專利名稱：機動車車燈反射鏡及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其反射面是由多個環(huán)狀反射臺階構(gòu)成的，用于諸如尾燈、停車燈及轉(zhuǎn)彎信號燈的反射鏡，及一種制造該反射鏡的方法。
在當今汽車設(shè)計中，汽車車體總是制成的圓弧狀或流線型，以滿足空氣動力學的需要及審美設(shè)計的要求。在這種發(fā)展趨勢下，機動車車燈必須是曲線狀的以與汽車車體的外型線條相符，或相對于垂直方向傾斜(也就是所說的“傾斜趨向”)。
在這些情況下，車體的形狀不可避免地要對燈的反射鏡反射表面的形狀產(chǎn)生一些影響。因而，不可能繼續(xù)使用由單個回轉(zhuǎn)拋物面構(gòu)成的這種過去常用的反射表面的形狀。
為了滿足位于反射鏡前部的前透鏡的傾斜趨向，就需要反射鏡具有過去一直用在前透鏡上的光強分布控制功能。為滿足這個需要，已經(jīng)有了許多方法。典型的一種就是把反射表面制成所謂的“多反射表面”，也就是，它由許多回轉(zhuǎn)拋物面或許多微小的反射面結(jié)合起來構(gòu)成的。
例如，在GB 2262980中公開的反射鏡中，反射表面是由以環(huán)狀方式繞光軸形成的反射臺階組成。為了得到這一反射表面，要形成一個自由曲面(它不能用解析表達式精確地表示)作為反射表面的基面。形成基面的每一個反射臺階的表面是以下述方法形成的，即在反射臺階上的某反射點處的極小反射面的切向量等于在該反射點處極小反射表面的法向量與基面切平面的法向量的外積。為了得到一組在形成反射臺階中用作參照物的閉合曲線，在基面上設(shè)定一條參考線，眾多的反射點在這條參考線上。在每一個反射點處的極小反射面是根據(jù)反射定律獲得的如下現(xiàn)象，即從一個光源向反射點發(fā)出的光束被反射，之后反射光束與光軸平行。用反射點處極小反射面的法向量與反射點處基面的法向量的外積得到一新向量，用此向量作為確定反射臺階方向的向量。閉合曲線是通過使用樣條逼近法來得到的，其中，在光軸周圍的反射點處的方向矢量即作為切向量。最后，一組閉合曲線即為在多個注意反射點處的閉合曲線的集合形成的。
作為用作反射面基面的自由曲面的設(shè)計自由度是相當高的。正是由于這一點，所形成的基面可以是非常復雜的形狀。在這種情況下，在這樣的基面上形成反射臺階是很困難的，或者說，在相鄰反射臺階間的高度差很突出。進一步說，可能會出現(xiàn)自光源射來的光所達不到的陰影區(qū)。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于機動車車燈的反射鏡，它包括一個反射表面，該表面有許多由回轉(zhuǎn)拋物面部分所確定的，且位于相鄰的，作為具有不同焦距的一組回轉(zhuǎn)拋物面與一用作反射面的基面的交線的閉合曲線之間的反射臺階，此反射表面的特征在于(1)用作反射表面的基面包括一個第一曲面部分和以n次連續(xù)性(n＞1)與第一曲面相連的第二曲面部分，(2)使第一曲面部分具有這樣的形狀 即當從一個置于反射鏡的主光軸上的點光源發(fā)出的光束在此第一曲面部分上的一個反射點處被反射時，在那里反射的光束與反射鏡的主光軸基本平行，及(3)使第二曲面部分具有這樣的形狀-即當從上述點光源發(fā)出的光束在此第二曲面部分上的一個反射點處被反射時，從該處反射的光束以某一給定方向漫射。
在本發(fā)明中，第二曲面部分被連接到第一曲面部分上，該第一曲面部分在用作反射面的基面上的具有，或相似地具有至少1次連續(xù)性形成的回轉(zhuǎn)拋物面形狀。因而，沿基面與回轉(zhuǎn)拋物面的交線形成環(huán)狀反射臺階之間不會產(chǎn)生相鄰反射臺階之間的高度差。
對附圖的簡要說明如下

圖1為本發(fā)明機動車車燈反射鏡的正視圖；圖2及圖3到圖8為解釋構(gòu)成本發(fā)明反射面方法的簡圖；圖3為一曲面的水平剖視圖，其中，第二曲面部分連續(xù)地置于具有，或具有近似回轉(zhuǎn)拋物面形狀的第一曲面部分的外側(cè)；圖4為一曲面的水平剖視圖，其中，第一曲面部分連續(xù)地置于具有近似回轉(zhuǎn)拋物面形狀的第二曲面部分的內(nèi)側(cè)；圖5為一組回轉(zhuǎn)拋物面的簡圖；圖6為一組作為回轉(zhuǎn)拋物面與基面交線形成閉合曲線的簡圖；圖7為解釋如何形成反射臺階的示意圖；圖8為一反射面的正視圖和剖視圖；圖9為一例反射面上一組閉合曲線的平面示意圖；及圖10為本發(fā)明一例機動車車燈的垂直剖視圖。
下面參考附圖，描述本發(fā)明機動車車燈反射鏡及制造此反射鏡的方法。
如圖1所示，一些環(huán)狀反射臺階2形成用于機動車車燈的反射鏡1上。在本圖中，X軸為主光軸，它沿前后兩個方向延伸、且穿過界定出反射臺階的環(huán)中心部分3的中心(向前的方向與反射鏡1的照明方向相同)。Y軸是與X軸正交的水平軸。Z軸是與X軸和Y軸都正交的一垂直軸。此三個軸所確定的正交坐標的原點為點0。
一個光源元件4被置于反射鏡1 X軸前方的某一點上。該光源元件4可以是一個燈泡的燈絲或一個放電燈的燈弧。
圖2到圖8示出如何制成反射鏡1的反射表面。
首先，如圖2所示，設(shè)定一個確定反射面的基本形狀的曲面5。該曲面5是通過諸如CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)作為自由曲面來形成。
該曲面5包括兩個部分。
第一曲面部分5a具有，或具有近似于回轉(zhuǎn)拋物面的形狀，使得由第一曲面部分5a反射的光束與X軸平行。
第二曲面部分5b以n次連續(xù)性(n≥1)連接到第一曲面部分5a上，且使之具有這樣的形狀，即當光束向前移動時，由第二曲面部分5b反射的光束逐漸偏離X軸。這里，術(shù)語“n次連續(xù)性”意為它的n階導數(shù)是連續(xù)的且形狀不發(fā)生變化。
例如，在圖3所示的曲面5的水平剖面曲線6中，位于離X軸很近的一個中心部分6a(在“AC”范圍內(nèi)的曲線部分)基本上是拋物形的。如果一個點光源置于X軸上的點F處，那么從點光源發(fā)出的、從中心部分6a的任意點P處反射出的光束7與X軸基本平行。
為了使從點F處發(fā)出的光束沿水平方向漫射，與中心部分6a兩側(cè)都連續(xù)的水平剖面曲線6的周邊部分(在區(qū)域“AP”以內(nèi)的曲線部分)6b和6b要比中心部分6a的延長線更接近Y軸。也就是說，如果把點光源置于X軸上的F點處，那么，從點光源發(fā)出的、自周邊6b和6b上的任意點Q反射的光束8在向前移動時會逐漸偏離X軸。周邊部分6b和6b被制成這樣的形狀，即使得從點Q到X軸的垂足越長，反射光線相對于X軸的角度就越大。
圖4示出了與上述相反的另一水平剖面曲線9，其位于遠離X軸的周邊部分(在區(qū)域“AP”之內(nèi)的曲線部分)9b和9b基本為拋物線形狀。如果把一個點光源置于X軸上的點F處，那么，在周邊部分9b和9b上的任意點Q處反射的光束10就基本與X軸平行。
位于周邊部分9b和9b之間的中心部分9a(在區(qū)域“AC”之內(nèi)的曲線部分)被制成這樣的形狀，使得它沿水平方向反射或漫射從F點發(fā)出的光束。如果把點光源置于X軸上的F點處，那么，在中心部分9a上的任意點P處反射出的光束11就會在穿過X軸后沿水平方向漫射。中心部分9a被形成為這樣的形狀，使得從點P(除在X軸上的點之外)到X軸的垂足越長，則反射光線相對于X軸的角度就越大。
如上所述，如果點光源置于X軸上，那么，曲面5的第一曲面部分5a為這樣的形狀，即使得它沿基本平行于X軸的方向反射來自點光源的光束，而與第一曲面部分連續(xù)的第二曲面部分5b為這樣的形狀，使得它沿水平方向反射來自點光源的光束。
如圖5所示，制出一組用于確定反射表面性能的回轉(zhuǎn)拋物面12。一些具有公共回轉(zhuǎn)對稱軸且焦距不同的回轉(zhuǎn)拋物面12a形成組12。選擇這組回轉(zhuǎn)拋物面12a，使得它們在空間中互不相交。回轉(zhuǎn)拋物面12a的焦點位置并不總是互相一致的(例如，焦點可能位于公共回轉(zhuǎn)對稱軸上的某一范圍內(nèi))。
曲面5和一組回轉(zhuǎn)拋物面12的交線13按如圖6所示的方式確定。這些交線13的每一條都為閉合曲線或閉合曲線的一部分，且在曲面5上永遠不會彼此相交，如果曲面5具有回轉(zhuǎn)對稱軸。組成交線13的曲線組的中心位于回轉(zhuǎn)對稱軸與曲面5的交點處。
在確定交線13后，由交線形成反射臺階。反射臺階14是由相應(yīng)的回轉(zhuǎn)拋物面部分確定的，且置于相鄰交線之間，如圖7所示。
曲面5上交線的正視圖由圖8的上部分示出，該正視圖中沿B-B線的剖面圖由圖8的下部分示出。在曲面5上的交線被標注為13a，13b，13c，…，其順序為從閉合曲線15與中心接近的內(nèi)側(cè)開始到其外側(cè)。這些交線將作為反射臺階的邊界線。在此圖中，虛線代表回轉(zhuǎn)拋物面組12。反射臺階的形狀是這樣確定的，即反射臺階14a形成于由交線13a所限定的區(qū)域內(nèi)；反射臺階14b形成于交線13a和13b之間的區(qū)域內(nèi)；反射臺階14c形成于交線13b和13c之間的區(qū)域內(nèi)。反射臺階表面分別為具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面部分。從截面看去，如上述形成的反射臺階的反射表面為鋸齒或齒狀外形。
在用一個CAD系統(tǒng)形成具有上述反射臺階的反射表面及具有這種反射表面的一個反射鏡之后，用于制造反射鏡模具的CAM(計算機輔助制造)數(shù)據(jù)可以從反射表面和反射鏡中獲得。
圖9示出了一個用上述方法制成反射面的結(jié)構(gòu)形式的例子，也就是在曲面5上分布閉合曲線的例子。
如圖所示，在曲面16中，第一曲面部分16a占據(jù)了大部分閉合表面，且從前面看上去基本為矩形，而其上的閉合曲線17則基本為圓形。
位于第一曲面部分16a的左側(cè)的第二曲面部分16b上的閉合曲線18向左伸出且有點變形。
圖10為一垂直剖視圖，示出本發(fā)明機動車車燈的一種反射鏡的實例，此反射鏡用于汽車的霧燈。
在燈20中，燈的空間23是由向前開口的燈體21(向前的方向與燈20的照明方向一致)和前透鏡22確定的。
在反射鏡24中，燈體21的內(nèi)表面可通過諸如鋁沉積法進行加工用于反射光。從前面看上去，許多反射臺階24a形成于呈環(huán)狀的區(qū)域中。如圖3所示，將反射面的基面以這樣的方式形成，使得其中心部分的形狀如同回轉(zhuǎn)拋物面，而其周邊部分的形狀使之能沿水平方向反射光束。
把罩著燈體21的開口的前透鏡22牢固地用下述方法連接到燈體21上，即把從前透鏡22的后表面的外周邊向后伸出的凸件25固定到透鏡裝配槽26中，并在其間填入密封材料。從前面看上去象網(wǎng)格一樣的透鏡臺階(如魚眼透鏡臺階)，形成在前透鏡22的透鏡部分22a上。
一個向后敞開的圓柱部分27從燈體21的后端向后伸出。一燈泡29安裝在固定于此圓柱部分27后端的燈泡安裝板28上。燈泡29的玻璃罩29a通過燈體21的一個燈泡插入孔30插入到空間23之中，且在那里以如下方式定位，即使在玻璃罩29a中的燈絲31的中心軸沿水平方向延伸，或者沿與主光軸成直角的方向延伸。
從以上描述可以看出、在反射表面的基面上的第一和第二曲面部分之間不會產(chǎn)生高度差。當在基面上形成環(huán)狀反射臺階時，在相鄰反射臺階之間不會產(chǎn)生可見的高度差。因此，可容易地制成反射臺階。自光源射出的光所產(chǎn)生的陰影部分的區(qū)域也減小，能更有效地利用反射面。
權(quán)利要求
1.一種用于機動車車燈的反射鏡，所述反射鏡有一個主光軸，且包括一個反射表面，所述反射表面包括多個由相應(yīng)的回轉(zhuǎn)拋物面部分確定的多個反射臺階，且所述反射臺階置于一組具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面和用作反射面的基面的交線構(gòu)成的相鄰閉合曲線之間，其中(1)用于所述反射面的基面包括一個第一曲面部分和一個以n次連續(xù)性(n≥1)連接到所述第一曲面部分的第二曲面部分；(2)所述第一曲面部分具有這樣的形狀，即當從一個設(shè)置于所述反射鏡主光軸上點光源發(fā)出的光束在所述第一曲面部分的一個反射點處反射時，從那里反射出的光束的方向與所述反射鏡的所述主光軸基本平行；及(3)所述第二曲面部分具有這樣的形狀，即當從所述點光源射出的光束在所述第二曲面部分上的一個反射點處反射時，從那里反射出的光束沿某一給定方向漫射。
2.如權(quán)利要求1所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述第一曲面與所述光軸最近，且置于所述光軸和所述第二曲面之間。
3.如權(quán)利要求2所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述光軸與所述第一曲面相交。
4.如權(quán)利要求1所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述第二曲面部分離光軸最近，且置于所述光軸與所述第一曲面之間。
5.如權(quán)利要求4所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述光軸與所述第二曲面相交。
6.如權(quán)利要求1所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述第一曲面和所述第二曲面基本包括所述反射鏡的所述反射面的全部表面。
7.如權(quán)利要求1所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述第二曲面制成這樣的形狀，使得在所述光軸上的一點到在所述第二曲面上的一點的垂足越長，反射光束相對于所述光軸的角度越大。
8.一種制成用于機動車車燈上的反射鏡的方法，所述反射鏡有一個主光軸，且包括一個反射表面，所述反射表面包括單個由相應(yīng)的回轉(zhuǎn)拋物面部分確定的多個反射臺階，且所述反射臺階置于一組具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面和用作反射表面的基面的交線構(gòu)成的相鄰閉合曲線之間，所述方法包括(1)第一步制成用于反射面的基面，它包括一第一曲面部分和以n次連續(xù)性(n≥1)連接到所述第一曲面部分的第二曲面部分，所述第一曲面部分制成這樣的形狀，使得當從設(shè)置于反射鏡的所述主光軸上的一個點光源發(fā)出的光束在第一曲面部分上的一個反射點處反射時，從那里反射出的光束與反射鏡的所述主光軸基本平行；且所述第二曲面部分制成這樣的形狀，使得當從所述點光源發(fā)出的光束在所述第二曲面部分上的一個反射點處反射時，從那里反射出的光束沿某一給定的方向漫射；(2)第二步確定一個包括許多具有一個公共軸但是每一個又具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面的組；(3)第三步確定一作為用作反射面的基面與回轉(zhuǎn)拋物面的交線而形成的閉合曲線組；(4)第四步制成一些由相應(yīng)的回轉(zhuǎn)拋物面部分所確定的且置于相鄰閉合曲線之間的環(huán)狀反射臺階。
9.如權(quán)利要求8所述的用于機動車車燈的反射鏡的制造方法，其中，所述制造步驟包括使所述第一曲面離所述光軸最近，且置于所述光軸與所述第二曲面之間。
10.如權(quán)利要求8所述的用于機動車車燈的反射鏡的制造方法，其中，所述制成步驟包括制成的所述第二曲面離所述光軸最近，且置于所述光軸與所述第一曲面之間。
11.如權(quán)利要求8所述的用于機動車車燈的反射鏡的制造方法，其中，所述制成步驟包括這樣制成所述第一曲面和所述第二曲面，使得它們基包括所述反射鏡的反射面的全部表面。
12.一種用于機動車車燈的反射鏡，所述反射鏡有一個主光軸，且包括一個反射表面，所述反射表面包括多個由相應(yīng)的回轉(zhuǎn)拋物面部分所確定的多個反射臺階，且所述多個臺階置于一組具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面和用作反射面的基面的交線形成的相鄰閉合曲線之間，所述反射鏡的形狀按如下方法確定，所述方法包括(1)第一步制成用于反射面的基面，所述基面包括一個第一曲面部分和一個以n次連續(xù)性(n≥1)連接到所述第一曲面部分的第二曲面部分，所述第一曲面部分制成這樣的形狀，使得當從設(shè)置于反射鏡的所述主光軸上的點光源發(fā)出的光束在第一曲面部分上的一個反射點處反射時，從那里反射出的光束與反射鏡的所述主光軸基本平行，且所述第二曲面部分制成這樣的形狀，使得當從所述點光源發(fā)出的光束在所述第二曲面部分上一個反射點處反射時，從那里反射出的光束沿某一給定的方向漫射；(2)第二步確定一個包括許多具有一個公共軸但每一個都具有不同焦距的回轉(zhuǎn)拋物面的組；(3)第三步確定一組作為用作反射面的基面和回轉(zhuǎn)拋物面的交線構(gòu)成的閉合曲線；(4)第四步制成一些相應(yīng)回轉(zhuǎn)拋物面部分確定的且置于相鄰閉合曲線之間的環(huán)狀反射臺階。
13.如權(quán)利要求12所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述制成步驟包括制成的所述第一曲面離所述光軸最近，且置于所述光軸和所述第二曲面之間。
14.如權(quán)利要求12所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述制成步驟包括制成的所述第二曲面離所述光軸最近，且置于所述的光軸和所述第一曲面之間。
15.如權(quán)利要求12所述的用于機動車車燈的反射鏡，其中，所述制成步驟包括以這樣的方法制成所述第一曲面和所述第二曲面，使得它們基本包括所述反射鏡反射面的全部表面。
全文摘要
一種反射鏡的反射臺階包括回轉(zhuǎn)拋物面確定的,且置于相鄰的回轉(zhuǎn)拋物面和反射面基面的交線形成的閉合曲線之間?；姘ǖ谝磺娌糠趾瓦B接到第一曲面部分上的第二曲面部分。第一曲面部分的形狀使從反射鏡的主光軸上的一點光源發(fā)出的光束反射時,其反射光束與主光軸平行。第二曲面部分的形狀使從點光源發(fā)出的光束反射時,其反射光束沿給定方向漫射。
文檔編號F21V7/00GK1188205SQ9710222
公開日1998年7月22日 申請日期1997年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月14日
發(fā)明者山本典正, 前田正弘 申請人:株式會社小糸制作所