JPH0793043B2 - 直径の異なる光導体を使用した投射照明システム - Google Patents

直径の異なる光導体を使用した投射照明システム

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JPH0793043B2
JPH0793043B2 JP4238745A JP23874592A JPH0793043B2 JP H0793043 B2 JPH0793043 B2 JP H0793043B2 JP 4238745 A JP4238745 A JP 4238745A JP 23874592 A JP23874592 A JP 23874592A JP H0793043 B2 JPH0793043 B2 JP H0793043B2
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リチャード・ロウエル・ハンスラー
リー・エバンズ・バーンズ，ジュニア
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全般的に投射ヘッドラ
イト照明システムに関し、更に詳しくは、車両の低ビー
ム照明フィールドに対する最適な非対称光パターンを投
射するように配列された出力端部を有する直径の異なる
光導体を使用した投射ヘッドライト照明システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバのような光導体を使用して、
光の実質的な伝送損失を発生することなく、光源の出力
を種々の位置に効率的に伝達することは周知のことであ
る。光導体によって伝達される光は導体自身の比較的小
さな寸法に閉じ込められまたは集束され、空力学的スタ
イルおよび効率に関連する自動車および航空機または他
の車両において関連するスペースが制限されている種々
の用途に使用するのに適合し得るようになっている。
【０００３】例えば、自動車のスタイルは自動車に必要
な前方照明を行うのに必要な前側領域の大きさを考慮に
入れなければならないとともに、空力学的要件を満足す
るように自動車の前側領域、特にその高さを低減する手
段を設けることが必要である。小さな領域内で光を伝達
する光導体を使用することはこれらの空力学的要件に適
合し得るものである。更に、光導体は車両に必要な全体
の照明を行うのに有利に適合し得るものである。
【０００４】車両の前方照明用の全体のスペース要件を
低減するために、従来の投射ヘッドライト照明システム
は光を発生する単一の光源と、複数の光導体から構成さ
れて、光を種々の照明位置に分配する光分配装置と、照
明位置に設けられた光学構成要素から構成されて、光導
体からの光を受けて、この光を所定のパターンで投射す
る光投射装置とを有している。このような投射ヘッドラ
イト照明システムが米国特許第４，８１１，１７２号お
よび第４，９５８，２６３号に開示されている。前記単
一の光源は米国特許第４，９５８，２６３号に記載され
ている形式のものである。分配装置の光導体は必要によ
って取り出して分配することができる光ファイバの束で
ある。光学要素からなる光投射装置は米国特許第４，８
６８，７１８号および第４，９４９，２２７号に記載さ
れているような光学コネクタ、レンズおよびマスク要素
を配列したものである。１９９０年７月２３日出願の米
国特許出願第０７／５５６，１３４号には、ハウジング
内に直径の異なる導体のグループを配設し、伝送媒体用
のスペース要件の構造を低減した装置が開示されてい
る。本投射照明システムによって達成される１つの設計
目的は、最大４つの光源位置に対して個々の光源組立体
を設ける必要がもはやないので、車両の適当な前方照明
を達成するのに必要とされるスペースの大きさを実質的
に低減することである。
【０００５】しかしながら、更に達成されなければなら
ない他の設計目的は、利用可能な光を更に有効に利用す
るようにハイウェイ上に光を投射することである。低ビ
ーム照明に対してＳＡＥ基準によって示されている最大
光度の点は車両の前方照明フィールドを画定する基準グ
リッドの水平および垂直軸の交点から１．５度下で２度
右の所である。この従来の照明システムの光投射装置は
この最大光度の点を中心に対称パターンで光を投射して
いる。この投射された光の一部は遮蔽またはマスクし
て、対向車のドライバの目に眩光となるおそれのある自
動車の前方の照明フィールドの部分の光を遮ることが必
要である。この結果、投射された光の半分ほどが遮断さ
れ、失われる。
【０００６】利用可能な光を更に有効に利用するため
に、投射された光の遮断する部分を最小にしなければな
らない。従って、低ビームパターンを発生するためにマ
スクされなければならない対称な光パターンの投射を避
けた設計をする必要がある。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、上述した必要性を満足するよ
うに設計された投射ヘッドライト照明システムを提供す
る。本発明の投射ヘッドライト照明システムは投射され
た光に対する妨害を最小にしながら低ビームパターン用
のハイウェイ照明基準を満足するように実質的に構成さ
れた非対称光パターンを投射する直径の異なる複数の光
導体を使用している。
【０００８】従って、本発明は、（ａ）光を発生する手
段、（ｂ）該発生手段からの光を受けて、この光を予め
選択された照明位置に分配する光分配手段であって、そ
れぞれ入力および出力端部を有し、直径が異なる複数の
細長い光導体を有する光分配手段、および（ｃ）光分配
手段からの光を予め選択された照明位置で受けて、この
光を光導体の出力端部から所望の光パターンで投射する
手段を有する投射照明システムを提供する。光投射手段
は所望の光パターンを投射する配列に光導体の出力端部
を保持するハウジングの形の手段、および導体の出力端
部に隣接して配設され、光を受けて、この光を所望の光
パターンに集束する手段を有する。導体の端部はレンズ
の焦点近くに設けることが好ましい。
【０００９】また、光導体の１つは残りの光導体の直径
よりも大きな直径を有している。この１つの導体の出力
端部はレンズの光学軸近くの中央位置に配設され、残り
の光導体の出力端部は前記１つの導体の出力端部の両側
に２つのグループに分けて配設されて、中央の導体の出
力端部から両側に水平方向に列をなして配列されてい
る。
【００１０】更に、一実施例においては、光導体の出力
端部は共通平面内に互いに整列した端面を有している。
変更実施例においては、１つの導体の出力端部の端面が
残りの導体の端面の共通平面からほぼ平行に変位した平
面内に配設される。この１つの導体の端部はレンズの焦
点近くに設けられ、そこから投射された光がシャープに
コリメートされるのに対して、レンズから離れた残りの
導体からの光は故意にぼんやりとされ広げられている。
【００１１】本発明のこれらおよび他の特徴および利点
および達成は、本発明の実施例が示され記載されている
図面に関連した次の詳細な説明を閲読することにより本
技術分野に専門知識を有する者に明らかになるであろ
う。
【００１２】
【詳しい説明】次の説明においては、いくつかの図面に
わたって同じ符号は同じ構成要素または対応する同じ構
成要素を示している。また次の説明において、「前
方」、「後方」、「左」、「右」、「上方」、「下方」
などは便宜上の用語であって、限定用語として解釈され
るものではない。
【００１３】次に、図面、特に図１を参照すると、本発
明による全体的に１０で示されている投射ヘッドライト
照明システムが示されている。基本的に、この投射ヘッ
ドライト照明システム１０は、光発生手段１２、この光
発生手段１２からの光を受けて、該光を予め選択された
照明位置まで分配または伝達する光分配手段１４、およ
びこの光分配手段１４からの光を予め選択された位置で
受け、この光を低ビーム用の所望の非対称光パターンＰ
（図５）で投射する光投射手段１６を有している。ここ
で、本発明の原理は高ビーム用の所望の対称光パターン
（図示せず）に光を投射するのにも同様に適用できるも
のであることを理解されたい。
【００１４】前記光発生手段１２は適当な形式のどのよ
うなものでも利用することができる。１つの適当な例
は、上述した米国特許出願第０７／６６０，３８８号に
記載されている構成のものである。前記光分配手段１４
は光ファイバのような複数の細長い光導体１８を有して
いる。以下に詳細に説明するように、光導体１８は直径
が異なる大きさのものであり、それぞれ入力および出力
端部１８Ａおよび１８Ｂを有している。光投射手段１６
は好ましくは非対称光パターンＰ（図５）を投射するよ
うに図３および図４に示すような所望の配列に光導体１
８の出力端部１８Ｂを保持するための適当なプラスチッ
ク材料で構成されたカプラまたはハウジング２０を有し
ている。また、光投射手段１６は導体１８の出力端部１
８Ｂに隣接して設けられ、導体１８の配列された出力端
部１８Ｂからの光を受けて、該光を非対称光パターンＰ
に集束する光学レンズの形の集束手段２２を有してい
る。
【００１５】図２を参照すると、光導体１８の入力端部
１８Ａが示されている。この光導体の入力端部は光発生
手段１２から発生することができる最も大きなパーセン
テージの入力光を受信するように光発生手段１２に隣接
して、好ましくは光発生手段の焦点に設けられている。
直径がより大きな導体１８（１）の入力端部１８Ａ
（１）は好ましくはパターンＰの最大輝度を得るために
光発生手段１２のホットスポットの中心に設けられてい
る。最も効率的に結合するために、導体１８の入力端部
１８Ａは図２に示すように円形に配列され、圧縮すなわ
ち互いに押し付けられている。導体１８の入力端部１８
Ａを互いに押し付けることは光源の近くに隣接させるた
めに必要なだけであって、導体を延ばすために必要なも
のではないことに注意されたい。更に、図２では、中心
導体１８Ａ（１）に被覆面２４が設けられていることに
注意されたい。
【００１６】図３および図４を参照すると、所望の非対
称光パターンＰを投射する光導体１８の出力端部１８Ｂ
の配列の一実施例が示されている。本発明の原理によれ
ば、光導体１８（１）の１つの出力端部１８Ｂ（１）は
残りの光導体１８（２）の出力端部１８Ｂ（２）の直径
よりも大きな直径を有している。一例として、中心の光
導体１８（１）の直径は約３ｍｍであるのに対して、残
りの光導体１８（２）の直径は約１．５ｍｍである。ま
た、残りの光導体１８（２）の直径も互いに異なっても
よいことを理解されたい。
【００１７】より大きな直径を有している導体１８
（１）の出力端部１８Ｂ（１）は配列の中心位置に配設
され、残りの導体１８（２）の出力端部１８Ｂ（２）は
導体１８（１）の出力端部１８Ｂ（１）の両側に２つの
グループに分けて配置され、中心導体の出力端部１８Ｂ
（１）から反対方向に一列に配列されている。また、図
３によく示されているように、光導体１８（１）および
１８（２）の出力端部１８Ｂ（１）および１８Ｂ（２）
は端面１８Ｃを有しており、この端面１８Ｃはほぼ共通
平面に沿って設けられ、共通平面内において互いに整列
している。
【００１８】集束レンズ２２は光導体の出力端部１８Ｂ
（１）および１８Ｂ（２）の端面１８Ｃの前方の焦点距
離に設けられることが好ましく、より大きな中心導体の
出力端部１８Ｂ（１）の端面１８Ｃはレンズ２２の焦点
近くに設けられている。レンズ２２の焦点は導体１８の
端部から得られる輝度で必要な最大光度を得るように選
択される。車両の用途においては、レンズ２２の高さは
車両の設計上の制約によって制限され、レンズ２２の厚
さは得ることができる最も低いｆナンバー、例えば約ｆ
／０．８５によっておそらく制限されるであろう。非対
称パターンＰを道路上に形成するためにフレンネルレン
ズを使用することができるが、モールド成形されたプラ
スチックまたはガラスの非球面レンズは優れたビームパ
ターンを発生すると共に、眩光を生ずる傾向のある散乱
光を減じる。
【００１９】図５を参照すると、予め選択された照明位
置は例えば車両上の前側照明位置であり、非対称光パタ
ーンが道路上に車両の低ビーム照明フィールドＦを形成
するように投射される。低ビーム照明フィールドＦは交
差している水平および垂直軸ＨおよびＶによって表され
ている。非対称光パターンＰはフィールドＦを横切る照
度Ｉの変化マップによって表されている。対向車のドラ
イバの目は点Ｅによって表されている。導体１８（１）
および１８（２）の出力端部１８Ｂ（１）および１８Ｂ
（２）は、（１）適当な点（交差部Ｃの１．５度下、２
度右）において最大の光度を得るとともに、（２）全て
のＳＡＥ点要求条件に従う低ビームを形成するように全
パターンに多くのルーメンを発生するという２つの目的
を達成するように図示の配列に配設されている。用途に
よっては、眩光点を防止するようにフィールドＦの水平
および垂直軸ＨおよびＶの交差部Ｃに隣接する大きな直
径の導体の出力端部１８Ｂ（１）の一部を遮るように部
分的なマスク（図示せず）を追加することが望ましい場
合がある。
【００２０】図６−図８は、光導体１８（１）および１
８（２）の出力端部１８Ｂ（１）および１８Ｂ（２）の
配列の変更された実施例を示している。図６の実線で示
すように、導体１８（１）の出力端部１８Ｂ（１）の端
面１８Ｃは残りの側部導体１８（２）の出力端部１８Ｂ
（２）の端面１８Ｃの共通平面より前方に平行に変位し
た平面内に配設される。また、図６の点線で示すよう
に、中心導体１８（１）の出力端部１８Ｂ（１）の端面
１８Ｃは残りの側部導体１８（２）の出力端部１８Ｂ
（２）の端面１８Ｃの共通平面の後方に平行に変位した
平面内に配設してもよい。これらの実施例では、投射パ
ターンの中心部分に最大の輝度を達成するように大きな
導体の出力端部１８Ｂ（１）のみがレンズ２２から焦点
距離離れた位置に設けられている。残りの小さな側部の
出力端部１８Ｂ（２）から投射される光は非対称パター
ンにぼんやりして現れる。すなわち、これらの端面１８
Ｃは鮮明に結像されず、パターンを滑らかにする。
【００２１】図７および図８は、カプラまたはハウジン
グ２０に、光を組み合わせて非対称パターンを滑らかに
するように導体出力端部１８Ｂ（１）および１８Ｂ
（２）の端面１８Ｃとレンズ（図示せず）との間に中空
の延長部２０Ａを設けた変更実施例を示している。ま
た、中央の出力端部１８Ｂ（１）の右側の導体出力端部
１８Ｂ（２）は、左側のように長い一列にしたものの代
わりに、２列に互いに重ねて短く２列に配列されてい
る。
【００２２】本発明およびその付随する利点の多くは上
述した説明から明らかであろうし、また本発明の精神お
よび範囲から逸脱することなくまたは本発明の本質的利
点、上述した好ましい形状またはその典型的な実施例の
全てを犠牲にすることなく、本発明の部分的な形状、構
造および構成に対して種々の変更を行うことができるも
のと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投射ヘッドライト照明システムの
概略構成図である。
【図２】投射照明システムの複数の光導体の入力端部を
示す図１の線２−２に沿って取った拡大断面図である。
【図３】本発明による直径の異なる投射照明システムの
光導体の出力端部の配列を示す一実施例の部分的平面図
である。
【図４】図３の線４−４に沿って見た光導体の出力端部
の配列を示す拡大正面図である。
【図５】車両の前方照明フィールドを画定する基準グリ
ッドの水平および垂直軸を示すとともに、図３および図
４の投射照明システムの直径の異なる光導体の出力端部
の配列によって発生する前記フィールドを横切る照度の
変換マップを示す平面図である。
【図６】本発明の投射照明システムの直径の異なる光導
体の出力端部の配列の他の実施例の部分平面図である。
【図７】本発明の投射照明システムの直径の異なる光導
体の出力端部の配列を示す更に他の実施例の拡大部分平
面図であり、集束レンズは省略されている。
【図８】図７の線８−８に沿って見た場合の光導体の出
力端部の配列を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ 投射ヘッドライト照明システム １２ 光発生手段 １４ 光分配手段 １６ 光投射手段 １８ 光導体 １８Ａ 入力端部 １８Ｂ 出力端部 ２２ 集束レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー・エバンズ・バーンズ，ジュニア アメリカ合衆国、オハイオ州、ウィロウィ ック、レイク・ショア・ブールバード、 28519番 (56)参考文献 特開 平４−133832（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−53710（ＪＰ，Ａ)

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）光発生手段と、 （ｂ）前記光発生手段からの光を受けて、この光を予め
    選択された照明位置に分配する光分配手段であって、そ
    れぞれ入力および出力端部を有する複数の直径の異なる
    細長い光導体を有している光分配手段と、 （ｃ）前記予め選択された照明位置において前記光分配
    手段からの光を受けて、前記光導体の前記出力端部から
    光を所望の光パターンで投射する光投射手段とを有し、前記光導体の少なくとも１つが、残りの光導体の直径よ
    りも大きな直径を有し、かつ前記光発生手段のホットス
    ポットの中心またはその近くに位置決めされた入力端部
    を持ち 、該１つの光導体の出力端部の少なくとも一方の
    側に前記残りの光導体の１グループが配列されている投
    射照明システム。
  2. 【請求項２】 前記光投射手段は前記所望の光パターン
    を投射する配列に前記光導体の出力端部を保持する手段
    を有している請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記保持手段はハウジングである請求項
    ２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記光導体の前記入力端部は前記光発生
    手段から発生する光を受けるように前記光発生手段に隣
    接して位置決めされている請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記光投射手段は、光を受けて、この光
    を前記所望の光パターンに集束する手段を有している請
    求項１記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記集束手段は前記光導体の出力端部に
    隣接して配設されたレンズである請求項５記載のシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記保持手段は前記集束手段と前記光導
    体の出力端部との間に配設された中空延長部を有するハ
    ウジングである請求項５記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記１つの光導体および前記残りの光導
    体の出力端部は共通平面内に互いに整列して配列された
    端面を有している請求項１記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記残りの光導体の出力端部は共通平面
    内に互いに整列して配列された端面を有し、前記１つの
    光導体の出力端部は前記残りの光導体の前記端面から変
    位した平面内に配設されている端面を有する請求項１記
    載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記１つの光導体は前記光パターンの
    中心近くに強い光を発生するように前記集束手段の焦点
    近くに終端している請求項１記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記１つの光導体は中央位置に配設さ
    れ、前記残りの光導体は前記１つの光導体の両側に２つ
    のグループに分けられて、該１つの光導体の出力端部か
    ら互いに反対方向に水平な列をなすように配列されてい
    る請求項１記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 （ａ）光発生手段と、 （ｂ）該光発生手段からの光を受けて、該光を予め選択
    された照明位置に分配する光分配手段であって、それぞ
    れ入力および出力端部を有する複数の直径が異なる細長
    い光導体を有し、これらの光導体の少なくとも１つが、
    残りの光導体の直径よりも大きな直径を有し、かつ前記
    光発生手段のホットスポットの中心またはその近くに位
    置決めされた入力端部を持っている光分配手段と、 （ｃ）前記予め選択された照明位置において前記光分配
    手段からの光を受けて、投射光により妨害を最小として
    ハイウェイ照明基準を実質的に満足する所望の光パター
    ンで前記光導体の出力端部から光を投射する光投射手段
    とを有し、 前記光投射手段が前記所望の光パターンを投射するよう
    な配列に前記光導体の出力端部を保持する手段、および
    光を受けて、該光を前記所望の光パターンに集束する手
    段を有している投射ヘッドライト照明システム。
  13. 【請求項１３】 前記保持手段はハウジングである請求
    項１２記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記光導体の前記入力端部は前記光発
    生手段から発生する光を受けるように前記光発生手段に
    隣接して位置決めされている請求項１２記載のシステ
    ム。
  15. 【請求項１５】 前記集束手段は前記光導体の出力端部
    に隣接して配設されたレンズである請求項１２記載のシ
    ステム。
  16. 【請求項１６】 前記ハウジングは前記集束レンズと前
    記光導体の出力端部との間に配設された中空延長部を有
    している請求項１５記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記光導体の少なくとも１つは残りの
    光導体の直径よりも大きな直径を有している請求項１２
    記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記１つの光導体および前記残りの光
    導体の出力端部は共通平面内に互いに整列して配列され
    た端面を有している請求項１７記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記残りの光導体の出力端部は共通平
    面内に互いに整列して配列された端面を有し、前記１つ
    の光導体の出力端部は前記残りの光導体の端面から変位
    した平面内に配設されている端面を有する請求項１７記
    載のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記１つの光導体は前記光パターンの
    中心近くに強い光を発生するように前記集束手段の焦点
    近く終端している請求項１９記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記１つの光導体の出力端部は中央位
    置に配設され、前記残りの光導体の出力端部は前記１つ
    の光導体の両側に２つのグループに分けられて、前記中
    央導体の出力端部から互いに反対方向に列をなすように
    配列されている請求項１７記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記直径が大きな少なくとも１つの光
    導体には被覆面が設けられている請求項１７記載のシス
    テム。
JP4238745A 1991-09-09 1992-09-08 直径の異なる光導体を使用した投射照明システム Expired - Fee Related JPH0793043B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/756,663 US5184882A (en) 1991-09-09 1991-09-09 Projection headlamp lighting system using different diameter optical light conductors
US756663 1996-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05211003A JPH05211003A (ja) 1993-08-20
JPH0793043B2 true JPH0793043B2 (ja) 1995-10-09

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