(57)【要約】【課題】簡単に装着することができ、かつ光源から照射される光線の回収効率を向上させうる楕円形リフレクタを備えた前照灯用光学モジュールを提供する。【解決手段】光軸に沿って、第１の焦点Ｆ１の近傍に光源Ｅを具備する楕円形リフレクタＲと、このリフレクタＲの前方に配置され、リフレクタＲの第２の焦点Ｆ２の近傍に焦点ＦＬを有する収斂レンズＬと、下部に、光源から射出される光線の一部を集めて前方へ送る光線回収体Ａとを備える自動車の前照灯用光学モジュールにおいて、この光学モジュールの前部上方に楕円鏡６をさらに設け、この楕円鏡６によって、光源Ｅから射出される光線の一部を、光学モジュールの前部にあって、レンズＬの焦点ＦＬよりも下方に位置する、第２の焦点μ2の近傍に集め、かつ光線回収体Ａの入力面７を、楕円鏡６の第２の焦点μ2の近傍に位置させる。【選択図】図１
2007305587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って、
−第１の焦点(Ｆ１)の近傍に光源(Ｅ)を具備する楕円形リフレクタ(Ｒ)と、
−前記リフレクタ(Ｒ)の前方に配置され、このリフレクタ(Ｒ)の第２の焦点(Ｆ２)の近傍に焦点(ＦＬ)を有する収斂レンズ(Ｌ)と、
−下部に、光源から射出される光線の一部を集めて前方へ送る光線回収体(Ａ)とを備える自動車の前照灯用光学モジュールにおいて、
−前部上方に楕円型リフレクタ(６)をさらに備え、この楕円型リフレクタ(６)は、光源(Ｅ)から射出される光線の一部を、レンズ(Ｌ)の焦点(ＦＬ)よりも前方かつ下方に位置する第２の焦点(μ2)の近傍に集めるようになっており、
−前記光線回収体(Ａ)の入力面(７)は、前記楕円型リフレクタ(６)の第２の焦点(μ2)の近傍に位置することを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
前記光軸よりも上方に位置するリフレクタ(Ｒ)の上半分(３)は、リフレクタ(Ｒ)で反射した後レンズ(Ｌ)によって臨界光線(ｒ１)とされるべく集められる光線(ｉ１)の反射位置に対応する領域(４)によって画定されていることを特徴とする請求項１記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記光線回収体(Ａ)は、透明な材料から形成された単一片からなることを特徴とする請求項１または２記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記光線回収体(Ａ)の入力面(７)は、前照灯の光軸(Ｙ−Ｙ)に対して傾斜しており、かつ上端の境界線(７a)を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記光線回収体(Ａ)の入力面(７)は、前記楕円型リフレクタ(６)によって反射された後に入射する光線が、ほとんど偏向を受けない位置に設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記光線回収体(Ａ)の入力面(７)は、概ね平面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記光線回収体(Ａ)の下部には、受けた光線を全反射させることによって、光線回収体の射出面(Ｓ１)(Ｓ２)の光軸と概ね平行な方向に進める傾斜面(８)が位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記光線回収体(Ａ)の射出面(Ｓ１)は、所定の曲線を、光線回収体(Ａ)の光軸の回りに回転させることによって得られるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記光線回収体(Ａ)の射出面(Ｓ１)の垂直断面は、楕円形であり、光軸と概ね垂直な平面波を形成する光ビームを射出しうるよう、射出面(Ｓ１)の一方の焦点は、前記楕円型リフレクタ(６)の第２の焦点(μ2)の、前記傾斜面(８)により与えられる像(μ'2)であることを特徴とする請求項７または８記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記光線回収体(Ａ)の射出面(Ｓ２)の水平断面は、垂直な母線を有する円筒形の波面(Ｐa)を形成しうる２次曲面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１１】
前記光線回収体(Ａ)の入力面(７)の近傍に、光線の通過を阻止する遮光位置と、光線を入力面(７)に向かって通過させる後退位置とをとりうる可動遮光板(10)を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１２】
自身が移動することができ、かつ光線回収体(Ａ１)(Ａ２)は、前記楕円型リフレクタ(６)によって反射された光線が、前照灯の光学モジュール以外の部分において、近傍を通りうる位置に固定されており、作動時には、前照灯が、光線回収体(Ａ１)(Ａ２)と対向するように位置決めされた後に作動するようになっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１３】
前記レンズ(Ｌ)の焦点(ＦＬ)の近傍にカットオフエッジとなる上端(２a)を有する遮光板(２)を、前記リフレクタ(Ｒ)とレンズ(Ｌ)の間に備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１４】
前記光線回収体(Ａ)は、光軸に対して傾斜している入射面(７)を有し、この入射面(７)の上端は、光線回収体(Ａ)のレンズ面である射出面(Ｓ１)および平面である傾斜面(８)によって形成されるシステムの焦点を通過する境界線(７a)となっていることを特徴とする請求項７記載の光学モジュール。
【請求項１５】
前記光線回収体(Ａ)によって回収される光線は、カットオフされていない光ビームの光線であり、光線回収体(Ａ)は、光軸に対して傾斜している入射面(７)を有し、この入射面(７)の上端は、前記楕円型リフレクタ(６)の第２の焦点(μ2) 、または光線回収体(Ａ)のレンズ面である射出面(Ｓ１)および平面である傾斜面(８)によって形成されるシステムの焦点を通過しない境界線(７a)によって画定されていることを特徴とする請求項７記載の光学モジュール。
【請求項１６】
前記光線回収体(Ａ)によって回収される光線は、可変遮光ビームの光線であり、光線回収体(Ａ)は、光軸に対して傾斜している入射面(７)を有し、この入射面(７)の手前には、可動遮光板(10)が設けられていることを特徴とする請求項７記載の光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸に沿って、楕円形リフレクタ（反射器）と、このリフレクタの前方に配置される収斂レンズとを備える自動車の前照灯用光学モジュールに関する。リフレクタは、その第１の焦点近傍に少なくとも１つの光源を有する。また、収斂レンズの焦点は、リフレクタの第２の焦点近傍に位置するか、またはこの第２の焦点と一体になっている。前照灯には、このような光学モジュールを、１つ、または互いに類似するか、もしくは異なるタイプのものを複数個設けることができる。
【背景技術】
【０００２】
上記の光学モジュールにおいては、光源から射出される光線の一部は損失する。そこで、キセノンランプまたはハロゲンランプを光源とし、光をビーム領域に中心的に分布させる楕円形光学システムの性能を高める試みがなされてきた。
【０００３】
特許文献１は、光源から射出されて下方に向かう光線の一部を回収し、自動車の前方へ送ることができる光線回収手段を用いて、楕円形リフレクタを備える光学モジュールの性能を高める技術を開示している。
【０００４】
しかし、光線回収手段のうち、ガラスやプラスチック等の透明な材料から形成される部品は、大型であるため、成形しにくく、かつ前照灯に機械的に装着するのも難しい。このような部品において光を取り込む面は、光線を平行にするため、フレネル化されているが、この面の面積もかなり大きい。したがって、例えばＡＦＳ（可変配光型前照灯システム）において、上記透明な部品を覆うことによって光ビームの光路を修正するのは、この部品の面積が大きいために困難である。
【０００５】
光線を平行にし、かつカットオフビーム（一部が遮られた光ビーム）を得るには、上記ＡＦＳシステムを機械的に製造可能なものとし、かつ上記透明な部品の光源に対する位置を最適なものに調整する必要がある。
【特許文献１】特開２００３−３３８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単に装着することができ、かつ光源から照射される光線の回収効率を向上させうる楕円形リフレクタを備えた前照灯用光学モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的のために、下部に、光源から射出される光線の一部を集めて前方へ送る光線回収体を備える自動車の前照灯用光学モジュールであって、この前部上方に、楕円鏡をさらに備え、この楕円鏡は、光源から射出される光線の一部を、レンズの焦点よりも前方かつ下方に位置する第２の焦点の近傍に集めるようになっており、
−前記光線回収体は、前記楕円型リフレクタ(６)の第２の焦点(μ2)の近傍に、カットオフエッジとなる境界線を有することを特徴とする光学モジュールを提供する。
【０００８】
上記の「楕円型リフレクタ」とは、概ね楕円形であるか、または楕円形リフレクタと同等の効果を発揮するリフレクタを意味する。「楕円形リフレクタ」についても、同様である。また、「上方」および「下方」の語は、前照灯または自動車に搭載される光学モジュール内における位置を表すものである。
【０００９】
前記光線回収体は、透明な材料から形成された単一片からなるのが好ましい。また、光線回収体の入力面は、前照灯の光軸に対して傾斜しており、かつ上端の境界線を有するのが好ましい
【００１０】
前記光線回収体の入力面は、前記楕円型リフレクタによって反射された後に入射する光線が、ほとんど偏向を受けない位置に設けられるのが好ましい。また、光線回収体の入力面は、概ね平面であるのが好ましい。
【００１１】
前記光線回収体の下部には、受けた光線を全反射させることによって、光線回収体の射出面の光軸と概ね平行な方向に進める傾斜面が位置するのが好ましい。
【００１２】
前記光線回収体の射出面は、所定の曲線を、光線回収体の光軸の回りに回転させることによって得られるものであるのが好ましい。また、光線回収体の射出面の垂直断面は、楕円形であり、光軸と概ね垂直な平面波を形成する光ビームを射出しうるよう、射出面の一方の焦点は、前記楕円型リフレクタの第２の焦点の、前記傾斜面に係る像であるのが好ましい。
【００１３】
前記光線回収体の射出面の水平断面は、垂直な母線を有する円筒形の波面を形成しうる２次曲面であるのが好ましい。
【００１４】
前記光線回収体の入力面の近傍には、光線の通過を阻止する遮光位置と、光線を入力面に向かって通過させる後退位置とをとりうる可動遮光板が設けられているのが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光学モジュールは、自身が移動することができ、かつ光線回収体は、前記楕円型リフレクタによって反射された光線が、前照灯の光学モジュール以外の部分において、近傍を通りうる位置に固定されており、作動時には、前照灯が、光線回収体と対向するように位置決めされた後に作動するようになっているのが好ましい。
【００１６】
前記楕円形リフレクタとレンズの間には、前記レンズの焦点の近傍にカットオフエッジとなる上端を有する遮光板が設けられているのが好ましい。
【００１７】
前記光線回収体は、光軸に対して傾斜している入射面を有し、この入射面の上端は、光線回収体のレンズ面である射出面および平面である傾斜面によって形成されるシステムの焦点を通過する境界線となっているのが好ましい。
【００１８】
前記光線回収体によって回収される光線は、カットオフされていない光ビームの光線であり、光線回収体は、光軸に対して傾斜している入射面を有し、この入射面の上端は、前記楕円型リフレクタの第２の焦点、または光線回収体のレンズ面である射出面および平面である傾斜面によって形成されるシステムの焦点を通過しない境界線によって画定されているのが好ましい。
【００１９】
前記光線回収体によって回収される光線は、可変遮光ビームの光線であり、光線回収体は、光軸に対して傾斜している入射面を有し、この入射面の手前には、可動遮光板が設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単に装着することができ、かつ光源から照射される光線の回収効率を向上させうる楕円形リフレクタを備えた前照灯用光学モジュールが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の上記以外の特徴については、以下の実施形態において、添付の図面を参照しつつ詳しく説明する。しかし、本発明の技術的範囲は、この実施形態に限定されるわけではない。
【００２２】
図１は、光源Ｅを具備する楕円形リフレクタＲを備える前照灯用光学モジュール１を模式的に示す。光源Ｅは、リフレクタＲの第１の焦点（または内部焦点）Ｆの近傍にあり、リフレクタの第２の焦点（または外部焦点）Ｆ２は、光軸Ｙ−Ｙ上において、第１の焦点Ｆ１よりも前方に位置している。本明細書においては、「前方」および「後方」の語は、光が伝播する方向（図１においては、光は左方（後方）から右方（前方）へ伝播する）との関連において捉えるべきである。
【００２３】
リフレクタＲの前方には、収斂レンズＬが位置している。レンズＬの焦点ＦＬは、リフレクタＲの第２の焦点Ｆ２と重なっているか、またはこの近傍にある。
【００２４】
リフレクタＲとレンズＬの間には、遮光板２が設けられている。遮光板２は、通常水平に設定される光軸Ｙ−Ｙと直交するスクリーンである。垂直な平面内に位置する遮光板２の上部は、カットオフエッジを形成する上端２ａによって画定されている。この上端２ａは、レンズＬの焦点ＦＬの近傍、またはこの焦点ＦＬを通り越した位置にある。
【００２５】
垂直な遮光板２は、変形例として、水平に折り畳んで、ビームの一部を遮うるようにすることができる。
【００２６】
レンズＬの下方には、光源Ｅから発せられて下方へ向かう光線の一部を回収して前方へ送る光線回収体Ａが設けられている。
【００２７】
リフレクタＲの上半分３のうち、領域４よりも前方にある領域は、次の場合には技術的効果を有しない。
−リフレクタＲが、反射光線を遮光板２とレンズＬの焦点ＦＬの近傍を越えるように導き、光線がレンズから射出される場合。
−リフレクタＲが、光線をレンズに向かわせ、光線が遮光板２の上端を通り過ぎて、レンズを通過した後、大きく下方へ向かう場合。
レンズを通過した光線が、大きく下方へ偏向して、前照灯のアルミニウムめっきされた部分に到達するときには、準寄生光となるか、または寄生光よりも悪い過剰光となる。
【００２８】
領域４は、リフレクタ上の点５に隣接する、光軸Ｙ−Ｙと直交する面によって区画されている。焦点Ｆ１を通る光線ｉ１は、点５で反射すると、反射光線ｒ１となって、レンズＬの下端に到達する。光源Ｅから射出され、リフレクタＲ上の点５よりも前方の点で反射される光線は、レンズＬを通過する。
【００２９】
光源Ｅが長手のものである場合、リフレクタＲは、必ずしも光源の中心に焦点を有する必要はないことに留意すべきである。「臨界」光線とは、レンズの縁部で十分な角度（約１５°）偏向して、下方へ向かう光線のことである。この臨界光線の条件は、点Δを含む遮光面における臨界光線の光路を一義的に決定する。
【００３０】
光ビームの開放角が１０〜１５°であるときには、領域４の前方における光線は、
−点Δの上方を通過してレンズへ向かう可能性はあるが、１５°よりも大きい角度で偏向して下方へ向かうため、無用なものとなるか、または
−点Δの下方を通過してレンズから前方へ向かう光線となるかのいずれかである。
【００３１】
リフレクタＲの上半分３は、領域４の近傍を境に区画され、楕円型リフレクタ（以下、簡単に「楕円鏡」と呼ぶ）６として延出している。楕円鏡６は、光源Ｅの近傍に、第１の焦点μ1を有し、また、光軸Ｙ−ＹおよびレンズＬの焦点ＦＬよりも下方で、かつ第１の焦点μ1よりも前方に、第２の焦点μ2を有している。第２の焦点μ2は、レンズＬの下端とほぼ同じ垂直領域に位置させることもできる。
【００３２】
楕円鏡６は、光源Ｅから入射した光線を、レンズＬとリフレクタＲの間に位置する第２の焦点μ2に集める。
【００３３】
光線回収体Ａは、透明な材料（ガラスや、ポリメタクリレート等のプラスチック）で形成されている。光線回収体Ａは、レンズＬよりも下方に設けられ、楕円鏡６の第２の焦点μ2を通る図１の紙面と直交する境界線７ａを有している。
【００３４】
光線回収体Ａは、単一の部材からなり、光線回収体Ａの入射面７は、楕円鏡６によって反射された光線が入射しても、ほとんどまたは全く反射しないようになっている。入射面７は、概ね平面であり、楕円鏡６から入射する光線の平均的な進行方向とほぼ直交するようになっている。入射面７は、光軸Ｙ−Ｙに対して傾斜しており、入射面７の上部側の境界は、傾斜面８と射出面Ｓ１からなるシステム（以下に詳述する）の焦点を通る境界線７ａを形成している。
【００３５】
上述の要素配置は、光ビームのカットオフ機能以外の機能を発揮するために必要なものである。しかし、本発明は、回収される光ビームが次のようなものである場合にも対応しうる。
−回収される光ビームが、カットオフされていない光ビームであり、境界線７ａが、楕円鏡の第２の焦点μ2をも、鏡の機能を発揮する傾斜面８およびレンズの機能を発揮する射出面Ｓ１からなるシステムの焦点をも通らない場合；
−回収される光ビームが、入射面７の手前に位置する可動遮光板10によって遮光される可変遮光ビームであり、可動遮光板10は、入射面７が完全に遮蔽されて、光線が全く回収されない位置にあるか、可変遮光板10の縁部が第２の焦点μ2上にあり、カットオフビームが回収されるようになっている位置にあるか、または入射面７の大部分が第２の焦点μ2よりも遠方にあり、光ビームがカットオフされない位置にある場合。
【００３６】
光線回収体Ａの下半分は、後方から前方にかけて傾斜している傾斜面８によって区画されている。このため、楕円鏡６で反射された後、光線回収体Ａに入射した光線は、傾斜面８によって全反射する。光線は、光線回収体Ａによって、光線回収体Ａの射出面の光軸と概ね平行になるよう、光路を調整される。
【００３７】
光線回収体Ａの射出面の形状は、種々のものが考えられ、それぞれ、方程式によって表すことができる。
【００３８】
楕円鏡の第２の焦点μ2を通過した光線は、光線回収体Ａの光軸Ｙ１−Ｙ１（光学モジュールの光軸Ｙ−Ｙと平行である）と平行になるのが好ましい。したがって、光線回収体の射出面Ｓ１は、所定の曲線を光軸Ｙ１−Ｙ１の回りに回転させることよって形成されるものであるのが好ましい。傾斜面８によって反射された光線は、点μ'2（傾斜面８によって与えられる第２の焦点μ2の像：図３参照）から射出されたように見える。射出面Ｓ１は、点μ'2から射出されたように見えるすべての光線を偏向させる。第２の焦点μ2を通過した光線、したがって点μ'2から射出されたように見える光線は、光軸Ｙ１−Ｙ１と平行に進む。射出面Ｓ１は、点μ'2から生起したように見える球面波の波面を、光軸Ｙ１−Ｙ１と直交する平面波の波面Ｐに変換する（図４参照）。
【００３９】
図３に示す２本の光線ｊ１，ｊ２は、第２の焦点μ2を通過し、傾斜面８で反射された後、射出面Ｓ１を通過する際に屈折して、それぞれ光軸Ｙ１−Ｙ１と平行な光線ｅ１，ｅ２となる。
【００４０】
図３の紙面と直交するｘ軸、図３の紙面内にある水平なｙ軸、および図３の紙面内にある垂直なｚ軸に則った三面体を考え、光軸Ｙ１−Ｙ１と直交する平面波Ｐおよび第２の焦点μ2間の光路が不変となることを条件とすると、以下の複数の関係式を得ることができる（式中、ｎは、光線回収体Ａの材料の屈折率である）。
【００４１】
光線回収体の射出面Ｓ１上の点Ｍについては、下記数１の関係が成り立つ。
【数１】
2007305587.tif 000003
ここで、Ｐ１は光軸Ｙ１−Ｙ１と平面波の波面Ｐとの交点であり、Ｈは、点Ｍを通る光線と波面Ｐとの交点である。
【００４２】
波面Ｐにおいて点Ｏ（射出面Ｓ１の頂点）と一致する点Ｐ１を選択し、点Ｏを起点として、μ'2Ｏ＝ｆとおくと、次の数２で表される式が得られる。
【数２】
2007305587.tif 000004
（ｘＭ、ｙＭおよびｚＭは、それぞれ、点Ｍにおいて、Ｏｘ、ＯｙおよびＯｚの座標に従ってとった距離である。）
これは楕円の方程式である。２つの焦点のうちの一方は、点μ'2である。
【００４３】
リフレクタＲから延びる楕円鏡６が、完全な楕円形である場合には、光線回収体Ａに入射する光線は、図１と図３の各紙面と直交する境界線７ａ上の焦点を通る。光線回収体Ａの射出面Ｓ１に到達するのは、すべて焦点を通過した光線であるため、この射出面Ｓ１から射出する光線は、ビーム幅が極度に絞られた平行光線ｅ１、ｅ２の束となる。しかし、ビーム幅が極度に絞られた光線は、好ましくない場合もある。
【００４４】
射出面Ｓ１から射出する光線のビーム幅を拡げる方策としては、光線回収体Ａの境界線７ａにおける入射スポットの面積を広げることが考えられる。しかし、このような解決策は、光線回収体が大型になり、かつ射出面の曲率に起因する光線の損失が大きくなるため、好ましくない。
【００４５】
本発明は、図１および図３に示す、射出面Ｓ１による光の垂直方向の偏向特性を維持しつつ、水平方向のビーム幅を拡大しうる射出面Ｓ２（図５参照）を設計する有利な方策を提供するものである。
【００４６】
本発明に係る射出面Ｓ２によって生起する波面Ｐaは、図３と図４に示すような平面ではなく、図３と図４の各紙面と直交する母線を有する円筒形となるように定められる。
【００４７】
射出面Ｓ２から射出される光線の垂直方向の光路は、図３に示すものと同じである。他方、図５の紙面に相当する水平面においては、波面Ｐaの軌跡は、円（中心は点Ｆ''）とみなすことができる。点μ'2と点Ｆ''間の距離ｐ（＝μ'2Ｆ''）が、射出面Ｓ２における光線スポットの幅、すなわち、水平面における光ビームの開放角を決定する。
【００４８】
射出面Ｓ２から射出される光線は、水平面において、波面Ｐaと直交する光線ｅ３（図５参照）となるため、円の中心Ｆ''を通る半径のようなものとなる。図６は、水平面における波面Ｐaを示す。
【００４９】
点μ'2と点Ｆ''間の距離ｐが小さいときには、円（波面）Ｐaの半径は小さく、光線ｅ３は著しく拡散する。このとき、射出面Ｓ２における光線スポットの幅または開放角は大きい。反対に、距離ｐが大きいときには、射出面Ｓ２における光線スポットの幅または開放角は縮小する。距離ｐが無限大になると、射出面Ｓ２は、図３に示す射出面Ｓ１に帰着する。
【００５０】
図３に示す射出面Ｓ１と対比しても、射出面Ｓ２の方程式は、光路が維持されることを示している。
【００５１】
射出面Ｓ２の垂直方向の点Ｍaについては、下記数３によって表される式(１)が成り立つ。
【数３】
2007305587.tif 000005
ここで、ｎは、光線回収体Ａの材料の屈折率であり、Ｈaは、点Ｍaを通る光線が波面Ｐaと交わる点である。また、点Ｏaは、射出面Ｓ２の頂点である。点Ｈaが、中心をＦ''、半径をＲとする円筒形波面上に位置するときには、点Ｆ''、点Ｍa、および点Ｈaを通る線の水平面上への投影は、１本の直線となる。点Ｍaおよび点Ｈaを通る線の水平面上への投影を見る際に、点Ｍ'aおよび点Ｈ'aを指定すると、Ｆ''を起点とする単一の直線となる。
【００５２】
他方、上述の水平面上への投影点Ｍ'aについては、下記数４で表される式(２)が成り立つ。
【数４】
2007305587.tif 000006
【００５３】
水平面においては、射出面Ｓ２における点Ｍaと点Ｈa間の距離（下記数５で表される）は、点Ｍ'aと点Ｈ'a間の距離（下記数６で表される）によって置き換えることができ、半径は、水平面におけるカットオフ条件を考慮しつつ、Ｏｘｙ平面と平行な水平面に位置するように計算される。
【数５】
2007305587.tif 000007
【数６】
2007305587.tif 000008
【００５４】
したがって、Ｍ'aＨ'a間の距離のＯｘｙ平面上への投影は、ＭaＨa間の距離と等しくなる。式(２)を式(１)に代入すると、次の結果が得られる。
すなわち、射出面Ｓ２上の点Ｍaについて、下記数７の式が成り立つ。
【数７】
2007305587.tif 000009
この式は、下記数８の式(３)に等しい。
【数８】
2007305587.tif 000010
これは、極座標のパラメータを用いて解くことができる２次曲面である。
【００５５】
光線回収体Ａの最後の要素は、入力面７と射出面Ｓ１，Ｓ２とを連絡する頂面９である。この頂部９は、境界線７ａ上の焦点領域において、入力面７と連絡している。このため、次の２つの態様で、光ビームをカットオフすることができる。
【００５６】
第１の態様の場合、頂部９は、光線が通過するのを防止するため、黒色に塗装される。したがって、境界線７ａ（すなわち、第２の焦点μ2）の下方を通過する光線だけが、射出面Ｓ１またはＳ２を通過することができるため、光ビームはカットオフされる。
【００５７】
第２の態様の場合、透明な光線回収体Ａを、頂部９において、大き目に成形する。このように一部を大き目に成形する方法は公知である。この態様によれば、遮光部分を、光線回収体Ａに対して高い精度で位置させることができる。さらに、このような遮光部分は、光線回収体Ａを、光学モジュールにおいて固定した位置に配置可能とするという機能をも発揮する。
【００５８】
この外、図７に示すように、遮光板を有し、同時に所望のカットオフをも実現しうる頂部９ａを有する光線回収体も考えられる。この光線回収体においては、頂部９ａは、入射面７との間に、かなり大きな角度αを形成しており、頂面９ａに到達した光線ｒ４は、入射後、光線ｊ４の方向へ大きく偏向される。光線ｊ４は、傾斜面８の法線に接近し、全反射しうる入射角で、傾斜面８に到達する。
【００５９】
光線ｑ４のように、傾斜面８から外部へ漏れる光線の大部分は、前方へ射出される光ビームには戻らない。他方、光線ｊ４の一部は、光線ｖ４のように反射される。したがって、寄生光を防止するため、頂面９ａの前方においては、遮光板を設ける必要がある（入射面７との境界側においては必ずしも必要ではない）。
【００６０】
図８は、光線回収体Ａが射出面Ｓ１（図３参照）を有する場合における、前照灯から２５ｍ離れたスクリーン上の等照度曲線群を示す。この等照度曲線群における各曲線は、互いにかなり接近している。前方２５ｍの地点で水平方向の光ビーム幅が±２ｍであるから、開放角は、±４．５°(arctan(２／２５)＝４．５°)である。他方、光ビームは、垂直方向において非常に太い。この太さは、光線回収体の入力面の面積を制限すれば、簡単に細くすることができる。
【００６１】
射出面Ｓ２（図５参照）を有する光線回収体Ａの場合は、図９に示すように、図８に示すものよりも水平方向において拡大した等照度曲線群が得られる。光線が損失することなく、前方２５ｍの地点で光ビーム幅が±５ｍであるから、開放角は、±１１°(arctan(５／２５)＝１１°)である。開放角は、これよりも大きくすることもできる。
【００６２】
カットオフビームの形成とは別に、本発明においては、レンズへ向かう方向から外れた光を回収しうるため、光ビームの特性を変化させることができる。光ビームの特性変化については、以下に説明する。
【００６３】
光ビームの特性変化に係る第１の態様においては、図１の紙面と直交する軸11の回りに回動しうる可動遮光板10を、光線回収体Ａの入射面７の近傍に設ける。可動遮光板10は、光線を入射面７に入射させるため、実線で示す位置に置かれる場合もあれば、逆に、光線を遮断するため、破線で示す位置に置かれることもある。
【００６４】
光ビームの特性変化に係る第２の態様においては、光学モジュールまたは前照灯の全体が、例えば図１の紙面と直交する軸の回りに回転する。これは、光学モジュールが、ＤＢＬシステム(dynamic bending light；光学モジュール自身が変位して光を偏向させるシステム)の回転プレートに取り付けられている場合の態様である。
【００６５】
この場合、光線回収体Ａは、自動車の長手軸と平行な光軸Ｙ−Ｙが維持されている光学モジュールの残りの部分において、楕円鏡で反射された光が、光線回収体の傍を通過するように設計され、かつ位置決めされる。ＤＢＬシステムを稼動させると、回転プレート上の光学モジュールは、自動車の長手軸に対して回転し、光線回収体Ａと対向するように位置づけられて、その機能を発揮する。
【００６６】
図１０は、このＤＢＬシステムの構成を模式的に示す。２つの光線回収体Ａ１，Ａ２が、図１０の紙面と直交する軸の回りに回転しうる光学モジュールまたは前照灯の光軸Ｙ−Ｙの両側に固定されている。リフレクタＲの第１の焦点Ｆ１と、各光線回収体Ａ１，Ａ２の端部とを結ぶ各直線は、光軸Ｙ−Ｙが自動車の長手軸と平行になるとき、光軸Ｙ−Ｙとの間に、それぞれ、角±βを形成する。
【００６７】
図１０においては、光学モジュールの光軸Ｙ−Ｙは、自動車の長手軸と平行であり、リフレクタＲから延びる楕円鏡６で反射した光線は、光線回収体Ａ１，Ａ２の近傍を通り過ぎるため、光線回収体Ａ１，Ａ２は働かない。
【００６８】
自動車が、カーブに沿って、例えば右に曲がると、光学モジュールもこれに応じて回転し、光軸Ｙ−Ｙが角度βだけ旋回すると同時に、光学モジュールから射出される光線は、直ちに光線回収体Ａ１に到達する。光線回収体Ａ１によって回収された光線は、右方向における照明を改善する。自動車が左に曲がるときは、光線回収体Ａ２が作用する。
【００６９】
本発明に係る光線回収体Ａ，Ａ１，Ａ２は、ガラスまたはプラスチックから容易に製造しうる小型の部品である。さらに、カットオフビームの形成は、光線回収体の光学モジュールに対する位置には依存しない。したがって、光線回収体の位置については極めて柔軟に対処しうる。
【００７０】
また、本発明によれば、光源を追加することなく、照度を増大させることができる。
【００７１】
本発明の構成は、独創的なものであり、光ビームで照らし出すことのできる範囲の増加は、公知の前照灯において遮光板を変位させて得られるものよりも、はるかに大きい。
【００７２】
本発明においては、種々の態様で、光ビームの水平方向の幅を拡大しうるため、等照度曲線群の形状も種々に変わる。また、可動遮光板10は、非常に簡単な機械的システムを用いるだけで作動する。
【００７３】
本発明は、遮光板回転システムの機能を補充しうるものである。換言すれば、本発明は、２機能型ロー・フルビーム前照灯（例えば、バイハロゲンランプまたはバイキセノンランプ）と併用しうる。したがって、本発明によれば、極めて高い照明特性を得ることができる。光源は、光学モジュールの光軸を横断するように配置することも、光軸に沿って配置することもできる。
【００７４】
上述の光線回収体の射出面Ｓ１，Ｓ２に係る実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００７５】
本発明によれば、単一片からなる光線回収体により、色消しをすることなく、光ビームのカットオフを制御することができる。本発明によれば、自動車から遠く離れた箇所において、微細な光の帯を追加し、かつ自動車の近傍において、過剰な光を除去または減少させることによって、前照灯による路面の照明範囲を拡大することができる。
【００７６】
本発明によれば、照度（単位面積当たりの光線）が非常に増大する。例えば、キセノンランプによる１０００ルーメンの光線を有するロービームの場合、本発明によれば、約１００ルーメンの光線が追加される。この効果は、２５ｍ先において、約３０ルクスの照度の増加（５０ルクスから８０ルクスへの増加）に相当する。
【００７７】
本発明には、比較的多くの用途がある。
【００７８】
例えば自動車の前照灯の場合、光線回収体の射出面は、楕円形で、入力面の面積は比較的小さい。可動遮光板10は、自動車の走行中は、通常、後方に倒されている。
【００７９】
ＦＢＬシステム（光の偏向態様が固定しているシステム）においても、過大な照明が要求されるときには、上述の後方に倒した可動遮光板を用いることができる。
【００８０】
さらに、本発明に係る光線回収体は、ＤＢＬシステムにおいて用いることもできる。この場合、楕円鏡を用いる光学モジュールは、光線回収体を固定しつつ、自身が回転することができる。
【００８１】
本発明は、次の用途に用いることもできる。
−水平方向に広く、かつ垂直方向に太い光ビームを形成する光線回収体を用いるバイハロゲンタイプの（ロー・フルビーム）前照灯。
−高効率で、回収される照度の量が非常に大きいという利点を有する、光軸と横断する方向に配置されるフィラメントタイプの前照灯。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る光学モジュールを装備した前照灯の光軸方向における模式的な断面図である。
【図２】図１におけるII方向からの矢視図である。
【図３】本発明に係る光線回収体の模式的な拡大断面図である。
【図４】図３に示す光線回収体によって、球面波が平面波に変換される模様を示す平面図である。
【図５】図３に示す光線回収体の変形例に係る、拡大ビームを得るための光線回収体の水平方向における模式的な断面図である。
【図６】図５に示す光線回収体によって得られる円筒形波面を有するビームの平面図である。
【図７】図３に示す光線回収体の変形例に係る光線回収体の模式的な縦断面図である。
【図８】図３に示す光線回収体によって得られる等照度曲線群を示すグラフである。
【図９】図５に示す光線回収体によって得られる等照度曲線群を示すグラフである。
【図１０】本発明に係るＤＢＬ型前照灯の模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
Ｅ  光源
Ｒ  楕円形リフレクタ
Ｆ１  第１の焦点
Ｆ２  第２の焦点
１  光学モジュール
Ｌ  レンズ
ＦＬ  焦点
２  遮光板
４  領域
６  楕円鏡
μ1  第１の焦点
μ2  第２の焦点
μ'2  第２の焦点の像
Ａ，Ａ１，Ａ２  光線回収体
７    入射面
７ａ  境界線
８    傾斜面
Ｓ１  射出面
Ｓ２  射出面
９  頂面
10  可動遮光板
Ｐ，Ｐa  波面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2007305587000001.pdf