JPH0622081B2 - 高低ビーム操作用の光スイッチを備えた単一アーク放電前照燈 - Google Patents

高低ビーム操作用の光スイッチを備えた単一アーク放電前照燈

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JPH0622081B2
JPH0622081B2 JP30419190A JP30419190A JPH0622081B2 JP H0622081 B2 JPH0622081 B2 JP H0622081B2 JP 30419190 A JP30419190 A JP 30419190A JP 30419190 A JP30419190 A JP 30419190A JP H0622081 B2 JPH0622081 B2 JP H0622081B2
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light
mirror
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arc discharge
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60QARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/14Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights having dimming means
    • B60Q1/1438Actuating means for dimming masks or screens
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/63Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates
    • F21S41/64Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices
    • F21S41/645Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices by electro-optic means, e.g. liquid crystal or electrochromic devices

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景] (発明の分野) 本発明はアーク放電光源を用いる高効率の乗物前照燈に
関し、特に、単一のアーク放電光源が高低両ビームパタ
ーンを生じるようなアーク放電前照燈に関する。
(先行技術の説明) アーク放電光源は乗物用前照燈での使用が望まれる。こ
のような光源は効率と輝度が高いので、前照燈ハウジン
グの高さと全体的な寸法を減らすことができ、従って、
乗物設計上比較的小形で薄い前照燈を要する最新の乗物
前照燈型式での使用に人気が出ている。一般に、従来の
アーク光源の乗物前照燈は、ロービーム用として1個の
アーク光源と1個のハウジング、さらにハイビーム用と
して1個のアーク光源と1個のハウジングを必要とす
る。これは装置の費用をかなり高くする。また、ハイビ
ーム用アーク光源を最初に点燈する時、凝縮水銀が瞬時
ビームの輝度を最高値の約15%に下げる。この効果は
1秒以上は続かないが、それでもハイビーム燈への切換
え時に嫌われるおそれがある。
[発明の要約] 本発明の目的は、単一の連続的に作用するアークが高低
両ビームパターンをもたらすような改良アーク放電前照
燈装置を提供することである。
本発明の他の目的は、性能を犠牲にすることなくアーク
光源式乗物前照燈装置の費用を複雑さを減らすことであ
る。
本発明の他の目的は、ハイビーム作用への切換え時に瞬
時暗くなるというアーク光源前照燈装置における問題を
なくすることである。
要約すると、本発明は反射器内に水平に装着されたアー
ク光源を有する乗物用前照燈を提供する。アーク光源か
らの光は反射器により反射されて第1レンズを通りロー
ビームパターンを形成する。鏡が光源の虚像を形成し、
第1レンズに対して水平方向にその中心をもつ第2レン
ズは虚像から受光する。この第2レンズを透過する虚像
光はロービームパターンと組合わせた状態でハイビーム
パターンを形成する。高低両ビームパターン間の切換え
は様々な仕方で達成される。好適実施例では、第2レン
ズに組込まれた電気応答性光弁がアーク光源の虚像を通
すかまたは遮断する。代替的に、鏡が2つの位置、すな
わち、虚像をレンズを通るように向ける位置と、虚像を
レンズを通るように向けない位置との間を動くようにし
得る。また、鏡を動かす代わりに、ロービーム作用中、
可動マスクにより虚像を遮断してもよい。
上記および他の目的と特徴と利点は、添付図面と関連す
る本発明の好適実施例の以下の詳述からより良く理解さ
れよう。
[好適実施例の詳細な説明] 添付図面の全図を通じて、同符号は同様または類似のも
のを表す。図面、特に第1図と第2図を参照するに、両
図に示す本発明の第1実施例は長方形の前照燈10から
なり、これには反射器12とアーク光源14が含まれ、
このアーク光源は、例えば、反射器12内に配置したハ
ロゲン化金属アーク管である。反射器12はガラス等の
適材で製造され得、またアーク光源14は米国特許第4
868458号に記載の型のものでよい。アーク光源1
4はその電極(図示せず)により定められた主縦軸線を
有し、この軸線は前照燈10の軸線15と合致するよう
に水平に向けられている。アーク光源14はほぼ反射器
12の焦点の位置にあるべきである。アーク光源14を
反射器12内に装着する仕方は本発明の一部をなすもの
ではなく、この光源は任意の仕方、例えば、現用の乗物
用アーク光源前照燈においてアーク光源を固定する仕方
で装着され得る。
反射器12は放物線形の後面と側面および平面状の上面
と下面を有するように形成され、これらの表面は長方形
の開口を画成し、この開口内に長方形プリズムレンズ1
8が固定されている。レンズ18はガラスまたはプラス
チックあるいは他の適材で製造し得るもので、当該技術
において公知の任意の適当な方法で反射器12の長方形
開口内に固定され得る。レンズ18の長方形は第3図に
明示されている。第1図と第2図に戻って説明すると、
反射器12の放物線形後面の内側は、在来の反射面を形
成するように金属被膜のような反射材16で覆われてい
る。
アーク光源14からの光は反射面16によって反射され
プリズムレンズ18を通るように向けられてロービーム
パターンを形成する。本発明によれば、くさび形の鏡2
2が設けられ、この鏡は反射器12の頂部平面に固定さ
れ、そしてアーク光源14の垂直虚像を形成するように
配置される。鏡22はアークからの光をレンズ18の水
平方向中央部に向けるように軸線15に対して約45度
の角度で傾斜していることが好ましい。鏡22により生
じたアークの垂直虚像は、あたかもそれが、第2図の点
線像24で示すような位置にある第2アーク光源である
かのように現れる。この虚像24はアーク光源14の上
方かつわずか後方の位置にあり、アーク光源14自体は
水平に向けられているが、虚像24は垂直方向に向けら
れている。
レンズ18は、アーク光源を備えた長方形の自動車前照
燈で現在用いられている型のものでよいが、その水平方
向中央部は後述のようにアークのハイビーム像を投影す
るように改変される。レンズ18の外側部分は乗物の前
方の道路上に所望のロービームパターンを形成する。ハ
イビームパターンを形成するには、ハイビームレンズ2
6をプリズムレンズ18の水平方向中央域に設け、これ
により垂直アーク像の拡大実像を形成かつ投影する。レ
ンズ26として球面形フレネルレンズを用いると所要の
空間と重量を最少にし得るが、凸形球面レンズを用いて
も同じ効果が得られる。レンズ26はレンズ18に形成
した開口内に装着され得るが、好ましくは、レンズ1
8,26を組合わせた一体構造体の一体部分として成形
される。レンズ26はハイビーム光を投影する。レンズ
26の焦点距離は虚像24がレンズ26の焦点またはそ
の近くにあるように選定される。
レンズ26は、第2図に示すその光学軸28が軸線15
と平行であるように、ただしそれが軸線15上方の垂直
虚像の変位に相当する量だけ軸線15の上方に垂直方向
に変位しているように、配置されるべきである。垂直方
向において、レンズ26により投影されるビームの寸法
は、レンズ26の焦点距離に対するアーク光源14の電
極(図示せず)間の間隙の長さの比によって定められ
る。水平方向において、レンズ26により投影されるビ
ームの寸法は、レンズ18の焦点距離に対するアーク光
源14の電極間のアーク放電の幅の比によって定められ
る。
その結果生じるビーム形状は幅より高さが大きく、自動
車のハイビームパターンの典型的なものではない。ハイ
ビームパターンを水平方向に幾分拡大したければ、それ
は、鏡22を平面形でなくわずかに筒形にすることによ
り達成される。光を垂直方向ではなく水平方向に拡大す
る他の方法は、レンズ26の代わりに交差し合う筒形フ
レネルレンズを用いることである。ハイビーム成分の幅
を制御するレンズの焦点距離は、次のように、すなわ
ち、光源がちょうど焦点の位置を占めないようにするこ
とによりビームを所望に応じて水平方向に拡大するが垂
直方向の拡大は最少に抑えるように選定され得る。例え
ば、垂直方向の拡大を引起こすフレネルレンズの下半分
は、遠方のパターンを生じるレンズの上半分に比べ、光
のパターンの手前の拡大をより多くするような焦点距離
を有し得る。
アーク光源14からの直射光は、まぶしさを防ぐように
緩和される必要がある。反射面16からの関連光はレン
ズ26に到達すべきではない。このため、第1図と第2
に示すように、反射面16の中央部は適当な黒色塗料の
ような光吸収材料30で被覆されている。加えて、不透
明シールド32をアーク管の端部に取付けてアーク光源
14からレンズ26への直射光を遮断し得る。シールド
32はアーク管の端部に単に圧着され摩擦により保持さ
れ得る。
鏡22は第1図の上面図に示すようにくさび形であり、
高い反射率を持つべきであり、高い使用温度に耐え得る
ものでなければならず、アーク光源14からのナトリウ
ム損失を増すものであってはならない。公知の多層誘電
体薄膜技術を用いて適切な鏡を製造し得る。鏡22は、
軸線15に対して約45度傾斜している時作用するよう
に設計されるべきであり、この鏡から可視光線が反射さ
れるとともに、紫外線が透過または吸収されそして赤外
線が透過される(すなわち、いわゆる「コールド」ミラ
ーである)。金属鏡も用い得るが、この場合、それにバ
イアス電圧をかけることにより、アーク光源14の管壁
を経るナトリウム移動を遅らせなければならない。好適
誘電体薄膜反射器にその作用温度と導電率に応じてバイ
アスをかけることも望ましいかもしれない。
第2図に示すように、曲率半径の小さな球面鏡27をア
ーク光源14の直下に、アーク間隙の垂直中心線29が
鏡27の曲率中心にあるように適当に装着することによ
り、追加的な光をハイビームに導入し得る。こうする
と、下向きの放射光が鏡27により垂直方向に反射され
て鏡22に達しレンズ26に向けられる。この構造によ
り、ビームの輝度をかなり増し得る。
ハイビームを点滅させるためにアークの垂直虚像の前照
燈からの投影を制御するのに適する方法が幾つか存在す
る。一好適実施例では電気応答性の光弁34を用いる。
この実施例で用いる光弁は2つの状態、すなわち、実質
的に半透明の状態と、実質的に透明の状態を有し、両状
態は電気的に切換え可能である。光弁34はレンズ26
と重なり合うものとして図示されているが、光弁はレン
ズ26の一体部分として成形し得るものであることを理
解されたい。
市販のネマティック曲線整合相(NCAP)型の液晶光弁ま
たはポリマー分散液晶(PDLC)型の光弁が本発明を一好
適実施例において用いられる。適当な液晶光弁がタリク
社(Taliq Corp.)により製造されそしてニュージャー
ジー州のエドモンズ・サイエンティフィック社(Edmond
s Scientific Corp.)によって販売されている。当業者
に明らかなように、NCAP型とPDLC型の液晶光弁は第2図
に概略を示した交流電源41によって活性化される。NC
AP型とPDLC型の液晶光弁の利点は、それらが活性化され
ている時光の大部分(80%以上)を通し得ることであ
る。これに対し、偏光型の光弁の透過率は実質的に50
%以下である。オフ状態すなわち実質的に不透明な状態
にある液晶光弁は光を吸収するのではなく散乱させるの
で、光弁で用いる材料によって定まる温度上限以下に温
度を保ち得る。
光制御フィルム39を光学系に加えることにより、光弁
34からの散乱光と関連するまぶしさを減らし得る。光
制御フィルム39は光弁34とレンズ26との複合物の
表面に接着または成形され得る。光制御フィルム39は
複数の小さな羽根を備え、これらの羽根は水平に向けら
れ水平方向の光を通すが上下方向の光を散乱させる。こ
の種の膜はポリカーボネートで作られ、スリーエム社
(3M Company)から「Light Control Film」という商品
名で入手し得る。
作用について説明すると、アーク光源14からの光は高
低両ビームのために反射面16により反射されてプリズ
ムレンズ18を通る。ハイビームは光弁34をその実質
的に透明な状態に切換えることにより形成される。この
状態では、アーク光源14からの光は鏡22により反射
されてレンズ26と光弁34と光制御フィルム39とを
通る。レンズ26による像の倒立により、ハイビームパ
ターンは第4図に示す全形を有し、ロービームローブ3
1と、それと重なり合うハイビームローブ33とからな
る。ロービーム作用の場合、光弁34は実質的に不透明
の状態に切換えられることにより鏡22からの像を遮断
するので、ロービームローブ31だけが投影される。ア
ーク光源14は高低ビーム切換え毎に点滅されないこと
に注意されたい。これは前照燈の寿命を延ばし、そして
さもなくばハイビームレンズからロービームレンズへの
切換え時に生じるレンズ内の水銀凝結による弱光を防止
する。
反射面16からの関連直射光がレンズ26に達するのを
防ぐ他の構造を第5図に示す。この構造は反射器12の
放物線形後面を分割し、各半分をその焦点を中心として
十分回転し、アーク光源14からの反射光が十分発散し
てレンズ26から外れるようにするものである。さらに
詳述すると、反射器12の放物線形後面は2つの半分1
3a,13bに分割され、そして各半分が反射器焦点を
中心として部分的に次のような点まで、すなわち、アー
ク光源14からの光線17が十分発散してレンズ26か
ら外れるような点まで回される。さらに詳述すると、反
射器12の背部で反射した光線17はレンズ26から外
れるように十分発散される。レンズ26の外側部分に配
置されたレンズ26のプリズム35は反射器の両半分か
らの光の発散を補正するように設計され得る。この構造
は光吸収材料30を不要にするが、シールド32は依然
用いられる。
ハイビームの形成を制御する代替実施例は、光弁34を
用いる代わりに鏡22を機械的に動かすことである。こ
の構成を第6図に示す。小さな回転ソレノイド36が鏡
22を動かすために使われる。ハイビーム位置では、鏡
22は実線で示したようになっているが、ロービーム位
置における鏡22′は点線で示したようになっている。
すなわち、ロービーム位置では、光は鏡22′によって
レンズ26の方に反射されない。鏡22はその一縁が軸
38に取付けられ、この軸はソレノイド36により回転
する。回転ソレノイドは通常一方向にのみ回転するの
で、ばね(図示せず)を附設することにより鏡をロービ
ーム位置に押圧し得る。すなわち、回転ソレノイド36
は、付勢された時、鏡22を下方にハイビーム位置まで
回す。ソレノイド36が消勢された時、ばねの押圧力が
鏡22をそのロービーム位置まで押戻す。この場合も、
鏡の構造とそのバイアス電圧は、作用中のアーク光源に
対する鏡の近接位置と関連するナトリウム損失問題を回
避するように注意深く調整されなければならない。
第7図と第8図にはハイビーム光を制御する代替構造を
示す。この構造は2つの位置間を回転し得る可動マスク
42を設けるもので、両位置の一方は実線で示してあ
り、像からの光をレンズ26に対して遮断する位置であ
り、他方の位置は点線で示してあり、鏡22(図を明瞭
にするため両図には図示してない)から離れている。マ
スク42はピボット点44に取付けたアーム43により
支持される。アーム43はピボット点44を越えて延在
し、2つのソレノイド45,46間を移動しそして永久
磁石47,48によって係留される。ソレノイド45,
46には電機子が設けられ、ソレノイド付勢時にアーム
43に打ち当たりそれをピボット点44を中心として回
す。永久磁石47,48は停止手段として働き、関連ソ
レノイドが再び付勢されるまでアーム43を保持する。
この実施例では、第6図に示した実施例のように、高低
両ビーム間の切換え用の光弁を要しないことを理解され
たい。しかし、この構成に要するエネルギーは比較的少
ない。さらに詳述すると、高低両ビーム位置間の切換え
にのみエネルギーが必要であり、マスク42を両位置の
いずれかに保つためのエネルギーは不要である。
自動車の各側に1個の前照燈ハウジングしか必要としな
いので、装置の複雑さと費用は、別々の高低両ビームが
別々のハウジング内の別々のアーク光源によって発生す
る装置に比べて減少し、また性能も向上する。アーク光
源を点滅させないので点燈の回数が大幅に減り、これは
燈寿命を延ばす要因になる。光源内の水銀凝結による弱
光もハイビームへの切換え時に回避される。
以上、本発明の幾つかの好適実施例について説明した
が、もちろん本発明の範囲内で様々な改変が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の教示による高低両ビームパターンを生
じる単一アーク放電光源前照燈の部分断面上面図、第2
図は第1図に示した前照燈の部分断面側面図、第3図は
第1図に示した前照燈の前面図、第4図は前照燈の一具
体例によって形成されるビームパターンの線図、第5図
は本発明の教示による放電前照燈の他の具体例を示す第
1図と同様の部分断面上面図、第6図は回動鏡を備えた
前照燈の代替具体例の部分断面側面図、第7図は回動マ
スクを用いた前照燈の代替具体例の部分断面上面図、第
8図は回動マスクおよびそれとアーク光源との関係を示
す前面図である。 10:前照燈、12:反射器、14:アーク光源、1
6:反射面、18:プリズムレンズ、22:鏡、26:
ハイビームレンズ、27:球面鏡、34:光弁、36:
回転ソレノイド、38:軸、39:光制御フィルム、4
0:球面鏡、42:可動マスク、43:アーム、45,
46:ソレノイド、47,48:永久磁石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−115001(JP,A) 特開 昭47−11761(JP,A) 特開 昭51−66179(JP,A) 特開 昭63−150802(JP,A) 実開 昭57−197107(JP,U) 実開 昭62−140602(JP,U) 実開 昭60−73103(JP,U)

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放物線形反射面と開口とを有する反射器
    と、この反射器内において前記反射面の焦点の近くに配
    置されたアーク光源と、前記開口にある第1レンズであ
    って、前記アーク光源からの光が前記反射面により反射
    されて第1レンズに向かい、これを透過してロービーム
    パターンを形成するような第1レンズと、前記反射器内
    にあって前記アーク光源の虚像を形成するような形状で
    配置された鏡と、前記第1レンズに対して水平方向にそ
    の中心をもち前記開口にある第2レンズであって、前記
    アーク光源の前記虚像から受光する第2レンズと、前記
    虚像から前記第2レンズを通る光を制御する手段であっ
    て、前記虚像光は前記第2レンズを透過するとハイビー
    ムパターンの少なくとも1部分を形成するような手段と
    の組合せからなる、ハイビームパターンとロービームパ
    ターンを生じるアーク放電前照燈。
  2. 【請求項2】前記前照燈の縦軸線はほぼ水平方向に伸び
    ていて、前記鏡は前記アーク光源の上方に位置しかつ前
    照燈縦軸線に対してある角度傾斜して前記アーク光源の
    垂直虚像を形成する、請求項1記載のアーク放電前照
    燈。
  3. 【請求項3】前記鏡は平面形である請求項2記載のアー
    ク放電前照燈。
  4. 【請求項4】前記鏡は筒形である請求項2記載のアーク
    放電前照燈。
  5. 【請求項5】前記光制御手段は光弁からなる請求項2記
    載のアーク放電前照燈。
  6. 【請求項6】前記光弁は前記第2レンズと一体である請
    求項5記載のアーク放電前照燈。
  7. 【請求項7】光の垂直分散を制御するために前記第2レ
    ンズに重ね合わせた光制御膜をさらに含む請求項5記載
    のアーク放電前照燈。
  8. 【請求項8】前記光弁は液晶光弁である請求項5記載の
    アーク放電前照燈。
  9. 【請求項9】前記第2レンズを通る虚像光を制御する前
    記光制御手段は、光が前記鏡により前記第2レンズの方
    へ反射される第1位置と、光が前記鏡により前記第2レ
    ンズの方へ反射されない第2位置との間を前記鏡が動く
    ようにする手段からなる請求項2記載のアーク放電前照
    燈。
  10. 【請求項10】前記鏡を動かす前記手段は、前記鏡の一
    縁を取付けた軸と、この軸に取付けた電機子を有し該軸
    を回すように作用し得る回転ソレノイドとからなる請求
    項9記載のアーク放電前照燈。
  11. 【請求項11】前記光制御手段は、前記鏡を覆う第1位
    置と前記鏡を覆わない第2位置との間を動き得るマスク
    からなる請求項2記載のアーク放電前照燈。
  12. 【請求項12】前記マスクを回転アームに取付け、さら
    に、前記第1位置と前記第2位置間の前記回転アームの
    移動を引起こすように作用し得る第1および第2ソレノ
    イドと、前記回転アームを前記第1および第2位置のい
    ずれかに係留する第1および第2永久磁石とを含む請求
    項11記載のアーク放電前照燈。
  13. 【請求項13】前記アーク光源の下方に配置され、前記
    光源からの光を前記鏡の方に反射する第2鏡をさらに含
    む請求項2記載のアーク放電前照燈。
  14. 【請求項14】前記第2鏡は球面鏡である請求項13記
    載のアーク放電前照燈。
  15. 【請求項15】前記第2レンズはフレネルレンズである
    請求項1記載のアーク放電前照燈。
  16. 【請求項16】前記第2レンズの焦点距離は前記虚像が
    ほぼ焦点に位置するような値をとる請求項1記載のアー
    ク放電前照燈。
  17. 【請求項17】前記第2レンズの光軸は前記前照燈縦軸
    線にほぼ平行であるが、前記アークが前記前照燈縦軸線
    より垂直上方にある虚像として変位するのにほぼ匹敵す
    る程度に前記前照燈縦軸線より垂直上方に変位している
    請求項2記載のアーク放電前照燈。
JP30419190A 1989-11-13 1990-11-13 高低ビーム操作用の光スイッチを備えた単一アーク放電前照燈 Expired - Lifetime JPH0622081B2 (ja)

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