特許 7546155 自動車投光器用の照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】自動車投光器用の照射装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/25 20180101AFI20240829BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20240829BHJP

   F21S 41/43 20180101ALI20240829BHJP

   F21S 41/19 20180101ALI20240829BHJP

   F21S 41/275 20180101ALI20240829BHJP

   F21W 102/13 20180101ALN20240829BHJP

【ＦＩ】

F21S41/25

F21V5/04 650

F21S41/43

F21S41/19

F21S41/275

F21W102:13

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023518481

(86)(22)【出願日】2021-07-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-13

(86)【国際出願番号】 EP2021070587

(87)【国際公開番号】W WO2022063459

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-03-22

(31)【優先権主張番号】20198393.9

(32)【優先日】2020-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】593045569

【氏名又は名称】ツェットカーヴェー グループ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(72)【発明者】

【氏名】マンドル、ベルンハルト

(72)【発明者】

【氏名】ヘルツル、アンドレアス

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１７５８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８０３６２７７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１７７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０５３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９５７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０５０１０９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４１／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｗ １０２／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車投光器用の照射装置であって、前記照射装置（１０）は、以下の構成を含む：
－ 主放射方向の方向に配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュール（１００）を含み、但し前記第１ライトモジュール（１００）は、光線を主放射方向に放出するように設けられており、
－ 光軸線（Ａ）を有する投射レンズ（３００）を含み、前記投射レンズ（３００）は、前記第１ライトモジュール（１００）により生成可能な光を前記照射装置（１０）の前方に結像するように設けられており、但し前記投射レンズ（３００）は、フレネルレンズとして構成されており、前記フレネルレンズは、基体（３１０）と、前記基体（３１０）に配設された複数の環形状の段部（３２０）とを含み、前記段部（３２０）は、互いに同心に配設されており、各前記段部（３２０）は、前記照射装置（１０）の前方に少なくとも１つの前記第１ライトモジュール（１００）の光線を投射するための主面（３２０ａ）と、前記基体（３１０）から前記主面（３２０ａ）に至るまで延在する傾斜面（３２０ｂ）とを有し、
－ 光線絞り（４００）を含み、但し前記光線絞り（４００）は、明暗境界を生成するための光学的に関与する絞りエッジ（４１０）を含み、前記絞りエッジ（４１０）は、前記フレネルレンズの前記光軸線（Ａ）と交差し、また前記第１ライトモジュール（１００）は、前記光線絞り（４００）の上側に配設されており、前記光線絞り（４００）の光学的に関与する前記絞りエッジ（４１０）と組み合わせて配光を生成するように共に作用する構成であり、
各前記段部（３２０）の前記主面（３２０ａ）は、湾曲して形成されており、それぞれ異なる焦点を有する複数の部分を有し、前記焦点は、前記フレネルレンズの前記光軸線（Ａ）から水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されており、また隣接する前記段部（３２０）は、互いに異なる焦点を有すること、
を特徴とする照射装置。

【請求項2】

前記光線絞り（４００）は、長手軸線を有し、前記光線絞り（４００）の前記長手軸線は、自動車投光器内に前記照射装置（１０）が取り付けられた状態で水平面内に配置されており、また光学的に関与する前記絞りエッジ（４１０）は、非対称の明暗境界を生成するために設けられており、また前記第１ライトモジュール（１００）は、前記光線絞り（４００）の光学的に関与する前記絞りエッジ（４１０）と組み合わせてロービーム配光を生成するように共に作用すること、
を特徴とする、請求項１に記載の照射装置。

【請求項3】

前記照射装置（１０）は、ハイビーム配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第２ライトモジュール（２００）を含むこと、
を特徴とする、請求項１又は２に記載の照射装置。

【請求項4】

前記第２ライトモジュール（２００）は、前記光線絞り（４００）の下側に配設されていること、
を特徴とする、請求項３に記載の照射装置。

【請求項5】

前記段部（３２０）の前記主面（３２０ａ）は、凸状又は凹状に形成されていること、
を特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の照射装置。

【請求項6】

１つの前記段部（３２０）の前記主面（３２０ａ）と前記傾斜面（３２０ｂ）は、共通の面交線において段部エッジ（３２０ｃ）を形成し、前記段部エッジ（３２０ｃ）は、隣接する前記段部エッジ（３２０ｃ）から、２０μｍよりも小さい間隔、又は１０μｍよりも小さい間隔、又は５μｍよりも小さい間隔を有すること、
を特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の照射装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の照射装置（１０）を少なくとも１つ備えた自動車投光器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車投光器用の照射装置に関し、該照射装置は、以下の構成を含む：
－ 主放射方向の方向に配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュールを含み、但し第１ライトモジュールは、光線を主放射方向に放出するように設けられており、
－ 光軸線を有する投射レンズを含み、投射レンズは、第１ライトモジュールにより生成可能な光を該照射装置の前方に結像するように設けられており、但し投射レンズは、フレネルレンズとして構成されており、フレネルレンズは、基体と、基体に配設された複数の環形状の段部とを含み、これらの段部は、実質的に互いに同心に配設されており、各段部は、該照射装置の前方に少なくとも１つの第１ライトモジュールの光線を投射するための主面と、基体から主面に至るまで延在する傾斜面とを有し、
－ 光線絞りを含み、但し光線絞りは、明暗境界を生成するための光学的に関与する絞りエッジを含み、絞りエッジは、フレネルレンズの光軸線と交差し、また第１ライトモジュールは、光線絞りの上側に配設されており、光線絞りの光学的に関与する絞りエッジと組み合わせて配光を生成するように共に作用する。

【0002】

更に本発明は、本発明による照射装置を少なくとも１つ備えた自動車投光器に関する。

【背景技術】

【0003】

フレネルレンズ（より正確には：フレネルのステップレンズ）は、従来のレンズの重さと体積を伴うことなく、短い焦点距離を有する大きく且つ肉厚のレンズの構成を可能とする光学レンズである。

【0004】

フレネルレンズにおいて体積の減少は、複数の環形状（リング形状）の領域に分割することにより行われる。これらの領域の各領域において厚さが減少され、それによりレンズは、一連の環形状の段部（ステップ部）を獲得する。光は、レンズの主面でのみ屈折されるので、屈折角は、レンズの厚さに依存するのではなく、レンズの両方の表面の間の角度にのみ依存する。それ故、レンズは、その光学特性を維持し、この際、段部構造により画質は損なわれるが、このことは、多くの使用事例において重要なことではない。それに関する例は、あらゆる種類の投光器における照射光線路である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２００７／０２２８６１号

【文献】米国特許出願公開第２０１１／２０５７４８号

【文献】欧州特許出願公開第１２７０３２４号

【文献】米国特許出願公開第２００５／１９０５７２号

【文献】特開２０１３－１８６９５１号

【文献】独国特許出願公開第１０２００４００８２９６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、改善された照射装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題は、各段部の主面が湾曲して形成されており、少なくとも１つの焦点を有し、該焦点が、フレネルレンズの光軸線から水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されており、またこの際、隣接する段部が互いに異なる焦点を有することにより解決される。
即ち本発明の第１の視点により、
自動車投光器用の照射装置であって、前記照射装置は、以下の構成を含む：
－ 主放射方向の方向に配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュールを含み、但し前記第１ライトモジュールは、光線を主放射方向に放出するように設けられており、
－ 光軸線を有する投射レンズを含み、前記投射レンズは、前記第１ライトモジュールにより生成可能な光を前記照射装置の前方に結像するように設けられており、但し前記投射レンズは、フレネルレンズとして構成されており、前記フレネルレンズは、基体と、前記基体に配設された複数の環形状の段部とを含み、前記段部は、実質的に互いに同心に配設されており、各前記段部は、前記照射装置の前方に少なくとも１つの前記第１ライトモジュールの光線を投射するための主面と、前記基体から前記主面に至るまで延在する傾斜面とを有し、
－ 光線絞りを含み、但し前記光線絞りは、明暗境界を生成するための光学的に関与する絞りエッジを含み、前記絞りエッジは、前記フレネルレンズの前記光軸線と交差し、また前記第１ライトモジュールは、前記光線絞りの上側に配設されており、前記光線絞りの光学的に関与する前記絞りエッジと組み合わせて配光を生成するように共に作用する構成であり、
各前記段部の前記主面は、湾曲して形成されており、少なくとも１つの焦点を有し、前記焦点は、前記フレネルレンズの前記光軸線から水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されており、また隣接する前記段部は、互いに異なる焦点を有すること、
を特徴とする照射装置が提供される。
より詳しくは、前記第１の視点において、
自動車投光器用の照射装置であって、前記照射装置は、以下の構成を含む：
－ 主放射方向の方向に配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュールを含み、但し前記第１ライトモジュールは、光線を主放射方向に放出するように設けられており、
－ 光軸線を有する投射レンズを含み、前記投射レンズは、前記第１ライトモジュールにより生成可能な光を前記照射装置の前方に結像するように設けられており、但し前記投射レンズは、フレネルレンズとして構成されており、前記フレネルレンズは、基体と、前記基体に配設された複数の環形状の段部とを含み、前記段部は、互いに同心に配設されており、各前記段部は、前記照射装置の前方に少なくとも１つの前記第１ライトモジュールの光線を投射するための主面と、前記基体から前記主面に至るまで延在する傾斜面とを有し、
－ 光線絞りを含み、但し前記光線絞りは、明暗境界を生成するための光学的に関与する絞りエッジを含み、前記絞りエッジは、前記フレネルレンズの前記光軸線と交差し、また前記第１ライトモジュールは、前記光線絞りの上側に配設されており、前記光線絞りの光学的に関与する前記絞りエッジと組み合わせて配光を生成するように共に作用する構成であり、
各前記段部の前記主面は、湾曲して形成されており、それぞれ異なる焦点を有する複数の部分を有し、前記焦点は、前記フレネルレンズの前記光軸線から水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されており、また隣接する前記段部は、互いに異なる焦点を有すること、
を特徴とする。
更に本発明の第２の視点により、
前記照射装置を少なくとも１つ備えた自動車投光器が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
自動車投光器用の照射装置であって、前記照射装置は、以下の構成を含む：
－ 主放射方向の方向に配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュールを含み、但し前記第１ライトモジュールは、光線を主放射方向に放出するように設けられており、
－ 光軸線を有する投射レンズを含み、前記投射レンズは、前記第１ライトモジュールにより生成可能な光を前記照射装置の前方に結像するように設けられており、但し前記投射レンズは、フレネルレンズとして構成されており、前記フレネルレンズは、基体と、前記基体に配設された複数の環形状の段部とを含み、前記段部は、実質的に互いに同心に配設されており、各前記段部は、前記照射装置の前方に少なくとも１つの前記ライトモジュールの光線を投射するための主面と、前記基体から前記主面に至るまで延在する傾斜面とを有し、
－ 光線絞りを含み、但し前記光線絞りは、明暗境界を生成するための光学的に関与する絞りエッジを含み、前記絞りエッジは、前記フレネルレンズの前記光軸線と交差し、また前記第１ライトモジュールは、前記光線絞りの上側に配設されており、前記光線絞りの光学的に関与する前記絞りエッジと組み合わせて配光を生成するように共に作用する構成であり、
各前記段部の前記主面は、湾曲して形成されており、少なくとも１つの焦点を有し、前記焦点は、前記フレネルレンズの前記光軸線から水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されており、また隣接する前記段部は、互いに異なる焦点を有すること。
（形態２）
前記光線絞りは、長手軸線を有し、前記光線絞りの前記長手軸線は、自動車投光器内に前記照射装置が取り付けられた状態で水平面内に配置されており、また光学的に関与する前記絞りエッジは、非対称の明暗境界を生成するために設けられており、また前記第１ライトモジュールは、前記光線絞りの光学的に関与する前記絞りエッジと組み合わせてロービーム配光を生成するように共に作用すること、好ましい。
（形態３）
前記照射装置は、ハイビーム配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第２ライトモジュールを含むこと、が好ましい。
（形態４）
前記第２ライトモジュールは、前記光線絞りの下側に配設されていること、が好ましい。
（形態５）
前記段部の前記主面は、凸状又は凹状に形成されていること、が好ましい。
（形態６）
１つの前記段部の前記主面と前記傾斜面は、共通の面交線において段部エッジを形成し、前記段部エッジは、隣接する前記段部エッジから、２０μｍよりも小さい間隔、好ましくは１０μｍよりも小さい間隔、好ましくは５μｍよりも小さい間隔を有すること、が好ましい。
（形態７）
前記照射装置を少なくとも１つ備えた自動車投光器。

【0009】

この際、例えば、それぞれの段部ないし当該段部の主面は、それぞれ異なる焦点を有することのできる複数の部分（セクション）を有することができる。つまり例えば、自動車投光器内の照射装置の取り付け位置で見て、１つの段部の上半分が当該段部の下半分とは異なる焦点を有することができる。

【0010】

例えば、垂直方向で光軸線の上側と下側に、ないし絞りエッジの上側と下側に、２つの焦点を分けることで、垂直方向で互いにずらして（即ちオフセットして）配置されている２つの光像が生成される。同じことが、水平方向で互いにずらされている焦点にも当てはまり、この際、光像は、水平方向で互いにずらされている。ずらされた光像を互いに重ね合わせることで、不鮮明さ（ぼけ）が発生し、この不鮮明さは、明暗境界における色彩効果を補償することと、明暗境界を柔らかにすることの双方において有利である。

【0011】

この際、法的な枠組み条件に対応する測定スクリーン（例えばＥＣＥガイドラインの意味での測定スクリーン）で測定して、水平方向及び／又は垂直方向でほぼ１／１０°から１０分の数度までの配光のスライド（変位）を構成することができる。

【0012】

「光軸線」との概念は、一方ではフレネルレンズの対称軸線をも表す光軸線を意味し、つまりフレネルレンズと実質的にそのセンタないし中心点で交差する光軸線を意味する。

【0013】

全般的に、以下では、例えば「水平」、「垂直」、「水平方向」、「垂直方向」、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」、「その下」、「その上」などのような場所又は向きに関する概念は、自動車投光器内の当該照射装置の規定どおりの取り付け位置に関するものである。

【0014】

更に「水平方向及び／又は垂直方向でずらして配置されている」との表現は、水平面内ないし垂直面内のスライドないし変位を含むことが指摘されるべきであり、つまり複数の焦点は、光軸線に沿っても、ないし光軸線の方向でも、ずらして配置されていることが可能である。

【0015】

光線絞りは、長手軸線を有することができ、この際、光線絞りの長手軸線は、自動車投光器内に照射装置が取り付けられた状態で水平面内に配置されており、またこの際、光学的に関与する（ないし関連する）絞りエッジは、非対称の明暗境界を生成するために設けられており、またこの際、第１ライトモジュールは、光線絞りの光学的に関与する絞りエッジと組み合わせてロービーム配光を生成するように共に作用する。

【0016】

照射装置は、ハイビーム配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第２ライトモジュールを含むことができる。

【0017】

ロービーム配光と、例えば点灯されたハイビーム配光とは、全配光を構成し、この際、これらの配光の間で発生する可能な隙間間隔は、ずらされた焦点に基づき、同様に不鮮明に（ぼけて）投射され、それによりロービーム配光とハイビーム配光の間に発生する隙間は閉じられる（消失する）。

【0018】

第２ライトモジュールは、光線絞りの下側に配設されていることができる。

【0019】

段部の主面は、凸状又は凹状に形成されていることができる。

【0020】

１つの段部の主面と傾斜面は、共通の面交線において段部エッジを形成することができ、この際、段部エッジは、隣接する段部エッジから（フレネルレンズの半径方向において）２０μｍよりも小さい間隔、好ましくは１０μｍよりも小さい間隔、好ましくは５μｍよりも小さい間隔を有する。

【0021】

前記課題は、同様に、本発明による照射装置を少なくとも１つ備えた自動車投光器により解決される。

【0022】

以下、例示の図面に基づき、本発明を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】フレネルレンズとして構成された投射レンズを備えた例示の一照射装置の側面図を示す図であり、この際、フレネルレンズは、実質的に互いに同心の複数の段部を含んでいる。

【図2】図１のフレネルレンズの１つの段部の横断面図を示す図である。

【実施例】

【0024】

図１は、自動車投光器用の例示の照射装置１０を示しており、照射装置１０は、主放射方向の方向にロービーム配光を生成するための少なくとも１つの光源を備えた少なくとも１つの第１ライトモジュール１００を含み、この際、第１ライトモジュールは、光線を主放射方向に放出するように設けられている。

【0025】

更に照射装置１０は、光軸線Ａを有する投射レンズ３００を含み、投射レンズ３００は、第１ライトモジュール１００により生成可能な光を照射装置１０の前方に結像するように設けられており、この際、投影レンズ３００は、フレネルレンズとして構成されている。

【0026】

フレネルレンズは、基体（ベースボディ）３１０と、基体３１０に配設された複数の環形状（リング形状）の段部（ステップ部）３２０とを含み、これらの段部３２０は、実質的に互いに同心に配設されており、この際、図２でより明確に見てとれるように、各段部３２０は、照射装置１０の前方に少なくとも１つの第１ライトモジュール１００の光線を投射するための主面３２０ａと、基体３１０から主面３２０ａに至るまで延在する傾斜面３２０ｂとを有する。

【0027】

そのうえ、１つの段部３２０の主面３２０ａと傾斜面３２０ｂは、共通の面交線において段部エッジ３２０ｃを形成し、この際、段部エッジ３２０ｃは、隣接する段部エッジ３２０ｃから（フレネルレンズの半径方向において）２０μｍよりも小さい間隔、好ましくは１０μｍよりも小さい間隔、好ましくは５μｍよりも小さい間隔を有する。

【0028】

更に照射装置１０は、長手軸線を有する光線絞り（ビームシェード）４００を含み、この際、光線絞り４００の長手軸線は、自動車投光器内に照射装置１０が取り付けられた状態で水平面内に配置されており、この際、光線絞り４００は、非対称の明暗境界を生成するための光学的に関与する（ないし関連する）絞りエッジ４１０を含み、この際、絞りエッジ４１０は、フレネルレンズの光軸線Ａと交差する。

【0029】

この際、第１ライトモジュール１００は、光線絞り４００の上側に配設されており、光線絞り４００の光学的に関与する絞りエッジ４１０と組み合わせてロービーム配光を生成するように共に作用する。

【0030】

全般的に、以下では、例えば「水平」、「垂直」、「水平方向」、「垂直方向」、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」、「その下」、「その上」などのような場所又は向きに関する概念は、自動車投光器内の当該照射装置の規定どおりの取り付け位置に関するものである。

【0031】

各段部３２０の主面３２０ａは、湾曲して形成されており、それぞれ、焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を有し、これらの焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、フレネルレンズの光軸線Ａから水平方向および／または垂直方向でずらして配置されており、またこの際、隣接する段部３２０は、互いに異なる（位置における）焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を有する。

【0032】

図１で見てとれるように、フレネルレンズの最も外側の段部３２０には、焦点Ｆ１が割り当てられ、次に内側に位置する段部３２０には、焦点Ｆ２が割り当てられ、以下同様であり、即ち次に内側に位置する段部３２０には、焦点Ｆ３が割り当てられ、次に内側に位置する段部３２０には、焦点Ｆ４が（それぞれ異なった位置に）割り当てられている。

【0033】

段部３２０の湾曲した主面３２０ａは、凸状又は凹状に形成されていることが可能であり、図２では、例示の段部３２０が凸状の主面３２０ａを有するように形成されている。

【0034】

更に図１の例示的な照射装置１０は、ハイビーム配光を生成するための少なくとも１つの光源を有する第２ライトモジュール２００を含み、この際、第２ライトモジュール２００は、光線絞り４００の下側に配設されている。

【符号の説明】

【0035】

１０ 照射装置
１００ 第１ライトモジュール
２００ 第２ライトモジュール
３００ 投射レンズ（フレネルレンズ）
３１０ 基体
３２０ 段部
３２０ａ 主面
３２０ｂ 傾斜面
３２０ｃ 段部エッジ
４００ 光線絞り
４１０ 絞りエッジ

Ａ 光軸線
Ｆ１ 焦点
Ｆ２ 焦点
Ｆ３ 焦点
Ｆ４ 焦点

【図1】

【図2】