JPH0664924B2

JPH0664924B2 - 自動車用ヘッドランプ

Info

Publication number: JPH0664924B2
Application number: JP1268868A
Authority: JP
Inventors: ジェフリー・ドレイパー; ヘイドン・ジェイムス; ケビン・カールトン
Original assignee: ケアロ・ライティング・ピーエルシー
Priority date: 1988-10-15
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH02270202A; DE68917555D1; DE365193T1; US5014166A; AU4284989A; EP0365193A2; GB8824206D0; DE68917555T2; AU612519B2; ES2015243T3; EP0365193A3; EP0365193B1; ES2015243A4

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は自動車用ヘッドランプに関する。

［従来の技術、及びその課題］すれ違いビーム用の自動車用ヘッドランプは、法定基準
によってビームパターンが規制されるので、非常に精密
に設計されなければならない。通常、すれ違いビーム用
の自動車用ヘッドランプは、前面開口部、後方絞り及び
内部放物面を備える皿状反射鏡本体を有する。バルブは
反射鏡本体の後方絞りの中に配置され、すれ違いビーム
フィラメントは放物面の焦点のやや前方に位置する。す
れ違いビームフィラメントは、非反射光が反射鏡本体の
前面開口部から射出されるのを防止する、いわゆるアッ
プライトシールドを備える。さらに、フィラメントの下
方に、フィラメントからの光が焦点軸より下方の反射鏡
から反射されるのを防止するすれ違いビームシールドを
備える。すれ違いビームフィラメントシールドは、ヘッ
ドランプで照射されるビームの上部を必要な非対称に遮
断する形を有する。焦点に対してフィラメントの位置が
決められるため、倒立像が生じることが理解される。こ
のようなヘッドランプは、反射鏡本体の前面開口部を覆
い、法定基準に適合する配光を与えるように、フィラメ
ントの像を拡大し転写する内部レンズを備える前面カバ
ーと共に装着される。

放物面反射鏡を有するヘッドランプは比較的安価に製造
できるが、空気動力学的理由からボンネットを低くする
ために、薄型ヘッドランプが使用される傾向にある現在
の自動車に適用するには、集光効率を改善する必要があ
る。ヘッドランプの最低取付け高さは法律で定められて
いるので、ボンネットを低くする唯一の方法はヘッドラ
ンプの縦寸法を減少することである。これは必然的に反
射鏡の寸法を制限し、放物面反射鏡の集光性は低くな
る。

楕円面反射鏡を用いる自動車用ヘッドランプが提案され
ている。イタリア特許第1176764号は、各軸方向の断面
が楕円の反射鏡の使用を開示している。各楕円の頂点が
反射鏡の後端で互いに一致し、主軸方向の寸法は、縦断
面から横断面まで連続的に増加する。両凸レンズが、縦
断面の楕円の外部焦点と横断面の楕円の外部焦点とのほ
ぼ中間に配置される。レンズの焦点は縦断面の楕円の外
部焦点に一致する。ヘッドランプビームの上部を遮断す
るフィラメントシールドすなわち隔壁が、縦断面の楕円
の外部焦点を通る垂直面内に配置される。ヘッドランプ
はレンズの前方に配置される外部カバーを備える。この
外部カバーは、両凸レンズを通過する領域の光を回折
し、必要な配光を作り出す内部レンズを有する。しか
し、楕円の主軸が比較的短くないと（集光性が低下し、
大きいフィラメントの像の調整が難しくなり）、ヘッド
ランプは前から後ろまでが長くなり、ボンネット下にヘ
ッドランプを収容するに適当な空間がある自動車だけに
用途が制限される。

また、イタリア特許第327686号の中において、円形の前
面開口部を有し、内部反射面が回転楕円面の反射鏡本体
を備えるランプが提案されている。バルブはランプ内の
楕円面の内部焦点の位置に置かれる。バルブからの光は
楕円面で反射され、楕円の外部焦点に向かい、拡散レン
ズに入射する。拡散レンズは楕円面に面して凹面を有す
る。あるいは、平面が楕円面に面する平凹レンズであ
る。

［課題を解決するための手段］この発明による自動車用ヘッドランプは、前面開口部を
有する皿状反射鏡本体と、前記本体内に位置し、内部焦
点及び外部焦点、並びに前面開口部から延出する主軸を
有する楕円面からなり、外部焦点が本体の外部に位置す
る内部反射面と、本体の内部焦点及び外部焦点の間を横
切り延在し、凸面が前記内部焦点の側を向く発散性メニ
スカスレンズの性質を有する集光レンズ系とを備える。

さらにヘッドランプに適したこの発明では、皿状反射鏡
本体が、光源を準備するフィラメントを備えるランプを
受けるための後力絞りを有し、前記フィラメントを内部
焦点に配置して、前記ランプを前記本体内に保持する手
段が設けられ、前記楕円面からの反射光が、レンズ系に
到達する以前に、楕円の主軸を横切ることがないよう
に、集光レンズ系が内部焦点に対して配置される。この
点において、フィラメントは点光源ではなく、厳密には
内部焦点上に位置せず、その前方および後方に位置する
領域を持つという事実に注意しなければならない。さら
に、後方開口部の存在を示す、楕円の主軸と楕円反射面
の最小距離に注意を払わなければならない好ましくは、保持手段は、中心を内部焦点に合わせてフ
ィラメントを保持する。

レンズ系の凸状後方面は、なめらかな凸面からなり、レ
ンズ系の前方面は、なめらかな凹面、あるいは凹状フレ
ネルレンズ面で形成されてもよい。

［作用］上述のヘッドランプにおいて、集光レンズ系は、入射さ
れる光線を拡散するが、主軸より上部の楕円面から反射
される光線を上方に回折しないように設計される。楕円
面から反射される光は、凹状後方面の場合に比べて小さ
い入射角をもって、レンズ系の凸状後方面に入射される
ことが理解される。これは、レンズ系の後方面での光の
反射によって生じる不所望な光散乱を減少する。このよ
うな散乱は、対向ドライバーの眩惑を引き起こす可能性
のある方向において、ヘッドランプから照射される光量
が厳しく制限されたヘッドランプの法定基準への不適合
を招く。

集光レンズ系は、後方面が凸面、前方面が凹面あるいは
凹型フレネルレンズからなる単レンズを備えることが好
ましい。このようなレンズは、適した耐熱性を有する透
明合成樹脂から、成型によって容易かつ経済的に製造で
きる。

ヘッドランプとして使用する際、この発明のヘッドラン
プには、反射鏡本体の前面開口部に接近して設けられ、
たいていはビームパターンを修正するいくつかの光学素
子を備える透明な前面カバーが取り付けられる。

楕円反射面は、主軸を通る水平面の上方に位置する皿状
本体の領域にほとんど制限される。しかし、走行ビーム
照射時のみ使用される下部反射鏡を本体に設けること
は、この発明の要旨の範囲内にあり、これが第１の変形
例である。この場合、ランプ内の別のフィラメントによ
って照明され、この別のフィラメントは上述のすれ違い
ビームフィラメントシールドによってシールドされてい
ない。下部反射面は最初に述べた反射面と同じ形が好ま
しいが、最初に述べた楕円反射面より長い主軸を持つ下
部反射面を設けることも、この発明の要旨の範囲内にあ
る。このような下部反射面は、最初に述べた楕円反射面
の内部焦点に一致する内部焦点を持ってもよい。

第２の変形例では、長さが異なり、軸線が好ましくは一
致する主軸を備え、一方が他方の内側に配置される一対
の楕円面が設けられる。このような反射鏡の配置におけ
る集光レンズ系は、上部と下部とで異なる光学特性を有
する。

この発明の要旨の範囲内において、集光レンズ系を適当
に変更し、上述の第１及び第２の変形例の両者を組合せ
ることも可能である。

特に、上部及び下部反射面は、１８から２０mm程度の焦
点距離と、１００mm程度のセミ主軸を有する。これは、
内部焦点に置かれた光源から、高拡散性のビームパター
ンを作り出す。ランプから２５メートルの距離において
ＥＣＥレギュレーションを満足するビームパターンを作
り出すため、上述の集光レンズ系は、楕円面、特に焦点
距離に対する位置決めを考慮して適当に選択され、ＥＣ
Ｅレギュレーションによる要件に可能な限り同一に近い
基本的なビームパターンを作り出す。これは、ヘッドラ
ンプの透明前面カバーに必要なレンズの形態を単純にす
る。適当にシールドされたすれ違いビームフィラメン
ト、及び、その前方に走行フィラメントを備える標準型
ランプ（例えば、広範囲にわたり販売され入手可能なＨ
４）を連結したヘッドランプに利用することは、この発
明の要旨の範囲内にある。

［実施例］第１図及び第２図に自動車用ヘッドランプが示される。
ヘッドランプは前面開口部１２を有する皿状反射鏡本体
１０を備え、開口部周囲にしっかりと固着される透明前
面カバー１４によって密閉される。第２図からわかるよ
うに、一般に前面開口部１２及び前面カバー１４は、正
面から見て、側部が弓形に湾曲する矩形をしている。高
さ（すなわち、第１図及び第２図の縦方向）は幅（第２
図の横方向）より大きくない。また、皿状本体１０は、
標準のＨ４ハロゲンランプ（十分に図示しない）を固定
するために役立つ、内側に凸縁部を有するスリーブ１８
によって囲まれる円形後方絞り１６を備える。ハロゲン
ランプは、すれ違いビームフィラメント２０、すれ違い
ビームフィラメントシールド２２およびアップライトシ
ールド２４を備える。Ｈ４ランプは、さらに走行ビーム
フィラメント（図示しない）及びベース（これも図示し
ない）を備え、ベースは、その凸縁部をスリーブ１８の
内側凸縁部に接触させて、スリーブ１８内に配置され
る。スプリングクリップなどの保持具（図示しない）は
ランプを適所に保持する。スリーブ１８とランプの間に
は、ランプがスリーブ１８内にただ一つの正しい角度方
向で設置され得る周知の方法により、相互に係合する突
起部と凹部が設けられる。フィラメントシールド２２
は、使用するヘッドランプによって発生されるビームの
上部を遮断し、希望の非対称形にする。フィラメントシ
ールド２２は、通常のＨ４ランプの一部を成し、その形
状および効力は、この技術分野ではよく知られている。
同様に、アップライトフィラメントシールド２４は、こ
の技術分野で良く知られる形状を有する。アップライト
フィラメントシールド２４は、フィラメント２０からの
非反射光が、前面開口部１２を介してヘッドランプから
直接外部に照射されるのを防止する目的で設けられる。

本体１０はスリーブ１８と一緒に、適当な耐熱プラスチ
ック材料から成型される。例えば、グラスファイバーを
重量で１２から１８％含む低プロフィール不飽和ポリエ
ステルのモールディング合成物の射出成型によって作ら
れる。本体１０は、楕円を主軸の周りに回転して得られ
る曲面を有し、後方絞り１６を取り巻く内面２６と共に
成型される。以下、このような面を楕円面２６という。
本体１０の内面は、楕円面２６だけで限定されるわけで
はなく、第２図に示される必要な矩形を形成するに必要
な長さで定められる上方及び下方平坦部２８及び３０を
も含めて限定される。上方及び下方平坦部を設けること
は、放物面反射鏡を利用する現存のヘッドランプにおい
ては良く知られている。反射鏡本体１０の内面の全体
は、ラッカー層で保護され、真空蒸着されたアルミニウ
ム層が設けられ、反射可能である。楕円面２６は本体１
０の前面開口部１２を通って延在する主軸３２を有し、
さらに、後方開口部１６の近くに位置する内部焦点３４
と、本体１０並びにカバー１４の外側に位置する外部焦
点３６を有する。

この実施例において、透明合成樹脂が成型されて作られ
る単レンズ素子３８からなる集光レンズ系は、本体１０
の内部かつカバー１４の僅かに内側に設けられる。レン
ズ素子３８は拡散性メニスカス型で、内部焦点３４の側
になめらかな凸状後方面４０を、開口部１２の側になめ
らかな凹状外側面４２を備える。レンズ素子３８は、前
面開口部１２において、本体１０の内側断面部を完全に
覆う。

この実施例において、本体１０の高さ、幅、軸方向の深
さは、それぞれ、５０mm、１００mm、７５mmである。楕
円面２６は１８mmの焦点距離を有し、そのセミ主軸は８
０mmである。すれ違いビームフィラメント２０は約４．
５mmの長さを有し、その中心が内部焦点３４に置かれ
る。レンズ素子３８の光学パラメーターは反射鏡の設
計、前面カバー１４の光学および必要な配光に依存する
が、一般に効果的な焦点距離は大体６０mmである。

使用時において、楕円面２６に入射するフィラメントか
らの光は、レンズ素子３８の方向に反射される。フィラ
メント２０の中心、すなわち内部焦点３４に一致する部
分から発生される光は、楕円面で反射され、外部焦点３
６に向かう。しかし、レンズ素子３８を通過する際に回
折が生じ、外部焦点３６とヘッドランプから２５メート
ルの点（図示しない）との間で焦点軸３２を横切るよう
に、その方向が変えられ、このような点は当面のＥＣＥ
レギュレーションが示すスクリーンの面内に位置する。
フィラメント２０の中心から発せられ、第１図に図示さ
れる後方絞り１６に隣接する楕円面２６の最端の点Ｐに
入射される光線は、反射光線４４として示される。フィ
ラメント２０の先端から発せられ、同じ点Ｐに入射され
る光線が、反射光線４６で示される。フィラメント２０
の末端から発せられ、同じ点Ｐに入射される光線が反射
光線４８で示される。主軸を通る水平面より上方、かつ
後方絞り１６の周辺に位置する楕円面２６の最も奥の点
は、反射にとって重要である。反射光線が、レンズ素子
３８に到達する以前に、主軸３２を含む水平面を横切る
角度で、反射されるのを防止することは重要である。従
って、楕円面２６に対するレンズ素子３８の位置決め
は、内部焦点３４に対するフィラメント２０の位置決め
及び大きさを考慮した上で、この要件を満たさなければ
ならない。

さらに別のレンズ（図示しない）がヘッドランプの透明
前面カバー１４の内面に設けられ、ＥＣＥレギュレーシ
ョンの要件を満たすように、光を周知の方法で回折およ
び拡散するに役立つ。

走行ビームの状況下において、Ｈ４ランプの走行ビーム
フィラメント（図示しない）が点灯される。このような
フィラメントには、すれ違いビームフィラメントシール
ド２２のようなシールドはないので、フィラメントから
の光は実質的に、主軸３２を通る水平面の下方に位置す
る楕円体反射面の領域全体で反射され得る。

内部焦点３４の側にあるレンズ素子３８の後方面はなめ
らかの凸面であるので、前記後方面への反射光の入射角
の大部分は、後方面が凹面である場合に比べ、小さくな
ることが理解される。この結果、後方面における反射が
少なくなるので、ビームパターンの要件を逆に危うくす
る角度でヘッドランプから出る反射光が最終的に少なく
なり、当面のＥＣＥレギュレーションを満足する。

第３図に示されるヘッドランプは、先に第１図及び第２
図で説明したヘッドランプと同様に作られている。従っ
て、同様の部材は参照符号が一致させてある。しかし、
この実施例では、レンズ素子３８のなめらかな外側面に
は、なめらかな凹面４２と同様に機能するフレネルレン
ズ５０が設けられている。

本体１０を形成することによって、縦断面における最小
値から横断面における最大値まで、連続的に変化するセ
ミ主軸を持つ楕円断面によって規定される疑似楕円面で
内部反射面を形成することは、この発明の要旨の範囲内
にある。面２６を規定する複数の楕円は、これらの頂点
を一致させ、すなわち、内部焦点を一致させて配置され
る。この明細書中で使用される「楕円面」という表現
は、説明のために定めたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による自動車用ヘッドランプの一実施
例の縦断面図（スケールなし）、第２図は第１図のヘッ
ドランプの正面図、第３図はこの発明によるヘッドラン
プの第２実施例の縦断面図である。１０…皿状反射鏡本体、１２…前面開口部、２６…楕円
面、３４…内部焦点、３６…外部焦点、３８…レンズ素
子、４０…凸状後方面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケビン・カールトンイギリス国、スタッフォードシャー、ウエストン・ダウンズ、ウエストベリ・ヘイズナンバー３ (56)参考文献特開昭58−78301（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面開口部を有する皿状反射鏡本体と、前
記本体内に位置し、内部焦点及び外部焦点、並びに前面
開口部から延出する主軸を有する楕円面からなり、外部
焦点が本体の外部に位置する内部反射面と、本体の内部
焦点及び外部焦点の間を横切り延在する集光レンズ系
と、光を屈折させ広げるレンズ機能を持った透明前面カ
バーとを備える自動車用ヘッドランプにおいて、前記レンズ系が、凸面が前記内部焦点の側を向く発散性
メニスカスレンズの性質を有することを特徴とする自動
車用ヘッドランプ。
【請求項２】前記皿状反射鏡本体が、光源を準備するフ
ィラメントを備えるランプを受けるための後方絞りを有
し、前記フィラメントを内部焦点に配置して、前記ラン
プを前記本体内に保持する手段が設けられ、前記楕円面
からの反射光が、レンズ系に到達する以前に、楕円の主
軸を横切ることがないように、集光レンズ系が内部焦点
に対して配置されることを特徴とする請求項１記載のヘ
ッドランプ。
【請求項３】前記保持手段は、中心を内部焦点に合わせ
てフィラメントを保持する請求項２記載のヘッドラン
プ。
【請求項４】前記レンズ系の凸状後方面が、なめらかな
凸面であることを特徴とする上記の請求項のいずれかに
記載のヘッドランプ。
【請求項５】前記レンズ系の前方面が、なめらかな凹面
であることを特徴とする上記の請求項のいずれかに記載
のヘッドランプ。
【請求項６】前記レンズ系の前方面が、凹状のフレネル
レンズであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
いずれかに記載のヘッドランプ。
【請求項７】前記集光レンズ系が、前記凸状後方面を有
する単レンズ部材を備えることを特徴とする上記の請求
項のいずれかに記載のヘッドランプ。