JPS63312245A - 自動車用ヘッドライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車用ヘッドライトに関し、詳述すれば、光
源と、該光源からの光を所定特性のビームとして照射す
る光学手段とからなる自動車用ヘッドライトに関する。

（従来の技術） よく知られているように、自動車用ヘッドライトとして
は、国際的な規則に定める所定の照射分布が得られるよ
うに構成されている。即ち、一般に、メーン（ハイ）ビ
ーム用（集中光束用）、ロービーム用（対向車の運転手
の目をくらませないよう呻、下向きに照射する下向散光
束用）、フォグビーム用（濃霧時に使用するものであっ
て、互いに近接する二つの水平面の間に照射光を拡散さ
せる濃霧用）などのランプを装着して、臨機応変に所定
の照射分布が得られるように、義務付けられている。　
それはともかく、従来用いられているヘッドライトにお
ける光源は、種々の白熱灯で構成されているのが普通で
あり、また、所定の照射分布を達成するための光学手段
は、光源の種類に応じて形状が定まっているリフレクタ
や、プリズム式屈光型リフレクタなどで構成されており
、又は、それにスクリーンを併用したり、光源の位置に
工夫を施したものもある。

いずれにしても、従来のヘッドライトには、車体、殊に
車体の前部に複数の光学ユニットを装着する必要があり
、更には、照射分布を変えることが出来ないことから、
性能に融通性がないなどの問題がある。また、照射光の
広がりを狭める必要があり、そのためは焦点距離の長い
リフレクタを用いる必要があって、ヘッドライトそれ自
体の寸法が大きくなるし、このような問題点があるとこ
ろへ、集中光束用、下向散光束用、ａ霧用とかの複数の
ユニットを設ける必要もあって、生産性がよくない。

（発明の構成） 従って、本発明は、前述した問題点を解消するためにな
されたものであると同時に、メーンビーム、ロービーム
、フォグビームなどの種々のビームの特性に選択的に対
応する光強度の空間分布が得られる自動車用ヘッドライ
トを提供するのを目的としたものである。

このような本発明の目的は、光源と、該光源からの光を
所定特性のビームとして投光する光学手段とからなる自
動車用ヘッドライトにおいて、前記光源をほぼ一条の指
向性集中光束を照射するものとする傍ら、記集中光束を
遮光すると共に、所定特性のビームを得るべく、少なく
とも一つの所定立体角において高速連続スキャンさせる
動力駆動式偏向手段を少なくとも一基、前記光学手段に
具備させることにより達成し得る。

好ましくは、前記動力駆動式偏向手段を電子制御装置と
連係させることで、光ビームの照射分布がプログラムに
より変化されるようするのが望ましい。

また、前記光源を前記集中光束の光度を調節する変調手
段と連係させて、前記電子制御装置により前記変調手段
が制御されるようにするのが望ましい。

従来のヘッドライトに比べて、本発明によるヘッドライ
トでは、メーンビーム用、ロービーム用、フォグビーム
用などのランプにそれぞれ対応する三つの照射分布が選
択的に、しかも、それぞれ等しく得られると共に、それ
ぞれのビームの範囲での照射分布を変化させることがで
きる。従って、車体の前部に、片側につき、二つないし
三つの機能を備え、しかも、非常にコンパクトで、構造
が簡単な単基の光学装置を設けるだけでよい利点がある
。

殊に、本発明のヘッドライトの光源としては、少なくと
も一つのレーザ発生器、もしくは、電気アーク型ないし
、垂直面と水平面においては、それぞれ、ｌ／１００ラ
ジアンと２〜３／１００ラジアンに亙る照射角度を有す
る光束を発するようになっているその他の発光器で構成
するのが望ましい。

更に、本発明のヘッドライトにおいて用いる偏向手段は
、光の照射方向を変えるものであって、好ましくは、後
述のように種々の構成が採れる少なくとも一つの回動自
在な反射面で構成するのが望ましい。

（実施例） 以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例を詳述する。

以後の説明においては、自動車の前部左側と右側とに二
基、備わっているヘッドライトのうち、片側におけるヘ
ッドライトについて説明する。ただし、三輪自動車や、
大型作業車などのように、自動車としてのヘッドライト
は、必ずしも二基必要とするものではない。

まず、本発明によるヘッドライトと従来のヘッドライト
との主たる相違点を説明すれば、従来のヘッドライトで
は、照射ビームは総ての方向に同時に発せられるのに対
して、本発明によるものにおいては、高光強度の指向性
集中光束を照射する光源を用いている。しかも、本発明
において得られる指向性集中光束は、１／１００ラヂア
ン程度の照射角度を有するものであるのが望ましく、実
用上、垂直面と水平面とにおいて照射角度が互いに異な
り、垂直面においては！／１００ラヂアン、水平面にお
いては２〜３／１００ラヂアンであるのが望ましい。尚
、本明細書で用いる「垂直面」と「水平面」なる用語は
、自動車の車体におけるヘッドライドの位置を基準とし
て見る方向での平面を意味するものと解すべきである。

光源の照射特性は、従来のヘッドライトにおけるランプ
から得られるものとほぼ等しく、５００ルーメン程度の
光束光度が得られるようでなニオればならない。

そこで、本発明において用いる、そのような光束を得る
ための好ましい光源は、第１図〜と第２図とにおいてＩ
を以て示したレーザ発生器で構成されている。しかし、
このレーザ発生器を光源として用いることは必須なもの
ではなく、電気アーク型やフィラメント型などのその他
の光源を用いても良いものである。

いずれにしても、光束発生器は、所要の照射分布（メー
ンビームか、ロービームか、フォグビームかいずれか）
に対応する光ビームの特性に応じて定まる立体角におい
て光束を高速連続スキャンさせるようにした動力式偏向
器と連係されている。

スキャン速度は、光源からの光束が、所定の立体角に対
応する円錐体の表面上のあらゆる箇所を順次照射するの
に適当な速さであり、同時に、運転手の目に光ビームの
残像現像が起こるのに十分な速さでなければならない。

第１図と第２図に示した実施例の場合、レーザ発生器ｌ
から投光された光束Ｐを偏向させる偏向器２は、二つの
平面ミラー、即ち、第１ミラー３と第２ミラー４で構成
されている。

第１ミラー３は、光束Ｐの光路上に配置されていると共
に、中心軸Ｘを中心として回動自在である。この第１ミ
ラー３は、光束Ｐを第２ミラー４の方へ偏向させるため
に、光束Ｐの入射方向に対して傾倒されており、而して
、第１ミラー３により反射された光束Ｐは、軸Ｘに対し
て直交する中心軸Ｙを中心としてそれまた回動自在な第
２ミラー４を介して自動車の前方に照射される。

第１及び第２ミラー３．４は、共に、動力装置により、
それぞれの軸ＸＳＹを中心として、同期揺動させられる
。尚、この動力装置は、図面を簡単にする便宜上、図示
していないが、例えば、電動モータのシャフトを、適当
なりランク機構やギヤ群などを介して、それぞれのミラ
ーの回動軸に連結するなど、当業者には容易に想到し得
るものであっても良いものである。

第１及び第２ミラー３．４とからなる偏向器２は、電子
式制御装置５と連係している。この電子式制御装置５は
、好ましくはプログラマブル・マイクロプロセッサ−か
らなるものであって、マイクロプロセッサ−には、例え
ばエンコーダからなり、いずれか、または、両方のミラ
ー３．４の位置、即ち、揺動角を検出する検出器６から
検出信号が供給されている。検出器６からの出力である
この検出信号は、いずれか、または、両方のミラー３．
４の揺動角を表すものであるものの、偏向した光り束Ｐ
の空間における指向角度を表すものに外ならない。

電子式制御装置５の出力は変調器７に供給され、この変
調器７により、発光器ｌから投光される光束Ｐの強度が
調節される。図示の実施例の場合、発光器１がレーザ発
生器であることを鑑み、この変調器７は、従来公知のレ
ーザ用パイロット回路で構成されている。光源として実
施例におけるのとは別のものを用いた場合では、変調器
７としては、例えば液晶などの光学式ないし機械式フィ
ルターや、アイリスなどの絞り機構、あるいは、それら
と類似のもので構成しても良い。

作用について説明すれば、第１及び第２ミラー３．４が
動力装置により連続揺動すると、前述したように、頂点
を原点０とする円錐体の形状で定まる半空間（ｈａｌｆ
−ｓｐａｃｅ）内で光束Ｐが高速スキャンする。それぞ
れの軸Ｘ、Ｙを中心とする第！及び第２ミラー３．４の
回動範囲（角度）を適切に選ぶことにより、光束Ｐをし
て、原点０を通り、かつ、これらの回動範囲がとる最大
値に応じて構造的に定まる立体角により形造られる直線
のいずれかに沿うように指向させることができる。

第２図において、第１及び第２ミラー３．４の揺動運動
は、半空間の矩形部分Ｓの頂点の内の一つ（例えば、ａ
で示した頂点）から出発する光束Ｐの動き（振り向き）
が、例えばａ点からｂ点へと水平方向にスキャンし、そ
の後ｂ゛へ下がって、ｂ°点からａ゛へ水平方向に再び
スキャンし、更にａ“点へ下がって、ａ”点からｂ”点
へと水平方向にスキャンするように、ぼぼジグザグ状に
スキャンするように同期させられている。

これにより、照射範囲は、あたかもジグザグ状に走る走
査線（例えば、図示の例では水平走査線）が順次カバー
する範囲に含まれることになる。しかも、スキャン速度
が、運転手の目において残像現像が起こる程の速度にな
っているので、従来のヘッドライトによるものと同様に
前記照射範囲が全体として照射された形になる。

光束Ｐの強度は、検出器６からの検出信号に応じて電子
式制御装置５から変調器７に供給されるパイロット信号
により調節される。

光束の強度を適当に（例えば、マイクロプロセッサ−た
る電子式制御装置５に記憶させたプログラムにより）調
節することにより、空間強度を０から最大値までの範囲
で所要の照射分布が総て得られるのは明らかである。

これにより、メーンビーム用ランプ、ロービーム用ラン
プ、フォグビーム用ランプにそれぞれ対応して、種々の
照射分布を選択的に切り替えヤきるばかりではなくて、
例えば多少集中させたメーンビームと、「広角」ないし
「挟角」ロービーム、多少浸透したフォグビームを得る
ために、各ビームの幾何学的特性や光強度を調節するこ
とが出来るのである。

尚、偏向器としては、前述の構成に限らず、第８図から
第９図に示すように種々の変形を採ることもできる。

即ち、第３図の実施例では、光束Ｐは、水平に延在する
それ自体の長手軸Ａを中心として回転自在な円筒体８の
周面に入射するようになっている。

この円筒体８の周面は、複数の反射面９がリング状に形
成された、あるいは、複数の平坦反射面９をリング状に
配置したものからなる。そこで、円筒体８が軸Ａを中心
として回転すれば、入射光束Ｐは断続的の遮光されるこ
とになる。

円筒体８の回転は適当な動力装置によってなされるが、
この動力装置は図示していないものの、例えば、電動モ
ータで構成しても良く、この場合、電動モータの回転速
度は、電子式制御装置５に記憶させたプログラムにより
一定、または、可変としても良い。

尚、平坦反射面９は、入射光束Ｐが別の方向に反射され
るように、回転軸Ａに向かって収斂するように傾斜され
ている。第３図においては、傾斜角として、各平坦反射
面９に対する法線ｎと、円筒体８の半径方向に延在し、
しかも、法線ｎと反射面９との交点を通る半径線ｒとが
なす角度Ｂを示しである。

そこで、円筒体８を回転させつつ光束Ｐを反射面９に入
射させると、各反射面９に対する光束Ｐの入射角Ｃは前
記回転に伴って連続変化する。即ち、変わりつつある入
射角Ｃでの入射光束Ｐを遮ることになるのは明らかであ
る。

傾斜角Ｂは、入射光束Ｐを絶えず遮光する反射面９から
反射される光が、原点０（入射光束Ｐと各反射面９との
交点）を通り、軸０−０°と傾斜角Ｂの２倍の角度２Ｂ
をなす平面ｐｖに沿って照射されるように選ばれている
一方、入射角Ｃは、光束Ｐが、前記軸Ｏ−０゛と入射角
Ｃと２倍の角度２Ｃをなす平面ＰＯへと偏向されないよ
うに選ばれている。従って、光束Ｐは、基準測定平面Ｓ
における点Ｐに投光されることになる。

尚、傾斜角Ｂは、光束Ｐを平面Ｓの平行、かつ、継続し
た線（例えば水平線）に投光すべく順次増大しているが
、入射角Ｃは、例えば第４図から第６図に示したように
、非常に高速で変化するのは明らかである。

第４図は、第３図に示したもの（反射面９が平坦である
こと。）に対応するものであって、入射角Ｃは直線状に
変化する。

第５図は、反射面９として凹状の反射面を用いた変形例
を示すものであって、この場合、入射角Ｃは、光束Ｐの
入射点における反射面９に対する法線ｎの向きに依存す
る。

第６図も、第３図に示したものの変形例を示すものであ
って、反射面９は、円筒体８の回転軸Ａを曲率半径中心
とする凸面、即ち、円筒体の外周面で形成されている。

この場合、光束Ｐは入射角Ｃの変化に従って変わること
はない、換言すれば、２Ｃ＝０である。

このような種々の反射面や、その他の反射面を組み合わ
せることにより、光束Ｐのスキャン全可変速度で行わし
めることができ、その限度においては光束Ｐはある時間
に亙って定常状態を保つことができるようになる。

尚、本発明によれば、特定の反射面を備えた回転円筒体
８を複数用いて、それらを軸方向に配置する傍ら、光束
Ｐが入射するように、円筒体８を選択的に光束Ｐの入射
光路に位置決めすれば、種々の照射分布が得られる。こ
のような変形例では、変調器７を用いなくても良い。

第７図から第９図に示した実施例では、偏向器は１４を
以て示しである。この偏向器１４は、それ自体の中心軸
りを中心として回転自在であり、かつ、第８図に明確に
示すように傾斜角が円周方向に連続して変化している円
錐台形反射面１１を備えた第１ディスクｌＯと、該第１
ディスク１０と同様に中心軸Ｅを中心として回転自在で
あり、かつ、円錐台形反射面１３を備えた第２ディスク
１２とで構成されている。言うまでもなく、この円錐台
形反射面１１．１３は、円錐体の傾斜面の一部に対応す
るものである。

この円錐台形反射面１１は、入射光束Ｐを遮ると共に、
それを第２ディスク１２の円錐台形反射面１３へと反射
する。その際、第１及び第２ディスク１Ｏ１１２は当業
者には周知の動力装置により、第２ディスク１２の回転
速度が第１ディスク１０の回転速度の倍数となるように
、同時に連続回転させられる。尚、倍数値は、光束Ｐが
スキャンする走査線の数によって変わる。また、第２デ
ィスクＩ２の円錐台形反射面１３は、図示のように円錐
体の斜面の一部で構成するほかに、第３図から第６図に
示した反射面９と同様に切り子面で構成しても良い。

言うまでもないことではあるが、本発明による偏向器と
しては種々あることを示したが、偏向器の構成部品は図
示の組み合わせに限られるものではなく、実施例毎に異
なった構成部品を組み合わせ所定のビームに要せられる
空間照射分布を得るようにしても良いものである。また
、いずれにしても、電子式制御装置５におけるプログラ
ムを変えることにより、個々のビームの照射分布を変え
ることもでき、更には、光源としては、複数用いても良
い。光源を複数とする場合では、総て同じ種の光源とす
る必要はなく、異なった型式の光源を組み合わせて用い
ても良い。

尚、本発明は当業者には種々の変形が考えられるもので
あり、それらの変形が容易に想到し得たものであれば、
本発明の範囲に含まれるものと解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による自動車用ヘッドラ
イトの構成部品の配置を示す概略側面図、第２図は、第
１図に示したヘッドライトの概略斜視図、第３図は、本
発明の第２実施例によるものであって、ヘッドライトに
用いた偏向器を示す斜視図、第４図から第６図までは偏
向器の変形例を示す斜視図、第７図は、本発明の第３実
施例による偏向器を示す概略斜視図、第８図は、第７図
における矢印Ｖｌ１１にそって見た側面図、第９図は、
第７図に示した実施例による偏向器の上面図である。 ｌ・・・レーザ発生器、　　　２・・・偏向器、５・・
・電子式制御装置、　６・・・検出器、７・・・変調器
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、該光源からの光を所定特性のビームとして
   投光する光学手段とからなる自動車用ヘッドライトにお
   いて、前記光源をほぼ一条の指向性集中光束を照射する
   ものとし、前記光学手段が、前記集中光束を遮光すると
   共に、所定特性のビームを得るべく、少なくとも一つの
   所定立体角において高速連続スキャンさせる動力駆動式
   偏向手段を少なくとも一基備えていることを特徴とする
   自動車用ヘッドライト。 ２、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記動力
   駆動式偏向手段が電子制御装置と連係していて、光ビー
   ムの照射分布をプログラムにより変化させるようになっ
   ていること。 ３、請求の範囲第２項に記載のものであって、前記光源
   が、前記集中光束の光度を調節する変調手段と連係して
   いて、該変調手段が前記電子制御装置により制御される
   ようになっていること。 ４、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記光源
   がレーザー発生器からなること。 ５、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記光源
   が放電型であること。 ６、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記光源
   がフィラメント型であること。 ７、請求の範囲第３項と第４項のいずれかに記載のもの
   であって、前記変調手段が前記レーザー発生器のパイロ
   ット回路で構成されていること。 ８、請求の範囲第３項に記載のものであって、前記変調
   手段が光学フィルターで構成されていること。 ９、請求の範囲第３項に記載のものであって、前記変調
   手段が機械式フィルターで構成されていること。 １０、請求の範囲第７項から第９項のいずれかに記載の
   ものであって、変調手段を制御すべく電子制御装置と接
   続した前記動力駆動式偏向手段より発せられる前記集中
   光束の空間位置を検出する検出手段を更に設けたこと。 １１、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記動
   力駆動式偏向手段が、光ビームの残像が残る程の速度で
   前記集中光束をしてスキャンさせるようになっているこ
   と。 １２、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の
   ものであって、前記動力駆動式偏向手段が、少なくとも
   一つの回動自在反射面を備えていること。 １３、請求の範囲第１２項に記載のものであって、前記
   動力駆動式偏向手段が、集中光束の光路に設けられてい
   て、第１軸を中心として回動自在な第１ミラーと、該第
   １ミラーに反射される集中光束の反射光路に設けられて
   いて、前記第１軸とは直交する第２軸を中心として回動
   自在な第２ミラーと、前記第１及び第２ミラーを、互い
   に同期揺動させる手段とを備えてなること。 １４、請求の範囲第２項に記載のものであって、前記第
   １動力駆動式偏向手段が、それ自体の長手軸を中心とし
   て回転自在であり、かつ、その円周方向に一群の連続し
   た反射面を備えた円筒体からなり、而して、前記一群の
   反射面はそれぞれ異なった傾斜角を以て、前記長手軸に
   向かって収斂すべく傾斜していると共に、円筒体の回転
   に伴って変化する入射角にて集中光束を遮光する用にな
   っていること。 １５、請求の範囲第１４項に記載のものであって、前記
   反射面が平坦であること。 １６、請求の範囲第１４項に記載のものであって、前記
   反射面が凹状であること。 １７、請求の範囲第１４項に記載のものであって、前記
   反射面が凸状であること。 １８、請求の範囲第１２項に記載のものであって、前記
   動力駆動式偏向手段が、それ自体の中心軸を中心として
   回転自在であり、かつ、集中光束を遮光するために連続
   可変な角度を有する円錐形反射面を備えた第１ディスク
   と、それ自体の中心軸を中心として回転自在であり、か
   つ、前記第１ディスクから反射する集中光束の反射光路
   に臨む反射面を有する第２ディスクとからなること。 １９、請求の範囲第１８項に記載のものであって、前記
   第２ディスクの反射面が、前記第１ディスクの反射面と
   同一形状をなしていると共に、前記第２ディスクの回転
   速度が、前記第１ディスクの回転速度の倍数であること
   。 ２０、請求の範囲第１８項に記載のものであって、前記
   第２ディスクの反射面が、切り子面であること。 ２１、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記集
   中光束が、垂直面と水平面とにおいて異なった照射角度
   を有しており、その照射角度が垂直面と水平面において
   は、それぞれ、１／１００ラジアンと２〜３／１００ラ
   ジアンであること。 ２２、請求の範囲第１項に記載のものであって、前記集
   中光束の光束強度が５００ルーメン程度であること。