JPH08249905A

JPH08249905A - 自動車用ヘッドランプ

Info

Publication number: JPH08249905A
Application number: JP736796A
Authority: JP
Inventors: Yann Le Gallo; ルガロヤン
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-09-27
Also published as: EP0723109A1; FR2729740B1; DE69613158D1; DE69613158T2; FR2729740A1; US5803576A; EP0723109B1

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車用ヘッドランプにおいて、異なるタイ
プの２つのビームを発生させる。【解決手段】少なくとも１つのジオプタレンズは、ほ
ぼ円筒形の内側表面を有し、この内側表面の軸線はリフ
レクタの光軸に接近しており、前記光軸は光源に接近し
ており、更にジオプタレンズは外側表面を有し、この外
側表面の前記内側表面に対する傾斜角は、第１に、前記
光軸に沿う水平方向および光軸の上下の垂直方向に光源
を屈折により漸次デフォーカスし、第２に、光源の像を
実質的に横方向にしかずらさないように漸次変化させて
おり、光源とリフレクタの一方のみの側方ゾーンとの間
に、ジオプタレンズが介在されるように、ジオプタレン
ズは制限された角度範囲を定めている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のヘッドラ
ンプ（この語は、自動車の周りの一部、特に自動車の前
方の道路（これのみに限定されるものではない）を照明
するために、自動車に取り付けるのに適した照明装置を
意味するものである）に関する。より詳細には、本発明
は、単一の光源および単一のリフレクタ（反射器）を使
用して、異なるタイプの少なくとも２つの光ビームを発
生できるヘッドランプに関する。

【０００２】

【従来技術】フランス国特許公開第2,699,259号公報に
記載されている自動車用ヘッドランプは、光源と、光源
の近くに焦点が位置するリフレクタと、カバーガラス
と、光源から発射された光のスペクトルの少なくとも一
部を、反射器の少なくとも１つの領域に向けて通過する
ことができる材料からなる、少なくとも１つの厚いスト
リップまたは単層体とを含んでいる。またこのヘッドラ
ンプは、屈折により、リフレクタに対する光源の焦点を
ずらし、その結果生じる光ビーム内の放射光の分布を変
えるよう、光源に対して厚いストリップを選択的に変位
させるためのモータ駆動手段をも含んでいる。

【０００３】上記フランス国の特許公報に記載された一
実施例では、厚いストリップは、可視光を透過できる平
行面を備えた積層形状をしており、光軸に集中されたド
ライブビームを選択的に発生し、ストリップ光路内に介
在させると、ワイドなドライブビームを発生するように
なっている。

【０００４】米国特許第4,373,178号明細書は、回転表
面を構成し、レンズ形状をしたジオプタ素子を、光源と
リフレクタとの間に介在させた照明ランプを公知として
いる。しかし、このランプは、自動車の照明の条件と関
連しない条件を満たすようになっている。

【０００５】最後に、フランス国特許公開第1,534,089
号公報により、生じる光ビームの形状を変えることを考
えて、全反射する透明な光素子をランプの下に設けたヘ
ッドランプが知られている。

【０００６】ジオプタレンズを使用するこれら公知の装
置の欠点は、ジオプタレンズを挿入した時に得られる光
ビームの変更を、良好に制御できないということであ
る。より正確に説明すれば、ジオプタレンズは効果的に
ビームを広げるが、ビームの厚さ（すなわち垂直高さ）
が好ましくないまでに増加し、過度の光が、自動車の近
くすなわち道路を照明することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の限界を克服し、光源とリフレクタとの間に選
択的に介在させ、ワイドなビーム、特に必要な質を有す
るワイド化されたドライブビームを発生できるジオプタ
レンズを含むヘッドランプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光源
と、リフレクタと、カバーガラスと、光源とリフレクタ
の少なくとも１つのゾーンとの間に選択的に介在され、
発生した光ビームを屈折により変えるようになっている
少なくとも１つのジオプタレンズとを含む自動車用ヘッ
ドランプにおいて、少なくとも１つのジオプタレンズが
ほぼ円筒形の内側表面を含み、この内側表面の軸線は、
リフレクタの光軸に接近しており、前記光軸は、光源に
接近しており、かつジオプタレンズが外側表面を含み、
この外側表面の前記内側表面に対する傾斜角は、第１
に、前記光軸に沿う水平方向および光軸の上下の垂直方
向に光源を屈折により漸次デフォーカスし、第２に、光
源の像を実質的に横方向にしかずらさないように漸次変
化しており、光源と、リフレクタの一方の側方ゾーンと
の間に、ジオプタレンズが介在されるように、ジオプタ
レンズは、角度範囲を定めていることを特徴とする。

【０００９】本発明のいくつかの、好ましいが制限的で
ない特徴は、次のとおりである。

【００１０】ジオプタレンズの内側表面は、回転円筒体
の上に画定されている。

【００１１】ヘッドランプは、光源の両側に介在される
ようになっている２つの同じジオプタレンズを含んでい
る。

【００１２】水平方向において、ジオプタレンズは、リ
フレクタのベースに近いジオプタレンズ領域から、リフ
レクタのベースから遠いジオプタレンズの領域に向かっ
て、漸次減少するデフォーカスを行う。

【００１３】光軸を通る水平平面におけるジオプタレン
ズの内側面と外側面の相互傾斜角は、前記光軸に沿う距
離の関数として、ほぼ線形に減少している。

【００１４】垂直方向における前記デフォーカスは、各
ジオプタレンズの上端および下端において２つの最大値
に達するよう、光軸を通る水平平面において最小とな
り、好ましくはゼロとなる。

【００１５】ジオプタレンズは、ジオプタレンズの位置
にかかわらず、光源に直接露光されるリフレクタのマー
ジナル部分を残すように、リフレクタのベースから遠い
ほうの端部が切られている。

【００１６】ジオプタレンズは、光軸上に中心が位置す
るほぼ円錐形の表面によって切られている。

【００１７】添付図面を参照し、非制限的な例として示
した本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明を読め
ば、本発明の上記以外の特徴、目的および利点がより明
らかとなると思う。

【００１８】なお、添付図面において、同一または類似
の素子または部品には、できるだけ同一の符号を付して
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１および図２を参照する。これ
らの図は、自動車用ヘッドランプを示し、このヘッドラ
ンプは、光源１０、すなわち本例では白熱ランプのうち
のほぼ円筒形をしたフィラメントと、光源１０またはそ
の近くに焦点Ｆが位置するパラボラタイプのリフレクタ
（反射器）２０と、カバーガラス３０と、２つの変位可
能なジオプタレンズまたは補助レンズ４０ａ、４０ｂと
を含んでいる。このジオプタレンズは、光源１０とリフ
レクタ２０の所定ゾーンとの間に選択的に介在できるよ
うになっている。

【００２０】各ジオプタレンズは、例えばベース部分に
設けられた開口部、すなわち反射器２０の中心領域を通
過するよう、直線ラインに沿って、変位、すなわち並進
移動することにより、不作動位置、すなわち格納位置
（図示せず）、および図１および２に示すような正確に
あらかじめ決められた作動位置を占めるよう、選択的に
移動させられるようになっている。

【００２１】本明細書では、ジオプタレンズを支持する
手段については説明しないし、また格納位置と作動位置
との間でジオプタレンズを変位させるためのモータ付き
作動手段についても説明しない。かかる作動手段は、例
えばフランス国特許公開第2,699,259号公報に記載され
ているタイプのものでよい。

【００２２】ジオプタレンズ４０ａ、４０ｂは、ガラス
で製造することが好ましい。しかし、所望により、この
ジオプタレンズを、上記フランス国特許明細書の装置の
ようにに、光のスペクトルを分割する材料で構成しても
よい。

【００２３】図２に最も良く示されているように、リフ
レクタ２０は、４つのゾーン、すなわち２つの側方ゾー
ン２１ａ、２１ｂ、上方ゾーン２２、および下方ゾーン
２３とに分割されている。側方ゾーン２１ａ、２１ｂ
は、リフレクタの焦点Ｆから見て、それぞれのジオプタ
レンズレンズ４０ａ、４０ｂの立体角によってカバーさ
れたゾーンであり、他の２つのゾーン２２、２３は、ジ
オプタレンズの位置と関係なく、光源１０から伝わる光
に直接露光される状態に留まる。

【００２４】各ジオプタレンズ４０ａ、４０ｂは、内側
表面４１ａおよび４１ｂをそれぞれ有し、この内側表面
は回転円筒体の一部の形状をしており、フィラメント１
０が整合するヘッドランプの光軸Ａにほぼ中心が位置し
ている。各ジオプタレンズは、それぞれ外側表面４２
ａ、４２ｂを有し、この外側表面は、ヘッドランプビー
ムの垂直高さ（すなわち厚さ）を大幅に増すことなく、
光源１０の可変デフォーカシングを保証してヘッドラン
プビームをワイド化するように定められた複雑な形状と
なっている。更に、これら外側表面４２ａ、４２ｂは、
デフォーカシング工程により、ビームの広がりを極めて
一様とするようになっている。必要であれば、カバーガ
ラスによって一様とすることもできる。

【００２５】より正確には、外側表面４２ａ、４２ｂ
は、ヘッドランプの光軸を通る平面による断面におい
て、この平面内の内側表面と外側表面のトレースの相互
傾斜角が、例えばジオプタレンズの後方端部（すなわち
図１の左側）において、４５度の大きさにとすることが
できる最大の相互傾斜角と、ジオプタレンズの前方端部
（すなわち図１の右側）において、例えば数度から１０
度の範囲内にすることができる最小相互傾斜角との間で
漸次変化するような表面となっている。

【００２６】更に、ジオプタレンズの外側表面４２ａ、
４２ｂは、ヘッドランプの光軸に対して直角な垂直平面
で切断した横断面において、各ジオプタレンズの内側表
面と外側表面のトレースの傾斜角が、上方および下方端
部における最大値（２０度から２５度の大きさ）と、ジ
オプタレンズの中間高さにおける最小値（例えば角度
０）との間で変化するような表面となっている。

【００２７】次に図５を参照する。この図は、水平軸平
面における焦点Ｆから発射された光の２つの異なる方向
に対する２つの異なるデフォーカシング効果を示してい
る。大半を後方に向ける光線Ｒ１に対し、ジオプタレン
ズ４０ｂは、実光源１０のほぼ背部に位置する仮想光源
１０１を発生させる。こうして得られる仮想光源１０２
は、最小量だけ後方側に傾斜された光線Ｒ２に対し、そ
れよりも少ない量だけ後方部にずれる。

【００２８】従って、デフォーカシングにより後方から
前方にジオプタレンズが変位した量に従って漸次減少
し、そのため光ビームは、ほぼ連続的に側方に広がるこ
ととなる。

【００２９】更に、図５の場合、デフォーカシングは、
リフレクタに対する光線の入射点が離間するにつれて、
より多くの量だけ少なくなる。このことは、光ビームに
おけるフィラメントの小さな像は、大きな像よりも、よ
りわずかしか水平方向に向けられないことを意味してい
る。従って、リフレクタの側方ゾーン２１ａ、２１ｂに
よって発射される光ビームのこの部分は、自動車の軸線
内に集中された光スポットを維持する。

【００３０】次に図６を参照する。この図により、焦点
Ｆから伝えられる光線Ｒ３、Ｒ４が、より上方または下
方に傾斜すればするほど、それに対応する仮想光源１０
３、１０４が再びより多く上方または下方にずれること
が理解できると思う。

【００３１】ジオプタレンズ上の任意の点を考慮する
と、図５および図６に示した効果は、累積的となり、よ
って光の垂直分布に大きな影響を与えることなく、光ビ
ームを可変自在にワイド化することができる。より正確
には、図７を参照すると、ジオプタレンズがない時、実
際に投影スクリーンの基準中心に中心が位置する、基準
符号Ｉ１によって示されるフィラメントの傾斜像は、ジ
オプタレンズが存在していることにより、最初は、像Ｉ
２を得るよう（矢印Ｆ１によって表示される）主軸に沿
って変位し、次に、像Ｉ３によって示されるような光軸
のレベルに近いレベルへ戻るよう、矢印Ｆ２によって表
示される垂直変位を行う。

【００３２】従って、ジオプタレンズの純効果は、位置
ｌ３に対してほぼ横方向に像Ｉ１を変位させることであ
る。ジオプタレンズ４０ａ、４０ｂは、光源１０の両側
にて所定の回転角だけ延びていることにより、水平配置
と上記回転角によって決定される特別な斜め配置との組
み合わせを行う、光源像の操作を可能とする。このよう
に、投影平面において限られた高さである像に対して、
幅の拡大が行われる

【００３３】これとは対照的に、上方ゾーン２２、下方
ゾーン２４によって発生され、大きさが大きく、かつ垂
直方向または垂直線に対して若干傾斜して配置されると
いう２つの特徴を有するフィラメント像は、ジオプタレ
ンズによっては広げられない。これに関連し、ジオプタ
手段によるこのタイプの像のずれでは、ワイド化される
光ビームの質を低下することなしに得ることはできな
い。従って、これらの像は、常にビーム内の同一位置に
位置する。

【００３４】次に、本発明のヘッドランプの変形された
実施例を示す図３および図４を参照する。この実施例で
は、各ジオプタレンズ４０ａ、４０ｂは、ジオプタレン
ズによって影響される側方ゾーン２１ａ、２１ｂの外側
のリフレクタ２０上に、２つのマージナルゾーン２４
ａ、２４ｂが残るように、前方領域が切られている。こ
れらのマージナルゾーンは、直接ジオプタレンズが格納
位置にあるか作動位置にあるかにかかわらず、光源１０
によって発射される光を直接受けるようになっている。

【００３５】ジオプタレンズを切ったことの効果は、レ
ンズ４０ａの４３ａにおいて、図３に示される表面のよ
うな円錐形ターミナル表面によって定まる。この円錐形
表面は、中心が光軸上に位置し、適当な頂点角度を有し
ている。

【００３６】このように、ジオプタレンズが作動位置に
置かれていると、リフレクタのベース部分から発射され
た像、およびフィラメントの適切な寸法の像しかジオプ
タレンズによって処理されないので、光ビームは一様に
ワイド化され、一方、フィラメントから最も遠いマージ
ナルゾーン２４ａ、２４ｂによって発生される小さな像
は、光ビーム軸上に留まり、この軸に沿うビーム内に高
度な集中化された光を保持する。

【００３７】従って、図４に示すリフレクタは、６つの
ゾーン２１ａ，２１ｂ、２２、２３、２４ａおよび２４
ｂを有している。ジオプタレンズが介在されている時、
これらのゾーンのうち、リフレクタ２０の幅のうちの一
部にわたって、ある種の蝶の羽根のパターンを形成する
側方ゾーン２１ａ、２１ｂだけが、ジオプタレンズによ
って影響される。図３は、白熱ランプを収容するリフレ
クタのベース部分を貫通する孔に対応するゾーン２５を
も示している。

【００３８】各ジオプタレンズの外側表面４２ａ、４２
ｂは、所望する結果に従って、経験的に、または数学的
に定めることができる。

【００３９】水平軸方向の面にあるジオプタレンズ４０
ｂの外側表面４２ｂのトレースに対し、次の方程式が成
立する。この式は、図５に示した座標（ｘ，ｙ）に関連
している。

【００４０】

【数１】

【００４１】この積分によって次の式が得られる。

【００４２】

【数２】

【００４３】この式により、ｘの値の関数として線形に
発生するトレース４１ａ、４２ｂの相互の傾斜角を低減
させることができる。当然ながら、非線形に発生する形
状とすることも可能である。

【００４４】上記の説明では、リフレクタ２０はパラボ
ラ（放物）形状である。すなわち、ジオプタレンズが格
納位置にある時に、ロングレンジの比較的狭いビームを
発生すれば、ジオプタレンズが存在する時、すなわちジ
オプタレンズが作動位置にある時には、ワイドで、かつ
自動車の軸線に光を良好に集中させたワイドなビームを
発生する。

【００４５】当然ながら本発明は、他のタイプの照明装
置にも適用できる。特に本発明によって設けられるジオ
プタレンズは、ビームの垂直高さの変更を実質的になく
すことができるので、かかるライトは、カットフオフビ
ームを発生する種類のリフレクタ、すなわち好ましくは
フィラメントの像の最高点をカットフオフラインに一致
させることにより、フィラメントの像のすべてを、所定
のカットフオフリミット、すなわちラインより下にする
よう計算された表面を有するリフレクタと共に使用でき
る。従って、本発明のヘッドランプは、フォグランプ内
でも使用でき、またヘッドランプを補助するドライブラ
ンプにも適用可能である。

【００４６】別の実施例として、本発明におけるジオプ
タレンズを、像を下方に変位させるジオプタレンズの能
力により、ロングレンジのドライブビームをフォグ内で
使用するのに適したビームに変換するのに使用できる。

【００４７】更に別の実施例として、ジオプタレンズに
よりワイド化される光の部分を減少するよう、光源の片
側に、１つのジオプタレンズしか配置しないことも可能
である。この部分は、所望のとおりに変形できるので、
表面２２、２３に対する表面２１ａ、２１ｂの相対的な
大きさを決定するジオプタレンズの角度の大きさを変え
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘッドランプの水平横断面における半
略図である。

【図２】図１のヘッドランプの一部の正面図である。

【図３】本発明の別の実施例におけるヘッドランプの水
平横断面図である。

【図４】種々のゾーンを示す、図３のヘッドランプのリ
フレクタの正面図である。

【図５】水平平面における図１のヘッドランプの一部の
光学的な性質を示す拡大図である。

【図６】光軸に対して横方向の垂直面における図１のヘ
ッドランプの一部の光学的性質を示す拡大図である。

【図７】ヘッドランプのカバーガラスを除いた、ジオプ
タレンズを介在させることによって生じたフィラメント
の像の変位を示す投影図である。

【符号の説明】

１０光源２０リフレクタ２１ａ、２１ｂ側方ゾーン２２上方ゾーン２３下方ゾーン２４ａ、２４ｂマージナルゾーン３０カバーガラス４０ａ、４０ｂジオプタレンズ４１ａ、４１ｂ内側表面４２ａ、４２ｂ外側表面１０１、１０２、１０３、１０４仮想光源Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４光線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（１０）と、リフレクタ（２０）
と、カバーガラス（３０）と、光源とリフレクタの少な
くとも１つのゾーン（２１ａ、２１ｂ）との間に介在さ
れ、発生した光ビームを屈折により変えるようになって
いる、少なくとも１つのジオプタレンズ（４０ａ、４０
ｂ）とを含む自動車用ヘッドランプにおいて、少なくとも１つのジオプタレンズ（４０ａ、４０ｂ）
が、ほぼ円筒形の内側表面（４１ａ、４１ｂ）を含み、
この内側表面の軸線はリフレクタの光軸（Ａ）に接近し
ており、前記光軸（Ａ）は光源（１０）に接近してお
り、かつジオプタレンズが外側表面（４２ａ、４２ｂ）
を含み、この外側表面の前記内側表面に対する傾斜角
は、第１に、前記光軸に沿う水平方向および光軸の上下
の垂直方向に光源を屈折により漸次デフォーカスし、第
２に、光源の像を実質的に横方向にしかずらさないよう
に漸次変化しており、光源と、リフレクタの一方の側方
ゾーン（２１ａ、２１ｂ）との間に、ジオプタレンズが
介在されるように、ジオプタレンズは角度範囲を定めて
いることを特徴とする自動車用ヘッドランプ。
【請求項２】ジオプタレンズの内側表面（４１ａ、４
１ｂ）が、回転円筒体の上に画定されていることを特徴
とする、請求項１記載のヘッドランプ。
【請求項３】光源（１０）の各側に介在されるように
なっている２つの同じジオプタレンズ（４０ａ、４０
ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の
ヘッドランプ。
【請求項４】ジオプタレンズ（４０ａ、４０ｂ）が、
水平方向にリフレクタのベースに近いジオプタレンズ領
域から、リフレクタのベースから遠いジオプタレンズの
領域に向かって、漸次減少するデフォーカスを行うよう
になっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
かに記載のヘッドランプ。
【請求項５】光軸を通る水平平面におけるジオプタレ
ンズの内側面（４１ａ、４１ｂ）と外側面（４２ａ、４
２ｂ）の相互傾斜角が、前記光軸（Ａ）に沿う距離
（ｘ）の関数として、ほぼ線形に減少していることを特
徴とする、請求項４記載のヘッドランプ。
【請求項６】垂直方向における前記デフォーカスが、
各ジオプタレンズ（４０ａ、４０ｂ）の上端および下端
において２つの最大値に達するよう、光軸を通る水平平
面において、最小、好ましくはゼロであることを特徴と
する、請求項１〜５のいずれかに記載のヘッドランプ。
【請求項７】ジオプタレンズ（４０ａ、４０ｂ）が、
ジオプタレンズの位置にかかわらず、光源に直接露光さ
れるリフレクタのマージナル部分を残すように、リフレ
クタのベースから遠いほうの端部が切られている（４３
ａ、４３ｂ）ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれ
かに記載のヘッドランプ。
【請求項８】ジオプタレンズが、光軸上に中心が位置
するほぼ円錐形の表面（４３ａ、４３ｂ）によって切ら
れていることを特徴とする、請求項７記載のヘッドラン
プ。