JPS63106701A - 反射器 - 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 この発明は反射器、特に原動機車輌に取付けられるヘッ
ドランプ用の反射器に関する。

この発明は主に、自動車の空気力学的なスタイルの決定
に合せる為に利用される原動機車輌用ヘッドランプに関
する。従来の方式では、空気力学的なモデル又は「エア
ロ」カー・モデルが新しくなる度に、特別設計のヘッド
ランプ、特に右側及び左側ヘッドランプを必要とする。

各々の「エアロ」カーボディーのスタイルには、異なる
勾配又はすくい角及び若干異なる周縁の形が必要である
。

その結果、各々の原動機車輌のヘッドランプは、問題の
特定のエアロ・カー・モデルに対する特別設計のレンズ
を持゛っているのが普通である。エアロ・カー・モデル
は種々異なるものがあるから、各々のモデルに特有の種
々のレンズを用意する必要がある。

原動機車輌のヘッドランプの光出力が反射器によって全
部発生される場合、レンズは光学的に受動形又は中立で
あってよく、美観の点でだけ構成すればよく、光学的な
観点は必要がない。更に、こういう反射器は、レンズ及
びベゼル装置が取付は及び原動機車輌の若干の寸法の違
いを埋合せる様にして、１つの反射器で種々の自動車の
ボディー・スタイルの光学的な条件に対処することが出
来る様に設計することが出来る。更に、１種類の反射器
−源装置がヘッドランプの所望のビームを発生する様に
、車輌の右側及び左側に配置されるヘッドランプを設計
することが出来れば、レンズに対するこれ以上の必要も
なくすことが出来る。

この様な反射器−源装置は、車輌のボディー及びフェン
ダ室に利用し得る空所に対して正しくはまる様に設計さ
れた周縁の形状を持っている。車輌の右側及び左側に対
するレンズを適当に成形すると共に形式を定めることに
より、車輌の空気力学的な形が達成される。こういうレ
ンズ及びそれに関連する工具は、路上に所要のビーム・
パターンを発生するのに必要なレンズに対する複雑な光
学系を必要としないので、ずっと安くなろう。

ヘッドランプの光出力を発生する点に関連して、レンズ
をなくすことの別の利点は、投光の不正確さの１つの源
がなくなることである。反射器とレンズの組合せを持つ
現在のランプでは、光源の位置、反射器の精度及びレン
ズの処方が、何れも、発生されるビームの所望の精度を
達成する上で不利な影響を持ち、それらが悪い方向に協
調する場合が多い。この様な構成では、６つの誤差原因
が考えられる。レンズの影響を除くことにより、３つの
不利な影響が除かれる。具体的に云えば、レンズと反射
器、レンズと源、及びレンズ−反射器−源の相互作用が
、レンズ光学系をなくすことによって避けられる。

米国特許第３，７００，８８３号には、光学的に受動形
の又は中立のレンズを持つ原動機車輌用のコーナリング
・ランプが記載されている。この車輌用ランプは、コー
ナリング・ランプとしての所期の目的に作用すると共に
、球面、放物面及び直円筒面の様な光学的なパラメータ
を持っている。

円筒面を用いるコーナリング・ランプは、その特性の為
に、その面から投射された光のこじんまりした形が拡散
する。これは、コーナリング・ランプに関連するストッ
プ／テールΦランプに希望する幅の広いビームを発生す
る点では望ましいが、その光の分布が非常にこじんまり
していて特有であるヘッドランプのビームの意図する所
及び必要とは逆である。原動機車輌用ヘッドランプがこ
じんまりした光の分布を発生すると共に、光学的に受動
形のレンズを持っていて、それが自動車の空気力学的な
スタイルの決定の必要性に役立つ様にする為に利用し得
ることが望ましい。

従って、この発明の目的は、車輌の所望の照明を発生す
るのに必要な光学系が、専ら反射器上に配置されていて
、原動機車輌の公道での必要に役立つ様に、所望のこじ
んまりした照明パターンでビームを外向きに投射する様
にした原動機車輌用ヘッドランプを提供することである
。

この発明の別の目的は、予定の強度分布を持つ投光ビー
ムを発生する様な切り子面で構成された反射器を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、反射器の切り子面の選択的な向
きにより、ぎらつきを十分減少したヘッドランプ装置を
提供することである。

発−明の要約 この発明は光学的に受動形のレンズと、全部がその反射
面の上に配置されていて、予定の照明パターンで光ビー
ムを投射する所望の光学系を持つ反射器とを有する原動
機車輌用ヘッドランプを対象とする。

反射器は、ヘッドランプの光源に対して位置ぎめされて
いて、直円筒放物面及び回転した単純放物面を持つ複数
個の別々の反射面で構成されている。直円筒放物面が、
光源によって発生された光の横方向の拡がりを生じ、こ
れに対して回転した単純放物面は、放物線の焦点の周り
に回転していて、光源によって発生された光を移動させ
、この為、直円筒放物面及び回転した単純放物面が協働
して、こじんまりした投光パターンを生ずる。

光学系を全部反射器の面上に設けた原動機車輌用ヘッド
ランプが、光学的に受動形のレンズを有する。ヘッドラ
ンプは原動機車輌用ランプに取付けられる様になってい
る。

好ましい実施例の詳しい説明 第１図は予定の照明パターンで光源１２からの光を投射
する反射器１０を示す。反射器１０が、これから詳しく
説明する様な曲げ切り子面（ｂｅｎｄｉｎｇ　Ｉ’ａｃ
ｅｔ　）及び拡がり切り子面（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　ｆ
ａｃｅｔ　）で構成され、それらが直円筒放物面及び回
転した単純放物面を持つ複数個の別々の反射面で夫々構
成されている。直円筒放物面は垂直平面内で放物線形で
あると共に、水平平面内で円形又は直線的な形である。

全ての反射面はアルミニウム又は銀の様な反射材料が被
覆されている。

直円筒放物面が、光源１２によって発生された光の横方
向の拡がりを生じ、これに対して回転した単純放物面が
、光源によって発生された光を光源１２に対して移動す
ることにより、直円筒放物面及び回転した単純放物面が
協働して、ヘッドランプのこじんまりした投光パターン
出力を発生し、反射器を取付けた原動機車輌の公道に於
ける要求に合う様にする。これから説明するが、発生さ
れた光の移動は、放物線の焦点の周りに単純放物面を回
転させることによって生ずる。

第１図に示す反射器１０が、光学的に受動形のレンズ（
図に示してない）と組合さって、それを用いる原動機車
輌のランプ外被又はヘッドランプを構成する。反射器及
びレンズは何れもプラスチック又は硝子材料で形成する
ことが出来る。ヘッドランプが、ヘッドランプの輪郭を
車輌の前側板金の輪郭に合わせる様な追加のベゼル又は
切取り治具を備えた普通の照準及び保持装置又はキー溝
を取入れることが出来る。

第１図に示すヘッドランプの光源１２が硝子外被の中に
収容されており、この外被にはハロゲン添加剤と共に比
較的高い圧力の充填ガスが入っている。この硝子外被は
石英又は硝子の管で形成することが出来る。この硝子は
、ゼネラル・エレクトリック・カンパニイのライティン
グ・ビジネス・グループから入手し得る＃１７７又は＃
１８０形硝子の様な低ナトリウム高温形であってよい。

更に光源１２がタングステン・フィラメント１４゜１６
を持ち、これはヘッドランプの高ビーム及び低ビーム照
明に夫々役立つ。図面を見易くする為、第１図にはフィ
ラメント１６を示してない。

光源１２は、１９８６年３月１４日に出願された係属中
の米国特許出願通し番号第８３９．７６９号に記載され
る様な交換形であってよい。更に、光源１２が硝子外被
を持たず、フィラメント１４゜１６で構成されていても
よい。第１図に示す光源１２は、フィラメント１４の中
点が反射器の光学的な中心１８に配置されることが好ま
しい。

曲げ切り子面及び拡がり切り子面が第１図に示されてお
り、矩形の配列又はマトリクスに配置されている。この
マトリクスの要素は２つの添字を使って示されており、
行及び列に分けて配置されており、１番目の添字が行位
置、２番目の添字が列位置を示す。若干の曲げ切り子面
が、参照数字２０を用いて部分的に示されており、若干
の拡がり切り子面が参照数字２４を用いて部分的に示さ
れている。反射器１０の中心領域に配置された、第１図
に示す切り子面でない面が参照数字１０を用いて部分的
に示されている。マトリクスの各行の最後の切り子面は
一部分が添字ｍを用いて示されており、マトリクスの各
列の最後の切り子面は添字ｎを用いて部分的に示されて
いる。

曲げ切り子面及び拡がり切り子面は、何れも垂直平面内
で放物線形であることが好ましく、光源から放出された
光が、好ましくは放物面の小さな一部分であるこの面に
よって遮られた時、遮られた光がこういう種類の面から
投射される。投射された光は、路上の様なターゲット平
面に入射した時、光源の像を発生すると共に、光源並び
に曲げ切り子面及び拡がり切り子面の空間的な関係と共
に、曲げ切り子面及び拡がり切り子面の放物線パラメー
タに特〈の、像をも発生する。この発明は、ヘッドラン
プから放出された源の投影像の路上の様な所望の到達区
域の場所を調節して、所期の光分布を発生する。この調
節が、１つには、曲げ切り子面によって達成される。曲
げ切り子面は、光源から放出された光を正しく位置を変
える様に選ばれた回転特性を持っている。更にこの調節
が、拡がり切り子面によって達成される。拡がり切り子
面は、反射器の水平の輪郭を変えて、ヘッドランプの光
分布を水平方向には拡げないが、横方向に拡げる。曲げ
切り予断及び拡がり切り予断の動作を後で第５図につい
て更に説明する。

曲げ切り予断２０を最初に第２（ａ）図乃至第２（ｇ）
について説明する。１個の曲げ切り予断２０が夫々第２
（ａ）図及び第２（ｂ）図に斜視図及び側面図として示
されており、円筒放物面、即ち、垂直及び水平平面内で
放物線形の面である。

曲げ切り予断２０がもとの位置２０Ａ　（第２（ｃ）図
に破線で示す）から、後で第２（ｅ）図、第２（ｆ）図
及び第２（ｇ）について説明する直線に沿って、放物線
形の曲線を並進することによって、最終的な位置２０ｓ
へ変位させた時の状態が第２（ｃ）図及び第２（ｄ）に
夫々斜視図及び側面図として示されている。

もとの放物線の曲線２０Ａが、反射器１０の焦点１８及
び光軸２２に対して第２（ｅ）に示されている。切り予
断２０の曲率２０Ａが、その最終的な回転した放物線の
曲率２０ａが得られる様に、光学的な中心１８の周りに
、約０６乃至約５″の範囲内の予定の回転角度だけ回転
させた場合が第２（ｆ）図に示されている。曲率２０Ｂ
を持つ切り予断２０は、光軸２２である対称軸線の周り
の回転によって作られた回転放物面の一部分である。

回転した放物線の曲率２０ａ及びもとの放物線の曲率２
０Ａを持つ複数個の曲げ切り予断２０の向きが第２（ｇ
）図に示されている。

曲げ切り予断２０の一部分の斜視図が第３（ａ）図に示
されており、２つの添字を用いて示しである。１番目の
添字は反射器１０の配列内での行位置を示し、２番目は
配列内の列位置を示す。各々の曲げ切り予断２０は高さ
が約１０市乃至３０ｍｍ。

幅が約５ｍ＋ｅ乃至約５０ｍｍの範囲内である。各々の
曲げ切り予断２０は、１つの切り予断２０について第３
（ｂ）に示す様に、標準的な垂直放物線の曲率を持って
おり、この曲率は次の式で表わすことが出来る。

Ｘ２＝４ｆｙ　　　　　　　　　　　　　　（１）こ＼
でｆは放物線の焦点距離で、約１０市乃至約５０龍の範
囲内の値を持ち、Ｘの値は約２０ｍｍ乃至約２００ｍｍ
の範囲内である。

拡がり切り予断２４の一部分の斜視図が第４図に示され
ており、２つの添字によって示されている。１番目は反
射器の配列内での行位置を示し、２番目は配列内での列
位置を示す。各々の拡が）切り予断２４は高さが約１０
順乃至約３０ｍｍの範囲内であり、幅が約５市乃至約５
０關の範囲内である。更に、各々の拡がり切り予断は、
式（１）で表わすことが出来る様な標準的な垂直の放物
線が持つ曲率３２を持っている。この場合、ｆは放物線
の「焦点距離コで、約１０龍乃至約５０鰭の範囲内の値
であり、Ｘは約２０ｍｍ乃至２００ｍｍの範囲内の値で
ある。

第４図で、全ての拡がり切り予断２４□１・・・・・・
２４２ｎの上から下への曲率が放物線であるが、左から
右への輪郭が弯曲していなくてもよいこと、即ち、真直
ぐであって拡がり切り予断が放物線形の円筒に近付くこ
と又は少なくとも曲率が放物線形の弯曲ではないことに
注意されたい。

この発明の拡がり切り予断及び曲げ切り予断の作用を第
５図について説明する。第５図は、その中心部分が大体
光学的な中心１８にあるフィラメント１４から放出され
た光の代表的な光分布を示している。反射器１０の切り
予断でない反射面と共に、この発明の曲げ及び拡がり切
り予断によって発生される、反射器１０の光出力に対す
る累積効果が、第５図に示されている。第５図には、曲
げ切り予断２０２４，２０゜５、拡がり切り予断２４゜
８，２４□９及び反射器１０の切り予断でない放物線形
の部分１０□１の一部分が、代表的に示されている。

第５図はフィラメント１４が放出する光線２６Ａ乃至４
４Ａの幾分かは曲がった光路を持ち、幾分かは拡がった
光路を持ち、そして幾分かは変更されない形で向きが変
えられた光路を持つことを示している。光線２６Ａと２
８Ａと３０Ａと３２Ａとが、夫々曲げ切り予断２０　及
び２０２５によって遮られ、互いに平行になる様に曲げ
られ且つ向きを変えられて、光線２６ａ、２８ｓ、’３
０Ｂ及び３２Ｂになり、これらが複合の曲げられた光４
６を構成する。更に、フィラメント１４が放出する光線
３４Ａと３６Ａ、３８Ａと４０Ａが、夫々拡がり切り予
断２４２９，２４２８によって遮られ、互いに平行でな
い形で且つ拡がり切り予断の長さと形及び平面図で見た
切り予断の形（即ち、直線、円形等）とによって決定さ
れた量だけ、相互に予定の角度を持つ様に向きを変えら
れ、光線３４Ｂ　、　　３６ｓ　、　　３８Ｂ及び４０
Ｂとなり、これらが複合の拡がり光４８を構成する。最
後に、光源１２が放出する光線４２Ａ及び４４Ａが放物
面部分１０．１によって遮られ、反射光線の屈折角が遮
られた光の入射角に等しくなる様な形で、曲げられてい
ない又は直接的な複合の光５ｏへと向きが変えられる。

複合の拡がり光４８が、光源１２によって発生された光
を横方向に発散させ又は拡がる様にし、これに対して複
合の曲げられた光４６が、光源１２から発生された光の
強度の強い部分となる。複合の光４６．４８が、曲げら
れていない複合の光５０と共に互いに協働して、垂直方
向にはこじんまりしているが、外に拡がって、自動車用
ヘッドランプの必要並びにヘッドランプの適切な測光基
準に合う様な出力ビームを発生する。

反射器１０の切り予断でない部分と共に、この発明の曲
げ切り予断及び拡がり切り予断による累積効果が、自動
車用ヘッドランプの標準的な条件を充たす典型的なルー
メン出力を持つと共に、何れもヘッドランプの公称中心
線に対して測って、左右的±１５″、下４°及び上２°
のビーム寸法として費通に特定される様な標準的なビー
ム・パターンを持っている。

全部が反射器１０上に配置された曲げ切り予断及び拡が
り切り予断で構成された、全ての所望の光学系を持つこ
の発明のヘッドランプは、同等光学的な作用を行なう為
にヘッドランプの関連したレンズを必要としない。この
為、この発明に関係するレンズは、本質的に光学的に受
動形又は中立である。更に、マトリクス配列に配置され
たこの発明の曲げ切り予断及び拡がり切り予断は、明細
書の冒頭で述べた種々の自動車のスタイルの光学的な条
件に合う様に予め選ぶことが出来る。更に、冒頭に述べ
た様に、この発明のヘッドランプはレンズの誤差に対す
る寄与をなくし、こうして一層正確な出力ビーム・パタ
ーンを持っている。

この発明を実施することにより、所望の光学系が全部反
射器の反射面上に配置される様な原動機車輌用ヘッドラ
ンプが提供されることが理解されよう。このヘッドラン
プが光学的に受動形のレンズを持っていて、種々の原動
機車輌の需要に応える所望の照明を持つ所望のビーム・
パターンを発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光源を収容した反射器の前側から見
た斜視図、 第２（ａ）図及び第２（ｂ）図はこの発明の最初の放物
面形曲げ切り予断の斜視図及び側面図、第２（ｃ）図及
び第２（ｄ）図は放物線の曲線を直線に沿って並進させ
ることによって得られた円筒形放物面を持つ最終的な曲
げ切り予断の斜視図及び側面図、 第２（ｅ）図は反射器の最初の放物面形曲げ切り予断及
び焦点の間の関係を示すグラフ、第２（ｆ）図は反射器
の焦点に対する最終的な曲げ切り予断の回転角を示す図
、 第２（ｇ）図は最初の放物面形曲げ切り予断に対する最
終的な曲げ切り予断を示す図、第３（ａ）図はこの発明
の曲げ切り予断の一部分の斜視図、 第３（ｂ）図はこの発明の曲げ切り予断に関係する放物
線曲線を示すグラフ、 第４図はこの発明の拡がり切り予断の一部分の斜視図、 第５図はこの発明のヘッドランプのこじんまりした光照
明パターン出力を発生する様に協働する切り予断でない
放物面と曲げ切り予断及び拡がり切り予断とによって発
生される光分布を示す略図である。 主な符号の説明 １０：反射面 １２：光源 ２０：曲げ切り予断 ２４：拡がり切り子面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源からの光を所望の照明パターンで投射する反射
   器に於て、前記光源が当該面の大体光学的な中心に配置
   された時に、該光源に対して位置ぎめされた複数個の別
   々の反射面が、直円筒放物面及び単純放物面を持ち、少
   なくとも若干の単純放物面が光源に対してある方向に回
   転しており、前記直円筒放物面が前記光源から発生する
   光の横方向の拡がりを生じ、これに対して光源に対して
   移動した前記回転した単純放物面が、光源によって発生
   される光を移動し、この為、直円筒放物面及び回転した
   単純放物面の協働によってこじんまりした投光パターン
   を発生する様にした反射器。 ２）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   直円筒放物面及び回転した単純放物面は、何れも高さが
   約１０ｍｍ乃至約３０ｍｍの範囲内であり、幅が約５ｍ
   ｍ乃至約５０ｍｍの範囲内である反射器。 ３）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   直円筒放物面及び回転した単純放物面が、ｆを約１０ｍ
   ｍ乃至約５０ｍｍの範囲内の値を持つ放物面の焦点距離
   、Ｘを約２０ｍｍ乃至約２００ｍｍの範囲内の値を持つ
   ものとして、次の式 で表わされる放物線形曲率を持っている反射器。 ４）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   単純放物面が、前記光学的な中心から、約０°乃至約５
   °の範囲内の角度だけ回転している反射器。 ５）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   単純放物面が垂直及び水平平面内に放物面を持っている
   反射器。 ６）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   単純放物面が前記反射器の曲げ切り子面として作用する
   反射器。 ７）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   直円筒放物面が垂直平面内で放物線形であって、水平平
   面内で放物線形円筒に近付く反射器。 ８）特許請求の範囲１）に記載した反射器に於て、前記
   直円筒放物面が前記反射器の拡がり切り子面として作用
   する反射器。 ９）光ビームを予定の照明パターンで投射する為の反射
   器の反射面上に全部配置された光学系を持つ原動機車輌
   用ランプに於て、 前記反射器と協働してランプの外被を形成するレンズと
   、 前記反射器の大体光学的な中心に予定の形で位置ぎめさ
   れた光源とを有し、 前記反射器は原動機車輌に取付けられる様になっていて
   、前記光源に対して位置ぎめされた複数個の別々の反射
   面を持ち、該反射面は直円筒放物面及び単純放物面を持
   ち、少なくとも若干の単純放物面が光源に対してある方
   向に回転しており、前記放物面が前記光源によって発生
   された光の横方向の拡がりを生じ、これに対して前記光
   源に対して移動した前記回転した単純放物面が光源によ
   って発生された光を移動させ、この為直円筒放物面及び
   回転した単純放物面が協働してこじんまりした投光パタ
   ーンを発生する原動機車輌用ランプ。 １０）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記直円筒放物面及び回転した単純放物面は
   、何れも高さか約１０ｍｍ乃至約３０ｍｍの範囲内であ
   り、幅が約５ｍｍ乃至約５０ｍｍの範囲内である原動機
   車輌用ランプ。 １１）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記直円筒放物面及び回転した単純放物面が
   、ｆを約１０ｍｍ乃至約５０ｍｍの範囲内の値を持つ放
   物線の焦点距離、Ｘを約２０ｍｍ乃至約２００ｍｍの範
   囲内の値を持つものとして、次の式 Ｘ＾２＝４ｆｙ で表わされる放物線形曲率を持っている原動機車輌用ラ
   ンプ。 １２）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記単純放物面が、前記光学的な中心から、
   約０°乃至約５°の範囲内の角度だけ回転している原動
   機車輌用ランプ。 １３）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記単純放物面が垂直及び水平平面内で放物
   面を持っている原動機車輌用ランプ。 １４）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記単純放物面が反射器の曲げ切り子面とし
   て作用する原動機車輛用ランプ。 １５）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記直円筒放物面が垂直平面内で放物線形で
   あって、水平平面内で放物線形円筒に近付く原動機車輌
   用ランプ。 １６）特許請求の範囲９）に記載した原動機車輌用ラン
   プに於て、前記直円筒放物面が反射器の拡がり切り子面
   として作用する原動機車輌用ランプ。