(57)【要約】  ヘッドライトであって、照明用光源の少なくとも１つのアレイを有し、照明用光源がヘッドライトのための所望の照明用ビームパターンに実質的に対応して位置決めされ、アレイの照明用光源からの光は、レンズに送られ、このレンズは、この光を照明用ビームパターンで投射する。好ましくは、光は、ＬＥＤ光源から得られ、これらＬＥＤ光源は、照明用光源のアレイを形成するよう光ファイバケーブルに結合されている。また、好ましくは、光源を互いに異なるパターンで照明して互いに異なる照明用ビームパターンを得てもよい。
2008513967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの照明用ビームパターンを照射するヘッドライトであって、
照明用光源の第１のアレイを有し、前記光源は、前記ヘッドライトで生成させたい照明のパターンにほぼ一致したパターンで前記第１のアレイ内に配置され、
ほぼ一様な広がりを持つ第１の収束レンズを有し、前記一様な広がりは、垂直方向よりも水平方向において広く、前記第１の収束レンズは、前記照明用光源の第１のアレイにより生成した光を受け、受けた前記光を投影して前記少なくとも１つの照明用ビームパターンを形成する、
ことを特徴とするヘッドライト。
【請求項２】
前記照明用光源の第１のアレイは、複数本の光ファイバケーブルを有し、各光ファイバケーブルの一端は、複数個のＬＥＤ光源の各々にそれぞれ光結合され、各光ファイバケーブルのパターンは、前記照明用ビームパターンにほぼ対応して配置され、前記ＬＥＤ光源が放出した光は、前記光ファイバケーブルによって、ほぼ前記照明ビームパターン状態で前記第１のレンズに伝送される、
請求項１に記載のヘッドライト。
【請求項３】
照明用光源の第２のアレイ及び第２の収束レンズを更に有し、前記第１のアレイ及び第１の収束レンズは、前記少なくとも１つの照明用ビームパターンの広がり部分を形成し、前記照明用光源の第２のアレイ及び前記第２の収束レンズは、前記第１のアレイ及び前記第１の収束レンズにより形成された前記広がりパターン上に重ね合わされる少なくとも１つの増光領域を形成し、前記重ね合わせにより、前記少なくとも１つの照明用ビームパターンが作られる、
請求項２に記載のヘッドライト。
【請求項４】
前記照明用光源の第１のアレイ及び前記照明用光源の第２のアレイは、各々、複数本の光ファイバケーブルを有し、前記各アレイ中の各光ファイバケーブルの一端は、各アレイ中に設けられた複数個のＬＥＤ光源の各々にそれぞれ光結合され、各アレイ中の各光ファイバケーブルの他端は、前記少なくとも１つの照明用ビームパターンの一部に実質的に一致して配置されており、前記第１のアレイ中の前記ＬＥＤ光源により放出された光は、前記光ファイバケーブルにより前記第１のレンズに伝送され、前記第２のアレイ中の前記ＬＥＤ光源により放出された光は、前記第１の光ファイバケーブルにより前記第２のレンズに伝送され、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズにより投射された光は、互いに重ね合わされて前記少なくとも１つの照明用ビームパターンを形成する、
請求項３に記載のヘッドライト。
【請求項５】
前記照明用光源の第１のアレイは、前記少なくとも１つの照明用ビームパターン上に重ね合わされた操舵可能な光パターンを生じさせるよう順次、点灯することができる１組のＬＥＤ光源を更に有する、
請求項２に記載のヘッドライト。
【請求項６】
前記照明用光源の第１のアレイ及び前記照明用光源の第２のアレイは、前記少なくとも１つの照明用ビームパターン上に重ね合わされた操舵可能な光パターンを生じさせるよう順次、点灯することができる１組のＬＥＤ光源を更に有する、
請求項３に記載のヘッドライト。
【請求項７】
前記ＬＥＤ光源と前記光ファイバケーブルの前記一端の各々の光結合は、前記ＬＥＤが取り付けられた基板に実装されたマイクロレフレクタを含み、前記マイクロレフレクタは、前記ＬＥＤにより生じた前記光の大部分を前記光ファイバケーブル中に反射するよう前記ＬＥＤを包囲している、
請求項２に記載のヘッドライト。
【請求項８】
前記照明用光源アレイ中の光源のうちで互いに異なる光源を点灯すると、互いに異なる照明用ビームパターンの形成が可能である、
請求項２に記載のヘッドライト。
【請求項９】
前記互いに異なる照明用ビームパターンは、ロービームパターン及びハイビームパターンを含む、
請求項８に記載のヘッドライト。
【請求項１０】
前記互いに異なる照明用ビームパターンは、フォグランプパターンを更に含む、
請求項９に記載のヘッドライト。
【請求項１１】
前記互いに異なる照明用ビームパターンは、昼間走行光パターンを更に含む、
請求項９に記載のヘッドライト。
【請求項１２】
照明源として複数個のＬＥＤ光源を用いるヘッドライトであって、各ＬＥＤ光源は、光ファイバケーブルの各々の一端にそれぞれ光結合され、各光ファイバケーブルの他端は、前記ヘッドライトから出力されるべき所望の照明パターンの全体形状を有するアレイの状態に配置され、前記ヘッドライトは、前記光ファイバケーブルの端から放出された光を受け取り、この光を所望の照明用ビームパターンの状態に投射するレンズを更に有する、
ことを特徴とするヘッドライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ヘッドライトに関する。特に、本発明はＬＥＤを利用したヘッドライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における半導体技術の進歩により、白色ＬＥＤの出力は、ＬＥＤを光源とする自動車ヘッドライトが開発できる程度まで大きくなってきている。しかしながら、近年におけるかかる技術的進歩によっても、個々のＬＥＤは、従来からの白熱灯又はガス放電光源よりも放出する光が非常に少なく、この結果、必要な照明レベルを得るためには、ヘッドライト内に多数のＬＥＤ素子を用いなければならない。同時に、コスト及び他の理由から、ヘッドライトの照明レベルを満たす最少のＬＥＤ光源を用いることが望ましい。
【０００３】
従来型ヘッドライトシステムの光学系は、レフレクタ（反射器）、マスク及び（又は）レンズを用いて方向付けし合焦させており、これら光学系は、このような光源により放出される光が多いので放出された光を無駄にする場合がある。ＬＥＤを利用したヘッドライトは、多くの光源を利用しており、また、放出された照明を注意深く管理しなければならず、さらに、放出された照明光のレベルが白熱灯又はガス放電源と比較して低いので、従来型ヘッドライトシステム光学系は、ＬＥＤ利用型ヘッドライトには適していない。さらに、考慮すべき追加の検討要因として、ＬＥＤ光源の動作温度を注意深く管理しなければならないことがあり、これは、ＬＥＤ光源は、動作中、相当な量の熱を発生させ、ＬＥＤ光源の動作寿命を長くするためには冷却しなければならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、従来型ヘッドライトシステム光学系及び設計は、ＬＥＤヘッドライトには適していない。
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の少なくとも１つの欠点を解決し又は軽減する新規なＬＥＤヘッドライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一特徴によれば、少なくとも１つの照明用ビームパターンを投射するヘッドライトであって、照明用光源の第１のアレイを有し、光源が、ヘッドライトにより生じさせたい照明のパターンに実質的に一致したパターンで第１のアレイ内に配置され、ヘッドライトが、実質的に一様な広がりを持つ第１の収束レンズを更に有し、一様な広がりが、垂直方向よりも水平方向において広く、第１の収束レンズが、照明用光源の第１のアレイにより生じた光を受け取り、受け取った光を投影して少なくとも１つの照明用ビームパターンを形成することを特徴とするヘッドライトが提供される。
【０００７】
好ましくは、照明用光源の第１のアレイは、複数本の光ファイバケーブルを有し、各光ファイバケーブルの一端は、複数個のＬＥＤ光源の各々にそれぞれ光結合され、各光ファイバケーブルのパターンは、照明用ビームパターンにほぼ対応して配置され、ＬＥＤ光源により放出された光は、光ファイバケーブルにより実質的に照明ビームパターンの状態で第１のレンズに伝送される。また、好ましくは、照明用光源アレイ中の光源のうちで互いに異なる光源を点灯すると、互いに異なる照明用ビームパターンの形成が可能であり、これらパターンは、ハイビームパターン、ロービームパターン、フォグランプパターン、昼間走行光パターンを含むのがよい。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、照明源として複数個のＬＥＤ光源を用いるヘッドライトであって、各ＬＥＤ光源が、光ファイバケーブルの各々の一端にそれぞれ光結合され、各光ファイバケーブルの他端が、ヘッドライトから出力されるべき所望の照明パターンの全体形状を有するアレイの状態に配置され、ヘッドライトが、光ファイバケーブルの端から放出された光を受け、この光を所望の照明用ビームパターンの状態に投射するレンズを更に有することを特徴とするヘッドライトが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、これは例示に過ぎない。
【００１０】
従来、ＬＥＤを利用したヘッドライトを設計するアプローチにおいて、設計者は、点光源、例えば、白熱電球又はガス放電灯を模倣して、ＬＥＤ光源を採用しようとした。本発明者は、ＬＥＤ光源を、ヘッドライトで形成しようとする所望ビームパターンにほぼ一致した比較的まばらな配列状態で用いるように配置してＬＥＤヘッドライトを構成すると、好結果が得られるという結論に至った。
【００１１】
本発明のヘッドライトは、図１において全体が符号２０で示されている。図示のように、ヘッドライト２０は、２つの光源アレイ２４，２８及び２つのレンズ３２，３６を有している。各光源アレイ２４，２８は、照明用ビームパターンフォーマを得るようレンズ３２，３６の各々とそれぞれ対をなしており、光源アレイ２４及びレンズ３２を有する照明用ビームパターンフォーマが、図２に詳細に示されている。この照明用ビームパターンフォーマを、本明細書においては、広がり照明用ビームパターンフォーマと呼び、光源アレイ２８及びレンズ３６は、第２の照明用ビームパターンフォーマ（これは、本明細書においては、ホットスポット照明用ビームパターンフォーマと呼ぶ）を得るために用いられ、これらパターンフォーマの各々について以下に詳細に説明する。
【００１２】
所望のヘッドライト照明用ビームパターンは、照明レベルがビームパターンの他の部分よりも高い１又は２以上の高光強度「ホットスポット」を備えた広がりパターンからなると考えられる。本発明者は、広がり照明用ビームパターンフォーマ及びホットスポット照明用ビームパターンフォーマを備えたヘッドライト２０を設計し、これら照明用ビームパターンフォーマは各々、その同じ名前のコンポーネントをヘッドライトシステム２０の配合出力全体に与えている。
【００１３】
本発明のこの実施形態では、広がり照明用パターンフォーマのレンズ３２は、光源アレイ２４から放出された光を配合するために用いられる控えめで且つ一様な垂直及び水平広がりを有する。例えば、レンズ３２は、焦点距離が約３１ｍｍの収束レンズであるのがよく、このレンズは、約±５．０°の水平広がり及び約±０．６°の垂直広がりを有するのがよい。光源アレイ２４は、光ファイバケーブルのアレイであるのがよく、これら光ファイバケーブルの各々の一端は、図示していない適当なＬＥＤ光源に光結合されており、或いは、光源アレイ２４は、アレイ２４内に設けられたＬＥＤ光源と組合せ状態にある上述したような光ファイバケーブルの組合せであってもよい。いずれの場合においても、レンズ３２の広がりは、広がり照明用ビームパターンフォーマにより形成される所望のビームパターンと比較して一定であって且つ比較的狭いので、レンズ３２は、主として、個々の光源と結果的に得られるビームパターン中の１つの場所との間に実質的に１対１の対応関係をもたらす画像化システムとして働く。好ましくは、光ファイバケーブルに対するＬＥＤ光源の光結合は、ＬＥＤが取り付けられた基板に実装されているマイクロレフレクタを含み、このマイクロレフレクタは、ＬＥＤにより生じた光の大部分を光ファイバケーブル中に反射させるようＬＥＤを包囲している。
【００１４】
ＬＥＤ源により生じた照明をレンズ３２に送るよう光ファイバケーブルを用いることにより、ＬＥＤの間隔を、アレイ２４内の光源の間隔及び配置状態とは異ならせることが可能であり、それにより、組立てを簡略化し、冷却を促進できるように、ＬＥＤを配置することができる。
【００１５】
図３は、光源アレイ２４に関する光源の考えられる一構成例を示している。この図では、黒く塗りつぶした円（黒丸）は、ヘッドライト２０が、ハイビーム照明パターンを投射している時に点灯される光源を表し、点入りの円は、ヘッドライト２０がロービーム照明パターンを投射しているときに点灯される光源を表している。パターン中の白抜き円は、ヘッドライト２０が搭載される自動車でヘッドライト操舵が行える場合、任意に設けることができる光源を表している。
【００１６】
ヘッドライト操舵システムは、周知であり、自動車がカーブに沿って操舵されているときに車輪が向けられる方向を照明する。この操舵式の照明は、ヘッドライト内のコンポーネントを機械的に動かすことにより、又は、運転中、ステアリングホイールを回しているときに点灯される１又は２以上の追加の照明源を設けることにより達成できる。ヘッドライト２０では、白抜き円により表された光源は、自動車のステアリングホイールが適切な方向に回されると、所望方向を付加的に照明できるよう順次、点灯される。
【００１７】
当業者には明らかなようにレンズ３２は、図３に示すパターンを逆転させ、この結果、ハイビーム照明源は、アレイ２４の底部に位置し、ロービーム照明源は、アレイ２４の頂部に位置した状態で示されている。これと同様に、オプションとしてのヘッドライト操舵光源は、アレイ２４の右側に位置した状態で示されているが、ヘッドライト２０の反対側を照明する。図示のように、アレイ２４は、１６４個の光源を有する。
【００１８】
図４は、光源アレイ２８及びレンズ３６を有するホットスポット照明用ビームパターンフォーマを示し、図５は、アレイ２８の光源の一の構成例を示している。この例では、レンズ３６は、焦点距離が約６９ｍｍの収束レンズであるのがよく、このレンズは、約±２．５°の水平広がり及び約±０．２５°の垂直広がりを有するのがよい。
【００１９】
この場合も又、光源アレイ２８は、光ファイバケーブルのアレイであるのがよく、これら光ファイバケーブルの各々の一端は、図示していない適当なＬＥＤ光源に光結合されており、或いは、光源アレイ２８は、アレイ２８内に設けられたＬＥＤ光源と組合せ状態にある上述したような光ファイバケーブルの組合せであってもよい。この場合も又、レンズ３６の広がりは、広がり照明用ビームパターンフォーマにより形成される所望のビームパターンと比較して一定であって且つ比較的狭いので、レンズ３６は、主として、個々の光源と結果的に得られるビームパターン中の１つの場所との間に実質的に１対１の対応関係をもたらす画像化システムとして働く。
【００２０】
アレイ２８は、図５に示すように、この図に黒塗りつぶし円により示される複数個の照明源を有し、これら照明源は、ヘッドライト２０により生じたハイビームパターン中の照明強度の高い所望の領域、すなわち、ホットスポットに追加の照明をもたらすために用いられる。これと同様に、アレイ２８は、この図に点入り円で示された複数個の照明源を更に有し、これら照明源は、ヘッドライト２０により生じたロービームパターン中の照明強度の高い所望の領域、すなわち、ホットスポットに追加の照明をもたらすために用いられる。さらに、アレイ２８は、この図に白抜き円で示されており、ヘッドライト操舵させる構成のための追加の光源を有してもよいが、このようにするかどうかは任意であり、これら照明源は、自動車のステアリングホイールを適当な方向に回しているときに所望の方向に追加の照明をもたらすよう順次照明される。
【００２１】
レンズ３２について上述したように、レンズ３６は、図５に示すパターンを逆転させ、この結果、ハイビーム照明源は、アレン２８の底部に位置し、ロービーム照明源は、アレイ２８の頂部に位置した状態で示されている。これと同様に、オプションとしてのヘッドライト操舵光源は、アレイ２８の右側に位置した状態で示されているが、ヘッドライト２０の反対側を照明する。図示のように、アレイ２８は、１１２個の光源を有する。
【００２２】
ヘッドライト２０について２つの照明用ビームパターンフォーマを示したが、本発明は、これらには限定されず、異なる焦点距離及び（又は）広がりパターンのレンズを備えた追加の照明用ビームパターンフォーマを採用でき、結果として異なるビームパターンを得ることが望ましい場合、追加の光源アレイを設けてもよい。これとは逆に、単一の照明用ビームパターンフォーマを或る状況において、特に、たった１つのレンズしか収容できない場合にヘッドライト２０のサイズが重要な要因である場合、単一の照明用ビームパターンフォーマを採用することはできる。ただし、結果的に得られたビームパターンは、ヘッドライト２０の２つの照明用ビームパターンフォーマを備えた実施形態により得られるビームパターンと同じほど望ましいものではない場合があり、単一照明アレイ実施形態では、２又は３以上の照明源アレイを備えた実施形態に必要なＬＥＤ照明源よりも多くのＬＥＤ照明源が必要な場合がある。
【００２３】
照明源アレイ２４，２８をハイビーム、ロービーム及び操舵ビームパターンだけに稼働させる必要はない。光源アレイ２４，２８内の光源の適当なパターンを照明することにより、追加の照明要件、例えば昼間走行灯、フォグランプ等もヘッドライト２０により提供できる。
【００２４】
本発明の上述の実施形態は、本発明の例示であることが意図されており、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく変形例及び改造例を想到でき、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のヘッドライトの主要なコンポーネントの略図である。
【図２】図１のヘッドライトに用いられる照明用ビームパターンフォーマのコンポーネントを示す図である。
【図３】図２の照明用ビームパターンフォーマの光源の構成を示す図である。
【図４】図１のヘッドライトに用いられる別の照明用ビームパターンフォーマのコンポーネントを示す図である。
【図５】図４の照明用ビームパターンフォーマの光源の構成を示す図である。
【図１】
2008513967.tif 000003
【図２】
2008513967.tif 000004
【図３】
2008513967.tif 000005
【図４】
2008513967.tif 000006
【図５】
2008513967.tif 000007
【国際調査報告】
2008513967.tif 000008