かつ特に標準
点B50(第1図参照)での幻惑照明の増加を避ける様
にすべきである。
勿論、本発明は上述の特定の実施例に限定されるもので
はなく、特許請求範囲の枠内においてその変形例にまで
及ぶものである。特に、方程式(2)及び(3)で定義
した以外の面を、フィラメント像を確実にカットオフ以
下に納めながら面201と202の間の連続的な遷移を
設ける様に決定する事も出来よう。
最後に、上述の説明は道路の右側通行を行う交通に対す
るものである。当然、左側通行の交通に対しては、当業
者は垂直平面を中心とする適当な対称的変更を行うであ
ろう。
字形に就いての注意、数字いち“1”を現す為に、及び
Lの小文字“1”を現す為にこの活字面で使用したシン
ボルは、それらの形状に明らかな相違はあるが、本印字
においての変数又は定数を小文字Lで現す場合はアンダ
ーラインして“”であらわした。
【図面の簡単な説明】
第1図はデイップ形前照灯が発生すべき照明を規定する
のに使用する25メートルの位置に置いた標準面の略式
前面図であり、第2図はマスク無しの従来技術によるデ
イップ形前照灯で投射された25メートルの位置にある
標準面上の等カンデラ曲線のプロットであり、第3図は
本発明によるデイップ形前照灯の略式長手垂直断面であ
り、第4図は第3図の前照灯の反射鏡の裏面であり、第
5図は第3図及び第4図に示す前照灯の詳細に関する拡
大長手垂直断面であり、第6図乃至第8図は第3図及び
第4図に示す反射鏡の相違する3領域によって25メー
トルの距離にある標準スクリーンに向けて反射されたフ
ィラメント像の前面図であり、更に、第9図は標準スク
リーン上に第4図及び第5図の前照灯によって得られた
照明の等カンデラ曲線のプロットを示す。 図中、100は電球のフィラメント、200は反射鏡、
201−206は反射鏡の各扇形領域、300は前面閉
止ガラスを示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共通軸を中心とする回転パラボロイドの形
    の2個の扇形を含み、前記扇形は前記軸を中心として対
    称に配列されて2個の軸平面で限界され、前記平面の一
    方は水平であり他方の平面は前記水平面に対してデイッ
    プビームカットオフの傾斜角(α)に等しい角度をなし
    ている反射鏡と、 前記軸から半径方向に上方にずれている軸フィラメント
    電球と、 反射鏡の前面に位置し、回転パラボロイドの形の前記2
    扇形に対応する非偏向又は事実上非偏向領域を有する光
    拡散ガラスと、 を有する自動車用デイップ形前照灯において、 前記前照灯は、 回転パラボロイドの形の前記2扇形は相違する焦点距離
    を有し、その焦点は軸上に夫々フィラメントの中心の前
    及び後ろに位置し、 前記反射鏡は更に、前記軸平面を越えて走り、相違した
    焦点を有する前記2パラボロイド扇形を不連続性無しに
    接続する反射面を有し、前記反射面は前記カットオフ以
    下にフィラメントの像を形成する、 事を改良点として含む、自動車用デイップ形前照灯。
  2. 【請求項2】前記2パラボロイド扇形の焦点は前記フィ
    ラメントの中心の両側に軸方向に等距離で位置してい
    る、特許請求の範囲第1項に記載のデイップ形前照灯。
  3. 【請求項3】前記2パラボロイド扇形の焦点は、フィラ
    メントの長さ(2)の半分より短い距離前記フィラメ
    ントの中心から軸方向に両側に離隔位置する、特許請求
    の範囲第2項に記載のデイップ形前照灯。
  4. 【請求項4】前記2パラボロイド扇形は次の方程式で定
    義され、 (1)x=y/4f+z/4f ここにf=f+(y/|y|)(/n) 又、前記反射面は次の方程式で定義され、 (2)x=y/4f+z/4fP ここに、 P=(4f+y)/(4f +y) f=f+(y/|y|)(/n) f=f−(z/|z|){+(r/2)+(r/
    4)(1+z/|z|)} (3)x=y″/4f+z″/4fQ ここにy″=ycosα+zsinα z″=zcosα−ysinα Q=(4f+y″)/(4f +y″) f=f+(y″/|y″|)(/n) f=f−(z″/|z″|){1+(r/2)+
    (r/4)(1+z″/|z″|)} 又ここで、 fは、軸方向に位置しフィラメントの中心と同レベル
    に位置する焦点に対応する仮想上の焦点距離であり、 はフィラメントの長さの半分であり、 rはフィラメントの半径であり、 nは1≦n≦∞の間で選ばれた定数、 である、特許請求の範囲第3項に記載のデイップ形前照
    灯。
  5. 【請求項5】前記2パラボロイド扇形を限定する前記2
    軸平面の間の角度(α)が約15度である、特許請求の
    範囲第1項に記載のデイップ形前照灯。
  6. 【請求項6】前記フィラメントは前記軸から前記フィラ
    メントの半径に等しい距離前記軸から上方に離れてい
    る、特許請求の範囲第1項に記載のデイップ形前照灯。
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