DE69303075T2

DE69303075T2 - Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Projektionsprinzip

Info

Publication number: DE69303075T2
Application number: DE69303075T
Authority: DE
Inventors: Ikutaka Yatsunami
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2013-03-19
Also published as: EP0561410A1; DE69303075D1; EP0561410B1; US5408390A; JP2553128Y2; JPH0575903U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer vom Projektortyp, der eine Glühbirne, die nahe dem inneren Brennpunkt eines konkaven Spiegeis vorgesehen ist, und eine konvexe Linse aufweist, die die von der Glühlampe ausgesandten und an dem konkaven Spiegel reflektierten Lichtstrahlen vorwärts bricht, so daß sie nahezu parallel zueinander sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen verbesserten und neuartigen Scheinwerfer vom Projektortyp, in dem reflektierte Lichtstrahlen in einem größeren Maß in einem Abschnitt nahe der Mitte des konkaven Spiegels des Lichtreflektors und mit einem geringeren Maß am Umfang des konkaven Spiegels gestreut werden.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer muß die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, hell beleuchten können, wobei er ein solches Verteilungsmuster der Helligkeitsintensität hat, daß er den Fahrer eines auf der entgegengesetzten Fahrbahn fahrenden Fahrzeugs nicht blendet.
Für eine solche Verteilung der Beleuchtungsstärke sind, um den Fahrer eines auf der entgegengesetzten Fahrbahn fahrenden Fahrzeugs nicht zu blenden, Fahrzeugscheinwerfer vom Projektortyp sind mit einer einfachen Linsenausgestaltung und einer vollständig kompakten Konstruktion vorgeschlagen worden. Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen beispielhaften Scheinwerfer vom Projektortyp. Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf den Scheinwerfer, Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Scheinwerfers in Fig. 1 und Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Scheinwerfers der Fig. 1.
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen konkaven Spiegel und das Zeichen F bezeichnet einen Brennpunkt des Spiegels 1. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Glühlampe, deren Glühfaden sich nahe dem Brennpunkt F befindet. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine konvexe Linse mit einer optischen Achse Z, die mit derjenigen des konkaven Spiegels 1 zusammenfällt.
Die Linie i-j in Fig. 1 gibt die Meridionalbildebene der konvexen Linse 3 an, auf die die von der Lichtquelle (Glühlampe) ausgesandten und an dem konkaven Spiegel 1 reflektierten Lichtstrahlen auftreffen.
Die oben genannten, auftreffenden Lichtstrahlen werden durch die konvexe Linse 3 gebrochen und nach vorne ausgesandt (nach rechts in Fig. 1 und 2). Wenn ein Schirm nahe der Meridionalbildebene angeordnet wird, ergibt sich eine Linie gleicher Beleuchtungsstärke aus dem Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Linie H-H ist eine horizontale Linie auf dem Schirm und die Linie V-V ist eine vertikale Linie auf dem Schirm.
Wie es in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist eine Abschirmung 4 vorgesehen, die eine Abschneidelinie entlang der Meridionalbildebene aufweist. Insbesondere ist die Abschneidelinie 4a so gebildet, daß sie sich von dem horizontalen Schnitt i- j der Meridionalbildebene nach unten fortsetzt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 4 zeigt die Entsprechung zwischen dem Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke und der Abschirmung 4. Wie man sieht, läuft die obere Hälfte des Lichtbündels vorwärts. Die Abschirmung 4 schneidet den Hauptteil der unteren Hälfte. Das übrige der unteren Hälfte oberhalb der Abschneidelinie 4a kann nach vorne gehen. Fig. 5 ist eine erläuternde Zeichnung, die schematisch das Lichtprojektionsmuster durch eine Linie gleicher Beleuchtungsstärke auf einem Schirm zeigt, der sich vor dem Scheinwerfer befindet.
Das Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke, das in Fig. 5 gezeigt ist, erzeugt ein Lichtbündel, das geeignet verwendet wird, wenn zwei Fahrzeuge aneinander vorbeifahren. Wenn jedoch ein Fahrzeug ohne ein Fahrzeug auf der entgegengesetzten Fahrbahn fährt, mag das Lichtbündel von der Abschneidelinie 4a' nicht abgeschnitten werden. Wenn die Abschirmung 4 von dem Scheinwerfer vom Projektortyp, der in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, fortgelassen wird, wird der schraffierte Bereich des Lichtbündels in Fig. 4 nicht abgeschnitten, und somit ergibt sich ein Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke, das in Fig. 6 gezeigt ist.
Fig. 7(A) und 7(B) sind erläuternde Zeichnungen, die mehr im einzelnen das Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke des herkömmlichen Scheinwerfers vom Projektortyp zeigen. Das Muster in Fig. 7(A) ist im wesentlichen ähnlich dem in Fig. 6 gezeigten. In diesen Figuren ist die maximale Helligkeitszone des Musters (sogenannte "heiße Zone") klecksartig gezeigt. Die Helligkeitsverteilung entlang der Linie H-H in Fig. 7(A) ist in Fig. 7(B) gezeigt.
Wie man aus Fig. 7(B) sieht, macht es das Vorliegen der Zone hoher Helligkeit (heiß), die nahe der Mitte des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärke gebildet ist, für den Fahrzeugfahrer schwierig, das Fahrzeug, einen Spaziergänger oder einen anderen Gegenstand in der Zone geringerer Helligkeit um die heiße Zone herum zu unterscheiden oder sichtbar zu erkennen. Der Fahrzeugfahrer ermpf indet die Helligkeit in der heißen Zone als zu stark, um das Fahrzeug sicher zu fahren.
Eine wirksame Technik, das Gefühl des Fahrers zu mindern, daß die Helligkeit der Punktzone zu stark ist, ist noch nicht entwickelt worden, jedoch ist eine Technik, die Ungleichmäßigkeit der Verteilung der Beleuchtungsstärke in der heißen Zone in JP-A-01-276502 zu unterdrücken, geoffenbart worden. Die Fig. 8 und 9 sind Zeichnungen zum Erläutern dieser herkömmlichen Technik. Wie man aus Fig. 8 sieht, umfaßt die gesamte, reflektierende, innere Oberfläche des konkaven Spiegels 21 eine Mehrzahl von vertikalen, horizontal symetrischen Segmenten a, a'; b, b';...; i, i' . Jedes der Segmente ist von einer gekrümmten, zylindrischen Oberfläche gebildet. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, sind die Segmente, a, b, ... ,i auf der rechten Hälfte der reflektierenden Oberfläche des konkaven Spiegels 21 so angeordnet, daß sie einen horizontalen Schnitt bilden, der ein nahezu konkaver Bogen ist. Die Bezugszeichen a', b', ..., i' für die Segmente in der linken Hälfte sind fortgelassen, aber sie sind so angeordnet, daß sie einen ähnlich nahezu konkaven Bogen bilden.
Eine solche reflektierende, innere Oberfläche des konkaven Spiegels 21 ist aus einer Mehrzahl von Segmenten zusammengesetzt, die auf der inneren Oberfläche einer Ellipse gebildet sind, die einen ersten Brennpunkt F&sub1; und einen zweiten Brennpunkt F&sub2; hat. Eine Glühlampe ist nahe dem ersten Brennpunkt F&sub1; angeordnet. Bei einem gewöhnlichen, herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp, der die elliptische Oberfläche als die reflektierende, innere Oberfläche aufweist, werden die Lichtstrahlen, die von der Glühlampe ausgesandt wird, die sich an dem ersten Brennpunkt F&sub1; befindet, bei dem zweiten Brennpunkt F&sub2; konzentriert.
In dem Fall des konkaven Spiegels 21, der die reflektierende, innere Oberfläche aufweist, die aus einer Mehrzahl der obengenannten Segmente zusammengesetzt ist, werden jedoch die Lichtstrahlen, die von der Glühlampe ausgesandt werden, die sich bei dem ersten Brennpunkt F&sub1; befindet, etwas gestreut und an einer Stelle etwas außerhalb des Brennpunkts F&sub2; konzentriert, das heißt, zwischen den Punkten f&sub1; und f&sub2;. Als ein Ergebnis wird das Glühfadenbild, das bei dem zweiten Brennpunkt F&sub2; gebildet wird, horizontal verwaschen.
Wenn durch die konvexe Linse 3, die in Fig. 9 gezeigt ist, vorwärts projiziert wird, divergiert das verwaschene Bild über einen sehr kleinen Winkel Δθ (in diesem Fall kleiner als 1º). Als ein Ergebnis wird die Ungleichmäßigkeit der Verteilung der Beleuchtungsstärke in der heißen Zone, die in Fig. 7(B) gezeigt ist, unterdrückt. Bei dem herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp, der einen konkaven Spiegel verwendet, der eine solche gekrümmte, zylindrische Streuoberfläche aufweist, kann jedoch das Gefühl des Fahrers, das die Helligkeit in der heißen Zone, die nahe der Mitte des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärke gebildet wird, zu stark ist, nicht ausgeschlossen werden.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, befindet sich die Glühlampe nahe dem Punkt O, der Mitte des konkaven Spiegels 21. Bei der reflektierenden, inneren Oberfläche des konkaven Spiegels ist der Bereich nahe der Achse X-X (beispielsweise der Bereich J) der Lichtquelle näher als der weit von der Achse X-X (beispielsweise der Bereich K) entfernte Bereich, so daß die Beleuchtungsdichte des auf den Bereich nahe der Achse X- X einfallenden Lichts größer ist. Deshalb trägt das bei dem Bereich nahe der Achse X-X reflektierte Licht hauptsächlich zur Bildung einer heißen Zone bei.
Unter diesem Gesichtspunkt ist es wirksamer, das reflektierte Licht an den Bereich nahe der Mitte des konkaven Spiegels zu streuen, als das reflektierte Licht an dem Umfangsbereich des konkaven Spiegels zu streuen, damit der Fahrer die Helligkeit der heißen Zone nicht zu stark empfindet.
Die vorliegende Erfindung hat zur Zielsetzung, einen Scheinwerfer vom Projektortyp zu schaffen, der keinerlei heiße Zone liefert, deren Helligkeit für den Fahrzeugfahrer zu stark ist.
Die vorliegende Erfindung hat eine weitere Zielsetzung, einen Scheinwerfer vom Projektortyp zu schaffen, der einen solchen Lichtstreubereich aufweist, daß die Lichtstreuung in dem Bereich nahe der Mitte der reflektierenden, konkaven, gekrümmten Oberfläche, der hauptsächlich zu der Bildung der heißen Zone beiträgt, einen größeren Wert als den der Lichtstreuung an dem Umfangsbereich davon aufweist.
Die obige Zielsetzung wird erreicht, indem ein Scheinwerfer vom Projektortyp geschaffen wird, der die Merkmale des Patentanspruches 1 umfaßt.
Der Lichtstreubereich besteht aus länglichen Bereichen, das heißt, segmenten, die durch zwei anschließende Schnittlinien zwischen einer Mehrzahl gleichmäßig beabstandeter, vertikaler Ebenen parallel zu der optischen Achse und dem reflektierenden Bereich begrenzt sind, wobei die Segmente jeweils aus unterschiedlich gekrümmten, konischen Oberflächen gebildet sind.
Die Schnitte beliebiger, horizontaler Ebenen mit den verschiedenen, gekrümmten, konischen Oberflächen, die in den Segmenten gebildet sind, haben einen solchen Bogen, daß der maximale Abstand h zwischen dem Schnitt und dem Schnitt der beliebigen, horizontalen Ebenen mit dem reflektierenden Bereich konstant ist.
Genauer gesagt ist die Tiefe oder Höhe der gekrümmten, konischen Oberflächen, die jeweils für die Segmente gebildet sind, in bezug auf den reflektierenden Bereich unabhängig von der Lage der Segmente konstant.
Die verschiedenen, gekrümmten, konischen Oberflächen auf den Segmenten, die in dem reflektierenden Bereich gebildet sind, können entweder konkav in bezug auf den reflektierenden Bereich oder konvex in bezug auf den reflektierenden Bereich sein. Aufgrund dieser konkaven oder konvexen Form der gekrümmten, konischen Oberfläche kann ein vernünftiges Maß an Lichtstreuung vorgesehen werden. Die Lichtstrahlen werden nämlich in einem größeren Maß bei dem mittleren Bereich des konkaven Spiegels gestreut, der hauptsächlich die heiße Zone bildet, während die Lichtstrahlen in einem geringeren Maß bei dem Umfangsbereich davon gestreut werden, der beim Bilden der heißen Zone nicht so sehr einbezogen ist. Als ein Ergebnis kann das Empfinden des Fahrers, daß die Helligkeit in der heißen Zone, die von dem Scheinwerfer vom Projektortyp gebildet wird, zu stark ist, wirksam gemindert werden, was die Verteilung der Beleuchtungsstärke außerhalb der heißen Zone nicht nachteilig beeinflußt.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf den herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp, wobei die Konstruktion des Scheinwerfers vom Projektortyp gezeigt ist;
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht des Scheinwerfers vom Projektortyp, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht des Scheinwerfers vom Projektortyp, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärke das durch die Abschirmung des Scheinwerfers vom Projektortyp geformt ist;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärke das auf einen 10 m von der Lichtquelle entfernten Schirm projiziert ist.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärke die von dem Scheinwerfer vom Projektortyp erzeugt wird, der darin keine Abschirmung aufweist;
Fig. 7(A) und 7(B) sind schematische Ansichten, die eine Linie gleicher Beleuchtungsstärke bzw. die Helligkeitsverteilung zur Erläuterung der ungleichmäßigkeit der Verteilung der Beleuchtungsstärke in der heißen Zone zeigt, die durch den herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp gebildet wird.
Fig. 8 ist eine Vorderansicht des konkaven Spiegeis, der bei dem herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp verwendet wird, der eine Lichtstreuoberfläche aufweist, um die Ungleichmäßigkeit der Verteilung der Beleuchtungsstärkenintensität in der heißen Zone zu minimieren;
Fig. 9 ist eine schematische, horizontale Schnittansicht zur Erläuterung der Wirkung des konkaven Spiegels, der bei dem in Fig. 8 gezeigten Scheinwerfer vom Projektortyp verwendet wird;
Fig. 10 bis 15 zeigen zusammen eine Ausführungsform des Scheinwerfers vom Projektortyp gemäß der vorliegenden Erfindung, in denen:
Fig. 10 eine schematische Vorderansicht des konkaven Spiegels in dem Scheinwerfer vom Projektortyp ist;
Fig. 11 eine horizontale Schnittansicht, die entlang der Linie 11-11 in Fig. 10 genommen ist, des konkaven Spiegels des Scheinwerfers vom Projektortyp ist, in der die Schnitte der Linien A-A und B-B mit dem konkaven Spiegel mit a-a'-a" bzw. b-b'-b" bezeichnet sind;
Fig. 12(A) eine Schnittansicht, teilweise in größerem Maßstab, der horizontalen Schnittansicht ist, die entlang der Linie B-B in Fig. 10 von einem Segment nahe dem Bereich C in Fig. 11 genommen ist, und Fig. 12(B) ist eine Schnittansicht, teilweise in größerem Maßstab, der horizontalen Schnittansicht ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 10 von einem Segment nahe dem Bereich d in Fig. 11 genommen ist, und
Fig. 13(A) bis 13(C) sind Zeichnungen zur Erläuterung, wie die gekrümmte, konische Lichtstreuoberfläche einzurichten ist, die auf dem konkaven Spiegel gebildet werden soll;
Fig. 14(A) und 14(B) sind schematische Diagramm zur Erläuterung der gekrümmten, konischen Lichtstreuoberfläche; und
Fig. 15(A) und 15(B) sind schematische Ansichten, die die Linie gleicher Beleuchtungsstärke bzw. die Helligkeitsverteilung des Verteilungsmusters der Beleuchtungsstärkenintensität gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
Auf die Fig. 10 bis 15 bezugnehmend wird eine Ausführungsform des Scheinwerfers vom Projektortyp gemäß der vorliegenden Erfindung hier unten beschrieben. Die grundsätzliche Anordnung der Komponenten des Scheinwerfers vom Projektortyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist derjenigen beim herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp ähnlich, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, mit Ausnahme der Konstruktion des konkaven Spiegels, der die von der Glühlampe ausgesandten Lichtstrahlen in Richtung zu der konvexen Linse reflektiert.
Die reflektierende, innere Oberfläche eines konkaven Spiegeis 6 in dem Scheinwerfer vom Projektortyp gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen reflektierenden Bereich 10, dessen optische Eigenschaften derart sind, daß die von der Glühlampe ausgesandten und auf den konkaven Spiegel auffallenden Lichtstrahlen in Richtung zu der Meridionalbildebene der konvexen Linse reflektiert werden, wobei mindestens ein Bereich des reflektierenden Bereichs mit einem Lichtstreubereich 12 gebildet ist, der aus einem Bereich von jeder der unterschiedlichen, gekrümmten, konischen Oberflächen besteht. Der Lichtstreubereich 12 besteht aus länglichen Bereichen, das heißt, Segmenten, die durch zwei anschließende Schnittlinien zwischen einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten, vertikalen Ebenen parallel zu der optischen Achse und dem reflektierenden Bereich begrenzt sind, wobei die Segmente jeweils aus unterschiedlichen, gekrümmten, konischen Oberflächen gebildet sind.
Der Lichtstreubereich 12 gemäß der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen unten erörtert. Der Lichststreubereich 12 besteht aus einer Mehrzahl von Segmenten 16, die durch eine Mehrzahl von vertikalen Ebenen 14, senkrecht zu der horizontalen Ebene, in der die optische Achse Z-Z liegt, begrenzt und regelmäßig mit einer Schrittweite P beabstandet sind. Fig. 12(A) ist eine horizontale Schnittansicht im größeren Maßstab einer gekrümmten, konischen Oberfläche 12c entsprechend zu einem Segment in einem Bereich relativ weit von der Glühlampe entfernt gebildet, typischerweise der Bereich c, und Fig. 12(B) ist eine horizontale Schnittansicht im größeren Maßstab einer gekrümmten, konischen Oberfläche 12d, die entsprechend einem Segment in einem Bereich relativ nahe der Glühlampe gebildet ist, typischerweise dem Bereich d. Die punktgestrichelten Linien t-u und r-s in Fig. 12(A) bzw. 12(B) sind Bezugsebenen zum Bilden des Lichtstreubereiches 12. Die Bezugsebenen entsprechen der Höhe des reflektierenden Bereiches 10, aber der reflektierende Bereich 10 selbst ist nicht in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigt. Die Bezugsebenen sollten als ein Teil einer Ellipse in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigt werden, sind aber an die geraden Linien angepaßt gezeigt, wie die punktgestrichelten Linien t-u und r-s. Diese gekrümmten, konischen Oberflächen 12c und 12d sind als Streuoberflächen gebildet, wobei sie in bezug auf die Bezugsebenen konkav sind, aber sie können als gekrümmte, konische Oberflächen 13c und 13d gebildet sein, die in bezug auf die Bezugsebenen konvex sind, wie es durch die gestrichelten Linien angegeben ist.
In den Figuren ist die gekrümmte, konische Oberfläche 12c als ein konkaver Bogen dargestellt, der einen größeren Krümmungsradius als den der gekrümmten, konischen Oberfläche 12d hat. Jedoch sind sie kubisch unterschiedliche, konkave, gekrümmte, konische Oberflächen. Ähnlich sind die gekrümmten, konischen Oberflächen 13c und 13d kubisch unterschiedliche, konvexe, gekrümmte, konische Oberflächen.
Fig. 14(A) ist eine schematische Schnittansicht des konkaven Spiegels 6, der durch eine vertikale Ebene geschnitten ist, in der die optische Achse liegt. Die tatsächliche Lichtstreuoberfläche 12 ist als Konkave gebildet, die die gleiche Form wie ein Bereich der Oberfläche eines gekrümmten Konus 12' annimmt, der durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Fig. 14(B) ist eine schematische Ansicht des konkaven Spiegels, der durch die die optische Achse einschließende, vertikale Ebene geschnitten ist, und ist schräg von oben betrachtet. In Fig. 14(B) sind eine Mehrzahl von gekrümmten Konus 12' links von der Mitte angeordnet und die Mittellinien dieser Konus sind parallel zueinander. Man beachte, daß diese Figuren zum besseren Verständnis der Lichtstreuoberfläche gegeben sind, die die gekrümmten, konischen Oberflächen aufweist, und nicht die tatsächliche Form der Einzelheiten der Lichtstreuoberfläche 12 zeigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der maximale Abstand, das heißt, die Tiefe g von den gekrümmten, konischen Oberflächen 12c und 12d zu dem reflektierenden Bereich jeweils als Bezugsebene konstant, und der maximale Abstand zwischen den unterschiedlichen gekrümmten, konischen Oberflächen und den Bezugsflächen für die Segmente 16 ist auch konstant. Bei dem vorhergehend erwähnten, herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp ist jedes der Segmente, die zusammen die reflektierende, innere Oberfläche bilden, als eine gekrümmte, zylindrische Oberfläche gebildet und so ist der Krümmungsradius des Lichtstreubereiches konstant. Der Lichtstreubereich, der gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, ist aus gekrümmten, konischen Oberflächen gebildet, deren Krümmungsradius sich von einem Segment zu dem anderen ändert. Bei dieser Ausführungsform ist die Tiefe g 0,04 mm und die Schrittweite P zwischen den Segmenten ist 4,5 mm. Ein erwünschter Lichtstreuwinkel kann erhalten werden, indem diese Werte g und P geändert werden.
Somit hat beispielsweise die gekrümmte, konische Oberfläche 12, die dem in Fig. 12(A) gezeigten Bereich c entspricht, deren hochsteigende Schrittweite P2 größer ist, einen größeren Krümmungsradius und streut die Lichtstrahlen in einem geringen Maß, während beispielsweise, die gekrümmte, konische Oberfläche 12d, die dem in Fig. 12(B) gezeigten Bereich (d) entspricht, deren hochsteigende Schrittweite P1 kleiner ist, einen kleineren Krümmungsradius hat und die Lichtstrahlen in einem höheren Maße streut.
Indem in einem Bereich der reflektierenden, inneren Oberfläche, wie dem Bereich d, der der Glühlampe näher ist und somit hauptsächlich die heiße Zone bildet, ein Lichtstreubereich gebildet wird, der die Lichtstrahlen in einem höheren Maß streut, ist es möglich, das Empfinden des Fahrers zu mildern, daß die Helligkeit der heißen Zone zu stark ist. Und in einem Bereich der reflektierenden, inneren Oberfläche, wie der Bereich c, der von der Glühlampe weiter entfernt und somit beim Bilden der heißen Zone nicht eingeschlossen ist, ein Lichtstreubereich gebildet wird, der die Lichtstrahlen in einem geringen Maß streut, ist es möglich, zu verhindern, daß das gesamte Verteilungsmuster der Beleuchtungsintensität nachteilig beeinflußt wird.
Die vorstehende Beschreibung ist auf einen Scheinwerfer vom Projektortyp angewandt, in dem die Lichtstreuoberflächen, das heißt, die gekrümmten, konischen Oberflächen 12c und 12d, konkav in bezug auf die Bezugsebenen gebildet sind, die durch die punktgestrichelte Linie t-u bzw. r-s angegeben sind. Jedoch liefern die Lichtstreuoberflächen, das heißt, die gekrümmten, konischen Oberflächen 13c und 13d, die in bezug auf die Bezugsebenen konvex sind, eine ähnliche Wirkung.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13(A) bis 13(C) in dieser Reihenfolge beschrieben, wie die konkaven, gekrümmten, konischen Oberflächen 12c und 12d und die konvexen, gekrümmten, konischen Oberflächen 13c und 13d festgelegt sind.
Fig. 13(A) ist eine Zeichnung zur Erläuterung, wie die konkave, gekrümmte, konische Oberfläche 12c erhalten wird, die in Fig. 12(A) gezeigt ist. Die Punkte t und u und die Schrittweite P in Fig. 13(A) entsprechen jeweils den Punkten t und u bzw. der Schrittweite P in Fig. 12(A). Die Tiefe g der konkaven Oberfläche entspricht auch der Tiefe e in Fig. 12 (A), wobei aber die Tiefe g etwas maßstabsvergrößert zur Erleichterung bei der Darstellung und Beschreibung gezeigt ist.
Die punktgestrichelte Linie t-u gibt die Höhe des reflektierenden Bereiches als Bezugsebene an. Diese Linie t-u kann erhalten werden, indem sie auf eine solche Weise konstruiert wird, daß die Lichtstrahlen, die von der Glühlampe ausgesandt werden und auf den reflektierenden Bereich 12 auffallen, in Richtung zu der meridionalen Bildebene der konvexen Linse reflektiert werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Linie t-u durch einen Computer berechnet und auf der Grundlage eines Diagramms aufgetragen. Wenn die Schrittweite P zwischen anschließenden Segmenten klein eingestellt wird, wird die Schnittkurve, die durch die punktgestrichelte Linie t-u angegeben ist, als eine nahezu gerade Linie in bezug auf den Maßstab und die Zeichnungsgenauigkeit der Fig. 13 angesehen. Es wird hier angenommen, daß m der Mittelpunkt der punktgestrichelten Linie t-u ist. Die punktgestrichelte Linie t-u wird um eine vorbestimmte Strecke g parallel in Richtung einer zu der Bezugsebene normalen Linie bewegt, die mit dem Pfeil N angegeben ist.
Als ein Ergebnis der obigen, parallelen Bewegung der punktgestrichelten Linie t-u wird der Punkt t zu einem Punkt t', der Punkt u zu einem Punkt u' bzw. der Punkt m zu einem Punkt m' bewegt. Diese Bewegung bedeutet, daß die Punkte beim Zeichnungsschritt während der Konstruktionsphase bewegt werden. Nach der obigen Bewegung der Punkte wird ein Bogen t-u, der durch eine durchgehende Linie angegeben ist, die durch die Punkte t, m' und u hindurchgeht, erhalten.
Das Verfahren, das oben unter Bezugnahme auf Fig. 13(A) beschrieben worden ist, ist eines, dem das Zeichnungsprinzip zugrunde liegt. Für eine wirksamere Bestimmung des Bogens t- u mag die punktgestrichelte Linie nicht parallel bewegt werden, sondern es reicht aus, nur den Mittelpunkt m um eine Strecke g in Richtung des Pfeils N zu bewegen, um den Punkt m' zu erhalten, und einen Bogen zu erhalten, der durch die drei Punkte t, m' und u hindurchgeht. Indem eine konische Ausnehmung gebildet wird, die die Schnittform des Bogens (durch eine durchgehende Linie angegeben) t-u aufweist, der derart erhalten worden ist, kann die in bezug auf die Bezugsebene konkave Lichtstreuoberfläche 12c erhalten werden.
Fig. 13(B) ist eine Zeichnung zur Erläuterung, wie die in bezug auf die Bezugsebene konkave, in Fig. 12(B) gezeigte Lichtstreuoberfläche 12d zu erhalten ist. Ein ähnliches Verfahren, wie das in Fig. 13(A) gezeigte, wird verwendet, um die Schnittlinie r-s der Bezugsebene zu erhalten, und die Schnittlinie r-s wird eine Strecke g parallel zu der Richtung der normalen Linie (durch den Pfeil N' angegeben) bewegt, um r'-s' zu erhalten. Somit wird der Mittelpunkt N zu einem Punkt M' bewegt. Dann wird ein Bogen (ausgezogene Linie) r-s, der durch die Punkte r, M' und s hindurchgeht, erhalten.
Fig. 13(C) zeigt, wie die Lichtstreuoberfläche r-s zu erhalten ist, deren Schnitt die Form eines konvexen Bogens annimmt, der durch eine gestrichelte Linie in Fig. 12(B) angegeben ist. Eine Bezugsebene r-s, die zu derjenigen r-s ähnlich ist, die in Fig. 13(B) gezeigt ist, wird um eine Strecke h in Richtung zu dem Inneren der Bezugsebene in Richtung des Pfeils N" bewegt, um einen Mittelpunkt M" zu erhalten, der sich aus der Bewegung des Mittelpunkts M der Bezugsebene r-s ergibt, wodurch die Lichtstreuoberfläche 13d erhalten wird, deren Schnitt die Form eines konvexen Bogens (durchgezogene Linie) annimmt, der durch die drei Punkte r, M' und s hindurchgeht. Dieses Verfahren wird verwendet, um die konvexe, bogenförmige Lichtstreuoberfläche 13d zu erhalten, die in Fig. 12(B) gezeigt ist. Die konvexe, bogenförmige, kreisförmige Lichtstreuoberfläche 13c, die in Fig. 12(A) gezeigt ist, kann auch auf eine allgemein ähnliche Weise erhalten werden.
Fig. 15 zeigt ein Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke, die mit dem Scheinwerfer vom Projektortyp gemäß der Ausführungsform erhalten wird, die im vorstehenden beschrieben worden ist. Sie enthält eine Linie gleicher Beleuchtungsstärke und ein Helligkeitsverteilungsdiagramm Li. Zum Zweck des Vergleichs ist das Helligkeitsverteilungsdiagramm Li', das mit dem in Fig. 7(B) gezeigten, herkömmlichen Scheinwerfer vom Projektortyp erzeugt worden ist, ebenfalls als eine doppeltgepunktete-gestrichelte Linie in Fig. 15 angegeben. Wie man sieht, kann eine vernünftige Streugrößenverteilung erhalten werden, indem eine geeignete, gekrümmte, konische Lichtstreuoberfläche für eine große Streugröße in dem mittleren Bereich eines konkaven Spiegels gebildet wird, der eine heiße Zone bildet, sowie für eine niedrige Streugröße an dem Umfangsbereich des konkaven Spiegels, die nicht viel zur Bildung der heißen Zone beiträgt. Somit erkennt der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, daß das Empfinden des Fahrers, daß die Helligkeit in der heißen Zone, die durch den Scheinwerfer vom Projektortyp gebildet wird, zu stark ist, ohne irgendeinen nachteiligen Einfluß auf die Verteilung der Beleuchtungsstärke außerhalb der heißen Zone gemindert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist der Streubereich 12 des konkaven Spiegels 6 unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet, in der die optische Achse liegt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die Gründe werden unten erörtert.
Ein Verteilungsmuster für die Beleuchtungsstärke, das von einem Scheinwerfer vom Projektortyp erzeugt worden ist, der eine Abschirmung aufweist, um eine Hell/Dunkelgrenze in dem Muster zu bilden, ist schematisch in Fig. 5 gezeigt, und ein Verteilungsmuster für die Beleuchtungsstärke, das von einem Scheinwerfer vom Projektortyp erzeugt wird, der keine Abschirmung aufweist, ist schematisch in Fig. 6 gezeigt.
Der Scheinwerfer vom Projektortyp gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer Abschirmung 4 versehen, die ein Verteilungsmuster der Beleuchtungsstärke ergibt, das ähnlich dem in Fig. 5 gezeigten ist und hauptsächlich unterhalb der horizontalen Linie H-H beleuchtet. Somit beleuchten die Lichtstrahlen, die an der oberen Hälfte des konkaven Spiegels reflektiert werden, einen relativ weiten Bereich der Zone nahe dem Mittelbereich unterhalb der Linie H-H. Deshalb sollte, wenn es beabsichtigt ist, solche Lichtstrahlen zu streuen, um das Empfinden des Fahrers zu mindern, daß die Helligkeit in der heißen Zone zu stark ist, die Lichtstreuoberfläche oberhalb der horizontalen Ebene geeignet angeordnet werden, in der die optische Achse eingeschlossen liegt. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob die Lichtstreuobertläche unterhalb der horizontalen Ebene angeornet ist oder nicht, in der die optische Achse liegt.
Die von der unteren Hälfte unterhalb der horizontalen Ebene, die die optische Achse einschließt, reflektierten Lichtstrahlen werden nahe dem Punkt O konzentriert, der in Fig. 5 gezeigt ist. Deshalb sollte, um die Helligkeit in einem Bereich nahe dem Punkt O selbst in dem Fall gleichförmig zu machen, in dem der Scheinwerfer vom Projektortyp mit einer Abschirmung 4 versehen ist, die Lichststreuoberfläche vorzugsweise unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet werden, die die optische Achse einschließt.
In dem Fall eines Scheinwerfers vom Projektortyp, der keine Abschirmung hat und oberhalb und unterhalb der horizontalen Linie H-H und auch rechts und links der vertikalen Linie V-V beleuchten soll, ist die Verteilung des Lichtbündels nahezu symetrisch in bezug auf die horizontale Linie H-H. In diesem Fall kann die Lichtstreuoberfläche auf der allgemeinen gesamten Oberfläche des konkaven Spiegels angeordnet werden.
Wie es oben erwähnt worden ist, trägt der mittlere Bereich der reflektierenden, inneren Oberfläche des konkaven Spiegels viel zur Bildung der heißen Zone verglichen mit dem Umfangsbereich der reflektierenden, inneren Oberfläche bei. Mit den kokaven, gekrümmten, konischen Oberflächen 12c und 12d oder den konvexen, gekrümmten, konischen Oberflächen 13c und 13d kann eine gleiche optische Wirkung sichergestellt werden. Jedoch entspricht beim Spritzgießen des konkaven Spiegels aus einem Kunstharz die Konkavität oder Konvexität der Form der Konvexität oder Konkavität des konkaven Spiegels. Deshalb kann eine Form mit einer Vertiefung für die Konkavität leichter als eine erzeugt werden, die einen Vorsprung für die Konvexität hat. Berücksichtigt man diese Tatsache wegen der Wirtschaftlichkeit, sollte ein konkaver Spiegel, der eine Lichtstreuoberfläche aufweist, die aus den konvexen, gekrümmten, konischen Oberflächen 13c und 13d besteht, die in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigt sind, vorzugsweise verwendet werden.

Claims

1. Scheinwerfer vom Projektortyp umfassend einen konkaven Spiegel (6) mit einer reflektierenden inneren Fläche, eine Glühbirne (2), die so angeordnet ist, daß ihre optische Achse (Z-Z) mit der Mittelachse des konkaven Spiegels (6) zusammenfällt und eine konvexe Linse (3), welche die von der Glühbirne (2) ausgesandten und an dem konkaven Spiegel reflektierten Lichtstrahlen in einen zur optischen Achse (Z-Z) nahezu parallelen Lichtstrahl umformt und den Lichtstrahl vorwärts projiziert, wobei die innere Fläche des konkaven Spiegels (6) einen reflektierenden Bereich (10) aufweist, dessen optische Charakteristika so sind, daß die von der Glühbirne (2) ausgesandten, und auf den konkaven Spiegel einfallenden Lichtstrahlen auf eine Meridionalbildebene der konvexen Linse (3) reflektiert werden und der reflektierende Bereich (10) in wenigstens einem Teilbereich einen Lichtstreuungsbereich (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtdiffusionsbereich aus einem Teil einer jeden von verschieden gekrümmten konischen Flächen (12c, 12d, 13c, 13d) besteht.

2. Scheinwerfer vom Projektortyp nach Anspruch 1, worin der Lichtstreuungsbereich (12) aus einer Vielzahl von Segmenten (16) besteht, die aus einem Teil einer jeden von langgestreckten Bereichen gebildet sind, die durch zwei nebeneinander liegende Schnittlinien zwischen einer Vielzahl von regelmäßig beabstandeten vertikalen Ebenen (14) parallel zur optischen Achse (Z-Z) und dem Reflexionsbereich (10) definiert sind, wobei die Segmente (16) entsprechend von verschieden gekrümmten konischen Flächen (12e, 12d, 13c, 13d) gebildet sind.

3. Scheinwerfer vom Projektortyp nach Anspruch 1 oder 2, worin zwischen der Glühbirne (2) und der konvexen Linse (3) eine Blende (4) angeordnet ist, um eine geneigte Schnittlinie zu erzeugen.

4. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin jedes der Segmente (16) unterhalb einer horizontalen Ebene angeordnet ist, in der die optische Achse des konkaven Spiegels liegt.

5. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, worin jedes der Segmente (16) in der Nähe des Zentrums des konkaven Spiegels angeordnet ist.

6. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Segmente (16) gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.

7. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die gekrümmte konische Fläche (12c, 12d), welche jedes der Segmente (16) bildet, bezüglich des reflektierenden Bereichs (10) konkav ist.

8. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die gekrümmte konische Fläche (13c, 13d), welche jedes der Segmente (16) bildet, konvex bezüglich des Reflexionsbereichs (10) ist.

9. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 8, worin der Lichtdiffusionsbereich (12) oberhalb der horizontalen Ebene angeordnet ist, in der die optische Achse (Z-Z) des konkaven Spiegeis (6) liegt.

10. Scheinwerfer vom Projektortyp nach Anspruch 9, worin jedes der Segmente (16) oberhalb der horizontalen Ebene, in der die optische Achse (Z-Z) des konkaven Spiegels (6) liegt und in der Nähe des Zentrums des konkaven Spiegels (6) angeordnet ist.

11. Scheinwerfer vom Projektortyp nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Streuungsbereich (12) oberhalb und unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet ist, in der die optische Achse (Z-Z) des konkaven Spiegels (6) liegt.