JP6309246B2 - Lighting module for automobile headlights with multiple light sources - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用のヘッドライトなどの照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device such as a headlight for an automobile.

ハイビーム照明機能およびロービーム照明機能を自動車に設けることは既知の方法である。前者は、車両の前方の道路の幅全体にわたって照明を供給する。後者は、車両が位置される車線のための照明、および、側方に位置される車線であって車両が反対方向で走行している可能性が高い車線のための減少された照明を供給する。このことは、後者の搭乗者の眼をくらませないことを意味する。しかしながら、ロービーム機能は、その最も一般的な形態では、この隣接する車線を越えて位置される道路の脇のために十分遠い光を与えない。このとき、これは、危険な光源を成す。例えば、この道路脇に立っている歩行者が今にも道路を横切ろうとしている場合には、その歩行者をドライバーが十分早期に気付くことができない。   It is a known method to provide a high beam illumination function and a low beam illumination function in an automobile. The former provides lighting over the entire width of the road ahead of the vehicle. The latter provides illumination for the lane in which the vehicle is located and reduced illumination for the lane located on the side and where the vehicle is likely to travel in the opposite direction . This means that the latter passengers are not blinded. However, the low beam function, in its most common form, does not provide light far enough for the side of the road located beyond this adjacent lane. This then forms a dangerous light source. For example, if a pedestrian standing on the side of the road is about to cross the road, the driver cannot notice the pedestrian sufficiently early.

これを改善するため、車両の前方に位置される光景の特定の部分、特に隣接する車線を越えて位置される道路脇を、大きな距離を隔てて選択的に照らすことができるようにする適応ビーム機能が提案されてきた。この目的のため、観察装置が、光景を解析して、照らされるべき領域を選択する。   To improve this, an adaptive beam that can selectively illuminate certain parts of the scene located in front of the vehicle, especially over the roadside located beyond the adjacent lane, over a large distance. Features have been proposed. For this purpose, the observation device analyzes the scene and selects the area to be illuminated.

このため、特に、この光景を、照明されるようになっている光景の部分にしたがって選択的に照らされる複数の垂直な長方形ストリップへと仮想的に分けることが既知の方法である。（選択的に照らされるべき光景の異なる領域の行列配置により、すなわち、縦列および横列の状態で、同じタイプの作用を実現できる）。また、ストリップの上部ではなく下部において照明を増大させることも望ましい。   For this reason, in particular, it is a known method to virtually divide this scene into a plurality of vertical rectangular strips that are selectively illuminated according to the part of the scene that is to be illuminated. (The same type of action can be achieved by matrix arrangement of different regions of the scene to be selectively illuminated, ie in columns and rows). It is also desirable to increase the illumination at the bottom rather than the top of the strip.

この作用を実現できるようにするヘッドライトが欧州特許第２２７８２１７号明細書で与えられる。このヘッドライトは、それぞれのストリップを形成するようになっている複数の隣接するモジュールを備える。各モジュールは、光源と、リフレクタと、ストリップのうちの１つを生成できるようにするレンズとを備える。リフレクタは、それが光源からの光の垂直方向の拡散を確保するとともにストリップの下部がストリップの上部よりも多く照らされるような形状を有する。   A headlight which makes it possible to achieve this effect is given in EP 2278217. The headlight comprises a plurality of adjacent modules adapted to form respective strips. Each module includes a light source, a reflector, and a lens that allows one of the strips to be generated. The reflector has a shape such that it ensures vertical diffusion of light from the light source and that the lower part of the strip is illuminated more than the upper part of the strip.

しかしながら、ヘッドライトは、所望のストリップを並列させるべく数のモジュールが存在するため、大型である。   However, the headlight is large because there are a number of modules to parallel the desired strips.

本発明の１つの目的は、この欠点を軽減すること、したがって、車両の前方に見える光景の異なる領域を選択的に照らすことができるようにする装置の体積を減らすことである。   One object of the present invention is to alleviate this drawback and thus reduce the volume of the device that allows to selectively illuminate different areas of the scene that are visible in front of the vehicle.

この目的のため、本発明によれば、自動車ヘッドライト用の照明モジュールであって、連続的に配置された複数の光源と、柱面として形成された反射面を有するリフレクタと、前記リフレクタで反射された前記各光源からの光を受けるレンズと、を備え、前記リフレクタは、前記各光源によって放射される光からそれぞれ一つの光スポットを形成するように配置され、前記リフレクタは、前記柱面の母線に直角な平面内に断面を有し、この断面が、前記光源の幅と長さとの比に対して前記光スポットの幅と長さの比を変更するように、且つ、前記光源の前記長さ方向の光パワー分布に対して前記光スポットの前記長さ方向の光パワー分布を変更するように構成されており、前記レンズは、前記レンズの少なくとも２つの焦点のうちの前記光源側にある焦点のところに前記レンズにより形成される前記光源の虚像が鮮明となるように配置される、照明モジュールが提供される。 For this purpose, according to the present invention, there is provided an illumination module for an automobile headlight , wherein a plurality of light sources arranged in succession, a reflector having a reflecting surface formed as a column surface, and reflected by the reflector. And a lens for receiving light from each of the light sources, wherein the reflector is disposed so as to form one light spot from the light emitted by each of the light sources, and the reflector is formed on the pillar surface. Having a cross section in a plane perpendicular to the bus bar, the cross section changing the ratio of the width and length of the light spot to the ratio of the width and length of the light source, and the light source The light power distribution in the length direction of the light spot is changed with respect to the light power distribution in the length direction, and the lens is the light source of at least two focal points of the lens. The virtual image of the light source formed by the lens are arranged such that the sharp, illumination module is provided at the focal point in the.

したがって、光源は、同じリフレクタおよび同じレンズと関連付けられる。そのため、装置の体積がかなり減少される。   Thus, the light sources are associated with the same reflector and the same lens. As a result, the volume of the device is considerably reduced.

光源は、本明細書中では、ＬＥＤなどの部材の発光面であるとして規定される。   A light source is defined herein as the light emitting surface of a member such as an LED.

鮮明さに関して、レンズは、その焦点のうちの１つに配置される光源の前記レンズにより形成される像がその全長にわたって鮮明な輪郭を有するように配置される。鮮明な輪郭は以下のように規定される。 With regard to sharpness, the lens is arranged such that the image formed by the lens of the light source located at one of its focal points has a sharp outline over its entire length. A sharp contour is defined as follows.

Ｉ（ｈ，ｖ）は、２つの角度ｈ，ｖに応じた強度であるとする（例えば、ｌｏｇ（２５ｍでのスクリーン上の照明）に等しい）。   Let I (h, v) be the intensity corresponding to the two angles h, v (eg, equal to log (on-screen illumination at 25 m)).

このとき、コントラストは｜｜ｇｒａｄ（Ｉ）｜｜に等しい。   At this time, the contrast is equal to || grad (I) ||.

輪郭は、各点でコントラストが所定の閾値（欧州規格によれば例えば０．１３）よりも大きい場合に鮮明であると言われる。   A contour is said to be sharp if the contrast at each point is greater than a predetermined threshold (e.g. 0.13 according to European standards).

特に、リフレクタが、柱面の母線に対して直角な平面内に、リフレクタによって各光源の像の寸法を増大させるように且つレンズにより投影される各光源の像の上半分における光束の平均値が像の下半分における光束の平均値よりも小さいように構成される断面を有するようにすることができる。 In particular, the average value of the luminous flux in the upper half of the image of each light source projected by the lens so that the reflector increases the size of the image of each light source by the reflector in a plane perpendicular to the generatrix of the column surface. A cross section configured to be smaller than the average value of the light flux in the lower half of the image may be provided.

したがって、供給される光パワーは、スポットの上部におけるよりも下部において大きい。   Thus, the optical power supplied is greater at the bottom than at the top of the spot.

リフレクタは、好ましくはたった１つの変曲点を有する湾曲断面を有することが好ましい。   The reflector preferably has a curved cross section with preferably only one inflection point.

そのような形状は、垂直方向でスポットのそれぞれにおいて光の良好な分配を得るのに有利に作用する。   Such a shape favors obtaining a good distribution of light in each of the spots in the vertical direction.

レンズは、該レンズによって供給される光源の全体像の鮮明さがこの像の少なくとも２つの所定の点で像の他の領域と比べて最大となるように配置されるのが好ましい。   The lens is preferably arranged so that the sharpness of the overall image of the light source supplied by the lens is maximized compared to other regions of the image at at least two predetermined points of the image.

そのため、レンズは、生み出される照明が過度の光パワーに対応する不連続性またはホットスポットを何ら与えないようにするため、複数の光源を考慮に入れるように、したがって、スポットの垂直縁で良好な鮮明さを得るように光学的に最適化される。したがって、装置は、車両のドライバーにとって快適で且つ車両の前方に位置される光景の取り得る最良の認識をドライバーに対して与える照明をもたらす。   Therefore, the lens should take into account multiple light sources in order to ensure that the illumination produced does not give any discontinuities or hot spots corresponding to excessive light power, and is therefore good at the vertical edge of the spot. Optimized optically for clarity. Thus, the device provides lighting that is comfortable for the driver of the vehicle and gives the driver the best possible view of a scene located in front of the vehicle.

１つの実施形態では、前記点が２つの光源の像の縁に位置され、これらの像が１つの同じ光源の像に直接に隣接し、これらの縁がその像と並んで位置される。   In one embodiment, the point is located at the edge of the image of the two light sources, the images are directly adjacent to the image of the same light source, and the edges are located alongside the image.

他の実施形態では、前記点が２つの光源の像の縁に位置され、これらの像が互いに直接に隣接し、各像の縁が他の像と対向する側に位置される。   In another embodiment, the point is located at the edge of the image of the two light sources, the images are directly adjacent to each other, and the edge of each image is located on the side opposite the other image.

これらの２つの実施形態のそれぞれは、レンズを最適化することおよび満足な照明を得ることに関して良好なトレードオフを示す。   Each of these two embodiments presents a good tradeoff with respect to optimizing the lens and obtaining satisfactory illumination.

好適には、レンズの面が波形を有する。   Preferably, the lens surface has a waveform.

この特徴により、スポットの水平な上縁を僅かにぼかして、スポットと一般に夜間の環境との間に過度に鋭い光強度破壊を有することを回避でき、それにより、ドライバーの快適さおよび認定が向上する。   This feature slightly blurs the horizontal upper edge of the spot, avoiding having an excessively sharp light intensity breakdown between the spot and the general night environment, thereby improving driver comfort and certification To do.

好適には、波形を有するレンズの面は、光源からの光のための出力面である。   Preferably, the corrugated lens surface is an output surface for light from the light source.

光源による光の放射の主方向に対して直角を成す平面内に各光源が正方形形状を有するようにすることができる。   Each light source may have a square shape in a plane perpendicular to the main direction of light emission by the light source.

そのような光源は、特にそれらが発光ダイオードから成るときに、長方形形状の光源の原価よりも低い原価を有し、それにより、それらの光源の使用が有利になる。また、本発明に係るモジュールは、正方形光源から垂直方向で大きな広がりを得ることができるようにする。   Such light sources have a lower cost than the cost of rectangular light sources, especially when they consist of light emitting diodes, which makes the use of those light sources advantageous. The module according to the present invention can obtain a large spread in a vertical direction from a square light source.

モジュールは、以下の特徴のうちの少なくともいずれか１つを与えることもできる。すなわち、
−光源は、全ての光源を通る、特に各光源の縁のうちの１つを通る直線が存在するように配置される、
−光源は、各光源の輪郭の頂点のうちの１つを通る曲線が存在するように配置される、
−光源は、各光源の中心を通る曲線が存在するように配置される、
−曲線が変曲点を有さない、
−光源の輪郭が１つの同じ平面内に含まれる、
−各光源が２つの対向する縁を有し、光源の全ての対向する縁が互いに平行である、
−縁が光軸と平行である。 The module can also provide at least one of the following features. That is,
The light sources are arranged such that there is a straight line through all the light sources, in particular through one of the edges of each light source,
The light sources are arranged such that there is a curve through one of the vertices of the contour of each light source;
The light sources are arranged such that there is a curve through the center of each light source,
-The curve has no inflection points,
-The outline of the light source is contained in one and the same plane,
Each light source has two opposing edges, and all the opposing edges of the light sources are parallel to each other;
-The edge is parallel to the optical axis.

好適には、モジュールは、光源が互いに対して個別に制御され得るように配置される。   Preferably, the modules are arranged so that the light sources can be individually controlled with respect to each other.

好適には、モジュールは、光源からレンズへの光の直接的な伝送に対する障害を形成するスクリーンを備える。   Preferably, the module comprises a screen that forms an obstacle to the direct transmission of light from the light source to the lens.

さもなければ、レンズへ直接に伝送されるこの光は、実際には、ストリップ状の疑似光線を形成する。   Otherwise, this light transmitted directly to the lens actually forms a strip-like pseudo-ray.

本発明によれば、本発明に係る少なくとも１つのモジュールを備える、好ましくは複数の前記モジュールを備える自動車ヘッドライトも提供される。   According to the invention there is also provided an automotive headlight comprising at least one module according to the invention, preferably comprising a plurality of said modules.

このヘッドライトは、信号装置を構成することもできる。   This headlight can also constitute a signal device.

本発明に係る他の対象は、本発明に係る少なくとも１つの照明モジュールまたは装置を備える自動車である。   Another subject matter according to the invention is an automobile comprising at least one lighting module or device according to the invention.

ここで、以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明に係るモジュールの概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a module according to the present invention. 図２は、図１のモジュールにおける光の経路を示す。FIG. 2 shows the light path in the module of FIG. 図３は、図１のモジュールのリフレクタの断面の形状を示す。FIG. 3 shows the cross-sectional shape of the reflector of the module of FIG. 図４は、図１のモジュールのリフレクタを計算する際に使用される特定の量を表す。FIG. 4 represents the specific quantities used in calculating the reflector of the module of FIG. 図５は、図１のモジュールのリフレクタを計算する際に使用される特定の量を表す。FIG. 5 represents the specific quantities used in calculating the reflector of the module of FIG. 図６は、リフレクタのそれぞれの点によって戻される正規化された照明の傾向を、車両の軸と平行な軸に沿うその点の座標の関数として示す曲線である。FIG. 6 is a curve showing the normalized illumination trend returned by each point of the reflector as a function of the coordinates of that point along an axis parallel to the axis of the vehicle. 図７は、直線断面を有するリフレクタに対するリフレクタの点の位置の微分垂直オフセットを、この点により戻される照明の関数として表す曲線である。FIG. 7 is a curve representing the differential vertical offset of the position of a reflector point relative to a reflector having a straight cross section as a function of the illumination returned by this point. 図８は、２つのそれぞれの実施形態における、リフレクタにより生成されて図１のモジュール内のレンズの光学的最適化のために使用される光源の像の２つの図である。FIG. 8 is two views of an image of a light source generated by a reflector and used for optical optimization of a lens in the module of FIG. 1 in two respective embodiments. 図９は、２つのそれぞれの実施形態における、リフレクタにより生成されて図１のモジュール内のレンズの光学的最適化のために使用される光源の像の２つの図である。FIG. 9 is two views of an image of a light source generated by a reflector and used for optical optimization of a lens in the module of FIG. 1 in two respective embodiments. 図１０は、図１のモジュールにより生成される光ストリップを、それらが道路上の車両の前方に配置されるスクリーン上に現れるように示す。FIG. 10 shows the light strips produced by the module of FIG. 1 as they appear on a screen placed in front of the vehicle on the road.

図１〜図３は、本発明に係る自動車ヘッドライト用の照明モジュール２を示す。   1 to 3 show an illumination module 2 for an automobile headlight according to the present invention.

モジュール２は、光源４、カバーまたはスクリーン６、ミラーまたはリフレクタ８、および、レンズ１０を備える。   The module 2 includes a light source 4, a cover or screen 6, a mirror or reflector 8, and a lens 10.

以下では、図１に示される直交基準座標系ＸＹＺが使用され、この場合、水平軸Ｘ，Ｙはそれぞれ、直角を成すとともに、車両の走行方向と平行であり、また、軸Ｚは垂直である。   In the following, the orthogonal reference coordinate system XYZ shown in FIG. 1 is used. In this case, the horizontal axes X and Y form a right angle and are parallel to the traveling direction of the vehicle, and the axis Z is vertical. .

光源４は、この場合、発光ダイオードの形態を成して形成される。これらの光源は、それらの光軸が垂直の状態で上方へ向けられる照明をもたらすように配置される。これらの光源は、この光軸に対して直角を成す平面内で見たときに正方形形状を有する。各光源は、平坦なときには、例えば１ｍｍ２に等しい表面積を有する。光源は、軸Ｘに対して平行な方向で一列に並べられる。光源は、例えば、全ての光源に共通のプリント回路１２によって支持される。任意の数の光源が存在し得る。数は、３つ以上であって、可能な限り多く、各光源は、照明を形成するストリップのうちの１つをもたらす。 The light source 4 is in this case formed in the form of a light emitting diode. These light sources are arranged to provide illumination that is directed upwards with their optical axes vertical. These light sources have a square shape when viewed in a plane perpendicular to the optical axis. Each light source, when flat, has a surface area equal to, for example, 1 mm 2 . The light sources are arranged in a line in a direction parallel to the axis X. The light source is supported, for example, by a printed circuit 12 common to all light sources. There can be any number of light sources. The number is three or more and as many as possible, and each light source provides one of the strips that form the illumination.

したがって、全ての光源を通過する、特に各光源の縁のうちの１つを通過する直線が存在するように光源が配置されるのが分かる。光源の輪郭は、１つの同じ平面内に含まれる。各光源は２つの対向する縁を有し、また、全ての光源の対向する縁は互いに平行である。縁は光軸と平行である。   Thus, it can be seen that the light sources are arranged such that there is a straight line passing through all the light sources, in particular passing through one of the edges of each light source. The contour of the light source is contained in one and the same plane. Each light source has two opposing edges, and the opposing edges of all light sources are parallel to each other. The edge is parallel to the optical axis.

スクリーン６は、光源からの光がレンズ１０に直接に到達しないように配置される。   The screen 6 is arranged so that light from the light source does not reach the lens 10 directly.

レンズは後面１４および前面１６を有し、これらの面は、光源からの光の経路に関連して車両の走行方向でこのように名付けられる。図２に示されるように、各光源４からの光の少なくとも一部は、リフレクタ８によって面１４へ向けて反射された後、互いに対しておよび軸Ｙに対して平行な光線の形態を成して面１６を通じてレンズから出る。   The lens has a rear face 14 and a front face 16, which are thus named in the direction of travel of the vehicle in relation to the path of light from the light source. As shown in FIG. 2, at least a portion of the light from each light source 4 takes the form of rays parallel to each other and to the axis Y after being reflected by the reflector 8 toward the surface 14. And exit the lens through the surface 16.

図１０は、車両の前方の道路２２を横切る軸Ｘ，Ｚと平行な平面内に配置される垂直スクリーン上にモジュールにより形成される全体像２０を示す。この全体像は、光源４が存在する数と同じ数の垂直な長方形のストリップ２４へと分割される。各ストリップの高さは、ストリップの幅よりも大きい。ストリップは、それらの垂直縁同士が隣り合って並ぶ。ストリップの一部は、道路全体、この場合には道路の２つの車線を照らすように車両の前方で延び、また、他のストリップは、道路の脇を照らすように、先の車線を越えて軸Ｘの方向に延びる。   FIG. 10 shows the overall picture 20 formed by the module on a vertical screen arranged in a plane parallel to the axes X, Z across the road 22 ahead of the vehicle. This whole image is divided into as many vertical rectangular strips 24 as there are light sources 4. The height of each strip is greater than the width of the strip. The strips are arranged with their vertical edges next to each other. Part of the strip extends in front of the vehicle to illuminate the entire road, in this case the two lanes of the road, and the other strips pivot beyond the previous lane to illuminate the sides of the road. It extends in the X direction.

この例では、ストリップ２４が互いに同一である。しかしながら、これらのストリップの幅および／またはこれらのストリップの長さを異ならせるようにすることができる。同様に、ここでは、ストリップの上下の水平な縁がそれぞれ一致する。しかしながら、これは必須ではない。また、ここでは、ストリップの単一の水平な列が与えられる。しかしながら、モジュールは、上下に延びるストリップの少なくとも２つの水平な列を形成することができる。   In this example, the strips 24 are identical to each other. However, the widths of these strips and / or the lengths of these strips can be varied. Similarly, here, the upper and lower horizontal edges of the strip each coincide. However, this is not essential. Also here, a single horizontal row of strips is given. However, the module can form at least two horizontal rows of strips extending up and down.

光源からの光に晒されるリフレクタ８の面（反射面）は幾何学用語としての柱面に該当し、この柱面の（無数ある全ての）母線は軸Ｘと平行である。リフレクタ８は、図３に表される軸Ｙ，Ｚと平行な平面内に図３において実線で示された断面を有し、この実線は上記（無数の）母線と上記軸Ｙ，Ｚと平行な平面との交点の集合体である。 Surface of the reflector 8 to be exposed to light from a light source (reflection surface) may correspond to a cylindrical surface of a geometrical term, (all with countless) generating line of the cylindrical surface is parallel to the axis X. Li Furekuta 8 has a cross-section shown by the solid line in the axial Y, Figure 3 in the Z parallel plane represented in FIG. 3, the solid line above (countless) bus and said axis Y, and Z It is a collection of intersections with parallel planes.

レンズ１０が全ての光源４から生じる光を受けるため、レンズは、光源の像を形成するストリップ２４が可能な限り鮮明な垂直縁を有するように光学的に最適化される。この最適化を達成する方法については後に分かる。   Since the lens 10 receives light originating from all the light sources 4, the lens is optically optimized so that the strip 24 forming the image of the light source has as sharp vertical edges as possible. We will see later how to achieve this optimization.

また、レンズが全ての光源に共通であり、これらの光源が好ましくは小さい寸法を有することを知って、リフレクタ８をアナモルフィックレンズの形態で形成しても、良好な結果を簡単に得ることはできない。これは、ここでは、リフレクタが満足な或いは更には最適な結果を与えるように、リフレクタの形状を計算することが選択されるからである。特に、図３に示されるリフレクタの断面形状は、直線セグメントおよび円錐セグメントとは異なる。   Also, knowing that the lenses are common to all light sources and that these light sources preferably have small dimensions, good results can easily be obtained even if the reflector 8 is formed in the form of an anamorphic lens. I can't. This is because it is chosen here to calculate the shape of the reflector so that the reflector gives satisfactory or even optimal results. In particular, the cross-sectional shape of the reflector shown in FIG. 3 is different from the straight and conical segments.

この形状は、多くの機能を果たすように計算される。   This shape is calculated to perform many functions.

第１の機能は、リフレクタが正方形の光源から長方形の像２４を形成するように各光源４の像の垂直方向の広がりを生み出すことである。   The first function is to create a vertical spread of the image of each light source 4 so that the reflector forms a rectangular image 24 from a square light source.

第２の機能は、ストリップ２４の下部に上部よりも大きい光パワーを与えるように光源から生じる光パワーを分配することにある。より具体的には、単位表面積当たりのストリップにおける光パワーがストリップの下縁から大きく離れて位置されるほど低くなるようにするべく努力がなされる。   The second function is to distribute the optical power generated from the light source so as to give the lower part of the strip 24 more optical power than the upper part. More specifically, efforts are made to ensure that the optical power in the strip per unit surface area is so low that it is located far away from the lower edge of the strip.

リフレクタの断面の形状を計算するために、第１のステップは、リフレクタのそれぞれの点によって戻される正規化された照明の傾向を、車両の軸と平行な軸に沿うその点の座標の関数として決定することである。   In order to calculate the cross-sectional shape of the reflector, the first step is to calculate the normalized lighting tendency returned by each point of the reflector as a function of the coordinates of that point along an axis parallel to the axis of the vehicle. Is to decide.

開始点は、図３に示される軸Ｙ，Ｚに対して４５°に方向付けられる軸Ｘと平行な直線状の断面である。この断面と一直線を成して位置される単一の光源４が考慮される。軸Ｙは光源の平面を通り抜け、また、軸Ｚは光源の前端を通り、したがって、この前端が基準座標系の原点Ｏを形成する。図４を参照すると、断面のそれぞれの点で、フラックスδΦ＝Ｉ．δΩが計算される。この場合、
−Ｉは、考慮されるリフレクタの点の方向で光源により放射される強度、および、
−δΩは、考慮される点から光源が見られる無限小立体角である。 The starting point is a straight section parallel to the axis X oriented at 45 ° with respect to the axes Y, Z shown in FIG. A single light source 4 positioned in line with this cross section is considered. The axis Y passes through the plane of the light source, and the axis Z passes through the front end of the light source, and thus this front end forms the origin O of the reference coordinate system. Referring to FIG. 4, the flux δΦ = I. δΩ is calculated. in this case,
-I is the intensity emitted by the light source in the direction of the reflector point considered, and
−δΩ is an infinitesimal solid angle at which the light source can be seen from the point of consideration.

δΦの値は、最低から最高まで、アフィン変換により０〜１まで減少される。   The value of δΦ is reduced from 0 to 1 by affine transformation from the lowest to the highest.

この計算を行うために、以下の方法が実施される。   In order to perform this calculation, the following method is implemented.

図５を参照すると、
−Ｅｒは、リフレクタの点（０，ｙｒ，ｚｒ）における光源により生み出される照明である。これは、リフレクタの面素ごとのフラックスである。
−Ｅｓは、ランバートであると仮定される光源のエミッタンスであり、
−αは、光源の現在の点とリフレクタの考慮される点とを通る直線によって軸Ｚに対して形成される角度であり、
−θは、この点でこの直線とリフレクタの法線とにより形成される角度であり、
−ｒは、光源の現在の点からリフレクタ上の考慮される点までの距離であり、
−ｈは、軸Ｘ上の光源の幅を示し、
−Ｌｓは、軸Ｙ上の光源の長さであり、
−ｘｓおよびｙｓは、光源の現在の点の座標であり、
−ｄｚ（Ｅｒ）は、リフレクタの点によって反射される光源の像に対して軸Ｚの方向で与えられるようになっているオフセットを示す。 Referring to FIG.
-E r is the illumination produced by the light source at the reflector point (0, y r , z r ). This is the flux for each surface element of the reflector.
-E s is the emittance of the light source assumed to be Lambert,
-Α is the angle formed with respect to axis Z by a straight line passing through the current point of the light source and the considered point of the reflector,
-Θ is the angle formed by this line and the normal of the reflector at this point,
-R is the distance from the current point of the light source to the considered point on the reflector,
-H indicates the width of the light source on axis X,
-L s is the length of the light source on axis Y;
-X s and y s are the current coordinates of a point light source,
-Dz (E r ) denotes the offset that is to be given in the direction of the axis Z with respect to the image of the light source reflected by the point of the reflector.

したがって、以下のように書き表すことができる。

Figure 0006309246
積分が光源に関してとられる。すなわち、
Figure 0006309246
 積分が
Figure 0006309246
 に関してとられる。 Therefore, it can be expressed as follows.
Figure 0006309246
 An integral is taken with respect to the light source. That is,
Figure 0006309246
 Integral is
Figure 0006309246
 Taken with respect to.

また、

Figure 0006309246
この場合、ｎｙおよびｎｚは、考慮される点でのリフレクタに対して垂直な単位ベクトルのゼロ以外の座標である。 Also,
Figure 0006309246
 In this case, ny and nz are the non-zero coordinates of the unit vector perpendicular to the reflector at the point considered.

それにより、以下となる。

Figure 0006309246
Thereby:
Figure 0006309246

平坦なリフレクタの場合、リフレクタの任意の点で形成される虚像は同じサイズを有し、したがって、Ｅｒは点（０，ｙｒ，ｚｒ）の虚像のエミッタンスである。 In the case of a flat reflector, the virtual image formed at any point on the reflector has the same size, so E r is the emittance of the virtual image at the point (0, y r , z r ).

なお、ｙｒ＝ｆｙ（ｕ）およびｚｒ＝ｆｚ（ｕ）である場合には、

Figure 0006309246
であり、
また、４５°の平坦なリフレクタの場合には、ｆｙ＝ｕ＋ｙ０およびｆｚ＝ｕ＋ｚ０である。ｙ０およびｚ０は、定数であり、リフレクタの１つの点の座標である。 Note that when y r = f y (u) and z r = f z (u),
Figure 0006309246
 And
For a 45 ° flat reflector, f y = u + y 0 and f z = u + z 0 . y 0 and z 0 are constants and are the coordinates of one point of the reflector.

点（ｙ０，ｚ０）を通る４５°の平面に対する基準座標系の原点の対称点は、（ｙ０−ｚ０，ｙ０＋ｚ０）点に位置される。虚像の上端（したがって、投影像の下端）がこの点を通る。したがって、この点から、ｄｚ（Ｅｒ）が軸−Ｚ上で測定される。 The symmetry point of the origin of the reference coordinate system with respect to the 45 ° plane passing through the point (y 0 , z 0 ) is located at the (y 0 -z 0 , y 0 + z 0 ) point. The upper end of the virtual image (and hence the lower end of the projected image) passes through this point. Therefore, from this point, dz (E r ) is measured on the axis −Z.

ｆｙ（ｕ）＝ｕとして、リフレクタの点（ｘｒ，ｙｒ）を考慮すると、
それにより、以下が適用される。すなわち、

Figure 0006309246
Considering the reflector point (x r , y r ) with f y (u) = u,
Thereby the following applies: That is,
Figure 0006309246

Figure 0006309246
がＯから生じる考慮される点での入射光線であるとすると、
Figure 0006309246
Figure 0006309246
Is the incident ray at the considered point resulting from O,
Figure 0006309246

反射光線の方向は、

Figure 0006309246
The direction of the reflected beam is
Figure 0006309246

仮想光線は、点Ｉにおいて４５°のリフレクタの虚像の平面に直面し、その場合、

Figure 0006309246
となり、また、
λｒ−λｒｙ＝ｕ−λｒｙ＝ｙ０−ｚ０となり、
それにより、
Figure 0006309246
 となる。 The virtual ray faces the plane of the 45 ° reflector virtual image at point I, where
Figure 0006309246
 And again
λ r −λ r y = u−λ r y = y 0 −z 0
Thereby,
Figure 0006309246
 It becomes.

また、以下の場合には、リフレクタが望み通りに像をシフトさせる。

Figure 0006309246
In the following cases, the reflector shifts the image as desired.
Figure 0006309246

これは、ｕ，ｆｚおよびｆ’ｚに関する方程式である。ｆｚに関するこの微分方程式は、ｆｚ（ｙ０）＝ｚ０を初期条件として用いるとともに、ｙ０，ｚ０およびｄｚＥｒをパラメータとして用いて、数値的に解くことができる。 This is an equation for u, f z and f ′ z . The differential equation relating f z, as well as use of the f z (y 0) = z 0 as an initial condition, with y 0, z 0 and DZE r as parameters, can be solved numerically.

以上から、図６は、光源によりもたらされる照明Ｅｒの傾向を、リフレクタの考慮される点の軸Ｙに沿う座標の関数として示している。 From the above, FIG. 6 shows the trend of the illumination Er caused by the light source as a function of the coordinates along the axis Y of the point considered for the reflector.

この場合、光源に対応するストリップにおいて、目的は、リフレクタの異なる部分によりもたらされる光源の像を、それらの部分が伝える光束に応じてシフトさせることである。より具体的には、目的は、低い光強度を伝える像を上げるとともに、強い強度を伝える像を下げることである。このため、この場合、照明の値に応じてリフレクタによりもたらされる光源の像に与えられるべき垂直方向のオフセットｄｚが任意に決定される。図７は、このオフセットｄｚに関して適用されるべくここで選択される傾向を照明Ｅｒの値の関数として示している。 In this case, in the strip corresponding to the light source, the purpose is to shift the image of the light source caused by the different parts of the reflector according to the luminous flux carried by those parts. More specifically, the purpose is to raise an image that conveys low light intensity and to lower an image that conveys strong intensity. Therefore, in this case, the vertical offset dz to be given to the image of the light source provided by the reflector is arbitrarily determined according to the illumination value. FIG. 7 shows the trend chosen here to apply for this offset dz as a function of the value of the illumination Er .

このとき、リフレクタの考慮されるそれぞれの点で、リフレクタの法線が所望のオフセットをもたらすために有するべき方向が計算される。この方向がリフレクタの全ての点に関して決定されると、４５°で方向付けられる平坦なリフレクタに共通のリフレクタの下縁から始めるという基準に基づいて、各点の位置が決定される。したがって、リフレクタを段階的に構成することができる。方向のこの計算およびこの構成は、コンピュータプログラムによって困難を伴わずに行うことができる。   At this point, at each point considered in the reflector, the direction that the normal of the reflector should have to produce the desired offset is calculated. Once this direction has been determined for all points of the reflector, the position of each point is determined based on the criterion of starting from the bottom edge of the reflector common to flat reflectors oriented at 45 °. Therefore, the reflector can be configured in stages. This calculation of direction and this configuration can be done without difficulty by a computer program.

得られる断面は、図３に示される形状を有する。断面は、リフレクタの下側４分の１に位置される変曲点Ｉを有しつつ十分に湾曲される。この点よりも下側において、リフレクタの曲率中心は、この点よりも上側で適用されるのとは異なり、リフレクタの前方に位置される。   The resulting cross section has the shape shown in FIG. The cross section is sufficiently curved with an inflection point I located in the lower quarter of the reflector. Below this point, the center of curvature of the reflector is located in front of the reflector, as opposed to being applied above this point.

したがって、歪像を伴うことなく、光源からのビームの垂直な拡散がもたらされる。また、レンズによって投影される各光源の像２４の上半分における光束の平均値は、像の下半分における光束の平均値よりも小さい。   Thus, vertical diffusion of the beam from the light source is provided without distortion. Further, the average value of the light flux in the upper half of the image 24 of each light source projected by the lens is smaller than the average value of the light flux in the lower half of the image.

更に、レンズ１０は、不利な収差を最小にするためにその２つのジオプターが最適化される。このため、レンズの光軸に最も近い２つ或いは３つのＬＥＤが考慮に入れられる。図８および図９は、この最適化の２つの実施を示す。これらの図は、リフレクタによって反射される際の光源の像２６を示す。これらの像は、最大寸法が垂直方向で測定される一列に並べられたストリップである。ストリップは隣接していない。   In addition, the lens 10 is optimized for its two diopters to minimize adverse aberrations. For this reason, two or three LEDs closest to the optical axis of the lens are taken into account. Figures 8 and 9 show two implementations of this optimization. These figures show the image 26 of the light source as reflected by the reflector. These images are strips arranged in a row whose maximum dimension is measured in the vertical direction. The strips are not adjacent.

図８において、奇数の光源が存在するときに特に適用できる実施形態では、軸Ｙと平行なレンズの光軸２８が、配列の中心に位置される光源の像２６ａの垂直な対称面を通るようにされる。２つの隣り合う光源の像２６ｂ，２６ｃが中心像２６ａに最も近い。レンズは、最大の鮮明さの利益を享受するべく、以下の２つの縁、すなわち、像２６ａに最も近い像２６ｃの垂直縁３０、および、像２６ａに最も近い像２６ｂの垂直縁３０に関して最適化される。したがって、この場合、レンズは、側方の像２６ｂ，２６ｃの像の光軸に最も近い垂直縁の鮮明さに有利に作用するように最適化される。中心像２６ａの縁の像は、像２６ｂ，２６ｃの像の外側縁においてそうであるように、少しぼやけている。このとき、３つのかなり鮮明なストリップを得ることができるが、以下で説明される図９の場合には、ストリップが更に劣った鮮明さを有する。本実施形態は、車両ヘッドライトが本発明にしたがって設計されるときに左右の車両ヘッドライトからのビームの大きな重なりを有することが目的である場合に適用される。   In FIG. 8, in an embodiment that is particularly applicable when there are an odd number of light sources, the optical axis 28 of the lens parallel to the axis Y passes through the vertical symmetry plane of the image 26a of the light source located at the center of the array. To be. Two adjacent light source images 26b and 26c are closest to the central image 26a. The lens is optimized with respect to the following two edges: the vertical edge 30 of the image 26c closest to the image 26a and the vertical edge 30 of the image 26b closest to the image 26a to enjoy the maximum sharpness benefit. Is done. Therefore, in this case, the lens is optimized to favor the sharpness of the vertical edge closest to the optical axis of the side images 26b, 26c. The edge image of the central image 26a is slightly blurred, as is the case with the outer edges of the images 26b and 26c. At this time, three fairly sharp strips can be obtained, but in the case of FIG. 9 described below, the strips have even worse sharpness. This embodiment applies when the purpose is to have a large overlap of beams from the left and right vehicle headlights when the vehicle headlight is designed according to the invention.

図９は他の実施形態を示す。レンズの光軸２８は、画像２６のうちの２つの間で、配列の中心に位置される隙間３２の垂直な対称面を通る。したがって、それらは互いに隣り合う２つの像である。レンズは、最大の鮮明さの利益を享受するために隙間から最も遠く離れるこれらの２つの像２６のそれぞれの縁３５に関して最適化される。このケースは、モジュールからのビームが車両の内部へ向けて弱く延びるときに適用できる。この場合には、光軸に最も近い像の縁の像が少しぼやける。このケースは、２つの非常に鮮明なストリップを得ることができるようにするとともに、車両ヘッドライトが本発明にしたがって設計されるときに左右の車両ヘッドライトからのビームの弱い重なりを得ることが目的である場合に適用される。   FIG. 9 shows another embodiment. The optical axis 28 of the lens passes between two of the images 26 through the vertical symmetry plane of the gap 32 located at the center of the array. They are therefore two images next to each other. The lens is optimized with respect to each edge 35 of these two images 26 furthest away from the gap in order to enjoy the maximum sharpness benefit. This case is applicable when the beam from the module extends weakly towards the interior of the vehicle. In this case, the image at the edge of the image closest to the optical axis is slightly blurred. This case makes it possible to obtain two very sharp strips and aims to obtain a weak overlap of the beams from the left and right vehicle headlights when the vehicle headlights are designed according to the invention. Applicable when

本発明に係るモジュールは、特に、適切に鮮明な垂直縁を有するストリップを得ることができるようにする。本発明に係るモジュールは、画像２０上のストリップ２４間に黒色ストリップを呈さないビームをもたらすことができるようにする。したがって、審美的に良くない櫛効果が回避される。   The module according to the invention makes it possible in particular to obtain a strip with a suitably sharp vertical edge. The module according to the invention makes it possible to provide a beam that does not exhibit a black strip between the strips 24 on the image 20. Thus, comb effects that are not aesthetically pleasing are avoided.

この場合には、レンズの出力面１６が数ミクロンの深さを伴う波形を有するようにする。これらの波形は、ストリップとその環境との間のその垂直端での光移行が可能な限り緩やかとなるように各ストリップの小さい上辺および下辺を僅かにぼかせるという効果を有する。   In this case, the output surface 16 of the lens has a waveform with a depth of a few microns. These waveforms have the effect of slightly blurring the small top and bottom sides of each strip so that the light transition between the strip and its environment at its vertical edge is as gradual as possible.

光源は、各光ストリップの互いに対して個別な生成をモジュールに適した制御手段によって制御できるように扱われ得る。   The light source can be treated such that the individual generation of each light strip can be controlled by control means suitable for the module.

例えば、レンズとリフレクタとの間の軸Ｙに沿って測定される最大全長が約４０ｍｍとなるようにすることができる。   For example, the maximum total length measured along the axis Y between the lens and the reflector can be about 40 mm.

このモジュールが、場合によりそれ自体で或いは１つ以上の他の装置に加えて、ハイビーム機能および／またはロービーム機能も確保するようにし得る。   This module may also ensure high beam function and / or low beam function, optionally by itself or in addition to one or more other devices.

そのようなモジュールを備えるヘッドライトには、１つ以上の信号灯を設けることもできる。   A headlight comprising such a module can also be provided with one or more signal lights.

無論、本発明の枠組みから逸脱することなく、本発明に対して多くの変更を成すことができる。   Of course, many modifications can be made to the invention without departing from the framework of the invention.

特に、ストリップの下部で相補的なビームが重ね合わされることにより緩やかな移行を確保するため、特に、低い光強度を有する光源の像の一部がストリップの下端付近に伝えられるようにすることができる。   In particular, in order to ensure a gradual transition by superimposing complementary beams at the bottom of the strip, a portion of the image of the light source, particularly with low light intensity, can be transmitted near the lower end of the strip. it can.

Claims (18)

自動車ヘッドライト用の照明モジュール（２）であって、
連続的に配置された複数の光源（４）と、
柱面として形成された反射面を有するリフレクタ（８）と、
前記リフレクタで反射された前記各光源からの光を受けるレンズ（１０）と、
を備え、
前記リフレクタは、前記各光源によって放射される光からそれぞれ一つの光スポットを形成するように配置され、
前記リフレクタは、前記柱面の母線に直角な平面内に断面を有し、この断面が、前記光源の幅と長さとの比に対して前記光スポットの幅と長さの比を変更するように、且つ、前記光源の前記長さ方向の光パワー分布に対して前記光スポットの前記長さ方向の光パワー分布を変更するように構成されており、
前記レンズは、前記レンズの少なくとも２つの焦点のうちの前記光源側にある焦点のところに前記レンズにより形成される前記光源の虚像が鮮明となるように配置される、ことを特徴とする照明モジュール。 A lighting module (2) for an automobile headlight,
A plurality of light sources (4) arranged sequentially;
A reflector (8) having a reflective surface formed as a column surface ;
A lens (10) for receiving light from each of the light sources reflected by the reflector;
With
The reflectors are arranged to form one light spot from the light emitted by each light source,
The reflector has a cross section in a plane perpendicular to the generatrix of the cylindrical surface, the cross-section, so as to change the ratio of the width and length of the light spot with respect to the ratio of the width and length of the light source to, and is configured to change the optical power distribution of the length direction of the light spot relative to the optical power distribution in the length direction of the light source,
The illumination module is characterized in that the lens is arranged so that a virtual image of the light source formed by the lens is clear at a focal point on the light source side of at least two focal points of the lens. Le . 前記リフレクタ（８）の前記断面は、たった１つの変曲点（Ｉ）を有する湾曲断面である、請求項１に記載の照明モジュール。 The cross-section is a curved section having one inflexion point was Tsu others (I), the lighting module according to claim 1 of the reflector (8). 前記リフレクタ（８）により反射されたときに前記複数の光源（４）から形成される複数の像は、前記レンズ（１０）の光軸（２８）上にある中心像（２６ａ）と、前記中心像の両側に設けられた２つの側方像（２６ｂ、２６ｃ）とを含み、前記各側方像（２６ｂ、２６ｃ）の前記中心像（２６ａ）に隣接する垂直縁（３０）が、その上に、前記複数の光源（４）から形成される全ての像の中で鮮明さが最大となる点を有している、請求項１または２に記載の照明モジュール。 A plurality of images formed from the plurality of light sources (4) when reflected by the reflector (8) include a center image (26a) on the optical axis (28) of the lens (10), and the center. A vertical edge (30) adjacent to the central image (26a) of each side image (26b, 26c), including two side images (26b, 26c) provided on both sides of the image, , the sharpness of all the image formed from the plurality of light sources (4) has a point of maximum illumination module as claimed in claim 1 or 2. 前記リフレクタ（８）により反射されたときに前記複数の光源（４）により形成される複数の像は、前記レンズ（１０）の光軸（２８）の両側に設けられるとともに互いに隣接する２つの像（２６、２６）を含み、前記２つの像（２６、２６）の各々の、前記光軸から遠い側の垂直縁（３４）上に、前記複数の光源（４）から形成される全ての像の中で鮮明さが最大となる点を有している、請求項１または２に記載の照明モジュール。 The plurality of images formed by the plurality of light sources (4) when reflected by the reflector (8) are provided on both sides of the optical axis (28) of the lens (10) and are adjacent to each other. All images formed from the plurality of light sources (4) on the vertical edge (34) far from the optical axis of each of the two images (26, 26). lighting module according sharpness has a point of maximum, to claim 1 or 2 in. 前記レンズ（１０）の面（１６）は波形を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の照明モジュール。 Lighting module according to the surface (16) having a waveform, any one of claims 1 to 4 of the lens (10). 波形を有する前記レンズ（１０）の面は、前記光源（４）からの光のための出力面（１６）である請求項５に記載の照明モジュール。 6. Illumination module according to claim 5 , wherein the surface of the lens (10) having a waveform is an output surface (16) for light from the light source (4) . 前記各光源（４）は、当該光源による光の放射の主方向に対して直角を成す平面内に正方形形状を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の照明モジュール。 Each said light source (4) is an illumination module as described in any one of Claim 1 to 6 which has a square shape in the plane which makes a right angle with respect to the main direction of the radiation | emission of the light by the said light source. 前記光源（４）は、前記複数の光源の全てを通る直線が存在するように配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の照明モジュール。 It said light source (4), the lighting module according to any one of claims 1 to 7, passing Ru straight lines all of said plurality of light sources are arranged so that there. 前記直線は前記各光源にある複数の縁のうちの一つを通る、請求項８に記載の照明モジュール。The lighting module according to claim 8, wherein the straight line passes through one of a plurality of edges in each light source. 前記光源（４）は、前記各光源の輪郭の頂点のうちの１つを通る曲線が存在するように配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の照明モジュール。 The illumination module according to any one of claims 1 to 7 , wherein the light source (4) is arranged such that a curve passing through one of the vertices of the contour of each light source exists. 前記複数の光源（４）は、前記各光源の中心を通る曲線が存在するように配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の照明モジュール。 The illumination module according to any one of claims 1 to 7 , wherein the plurality of light sources (4) are arranged such that a curve passing through a center of each light source exists. 前記曲線が変曲点を有さない請求項１１に記載の照明モジュール。 The lighting module according to claim 11, wherein the curve does not have an inflection point. 前記光源（４）の輪郭が１つの同じ平面内に含まれる請求項１から１２のいずれか一項に記載の照明モジュール。 13. Illumination module according to any one of claims 1 to 12, wherein the contour of the light source (4) is contained in one and the same plane. 前記各光源（４）が２つの対向する縁を有し、前記光源の全ての対向する縁が互いに平行である請求項１から１３のいずれか一項に記載の照明モジュール。 14. An illumination module according to any one of the preceding claims, wherein each light source (4) has two opposing edges, and all the opposing edges of the light sources are parallel to each other. 前記対向する縁が前記レンズの光軸と平行である、請求項１４に記載の照明モジュール。 The opposite edges are parallel to the optical axis of the lens, illumination module according to claim 14. 前記複数の光源（４）が個別に制御することができる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の照明モジュール。 Wherein the plurality of light sources (4) can be individually controlled, the lighting module according to any one of claims 1 to 15. 前記光源（４）から前記レンズ（１０）への光の直接的な伝送に対する障害を形成するスクリーン（６）を備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の照明モジュール。 17. An illumination module according to any one of the preceding claims , comprising a screen (6) that forms an obstacle to direct transmission of light from the light source (4) to the lens (10) . 請求項１から１７のいずれか一項に記載の前記照明モジュール（２）を少なくとも１つ備える、自動車ヘッドライト。
A vehicle headlight comprising at least one of the lighting modules (2) according to any one of the preceding claims .
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