JP2013110111A - 自動車ヘッドランプの発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ロービーム機能におけるカットオフ生成時の光損出を少なくする光生成アセンブリを提供する。
【解決手段】本発明は、出射光ビーム、特に、自動車用の出射光ビームを放出するデバイスであって、前記ビームが、第１のカットオフ平面にある第１のカットオフと、第１のカットオフ平面とは異なる第２のカットオフ平面にある第２のカットオフとによって範囲を定められ、デバイスが、光生成アセンブリを備え、光生成アセンブリが、光源と、光源からの光線から反射光ビームを生成するように構成されたリフレクタと、反射光線の経路上の位置にエッジが設けられ、かつ、第１のカットオフを形成するように構成されたシールド壁とを備え、リフレクタが、第２のカットオフを生成するように構成されることを特徴とするデバイスに関する。
【選択図】図４

Description

本発明は、特に、発光デバイスに関する。また、本発明は、発光デバイスと、２つのデバイスを備える照灯デバイスとを組み込んだ、光投影モジュールに関する。好ましい応用は、自動車産業と、信号および／または照灯デバイス、特に、自動車ヘッドランプの生産とに関する。

この自動車ヘッドランプの分野では、本質的に従来から、
‐ ７０メートル近くの路上投光距離を有する２つのロービームランプであって、本質的に夜間に使用され、かつ、ランプからの光ビームが対向車の運転手を眩惑しないように分布し、これらのビームは、対向車の運転手がいる領域を照らさないように、典型的には上部に水平な部分ができるように、好ましくは水平線からおよそ０．５７度下がるように、カットオフされる、２つのロービームランプと、
‐ 路上投光距離が６００メートルに到達可能なハイビームランプであって、対向車または先行車の運転手を眩惑させないように切り替える必要がある、ハイビームランプと、
‐ フォグランプと、
を備える照灯モジュールまたはヘッドランプが知られている。

最近は、眩惑を与えないようにすべき車両または人がいる場所では、暗闇領域を有する選択的ビームを形成することを含む、部分照灯モードが開発されてきた。例えば、従来のハイビームランプによって生じるような、対向車または先行車の運転手に対して過度な明るさになるという問題を回避するとともに、ロービームのみを使用することに対する路上の照灯が改善されている。このような選択的照灯機能は、可変配向型走行ビーム（ＡＤＢ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）といわれることもある。

仏国特許出願公開第２９４２０２０（Ａ１）号明細書

この分野において、特許文献１では、「ロービーム」機能に関してＬＥＤ（発光ダイオード）型の光源を関連付け、かつ、相補的なハイビーム機能に関して同様の技術の光源を関連付ける、投影モジュールが提案されている。この先行技術では、特に、ロービーム配光と相補的なハイビーム配光との間の明暗分離の問題が取り上げられている。ロービーム機能は、機能の一環として、発光されるロービームの選択的空間分布を可能にする垂直カットオフおよび水平カットオフを用いて実施される。これらの２つのカットオフは、シールド表面とプロファイルブレードとを組み合わせて実施される。関連するＬＥＤ源によって発光される光は、シールドおよびブレードによって生じる二重のカットオフを受ける前に、ミラーコレクタによって反射される。この方法は最も単純な解決策に見えるかもしれないが、このカットオフ技術では著しい光損失が生じてしまう。

本発明により、この問題を解決することができる。

この目的のために、本発明は、出射光ビーム、特に自動車用の出射光ビームを放出するデバイスに関する。このデバイスは、前記ビームが、第１のカットオフ平面にある第１のカットオフと、第１のカットオフ平面とは異なる第２のカットオフ平面にある第２のカットオフとによって範囲が定められる、というものである。このデバイスは、光生成アセンブリを備え、光生成アセンブリは、光源と、光源からの光線から反射光ビームを生成するように構成されたリフレクタと、反射光ビームの経路上の位置にエッジが設けられ、かつ、第１のカットオフを形成するように構成されたシールド壁とを備える。このデバイスは、リフレクタが、第２のカットオフを生成するように構成されることを特徴とする。

先行技術は、光源およびミラーの下流にカットオフを作り出すようにビームを処理するのに対して、本発明は、リフレクタによってカットオフの１つを生成する。このようにして生成されたカットオフがシールドまたはブレードを含まないことにより、より少数の別々の機能要素を備えるように形成されたアセンブリの合理化と組み合わせて、発光効率が改善される。

好適には、リフレクタは母線を有し、この母線は、第２のカットオフ平面に平行な平面の断面形状が実質的に楕円の一部分である輪郭を有する。母線は、楕円の少なくとも１つの四分円を表してもよい。

母線面に、好ましくは母線面に直交する方向に、投影される光源の中心が、母線の焦点の１つに、および／またはリフレクタの母線が導き出される楕円の長軸上に、位置してもよい。したがって、光源によって放出された光線は、楕円形輪郭を有する母線の構造の第２の焦点の方へ全体的に配向される。母線は、好ましくは、実質的に、第１のカットオフ平面のリフレクタの高さの中央に位置するか、または第２のカットオフ平面に対して垂直方向に位置する。第２のカットオフ平面は、好適には水平であり、母線面は、光源に随意に遭遇する。

当該光源は矩形であってもよい。１つの可能性は、光源のエッジ、好ましくは、上側水平エッジが母線面内に含まれることである。このように、光源は、例えば、垂直矩形エミッタであり、このエミッタの上側エッジは、母線面と同一平面である。

リフレクタは、好ましくは、リフレクタの光軸に垂直な無限遠の平面にリフレクタの各点で形成された光源の像が、垂直面と母線面との間の交差部分に位置する直線に接触するが、この直線が前記像と交差しないように作られる。

リフレクタの表面の構造パラメータにより、随意に、第２のカットオフのシャープネスが修正可能になることに留意されたい。例えば、第２のカットオフが水平または略水平であれば、拡散下方カットオフが、別のビームとの結合を改善することができる。

上記の部分に記載した主な特徴に加えて、本発明の照灯デバイスは、以下の追加の特徴の１つ以上を同様に有してもよい。
‐ シールド壁のエッジは、実質的に、母線の第２の焦点のレベルに位置する。したがって、リフレクタによって反射された光線は、このレベルに集中する。
‐ シールド壁は平面であり、好適にはリフレクタの軸を含む。
‐ シールド壁には反射性がある。これにより、シールド壁に影響を及ぼすビームベンダー反射光線が発生する。このようにして、本発明は、好適には、光線の一部分、好適には、半分、が投影要素に直接到達し、かつ、別の部分、好適には、リフレクタを離れる光線のもう半分、がシールド壁によって最初に反射されるように、リフレクタを離れる光線を発生させる。
‐ 出射光ビームを投影する要素は、第１のカットオフ平面における光の分布を大きく変えることなく、第２のカットオフ平面における光の拡散を生じさせるように構成される。したがって、この要素は、第１のカットオフの形成に関与するが、第２のカットオフを劣化させることはない。第１の実施形態では、出力光ビームを投影する要素は、レンズを含むか、またはレンズから構成される。レンズは、好ましくは、シールド壁のエッジのレベルに位置する対象物焦点線を有する。レンズは、第１のカットオフに従って配向された軸、または第２のカットオフ平面に垂直な軸を有する、円柱レンズであってもよい。シールド壁は、前記第１のカットオフを形成するレンズによって結像されたエッジを与える。
‐ レンズは、好ましくは、第２のカットオフ平面にある異なる断面の２つの部分を含み、２つの部分のうちの第１の部分は、リフレクタから直接くる光の大半を受け、２つの部分のうちの第２の部分は、シールド壁によって反射される光の大半を受け、２つの部分の輪郭は、共通の接線方向を有するレンズの光軸のレベルで結合する。レンズを２つの機能領域に分離することで、要求に応じた最適化が可能になる。特に、これらの２つの部分により、色収差への対処が可能になる。レンズは、好適には、完全な無収差ではなく、幾何収差を補正するために、２つのレンズ部分の接触平面にわずかな湾曲が与えられる。
‐ 出射光ビームを投影する要素は、レンズの代わりに、セカンダリリフレクタを備えてもよく、このセカンダリリフレクタの表面は、第１のカットオフ平面に平行に配向され、かつ、部分放物線の断面を有する母線を有する、部分円筒状である。部分放物線形状の輪郭は、好ましくは、実質的に、シールド壁のエッジのレベルに位置する焦点を有する。
‐ 投影要素および光生成アセンブリは、相対移動を呈することもある。また、このデバイスは、デバイスの一部分のみを移動させることによって、ＡＤＢ（可変配向型走行ビーム）機能用の偏光ビームを有するヘッドランプとして機能することができる。相対移動は、移動投影要素および固定光生成アセンブリ、またはその逆によって実現されてもよい。相対移動は、回転および／または平行移動を含んでもよい。
‐ 第１のカットオフ平面は垂直であり、第２のカットオフ平面は水平である。したがって、断面が帆状のビームが形成され、カットオフラインは「Ｌ」字または左右反転の「Ｌ」字を形成する。
‐ 光源によって放出される光線の大半は投影要素に到達する。損失がある場合には、反射係数を無視すると、シールドが反射性であるときに、損失は、シールドのレベルでは起こらない。
‐ 光源は、発光ダイオードまたはこのような発光ダイオードの集合である。光源の全体形状は、好適には矩形である。

本発明では、概して、第１のカットオフがシールドで生成される一方で、第２のカットオフはリフレクタによって生成され、シールドやブレードを伴わないため、第１のカットオフは、第２のカットオフよりシャープになる。実際、第１のカットオフが、シールド、特に、シールドのエッジ、の投影によって生成されるときに、像がよりシャープになる。したがって、第２のカットオフが部分的なビームの下縁部として使用される場合には、第２のカットオフは、上側カットオフ、特に、水平部分のあるカットオフを有するビームの上側カットオフと結び付くか、または重畳されてもよく、第２のカットオフがシールドによって得られる場合よりも、これらの２つのビームの接合レベルでの均質性が増す。一方で、第１のカットオフが次に横断カットオフを発生させるために使用される場合には、カットオフのシャープネスにより、運転手を眩惑させないように対向車側に位置付けることができる。

本発明の１つの変形例では、レンズは、レンズの入口光学面または出口光学面上に一連のパターンを備え、前記パターンは、シールドのエッジに平行な好ましい方向に延伸する。これにより、前記好ましい方向、ひいては、エッジに垂直な優先平面において、カットオフの両側で得られる光線が拡散可能になる。この場合には、このレンズの変形例により、垂直カットオフになるように優先的に意図された第１のカットオフは、これらのパターンがない場合よりもシャープではない。

１つの利点として、この変形例により、本発明のこの変形例による２つのデバイスによって得られる２つの部分ビームが結合し、カットオフが結合されるときに良好な均質性を保持しながら、一方のデバイスは右側に垂直カットオフを有するビームを生成し、他方のデバイスは左側に垂直カットオフを有するビームを生成する。

また、これにより、垂直カットオフのレベルでの影領域と照明領域との間に発生するコントラストを低くすることができる。さらに、ビームは、ビームの放出元である車両の運転手にとってもより快適なものである。

この変形例の１つの実施形態では、レンズは、以下の特徴をさらに有するものであってもよい。
‐ パターンは、レンズの入口表面または出口表面のすべてにわたって延伸し、
‐ パターンは、レンズの表面での厚さの変更によって得られ、
‐ パターンは、好ましい方向に延伸する縞であり、
‐ 縞は、縞を保持する面が波形になるように構成され、かつ、配設され、
‐ レンズは、特に、無収差断面を有するレンズの出射面に対応する基本的な幾何学的表面を有し、レンズの波形面が可変勾配の波形部を含み、この勾配は基本的な幾何学的表面に対して測定され、好ましくは、波形部がレンズの中心を通過する軸に近いほど勾配が大きくなり、相補的なビームの最大照明の領域を１つのみ作り出すことを特徴とし、
‐ 波形部の振幅は、該当する波形部とレンズの中心との距離が増大するのに伴い低下する。

これらのパターンを含むレンズを有する別の実施形態では、パターンは、レンズの入口表面または出口表面上にわたって延伸せず、本発明の照灯デバイスは、レンズの一部分のみが反射光線を受けるように配設され、反射光線は、レンズから離れた後に、ビームカットオフを形成する。この実施形態では、レンズはこの領域でのみ上述したようなパターンを含む。

本発明は、また、本発明のデバイスを含む光投影モジュールと、前記デバイスの回転手段とに関する。

本発明は、また、本発明の第１のデバイスおよび第２のデバイスを備える照灯システムに関し、第１のデバイスは、出射光ビームが第１のカットオフに対応する側方カットオフの右側に向かうように配設され、第２のデバイスは、出射光ビームが第１のカットオフに対応する側方カットオフの左側に向かうように配設される。

本発明は、また、上記に示したような、本発明の少なくとも１つのデバイス、および／または、少なくとも１つのモジュール、および／または、少なくとも１つのシステムが設けられた車両に関する。

本発明の他の特徴、目的および利点は、非制限的な例によって与えられる添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。

最大光度Ｉｍａｘを有する本発明によって生成可能な二重カットオフビームの断面図。 本発明のコンポーネントの斜視図。 リフレクタの輪郭および反射する光線の特定の偏向を表す縦断面図。 光源のレベルで、この配向におけるリフレクタの輪郭および光線の経路を示す図３の断面に垂直な断面を示す図。 第２のカットオフの方向にビームを拡散するための目標を規定することによって、リフレクタの形状のデザインの基本として機能することができるビーム拡散機能の一例を示す図。 光線を直接受けるか、またはシールド壁を介して受けるかに応じて構成されるレンズで射出ビームを投影する要素として機能するレンズの１つの特定の実施形態を示す図。 光線を直接受けるか、またはシールド壁を介して受けるかに応じて構成されるレンズで射出ビームを投影する要素として機能するレンズの１つの特定の実施形態を示す図。 レンズの光軸が、光源、リフレクタおよびフレーム壁によって形成されたアセンブリに対してずらされた本発明の変形例を示す図。 投影要素としてセカンダリリフレクタを採用したレンズの別の実施形態を示す図。 セカンダリリフレクタと、光源、リフレクタおよびフレーム壁によって形成されたアセンブリとの間で平行移動してずらされた図９の変形例を示す図。 セカンダリリフレクタと、光源、リフレクタおよびフレーム壁によって形成されたアセンブリとの間で回転してずらされた図９の変形例を示す図。 リフレクタの表面を規定するために使用される第２のカットオフ平面パラメータの断面を示す図。 本発明の変形例のコンポーネントの斜視図。 光源３のレベルおよび平面ＸＹに平行な平面における図１３の断面図。 対向車がある場合の本発明のシステムによって生成される選択的なハイビームの図。 対向車または先行車がない場合の本発明のシステムによって生成される選択的なハイビームの図。 レンズの横断位置、すなわち、Ｙ軸に沿った位置の関数として、図１３および図１４からのレンズの波形部の振幅を表す図。 図１７の曲線の中央部分の拡大図。

「垂直」および「水平」という用語は、方向、特に、ビームのカットオフ方向を示すために本明細書において用いられるが、「垂直」という用語は水平の平面に対して垂直な方向を表し、「水平」という用語は水平の平面に対して平行な方向を表す。これらの用語は、車両のデバイスの動作条件下で考慮されるべきものである。これらの用語の使用は、垂直方向および水平方向のわずかな変動が本発明から除外されることを意味していない。例えば、ここでは、これらの方向に対する±１０°程度の傾斜は、本明細書では２つの好ましい方向の小さな変動と見なされる。

図１は、実質的に垂直方向の第１のカットフオフ１と、実質的に水平方向の第２のカットオフ２と、を有する射出ビームの一例を示す図である。垂直カットオフおよび水平カットオフ（ここでは、底部）の交差部分は、「Ｌ」字型を形成する。Ｉｍａｘは、射出ビームの最大光度の領域を表しており、この領域は、帆の形状である。

さらに、本発明のデバイスによって生成されるカットオフは、空間において任意の配向を有してもよい。したがって、第１のカットオフ平面の垂直方向および第２のカットオフ平面の水平方向は、一例にすぎない。

さらに、本発明は、以下により詳細に説明する発光デバイスによって生成されたビームの代わりに、またはこのビームに加えて、他のビームを投影する追加のデバイスを関連付けてもよい。

好ましい実施形態として、このビームは、いわゆる、ＡＤＢ照灯モードで動作するためのロービームに追加されてもよい。例えば、アセンブリは、回転プレート上に取り付けられてもよく、垂直方向に従った回転プレートの配向により、ＡＤＢ機能の調節が可能になる。好ましい変形例では、ＡＤＢビームを生成するデバイスは、ロービームを生成するデバイスに対して移動式である。

ＡＤＢへの応用では、以下の照灯パラメータ値、すなわち、
‐ 少なくとも３００ｌｍ（ルーメン）に等しいフラックスと、
‐ 水平方向に１５度程度（２５ｍで６ルクス程度の照明レベル）および水平方向の上方に少なくとも５度の高さの出射ビームの最大照明と、
が採用されてもよい。

本発明のデバイスは光源３を含み、光源３は、好適には、図２の例によって示す直交座標系のｙ軸に沿って配向された平均方向を有する側に実質的に向かって光線を放出するように構成される。光源３は、１つ以上の個々の発生源、より詳細には、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されてもよい。複数のダイオード（ＬＥＤ）の場合には、複数のダイオードを同じ平面に位置付けることが好ましい。図示した実施形態では、この平面は垂直方向に配向されているが、これは、本発明を限定するものではない。いくつかの実施形態では、この平面が傾斜してもよいことに留意されたい。

図示した実施形態の場合には、光源３は、単一のＬＥＤ、例えば、複数の半導体素子を有するＬＥＤ、から構成され、このＬＥＤは、リフレクタに対して横断して、かつ、リフレクタの対面側に向かって放出が方向付けられるような配向を有する垂直平面において、リフレクタ６の第１の焦点Ｆ１のレベルに位置付けられる。リフレクタの軸は、特に、以下により詳細に説明するように、リフレクタの構造に対して母線となる楕円形部分の長軸に位置する幾何学的焦点Ｆ_１およびＦ_２の線によって規定される。

ここで図２を参照すると、出射ビームを投影する要素が略図的に示されており、ここではこの要素はレンズ７の形態をとっている。この実施形態では、光生成アセンブリは、
‐ 上述した光源３と、
‐ リフレクタ６と、
‐ リフレクタ６によって反射された光束の一部分が遮られるレベルにエッジ５を有するシールド壁４と、
を含む。

第１のカットオフ１に関与するシールド壁４は、好適には、垂直平面に（または、第１のカットオフの平面の傾斜に依存して）配向される。このエッジ５は、第１のカットオフ線１を規定する。好適な実施形態では、このエッジは直線からなるものであってもよい。損失を避けるために、シールド壁４は、好適には、ビームベンダーとして動作するので、リフレクタ６によって光が反射する領域に反射表面を有する。

光源３、シールド壁４およびリフレクタ６は、好適には、放出された光の一部分が、リフレクタ６を介して直接投影要素に到達し（図２の場合のレンズ７）、光の一部分が、シールド壁４での第２の反射をした後に、間接的に投影要素に到達するように配置される。

これを達成するために、光源３は、好適には、リフレクタ６と対面する位置に設けられ、かつ、シールド壁４と、図４に見られるレンズの光軸１５と、に対して垂直な平均光線を放出するように、シールド壁４の平面に配置される。

光源３、リフレクタ６およびシールド壁４によって形成されたアセンブリを離れる光線は、背面８を介してレンズ７に入り、前面９を介してレンズ７を離れる。

上述したように、シールド壁４のエッジ５により、第１のカットオフ１の規定が可能になる。レンズ７は、シールド壁４と協働して、出射ビームの要求された拡散を水平方向に（または、より一般には、第２のカットオフ平面に）生成する。レンズ７は、好適には、レンズ７の対象物焦点面に配置されるエッジを無限遠で結像する。

レンズ７は、好適には、他のカットオフ平面において光出力を有していない。実際、本発明によれば、第２のカットオフ２はリフレクタ６によって作られ、その形状により、反射光線が第２のカットオフ平面に到達しなくなる。リフレクタ６によって、このようにして生成されたカットオフを劣化させないように、レンズ７は、光線の垂直方向を変更しないように構成されるが、この光線とは、レンズに到達し、かつ、第２のカットオフ平面に平行な光線である。

図３は、特に、第１のカットオフ平面の断面において、出射ビームが第２のカットオフを有するように、すなわち、図面では、光源３によって放出された光線１１によって生成される反射光線１２が下方に方向付けられないように、どのようにしてレンズ７が光線を反射して伝達するかを示す。

図２に戻ると、直交座標系ｘ、ｙ、ｚが図示されており、以下、この座標系を用いて、本発明の理解に有用な方向の定義を単純化する。平面（ｘ，ｚ）は、第１のカットオフ１が位置する平面に対応する。方向ｚは、好適には垂直方向である。また、平面（ｘ、ｙ）は、水平平面である。方向ｙは、好ましくは光源３の平均放出方向に対応する。図４、図６、図７および図８では、同じ直交座標系ｘ、ｙ、ｚが参照される。

図４は、投影要素としてレンズ７を使用する本発明の実施形態では、第２のカットオフ２の平面に実質的に平行に配向された平面（ｘ，ｙ）の断面を示す。同図は、特に、リフレクタ６の好ましい輪郭の視覚化と、光生成アセンブリのコンポーネントの好適な相対位置決めとを可能にする。

この場合には、リフレクタ６は、平面（ｘ，ｙ）に部分楕円の輪郭を有する。特に、図５の場合のように、水平方向の拡散を制御するために、楕円輪郭の変形例が許容される。

この部分は、アセンブリの後部に位置し、かつ、ｘ軸上にある頂点２０から自由端に、光の経路に対して、頂点２０に対して前方に向かって、すなわち、より投影要素の方に向かって、延伸する。楕円形輪郭は、好適には、少なくとも９０°の角度の扇形、すなわち、少なくとも楕円形の四分円（ここでは、楕円形によって範囲が定められ、かつ、楕円形の長軸と短軸との間に位置する領域の四分円）にわたって延伸する。楕円形輪郭は、投影要素の方向に延伸し、光軸１５に向かって内曲した端部を有するリフレクタを形成してもよい。

楕円形状は、ここでは好ましいが、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

厳密な楕円形状の変形例が、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。それでも、図４に示す部分楕円形の輪郭が好ましい。実際、楕円形の第１の焦点Ｆ_１に垂直方向に揃えて光源３の中心を配置することによって、光線は、楕円形輪郭の第２の焦点Ｆ_２の周りのリフレクタ６によって反射される。エッジ５をこの焦点Ｆ_２に配置すると、元の光線の一部（実質的には光線の半分）がシールド壁４に影響を及ぼし、かつ、壁によって反射されるようになる。

図４に示す状況では、レンズ７の対象物焦点線は、焦点Ｆ_２に揃えられるため、エッジ５は、レンズ７によって無限遠で結像される。

図４の平面（ｘ，ｙ）の断面に表されたリフレクタ６の楕円形輪郭は、リフレクタ６の全表面構造の母線をさらに構成する。以下、この表面を決定する一例を説明する。

１ ‐ この表面決定プロセスの第１のステップは、リフレクタ（６）の母線を組み立てるステップを含み、リフレクタ（６）の輪郭は、特に、平面（ｘ，ｙ）において、すなわち、ｚ＝０で、図１２に示されている。

このため、所与の点Ｍ（ｘ（θ）；ｙ（θ））に対して、リフレクタの表面に対して接線方向のベクトル

および法線ベクトル

が、ｘ軸と方向ＯＭとの間の図２に示す角度θの関数として算出される。また、

は、θから距離ｃの位置にあってｙ軸に平行な直線ｙ_２上の反射光線の衝突点が、ｙ_２（θ）で示す要求値に等しいｙ座標を有するように、決定される。図５は、リフレクタ６によって反射されたビーム拡散を、関数ｙ_２＝ｆ（θ）を用いて調節する方法を示す。図５の場合において、リフレクタ６の表面は、高い最大光度を維持するために、大きな像（表面の背景像）、わずかに小さな中程度のサイズの像、および非常に小さな像（リフレクタのエッジからの像）の優れた拡散性を得るように構成される。

ビームに光の欠落を生じたり、表面に不連続性を生じたりしないステップがとられることが好ましい。

図１２に戻ると以下の要素が特定される：
‐ Ｏ：座標系ｘ、ｙ、ｚの原点であり、この原点に、この計算に使用する点源を配置する；
‐ Ｍ（ｘ（θ），ｙ（θ），ｚ＝０）、角度ＯＸ，ＯＭ＝θ、母線の点Ｍは以下のように表される。

‐ Ｍ_２（ｃ，ｙ_２（θ），０）は、Ｍでリフレクタ６によって反射される光線が、平面ｚ＝０において直線ｘ＝ｃと交差する点。

さらに、
‐ ｆは楕円の焦点距離であり、
‐ 点「２０」はｘ＝−ｆで固定横座標を有し、
‐ ｃは母線を有する楕円の焦点Ｆ_１およびＦ_２間の距離であり、
‐ 焦点Ｆ_１は、好適には、点Ｏ（０，０，０）に位置する。

上記前提条件を用いると、以下のように書き表すことができる。

デカルトの法則により、

は、反射光線が図示するようなものであれば、Ｍで法線である。

式（１）および（２）は、

の定義により、

であるため近付くことができ、
このとき、

である。

したがって、

であり、このとき座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）において、

である。

このようにして、初期条件ｘ（０）＝−ｆから水平母線を与える微分方程式（ｘのｘ’関数および変数θ）の正規化表現が得られる。

２ ‐ リフレクタ６の三次元形状は、母線から導き出される（点の決定。但し、ｚ≠０）。

一般的に言えば、光源３（ｘ方向の寸法Ｌおよびｚ方向の寸法ｈ）は、点Ｍ（ｘ，ｙ）を通過し、かつ、法線

を含む垂直面

に投影される。

この投影において、この垂直平面に４つのセグメントが規定されるが、各セグメントは、投影源３の（図３に示す２つの角１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄの間のそれぞれの）エッジに対応する。

セグメントは、放物線の一部としてとらえて決定される。

より詳細には、以下のパラメータを使用する。
ε＝１ リフレクタの上部（ｚ＞０）
ε＝−１ リフレクタの下部（ｚ＜０）
ｘ方向の長さＬおよびｚ方向の高さｈの矩形光源
光源の中心は、座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）の点

に置く。

ｆ_ｐ：各放物線セグメントのパラメータ
但し、

である。

さらに、

（座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）の点Ｍでリフレクタの法線である単位ベクトル）である。

さらに、

＝点Ｍで反射された光線の方向ベクトル（ノルム定義）である。

円筒の断面が、実質的に、垂直面

（ベクトル

および点Ｍを含む平面）を有する図３の形状のもの（垂直面

に含まれた４つの放物線部分の組み合わせ）である円筒の交差部分は、垂直面

との要求されたリフレクタ表面の交差部分に相当する。この構造は、表面を規定する曲線の集合を得るように、θのすべての値に対して繰り返される。断面がｚの関数として表せる限り、反射表面のパラメータ方程式Ｅ_１がθおよびｚの点で得られる。

垂直面

において、光源のエッジに各々対応する放物線セグメントの式は、以下のように表されてもよい。

式中、｜Ｚ｜＜２ｆ_ｐであれば、ζ＝０であり、
｜Ｚ｜＞２ｆ_ｐであれば、ζ＝ｈである。

また、

であり、さらに、

であり、これは、点Ｍ（ｘ，ｙ）と、垂直面

に含まれる、サイズＺのリフレクタの点Ｍ’（θ，Ｚ）の平面ｚ＝０への投影との間の距離である。

・前述した式Ｅ１は、以下の形態をとる。

要約すると、リフレクタ６は、この実施形態では、矩形であり、平面であり、かつ、特に、図３および図４のように設けられるとすると、無限遠で、光軸に垂直な水平線上に光源３の像の位置合わせを確保しながら構築可能である。このようなリフレクタ６は、光源３の４つの角１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの構築面

の投影部に収束される４つの楕円弧から構成される水平軸および母線を伴う円柱の垂直面

による交差部分によって構成された平面連続的に導出可能な曲線群によって規定される。リフレクタ６の母線上の所与の点に対して、

は、二次元構造から反射された光線を含み、

は垂直であり、かつ、該当する点で母線に対する法線を含み、円柱の軸は、

に対して垂直である。次に、リフレクタ６は、パラメータＬおよびｈ（それぞれ、光源３の長さおよび高さ）を伴うθおよびｚのパラメータ方程式によって規定される。

水平線でリフレクタによって得られる無限遠での位置合わせは、光源３の像の少なくとも１つの角が線に接触するが、この線が像のエッジと交わらないようにされる。

３ ‐ 焦点と（０，０）での第１の焦点との間の距離ｃが母線輪郭として用いられる、焦点距離ｆの楕円の実施形態。

上記表記を再度使用すると、

であり、式中、Θは、上記に与えられた楕円のパラメータ方程式である（このパラメータは、前述した一般的な場合の角度θとは異なる）。

したがって、

であり、式中、高焦点に対して、ε＝１、低焦点に対して、ε＝−１であり、

であり、式中、｜ｚ｜＝２ｆ_ｐの変化とともに、後方焦点に対して、ζ＝０、前方焦点に対して、ζ＝ｈであり、最終的に、

である。この点Ｍは、Θおよびｚの関数としてリフレクタ６の定義を与える。

ｙ_２（θ）＝０の一般的な場合の式を適用することによって、θおよびｚの関数として同じ表面を得ることができる。

図６および図７は、方向ｚに配向された長手軸を有するレンズが実質的に円柱レンズであり、平面ｘ、ｙにおけるレンズの断面が、焦点Ｆ_２と、光軸１５の無限遠の点との間の無収差レンズの断面である、実施形態のさらなる詳細を示す。このような全体的な形状を越えて、レンズ７は、ある収差を最小限に抑えるために、純粋な無収差レンズに対してわずかに修正されてもよい。

したがって、対象物の場（ｙ，ｘ）（好ましい実施形態では垂直）の幾何学的収差を補正するために、レンズ７は、垂直面にわずかな湾曲を有する。

第１のカットオフ１に沿って、色収差を補正するために、レンズ７は２つの領域１６、１７とともに用いられてもよく、領域１６、１７の各々は、好適には、光軸１５を通過し、かつ、第１のカットオフ１に沿って配向される、平面の両側にある半分のレンズを表す。左手側の部分（領域１７）は、レンズ７の焦点Ｆ_２の後に光軸１５と交差するので、ビームベンダーとして働くシールド４の壁に反射から生じる光線の大半を受ける。

図６は、特に、レンズ７による「赤色」光線の偏向を示し、図７は、「青色」光線の偏向を示す。より正確に言えば、図６において、領域１７は、青色レンジの波長のためのものであり、リフレクタ６の第２の焦点Ｆ_２を結像する。図７は、右手側の部分（領域１６）が赤色レンジの波長のためのものであり、無限遠で焦点Ｆ_２を結像し、かつ、レンズ７の中心での引き寄せおよび厚さにおいて他の領域１７と同じ条件を満たすことを示す。したがって、２つの領域１６、１７の表面は、連続したレンズ７を得るように結合することが好ましく、２つの領域１６、１７は、さらに、結合部で共通の接線を有する。レンズ７の中心を通過し、かつ、軸に平行な光線は、波長にかかわらず逸れない。レンズ７は、領域１６の「赤色」焦点および領域１７の「青色」焦点がリフレクタ６の焦点Ｆ_２、好ましくは、レンズ７の理論的な焦点Ｆ_２、で一致するようなものであることが好ましい。

図８は、レンズ７を採用する実施形態の変形例を示す。この場合、一方では、レンズ７と光生成アセンブリ（光源３、リフレクタ６、およびシールド壁４を含む）との間でｙ軸に沿った平行移動があることで、この光生成アセンブリがレンズ７の光軸１５からずれて、デバイス内部の相対移動によって出射ビームの方向を変える。他の移動も可能である。この実施形態は、以下において、他の図面を参照しながら説明する。

あるいは、投影要素は、セカンダリリフレクタ１８、特に、色収差（金属化ミラーには見られない）をなくすことができるセカンダリリフレクタ１８、からなるものであってもよい。図９は、このような実施形態を示す。リフレクタ６によって反射された光線は、セカンダリリフレクタ１８によって再度反射される。この構成により、特に、出射ビームの軸を角度的にずらす（セカンダリリフレクタ１８の軸１９に沿って配向する）ことができる。この構成により、特に、リフレクタ６の軸に対して出射ビームの軸の角度をずらす（セカンダリリフレクタ１８の軸１９に沿って配向する）ことができる。セカンダリリフレクタ１８の表面は、好適には、焦点Ｆ_ｒを有する部分放物線の輪郭を有する軸ｚに沿って配向された円筒状部分の表面である。

焦点Ｆ_ｒは、図９に示すように、シールド壁４のエッジのレベルに位置することが好ましい。しかしながら、出射ビームを変えるために、相対移動が使用されてもよい。レンズ７を有する実施形態のように、セカンダリリフレクタ１８によって形成された投影要素、または光源３、リフレクタ６、およびシールド壁４を備えるアセンブリのいずれかが移動されてもよい。さらに、相対移動のタイプには制限がなく、例えば、回転または平行移動が適していることもあれば、移動の組み合わせや構成曲線に沿った変位が適していることもある。

したがって、図１０は、エッジ５から焦点Ｆ_ｒを離して移動させる平行移動を示す。図１１は、焦点Ｆ_ｒを中心にしたｚの回転を示す。

収差の影響を制限するために、投影要素の最良な焦点を描く曲線に沿って変位をもたらすための選択が同様になされてもよい。回転により、角度にかかわらず、垂直カットオフ（一般に、カットオフ１）上で若干の一定のシャープネスが保たれるが、曲線に沿った変位に対してよりも、所与のカットオフ角度に対して、より多くのフラックスが失われる。

焦点距離が短い場合、所与の角度で、回転より平行移動の方が損失するフラックスが少ない。この原理の欠点は、レンズの焦点Ｆに対して焦点ぼけするとすぐに現れる色収差（およびセカンダリリフレクタ１８の場合、収差）であるが、曲線に沿った変位には、カットオフ１を与えるという利点があり、このカットオフ１は、中心ではシャープであり、ビーム角度が大きくなるにつれてシャープネスが減る。これは、軸外、ひいては、接近車両が検出される場合に相当する。道路脇に位置し、かつ、垂直カットオフを有するビームで照明される障害物が部分的に近付くとき、運転者の快適性を高めるために、その場所でのカットオフのシャープネスが低くなるように投影することが有効である。

図８、図１０、および図１１は、投影要素と光生成アセンブリとの間の内部移動の実施形態を示す。例えば、電動式ドライブでプレート上に取り付けることによって、ターニングデバイスを形成するために、デバイスのグローバルモビリティ機構が使用されてもよい。これは、ＤＢＬ（Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ：走行ベンディングライト）タイプの照灯技術に応用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合するすべての実施形態に及ぶ。

特に、リフレクタ６は、第１のカットオフ１を生成するように適用されてもよい。

図１３および図１４は、変形例を示しており、この変形例では、レンズ７’が、レンズの出口表面９’上に一連のパターンを含み、前記パターンは、シールド４のカットオフエッジ５に平行な好ましい方向に延伸する。図示したこの実施形態では、パターンは、好ましい方向に延伸する縞９０であり、縞を有する面が波形になるように構成されかつ配設される。縞９０は、レンズ７’の出口表面９’で厚さを調整することによって得られる。一方で、この実施形態では、レンズの入口面８’には縞がない。

図１３および図１４では、レンズ７’の波形または縞９０は、明確化のために、他の要素に比べて誇張されている。

これらの図では、縞９０は、レンズの出口表面９’の全体にわたって延伸していることが分かる。レンズ７’は、特に、図２および図４に示すレンズ７のような厳密な無収差レンズの出口面に対応する、基本的な幾何学的表面を有する。波形の振幅は、該当する波形とレンズの中心との距離の増加に伴い低減する。

輪郭は、縞間のピッチ「ｐ」が１ｍｍ程度であり、中央縞の振幅「ａ」が１〜１０マイクロメートル程度であるようなものであってもよい。図１７および図１８に示す実施形態では、振幅「ａ」は、レンズの中心からレンズのエッジまで、およそ５．６マイクロメートルからおよそ１．２マイクロメートルに展開するが、ピッチ「ｐ」は一定であり、およそ０．８３ミリメートルである。

図１５は、本発明の照灯システムによって生成される選択的ハイビーム１００を示し、この照灯システムは、本発明の第１のデバイスおよび第２のデバイスを備え、第１のデバイスは、出射光ビーム１０８が第１のカットオフ１に対応する側方カットオフの左側にくるように構成され、第２のデバイスは、出射光ビーム１０８’が第１のカットオフ１’に対応する側方カットオフの右側にくるように構成される。これらの第１のカットオフ１および１’は、この実施形態では垂直カットオフである。これらのビームは、第２のカットオフ２および２’によって底部で範囲が定められるので、第２のカットオフは下側カットオフである。このシステムが第１の車両に搭載されると、このシステムにより、第１の車両の運転手は、先行車の運転手または、図示するように、第２の対向車１０４の運転手を眩惑することなく、側方の視認性を得ることができる。このシステムは、第２の車両１０４の位置に対応する影領域１０２を、第１の車両の光ビーム１００に発生させるように制御される。以下、選択的ハイビームとも呼ばれるこの照灯ビームにより、光学デバイスは、検出された第２の車両のいずれかの側を照灯することができる。

この実施形態では、影領域１０２が生成される照灯ビームは、ロービーム１０６（実線曲線）と、本発明の第１のデバイスおよび第２のデバイスによって生成される２つのビーム１０８および１０８’（破線曲線）と、によって得られる。ロービーム１０６の代わりに、上側カットオフを有する他のビーム、特に、水平方向の上側カットオフを有する照灯ビーム、を利用することもできることに留意されたい。

影領域１０２は、本発明の第１および第２のデバイスからの光ビームのそれぞれ、すなわち、左手側の第１の上側ビーム１０８および右手側の第１の上側ビーム１０８’のそれぞれ、の垂直カットオフライン１および１’によって側方の範囲が定められる。左手側の第１の上側ビーム１０８は、図２のものに類似したものであり、右手側の第１の上側ビーム１０８’は、長手方向の垂直面ＸＺを中心に図２のものと対称的なビームに類似したものである。

これらの上側ビームは、下側のカットオフ２および２’が、下側ビーム１０６の上側カットオフ１１２と結合されるように下側ビーム１０６に追加される。これらの下側水平方向のカットオフライン２および２’のシャープネスは、シールドで得られるものより低いので、図１〜図１２に示す実施形態のように、波形がないレンズとともにシールド４のエッジ５の投影によって生成される垂直カットオフ１および１’よりシャープネスが低い。このように、上側ビーム１０８および１０８’の下側カットオフ２および２’が、下側ビーム１０６の上側カットオフ１１２に重畳されるとき、これらのカットオフ２、２’および１１２が完全に重畳していなくても、強度コントラストのラインに目立つものは見られない。

図１６は、車両が検出されていない状況を示す。この場合、左手側および右手側の上側ビーム１０８および１０８’は、垂直カットオフ、すなわち、右手側のカットオフ１および左手側のカットオフ１’のそれぞれが、場合によっては、わずかに重畳しながら結合される。図１３および図１４の変形例に示すレンズ７’を用いて、これらの側方カットオフ１および１’が完全に重畳していなくても、強度コントラストの目立つラインが回避される。

１／１’ 左手側の上側ビームの第１のカットオフ
２／２’ 右手側の上側ビームの第２のカットオフ
３ 光源
４ シールド壁
５ エッジ
６ リフレクタ
７ レンズ
７’ 波形レンズ
８ レンズ７の背面
８’ 波形レンズ７’の背面
９ レンズ７の前面
９’ 波形レンズ７’の前面
１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ 光源の角
１１ 放出光線
１２ 反射光線
１３ 直接光線
１４ 関節光線
１５ レンズの光軸
１６ 第１の部分
１７ 第２の部分
１８ セカンダリリフレクタ
１９ セカンダリリフレクタの光軸
２０ 頂点
９０ 縞
１００ 選択的ハイビーム
１０４ 反対方向からの第２の車両
１０６ ロービーム
１０８ 左手側の上側ビーム
１０８’ 右手側の上側ビーム
１１２ ロービームの上部カットオフ

Claims (21)

1. 出射光ビーム、特に、自動車用の出射光ビームを放出するデバイスであって、前記ビームは、第１のカットオフ平面にある第１のカットオフ（１）と、前記第１のカットオフ平面とは異なる第２のカットオフ平面にある第２のカットオフ（２）とによって範囲が定められ、前記デバイスは、光生成アセンブリを備え、
   前記光生成アセンブリは、
   光源（３）と、
   前記光源（３）からの光線から反射光ビームを生成するように構成されたリフレクタ（６）と、
   前記反射光ビームの経路上の位置にエッジ（５）が設けられ、かつ、前記第１のカットオフ（１）を形成するように構成されたシールド壁（４）と、を備え、
   前記リフレクタ（６）は、前記第２のカットオフ（２）を生成するように構成されることを特徴とするデバイス。
2. 前記リフレクタ（６）は、第２のカットオフ平面に平行な面の断面が、実質的に、楕円形の一部分の形状である輪郭を有する母線を有する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記母線の面に直交する方向に投影される前記光源（３）の中心が、前記母線の焦点（Ｆ_１、Ｆ_２）の１つと、前記楕円形の長軸とに位置する、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記母線は、前記第１のカットオフ平面にある前記リフレクタ（６）の高さの略中央に位置する、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記母線は、前記楕円形の少なくとも１つの四分円を表す、請求項２から４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記リフレクタ（６）は、前記光源から所定の距離に位置する前記楕円形の長軸に垂直な面に前記光源（３）の像を各点に作るように構成され、この像が、前記垂直面と前記母線の面との交差部分に位置する直線に接触するが、前記直線は前記像を交差しないことを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記第２のカットオフ平面は水平であり、前記光源（３）が矩形であり、かつ、前記母線の面が前記光源（３）の上側水平エッジを含む、請求項２から６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記シールド壁（４）の前記エッジは、実質的に、前記母線の第２の焦点のレベルに位置する、請求項２から７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記シールド壁（４）は反射性である、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記第１のカットオフの方向に前記光線を大きく逸らすことなく、前記第２のカットオフ平面に前記光の拡散を生じさせるように構成された前記出射光ビームを投影する要素を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記出射光ビームを投影する前記要素はレンズ（７；７’）を備える、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記レンズ（７；７’）は、前記シールド壁（４）の前記エッジ（５）のレベルに位置する焦点線を含む、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記レンズ（７；７’）が、前記第２のカットオフ平面に垂直な軸を有する円筒形である、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記レンズ（７；７’）は、前記第２のカットオフ平面に異なる断面を有する２つの部分（１６、１７）を含み、前記２つの部分のうちの第１の部分は、前記リフレクタ（６）から直接くる光の大半を受け、前記２つの部分のうちの第２の部分は、前記シールド壁（４）での反射からくる光の大半を受け、前記２つの部分（１６、１７）の輪郭は、共通の接線方向を有する前記レンズ（７；７’）の光軸のレベルで結合する、請求項１２または１３に記載のデバイス。
15. 前記レンズ（７’）は、前記レンズの出口面（９’）に一連のパターンを備え、前記パターンは、前記シールド壁（４）の前記エッジ（５）に平行な好ましい方向に延伸する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. 前記出射光ビームを投影する前記要素は、セカンダリリフレクタ（１８）を備え、前記セカンダリリフレクタの表面は、前記第１のカットオフ平面に平行に配向され、かつ、放物線部分の形状の輪郭を有する円筒部分である、請求項１０に記載のデバイス。
17. 放物線部分の形状の前記輪郭は、実質的に、前記シールド壁（４）の前記エッジのレベルに位置する焦点を含む、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記投影要素および前記光生成アセンブリは、相対移動性を有する、請求項１０から１７のいずれか一項に記載のデバイス。
19. 前記第１のカットオフ平面は垂直であり、前記第２のカットオフ平面は水平である、請求項１から１８のいずれか一項に記載のデバイス。
20. 請求項１から１９のいずれか一項に記載のデバイスと、前記デバイスを回転させる手段とを含む、光投影モジュール。
21. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の第１のデバイスと、請求項１から１９のいずれか一項に記載の第２のデバイスとを備え、前記第１のデバイスは、出射光ビームが前記第１のカットオフに対応する側方カットオフの右側に向かうように配設され、前記第２のデバイスは、出射光ビームが前記第１のカットオフに対応する側方カットオフの左側に向かうように配設される、照灯システム。

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