(57)【要約】  本発明は、自動車の前方照明の分野に関し、具体的には、車両用の前方照明システムに関する。前方照明システム（４，７，８，９，１０）は、第１の光源（ＢＳ１）と、第２の光源（ＢＳ２）と、第１の一次光学系（４１１）と、第２の一次光学系（４１２）と、透明シャッタ（４２）と、二次光学系（４３）とを含む。第１の一次光学系（４１１）は、第１の光源（ＢＳ１）から光を受け取って、それを透明シャッタ（４２）及び二次光学系（４３）に投射するように設計される。第２の一次光学系（４１２）は、第２の光源（ＢＳ２）から光を受け取って、それを透明シャッタ（４２）に投射するように構成される。透明シャッタ（４２）は、第１の一次光学系（４１１）を介して第１の光源（ｂｓ１）から光を受け取って、その下方部分が二次光学系（４３）に入るのを防止するように構成される。透明シャッタ（４２）は、第２の一次光学系（４１２）を介して第２の光源（ＢＳ２）から光を受け取って、それを二次光学系（４３）に投射するように更に構成される。二次光学系（４３）は、第１の一次光学系（４１１）及び透明シャッタ（４２）から光を受け取って、それを車両の前方の道に投射するように構成される。透明シャッタ（４２）は、平坦な又は自由形態の光取出面（４２２）と、光取出面（４２２）に隣接する微小光学面（４２３）とを含む。
2020518097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、第２の光源と、第１の一次光学系と、第２の一次光学系と、透明シャッタと、二次光学系とを含む、車両用の前方照明システムであって、
前記第１の一次光学系は、前記第１の光源から光を受け取って、それを前記透明シャッタ及び前記二次光学系に投射するように設計され、
前記第２の一次光学系は、前記第２の光源から光を受け取って、それを前記透明シャッタに投射するように構成され、
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系を介して前記第１の光源から光を受け取って、その下方部分が前記二次光学系に入るのを防止するように構成され、
前記透明シャッタは、前記第２の一次光学系を介して前記第２の光源から光を受け取って、それを前記二次光学系に投射するように更に構成され、
前記二次光学系は、前記第１の一次光学系及び前記透明シャッタから光を受け取って、それを前記車両の前方の道路に投射するように構成され、
前記透明シャッタは、平坦な又は自由形態の光取出面を含み、
前記透明シャッタは、前記光取出面に隣接する微小光学面を更に含む、
前方照明システム。
【請求項２】
前記第１の光源は、ロービーム光源を含み、
前記第２の光源は、ハイビーム光源を含む、
請求項１に記載の前方照明システム。
【請求項３】
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系を介して前記第１の光源から受け取る前記光の前記下方部分を前記二次光学系から離れる方向に屈折させるように更に構成される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項４】
前記透明シャッタは、前記第２の一次光学系を介して前記第２の光源から受け取る前記光を全反射を通じて前記二次光学系に投射するように更に構成される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項５】
前記第１の光源は、前記第１の一次光学系の第１の焦点面内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項６】
前記第２の光源は、前記第２の一次光学系の第１の焦点面内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項７】
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系の第２の焦点面、前記第２の一次光学系の第２の焦点面、及び前記二次光学系の焦点面のうちの１つ又はそれよりも多くの内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項８】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、当該前方照明システム内で２０ｍｍよりも大きい距離で配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項９】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記車両内に取り付けられるときに、垂直方向におけるよりも水平方向において更に離れて配置される、請求項８に記載の前方照明システム。
【請求項１０】
前記第１の一次光学系は、第１の反射器又は第１のコリメータを含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１１】
前記第２の一次光学系は、第２の反射器又は第２のコリメータを含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１２】
前記第２の一次光学系は、前記透明シャッタと一体化される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１３】
前記第１の一次光学系及び前記第２の一次光学系のうちの少なくとも１つは、反射光取込面又は屈折光取込面を含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１４】
前記透明シャッタは、平坦な又は自由形態の表面を含み、前記第１の光源からの光及び前記第２の光源からの光は、前記表面の両側に入射する、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の前方照明の分野に関し、特に車両の前方照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ヘッドランプ用の二機能ポリ楕円体システム（ＰＥＳ）解決策が自動車照明に広く使用されている。一般的に言えば、（上方ビームとしても知られる）ハイビームと（下方ビームとしても知られる）ロービームとの間の切替えを可能にするために、不透明シャッタが利用されている。そのようなシャッタ機能を実現する幾つかの主要なアプローチがある。２つの最も一般的な例を以下に議論する。
【０００３】
第１のカテゴリの例では、可動シャッタが採用される。図１に示すように、この場合の前方照明システム１は、ＬＥＤ１１と、反射器１２と、投射レンズ１３と、可動シャッタ１４とを含むことがある。ここで、ＬＥＤ１１は、ハイビーム及びロービームの両方のための共通の光源として機能する。具体的には、可動シャッタ１４は、ロービームと完全ハイビームとの間で切り替わるように構成される。従来、この種の可動シャッタの解決策では、可動シャッタ１４を制御するためにソレノイドバルブが必要とされ、それは費用効果的でない。
【０００４】
第２のカテゴリの例では、固定シャッタ２４が使用される。図２の詳細を参照のこと。図１におけるような投射レンズ１３に加えて、ハイビーム及びロービームのための２つの異なる光源（即ち、ロービーム光源ＬＢＳ及びハイビーム光源ＨＢＳ）並びにそれらの対応する反射器（即ち、反射器２１及び反射器２２）も、前方照明システム２においてそれぞれ提供される。具体的には、ハイビーム光源ＨＢＳ及びロービーム光源ＬＢＳは、１つのホルダ２３内に背中合わせに装着されることができる。これに鑑みると、２つの光源ＬＢＳ、ＨＢＳは、非常に近く、それらの間の空間は、それらが光とは別に生成する熱を放散させるのに十分でない。従って、そのような状況では、通常、積極的な冷却手段が必要とされる。その上、シャッタ２４自体の厚さの故に、暗領域ＤＡが、図３に明らかに見える最終的な投射ビームパターン内に存在する。加えて、この場合には、分散によって引き起こされる不均一な色をしばしば容易に見ることができる。
【０００５】
ＣＮ１０５５７０７９４Ａは、ハイビーム光源の前方にある集光器(condenser)を開示しており、集光器は、ロービーム光源の光線の小さな部分を遮るように、即ち、集光器内の屈折及び全反射によって、投射レンズに入るこの小さな部分を避けるように、更に構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の不利点のうちの１以上(１つ又はそれよりも多く)を解消又は少なくとも緩和するよう、車両用の前方照明システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、車両用の前方照明システムが提案される。前方照明システムは、第１の光源と、第２の光源と、第１の一次光学系と、第２の一次光学系と、透明シャッタと、二次光学系とを含む。好ましくは、第１の光源は、ロービーム光源を含み、第２の光源は、ハイビーム光源を含み、逆も同様である。これはハイビーム及びロービームのために２つの別々の光源がそれぞれ使用されることを意味する。
【０００８】
具体的には、第１の一次光学系は、第１の光源から光を受け取って、それを透明シャッタ及び二次光学系に投射するように設計される。一例として、第１の一次光学系は、第１の反射器として選択することができ、且つ／或いは屈折光取込面を含むことができる。代替的に、第１のコリメータが使用されてよく、且つ／或いは屈折光取込面は第１の一次光学系に含められてよい。第１の一次光学系が第１のコリメータであるように設計される場合には、透明シャッタ及び二次光学系への第１の光源から光の投射のみならず、この同じ光のビーム成形も得られる。また、第１の一次光学系の屈折光取込面は、コリメーション(collimation)以外の近接場集束(near  field  focusing)のために更に構成されることができる。
【０００９】
同様に、第２の一次光学系が提供され、第２の一次光学系は、第２の光源から光を受け取って、それを透明シャッタに投射するように設計される。やはり、この第２の一次光学系は、第２の反射器又は第２のコリメータとして選択されることができる。具体的には、第２の反射器は、第２の光源から放射される光を透明シャッタに向かって反射するように構成される。第２のコリメータについて、それは第２の光源から放射される光を透明シャッタに向かってコリメートするように構成される。換言すれば、本明細書中の第２の反射器及びコリメータは、透明シャッタに入る前に、第２の光源から放射される光に対して予備的な処理を行うために使用される。その上、第２のコリメータは、第２の光源から放射される光ビームを成形するのにも役立つ。特定の実施形態において、第２のコリメータは、第２の光源に面するその入口側で透明シャッタ内に一体化されてもよい。第１の一次光学系と同様に、第２の一次光学系は、光取込面、特に、反射光又は屈折光取込面を含んでもよい。この場合には、第２の光源からの光の投射のみならず、この同じ光のコリメーション又は近接場集束も達成される。
【００１０】
加えて、透明シャッタは、第１の一次光学系を介して第１の光源から光を受け取って、その下方部分が二次光学系に入るのを防止するように設計される。この場合、第１の光源からの光の下方部分は、二次光学系を通じて如何なる画像も形成せず、その上方部分のみが二次光学系に入ることができ、それにより、第１の光源がロービーム光源として選択されるならば、例えば、明確なカットオフ線を備えるロービームパターンを形成することができる。更に、第２の光源から放射される第２のビーム部分に関して、透明シャッタは、第２の一次光学系を介してそれを受け取って、それを二次光学系に投射するように設計される。二次光学系との組み合わせにおいて、第２の光源がハイビーム光源であるように選択されるならば、ハイビームパターンのような第２のビームパターンを道路の上に投射することができる。
【００１１】
上記で提案する前方照明システムの任意的な実施形態において、透明シャッタは、異なる光学面を含み、特に第１の光源から放射される光及び第２の光源から放射される光がその両側に入射する表面を含む。好ましくは、この特別な表面は、平坦であるか或いは自由形態である。透明シャッタ内に含められるそのような平坦な又は自由形態の表面を用いるならば、２つの光源から来る光を、柔軟かつ制御可能な方法において、特に異なる焦点に集束させる(合焦させる)ことができる。
【００１２】
本発明の一部として、透明シャッタは、光が二次光学系に向かって取り出される、光取出面も含む。光取出面は、平坦であるように或いは自由形態にあるように設計され、よって、出力光の取出角(out-coupling  angle)及び分布(distribution)の変化を可能にする。透明シャッタは、上述の光取出面に隣接する微小光学面も更に含む。歯状表面のようなこれらの微小光学面が含められるならば、さもなければ全反射されて、透明シャッタ内で失われる光は、二次光学系に向かって屈折させられることができ、それにより、光の使用を向上させる。
【００１３】
具体的には、二次光学系は、第１の一次光学系及び透明シャッタの両方から光を受け取って、それを車両の前方の道路に投射するように設計される。任意的な事例として、投射レンズを二次光学系として使用することができる。
【００１４】
車両用の上記で提案する前方照明システム内では、透明な、更に任意的には固定される、シャッタが使用され、それは光透過の遮光をもたらさない。その上、透明シャッタによる第１の光源からの光の下方部分に対する抑制作用を通じて、最終的に投射されるロービームパターンに明確なカットオフ線を形成することができる。この場合には、あらゆる通常の不透明シャッタによって引き起こされる、ハイビーム及びロービームのような２つのビームの間の暗領域を回避することができる。
【００１５】
車両用の上記の前方照明システムの好ましい実施形態において、透明シャッタは、第１の一次光学系を介して第１の光源から受け取る光の下方部分を、二次光学系から離れる方向に屈折させるように更に設計される。即ち、第１の光源からの、特にロービーム光源からの光の下方部分は、透明シャッタによる屈折を通じて（投射レンズのような）二次光学系に入ることが防止される。この場合には、その上方部分のみが、投射レンズに入って、最終的に投射されるロービームパターンを形成するのに寄与するのが可能にされる。最終的に、屈折させられた下方部分は、場合によっては光学系内に吸収されてよい。
【００１６】
上記の前方照明システムの別の実施形態によれば、透明シャッタは、第２の一次光学系を介して第２の光源から受け取る光を、全反射を通じて二次光学系に投射するように更に設計される。透明シャッタ内の全反射は、ロービーム光源及びハイビーム光源のような第１の光源及び第２の光源をシステム全体内で互いに離れたままにするよう、光路を折り畳むのに役立つ。例えば、ハイビーム光源及びロービーム光源を、システム内で２０ｍｍより大きい距離に配置することができる。任意の他の異なる距離が異なる実施に基づいて適切な場合があることは明らかである。更に、任意的に、ロービーム光源とハイビーム光源との間の間隔は、車両内に取り付けられるときに、垂直方向よりも水平方向においてより大きい。このようにして、熱放散の実現可能性を向上させることができ、最終的なビームパターンの色の不均一性を低下させることもできる。更なる好ましい事例として、全反射は透明シャッタ内で１回よりも多く起こることができ、それは光路内の更なる減少を容易にする。このようにして、前方照明システムの水平空間又は垂直空間のうちの１以上を短縮することができ、システム全体はよりコンパクトになる。
【００１７】
上記の前方照明システムの例示的な実施形態において、第１の光源は、第１の一次光学系の第１の焦点面内に配置され、第２の光源は、第２の一次光学系の第１の焦点面内に配置される。その上、透明シャッタは、第１の一次光学系の第２の焦点面、第２の一次光学系の第２の焦点面、及び二次光学系の焦点面の１以上の内に配置され、特にこれらの３つの焦点面の全ての焦点面内に同時に配置される。好ましくは、透明シャッタは、これらの焦点面の焦点内に配置される。当業者が、本発明の教示から利益を受けて、前方照明システムにおける、第１の一次光学系、第２の一次光学系、二次光学系、透明シャッタ、及び２つの光源のような、様々な構成要素についての更なる位置決めを着想することができることは、明らかである。本発明は、それぞれの焦点面又は焦点におけるそれらの配置に限定されてならない。
【００１８】
本発明の上記教示に基づいて、当業者は、上記のように、透明シャッタに適した異なる材料又は製造若しくは処理プロセスを容易に得るであろう。そして、本発明はこの点に関して限定されてならない。例示的な実施において、上記で提案される前方照明システムにおける透明シャッタは、単一のプラスチック構成要素として射出成形によって製造されることができる。これは一例として開示されているに過ぎず、本発明がそれに限定されないことは明らかである。加えて、上記の前方照明システムにおける透明シャッタは、関連する光学機能を達成することができる限り、プレート形状又は湾曲形状を有するように設計されることもできる。やはり、本発明はこの点において限定されてならない。例えば、二次光学系、特に投射レンズの焦点距離は、３０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲である。上記の範囲以外の異なる値も、異なる実施及び技術的必要性に従って適切であり得る。
【００１９】
当業者は、本発明の上記に開示する実施形態、実装、及び／又は態様のうちの２つ以上(２つ又はそれよりも多く)が、有用とみなされる任意の方法において組み合わされてよいことを理解するであろう。当業者は、本開示に基づいて、車両用の前方照明システムの異なる修正及び変形を実施することができる。
【００２０】
次に、本発明の実施形態を示し且つ本発明の一部を構成する添付の図面を参照して、本発明のこれらの態様及び他の態様をより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】可動不透明シャッタが使用される、車両用の既存の前方照明システムを概略的に例示している。
【図２】固定シャッタが使用される、車両用の別の既存の前方照明システムを概略的に例示している。
【図３】暗領域を明瞭に見ることができる、図２に示す前方照明システムを使用してシミュレートされた光ビームパターンを概略的に例示している。
【図４】前方照明システムが透明シャッタを含む本発明のある実施形態に従った車両用の前方照明システムを例示しており、透明シャッタの光取出面に隣接する微小光学面をより詳細に描く拡大図も含む。
【図５】暗領域が認められない、図４に示す前方照明システムを使用してシミュレートされた光ビームパターンを概略的に例示している。
【図６】図４に示すような前方照明システム中の透明シャッタの平坦面が異なる位置における光の集束にどのように影響を与えるかを概略的に例示している。
【図７】前方照明システムがロービーム反射器とハイビームコリメータとを含み、ロービーム反射器が反射光取込面を含み、ハイビームコリメータが屈折光取込面を含む、本発明の別の実施形態に従った車両用の前方照明システムを概略的に例示している。
【図８】前方照明システムがロービーム反射器とハイビーム反射器とを含む、本発明の更なる実施形態に従った車両用の前方照明システムを概略的に例示している。
【図９】前方照明システムがロービームコリメータとハイビーム反射器とを含む、本発明の更に別の実施形態に従った車両用の前方照明システムを概略的に例示している。
【図１０】透明シャッタ及びハイビームコリメータが前方照明システム中に一体化された、本発明の更に別の実施形態に従った車両用の前方照明システムを概略的に例示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、多くの異なる形態の実施形態の影響を受けやすいが、本記述が本発明の基本原理の例示として考えられるべきであり、図示し且つ本明細書に記載する特定の実施形態に本発明を限定することを意図するものではないという理解の下で、１以上(１つ又はそれよりも多く)の具体的な実施形態が図面に示されており、本明細書中に詳細に記載されている。
【００２３】
異なる図中の様々な構成要素は、縮尺通りに描かれていないことが留意されるべきである。更に、図に示す個々の要素の間の相対的な位置は、本発明の基本原理を例示するために使用されているに過ぎず、本発明の範囲を限定するように考えられてならない。
【００２４】
背景技術で議論し、図１〜図２に示すように、通常、不透明シャッタ１４、２４が、車両の従来的な前方照明システム１，２(front-lighting  system)において使用される。この不透明シャッタ１４、２４は、最終的な投射ビームパターン内に暗領域（図３のＤＡを参照）を生じさせる傾向がある。その上、これらの従来的な前方照明システム１，２では、分散(dispersion)によって引き起こされる不均一な色も容易に見える。
【００２５】
図４を参照すると、車両の前方照明システムが、本発明のある実施形態に従って提案されている。具体的には、前方照明システム４は、主に、第１の光源ＢＳ１と、第２の光源ＢＳ２と、第１の一次光学系４１１と、第２の一次光学系４１２と、透明シャッタ４２と、二次光学系４３とを含む。好ましくは、上記で提案される前方照明システム４において、第１の光源ＢＳ１は、ロービームパターンを提供する、即ち、ロービーム光源として作用するように構成され、一方、第２の光源ＢＳ２は、ハイビームパターンを提供する、即ち、ハイビーム光源として作用するように構成される。代替的に、それは逆であることもできる。即ち、ロービームパターンは、第２の光源ＢＳ２によって提供され、第１の光源ＢＳ１は、ハイビーム光源として用いられる。図４によって示す特定の実施形態において、第１の一次光学系４１１は、第１の反射器として選択され、第２の一次光学系４１２は、第２のコリメータであり、二次光学系４３は、投射レンズとして選択される。更に、第１の光源ＢＳ１は、第１の一次反射器の焦点面内、特に焦点内に今や配置され、透明シャッタ４２は、この同じ第１の一次反射器の別の焦点面内、特に別の焦点内に配置される。第１の一次反射器の焦点に対する第１の光源ＢＳ１及び透明シャッタ４２のこの具体的な配置が、本発明の基本原理を説明する目的のために、具体例として開示されているに過ぎないことは、明らかである。当業者は、本発明の教示から利益を得て、幾つかの他の代替を容易に見出すであろう。同様に、第２の光源ＢＳ２も、第２の一次光学系４１２の焦点面内、特に焦点内に位置付けられることができ、透明シャッタ４２は、第２の一次光学系４１２の別の焦点面内、特に別の焦点内に位置付けられる。加えて、透明シャッタ４２自体も、二次光学系４３の焦点面内、特に焦点内に配置されることができる。やはり、対応する焦点面又は焦点内のこの特別な位置決めは、限定的であると解釈されてならない。
【００２６】
図４によって示す特定の実施形態において、第１の一次光学系４１１、即ち、（第１の一次反射器としても示される）第１の反射器は、第１の光源ＢＳ１から光を受け取り、次に、その一部を透明シャッタ４２上に投射し、その一部を二次光学系４３上に投射する、ように構成される。第１の一次反射器によって透明シャッタ４２上に投射される第１の光の部分に関して、その下方部分は、投射レンズに入ることが防止される。特に、図４に示すように、第１の一次光学系４１１を介して第１の光源ＢＳ１から受け取る光の下方部分は、二次光学系４３から屈折して離れ、最終的に、場合によっては、システム内の他の場所で吸収される。この場合、第１の一次光学系４１１を介した第１の光源ＢＳ１からの光の下方部分は、二次光学系４３を通じて如何なる画像も形成しない。具体的には、第１の光源ＢＳ１がロービーム光源であるように構成される場合には、ロービーム光源によって放射される光の上方部分のみが投射レンズを通過することができることにより、明瞭カットオフ線(cut-off  line)を備えるロービームパターンを形成することができる。
【００２７】
更に、他のビーム部分、第２の光源ＢＳ２によって放射されるものと関連する議論を、以下に提供する。引き続き図４を参照すると、透明シャッタ４２は、第２の一次光学系４１２を介して第２の光源ＢＳ２から光を受け取り、それを二次光学系４３上に投射する、ように構成される。具体的には、第２の光線は、二次光学系４３上に水平に投射されることができる。この場合、二次光学系４３上への（第２の一次光学系４１２を介して受け取られる）第２の光源ＢＳ２からの光の投射は、透明シャッタ４２内の全反射によって得られる。任意的に、全反射は、図４に示すように、透明シャッタ４２内で１回だけ発生することができる。全反射の後、第２の光源ＢＳ２がハイビーム光源として構成される場合のハイビームパターンのような第２のビームパターンが、二次光学系４３によって車両の前方の道路上に投射される。やはり、任意的な例において、投射レンズは、二次光学系４３として使用されることができるが、本発明は、それに限定されない。
【００２８】
車両用の前方照明システム４に組み込まれる透明シャッタ４２を用いるならば、従来の不透明シャッタは置換され、最終的な投射ビームパターン内に暗領域は観察されない。この結果は、図５に明瞭に示されており、そこでは、第１のビームパターンと第２のビームパターンとの間に、好ましくは、ハイビームパターンとロービームパターンとの間に、暗領域が存在しない。これは、図３に例示する、不透明シャッタを装備する既存のヘッドランプによって得られるビームパターンと明確に区別される。これは、如何なる陰影も伴わずに、明瞭なカットオフ線が投射されたロービームパターン内に形成されることを意味する。
【００２９】
引き続き図４を参照すると、上記で提案する前方照明システム４において、透明シャッタ４２は、表面４２１のような、異なる光学面を含み、表面４２１では、第１の光源ＢＳ１から放射される光及び第２の光源ＢＳ２から放射される光がその両側で入射する。図４に示すように、第１の光源ＢＳ１から来る光は、表面４２１の左側に衝突する一方で、第２の光源ＢＳ２に由来する光は、表面４２１の右側に入射する。好ましくは、表面４２１は、図４の断面図に直線によって概略的に示すように、平坦な表面であるように構成される。代替的に、表面４２１は、自由形態表面(freeform  surface)であることもできる。上記で列挙した平坦形状又は自由形態形状以外の他の異なる形状も、光がそれによって集束される限り、特に透明シャッタ４２の光取出窓(light  out-coupling  window)に向かって集束される限り、表面４２１に適することは明らかである。表面４２１によるそのような光の集束効果は、図６に概略的に示されており、そこでは、表面４２１についての２つの異なる位置が、それぞれ、実線及び破線によって示されている。図６に見ることができるように、平坦な表面４２１が、図６におけるように、異なる角度で傾けられるような、異なる位置に配置されるならば、同じ入射光ビームについて異なる焦点が得られる。このようにして、表面４２１を位置決めすることによって、光を異なる場所に集束させることができ、それは出力光ビームを所望の方向に提供するのに役立つ。表面４２１によって反射される光（即ち、図４の第２の光源ＢＳ２から来る光）のみが、例示の目的のために図６に示されているが、同じ着想が、表面４２１によって屈折される光、即ち、図４に示すような第１の反射器４１１によって反射される光にも当て嵌まり、詳細な説明は、この態様について繰り返されない。
【００３０】
本発明の一部として、図４にも示すように、上記に提案する前方照明システム４の透明シャッタ４２は、光が二次光学系４３に向かって取り出される(out-coupled)光取出面４２２(light  out-coupling  surface)も含む。光取出面４２２は、平坦であるか或いは自由形態にあるように設計され、それは取出光を角度及び分布を変更するのに役立つ。前方照明システム４において、透明シャッタ４２は、上述の光取出面４２２に隣接する微小光学面４２３を含むこともできる。詳細は図４の拡大図を参照のこと。好ましくは、微小光学面４２３は、歯の形状である。例えば、図４で破線円によって示すように、表面４２２の周囲の表面が平坦で、微細構造がないならば、より大きな角度でその上に入射する光は、内反射の影響を受け、最終的に、透明シャッタ４２内で失われる可能性が高い。これは間違いなく光の無駄をもたらす。反対に、図４の拡大図を参照すると、歯形状面４２３が光取出面４２２に隣接して採用されるならば、さもなければより大きな入射角の故に全反射される部分は、再び二次光学系４３に向かって屈折させられる。このようにして、第１の光源ＢＳ１又は第２の光源ＢＳ２から放射される光のような光の利用が改良され、また、２つの光ビーム（即ち、ロービーム及びハイビーム）の間の暗領域の更なる最適化が可能とされる。なお、上記の記述において、歯の形状は、例示的であるように用いられているに過ぎず、本発明が決してそれに限定されないことは明らかである。実際には、全反射の効果が少なくとも部分的に破壊され、ロービームとハイビームとの間の暗領域が更に最適化される限り、光取出面４２２の周囲の微小光学面４２３のために、任意の好適な幾何学的形状を使用することができる。
【００３１】
図７は、本発明の別の実施形態に従った車両用の前方照明システム７を概略的に例示している。図７の構成要素及びそれらの配置は、図４における構成要素及びそれらの配置と基本的に同じままであり、よって、二次光学系４３のような同じ構成要素を示すために、同じ参照番号が使用されている。相違は、この図７において、第１の光源ＢＳ１は、ロービーム光源ＬＢＳであることが定められており、相応して、第２の光源ＢＳ２は、ハイビーム光源ＨＢＳであることである。同様の考察に基づいて、第１の一次光学系４１１は、ロービーム一次光学系７１Ｌ、具体的には、ロービーム一次反射器として選択され、第２の一次光学系４２２は、ハイビーム一次光学系７１Ｈ、具体的には、ハイビーム一次コリメータとして選択される。更に、図４と図６との間の別の相違は、透明シャッタにある。図４の透明シャッタ４２とは異なり、図７の透明シャッタ７２は、全反射が１回だけでなく２回起こることを可能にする。即ち、ハイビーム光源ＨＢＳから放射され、第２のコリメータによってコリメートされる光は、透明シャッタ７２の内側で２回全反射され、次に、最終的に二次光学系４３に投射される。全反射が２回よりも多く発生し得ることも明らかである。複数回の全反射を用いることで、ハイビーム光源ＨＢＳを今やロービーム光源ＬＢＳと同じ側に装着することができる。換言すれば、２つの光源の間の垂直方向の距離を大幅に短縮することができ、大きな間隔は主にそれらの間の水平方向の距離によって達成される。このようにして、前方照明システム７の垂直方向の空間が有意に短縮されることにより、システム７全体は少なくとも垂直方向において非常にコンパクトになる。その上、複数回の全反射を用いて、ロービーム光源が実際の実装に基づいて空間内でハイビーム光源から離れているように、前方照明システム内の光路を折り畳むことができる。これは設計の柔軟性、顕著な熱放散の実現可能性、及びより少ない色の不均一性をもたらす。
【００３２】
引き続き図７を参照すると、ロービーム一次光学系７１Ｌ、即ち、ロービーム反射器は、反射光取出面７１ＬＳを含み、ハイビーム一次光学系７１Ｈ、即ち、ハイビームコリメータは、屈折光取出面７１ＨＳを含む。なお、反射光取出面７１ＬＳは、ロービーム一次光学系７１Ｌにのみ関連して記載されているが、本発明は決してそれに限定されないことが理解されるべきである。換言すれば、ハイビーム一次光学系７１Ｈは、（屈折光ではなく）反射光取込面(in-coupling  surface)を含んでもよく、それは後続の図８及び／又は図９を参照して詳細に記載される。同様に、屈折光取込面７１ＨＳは、ハイビーム一次光学系７１Ｈに関連してここに記載されているが、本発明は決してそれに限定されてはならない。これは、別の実施形態では、ロービーム一次光学系７１Ｌが（反射光ではなく）屈折光取込面を含んでもよいことを意味し、それは図９を参照して以下に詳細に記載される。
【００３３】
図８は、本発明の更なる実施形態に従った車両用の代替的な前方照明システム８を概略的に例示している。図８の構成要素及びそれらの配置は、図４及び図７の構成要素及びそれらの配置と基本的に同じままであり、よって、ロービーム光学系７１Ｌ（具体的には、第１の反射器又はロービーム一次反射器）、透明シャッタ４２、二次光学系４３、ロービーム光源ＬＢＳ及びハイビーム光源ＨＢＳのような、同じ構成要素を示すために、同じ参照番号が使用されている。これらの同じ構成要素に加えて、図８の前方照明システム８におけるハイビーム光学系は、コリメータではなく、第２の反射器８１Ｈを今や含む。第２の反射器８１Ｈは、反射光取込面を含み、ハイビーム光源ＨＢＳから放射された光を透明シャッタ４２に向かって反射するように構成される。換言すれば、ハイビーム光源ＨＢＳからの放射光は、先ず、第２の反射器８１Ｈによって反射され、次に、透明シャッタ４２に入射する。このようにして、ハイビーム光源ＨＢＳをロービーム光源ＬＢＳから更に離して配置することができ、それは熱放散をより一層良くする。このハイビーム光源ＨＢＳとロービーム光源ＬＢＳとの間のこの大きな間隔は、図８に明瞭に示されている。
【００３４】
図９は、本発明のある実施形態に従った車両用の別の代替的な前方照明システム９を概略的に例示している。ここの図９における前方照明システム９は、図８における前方照明システムと殆ど同じである。よって、透明シャッタ４２、二次２光学系４３、第２の反射器８１Ｈ、ロービーム光源ＬＢＳ及びハイビーム光源ＨＢＳのような、同じ構成要素を示すために、同じ参照番号が使用されている。図９と図８との間の唯一の相違は、第１の反射器ではなく、第１のコリメータ９１Ｌであるように今や設計される、ロービーム一次光学系である。これは、第１のコリメータ９１Ｌが、第１の反射器７１Ｌにおけるような反射光取込面ではなく（図７及び図８を参照）、屈折光取込面を含むことを意味する。ロービーム一次光学系が、第１のコリメータ９１Ｌとして選択される場合には、透明シャッタ４２及び二次光学系４３へのロービーム光源ＬＢＳからの光の投射が達成され得るのみならず、この同じ光のビーム成形が得られる。
【００３５】
図１０は、本発明の更なる実施形態に従った車両用の前方照明システム１０を概略的に例示している。図１０における前方照明システム１０は、図７における前方照明システムと基本的に同じままである。よって、ロービーム光学系７１Ｌ（即ち、第１の反射器）、二次光学系４３、ロービーム光源ＬＢＳ及びハイビーム光源ＨＢＳのような、同じ構成要素を示すために、同じ参照番号が使用されている。図１０と図７との間の相違は、透明シャッタとハイビーム一次光学系とにある。具体的には、ここの図１０におけるハイビーム一次光学系は、透明シャッタのコリメート部分を形成する。換言すれば、透明シャッタと第２のコリメータとは共に一体化され、よって、一体成形構成要素１００を形成する。ここで、一体構成要素１００のコリメート部分は、ハイビーム光源ＨＢＳから放射される光をそのシャッタ部分に向かってコリメートするために特に配置される。第１のコリメータ９１Ｌと同様に（図９を参照）、ハイビーム光線のビーム成形をこのようにして得ることができる。図４の場合とは異なり、ハイビーム光源ＨＢＳから放射される光のこのビーム成形は、一体成形構成要素１００の内側で起こり、それはハイビーム光線の品質向上のために有益なことがある。
【００３６】
図に示す光線が全体的な光学系内の光線の全部ではなく、その一部を表しているに過ぎないことを留意することは重要である。特に、図７〜図９を参照すると、ロービーム光源ＬＢＳから放射され、ロービーム一次光学系４１１（即ち、第１の反射器７１Ｌ又は第１のコリメータ９１Ｌ）によって透明シャッタ４２に投射される光線は、図面を不明瞭にしないように、明示的に描かれていない。しかしながら、これは決して光線のこの部分が存在しないことを暗示するように解釈されてはならない。反対に、全ての図面に示す光線は、本発明の基本原理を例示する目的のための代表的な例として用いられているに過ぎず、システム全体内の全ての光線の網羅的な例として読まれるべきでないことは明らかである。
【００３７】
透明シャッタ４２に適した材料及び製造若しくは処理プロセスに関して、異なるオプションを使用することができる。例えば、ある実施形態では、透明シャッタ４２を、単一のプラスチック構成要素として射出成形によって製造することができる。明らかに、特定の状況に基づいてプラスチック以外の材料及び射出成形以外のプロセスを利用し得ることも明らかであり、本発明はこの点において限定されない。
【００３８】
透明シャッタ４２は、本発明の全ての図面において断面図で示されており、平坦な板のように見えるが、透明シャッタ４２の実際の３Ｄ形状は、幾分複雑である場合があることが留意されるべきである。幾つかの実施形態において、透明シャッタ４２は、平坦な形状を有するように設計されることができる。代替的に、他の実施形態において、透明シャッタ４２は、湾曲体として設計されることができ、自由形態形状かもしれない。図面及び明細書の両方における、シャッタの異なる形状に関する具体的な例示は、限定的であると解釈されるべきではなく、むしろ例示的な開示として考えられるべきである。
【００３９】
上述の実施形態は、本発明を限定するというよりも、むしろ本発明を例示するものであること、並びに当業者は本発明の範囲及び精神から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計し得ることも留意されるべきである。本発明を幾つかの実施形態に関連して記載したが、本発明は本明細書に示すような特定の形態に限定されることが意図されていない。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定される。加えて、構成は特定の実施形態に関連して記載されているように見えることがあるが、当業者は記載する実施形態の様々な構成が本発明に従って組み合わせられてよいことを認識するであろう。
【００４０】
更に、個々の構成が異なる請求項に含められることがあるが、これらは場合によっては有利に組み合わされてよいこと、並びに異なる請求項に含められることは、構成の組み合わせが実現可能でないこと及び／又は有利でないことを意味しない。また、１つのカテゴリの請求項に構成を含めることは、このカテゴリへの限定を意味するものでなく、むしろその構成が必要に応じて他の請求項のカテゴリにも同等に適用可能であることを示している。
【００４１】
請求項において、括弧内は配される如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されてならない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、請求項中に引用されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。単数形におけるある要素の表現は、そのような要素が複数存在することを排除しない。また、第１、第２等への言及は、単に標識と考えられるべきであり、これらの用語が前に付けられる構成の如何なる順序付け、シーケンス、関係又は特性をも暗示又は記述しない。
【００４２】
本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって実装されてよい。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、ハードウェアの１つの同じ品目によって具現されることがある。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用し得ないことを示さない。
【符号の説明】
【００４３】
１        前方照明システム
１１      ＬＥＤ
１２      反射器
１３      投射レンズ
１４      可動シャッタ
２        前方照明システム
２１      反射器
２２      反射器
２３      ホルダ
２４      固定シャッタ
ＤＡ      暗領域
４        前方照明システム
ＢＳ１    第１の光源
ＢＳ２    第２の光源
４１１    第１の一次光学系
４１２    第２の一次光学系
４２      透明シャッタ
４２１    平坦な又は自由形態の面
４２２    平坦な又は自由形態の光取出面
４２３    微小光学面
４３      二次光学系
７        前方照明システム
ＬＢＳ    ロービーム光源
ＨＢＳ    ハイビーム光源
７１Ｌ    ロービーム一次光学系
７１ＬＳ  反射光取込面
７１Ｈ    ハイビーム一次光学系
７１ＨＳ  屈折光取込面
７２      透明シャッタ
８        前方照明システム
８１Ｈ    第２の反射器
９        前方照明システム
９１Ｌ    第１のコリメータ
１０      前方照明システム
１００    一体成形された又は一体的な構成要素
【図１】
2020518097.tif 000003
【図２】
2020518097.tif 000004
【図３】
2020518097.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020518097.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020518097.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月30日(2019.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、第２の光源と、第１の一次光学系と、第２の一次光学系と、透明シャッタと、二次光学系とを含む、車両用の前方照明システムであって、
前記第１の一次光学系は、前記第１の光源から光を受け取って、それを前記透明シャッタ及び前記二次光学系に投射するように設計され、
前記第２の一次光学系は、前記第２の光源から光を受け取って、それを前記透明シャッタに投射するように構成され、
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系を介して前記第１の光源から光を受け取って、その下方部分が前記二次光学系に入るのを防止するように構成され、
前記透明シャッタは、前記第２の一次光学系を介して前記第２の光源から光を受け取って、それを前記二次光学系に投射するように更に構成され、
前記二次光学系は、前記第１の一次光学系及び前記透明シャッタから光を受け取って、それを前記車両の前方の道路に投射するように構成され、
前記透明シャッタは、平坦な又は自由形態の光取出面を含み、
前記透明シャッタは、前記第１の光源及び前記第２の光源の一方又は両方から前記透明シャッタによって受け取られる前記光の少なくとも部分を前記二次光学系に向かって屈折させるために前記光取出面を境界付ける微小光学面を更に含み、前記光の前記部分は、前記微小光学面がないならば、前記光取出面を境界付ける対応する平坦面によって全反射され、前記二次光学系に到達しない、
前方照明システム。
【請求項２】
前記第１の光源は、ロービーム光源を含み、
前記第２の光源は、ハイビーム光源を含む、
請求項１に記載の前方照明システム。
【請求項３】
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系を介して前記第１の光源から受け取る前記光の前記下方部分を前記二次光学系から離れる方向に屈折させるように更に構成される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項４】
前記透明シャッタは、前記第２の一次光学系を介して前記第２の光源から受け取る前記光を全反射を通じて前記二次光学系に投射するように更に構成される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項５】
前記第１の光源は、前記第１の一次光学系の第１の焦点面内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項６】
前記第２の光源は、前記第２の一次光学系の第１の焦点面内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項７】
前記透明シャッタは、前記第１の一次光学系の第２の焦点面、前記第２の一次光学系の第２の焦点面、及び前記二次光学系の焦点面のうちの１つ又はそれよりも多くの内に配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項８】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、当該前方照明システム内で２０ｍｍよりも大きい距離で配置される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項９】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記車両内に取り付けられるときに、垂直方向におけるよりも水平方向において更に離れて配置される、請求項８に記載の前方照明システム。
【請求項１０】
前記第１の一次光学系は、第１の反射器又は第１のコリメータを含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１１】
前記第２の一次光学系は、第２の反射器又は第２のコリメータを含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１２】
前記第２の一次光学系は、前記透明シャッタと一体化される、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１３】
前記第１の一次光学系及び前記第２の一次光学系のうちの少なくとも１つは、反射光取込面又は屈折光取込面を含む、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【請求項１４】
前記透明シャッタは、平坦な又は自由形態の表面を含み、前記第１の光源からの光及び前記第２の光源からの光は、前記表面の両側に入射する、請求項１又は２に記載の前方照明システム。
【国際調査報告】
2020518097.tif 000013
2020518097.tif 000014
2020518097.tif 000015