JP2019500731A - ヘッドランプ又は懐中電灯 - Google Patents

Abstract

本発明は、光源とアタッチメントレンズとを有するヘッドランプ又は懐中電灯に関する。ヘッドランプ又は懐中電灯の放射された光ビームが運動及び／又は振動時でも安定した光ビームを生成し、前方の道路の均一で且つ明滅しない照明を可能にする当該ヘッドランプ又は懐中電灯を提供するため、異なる複数のＬＥＤ又は異なる複数のＬＥＤ群が、前記電灯の光軸に対して異なる放射角度を成す光ビームを生成するように、前記光源が、前記アタッチメントレンズに対して異なって位置決めされている複数のＬＥＤ又は複数のＬＥＤ群を有するマトリックスから成り、前記マトリックスが、マイクロプロセッサに接続されていて、このマイクロプロセッサが、入力データに依存して、前記マトリックスのどのＬＥＤ又はどのＬＥＤ群を発光させるかを制御する結果、安定した光ビームが、前記電灯の運動に左右されずに放射されることが提唱される。

Description

本発明は、光源とアタッチメントレンズ光学素子とを有するヘッドランプ又は懐中電灯に関する。

このような電灯は、数十年来前から公知であり、懐中電灯式の可動電灯として又はヘッドランプとして使用される。近年においては、このような電灯−特にヘッドランプ−は、自転車の従来の照明装置に益々取って代わりつつある。何故なら、前方の道路の遥かに良好で且つ目的に適した照明が、ヘッドランプによって可能であるからである。しかしながら、ヘッドランプは、起こり得る振動及びヘッドランプの小さい運動時に比較的敏感に反応する。その結果、光ビームが動揺し、このため、照明が明滅する。懐中電灯も、適切な結合要素によって自転車のハンドルに適切に結合されるので、同様に振動する。その結果、同様に、光ビームが動揺し、照明が明滅し、自転車の運転者にとって不都合である。

欧州特許出願公開第２９４７３７１号明細書 欧州特許出願公開第２６１５０１６号明細書 米国特許出願公開第２０１３３２９４３９号明細書 米国特許出願公開第２００４２６３３４６号明細書 欧州特許出願公開第１１０６４３２号明細書

それ故に、本発明の課題は、ヘッドランプ又は懐中電灯の放射された光ビームが運動及び／又は振動時でも安定した光ビームを生成し、前方の道路の均一で且つ明滅しない照明を可能にするヘッドランプ又は懐中電灯を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の電灯によって解決される。本発明によれば、異なるＬＥＤ又は異なるＬＥＤ群が、当該電灯の光軸に対して異なる放射角度を成す光ビームを生成するように、当該光源が、当該アタッチメントレンズに対して異なって位置決めされている複数のＬＥＤ又は複数のＬＥＤ群を有するマトリックスから成り、当該マトリックスが、マイクロプロセッサに接続されていて、このマイクロプロセッサが、入力データに依存して、当該マトリックスのどのＬＥＤ又はどのＬＥＤ群を発光させるかを制御する結果、安定した光ビームが、当該電灯の運動に左右されずに放射されることが提唱されている。

したがって、当該電灯は、マイクロプロセッサによって制御され得る複数の発光ダイオード又は適切な別の光源を有する。異なる光ビームが、当該電灯の光軸に対して異なる放射角度を成して生成されるように、複数のＬＥＤが、別々に又はＬＥＤ群ごとに同一のアタッチメントレンズに対して位置決めされている。この場合、どのＬＥＤが発光する必要があるかの決定は、予め設定されている論理にしたがって当該マイクロプロセッサによって処理される適切な入力データに基づいて確定される。

このとき、当該複数の発光ダイオードから成る当該マトリックスと当該アタッチメントレンズと当該マイクロプロセッサとが協働するので、当該マイクロプロセッサが、電灯の起こり得る運動に依存して異なるＬＥＤを制御し、これにより、当該光軸の旋回運動を較正することによって、当該電灯の振動及び別の運動を較正することが可能である。結果として、動揺する周囲に対して、放射された当該光ビームが、水平線に対する一定の方向と、安定した姿勢とを有する。これに対して、当該電灯の光軸は、振動及び／又は運動のために姿勢不安定である。

本発明の好適な実施の形態が、従属請求項及び以下に記載されている。

本発明の第１の好適な構成によれば、ジャイロセンサが設けられている。このジャイロセンサは、当該電灯の当該運動を検知し、当該マイクロプロセッサの当該入力データに対応するデータセットを生成する。このようなジャイロセンサは、既に従来の技術にしたがって公知であり、有益に使用されるマイクロプロセッサによって処理され得る適切なデータセットを生成する。

本発明の好適な構成によれば、当該電灯は、当該マトリックスと当該マイクロプロセッサとの間に電気接続されているＬＥＤドライバをさらに有する。ＬＥＤ又はＬＥＤ群自体の数は、任意である。この場合、当該光軸に対して異なる間隔を成す可能な限り多数のＬＥＤが好ましい。しかしながら、傾倒運動又は垂直方向の振動が、異なるＬＥＤを制御することによって較正可能であるように、重なり合って配置された３つのＬＥＤから成る少なくとも１つのマトリックスが要求される。ニュートラル調整では、中央のＬＥＤが発光する。したがって、懐中電灯が、下向きに傾倒運動すると、その下のＬＥＤが制御される。その結果、放射された光ビームが、「上向きに」姿勢較正される。同様に、上向きの電灯の傾倒運動が、光ビームを生成するその上の発光ダイオードを制御することによって較正される。当該光ビームは、当該中央で且つニュートラルなＬＥＤ位置に相当する位置よりもさらに「下向きに」傾けられている。例えば、重なり合って配置された１１個、１７個又はそれよりも多いＬＥＤを配置することによって、可能な放射角度の可変性が拡張し、ほぼ均一な照明が、当該電灯の異なる角度位置及び運動の場合に可能である。

本発明の別の好適な構成によれば、当該電灯の水平方向の旋回運動も較正可能であるように、複数のＬＥＤから成る当該マトリックスが、並行配置された少なくとも３つのＬＥＤを有することがさらに提唱されている。

特に、ヘッドランプ及び懐中電灯を自転車の照明装置として使用する場合、当該電灯が、常に同じ位置で且つ水平線に対して同じ角度位置で整合されないという問題が頻に発生する。この理由から、本発明の好適な構成による当該電灯は、その使用の前に放射された当該光ビームの較正を可能にする較正装置を有する。それ故に、当該電灯の始動時に、中央のＬＥＤが光ビームの希望したニュートラル放射を生成するニュートラル位置を最初に苦労して調整しなければならないことを省略できる。

特に、水平方向の光ビームが、当該電灯の初期位置に左右されずに生成可能であるように、当該較正装置が、当該電灯を較正するために水平線に対するこの電灯の方向を測定する当該ジャイロセンサに接続されている。

ほぼ同じ光ビームが、当該光軸に対して異なる傾倒角度を成してそれぞれの光源から生成されることを保証するため、当該複数の光源の位置と当該レンズの幾何構造とを互いに調整する必要がある。このため、本発明の好適な構成によれば、当該アタッチメントレンズは、その横断面においてほぼ部分円状の光出射面と光入射面を形成する後凹部とを有するレンズであることが提唱されている。当該後開口部は、光軸に特に非対称である。そして、特に、複数のレンズ厚さが、当該光軸に対して平行に見て、下の位置から上の位置まで連続して増大するように、当該アタッチメントレンズの非対称な当該後開口部が形成されている。これにより、レンズ厚さが、当該光軸に対して平行に変化している。この場合、最も大きいレンズ厚さが、最も下の光源に対して存在し、これに比べて最も小さいレンズ厚さが、最も上の光源に対して存在する。これらの位置とこれらの厚さとの比によって、放射された当該光ビームが、当該制御されたそれぞれの光源に左右されずに一定であり、水平な光軸に対する放射角度だけが変化することが保証される。

当該レンズは、その光軸に対して横方向に細長い形を成している。その結果、前方の道路が、広い横幅で照明される。特に、その光出射面が、円柱面として形成されている。この場合、当該円柱体の長手軸が、当該電灯の光軸に対して直角に且つ水平線に対して平行に延在する。

以下に、本発明の具体的な構成を図面に基づいて説明する。

主要な構成要素を有する電灯の具体的な実施の形態の概略図である。 光軸に対して異なる角度位置を成す電灯を示す。 光軸に対して異なる角度位置を成す電灯を示す。 本発明のアタッチメントレンズの具体的な実施の形態の横断面図である。

図１は、重なり合って配置された６つのＬＥＤを有するマトリックス２とアタッチメントレンズ３とマイクロプロセッサ４とジャイロセンサ５とＬＥＤドライバ６とを含む電灯１の主要な構成要素を示す。当該図示された実施の形態では、マトリックス５は、重なり合って配置された５つの発光ダイオードから成るアレイに限定されている。これらの発光ダイオードは、これらの発光ダイオードの前方に配置されたアタッチメントレンズ３に対して異なって位置決めされていて、電灯１の光軸７に対して異なる傾斜角度を成す異なる光ビームを生成する。

当該用途の場合、ジャイロセンサ５が、電灯１の起こり得る運動、特に傾倒運動を検知する。当該運動の場合、電灯１の光軸７が、矢印方向８に旋回され、対応するデータをマイクロプロセッサ４に送信する。当該処理された信号が、ＬＥＤドライバ６を通じてこのマイクロプロセッサ４から複数のＬＥＤから成るマトリックス２に転送される。これらのＬＥＤは、マイクロプロセッサ４の選択にしたがって発光する。人が、図１に示されたアタッチメントレンズ３を作動させると、下向きに運動するときに、−下側の複数のＬＥＤのうちの１つのＬＥＤが制御されるときに、その光ビームが、（光軸７に対して）さらに上向きに放射されることによって、電灯１の傾倒運動が、矢印方向８に較正される。これとは反対に、傾倒運動が、上向きに実行される場合は、光軸７の上側に配置されている１つのＬＥＤが制御され、その光ビームが、さらに下向きに放射される。振動しても、放射された光ビームの直接の安定化が、当該それぞれの割り当てを迅速に計算することによって可能である。

図２ａ，ｂは、水平線９に対して、又は地面９′と当該運動を較正するために制御されるそれぞれのＬＥＤによって生成される異なる光ビーム１０，１０′とに対して、光軸７の異なる角度位置を成す電灯１を示す。

図３には、アタッチメントレンズ３の具体的な実施の形態の横断面が示されている。このアタッチメントレンズ３は、ほぼ部分円状に構成されている光出射面１１を有する。このアタッチメントレンズ３は、後方に凹部を有する。この凹部の前面１２が、光入射面として形成されていて、この光入射面は、光軸７に対して非対称に形成されている。当該後方の開口部の非対称な構造は、当該開口部の下の領域、すなわち意図した使用時に地面９′に面している領域内のレンズ厚さが、地面９′に面していない上の領域内のレンズ厚さよりも遥かに大きいことを特徴とする。この場合、当該レンズ厚さは、光軸７に対して平行な光入射面と光出射面との間の間隔と相関する。図３では、当該後方の開口部の下端部に対する間隔Ａ_ｉが、光軸７の近くに配置されている間隔Ａ_２及び当該後方の開口部の上端部に存在し且つ光軸７に対して平行に存在する間隔Ａ_３よりも遥かに大きいことが明らかに分かる。当該後方の開口部の前面１２は、−図示された実施の形態のように−湾曲して形成されてもよく、又は平坦に形成されてもよい。

１ 電灯
２ マトリックス
３ アタッチメントレンズ
４ マイクロプロセッサ
５ ジャイロセンサ
６ ＬＥＤドライバ
７ 光軸
８ 矢印方向
９ 水平線
９′ 地面
１０ 光ビーム
１０′ 光ビーム
１１ 光出射面
１２ 前面
１３ 後開口部

Claims (10)

1. 光源とアタッチメントレンズ（３）とを有する電灯、すなわちヘッドランプ又は懐中電灯において、
   異なる複数のＬＥＤ又は異なる複数のＬＥＤ群が、前記電灯（１）の光軸（７）に対して異なる放射角度を成す光ビーム（１０，１０′）を生成するように、前記光源が、前記アタッチメントレンズ（３）に対して異なって位置決めされている複数のＬＥＤ又は複数のＬＥＤ群を有するマトリックス（２）から成り、
   前記マトリックス（２）が、マイクロプロセッサ（４）に接続されていて、このマイクロプロセッサ（４）が、入力データに依存して、前記マトリックス（２）のどのＬＥＤ又はどのＬＥＤ群を発光させるかを制御する結果、安定した光ビーム（１０，１０′）が、前記電灯（１）の運動に左右されずに放射されることを特徴とする電灯。
2. 前記電灯（１）の前記運動を検知し、前記マイクロプロセッサ（４）の前記入力データに対応するデータセットを生成するジャイロセンサ（５）を特徴とする請求項１に記載の電灯。
3. 前記マトリックス（２）と前記マイクロプロセッサ（４）との間に電気接続されているＬＥＤドライバ（６）を特徴とする請求項１又は２に記載の電灯。
4. 傾倒運動又は垂直方向の振動が、異なるＬＥＤを制御することによって較正可能であるように、前記マトリックス（２）は、重なり合って配置された少なくとも３つのＬＥＤから成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電灯。
5. 前記電灯（１）の水平方向の旋回運動が較正可能であるように、前記マトリックス（２）は、並行配置された少なくとも３つのＬＥＤを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電灯。
6. 前記電灯（１）を使用する前に放射された当該光ビームの較正を可能にする較正装置を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電灯。
7. 水平方向の光ビームが、前記電灯（１）の初期位置に左右されずに生成可能であるように、前記較正装置が、前記電灯（１）を較正するために水平線（９）に対するこの電灯（１）の方向を測定する前記ジャイロセンサ（５）に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電灯。
8. 前記アタッチメントレンズ（３）は、その横断面においてほぼ部分円状の光出射面（１１）と光入射面（１２）を形成する後開口部（１３）とを有するレンズであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電灯。
9. 前記後開口部（１３）は、光軸（７）に対して非対称であることを特徴とする請求項８に記載の電灯。
10. 複数のレンズ厚さ（Ａ_ｉ，Ａ_２，Ａ_３）が、前記光軸（７）に対して平行に見て、下の位置から上の位置まで連続して増大するように、前記アタッチメントレンズ（３）の非対称な前記後開口部（１３）が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の電灯。