JPH1031902A - 自動車ヘッドランプ - Google Patents
自動車ヘッドランプInfo
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- JPH1031902A JPH1031902A JP9094514A JP9451497A JPH1031902A JP H1031902 A JPH1031902 A JP H1031902A JP 9094514 A JP9094514 A JP 9094514A JP 9451497 A JP9451497 A JP 9451497A JP H1031902 A JPH1031902 A JP H1031902A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
- F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
- F21S41/32—Optical layout thereof
- F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
- F21S41/334—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors
-
- 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
- F21S41/25—Projection lenses
- F21S41/255—Lenses with a front view of circular or truncated circular outline
-
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- F21S41/25—Projection lenses
- F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures
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- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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- F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
- F21S41/28—Cover glass
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
- F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の投影器型ヘッドランプの設計は、比較
的長い軸方向寸法を必要とし、ボンネットの下の貴重な
内部スペースを占有する。そのため、ホットスポットを
含むビームパターンを形成し、比較的小さな正面領域と
比較的短い軸方向寸法を有するヘッドランプが必要であ
る。 【解決手段】 自動車ヘッドランプは光源、発散レン
ズ、反射表面が正面方向を向き光源に面する反射鏡、光
源からの光をレンズに向けて反射するレンズから成る自
動車ヘッドランプを提供する。反射鏡表面は、少なくと
も、回転楕円体部分から成る第１領域と、少なくとも楕
円形垂直断面を有する第２領域と、少なくとも１つの焦
点を備える水平軸方向断面を有する。第２反射鏡領域
は、垂直軸断面の第１焦点と水平軸断面の第１焦点がレ
ンズの第１焦点に配置され、水平軸断面の第２焦点がレ
ンズの第１焦点から軸方向にずれるように配向される。
的長い軸方向寸法を必要とし、ボンネットの下の貴重な
内部スペースを占有する。そのため、ホットスポットを
含むビームパターンを形成し、比較的小さな正面領域と
比較的短い軸方向寸法を有するヘッドランプが必要であ
る。 【解決手段】 自動車ヘッドランプは光源、発散レン
ズ、反射表面が正面方向を向き光源に面する反射鏡、光
源からの光をレンズに向けて反射するレンズから成る自
動車ヘッドランプを提供する。反射鏡表面は、少なくと
も、回転楕円体部分から成る第１領域と、少なくとも楕
円形垂直断面を有する第２領域と、少なくとも１つの焦
点を備える水平軸方向断面を有する。第２反射鏡領域
は、垂直軸断面の第１焦点と水平軸断面の第１焦点がレ
ンズの第１焦点に配置され、水平軸断面の第２焦点がレ
ンズの第１焦点から軸方向にずれるように配向される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気ランプに関し、
特に自動車のヘッドランプに関する。更に詳細には、本
発明は複合光学素子を有するヘッドランプに関する。
特に自動車のヘッドランプに関する。更に詳細には、本
発明は複合光学素子を有するヘッドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘッドランプは、いくつかの目標を同時
に達成するように設計される。ヘッドランプは、他の運
転者の視界に有害な影響を及ぼすことなく、運転者の前
面の遠近両方の領域を照らさなければならない。これ
は、自動車の照明の要求に応えるビームパターンを形成
することにより、最低限は達成される。同時に、スタイ
ル、空気力学、大きさ、重さ、及びコストもまた扱わな
ければならない要因である。そのため、ビームパターン
は同時に種々の考察をして構成される。ビームパターン
は、光源からの多くの反射像の効果的な重ね合わせによ
って通常は形成される、ホットスポットと呼ばれる高輝
度領域を含む。比較的焦点距離の長い反射鏡は、ホット
スポットを形成する狭い角度領域に分類できる、小さな
光源の像を有する。同時に、例えばハイビームのヘッド
ランプは、運転者の視界を広げるためにホットスポット
の上下左右に光を広げなければならない。焦点距離の短
い反射鏡は、広い領域にわたる、大きな光源の像を有す
る。短い焦点距離と長い焦点距離の相違は明白である。
更に、ヘッドランプは利用可能な光を効率的に使用しな
ければならないので、光源は長寿命または高エネルギー
効率的に設計される。ランプの効率は、光源周辺からの
光の大部分を遮断し反射することにより達成される。球
状領域周辺からの光を反射することにより、より多くの
光を捕捉することは、光がより多くの角度で捕捉される
必要があることを意味する。それはまた、照射される領
域に光を向けるために、比較的小さな球状領域が利用可
能であることを意味する。これらすべての要因が設計を
困難にする。
に達成するように設計される。ヘッドランプは、他の運
転者の視界に有害な影響を及ぼすことなく、運転者の前
面の遠近両方の領域を照らさなければならない。これ
は、自動車の照明の要求に応えるビームパターンを形成
することにより、最低限は達成される。同時に、スタイ
ル、空気力学、大きさ、重さ、及びコストもまた扱わな
ければならない要因である。そのため、ビームパターン
は同時に種々の考察をして構成される。ビームパターン
は、光源からの多くの反射像の効果的な重ね合わせによ
って通常は形成される、ホットスポットと呼ばれる高輝
度領域を含む。比較的焦点距離の長い反射鏡は、ホット
スポットを形成する狭い角度領域に分類できる、小さな
光源の像を有する。同時に、例えばハイビームのヘッド
ランプは、運転者の視界を広げるためにホットスポット
の上下左右に光を広げなければならない。焦点距離の短
い反射鏡は、広い領域にわたる、大きな光源の像を有す
る。短い焦点距離と長い焦点距離の相違は明白である。
更に、ヘッドランプは利用可能な光を効率的に使用しな
ければならないので、光源は長寿命または高エネルギー
効率的に設計される。ランプの効率は、光源周辺からの
光の大部分を遮断し反射することにより達成される。球
状領域周辺からの光を反射することにより、より多くの
光を捕捉することは、光がより多くの角度で捕捉される
必要があることを意味する。それはまた、照射される領
域に光を向けるために、比較的小さな球状領域が利用可
能であることを意味する。これらすべての要因が設計を
困難にする。
【０００３】放物線反射鏡と屈折カバーレンズを備え
た、一般的な従来技術の、封止されたビームヘッドラン
プでは、光源は反射鏡の焦点付近に配置されるので、光
源から放出される光線は前方に、放物面の軸に平行に反
射される。そのため、平行ビームはカバーレンズのプリ
ズムとレンズにより反射され、予め定められたビームパ
ターンを形成する。設計はビーム中の必要なホットスポ
ットを形成する比較的長い焦点距離に依存するが、ビー
ムの拡散はレンズ光学系により達成される。効率のため
に、比較的大きな反射鏡領域が、必要な立体角を得るた
めに使用される。設計は、車体周りのスタイルの変化に
調和するために特に順応可能ではない。スタイルのため
に全体の高さを減少させること、及び空気力学に対する
レンズ表面の性質が、ヘッドランプ効率全体の著しい減
少の原因となる。減少した高さは、増加した幅によって
多少は相殺されるが、利点は逓減されるだけである。通
常、全正面領域はこのトレードオフで増加し、大きな正
面領域自体はスタイル的、空気力学的弊害である。その
ため、小さな正面領域を有する効率的な放物線型ヘッド
ランプを製作することは実用的でない。
た、一般的な従来技術の、封止されたビームヘッドラン
プでは、光源は反射鏡の焦点付近に配置されるので、光
源から放出される光線は前方に、放物面の軸に平行に反
射される。そのため、平行ビームはカバーレンズのプリ
ズムとレンズにより反射され、予め定められたビームパ
ターンを形成する。設計はビーム中の必要なホットスポ
ットを形成する比較的長い焦点距離に依存するが、ビー
ムの拡散はレンズ光学系により達成される。効率のため
に、比較的大きな反射鏡領域が、必要な立体角を得るた
めに使用される。設計は、車体周りのスタイルの変化に
調和するために特に順応可能ではない。スタイルのため
に全体の高さを減少させること、及び空気力学に対する
レンズ表面の性質が、ヘッドランプ効率全体の著しい減
少の原因となる。減少した高さは、増加した幅によって
多少は相殺されるが、利点は逓減されるだけである。通
常、全正面領域はこのトレードオフで増加し、大きな正
面領域自体はスタイル的、空気力学的弊害である。その
ため、小さな正面領域を有する効率的な放物線型ヘッド
ランプを製作することは実用的でない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在、ビームを形成す
る光学系をカバーレンズから反射鏡に移す傾向がある。
そのため、ヘッドランプは複心曲率または多面表面のよ
うな複雑な表面を備える反射鏡と、透明なカバーレンズ
を有する。透明なカバーレンズは、ほとんど、または全
くビームパターンに光学的な影響を与えないので、スタ
イルと空気力学的制約だけを実現するために形成でき
る。焦点距離のトレードオフの問題と封入物の程度は、
放物線反射鏡／屈折レンズ、合成レンズ／透明レンズの
両方でほとんど同じである。そのため、後者はまた、比
較的大きな正面領域を必要とする。
る光学系をカバーレンズから反射鏡に移す傾向がある。
そのため、ヘッドランプは複心曲率または多面表面のよ
うな複雑な表面を備える反射鏡と、透明なカバーレンズ
を有する。透明なカバーレンズは、ほとんど、または全
くビームパターンに光学的な影響を与えないので、スタ
イルと空気力学的制約だけを実現するために形成でき
る。焦点距離のトレードオフの問題と封入物の程度は、
放物線反射鏡／屈折レンズ、合成レンズ／透明レンズの
両方でほとんど同じである。そのため、後者はまた、比
較的大きな正面領域を必要とする。
【０００５】フィラメントからの光の効率的な使用を増
進し、同時に小さな正面領域を考慮するために、１つの
方法は投影器型ヘッドランプを使用することである。図
１は、投影器型ヘッドランプの側面図を示す。これらの
ヘッドランプは、光源周辺からの光の大部分を遮断する
楕円形反射鏡を使用する。次いで、集められた多量の光
は、利用可能な光を視準して拡散する収束レンズに向け
られる。第２焦点付近の狭い領域を通して光を投影する
ために、光源は楕円形反射鏡の焦点の１つに一致するよ
うに配置される。光を遮り、それによってビームパター
ンの縁（カットオフ）をくっきり示すのに役立つため
に、マスクは、通常、第２焦点付近に配置される。マス
クは、うまく投影された光から利用可能な光を除去す
る。そのため、光束を被覆レンズに集中させるため、光
は小さな反射鏡開口部を通過する。そのため、楕円形反
射鏡により生成されたフィラメントの像は第２焦点に配
置され、凸型被覆レンズ（反射鏡とレンズの間）の第１
焦点と一致する。そのため、ビームパターンを形成する
ために、フィラメント像からの光線は被覆レンズに反射
される。光学的に透明なカバーレンズは、スタイルと空
気力学のための被覆レンズの前に配置できる。
進し、同時に小さな正面領域を考慮するために、１つの
方法は投影器型ヘッドランプを使用することである。図
１は、投影器型ヘッドランプの側面図を示す。これらの
ヘッドランプは、光源周辺からの光の大部分を遮断する
楕円形反射鏡を使用する。次いで、集められた多量の光
は、利用可能な光を視準して拡散する収束レンズに向け
られる。第２焦点付近の狭い領域を通して光を投影する
ために、光源は楕円形反射鏡の焦点の１つに一致するよ
うに配置される。光を遮り、それによってビームパター
ンの縁（カットオフ）をくっきり示すのに役立つため
に、マスクは、通常、第２焦点付近に配置される。マス
クは、うまく投影された光から利用可能な光を除去す
る。そのため、光束を被覆レンズに集中させるため、光
は小さな反射鏡開口部を通過する。そのため、楕円形反
射鏡により生成されたフィラメントの像は第２焦点に配
置され、凸型被覆レンズ（反射鏡とレンズの間）の第１
焦点と一致する。そのため、ビームパターンを形成する
ために、フィラメント像からの光線は被覆レンズに反射
される。光学的に透明なカバーレンズは、スタイルと空
気力学のための被覆レンズの前に配置できる。
【０００６】２つの焦点間の距離に及び、１つの焦点の
後ろに反射鏡を含み、他の焦点の前にレンズを含むため
に、一般的な投影器型ヘッドランプの設計は比較的長い
軸方向寸法を必要とする。そのため、ヘッドランプはボ
ンネットの下で深く延び、貴重な内部スペースに相当す
る。そのため、ホットスポットを含むビームパターンを
形成し、比較的小さな正面領域と比較的短い軸方向の延
びを有する領域を広げるヘッドランプが必要である。
後ろに反射鏡を含み、他の焦点の前にレンズを含むため
に、一般的な投影器型ヘッドランプの設計は比較的長い
軸方向寸法を必要とする。そのため、ヘッドランプはボ
ンネットの下で深く延び、貴重な内部スペースに相当す
る。そのため、ホットスポットを含むビームパターンを
形成し、比較的小さな正面領域と比較的短い軸方向の延
びを有する領域を広げるヘッドランプが必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】自動車ヘッドランプは光
源、発散レンズ、反射表面が正面方向を向き光源に面す
る反射鏡、光源からの光をレンズに向けて反射するレン
ズから形成される。反射鏡表面は、少なくとも、回転楕
円体部分から成る第１領域と、少なくとも楕円形垂直断
面を有する第２領域と、少なくとも１つの焦点を備える
水平軸方向断面を有する。第２反射鏡領域は、垂直軸断
面の第１焦点と水平軸断面の第１焦点がレンズの第１焦
点に配置され、水平軸断面の第２焦点がレンズの第１焦
点から軸方向にずれるように配向される。
源、発散レンズ、反射表面が正面方向を向き光源に面す
る反射鏡、光源からの光をレンズに向けて反射するレン
ズから形成される。反射鏡表面は、少なくとも、回転楕
円体部分から成る第１領域と、少なくとも楕円形垂直断
面を有する第２領域と、少なくとも１つの焦点を備える
水平軸方向断面を有する。第２反射鏡領域は、垂直軸断
面の第１焦点と水平軸断面の第１焦点がレンズの第１焦
点に配置され、水平軸断面の第２焦点がレンズの第１焦
点から軸方向にずれるように配向される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２は自動車ヘッドランプ２０の
好ましい実施例の断面図を示す。ヘッドランプ２０は光
源２２、反射鏡２４、及び発散レンズ２６から形成でき
る。必要かつ妥当で、ランプ製造技術において一般に理
解される設計の選択により、カバーレンズ２８、ハウジ
ング、シーリング、照準、調整装置、付属品、及び支持
機構（図示されていない）を追加できる。
好ましい実施例の断面図を示す。ヘッドランプ２０は光
源２２、反射鏡２４、及び発散レンズ２６から形成でき
る。必要かつ妥当で、ランプ製造技術において一般に理
解される設計の選択により、カバーレンズ２８、ハウジ
ング、シーリング、照準、調整装置、付属品、及び支持
機構（図示されていない）を追加できる。
【０００９】光源２２はどの光学光源でもよく、例え
ば、自動車設計で一般に使用される典型的な光源でよ
い。タングステンフィラメントはヘッドランプ光源とし
て一般に使用されるが、電極付き及び無電極の高輝度放
電光源も使用できる。好ましい光源２２は、都合よくビ
ームパターンを形成するために、小さな体積から必要な
光度を提供する。有用な光源は、一般的な９００４、９
００５／６、９００７、及びＤ１型タングステンハロゲ
ンランプカプセルを含む。現実の光源は点光源ではない
ので、光源の大きさによって理想的な光線の各々の周り
で小さな光の拡散が必ずあることが理解される。
ば、自動車設計で一般に使用される典型的な光源でよ
い。タングステンフィラメントはヘッドランプ光源とし
て一般に使用されるが、電極付き及び無電極の高輝度放
電光源も使用できる。好ましい光源２２は、都合よくビ
ームパターンを形成するために、小さな体積から必要な
光度を提供する。有用な光源は、一般的な９００４、９
００５／６、９００７、及びＤ１型タングステンハロゲ
ンランプカプセルを含む。現実の光源は点光源ではない
ので、光源の大きさによって理想的な光線の各々の周り
で小さな光の拡散が必ずあることが理解される。
【００１０】図３は発散レンズ２６の側断面図を示し、
図４は図３と同じ発散レンズ２６の正面図を示す。好ま
しいレンズ材料は透明、安価、かつガラス、アクリル、
種々の耐熱プラスチックのように耐熱性である。プラス
チックは、正確かつ安価に比較的高品質の光学素子に形
成できる。発散レンズ２６をガラスから形成することは
可能であるが、好ましいレンズ材料は透明なポリカーボ
ネイトプラスチックである。製造を単純にするために、
好ましい発散レンズ２６は軸３４に関して回転対称であ
る。非対称レンズも使用できる。
図４は図３と同じ発散レンズ２６の正面図を示す。好ま
しいレンズ材料は透明、安価、かつガラス、アクリル、
種々の耐熱プラスチックのように耐熱性である。プラス
チックは、正確かつ安価に比較的高品質の光学素子に形
成できる。発散レンズ２６をガラスから形成することは
可能であるが、好ましいレンズ材料は透明なポリカーボ
ネイトプラスチックである。製造を単純にするために、
好ましい発散レンズ２６は軸３４に関して回転対称であ
る。非対称レンズも使用できる。
【００１１】レンズ製造技術において理解され定義され
るように、発散レンズ２６（図２）は第１焦点を有す
る。発散レンズ２６に対して第１焦点３６は虚であり、
回転対称レンズに対して第１焦点３６はレンズ軸３４に
沿って配置され、「光源２２から離れた、レンズ２６の
側」はここでは「レンズ２６の前方側の領域内」を意味
する。
るように、発散レンズ２６（図２）は第１焦点を有す
る。発散レンズ２６に対して第１焦点３６は虚であり、
回転対称レンズに対して第１焦点３６はレンズ軸３４に
沿って配置され、「光源２２から離れた、レンズ２６の
側」はここでは「レンズ２６の前方側の領域内」を意味
する。
【００１２】レンズ製造技術において知られるように、
ヘッドランプで使用するのに適当な発散レンズの多くの
形状がある。レンズは、片面または両面が凹型の中実な
板でよい。レンズは、また、全体にボウル型の形状を有
してもよい。レンズは滑らかな表面、または階段状の表
面を有する。図５は、好ましい発散フレネルレンズ３８
の側断面図を示す。図６は、図５の発散フレネルレンズ
３８の正面図を示す。好ましいフレネルレンズ３８は、
光源２２及び反射鏡２４に面する側に滑らかな凹型表面
４０を含む。光源２２及び反射鏡２４の反対に面する側
４１（前方方向に面する側）では、レンズ３８は中心軸
４２に関して回転対称ないくつかの階段型反射領域を含
む（同心発散フレネルレンズ）。
ヘッドランプで使用するのに適当な発散レンズの多くの
形状がある。レンズは、片面または両面が凹型の中実な
板でよい。レンズは、また、全体にボウル型の形状を有
してもよい。レンズは滑らかな表面、または階段状の表
面を有する。図５は、好ましい発散フレネルレンズ３８
の側断面図を示す。図６は、図５の発散フレネルレンズ
３８の正面図を示す。好ましいフレネルレンズ３８は、
光源２２及び反射鏡２４に面する側に滑らかな凹型表面
４０を含む。光源２２及び反射鏡２４の反対に面する側
４１（前方方向に面する側）では、レンズ３８は中心軸
４２に関して回転対称ないくつかの階段型反射領域を含
む（同心発散フレネルレンズ）。
【００１３】反射鏡２４（図２）は、一般にされるよう
に、アルミニウム被覆された成形プラスチックで作られ
る。光源２２からの光をレンズ２６を通して前方方向に
反射するために、反射表面は光源２２及びレンズ２６に
対して一直線に並べられる。反射鏡２４は、少なくとも
第１領域３０及び第２領域３２を含む。追加の領域も含
んでよい。
に、アルミニウム被覆された成形プラスチックで作られ
る。光源２２からの光をレンズ２６を通して前方方向に
反射するために、反射表面は光源２２及びレンズ２６に
対して一直線に並べられる。反射鏡２４は、少なくとも
第１領域３０及び第２領域３２を含む。追加の領域も含
んでよい。
【００１４】反射鏡２４は、少なくとも（回転楕円体か
ら取られた）第１領域３０を用いて形成される（第１型
表面）。図７は、回転楕円体４６の一部を示す。垂直軸
断面４８（ＸＺ平面）は、第１焦点５０に関して楕円形
である。第２焦点５２が、Ｘ軸５４に沿って第１焦点５
０の前方に配置されている。水平軸断面５６（ＸＹ平
面）も、同じ第１焦点５０及び同じ第２焦点５２に関し
て楕円形である。垂直軸断面と水平軸断面の間の軸断面
も同様である。そのため、第１焦点５０で放出された光
線は第２焦点５２に向けて反射される。
ら取られた）第１領域３０を用いて形成される（第１型
表面）。図７は、回転楕円体４６の一部を示す。垂直軸
断面４８（ＸＺ平面）は、第１焦点５０に関して楕円形
である。第２焦点５２が、Ｘ軸５４に沿って第１焦点５
０の前方に配置されている。水平軸断面５６（ＸＹ平
面）も、同じ第１焦点５０及び同じ第２焦点５２に関し
て楕円形である。垂直軸断面と水平軸断面の間の軸断面
も同様である。そのため、第１焦点５０で放出された光
線は第２焦点５２に向けて反射される。
【００１５】もし、光源が第１焦点５０に配置され、反
射鏡の第２焦点５２がレンズの第１焦点と同じになるよ
うにレンズが配置されたら、光源から放出された光は実
質的に視準される。図８は、これらの条件で配置された
光学装置の略図を示す。回転楕円体に対して、垂直断面
及び水平断面は同様なので、１つだけを論じる。第１焦
点６０で放出された光線５８は、反射鏡６２の第２焦点
６４に向けて反射鏡６２の片面上で反射される。光線５
８は、入射軸方向の光線６８（比較の基準として示され
る）が屈折される経路と同様に、レンズ６６により屈折
される。従って、光線５８は軸方向に視準され、軸７０
と平行になる。そのため、光線５８のような視準された
光線はホットスポットを形成するために使用できる。そ
のため、発散レンズの第１焦点における第２焦点に関し
ての回転楕円体から取られた視準反射鏡は、ヘッドラン
プビームのホットスポットを生成するために使用できる
視準されたビームを発生する。
射鏡の第２焦点５２がレンズの第１焦点と同じになるよ
うにレンズが配置されたら、光源から放出された光は実
質的に視準される。図８は、これらの条件で配置された
光学装置の略図を示す。回転楕円体に対して、垂直断面
及び水平断面は同様なので、１つだけを論じる。第１焦
点６０で放出された光線５８は、反射鏡６２の第２焦点
６４に向けて反射鏡６２の片面上で反射される。光線５
８は、入射軸方向の光線６８（比較の基準として示され
る）が屈折される経路と同様に、レンズ６６により屈折
される。従って、光線５８は軸方向に視準され、軸７０
と平行になる。そのため、光線５８のような視準された
光線はホットスポットを形成するために使用できる。そ
のため、発散レンズの第１焦点における第２焦点に関し
ての回転楕円体から取られた視準反射鏡は、ヘッドラン
プビームのホットスポットを生成するために使用できる
視準されたビームを発生する。
【００１６】反射鏡２４（図２）は、更に、第２型表面
から取った少なくとも１つの領域３２を含む。図９は、
第２型表面７２の一部を示す。垂直軸断面７４（ＸＺ平
面）は第１焦点７６に関して楕円形である。水平軸断面
８０（ＸＹ平面）も、第１焦点７６と同じ位置に配置さ
れた第１焦点を有する。水平軸断面８０はＸ軸に沿って
配置された第２焦点８２を有するが、垂直軸断面７４に
関連する第２焦点７８とは同じ位置ではない。そのた
め、第２焦点８２は第２焦点７８から軸方向にずれる。
水平軸断面８０は楕円形、放物線形、または双曲線形で
あり得る。垂直と水平の間の軸断面は、点７８と８２の
間に配置された焦点に関しての形状を有する。
から取った少なくとも１つの領域３２を含む。図９は、
第２型表面７２の一部を示す。垂直軸断面７４（ＸＺ平
面）は第１焦点７６に関して楕円形である。水平軸断面
８０（ＸＹ平面）も、第１焦点７６と同じ位置に配置さ
れた第１焦点を有する。水平軸断面８０はＸ軸に沿って
配置された第２焦点８２を有するが、垂直軸断面７４に
関連する第２焦点７８とは同じ位置ではない。そのた
め、第２焦点８２は第２焦点７８から軸方向にずれる。
水平軸断面８０は楕円形、放物線形、または双曲線形で
あり得る。垂直と水平の間の軸断面は、点７８と８２の
間に配置された焦点に関しての形状を有する。
【００１７】光源を第１焦点７６に配置し、反射鏡の第
２焦点７８がレンズの第１焦点と同じになるように発散
レンズを配置することにより、光源から放出された光は
水平面と平行な平面に実質的に配向される。これは、回
転楕円体表面と類似している。しかし、水平面内の光線
は側面に向けて発散され、垂直軸平面７４とは一般に平
行ではない。
２焦点７８がレンズの第１焦点と同じになるように発散
レンズを配置することにより、光源から放出された光は
水平面と平行な平面に実質的に配向される。これは、回
転楕円体表面と類似している。しかし、水平面内の光線
は側面に向けて発散され、垂直軸平面７４とは一般に平
行ではない。
【００１８】第２型表面の好ましい実施例は、次の方程
式により定義される。 ａＸ3 ＋ｂＸＹ2 ＋ｃＸＺ2 ＋ｄＸ2 ＋ｅＹ2 ＋ｆＺ2
＋ｇＸ＝０ ここで、 Ｘ＝ランプ軸の寸法 Ｙ＝水平方向の寸法 Ｚ＝垂直方向の寸法 ａ＝ｂｃ＝（１＋Ｋz ）（１＋Ｋy ） ｂ＝（１＋Ｋz ） ｃ＝（１＋Ｋy ） ｄ＝ｂｆ＋ｃｅ＝（−２）（Ｒy （１＋Ｋz ）＋Ｒz
（１＋Ｋy ）） ｅ＝（−２）（Ｒz ） ｆ＝（−２）（Ｒy ） ｇ＝ｅｆ＝４（Ｒz ）（Ｒy ） である。Ｒy 、Ｒz は、水平軸断面と垂直軸断面各々の
表面と軸の交差点（頂点）の曲率半径を表す正の定数で
ある。Ｋy 、Ｋz は、Ｋz が−１以上である、水平軸断
面曲線と垂直軸断面曲線に対する定数である。
式により定義される。 ａＸ3 ＋ｂＸＹ2 ＋ｃＸＺ2 ＋ｄＸ2 ＋ｅＹ2 ＋ｆＺ2
＋ｇＸ＝０ ここで、 Ｘ＝ランプ軸の寸法 Ｙ＝水平方向の寸法 Ｚ＝垂直方向の寸法 ａ＝ｂｃ＝（１＋Ｋz ）（１＋Ｋy ） ｂ＝（１＋Ｋz ） ｃ＝（１＋Ｋy ） ｄ＝ｂｆ＋ｃｅ＝（−２）（Ｒy （１＋Ｋz ）＋Ｒz
（１＋Ｋy ）） ｅ＝（−２）（Ｒz ） ｆ＝（−２）（Ｒy ） ｇ＝ｅｆ＝４（Ｒz ）（Ｒy ） である。Ｒy 、Ｒz は、水平軸断面と垂直軸断面各々の
表面と軸の交差点（頂点）の曲率半径を表す正の定数で
ある。Ｋy 、Ｋz は、Ｋz が−１以上である、水平軸断
面曲線と垂直軸断面曲線に対する定数である。
【００１９】−１以上のＫz の値を選択することによ
り、垂直軸断面が楕円形になる。Ｒyの値に依存して、
水平軸断面は楕円形、放物線形、または双曲線形になり
得る。実際の光源は寸法を有するので、Ｒy とＲz は厳
密に等しくなくてもよく、例えば、光源の大きさだけ異
なる。
り、垂直軸断面が楕円形になる。Ｒyの値に依存して、
水平軸断面は楕円形、放物線形、または双曲線形になり
得る。実際の光源は寸法を有するので、Ｒy とＲz は厳
密に等しくなくてもよく、例えば、光源の大きさだけ異
なる。
【００２０】図１０、図１１、図１２、及び図１３は、
図９の水平軸断面に関する光学装置の略図を示す。図１
０では、水平軸断面の第１焦点８６で放出された光線８
４は、点８６の光源とレンズ９４の第１焦点９２の間に
配置された、反射鏡８８の第２焦点９０に向けて反射鏡
８８の片面上で反射される。光線８４はレンズ９４によ
り屈折されるが、光線８４を軸９６に平行にするために
十分なだけより少なく屈折される。そのために、反射鏡
８８からの光は軸９６を横切る方向に向けられ、軸９６
と平行ではない。
図９の水平軸断面に関する光学装置の略図を示す。図１
０では、水平軸断面の第１焦点８６で放出された光線８
４は、点８６の光源とレンズ９４の第１焦点９２の間に
配置された、反射鏡８８の第２焦点９０に向けて反射鏡
８８の片面上で反射される。光線８４はレンズ９４によ
り屈折されるが、光線８４を軸９６に平行にするために
十分なだけより少なく屈折される。そのために、反射鏡
８８からの光は軸９６を横切る方向に向けられ、軸９６
と平行ではない。
【００２１】図１１では、反射鏡１０２の第１焦点１０
０で放出された光線９８は、レンズ１０８の第１焦点１
０６を越えて配置された、反射鏡１０２の第２焦点１０
４に向けて反射鏡１０２の片面上で反射される。光線９
８はレンズ１０８により屈折されるが、光線９８を軸１
１０に平行にするために十分なだけより多く屈折され
る。そのために、反射鏡からの光は軸１１０から離れる
方向に向けられ、軸１１０と平行ではない。
０で放出された光線９８は、レンズ１０８の第１焦点１
０６を越えて配置された、反射鏡１０２の第２焦点１０
４に向けて反射鏡１０２の片面上で反射される。光線９
８はレンズ１０８により屈折されるが、光線９８を軸１
１０に平行にするために十分なだけより多く屈折され
る。そのために、反射鏡からの光は軸１１０から離れる
方向に向けられ、軸１１０と平行ではない。
【００２２】図１２では、反射鏡１１６の第１焦点１１
４で放出された光線１１２は、無限遠に配置された第２
焦点（図示されない）に向けて、放物線形水平断面の反
射鏡１１６の片面上で反射される。次いで、光線１１２
はレンズ１１８により発散される。そのために、反射鏡
からの光は軸１２０から離れる方向に向けられ、軸１２
０と平行ではない。
４で放出された光線１１２は、無限遠に配置された第２
焦点（図示されない）に向けて、放物線形水平断面の反
射鏡１１６の片面上で反射される。次いで、光線１１２
はレンズ１１８により発散される。そのために、反射鏡
からの光は軸１２０から離れる方向に向けられ、軸１２
０と平行ではない。
【００２３】図１３では、反射鏡１２６の第１焦点１２
４で放出された光線１２２は、反射鏡１２６の後ろに配
置された第２焦点１２８（虚）から離れた、双曲線形水
平断面の反射鏡１２６の片面上で反射される。次いで、
光線１２２はレンズ１３０により発散される。そのため
に、反射鏡からの光は軸１３２から離れる方向に向けら
れ、軸１３２と平行ではない。
４で放出された光線１２２は、反射鏡１２６の後ろに配
置された第２焦点１２８（虚）から離れた、双曲線形水
平断面の反射鏡１２６の片面上で反射される。次いで、
光線１２２はレンズ１３０により発散される。そのため
に、反射鏡からの光は軸１３２から離れる方向に向けら
れ、軸１３２と平行ではない。
【００２４】どの場合（図９に関する図１０、図１１、
図１２、または図１３）でも、水平軸面内の光線８４、
９８、１１２、及び１２２は視準されず、レンズの軸と
反対方向に発散される。第２焦点がレンズの第１焦点に
はない水平軸断面を備える楕円形、放物線形、または双
曲線形の反射鏡部分は、ホットスポットと反対方向のビ
ーム部分を作り出すために使用できる発散ビームを発生
する。そのため、第２型表面からの部分は、ビームパタ
ーンの混合及び発散を形成するために有用である。
図１２、または図１３）でも、水平軸面内の光線８４、
９８、１１２、及び１２２は視準されず、レンズの軸と
反対方向に発散される。第２焦点がレンズの第１焦点に
はない水平軸断面を備える楕円形、放物線形、または双
曲線形の反射鏡部分は、ホットスポットと反対方向のビ
ーム部分を作り出すために使用できる発散ビームを発生
する。そのため、第２型表面からの部分は、ビームパタ
ーンの混合及び発散を形成するために有用である。
【００２５】自動車のビームパターンは、運転者の下方
の必要な光と、運転者の上方の殆どまたは全くない光
と、中央下方の役立つ光と、真っ直ぐより少し下の最大
の光などで、不規則に形成される。単一ではなく単純で
はない表面が、正確なビームパターンをもたらす。その
ため、反射鏡の有効な部分から少しずつビームパターン
を構成することがランプの技術である。そのため、ここ
でのヘッドランプの設計は、１つまたは複数の第１型表
面、及び１つまたは複数の第２型表面を成形し、次いで
各型の部分を選択し、良好なビームパターンを構成する
ためにそれらを繋ぎ合わせることにより実行される。
の必要な光と、運転者の上方の殆どまたは全くない光
と、中央下方の役立つ光と、真っ直ぐより少し下の最大
の光などで、不規則に形成される。単一ではなく単純で
はない表面が、正確なビームパターンをもたらす。その
ため、反射鏡の有効な部分から少しずつビームパターン
を構成することがランプの技術である。そのため、ここ
でのヘッドランプの設計は、１つまたは複数の第１型表
面、及び１つまたは複数の第２型表面を成形し、次いで
各型の部分を選択し、良好なビームパターンを構成する
ためにそれらを繋ぎ合わせることにより実行される。
【００２６】図１４は、反射鏡１３４の好ましい実施例
の正面図を示す。反射鏡１３４は、反射鏡中心の水平な
中線から対称に、反射鏡の上部エッジに向けて延びる領
域１３６を示す。類似の領域１３８は、水平な中線から
反射鏡１３４の下部エッジに沿う２点に向けて延びる。
２つの第２型領域１３６，１３８に対して左右各々に形
成されるのは、第１型領域１４２，１４０である。３つ
目の第１型領域１４４は、反射鏡１３４の底部エッジに
沿うセグメント内に形成される。領域１４０、１４２、
及び１４４は第１型領域で、回転楕円体の一部分であ
る。領域１３６、１３８は第２型領域である。
の正面図を示す。反射鏡１３４は、反射鏡中心の水平な
中線から対称に、反射鏡の上部エッジに向けて延びる領
域１３６を示す。類似の領域１３８は、水平な中線から
反射鏡１３４の下部エッジに沿う２点に向けて延びる。
２つの第２型領域１３６，１３８に対して左右各々に形
成されるのは、第１型領域１４２，１４０である。３つ
目の第１型領域１４４は、反射鏡１３４の底部エッジに
沿うセグメント内に形成される。領域１４０、１４２、
及び１４４は第１型領域で、回転楕円体の一部分であ
る。領域１３６、１３８は第２型領域である。
【００２７】好ましい実施例では、反射鏡及びレンズ
は、お互いに対して固定される。固定関係は、２つの間
に強固な接続（例えば、反射鏡とレンズからのフラン
ジ）を延ばし、次いで、２つのフランジの間を（例え
ば、間柱とボルトにより）強固に連結することにより容
易に達成される。
は、お互いに対して固定される。固定関係は、２つの間
に強固な接続（例えば、反射鏡とレンズからのフラン
ジ）を延ばし、次いで、２つのフランジの間を（例え
ば、間柱とボルトにより）強固に連結することにより容
易に達成される。
【００２８】図１５は、光源、第１領域と第２領域を有
する反射鏡、及び発散レンズを備えるヘッドランプ構成
部品の好ましい実施例の断面図を示す。これは、図１４
で示された反射鏡と同一である。フィラメント光源１５
０と同一軸上に配置されたＡ９００５型ヘッドランプカ
プセル１４８は、反射鏡１３４の後部を通して結合され
る。反射鏡１３４は、２つの第２型領域１３６（図示さ
れていない）、１３８と３つの第１型領域１４０、１４
２、及び１４４を反射鏡領域内部に有する。反射鏡フラ
ンジ１５２は、レンズの中心軸に対して横向きに延び
る。前方に突き出て、正しい位置にねじ込まれた間柱１
５４が、反射鏡フランジ１５２に取り付けられる。間柱
１５４の先端部は、順番にレンズフランジ１５６に取り
付けられる。レンズフランジ１５６も、レンズの中心軸
に対して横向きに延びる。レンズフランジ１５６は、フ
ィラメント光源１５０に面する、滑らかで凸型の内部表
面１６０を含むレンズ１５８を支持する。レンズ１５８
の前方に面する側は、６つの同心の階段状屈折リングを
備えた階段状表面１６２を含む。そのため、レンズ１５
８は発散フレネルレンズである。レンズは、反射鏡１３
４の最前部の前方に配置される。レンズ１５８の能動部
分は、反射鏡１３４の能動部分の最前部を横切って測定
した寸法１６６より小さな寸法１６４を有し、両方の寸
法はレンズの中心軸に対して直角であり、互いに平行で
ある。そのため、レンズ１５８は反射鏡１３４により反
射された全ての光を受けるが、反射鏡１３４の開口部よ
り小さい。
する反射鏡、及び発散レンズを備えるヘッドランプ構成
部品の好ましい実施例の断面図を示す。これは、図１４
で示された反射鏡と同一である。フィラメント光源１５
０と同一軸上に配置されたＡ９００５型ヘッドランプカ
プセル１４８は、反射鏡１３４の後部を通して結合され
る。反射鏡１３４は、２つの第２型領域１３６（図示さ
れていない）、１３８と３つの第１型領域１４０、１４
２、及び１４４を反射鏡領域内部に有する。反射鏡フラ
ンジ１５２は、レンズの中心軸に対して横向きに延び
る。前方に突き出て、正しい位置にねじ込まれた間柱１
５４が、反射鏡フランジ１５２に取り付けられる。間柱
１５４の先端部は、順番にレンズフランジ１５６に取り
付けられる。レンズフランジ１５６も、レンズの中心軸
に対して横向きに延びる。レンズフランジ１５６は、フ
ィラメント光源１５０に面する、滑らかで凸型の内部表
面１６０を含むレンズ１５８を支持する。レンズ１５８
の前方に面する側は、６つの同心の階段状屈折リングを
備えた階段状表面１６２を含む。そのため、レンズ１５
８は発散フレネルレンズである。レンズは、反射鏡１３
４の最前部の前方に配置される。レンズ１５８の能動部
分は、反射鏡１３４の能動部分の最前部を横切って測定
した寸法１６６より小さな寸法１６４を有し、両方の寸
法はレンズの中心軸に対して直角であり、互いに平行で
ある。そのため、レンズ１５８は反射鏡１３４により反
射された全ての光を受けるが、反射鏡１３４の開口部よ
り小さい。
【００２９】ランプは、透明かつ無レンズの（光学的に
中性な）カバーレンズ、またはほとんど無レンズのカバ
ーを用いて囲まれる。好ましいカバーは、透明なポリカ
ーボネイト、または耐摩擦性で、この技術で一般に知ら
れる他の保護被膜を備えた類似の材料から作られる。カ
バーレンズは、設計のもとで選択されたスタイルと自動
車の空気力学的要求を満たすのに都合よく成形できる。
中性な）カバーレンズ、またはほとんど無レンズのカバ
ーを用いて囲まれる。好ましいカバーは、透明なポリカ
ーボネイト、または耐摩擦性で、この技術で一般に知ら
れる他の保護被膜を備えた類似の材料から作られる。カ
バーレンズは、設計のもとで選択されたスタイルと自動
車の空気力学的要求を満たすのに都合よく成形できる。
【００３０】実施例では、光源は反射鏡領域の第１焦点
またはその付近の位置に配置されるので、光源から放出
された光は第１型領域と第２型領域内の反射鏡に当た
る。次いで、光は第１型領域からレンズの第１焦点に向
けて、軸方向に視準されるように配向される。第２領域
から反射される光は水平に配向されるが、どちらも垂直
軸方向平面と交差するか離れるかする。そのため、反射
鏡の第２型領域からの光は、ビームの混合及び発散領域
を形成するために使用できる。
またはその付近の位置に配置されるので、光源から放出
された光は第１型領域と第２型領域内の反射鏡に当た
る。次いで、光は第１型領域からレンズの第１焦点に向
けて、軸方向に視準されるように配向される。第２領域
から反射される光は水平に配向されるが、どちらも垂直
軸方向平面と交差するか離れるかする。そのため、反射
鏡の第２型領域からの光は、ビームの混合及び発散領域
を形成するために使用できる。
【００３１】図１６は、本発明の光度の角度分布（等カ
ンデラビームパターン）を示す。ビームパターンは、図
１４、図１５で示された構造を備えるヘッドランプの結
果である。
ンデラビームパターン）を示す。ビームパターンは、図
１４、図１５で示された構造を備えるヘッドランプの結
果である。
【００３２】完全な反射鏡を形成するのに使用される基
準反射鏡のセグメントのような、理想的な幾何学的形状
を使用した最初のレンズの指示を組立てることも、一般
的な習慣である。隣接する反射鏡領域から反射された光
の最終的なビームパターンの重なりは、継目の線を隠す
のに十分である。他の実施例では、これらの継目は照射
野内に明るいかまたは暗い縞を起こし得る。実際には、
そのような理想的な指示は、境界領域を平滑にし、例え
ば、連続な１階及び２階の微分係数を有する滑らかな表
面を生ずるコンピュータ処理に任せることが知られてい
る。この処理では、理想的な幾何学的形状はもはや理想
的ではなく、単なる理想の近似である。光学系設計者に
とっては、好みにより、標準規格が許容する範囲内で、
照射野の部分に供給される光の量を増加または減少させ
るために光学装置の素子を加工することは、一般的な習
慣である。反射鏡、またはレンズ素子のそのような調整
は、最終的な光学表面を単純な言葉で指示することを困
難にする。正確な幾何学的形状が、正確には楕円、放物
線、または双曲線ではないが非常に類似した曲線により
近似でき、それにもかかわらず機能的な結果は実質的に
同じであることも理解される。そのため、楕円、放物
線、及び双曲線という言葉は、ここではそのような近似
形状を含むことを意味する。
準反射鏡のセグメントのような、理想的な幾何学的形状
を使用した最初のレンズの指示を組立てることも、一般
的な習慣である。隣接する反射鏡領域から反射された光
の最終的なビームパターンの重なりは、継目の線を隠す
のに十分である。他の実施例では、これらの継目は照射
野内に明るいかまたは暗い縞を起こし得る。実際には、
そのような理想的な指示は、境界領域を平滑にし、例え
ば、連続な１階及び２階の微分係数を有する滑らかな表
面を生ずるコンピュータ処理に任せることが知られてい
る。この処理では、理想的な幾何学的形状はもはや理想
的ではなく、単なる理想の近似である。光学系設計者に
とっては、好みにより、標準規格が許容する範囲内で、
照射野の部分に供給される光の量を増加または減少させ
るために光学装置の素子を加工することは、一般的な習
慣である。反射鏡、またはレンズ素子のそのような調整
は、最終的な光学表面を単純な言葉で指示することを困
難にする。正確な幾何学的形状が、正確には楕円、放物
線、または双曲線ではないが非常に類似した曲線により
近似でき、それにもかかわらず機能的な結果は実質的に
同じであることも理解される。そのため、楕円、放物
線、及び双曲線という言葉は、ここではそのような近似
形状を含むことを意味する。
【００３３】実施例では、いくつかの寸法は、およそ以
下のようである。反射鏡はバルク成形プラスチック（Ｂ
ＭＣ）から作られ、１１３．３ｍｍ（４．４６インチ）
の内径と４６．５ｍｍ（１．８３インチ）の軸方向寸法
を有する。反射鏡の第１型表面の焦点距離は２５．０ｍ
ｍ（０．９８インチ）であった。反射鏡の第２型表面の
焦点距離は、２３．２ｍｍ（０．９１インチ）から２
８．５ｍｍ（１．１２インチ）に変化した。光源は、タ
ングステンフィラメントがレンズの光軸に平行に配置さ
れた６５Ｗのハロゲンバルブ（９００５自動車用バル
ブ）であった。フレネルレンズは、取り付けに使用され
るフランジが延びる２つの側路の付いた円形ディスクを
用いた、光学用ポリカーボネイトから成形された円形ド
ームの形状を有する。レンズは、９０ｍｍ（３．５４イ
ンチ）の外径を有する。反射鏡に面する内部表面は滑ら
かで、半径１００ｍｍ（３．９４インチ）を有する凹形
の球状表面である。レンズの軸方向の寸法は、１３．４
ｍｍ（０．５３インチ）である。（前方側、反射鏡の反
対側の）外部レンズ表面は、環状表面として形成された
６つの同心屈折発散領域を有した。それらは、レンズの
中心の周りに同心状に配置された。レンズの厚さは２．
０ｍｍ（０．０８インチ）から５．４ｍｍ（０．２１イ
ンチ）まで変化した。屈折領域の幾何学的寸法は、以下
のようである。 領域 ＲL2 mm ｈmin mm ｈmax mm １ 170 0.0 18.5 ２ 10,000 18.5 23.5 ３ 10,000 23.5 28.5 ４ 10,000 28.5 33.5 ５ 241.9 33.5 38.5 ６ 146.7 38.5 45.0 領域は屈折発散リングに関連し、内側のリング１から外
側のリング６に向かって番号が付けられた。ＲL2は、ｍ
ｍで測定された、中央部分平面内の各環状表面の曲率半
径である。ｈmin は、ｍｍで測定された、中央平面内の
最小環状寸法である。ｈmax は、ｍｍで測定された、中
央部分平面内の領域の最大環状寸法である。
下のようである。反射鏡はバルク成形プラスチック（Ｂ
ＭＣ）から作られ、１１３．３ｍｍ（４．４６インチ）
の内径と４６．５ｍｍ（１．８３インチ）の軸方向寸法
を有する。反射鏡の第１型表面の焦点距離は２５．０ｍ
ｍ（０．９８インチ）であった。反射鏡の第２型表面の
焦点距離は、２３．２ｍｍ（０．９１インチ）から２
８．５ｍｍ（１．１２インチ）に変化した。光源は、タ
ングステンフィラメントがレンズの光軸に平行に配置さ
れた６５Ｗのハロゲンバルブ（９００５自動車用バル
ブ）であった。フレネルレンズは、取り付けに使用され
るフランジが延びる２つの側路の付いた円形ディスクを
用いた、光学用ポリカーボネイトから成形された円形ド
ームの形状を有する。レンズは、９０ｍｍ（３．５４イ
ンチ）の外径を有する。反射鏡に面する内部表面は滑ら
かで、半径１００ｍｍ（３．９４インチ）を有する凹形
の球状表面である。レンズの軸方向の寸法は、１３．４
ｍｍ（０．５３インチ）である。（前方側、反射鏡の反
対側の）外部レンズ表面は、環状表面として形成された
６つの同心屈折発散領域を有した。それらは、レンズの
中心の周りに同心状に配置された。レンズの厚さは２．
０ｍｍ（０．０８インチ）から５．４ｍｍ（０．２１イ
ンチ）まで変化した。屈折領域の幾何学的寸法は、以下
のようである。 領域 ＲL2 mm ｈmin mm ｈmax mm １ 170 0.0 18.5 ２ 10,000 18.5 23.5 ３ 10,000 23.5 28.5 ４ 10,000 28.5 33.5 ５ 241.9 33.5 38.5 ６ 146.7 38.5 45.0 領域は屈折発散リングに関連し、内側のリング１から外
側のリング６に向かって番号が付けられた。ＲL2は、ｍ
ｍで測定された、中央部分平面内の各環状表面の曲率半
径である。ｈmin は、ｍｍで測定された、中央平面内の
最小環状寸法である。ｈmax は、ｍｍで測定された、中
央部分平面内の領域の最大環状寸法である。
【００３４】レンズは、レンズの中心が光源の前方６
１．４ｍｍに配置された状態で、反射鏡の軸に対して直
角になるように一直線に並べられる。反射鏡の頂点から
レンズの最も外側の表面までのランプの軸方向の長さ
は、８８．２ｍｍ（３．４７インチ）であったが、一
方、ユニットの重さは０．２６ｋｇであった。発散レン
ズは約１１０ｍｍの負の焦点距離を有するので、ランプ
の軸方向の長さは、１１０ｍｍの正の焦点距離を有する
集束レンズを使用する投影器型ヘッドランプより小さ
い。その差違は、焦点距離の約２倍、または２２０ｍｍ
（８．７インチ）である。
１．４ｍｍに配置された状態で、反射鏡の軸に対して直
角になるように一直線に並べられる。反射鏡の頂点から
レンズの最も外側の表面までのランプの軸方向の長さ
は、８８．２ｍｍ（３．４７インチ）であったが、一
方、ユニットの重さは０．２６ｋｇであった。発散レン
ズは約１１０ｍｍの負の焦点距離を有するので、ランプ
の軸方向の長さは、１１０ｍｍの正の焦点距離を有する
集束レンズを使用する投影器型ヘッドランプより小さ
い。その差違は、焦点距離の約２倍、または２２０ｍｍ
（８．７インチ）である。
【００３５】反射鏡は、前記の方程式、及び次の各係数
で定義される５つの流域を有する。 領域 Ｒz mm Ｒy mm Ｋz Ｋy １ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ２ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ３ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ４ 49.67 47.00 -0.550 -1.050 ５ 42.27 42.00 -0.600 -0.450
で定義される５つの流域を有する。 領域 Ｒz mm Ｒy mm Ｋz Ｋy １ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ２ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ３ 44.15 44.15 -0.587 -0.587 ４ 49.67 47.00 -0.550 -1.050 ５ 42.27 42.00 -0.600 -0.450
【００３６】各領域は、楕円形垂直軸断面を有する。領
域１、２、３、及び５は、楕円形水平軸断面を有する。
領域４は、双曲線形水平軸断面を有する。
域１、２、３、及び５は、楕円形水平軸断面を有する。
領域４は、双曲線形水平軸断面を有する。
【００３７】ホットスポットの光度は約４４，５００カ
ンデラであり、光の拡散は水平方向に−１９゜から＋１
９゜、垂直方向に−９゜から＋１２゜である。出力中の
全光度は７７０．５ルーメンと測定され、これはランプ
組立部品に対して４５．６％の効率に相当する。
ンデラであり、光の拡散は水平方向に−１９゜から＋１
９゜、垂直方向に−９゜から＋１２゜である。出力中の
全光度は７７０．５ルーメンと測定され、これはランプ
組立部品に対して４５．６％の効率に相当する。
【００３８】図１６に示されたビームパターンは、ビー
ムパターン制限（ＦＭＶＳＳ１０８）の既存の要求の全
てを満たす。開示された寸法、形状、及び実施例は単な
る例であり、本発明を実施する他の適当な形状、及び関
係が使用され得る。
ムパターン制限（ＦＭＶＳＳ１０８）の既存の要求の全
てを満たす。開示された寸法、形状、及び実施例は単な
る例であり、本発明を実施する他の適当な形状、及び関
係が使用され得る。
【００３９】以上、本発明の好ましい実施例について図
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】楕円形反射鏡、シャドウマスク、収束レンズ、
及び透明なカバーレンズを備える従来技術の投影器型ヘ
ッドランプの略図を示す。
及び透明なカバーレンズを備える従来技術の投影器型ヘ
ッドランプの略図を示す。
【図２】発散レンズと透明なカバーレンズを備えるヘッ
ドランプの好ましい実施例の断面図を示す。
ドランプの好ましい実施例の断面図を示す。
【図３】発散レンズの側断面図を示す。
【図４】図３の発散レンズの正面図を示す。
【図５】好ましい発散フレネルレンズの側断面図を示
す。
す。
【図６】図５の発散レンズの正面図を示す。
【図７】第１型表面の部分を示す。
【図８】光学系の軸方向断面図を示す。
【図９】第２型表面の部分を示す。
【図１０】光学系の軸方向断面図を示す。
【図１１】光学系の軸方向断面図を示す。
【図１２】光学系の軸方向断面図を示す。
【図１３】光学系の軸方向断面図を示す。
【図１４】反射鏡の正面図を示す。
【図１５】光源、反射鏡、発散フレネルレンズから成る
ヘッドランプの好ましい実施例の断面図である。
ヘッドランプの好ましい実施例の断面図である。
【図１６】本発明の光度の角度分布（等カンデラビーム
パターン）を示す。
パターン）を示す。
２０ 自動車ヘッドランプ ２２，１５０ 光源 ２４，６２，８８，１０２，１１６，１２６，１３４
反射鏡 ２６，６６，９４，１０８，１１８，１３０ 発散レン
ズ ２８ カバーレンズ ３４，４２，７０，９６，１２０，１３２ 中心軸 ３６，９２，１０６ 第１焦点（発散レンズ） ５０，６０，７６，８６，１００，１１４，１２４ 第
１焦点（反射鏡） ３８，１５８ 発散フレネルレンズ ４０ 凹面 ４８，７４ 垂直軸断面 ４６ 回転楕円体 ５２，６４，７８，８２，９０，１０４，１２８ 第２
焦点（反射鏡） ５４ Ｘ軸 ５６，８０ 水平軸断面 ５８，６８，８４，９８，１１２，１２２ 光線 ３０，１４０，１４２，１４４ 第１型表面 ３２，７２，１３６，１３８ 第２型表面 １４６ ヘッドランプ構成部品 １４８ ヘッドランプカプセル １５２ 反射鏡フランジ １５４ 間柱 １５６ レンズフランジ １６０ 内部表面 １６２ 階段状表面
反射鏡 ２６，６６，９４，１０８，１１８，１３０ 発散レン
ズ ２８ カバーレンズ ３４，４２，７０，９６，１２０，１３２ 中心軸 ３６，９２，１０６ 第１焦点（発散レンズ） ５０，６０，７６，８６，１００，１１４，１２４ 第
１焦点（反射鏡） ３８，１５８ 発散フレネルレンズ ４０ 凹面 ４８，７４ 垂直軸断面 ４６ 回転楕円体 ５２，６４，７８，８２，９０，１０４，１２８ 第２
焦点（反射鏡） ５４ Ｘ軸 ５６，８０ 水平軸断面 ５８，６８，８４，９８，１１２，１２２ 光線 ３０，１４０，１４２，１４４ 第１型表面 ３２，７２，１３６，１３８ 第２型表面 １４６ ヘッドランプ構成部品 １４８ ヘッドランプカプセル １５２ 反射鏡フランジ １５４ 間柱 １５６ レンズフランジ １６０ 内部表面 １６２ 階段状表面
Claims (11)
- 【請求項１】 光源と、 第１焦点と、前記光源と前記第１焦点を通るレンズの中
心軸を有する発散レンズと、 前方方向を向き前記光源に面する反射表面を有し、前記
光源からの光をレンズに向けて反射するレンズを有する
反射鏡で、 第１型表面の一部から成り、第１焦点と第２焦点の各々
に関して回転楕円体であり、第１領域が前記光源が配置
された前記第１焦点と前記レンズの前記第１焦点に配置
された前記第２焦点に配向される少なくとも１つの前記
第１領域と、 前記第１焦点と前記第２焦点に関して楕円形垂直軸断面
を有する第２型表面の一部から成り、前記第１焦点と前
記第２焦点に関する水平軸断面を有し、第２領域が、垂
直軸断面の第１焦点と水平軸断面の第１焦点を光源に配
置し、垂直軸断面の第２焦点を前記レンズの前記第１焦
点に配置し、水平軸断面の第２焦点を前記レンズの前記
第１焦点から軸方向にずらすように配向される少なくと
も１つの前記第２領域と、を有する前記反射鏡と、から
成ることを特徴とする自動車ヘッドランプ。 - 【請求項２】 レンズが、反射鏡の能動部分の最前部を
横切って測定した寸法より小さな寸法を有する能動部分
を有し、両方の寸法はレンズの中心軸に対して直角であ
り、互いに平行であることを特徴とする、請求項１記載
の自動車ヘッドランプ。 - 【請求項３】 レンズが、反射鏡表面の最前部の前にな
るように、反射鏡から軸方向にずれることを特徴とす
る、請求項１記載の自動車ヘッドランプ。 - 【請求項４】 第２型表面が、光源とレンズの第１焦点
の間の第２焦点に関して楕円形である水平軸断面を有す
ることを特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッドラン
プ。 - 【請求項５】 第２型表面が、レンズの第１焦点と無限
遠の間の第２焦点に関して楕円形である水平軸断面を有
することを特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッドラ
ンプ。 - 【請求項６】 第２型表面が、無限遠にある第２焦点に
関して放物線形である水平軸断面を有することを特徴と
する、請求項１記載の自動車ヘッドランプ。 - 【請求項７】 第２型表面が、反射鏡の後部にある虚な
第２焦点に関して双曲線形である水平軸断面を有するこ
とを特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッドランプ。 - 【請求項８】 第１型表面から選択された複数の領域を
有することを特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッド
ランプ。 - 【請求項９】 第２型表面から選択された複数の領域を
有することを特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッド
ランプ。 - 【請求項１０】 自動車ヘッドランプの光度の要求を満
たすのに十分な光源と、 第１焦点と、前記光源とレンズの前記第１焦点を通る回
転軸を有し、前記レンズが軸に直角な方向と軸方向に寸
法を有する発散レンズと、 反射表面を有し、前記レンズから軸方向にずれ、前記レ
ンズが反射鏡の最前部の能動部分を横切って測定した寸
法より小さな寸法を有し、両方の前記寸法は前記レンズ
の中心軸に対して直角で、互いに平行であり、前記反射
表面が、更に、各々が第１型表面から成る少なくとも１
つの第１領域、第２領域、第３領域を有し、前記第１型
表面は第１焦点と第２焦点に関して回転楕円体であり、
前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域が、各第１
焦点が光源に配置されるように配向され、各第２焦点が
前記レンズの前記第１焦点に配置される前記反射鏡と、 各々が第２型表面から成り、各前記第２型表面が第１焦
点と第２焦点に関して楕円形垂直軸断面を有し、第４領
域と第５領域が、前記垂直軸断面の前記第１焦点と水平
軸断面の第１焦点が光源に配置され、前記垂直軸断面の
前記第２焦点が前記レンズの前記第１焦点に、前記水平
軸断面の第２焦点が前記レンズの前記第１焦点からずれ
るように配向される前記第４領域と前記第５領域とから
成り、 前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域で反射され
た前記光源からの光が前記レンズに入射して屈折され、
次いで実質的に軸方向に平行な線に沿って前記レンズを
出て行き、前記第４領域と前記第５領域で反射された前
記光源からの光が前記レンズに入射して屈折され、次い
で実質的に水平方向に平行な面内で前記レンズを出て行
くことを特徴とする、ホットスポットとビーム拡散部分
を提供する自動車ヘッドランプ。 - 【請求項１１】 少なくとも１つの第２型表面が以下の
方程式 ａＸ3 ＋ｂＸＹ2 ＋ｃＸＺ2 ＋ｄＸ2 ＋ｅＹ2 ＋ｆＺ2
＋ｇＸ＝０ ここで、 Ｘ＝ランプ軸の寸法 Ｙ＝水平方向の寸法 Ｚ＝垂直方向の寸法 ａ＝ｂｃ＝（１＋Ｋz ）（１＋Ｋy ） ｂ＝（１＋Ｋz ） ｃ＝（１＋Ｋy ） ｄ＝ｂｆ＋ｃｅ＝（−２）（Ｒy （１＋Ｋz ）＋Ｒz
（１＋Ｋy ）） ｅ＝（−２）（Ｒz ） ｆ＝（−２）（Ｒy ） ｇ＝ｅｆ＝４（Ｒz ）（Ｒy ） で定義され、Ｒy 、Ｒz は、水平軸断面と垂直軸断面各
々の表面と軸の交差点（頂点）の曲率半径を表す正の定
数であり、Ｋy 、Ｋz は、Ｋz が−１以上であって、水
平軸断面曲線と垂直軸断面曲線に対する定数であること
を特徴とする、請求項１記載の自動車ヘッドランプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US625618 | 1996-03-29 | ||
| US08/625,618 US5897196A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Motor vehicle headlamp |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031902A true JPH1031902A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=24506885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9094514A Pending JPH1031902A (ja) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | 自動車ヘッドランプ |
Country Status (6)
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| EP (1) | EP0798506B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1031902A (ja) |
| KR (1) | KR100438120B1 (ja) |
| CA (1) | CA2201205C (ja) |
| DE (1) | DE69713199T2 (ja) |
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-
1997
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- 1997-03-27 CA CA002201205A patent/CA2201205C/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-27 KR KR1019970010745A patent/KR100438120B1/ko not_active IP Right Cessation
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