JPH0470602B2 - - Google Patents

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
れるヘツ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
ツドランプに関する。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、特別設計のヘツドランプ、特に右側及
び左側ヘツドランプを必要とする。各々の「エア
ロ」カーボデイーのスタイルには、異なる勾配又
はすくい角及び充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ツドランプ
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つ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。

原動機車輌のヘツドランプの光出力が反射器に
よつて全部発生される場合、レンズは光学的に受
動形又は中立であつてよく、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
け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イ
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−源装置がヘツ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
ヘツ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、車輌のボデイー及び
フエ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つている。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、ずつと安くなろう。

ヘツ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
ことによつて避けられる。

米国特許第3700883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つている。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
連するストツプ／テール・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
ツドランプのビームの意図する所及び必要とは逆
である。原動機車輌用ヘツ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
のレンズを持つていて、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。

従つて、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
ヘツ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ツ
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ツドランプを対
象とする。

反射器は、ヘツ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、光源によつて発生された光
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、光源によつ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
用ヘツドランプが、光学的に受動形のレンズを有
する。ヘツドランプは原動機車輌用ランプに取付
けられる様になつている。

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 facet）及び拡がり切り子面
（spreading facet）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によつて発生された
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、光源によつ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、ヘツドラ
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てる
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つて生ずる。

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）と組合さつて、それを
用いる原動機車輌のランプ外被又はヘツドランプ
を構成する。反射器及びレンズは何れもプラスチ
ツク又は硝子材料で形成することが出来る。ヘツ
ドランプが、ヘツ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図に示すヘツドランプの光源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つて
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
トリツク・カンパニイのライテイング・ビジネ
ス・グループから入手し得る＃177又は＃180硝子
の様な低ナトリウム高温形であつてよい。更に光
源１２がタングステン・フイラメント１４，１６
を持ち、これはヘツ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図にはフイラメント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839769号に記載され
る様な交換形であつてよい。更に、光源１２が硝
子外被を持たず、フイラメント１４，１６で構成
されていてもよい。第１図に示す光源１２は、フ
イラメント１４の中点が反射器の光学的な中心１
８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
使つて示されており、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つて遮られた時、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、路上の様なターゲツト平面に入射した
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
ラメータに特有の像をも発生する。この発明は、
ヘツ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
り子面によつて達成される。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つている。更にこの調節が、
拡がり切り子面によつて達成される。拡がり切り
子面は、反射器の水平の輪郭を変えて、ヘツドラ
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。曲げ切り子面及び拡がり切り子面の動
作を後で第５図について更に説明する。

曲げ切り子面２０を最初に第２ａ図乃至第２ｇ
について説明する。１個の曲げ切り子面２０が
夫々第２ａ図及び第２ｂ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。曲げ切り子面
２０がもとの位置２０_A（第２ｃ図に破線で示す）
から、後で第２ｅ図、第２ｆ図及び第２ｇについ
て説明する直線に沿つて、放物線形の曲線を並進
することによつて、最終的な位置２０_Bへ変位さ
せた時の状態が第２ｃ図及び第２ｄ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２０_Aが、反射器１０の焦
点１８及び光軸２２に対して第２ｅに示されてい
る。切り子面２０の曲率２０_Aが、その最終的な
回転した放物線の曲率２０_Bが得られる様に、光
学的な中心１８の周りに、約0゜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２ｆ図
に示されている。曲率２０_Bを持つ切り子面２０
は、光軸２２である対称軸線の周りの回転によつ
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２０_B及びもとの放物線の曲率２０_A
を持つ複数個の曲げ切り子面２０の向きが第２ｇ
図に示されている。

曲げ切り子面２０の一部分の斜視図が第３ａ図
に示されており、２つの添字を用いて示してあ
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
の曲げ切り子面２０は高さが約10mm乃至30mm、幅
が約５mm乃至約50mmの範囲内である。各々の曲げ
切り子面２０は、１つの切り子面２０について第
３ｂに示す様に、標準的な垂直放物線の曲率を持
つており、この曲率は次の式で表わすことが出来
る。

X²＝4fy (1) こゝでｆは放物線の焦点距離で、約10mm乃至約
50mm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。

拡がり切り子面２４の一部分の斜視図が第４図
に示されており、２つの添字によつて示されてい
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。各々の拡がり
切り子面２４は高さが約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。
更に、各々の拡がり切り子面は、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を持つている。この場合、ｆは放物線の「焦
点距離」で、約10mm乃至約50mmの範囲内の値であ
り、Ｘは約20mm乃至約200mmの範囲内の値である。

第４図で、全ての拡がり切り子面２４₁₁……２
４_2o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、真直ぐであつて拡がり切り子面が放物線形の
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子面及び曲げ切り子面の
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にあるフイラメ
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の切り子面ではい反射面と
共に、この発明の曲げ拡がり切り子面によつて発
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
り子面２０₂₄，２０₂₅、拡がり切り子面２４₂₈，
２４₂₉及び反射器１０の切り子面でない放物線形
の部分１０₁₁の一部分が、代表的に示されてい
る。

第５図はフイラメント１４が放出する光線２６
_Ａ乃至４４_Aの幾分かは曲がつた光路を持ち、幾分
かは拡がつた光路を持ち、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２６_Aと２８_Aと３０_Aと３２_Aと
が、夫々曲げ切り子面２０₂₄及び２０₂₅によつて
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２６_B，２８_B，３０_B及び３
２_Bになり、これらが複合の曲げられた光４６を
構成する。更に、フイラメント１４が放出する光
線３４_Aと３６_A、３８_Aと４０_Aが、夫々拡がり切
り子面２４₂₉，２４₂₈によつて遮られ、互いに平
行でない形で且つ拡がり切り子面の長さと形及び
平面図で見た切り子面の形（即ち、直線、円形
等）とによつ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３４_B，３
６_B，３８_B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４２_A及び４４_Aが放物面部分１０₁₁によ
つて遮られ、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５０へと向きが変えられる。
複合の拡がり光４８が、光源１２によつて発生さ
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５
０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、外に拡がつて、自動車用ヘツドラ
ンプの必要並びにヘツ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の切り子面でない部分と共に、この
発明の曲げ切り子面及び拡がり切り子面による累
積効果が、自動車用ヘツ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
れもヘツドランプの公称中心線に対して測つて、
左右約±15゜、下4゜及び上2゜のビーム寸法として普
通に特定される様な標準的なビーム・パターンを
持つている。

全部が反射器１０上に配置された曲げ切り子面
及び拡がり切り子面で構成された、全ての所望の
光学系を持つこの発明のヘツドランプは、何等光
学的な作用を行なう為にヘツ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、本質的に光学的な受動形又は中立
である。更に、マトリクス配列に配置されたこの
発明の曲げ切り子面及び拡がり切り子面は、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、この発明のヘツドランプ
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・パターンを持つている。

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
車輌用ヘツドランプが提供されることが理解され
よう。このヘツドランプが光学的に受動形のレン
ズを持つていて、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２ａ図及び第２ｂ図はこの
発明の最初の放物面形曲げ切り子面の斜視図及び
側面図、第２ｃ図及び第２ｄ図は放物線の曲線を
直線に沿つて並進させることによつて得られた円
筒形放物面を持つ最終的な曲げ切り子面の斜視図
及び側面図、第２ｅ図は反射器の最初の放物面形
曲げ切り子面及び焦点の間の関係を示すグラフ、
第２ｆ図は反射器の焦点に対する最終的な曲げ切
り子面の回転角を示す図、第２ｇ図は最初の放物
面形曲げ切り子面に対する最終的な曲げ切り子面
を示す図、第３ａ図はこの発明の曲げ切り子面の
一部分の斜視図、第３ｂ図はこの発明の曲げ切り
子面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子面の一部分の斜視図、
第５図はこの発明のヘツ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
り子面でない放物面と曲げ切り子面及び拡がり切
り子面とによつ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：曲げ切り子面、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、光源によつて
   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つてこじんまり
   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５mm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10mm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 X²＝4fy で表わされる放物線形曲率を持つている反射器。 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
   持つている反射器。 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つ
   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
   つていて、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つ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
   つ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200
   mmの範囲内の値を持つものとして、次の式 X²＝4fy で表わされる放物線形曲率を持つている原動機車
   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
   面内で放物面を持つ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輌用ランプ。 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
   放物線形であつて、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。