JPH0799642B2 - 不透明マスクを使用した線状ライト用上下ビーム光学スイッチ - Google Patents

不透明マスクを使用した線状ライト用上下ビーム光学スイッチ

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JPH0799642B2
JPH0799642B2 JP2284539A JP28453990A JPH0799642B2 JP H0799642 B2 JPH0799642 B2 JP H0799642B2 JP 2284539 A JP2284539 A JP 2284539A JP 28453990 A JP28453990 A JP 28453990A JP H0799642 B2 JPH0799642 B2 JP H0799642B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は全体的に空力学的スタイルの車両の前方照明を
行うために光ファイバの光導体に接続されたアークラン
プのような高光度光源を利用した車両用照明システムに
関する。更に詳しくは、本発明は可動マスクを使用し
て、単一の光源に接続された一組の光ファイバを介して
多重ビームパターンを発生する照明システムの改良に関
する。
従来技術の説明 従来のヘッドライトシステムはアーク放電またはフィラ
メントのような２つ以上の光源を使用して上側および下
側ヘッドライトビームパターンを発生するという要求に
応じてきた。単一ヘッドライトシステム（車両の各側に
１つずつのヘッドライトを用いるシステム）は性能上妥
協を必要とする。この性能上の妥協は単一の光学システ
ムで高ビームパターンおよび低ビームパターンの両方を
発生するために必要なことである。２つのパターンの異
なる機能および光分布は、単一のビームの照準を調整す
るだけでなく、上側ビームおよび下側ビームを発生する
問題を更に複雑にしている。２ヘッドライトシステム
（車両の各側に２つずつヘッドライトを設けるシステ
ム）は２つの光学システムを有し、発生する高ビームパ
ターンおよび低ビームパターンの点においては性能を改
良しているが、ヘッドライトを余分に用いるという問題
点がある。
米国特許第4,811,172号は従来のヘッドライトの光学系
で達成されるものに比較してビームパターンを発生する
方法を改良した「線状ライト（line−of−light）」型
照明システムを開示している。この特許に開示されてい
る「線状ライト」型ヘッドライトの一実施例において
は、照明システムは２つの高光度光源を有し、これらの
光源はそれぞれ第１および第２の複数の光ファイバ束に
接続されている。この両方の複数の光ファイバ束は、車
両本体の形状に合ったパターンで車両の幅にわたって取
り付けられているレンズ部材に対して位置決めされてい
る。第１の高光度光源からの光は車両の低ビーム前方照
明を行い、第２の高光度光源からの光は車両の高ビーム
前方照明を行っている。
米国特許第4,868,718号は米国特許第4,811,172号に開示
されているシステムの改良を開示しており、この特許に
おいては単一の高光度光源を使用して、車両の低ビーム
および高ビーム前方照明の両方を行っている。可動光学
部材が車両の幅にわたって設けられている一組のレンズ
要素と光ファイバ束との間に設けたれている。この可動
光学部材は横方向にまたは上下方向に動くことができる
一体的なバー構造とした複数のプリズムを有している。
この「プリズムバー」の移動により、高ビームパターン
および低ビームパターンを含む車両の前方照明に必要な
全てを単一の光源から供給するようにレンズ要素に対す
る光ファイバ束の見かけ上の光学的位置を変更してい
る。この「プリズムバー」は単一の光源しか必要としな
いという点において有意義である。しかしながら、これ
は精密な製造および位置合わせを必要とし、装置の価格
および壊れやすさを増大している。
発明の要約 従って、本発明の目的は、単一の高光度光源から２つ以
上のオーバーラップするビームパターンを投射すること
ができる改良された「線状ライト」形車両用照明システ
ムを提供することにある。
本発明の他の目的は、堅個であり、低コストで製造でき
る単一高光度光源の車両用照明システムを提供すること
にある。
要約すると、本発明は単一の高光度光源に接続された複
数の光ファイバ束によって形成されるビームパターンを
可動マスクの開口部により制御する「線状ライト」型車
両用照明システムを提供するものである。更に詳しく
は、この照明システムは光学的光伝導装置を介して前方
照明装置に接続された単一の高光度光源を有している。
前方照明装置はコネクタ装置、マスク部材およびレンズ
要素を有している。コネクタは光学的光伝導装置から分
岐した光ファイバ束を収納し、それぞれのコネクタの開
口部から光を放出する。マスクは、レンズ要素と組み合
わせてビームパターンを形成するようにコネクタ開口部
を選択的に露出する複数の開口部（マスク開口部）を有
している。マスクは第１および第２のマスク開口部を対
応するコネクタ開口部に整合させるように２つの位置の
間で直線的に移動可能であり、これにより前方照明シス
テムの高ビームパターンおよび低ビームパターンが形成
される。この構成は容易かつ経済的に製造することがで
き、この結果、軽量かつ堅個な照明システムが得られ
る。
上記および他の目的、ならびに本発明の種々の態様およ
び利点は添付図面を参照した本発明の好適実施例につい
ての以下の詳細な説明からよく理解されるであろう。
発明の好適実施例の説明 図面において同じ構成要素には同じ符号が付されてい
る。次に、図面、特に第１図を参照すると、本発明の照
明システム10は車両の前方照明および後方および内部照
明（図示せず）に必要な全ての光を供給する単一の高光
度光源12を有している。この光源12は例えば1988年11月
２日出願の米国特許出願第266,129号に記載されている
形式のものである。本発明は主に車両の前方照明を行う
ものに関連しており、従って前方照明に関連する光源12
の構成についてのみ説明する。
低ビームおよび高ビーム前方照明は光学的光伝導装置16
Aおよび16Bを介して光源12にそれぞれ接続されている照
明装置14Aおよび14Bによって行われる。照明装置14Aお
よび14Bは各々第２図で説明する電動装置に電力を供給
するコネクタ18を有している。光学的光伝導装置16Aお
よび16Bは前述した米国特許出願第266,129号に記載され
ている種々の態様を有する。
照明装置14Aおよび14Bの各々は、照明装置14Aについて
第２図に詳細に示されているような同じ構成を有してい
る。第２図に部分的に示す照明装置14Aはコネクタ22、
マスク26およびレンズ要素28を有している。コネクタ22
は図示のように複数のコネクタ221、222、……22nを有
し、これらのコネクタは光学的光伝導装置16Aから分岐
した光ファイバ束を収納している。コネクタの光ファイ
バ束の端部はそれぞれコネクタ開口部24を介して光を照
射する。更に、第２図に部分的に示す照明装置14Aは複
数のマスク開口部27Aおよび27Bを有するマスク26を備え
ている。更に、このマスクはソレノイドのような直線的
に変位させる電動装置20によって第１および第２の水平
位置の間で移動可能になっている。レンズ要素281、282
…28nは前述した米国特許出願第266,129号に記載されて
いる形式のものである。
所謂「線状ライト」型照明システムにおいては、コネク
タ221、222…22nとその関連するレンズ要素281、282…2
8nとを組み合わせて所望のビームパターンを形成する。
各コネクタ22の開口部24の平面はその関連するレンズ要
素28の焦点面内またはその近くにある。開口部を有する
移動可能なマスク26はコネクタ22およびレンズ28の選択
された組合せの強度およびビームパターンを変更し、残
りの図面について詳細に説明するように高ビームパター
ンおよび低ビームパターンの間のような全ビームパター
ンを変更する。典型的な自動車用ヘッドライトシステム
は車両の各側に10ないし20個のコネクタ22およびレンズ
28の組合せを使用している。
第3A図および第3B図はそれぞれ17個のコネクタ22および
レンズ28の組合せがある場合の高ビームパターンおよび
低ビームパターンの典型的なビームパターンを示す図で
ある。図示の各ブロックは単一のコネクタ22およびレン
ズ28の組合せが分担する光束を示している。ブロックは
ビームの軸であるｘ軸方向に並べられている。換言する
と、コネクタ22およびレンズ28の各組合せからのビーム
はｘ軸に沿ってオーバラップしている。ｙ−ｚ面におけ
る各ブロックの面積は特定のコネクタ22およびレンズ28
の組合せに対する相対的ビーム強度をルーメンで表して
いる。
本分野に専門知識を有する者に明らかなように、ビーム
の「可視距離」は光源の強度の関数であり、コネクタ22
およびレンズ28の各組合せを一列にしたものでは、ビー
ムの強度は個々のビームがオーバーラップするようにこ
れらの組合せを整列させることによって増大する。ｙ軸
方向におけるブロックの大きさはビームの水平方向の相
対的広がりを示し、ｚ軸方向のブロックの大きさはビー
ムの垂直方向の広がりを示している。
第3A図および第3B図に示すように、一般的に、高ビーム
から低ビームへの切り替えは、水平線より上の光を制限
することによってビームの垂直方向の広がりを制限し、
中心領域の光の強度を減らすことを必要とする。これ
は、以下において更に詳細に説明するように第２図に示
すマスク26を移動することによって達成される。しかし
ながら、この点において説明からわかるように、第3A図
および第3B図のブロックで示されるビームパターンを発
生する４組のコネクタ22とレンズ28との組合せがある。
第１組は６個のブロック30で表されるビームパターンを
発生するものであり、第２の組は４個のブロック32およ
び32′で表されるビームパターンを発生するものであ
り、第３の組は４個のブロック34および34′で表される
ビームパターンを発生するものであり、最後の組は３個
のブロック36および36′で表されるビームパターンを発
生するものである。ブロック30は第3A図および第3B図の
両方において同じであり、この組のビームパターンは高
ビームパターンおよび低ビームパターンでも変わらない
ことがわかる。ブロック32および32′の間、ブロック34
および34′の間およびブロック36および36′の間におけ
る変化はマスク26によって達成される。いくつかの組の
ブロックの間における相対的な強度の変化は米国特許第
4,868,718号に詳細に説明されているようにコネクタ開
口部24の大きさの変化によって達成される。コネクタ開
口部の大きさを変える代わりに、マスク26の開口部の大
きさを変えてもよい。この方法はコネクタ22の製造を標
準化するという利点があるが、マスクによって光を遮る
ので光ファイバ束を通過する全ての光が使用されず、効
率が悪くなる。
本発明の技術による車両用ヘッドライトシステムの一実
施例においては、ほぼ矩形の開口部24を有する一連のコ
ネクタ22がそれぞれのレンズ28と整列し、マスクされな
い状態においてはコネクタ22とレンズ28の組合せによる
ビームはオーバーラップするパターンおよび部分的にオ
ーバーラップするパターンで組み合わさって、第3A図に
示すような所望の高ビームパターンを形成する。第4A図
および第4B図は単一のコネクタ22とレンズ28の組合せお
よびその間に設けられるマスク26の部分を示す拡大側面
図である。
第4A図および第4B図を特に参照すると、コネクタ22の照
明用の開口部24は矩形であり、この開口部24の垂直中心
線とレンズ28の垂直中心線は所望の方向にビームパター
ンを発生するように互いに対して配置されている。これ
らの中心線は第4B図において符号40で示されている。コ
ネクタ22の長手方向の軸42は所望のビームパターンを発
生するようにレンズ28の中心に対して同様に配置されて
いる。コネクタ22の開口部24はレンズ28の焦点面内に位
置している。また、移動可能なマスク26もレンズ28の焦
点面内または焦点面近くに配置されている。レンズ28は
マスク26によって露出されているコネクタ開口部24の像
を形成または投射する。像の形状およびレンズ軸に対す
る像の位置は、レンズに対する焦点面内の露出されたコ
ネクタ開口部の形状および位置に依存する。レンズ28に
対する露出されたコネクタ開口部24の形状および／また
は位置を変更することによって、この特定のコネクタ22
とレンズ28の組合せからのビームパターンを変更するこ
とができる。第4B図のマスク位置においては、マスク開
口部27Aはコネクタ開口部24に整列している。レンズ28
に対するコネクタ開口部24の配向によって、投射される
ビームは水平線より上の成分および水平線より下の成分
を有する。
第5A図および第5B図に示すマスク26の第２の位置におい
ては、マスク26は、第２のマスク開口部27Bがコネクタ
開口部24を部分的にマスクする位置になるように動かさ
れている。マスク開口部27Bはマスクがレンズ軸42より
下側のコネクタ開口部24からの光を阻止するようになっ
ており、レンズ28によってコネクタ開口部の像を反転す
ることによってビームは水平線より下側に向けられる。
マスク26に種々の開口部を設けて、個々のコネクタ22の
開口部24の露出される部分を成形することにより、各々
のコネクタ22とレンズ28の組合せによって形成される各
ビームパターンの強度および方向を制御し、この結果、
全体のビームパターンを制御し得ることがわかるであろ
う。各ビームパターン用の像は１つの像が他の像の中に
完全に含まれるようにしてもよい。しかしながら、少な
くともいくつかのコネクタ開口部24については、高ビー
ムおよび低ビームパターンを構成するのに使用される像
はどれも他の像の中に完全に含まれないようにオーバー
ラップさせるのが有利である。第6A図を参照すると、矩
形ボックス50は高ビームを形成するのに好ましい像の外
形を示している。この像はレンズの水平軸44および垂直
軸40に対して中心合わせされている。小さなボックス52
は低ビームを形成するのに好ましい像の外形を示してい
る。この像は垂直軸40上に中心が配置されているが、レ
ンズの水平軸44に対して下側に存在している。従って、
単レンズシステムでは、２つの像は図示のように一方が
完全に他方を含むことなく部分的にオーバーラップして
いる。
第6B図に示す矩形でないコネクタ開口部24′は第6A図に
外形を示した両方のパターンに対する光を発生するのに
充分な面積に拡大されている。この実施例においては、
コネクタ開口部24′は第6A図に示す２つの像を合成した
ものを反転したものである。これは、第6C図に示すマス
ク26の高ビームおよび低ビーム用の開口部27A′および2
7B′によって全てのファイバの端部が露出されるので、
光ファイバ束のファイバが有効に使用されることにな
る。更に詳しくは、第6C図は、第6B図に示すように構成
されたコネクタ開口部24′に対して位置付けられたと
き、第6A図に示す像50および52をそれぞれ発生するよう
に形成され且つ位置付けられた２つの開口部27A′およ
び27B′を有するマスク26を示している。高ビームおよ
び低ビーム用の対称物および像は水平軸および垂直軸に
対してレンズによってそれぞれ反転されることに注意さ
れたい。投射された像の位置はレンズの対物面内の開口
部24′の位置に依存する。低ビーム用の最大輝度要求条
件は高ビーム用のほぼ半分である。従って、高ビームか
ら低ビームへ切り換えられる場合には、第１図に示す光
学的光伝導装置16Aに接続されている光源12の光出力は
マスクの移動と同時に低減される。
マスク26は光を通さない金属またはプラスチックからな
る薄片で構成される。軽い単一片のマスクの場合、電気
機械ソレノイドまたはリニアモータのような単一の小さ
な直接変位する電動装置20が第２図に示すような照明装
置14Aまたは14B用に使用される。ここに説明した本発明
の好適実施例ではマスク26が水平方向に移動するものと
して考えているが、マスクを垂直方向に移動するように
しても同じ効果を得ることができることを理解された
い。このような構造の場合、横に並べて設けられた開口
部27Aおよび27Bの代わりに、上下方向に設けられる。
光を通さないマスク26は単一のコネクタ開口部24からの
多数のオーバーラップする像の１つを投射し得るように
する。各々のコネクタ22とレンズ28の組合せに対する画
像の寸法および位置を個々に調整し、異なる大きさおよ
び／または構成のマスク開口部およびコネクタ開口部を
設けることによって異なる形状の光分布を形成すること
ができる。３組以上のマスク開口部をマスクに形成し、
それに応じた必要な数の個々の位置を有する移動システ
ムが使用される場合には、３つ以上の異なるビームパタ
ーンも可能である。マスク開口部に薄膜フィルタをかぶ
せて、各々のコネクタ22とレンズ28の組合せからの光の
色および強度を個々に制御することができる。これは霧
用ランプ、緊急信号または他の用途に使用することがで
きる。
以上のことから、本発明の目的が達成されたことが理解
されよう。光を通さないマスク26はオーバーラップし得
る少なくとも２つの像の１つを選択的に投射することが
できる。マスクはヘッドライトシステム内の別の光学系
からの表面反射損失を加えない。更に、光を通さないマ
スクは堅個であり、性能を低下することなく自動車のヘ
ッドライトシステムの極端な動作条件に耐えることがで
きる。
前方照明システムが使用されるとき、全ての光学ファイ
バ束が照明されるので、光源において光ファイバ束をス
イッチする必要がなく、システムの価格を低減すること
ができる。また、単一組の投射光学系から２つのビーム
を発生するようにするための兼ね合いの結果として生じ
るようなヘッドライトの性能低下は生じない。
本発明は好適実施例およびその変形について説明した
が、本技術分野に専門知識を有する者には特許請求の範
囲の精神および範囲内で種々の変更を行い得ることが理
解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が関係する車両の「線状ライト」型前方
照明システムの概略斜視図である。 第２図は本発明の教示によって構成された照明装置の構
成を示す概略分解斜視図である。 第3A図および第3B図はそれぞれ「線状ライト」型前方照
明装置用の典型的な高および低ヘッドライトビームパタ
ーンを表す立体図である。 第4A図および第4B図はそれぞれ高ビームを形成するため
に第１の位置にマスクを配置した光導体およびマスク装
置の概略側面図および部分前面図である。 第5A図および第5B図は低ビームを形成するために第２の
位置にマスクを配置した場合の第4A図および第4B図と同
様な概略側面図および部分前面図である。 第6A図、第6B図および第6C図はそれぞれビーム像用の有
利な形状、ビーム像を形成するためのコネクタ開口部、
および像を形成するためにコネクタ開口部と協働して使
用されるマスクを示す平面図である。 12……光源、14A,14B……照明装置、16A、16B……光伝
導装置、20……電動装置、22……コネクタ、24……コネ
クタ開口部、26……マスク、27A,27B……マスク開口
部、28……レンズ要素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 26/02 Ｂ (72)発明者 リチャード・ローウェル・ハンスラー アメリカ合衆国、オハイオ州、ペッパー・ パイク、ベルコート・ロード、28120番 (56)参考文献 特開 昭56−120425（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−196506（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のビームパターンを選択的に投射する
    車両用前方照明装置であって、 高光度光源と、 一端が前記光源に光学的に連結され、他端が光放出領域
    を形成するコネクタ開口部を有するコネクタに終端され
    ている複数の光学的光導体と、 各々が対応するコネクタ開口部の前方に配置されて、こ
    のコネクタ開口部の像を投射し、このような複数の像の
    投射によってビームパターンを形成する複数のレンズ要
    素と、 前記コネクタ開口部の各々に対して少なくとも第１およ
    び第２のマスク開口部が形成されている光を通さないマ
    スクであって、前記第１または第２のマスク開口部を対
    応するコネクタ開口部に整合させるように少なくとも第
    １および第２の位置の間で移動可能であるマスクとを含
    み、 前記マスクが第１の位置にあるとき第１のビームパター
    ンを投射し、前記マスクが第２の位置にあるとき第２の
    ビームパターンを投射する車両用前方照明装置。
  2. 【請求項２】前記第１のマスク開口部は前記コネクタ開
    口部と整合したときに、その対応するコネクタ開口部と
    同じ面積を有していて、対応するレンズ要素と共に高ビ
    ームパターンを形成する請求項１記載の車両用前方照明
    装置。
  3. 【請求項３】前記第２のマスク開口部は前記第１のマス
    ク開口部よりも小さく、前記コネクタ開口部と整合した
    ときに、該コネクタ開口部を上側半部および下側半部に
    二分する水平中心線より上側の該コネクタ開口部の部分
    のみを露出させて、対応するレンズ要素とともに低ビー
    ムパターンを形成する請求項２記載の車両用前方照明装
    置。
  4. 【請求項４】前記第１のマスク開口部は前記第２のマス
    ク開口部よりも大きく、前記コネクタ開口部と整合した
    ときに、該コネクタ開口部の下側領域を部分的に露出さ
    せて、対応するレンズ要素とともに高ビームパターンを
    形成する請求項１記載の車両用前方照明装置。
  5. 【請求項５】前記第２のマスク開口部は、前記コネクタ
    開口部と整合したときに、該コネクタ開口部の上側領域
    を部分的に露出させて、対応するレンズ要素とともに低
    ビームパターンを形成する請求項４記載の車両用前方照
    明装置。
  6. 【請求項６】前記光を通さないマスクに連結され、前記
    マスクを前記第１および第２の位置の間で動かす直線変
    位手段を更に有する請求項１記載の車両用前方照明装
    置。
  7. 【請求項７】前記コネクタの前記光放出領域が矩形であ
    る請求項１記載の車両用前方照明装置。
  8. 【請求項８】前記各光放出領域が相異なる大きさであ
    り、各々の光導体とレンズ要素の組合せによって光の強
    度が制御されている請求項７記載の車両用前方照明装
    置。
  9. 【請求項９】前記第１および第２のマスク開口部は各々
    異なる大きさであり、各々の光導体とレンズ要素の組合
    せによって光の強度が制御されている請求項７記載の車
    両用前方照明装置。
  10. 【請求項１０】前記コネクタの前記光放出領域が凸の形
    に形成されている請求項１記載の車両用前方照明装置。
JP2284539A 1989-10-31 1990-10-24 不透明マスクを使用した線状ライト用上下ビーム光学スイッチ Expired - Lifetime JPH0799642B2 (ja)

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