JP2004152764A - 光束を回収し、環状レフレクタに向けて分散させるための光学装置を備えた表示ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 単一光源で多数の機能を発揮する表示ランプを提供する。
【解決手段】 後方から前方を向く光軸（Ａ−Ａ）を有し、光束を前方に向けて発生するための光源（１４）が、前記光軸上に設けられており、規則を満たす表示機能を前方に向けて提供するために、前記光源が発生する光束を回収し、かつ分散させるための光学装置（１２）を備え、前記光学装置（１２）が、同軸環状レフレクタ（２０）と前記光源（１４）の前方に位置する、光エンジン（２２）として知られる中心光学部品とを備え、前記光源（１４）が発生した光線を、前記光軸（Ａ−Ａ）を中心として、ほぼ横方向に前記同軸環状レフレクタに向けて分散させるよう、前記光エンジン（２２）は設けられており、前記同軸環状レフレクタは、前記光線を前方へ向けて分散させるように設けられている表示ランプ（１０）を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に自動車用に適する表示ランプを提案するものである。

本発明は、特に、後方から前方を向く光軸を有し、前記軸線を中心とする所定の立体角で、光束を前方に向けて発生するための光源が前記光軸上に設けられており、規則を満たす表示機能を前方に向けて提供するために、前記光源が発生する光束を回収し、かつ分散させるための光学装置を備えており、前記光学装置が、同軸環状レフレクタと前記光源の前方に位置する光エンジンとして知られる中心光学部品とを備え、前記光源が発生した光線を、前記光軸に対してほぼ横方向に前記同軸環状レフレクタに向けて分散させるよう前記光エンジンが設けられており、前記同軸環状レフレクタが前記光エンジンからの光線を前記光軸とほぼ平行な方向に前方へ向けて分散させ、規則を満たす表示機能を提供するようになっている、自動車用の表示ランプを提案しようとするものである。

このような表示ランプは、例えば欧州公開特許出願第EP-A-1182395号から知られている。

自動車用ランプの表示機能は、各表示機能に対する特定の測光条件を定めた規則を満たさなければならないことは言うまでもない。

例えば、欧州で現在施行されている規則によれば、フォグランプ機能を奏する表示ランプは、１０ｍ離れた場所に設置された特定スクリーンに、ほぼひし形状をした光像を形成しなければならない。

このひし形は、測定スクリーンに配置された特性ポイントによって定められ、特性ポイントのおのおのは、値が所定の範囲内にある光強度を受光しなければならない。

同じように、バックライト機能を奏する表示ランプは、水平面と平行な長さの、および所定寸法の長方形を有する光像を測定スクリーンに形成しなければならない。

所定の値の立体角に光束を発生する実質的に点状の光源を基礎に、新しいタイプの表示ランプが、これまで開発されている。このタイプの光源は、一般に発光ダイオードである。

このタイプの光源は、光導管または光ガイドと組み合わせて一般に使用されている。

このような組み合わせから得られる表示ランプには、照明範囲の距離が長いが、幅が狭いという欠点がある。

更にこのタイプの表示ランプは、一般に、単一の表示機能を奏するのに多数の光源を必要とする。

従って、本発明は、特にランプの正面開口部の全体の幅に対して、軸方向の深度が浅い表示ランプを提供することによって、この欠点を軽減しようとするものである。

本発明に係わる表示ランプは、表示ランプの方向を見ることがあるユーザーを眩惑しないように、許容できる照度を有しながら、発光ダイオードのような、ほぼ点状の光源を使用できるようにするものでなければならない。

この目的のために、本発明は、上記タイプの表示ランプであって、
−前記光エンジン（２０）が、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、
前記光エンジン（２２）が、
−前記光源（１４）に軸方向に対向して配置されており、前記光源（１４）から発生される光線の大部分が、前記光エンジン（２２）に進入するよう、軸方向の断面のプロフィルを有する入口面（２４）と、
−前記同軸状環状レフレクタ（２０）の少なくとも１つの軸方向断面にほぼ径方向に対向するように配置された出口面（３４）（１０４）と、
−前記光エンジン（２２）に進入した光線の少なくとも一部を全反射の原理に従い、前記出口面（３４）（１０４）に向けて偏向させ、よって、光線が屈折されることにより、出口面（３４）（１０４）を通って前記光エンジン（２２）を離間し、これらの光線が、所定の入射角で前記同軸状環状レフレクタ（２０）に入射するようになっている少なくとも１つの内側前方反射面（３２）とを備えることを特徴とする。

前記光エンジンは、凹状放物環状形状の内側後方反射面を備え、該反射面は、前記光源を焦点とし、光線を軸方向前方に向けて反射するようになっている。

前記光エンジンは、凸状放物環状形状の内側前方反射面を備え、該前方反射面は、前記後方反射面に軸方向に対向して配置されており、前記後方反射面は、反射した光線を前記出口面の関連する断面に向けて所定方向に反射させるようになっている。

前記前方放物反射面に関連する前方出口面の前記断面は、凸状半球状環状形状を有し、前記前方反射面の中心に関連する放物面の焦点が位置し、もって、前記前方放物反射面によって反射される光線が、ほぼ直交状態で前記出口面を通過するようになっている。

前記光エンジンは、円錐形または切頭円錐形の前方反射面を備え、該前方反射面の中心は光軸に位置し、もって、前記円錐形前方反射面が反射する軸方向の光線が、前記円錐形の前方反射面の頂点における角度の値によって決定される入射角で前記出口面に入射するようになっている。

前記円錐形反射面の頂点の角度は、ほぼ９０度であり、前記円錐形反射面に径方向に対向するように配置された前記出口面の部分は、ほぼ円筒形となっており、もって、前記円錐形反射面によって反射される光線が、前記出口面をほぼ径方向に通過するようになっている。

所定の表示機能、例えばフォグランプ機能を提供するようになっているレフレクタへ向けて透過された光線の空間分布を発生させるために、前方反射面の少なくとも１つの軸方向断面を、歪像形成によって得るようになっている。

前記光エンジンは、周辺環状部分を備え、該環状部分は、横方向外側に延び、前方出口面を含み、該出口面に、前記光軸に沿った同軸円形うねが設けられており、これらうねが、前記入口面からの光線を軸方向前方に向けて屈折するようになっているジオプトリックを形成するようになっている。

前記光エンジンは、前方反射面を含み、該前方反射面には、カタジオプトリックパターンが設けられており、該カタジオプトリックパターンは、前記後方反射面からの光線を全反射の原理に従って、前記出口面にほぼ直交する方向に前記出口面へ向けて反射するようになっている。

前記出口面の少なくとも一部は、前記後方反射面と一致している。

各カタジオプトリックパターンは、２つの傾斜した面を備え、これらの傾斜面は、両者の間に所定の値の角度を形成し、カタジオプトリックパターンに入射する前記光軸と平行な各光線が前記２つの面の一方で反射され、次に、前記出口面に向かって透過される前に、全反射の原理に従って、他の面で反射されるよう、前記面が前記光軸に対して配置されている。

各カタジオプトリックパターンは、前記２つの傾斜面によって形成される角度の頂点の近くにおいて切頭されており、よって、前記カタジオプトリックパターンに入射する光線部分が切頭部を通して前方に向かって屈折されるようになっている。

前記前方反射面は、同軸状環状形状を有し、前記光エンジンは、前記前方反射面に隣接する前方中心出口面を備え、前記出口面は、前方光源からの光線を直接前方に向けて屈折するようになっている。

前記前方中心出口面は、一連の基本ジオプトリック分散要素を備え、これら分散要素を通過した光線から前方に向かう基本光ビームを各々が形成するように前記ジオプトリック分散要素が設けられている。

前記光エンジンの前記入口面は、前記光源を中心とする凹状半球状部分を備えている。

前記入口面は、中心部分を含み、該中心部分は、光線を軸方向前方に向けて屈折するよう、コリメータを形成している。

前記光エンジンは、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、前記光エンジンは、
前記光源を中心とし、屈折により光線を偏向させるために設けられた同軸環状階段部を備えるほぼ半球状の入口面と、
前記同軸環状レフレクタの少なくとも１つの軸方向断面にほぼ径方向に対向するように配置された出口面とを備え、
光線が屈折されることにより、前記出口面を通って前記光エンジンを離間すると共に、これらの光線が、所定の入射角で前記同軸状環状レフレクタに入射するようになっている。

前記光エンジンの前記出口面は、前記光源を中心とするほぼ半球状の形状となっている。

前記光エンジンは、前記入口面の中心ゾーンに軸方向に対向するように配置された光拡散面を有し、もって、前記光源によって発生された光線部分を、ほぼ軸方向前方に向けて分散させるようになっている。

前記同軸状環状レフレクタの前記正面は反射でき、該前方反射面は前記光エンジンの前記前方反射面の関連する軸方向断面と平行な少なくとも１つの軸方向断面を備えている。

前記レフレクタの前方正面は反射でき、前記正面は前記光エンジンからの光線の入射角に対して配向された一連の基本反射ファセットを備え、前記光線をほぼ軸方向前方に向けて反射し、もって、各ファセットが基本光ビームを形成し、前記表示ランプの前方に設置されたスクリーン上の前記光ビームの像が提供すべき表示機能に対応するようになっている。

前記レフレクタの前記正面は、軸方向前方かつ横方向外側に向かって階段状となっている。

前記同軸環状レフレクタは、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、前記光エンジンからの光線が前記レフレクタの正面に入射する際に、これらの光線が、前記レフレクタの内部で屈折されるよう、前記光線の入射角に対する前記レフレクタの前記正面のプロフィルが定められており、
前記光線が、前記正面を通ってほぼ軸方向に屈折されるよう、前記レフレクタの背面が、前記光線を前方に向けて反射するようになっている。

前記レフレクタの前記背面は、反射性コーティングを含んでいる。

前記レフレクタの前記背面は、一連の基本反射ファセットを備え、これら反射ファセットは、正面を通って前記レフレクタ内で屈折される光線の入射角に対して、所定の態様で配向されている。

前記レフレクタの前記正面は、前記光エンジンからの光線方向に対してほぼ直交するように配置されたほぼ軸方向部分と、前記２つの軸方向部分の間に位置するほぼ放射状部分とを備え、前記レフレクタの前記背面は、前記光エンジンの前記前方反射面の関連する断面にほぼ平行な軸方向断面を備え、よって、前記光エンジンからの光線が、
−偏向されることなく、前記軸方向部分を通って、前記レフレクタの内部へ向かって屈折され、
−次に、前記レフレクタの前記背面上で軸方向前方に向かって反射され、
−次に、放射状部分を通って前記レフレクタの外側に向かい、ほぼ軸方向前方に向かって屈折されるようになっている。

前記レフレクタの前記背面は、２つの面を有する一連のカタジオプトリックパターンを備え、よって前記光エンジンからの光線が、
−前記レフレクタの正面を通って、前記レフレクタの内部に向かって屈折され、
−次に、カタジオプトリックパターン上で２回反射され、前方に向けられ、
−次に、前方レフレクタの正面を通って、前記レフレクタの内部に向かってほぼ軸方向前方に屈折されるようになっている。

前記レフレクタの正面は、一連の基本反射ファセットを備え、これらファセットは、前記レフレクタの背面からの前記光線を屈折し、前方を向く基本光ビームを形成するようになっており、前記表示ランプの前方に設置されたスクリーン上の前記光ビームの像が提供すべき表示機能に対応するようになっている。

前記光エンジンは、前記装置内に一体化され、前記光源を形成している。

添付図面を参照しながら、次の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の特徴および利点が明らかとなると思う。

次の説明において、実質的に同一または類似の要素には、同じ符号を付けることにする。

図１〜図８は、本発明の第１実施例に従って製造された表示ランプ１０を示す。

表示ランプ１０は、光源１４（本例では発光ダイオードによって形成されている）から発生された光線を回収し、分散させる光学装置１２を含む。

光学装置１２は、全体が光軸Ａ−Ａを中心とする回転形状となっている。

以下の説明では、図２に示された光軸Ａ−Ａ上で、左から右への配向に対応する、後方から前方への軸方向の配置を非限定的に使用するものとする。

更に部品については、光軸Ａ−Ａに径方向に接近するように配置されているか、またはこの光軸から離間するように配置されているかに応じて、外側または内側と非限定的に呼ぶ。

ダイオード１４は、光学装置１２の後方において、光軸Ａ−Ａ上に配置されている。

このダイオード１４は、支持ボード１６上に取り付けられた状態に示されており、このような取り付けによって、電源ネットワークおよび制御ユニット（これらは図示されず）に接続できるようになっている。

大パワーダイオードとして知られるダイオード１４を使用することが好ましい。すなわち、光パワーが数十ルーメンであり、例えば、３０ルーメンよりも大きいパワーのダイオードを使用することが好ましく、この光パワーは、小パワーダイオードとして知られるダイオードの１０未満のルーメンのパワーよりも大きい。かかるダイオード１４を使用することによって、単一光源で、各表示ランプ１０に対して表示機能を奏することが可能となる。

大パワーダイオード１４は、数色で利用できる。すなわち、ダイオード１４から発生される光束の色を選択することが可能である。ダイオード１４の色は、提供すべき表示機能に応じて選択することが好ましい。例えば、フォグランプ機能に対しては赤色を選択し、バック機能に対しては白色を選択することが好ましい。

ダイオード１４は、正面に拡散用半球グローブ１８を備え、このグローブ１８は、光軸Ａ−Ａを中心とし、正面に向かって凸状となっている。

ダイオード１４は光軸Ａ−Ａに位置し、この光軸Ａ−Ａを中心とする約１８０度の立体角で正面に向かって光束を発する点状光源と類似させることができる。

本明細書に示す実施例によれば、光学装置１２は、屈折率が空気よりも大きい透明材料から製造されており、この透明材料は、光学装置１２を囲む周辺環境を構成している。

光学装置１２は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような透明プラスチック材料を成形し、機械加工することにより、単一部品として製造することが好ましい。

光学装置１２は、同軸環状レフレクタ２０と、光エンジン２２として知られる中心光学部品とを備えている。

この光エンジン２２は、光軸Ａ−Ａを中心として、ほぼ横方向であって、同軸状環状レフレクタ２０に向かう方向にダイオード１４が発する光線を分散させるようになっている。

本明細書では、光軸Ａ−Ａに対して径方向に近い方向を示すのに、「横方向」なる語を使用する。従って、横方向の光線は、径方向に対して、後方または前方に向かって若干傾斜する。

同軸環状レフレクタ２０は、光エンジン２２からの光線を、光軸Ａ−Ａに対してほぼ平行な方向に前方に向けて分散させ、規則を満たす表示機能を奏するようになっている。

光エンジン２２は、ダイオード１４のグローブ１８に対して、軸方向に対向するように配置された入口面２４を有する。

軸方向断面における入口面２４のプロフィルは、ダイオード１４から発せられた光線の大部分が、光エンジン２２に進入するように定められている。

この入口面２４は、ほぼ半球状で後方に向かって突出する形状のコリメータを形成する同軸中心部分２６と、全体が半球状で、前方に向かって凹状の形状の同軸環状周辺部分２８とを含む。

入口面２４の中心部分２６の半球状プロフィルは、ダイオード１４から受けた光線の大部分が偏向されることにより、光エンジン２２の内部で屈折され、よって、これらの光線が、光軸Ａ−Ａにほぼ平行な方向に沿って光エンジン２２に進入するようになっている。

入口面２４の周辺半球状部分２８は、ダイオード１４を中心とするので、ダイオード１４から、この部分２８が受光した光線の大部分は偏向されることなく、光エンジン２２の内部で屈折される。

光エンジン２２は、凸状の放物環状形状の後方反射面３０を有する。

この後方反射面３０は、入口面２４の周辺部分２８を通って、光エンジン２２に進入した光線を全反射の原理により、前方に向かって軸方向に反射するようになっている。この目的のために、後方反射面３０を形成する放物面の焦点Ｆ１は、光源１４とほぼ一致している。

光エンジン２２は、同軸状の凸状円錐形状の前方反射面３２を有する。

前方反射面３２は、光エンジン２２に進入した光線を全反射の原理に従って、出口面３４へ向けて反射するようになっている。

前方反射面３２は、円錐形中心部分３６を有し、この中心部分３６は、本例では、軸方向に入口面２４に対向し、軸方向に後方反射面３０の一部と対向するように配置されている。

円錐形部分３６の頂点の角度αは、本例では９０度であるので、この部分３６に入射し、光軸Ａ−Ａに平行な光線は、放射状に外側に反射される。

円錐形部分３６に径方向に対向するように配置された出口面３４の軸方向断面３８は、ほぼ円筒形状となっているので、円錐形部分３６によって反射された径方向の光線は、出口面３４の軸方向断面３８にほぼ直交し、これら光線は、ほぼ偏向されることなく、出口面３４を通過する。

前方反射面３２は、周辺環状部分４０を含む。この周辺環状部分４０は、円錐形部分３６に隣接し、後方反射面３０の一部に軸方向に対向するように配置されている。

周辺環状部分４０は、ほぼ放物面形状となっており、この放物面の焦点Ｆ２は、本例では円錐形部分３６と放物面部分４０との間の軸方向に沿った接続部４２の位置で、光軸Ａ−Ａ上に位置している。

従って、前方反射面３２の放物面部分４０に入射する軸方向の光線は、焦点Ｆ２を通過する方向に外側に反射される。

放物面部分４０に径方向に対向するように配置された出口面３４の軸方向断面４４は、焦点Ｆ２を中心とするほぼ半球形状となっているので、放物部分４０によって外側に反射された光線は、出口面３４の軸方向断面４４とほぼ直交し、この光線は、偏向されることなく、出口面３４を通過する。

入口面２４、反射面３０、３２および出口面３４は、光エンジン２２を構成する透明材料と周辺空気との間の境界部に位置している。反射面３０、３２は、光エンジン２２に入射する光線に対し、それぞれ、凹状および凸状として示されている。

図２に示す実施例によれば、光エンジン２２は、外側に向かって横方向に伸びた周辺環状部分４６を有する。この環状部分４６は、後方反射面３０と出口面３４の円筒形断面３８との間に、軸方向に配置されている。

環状部分４６は前方出口面４８を有し、この前方出口面４８は、ほぼ横方向であり、円形うね５０が設けられている。この円形うね５０は、光軸Ａ−Ａに沿って同軸状となっており、反射ジオプタを形成している。この円形畝５０は、入口面２４の周辺部分２８からの光線の一部を、軸方向前方に向けて屈折するようになっている。

環状部分４６の背面５２は、本例では、光学的な用語で中立となっている。その理由は、この背面は、光源１４からの光線を受けるように設けられていないからである。

本例における同軸環状レフレクタ２０は、環状部分４６の外側周辺エッジ５４から前方に向かって軸方向に延び、かつ外側に向かって横方向に延びている。

レフレクタ２０の後方面５６は、光エンジン２２の円錐形部分３６の頂点の角度（α）と等しい頂点の角度を有する切頭円錐形後方軸方向断面５８を備え、この軸方向断面５８は、光エンジン２２の出口面３４の円筒形断面３８に径方向に対向するように配置されている。

本例における切頭円錐形断面５８は、円筒形断面３８を軸方向に越えて後方に向かって延び、光エンジン２２の環状部分４６に接続している。

レフレクタ２０の背面５６は、切頭円錐形断面５８に隣接するほぼ放物面状の前方軸方向断面６０を備えている。この放物断面６０に対応する放物面の焦点は、焦点Ｆ２とほぼ一致するので、出口面３４の半球状断面４４を通って光エンジン２２を離間した光線は、放物断面６０によって軸方向前方に反射される。

レフレクタ２０の正面６２は、後方から前方に向かって軸方向に、かつ、内側から外側に横方向に階段状となっている。この正面６２は、光エンジン２２の出口面３４の切頭円錐形断面３８に径方向に対向するように配置された軸方向後方断面６４と、軸方向前方断面６６とを備えている。

正面６２の後方断面６４は、軸方向断面において、一連のステップの境界を定めており、これらステップの各々は、軸方向部分６８と径方向部分７０とを有する。

後方断面６４は、円筒形断面３８に対向するように配置されているので、この後方断面は、光エンジン２２から発生され、軸方向部分６８を直交するように通過した径方向の光線を受ける。

正面６２の前方断面６６は、軸方向断面において一連のステップの境界を定め、各ステップは焦点Ｆ２を中心とする半球状部分７２と径方向部分７４とを備えている。

光エンジン２２の出口面３４の半球状部分４４からの光線は、半球状部分７２に直交するように、前方断面６６に入射する。

前方断面６６は、光エンジン２２を越えて軸方向前方に向かって延び、出口面３４の半球状部分４４を通って光エンジン２２を離間した光線の大部分を収集する。

次に、代表的な光線の光路を参照し、本発明に係わる表示ランプ１０の作動モードについて説明する。

光軸Ａ−Ａを中心とし、入口面２４の中心部分２６の円周エッジによって境界が定められた立体角でダイオード１４から放出された光線Ｒ１は、コリメータを形成する中心部分２６を通って屈折されるので、光線は、光軸Ａ−Ａに平行な方向に光エンジン２２内へ進入する。

次に光線Ｒ１は、前方反射面３２の円錐形部分３６に入射する。この円錐形部分３６は、９０度の角度をなすので、光線Ｒ１は放射状に外側に反射される。

円錐形部分３６上で反射された後、光線Ｒ１は、偏向されることなく、出口面３４の円筒形部分３８を通って屈折される。

同じように、光線Ｒ１は、偏向されることなく、レフレクタ２０の正面６２の後方断面６４に対向する軸方向部分６８により屈折される。

次に光線Ｒ１は、レフレクタ２０の背面５６の切頭円錐形部分５８に入射し、レフレクタ２０は、これら光線Ｒ１を軸方向正面に反射する。

次に光線Ｒ１は、正面６２のラジアル部分７０または７４を通ってレフレクタ２０からほぼ軸方向に離間する。

ダイオード１４から発生され、入口面２４の周辺部分２８により光エンジン２２に入射する光線のうちで、光線部分Ｒ２は、後方反射面３０にて軸方向に反射される。その理由は、後方反射面３０を形成する放物面の焦点Ｆ１が、ダイオード１４の中心に一致しているからである。

次に光線Ｒ２は、前方反射面３２の円錐形部分３６上、または正面反射面３２の放物部分４０上のいずれかで反射される。

円錐形部分３６に光線Ｒ２が入射する場合、この光線は、光線Ｒ２と同じタイプの軌跡に従い、円筒形断面３８により、ほぼ放射状に光エンジン２２を離間する。

光線Ｒ２が、放物面状部分４０に入射する場合、この光線は、焦点Ｆ２を通過する方向に出口面３４の半球状部分４４に向かって反射される。

半球状部分４４の中心は焦点Ｆ２と一致しているので、次に光線Ｒ２は、偏向されることなく、半球状部分４４を通過する。

半球状部分４４を通って光エンジン２２から離間した光線Ｒ２は、正面６２の前方断面６６の半球状部分７２により屈折されることにより、レフレクタ２０へ進入する。

正面６２の半球状部分７２は、焦点Ｆ２を中心とするので、光線Ｒ２は、偏向されることなくレフレクタ２０へ進入し、このレフレクタ２０の背面５６の放物断面６０で軸方向前方へ反射される。

次に光線Ｒ２は、正面６２の前方断面６６の径方向部分７４により、軸方向に屈折されることにより、レフレクタ２０から離間する。

入口面２４の周辺部分２８を通って光エンジン２２に進入する光線部分Ｒ３は、光エンジン２２の横方向部分４６の円形畝５０に直接入射する。円形うね５０は、軸方向前方に向かう光線Ｒ３の屈折を生じさせる。

従って、光線Ｒ３は、レフレクタ２０を通過することなく、光エンジン２２により、前方へ向かって直接放出される。

本明細書に示す実施例によれば、ダイオード１４からの光線をレフレクタ２０に向けて、ほぼ横方向に分散させる光エンジン２２が設けられているので、光軸Ａ−Ａの近くで軸方向に放出される光線は発生されない。

表示ランプ１０によって生じる光ビームの中心に「ブラックホール」が生じるのを防止するために、前方反射面３２に対応する外側表面に、機械加工または研磨加工の欠陥が残るのを許容しながら、光エンジン２２を製造する工夫をすることが好ましい。この外側表面は、前方反射面３２に対応するので、光エンジン２２に進入する光線部分は、前方反射面３２によって直接軸方向前方に向かって屈折される。

図３は、光エンジン２２の前方反射面３２の切頭円錐形部分３６を略斜視図として示している。図４は、前方に設置されたスクリーンに図２の表示ランプによって生じる光ビームの空間分布を略示している。

図２に示された表示ランプ１０の回転形状により、スクリーンには、ほぼ均一で、軸線Ａ−Ａを中心とする光の分布が得られる。

かかる光の分布は、規則を満たすすべての表示機能に合致しているわけではない。特に全体が、ひし形または十字形となっているビームを形成しなければならないフォグランプ機能には適していない。

この目的のために、本発明は、好ましくは前方反射面３２の少なくとも１つの軸方向断面を歪像形成によって得て、レフレクタ２０に向かう光線の分布が、光軸Ａ−Ａを中心としてすべて横方向に均一とならないようにすることを提案するものである。

図５は、歪像形成によって得られ、図２および図３に示された円錐形部分３６の代わりに設けられた前方反射面３２の部分７６を、斜視図として示すものである。

本例における反射面部分７６は、隣接する４つの面７８、８０、８２、８４を含む。これらの面は、光軸Ａ−Ａを中心として均一に分布しており、ほぼ同じ寸法を有する。各面７８、８０、８２、８４は、切頭円錐形面部分にほぼ対応している。

当然ながら、前方反射面３２の放物面部分４０も、歪像形成によって得られる表面に置換できる。かかる表面は、放物面の一部の形状をした４つの面を含む。

図６は、歪像形成された前方反射面３２を備える表示ランプ１０を使用して得られる光ビームの形状を略示している。

この光ビームは、十字形を形成する。この十字形の各ブランチは、反射面部分７６の面７８、８０、８２、８４の１つを通過した光束部分と対応している。

反射面部分７６は、光ビームの中心に「ブラックホール」が生じるのを防止するよう、光軸Ａ−Ａの近くでの、前方に直接向かう光線部分の屈折を可能にする中心ラジアル面８５の境界を定める。

本発明の変形例（図示せず）によれば、レフレクタ２０の正面６２のラジアル部分７０、７４の上または円形うね５０上に、基本的ジオプトリックパターンまたは円環状パターンを配置することにより、規則を満たす特定形状の表示ビーム、特にフォグランプが製造される。

上記ジオプトリックパターンまたは円環状パターンは、形状が達成すべき表示機能に合致した基本的光ビームを別々に形成するように提供される。かかるジオプトリックパターンについては別の実施例を参照して後により詳細に説明する。

光学装置１２を構成する透明材料の内部で、光の全反射の性質を利用しているので、図２に示す表示ランプの実施例は、反射性コーティングを必要としないことが理解できると思う。

図７および図８は、レフレクタ２０の形状を変えた本発明の第１実施例の２つの変形例を示す。これらの変形例では、レフレクタ２０の正面６２には、反射性材料８６、例えばアルミをベースとする材料がコーティングされている。

図７に示す第１変形例によれば、軸方向断面における正面６２のプロフィルは、図２の背面５６のプロフィルとほぼ対応する。すなわち、正面６２は、光エンジン２２の円筒形部分３８に径方向に対向して配置された切頭円錐形軸方向後方断面８８と、軸方向前方放物断面９０とを有する。

この第１変形例によれば、出口面３４を通って光エンジン２２から離間する光線は、レフレクタ２０の正面６２上で直接反射され、軸方向前方に向かって送り戻される。

図８に示された第２変形例によれば、レフレクタ２０の正面６２は、階段状とされた軸方向後方断面９２を有し、この軸方向断面９２は、光エンジン２２の円筒形断面３４からの径方向光線Ｒ１を軸方向前方に向けて反射するように、切頭円錐形プロフィルの環状ファセット９４を有する。

本例において、これらファセット９４は、ラジアル部分９６によって分離されている。

正面６２は、階段状とされた軸方向前方断面９８も有し、この軸方向前方断面は、光エンジン２２の出口面３４の半球状断面４４からの光線Ｒ２を軸方向前方に向けて反射するように、ほぼ放物面状のプロフィルの環状ファセット１００を有する。

これらファセット１００は、前方外側に向かって傾斜した部分１０２によって分離されている。

図７および図８の変形例によれば、レフレクタ２０の背面５６は、光学的機能を満たさないので、任意のプロフィルでよい。

例えば図８では、レフレクタ２０の背面５６のプロフィルはほぼ半球状となっている。

更に部分９６および１０２は、エンジン２２からの光線を受けて反射するようになっていない。そのため、これら部分は、光線Ｒ１、Ｒ２の光路外に配置されている。

当然ながら、他の変形例（図示せず）も考えつくことができる。特に図７および図８に示された変形例によれば、レフレクタ２０を、例えば透明でない材料から製造し、その正面６２を反射性材料でコーティングしてもよいので、光エンジン２２とレフレクタ２０とを、２つの別個の部品として製造することができる。

本発明の別の実施例の説明では、主に第１実施例、または前の実施例と異なる表示ランプ１０の要素について主に説明する。

図９〜図１３を参照し、本発明の第２実施例に従って製造された表示ランプ１０について説明する。

本例における光エンジン２２の入口面２４は、半球状となっており、前方に向かって凹状となり、ダイオード１４を中心としている。入口面２４は、本例ではダイオード１４の半球状グローブ１８に対して相補的となっている。

光エンジン２２は、後方反射面１０４を備え、この反射面１０４は、第１実施例の後方反射面３０に類似して、ほぼ放物面状となっている。

後方反射面１０４に対応する放物面の焦点Ｆ１は、本例ではダイオード１４の中心にあるので、偏向されることなく光エンジン２２に進入した光線は、後方反射面１０４により軸方向前方に向かって反射される。

光エンジン２２は、ほぼ切頭円錐形をした前方反射面３２を有し、この反射面の円錐切頭部の頂点は、後部に位置している。

前方反射面３２は、その軸方向後方端部にラジアル中心光拡散面１０６の境界を定めている。

好ましくは、この中心拡散面１０６は、一連の基本的ジオプトリックパターン１０８を備え、これらパターンが、それらの背面で受ける光線から基本光ビームを個々に形成するように設けられている。基本光ビームは、ほぼ軸方向前方を向き、その形状は、設けるべき表示機能に合致している。

各基本ジオプトリックパターン１０８は、ジオプタまたはプリズムにリンクでき、本例では、後方に向いて凹状となっているドーム状ファセットを形成している。

各ジオプトリックパターン１０８を形成する面の凹形状または湾曲形状は、光エンジン２２の入口面２４からの光線が、ジオプトリックパターン１０８を通して屈折され、よって、前方に向かって空間的に分散され、前方において選択された表示機能を提供する光ビームを形成するように定められている。

例えば、フォグランプ機能のために表示ランプ１０が設けられている場合、各ジオプトリックパターン１０８は、このパターンが受ける光線を偏向して、分散させ、前方において、測定スクリーン上にほぼひし形の光像を発生するようになっている。

前方反射面３２は、一連の基本「カタジオプトリック」パターン１１０を有し、これらのパターンは、本例では、光軸Ａ−Ａを中心として均一に分布している。

本例における前方反射面３２は、３つの同心状環状体１１２、１１４、１１６を備え、各環状体は、一連の円周方向に隣接するカタジオプトリックパターン１１０によって形成されている。

図１１の詳細図から判るように、各カタジオプトリックパターン１１０は、２つの平らな面１１８、１２０を備え、これらの面は、互いに約４５度の角度βだけ傾斜している。この角度βは、光線Ｒ５ｒがレフレクタのゾーンに向かって再配向されるのを促進する。

２つの傾斜面１１８、１２０によって形成される角度は、カタジオプトリックパターン１１０の全長にわたって延びる直線状ファセット１２２を形成する切頭部を有する。

ファセット１２２は、前方反射面３２の切頭円錐形状とほぼ平行であり、カタジオプトリックパターン１１０の前方に配置されている。

各カタジオプトリックパターン１１０は、関連する環状体１１２、１１４、１１６の軸方向の全厚さにわたってほぼ延びている。従って、各環状体１１２、１１４、１１６は、光エンジン２２の前方にアコーディオン状の環状面を形成している。

光エンジン２２の出口面３４は、第２実施例に係わる光エンジン２２の作動モードの説明において後に理解できるように、本例では後方反射面１０４と一致している。

図９および図１０に示す実施例の環状レフレクタ２０は、図８の環状レフレクタ２０のプロフィルとほぼ類似したプロフィルを有する。従って、この環状レフレクタ２０は、前方反射面６２を備え、この前方反射面は、軸方向前方に、かつ径方向外側に階段状となっており、反射性材料がコーティングされている。

正面６２は、基本反射ファセット１２４を含む。この反射ファセット１２４は、前方かつ外側に向かってほぼ傾斜し、光エンジン２２の出口ファセット１０４からの光線を、ほぼ軸方向前方に向けて反射するようになっている。

反射ファセット１２４は、同心状環状体１２６の形状に配置されており、円周方向に対として隣接するように、円周方向に分散されている。

各反射ファセット１２４はドーム状であり、後方に向かってほぼ凹状のプロフィルを有する。各反射ファセット１２４を形成する面の凹状または湾曲形状は、中心拡散面１０６のジオプトリックパターン１０８の形状と同じように、定められている。

反射ファセット１２４の形状および傾斜は、光エンジン２２からの光線がレフレクタ２０の正面６２に入射する角度を考慮したものである。この入射角は、特に光エンジン２２の出口面１０４に対するファセット１２４の軸方向位置によって決まる。

更に、光軸Ａ−Ａを中心とする回転角位置に応じて、各反射ファセット１２４に対する適当な形状を徐々にモルフィングすることにより、数学的アルゴリズムで、この形状を計算することが可能である。

第２実施例に係わる表示ランプ１０の作動モードは、次のとおりである。

入口ファセット２４を形成する半球体は、ダイオード１４を中心とするので、ダイオード１４から放出される光線を偏向することなく、入口面２４を通過させることにより、光線は光エンジン２２に進入する。

光軸Ａ−Ａに最も近い光線の第１部分Ｒ４は、中心拡散面１０６に入射し、ここで光線Ｒ４は、ジオプトリックパターン１０８を通って直接前方に向かって透過し、ランプ１０の表示機能に合致した形状の基本ビームを形成する。

光線の第２部分Ｒ５は後方反射面１０４により軸方向前方に向かって反射される。この光線Ｒ５は、次にカタジオプトリックパターン１１０に入射する。

図１１に示すように、光線Ｒ５の部分Ｒ５ｒは、最初にカタジオプトリックパターン１１０の面１１８で反射され、２回目に、カタジオプトリックパターン１１０の別の面１２０で反射されるので、最終的に、光線Ｒ５ｒは、カタジオプトリックパターン１１０を通って、後方反射面１０４へ送り戻される。

カタジオプトリックパターン１１０によって反射される光線Ｒ５ｒは、９０度に近い入射角γで、後方反射面１０４に入射するので、この光線は、出口面となるこの面１０４を通って屈折される。

光線Ｒ５ｒは、出口面１０４を通って、後方にて傾斜し、外側に配向された方向に光エンジン２２を離間する。

次に光線Ｒ５ｒは、環状レフレクタ２０の反射ファセット１２４に入射し、このファセットで光線は反射され、前方に向かって一連の基本ビームを形成する。この基本ビームの形状は、ランプ１０の表示機能に合致している。

図１１に示すように、光線Ｒ５の部分Ｒ５ｔは、カタジオプトリックパターン１１０のファセット１２２を通って屈折されるので、この光線部分Ｒ５ｔは、直接前方に向かって透過される。

カタジオプトリックパターン１１０で製造されるファセット１２２により、最少量の光が前方反射面３２を通過し、表示ランプ１０の前方に、ほぼ均一な光分布を得ることが可能となる。

図１２および図１３は、第２実施例に係わる表示ランプ１０の第１変形例、および第２変形例をそれぞれ示す。

これら２つの変形例では、光エンジン２２は、図９〜図１１を参照して説明したエンジンと類似しているが、環状レフレクタ２０が異なっている。環状レフレクタ２０は、本例では透明材料から製造されており、光エンジン２２からの光線Ｒ５ｒは、正面６２では反射されず、むしろ環状レフレクタ２０の内部において、その背面５６上で反射される。

第１変形例（図１２）によれば、レフレクタ２０の正面６２は、実質的にスムーズであり、ほぼ放物面形状となっている。

背面５６は、反射性材料のコーティングと、一連の反射ファセット１２６とを備え、これらのファセットは、図１０の反射ファセット１２４とほぼ同じ原理で、製造されている。

本例における反射ファセット１２６は、レフレクタ２０の背面５６に凸状ボスを形成している。

第１変形例（図１２）における表示ランプ１０の作動モードは、図１０のランプの作動モードとほぼ類似している。

光エンジン２２の出口面１０４を通って環状レフレクタ２０に向かってほぼ横方向に分散された光線Ｒ５ｒは、正面６２を通ってレフレクタ２０の内部で屈折され、次に、背面５６の反射ファセット１２６上で正面に向かって反射され、最終的に、正面６２を通ってほぼ軸方向前方に屈折される。

背面５６の反射ファセット１２６の形状および配向は、光線Ｒ５ｒが最初に前方から後方に、次に後方から前方に向かって、正面６２を通って２回屈折される間に、光線Ｒ５ｒが受ける偏向を考慮するように設計しなければならない。

第２変形例（図１３）によれば、レフレクタ２０の正面６２は、図１０の環状レフレクタ２０の形状と類似した形状となっている。すなわち、正面６２は、ファセット１２４に類似したプロフィルを有する要素１２８を含むが、反射性コーテイングを含まない。

要素１２８は、光エンジン２２が中心拡散面１０６のジオプトリックパターン１０８と同じタイプの基本ジオプトリックパターン１０８を形成する。

反射性コーテイングを含まない環状レフレクタ２０の背面５６は、２つの面を有するカタジオプトリックパターン１３０を含み、このカタジオプトリックパターン１３０は、光エンジン２２のカタジオプトリックパターン１１０と類似している。

レフレクタ２０のカタジオプトリックパターン１３０は、切頭部を含まず、本例における２つの面は、互いに約９０度の角度βをなす。

第２変形例（図１３）に係わる表示ランプ１０の作動モードは、図１２のランプ１０の作動モードとほぼ類似している。

光エンジン２２の出口面１０４を通って環状レフレクタ２０に向かってほぼ横方向に分布する光線Ｒ５ｒは、レフレクタ２０の正面６２のジオプトリックパターン１２８を通って、レフレクタ２０の内部で屈折され、次に背面５６のカタジオプトリックパターン１３０の２つの面で反射され、最後に、正面６２のジオプトリックパターン１２８を通って、ほぼ軸方向前方に向かって屈折される。

この第２変形例の利点は、材料内部での屈折および全反射だけで、光線Ｒ５ｒに作用する環状レフレクタ２０上の反射性コーティングが不要となることである。

第２実施例に係わる表示ランプ１０の光学部品１２は、２部品として製造することが好ましい。光エンジン２２は、図に示すように、レフレクタ２０に対して後方に移動され、成形による光学部品１２の製造を容易にしている。

図１４は、本発明の第１実施例によって製造された表示ランプ１０を示す。

この第３実施例は、同軸環状レフレクタ２０を含み、このレフレクタ２０は、例えば第２実施例および図１０を参照して説明したものと同じタイプのものである。従って、同軸環状レフレクタ２０は、階段状環状体として配置された一連の反射ファセット１２４を含む。

第３実施例は、基本的には、光源１４を中心とする中空半球グローブの形状を全体に有する光エンジン２２に関して異なっている。光エンジン２２のこの形状は、本例では表示ランプで一般に使用されている、ボンネットとして知られる光学装置の形状と類似している。

光エンジン２２の凹状背面は、光源１４から発せられた光線に対する入口面２４を形成している。

光エンジン２２の凸状正面は、中心部分に光拡散面１３２を形成し、その周辺部分に出口面１３４を形成している。

入口面２４は、フレンネルレンズを形成する中心ゾーン１３６を有する。従って、入口面２４の中心ゾーン１３６は、軸線Ａ−Ａと同軸状の環状階段部１３８を有する。

中心ゾーン１３６の階段部１３８は、軸線Ａ−Ａとほぼ平行な第１母線１４０と、軸線Ａ−Ａに対して傾斜した第２母線１４２とを備えている。

階段部１３８が軸線Ａ−Ａに近づけば近づくほど、傾斜した母線１４２は、径方向に近づく。

軸線Ａ−Ａに最も近い中心ゾーン１３６の部分１４４は、ほぼ放射状のプロフィルを有する。

光拡散面１３２は、中心ゾーン１３６にほぼ軸方向に対向するように配置されており、この拡散面は、例えば凸状プロフィルの基本ジオプトリックパターン１４６を含み、これらジオプトリックパターンは、中心ゾーン１３６が受ける光線を空間的に前方に分散させ、よって、設けるべき表示機能に形状が合致した基本光ビームを発生するように設けられている。

基本ジオプトリックパターン１４６は、例えば第２実施例（図１０）を参照して説明したジオプトリックパターン１０８と類似している。

入口面２４は、周辺環状ゾーン１４８を含み、この環状ゾーンは、中心ゾーン１３６の階段部１３８に類似した同軸状環状階段部１５０を含む。

本例における周辺環状ゾーン１４８の階段部１５０は、軸線Ａ−Ａとほぼ平行な母線１５２と、軸線Ａ−Ａに対して傾斜した母線１５４を含む。

軸線Ａ−Ａから離間するにつれ、母線１５４の傾きは、より大きくなり、ラジアル方向に接近する。

周辺環状ゾーン１４８は、ほぼ半球状をした周辺端部部分１５６を含む。

光エンジン２２の出口面１３４は、入口面２４の周辺環状ゾーン１４８に関連している。本例では、出口面１３４は、ほぼ半球状のプロフィルを有し、同軸環状レフレクタ２０の軸方向断面とほぼ径方向に開口するように配置されている。

この第３実施例の作動モードは、次のとおりである。

発光ダイオード１４が、光エンジン２２の入口面２４に向けて光線を発する。

光軸Ａ−Ａに最も近い光線の第１部分Ｒ４が、入口面２４の中心ゾーン１３６に入射する。これら光線Ｒ４は、光エンジン２２を通って光拡散面１３２へ拡散され、拡散面１３２は、これら光線をほぼ軸方向前方に向けて透過し、ジオプトリックパターン１４６により、基本表示ビームを形成する。

光線の第２部分Ｒ６が入口面２４の周辺環状ゾーン１４８に入射する。これら光線Ｒ６は、周辺環状ゾーン１４８を通って、次に出口面１３４を通って屈折される。出口面１３４は、同軸環状レフレクタ２０の反射ファセット１２４に向けて光線を適当に分散する。

前の実施例と同じように、同軸環状レフレクタ２０は、光線Ｒ６を軸方向前方に向けて分散させ、規則を満たす表示ビームを発生する。

一般に周辺環状ゾーン１４８の端部部分１５６に入射する光線Ｒ６は、光源１７４を中心とする２つの半球状プロフィルを通過する（１３６を通過し、次に１３４を通過する）ので、この光線Ｒ６は、光エンジン２２によって偏向されない。

中心ゾーン１３６に入射する光線Ｒ４は、階段部１３８の傾斜部分１４２を通って前方に屈折される。この階段部１３８の軸方向部分１４０は、光線を透過するようには設けられていないので、光学的用語で一般に中立となっている。

これと対照的に、周辺環状ゾーン１４８に入射する光線Ｒ６に対して、これら光線は、階段部１５０の軸方向部分１５２を通って出口面１３４へ向かって屈折される。従って、階段部１５０の傾斜部分１５４は、光線を透過するように設けられていないので、光学的条件に関して一般に中立である。

図１５は、本発明の第４実施例に従って製造された表示ランプ１０を示す。

この実施例によれば、光エンジン２２を形成する光学装置は、光源、本例では、発光ダイオード１４内に一体化されている。

従って、光拡散グローブ１８は、光線を同軸状環状レフレクタ２０に向けてほぼ径方向に分散させるのに適した形状となっている光エンジン２２と置換されている。

この光エンジン２２は、種々の形状、例えば前の実施例を参照する際に説明した形状となっていてもよい。

本例における光エンジン２２は、ほぼ切頭円錐形であり、その頂点は後部に位置する。

光エンジン２２を形成する円錐体の切頭部は、例えば光軸Ａ−Ａに対して、４０〜１２０度の開口部を有する。

光エンジン２２は、円錐形の前方反射面１５８と、レフレクタ２０の軸方向断面にほぼ径方向に対向するように配置された切頭円錐形出口面１６０とを有する。

本例における表示ランプ１０は、第２実施例（図１０）を参照して説明したレフレクタと類似する同軸状環状レフレクタ２０を有する。

ダイオード１４から発せられた光線は、光エンジン２２の内部において、全反射により表面１５８上で反射され、次に、出口面１６０を通って屈折される。出口面１６０は、光線を同軸環状レフレクタ２０の反射ファセット１２４へ向けて分散させる。

この実施例により、特にダイオード１４との単一部品の光エンジン２２を製造することが可能となり、これによって、表示ランプ１０を製造するのに必要な部品の数が少なくなる。

本発明の表示ランプ１０、特に上記種々の実施例は、多数の実施例を有する。

本発明に係わる表示ランプ１０により、成形による光学部品１２の製造時に、材料の注入を簡略化し、かつ注入時間を短縮できることが理解できると思う。

更に本発明に係わる表示ランプ１０は、従来の光導管を使用した表示ランプと比較して、光学部品１２を製造するのに少量の材料、および薄い厚さしか必要としない。

本発明の別の利点は、表示ランプ１０は、光学的用語で自律的となっていることである。すなわち、この表示ランプは、別の光分散装置、例えばうね付き拡散ミラーを追加しなくても規則を満たす表示機能を提供できる。

当然ながら、表示ランプ１０は、光学的用語で中立的となり得る保護ガラスのシートの後方に配置することが好ましい。

本発明の別の利点は、同じ光エンジン２２を使用しながら、レフレクタ２０の形状を変えるだけで、特に外側形状に関して異なる形状のいくつかの表示ランプ１０を製造できることである。これによって、表示ランプ１０の部品を標準化し、表示ランプ１０の製造コストを低減できる。

本発明の第１実施例に係わる光エンジンが設けられた表示ランプを略示する、前方半横向き分解斜視図である。 図１の表示ランプを略示する軸方向断面図である。 図１の光エンジンの前方反射面の切頭円錐形部分を略示する、後方半横向き斜視図である。 図１の表示ランプによって生じた光ビームにおける光の分布を示す図である。 図１の光エンジンの切頭円錐形部分の変形実施例を略示する、図３と類似する図である。 図５の表示ランプのような切頭円錐形部分が設けられた、表示ランプによって生じた光ビームにおける光の分布を示す、図４と類似する図である。 図１の表示ランプの第１変形実施例を示す、軸方向部分断面図である。 図１の表示ランプの第２変形実施例を示す、図７と類似する図である。 本発明の第２実施例に係わる光エンジンが設けられた表示ランプを略示する、前方半横向き切り欠き斜視図である。 図９の表示ランプを略示する軸方向断面図である。 図９の表示ランプの光エンジンに属すカタジオプトリックパターンを略示する斜視図である。 図９の表示ランプの第１変形実施例を略示する軸方向部分断面図である。 図９の表示ランプの第２変形実施例を略示する、図１２と類似した図である。 本発明の第３実施例に係わる光エンジンが設けられた表示ランプを略示する、図１２と類似した図である。 本発明の第４実施例に係わる光エンジンが設けられた表示ランプを略示する、図１２に類似した図である。

符号の説明

１０ 表示ランプ
１２ 光学装置
１４ 光源
１８ グローブ
２０ レフレクタ
２２ 光エンジン
２４ 入口面
２６ 同軸状中心部分
２８ 同軸環状周辺部分
３０ 後方反射面
３２ 前方反射面
３４ 出口面
３６ 円錐形中心部分
３８ 軸方向断面
４０ 周辺環状部分
４４ 軸方向断面
４６ 環状部分
５０ 円形うね
５６ 背面
５８ 軸方向断面
６０ 軸方向前方断面
６２ 正面
６４ 軸方向後方断面
６６ 前方断面
６８ 軸方向部分
７２ 半球状部分
７４ ラジアル部分
７８、８０、８２、８４ 面
８５ ラジアル中心面
８６ 反射性材料
８８ 切頭円錐形軸方向後方断面
９０ 放物面状軸方向前方断面
９４ ファセット
９６ ラジアル部分
９８ 軸方向前方断面
１００ 環状ファセット
１０４ 後方反射面
１０６ 中心拡散面
１０８ ジオプトリックパターン
１１０ カタジオプトリックパターン
１１８、１２０ 平坦面
１２２ 直線状ファセット
１２４ 反射ファセット
１２６ 同心環状体
１２８ 要素
１３０ カタジオプトリックパターン
１３６ 中心ゾーン
１３８ 階段部
１４０ 第１母線
１４２ 第２母線
１４４ 部分
１４６ ジオプトリックパターン
１４８ 環状ゾーン
１５０ 階段部
１５２、１５４ 母線

Claims (29)

1. 後方から前方を向く光軸（Ａ−Ａ）を有し、前記軸線（Ａ−Ａ）を中心とする所定の立体角で、光束を前方に向けて発生するための光源（１４）が前記光軸上に設けられており、規則を満たす表示機能を前方に向けて提供するために、前記光源が発生する光束を回収し、かつ分散させるための光学装置（１２）を備えており、前記光学装置（１２）が、同軸環状レフレクタ（２０）と前記光源（１４）の前方に位置する光エンジン（２２）として知られる中心光学部品とを備え、前記光源（１４）が発生した光線を、前記光軸（Ａ−Ａ）に対してほぼ横方向に前記同軸環状レフレクタ（２０）に向けて分散させるよう前記光エンジン（２２）が設けられており、前記同軸環状レフレクタ（２０）が、前記光エンジン（２２）からの光線を、前記光軸（Ａ−Ａ）とほぼ平行な方向に前方へ向けて分散させ、規則を満たす表示機能を提供するようになっている自動車用等の表示ランプ（１０）において、
   −前記光エンジン（２０）が、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、
   前記光エンジン（２２）が、
   −前記光源（１４）に軸方向に対向して配置されており、前記光源（１４）から発生される光線の大部分が、前記光エンジン（２２）に進入するよう、軸方向の断面のプロフィルを有する入口面（２４）と、
   −前記同軸状環状レフレクタ（２０）の少なくとも１つの軸方向断面とほぼ径方向に対向するように配置された出口面（３４）（１０４）と、
   −前記光エンジン（２２）に進入した光線の少なくとも一部を、全反射の原理に従い、前記出口面（３４）（１０４）に向けて偏向させ、よって、光線が屈折されることにより、出口面（３４）（１０４）を通って前記光エンジン（２２）を離間し、これらの光線が、所定の入射角で前記同軸状環状レフレクタ（２０）に入射するようになっている少なくとも１つの内側前方反射面（３２）とを備えることを特徴とする、表示ランプ（１０）。
2. 前記光エンジン（２２）が、凹状放物環状形状の内側後方反射面（３０）（１０４）を備え、該反射面は、前記光源（１４）を焦点とし、光線を軸方向前方に向けて反射するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の表示ランプ（１０）。
3. 前記光エンジン（２２）は、凸状放物環状形状の内側前方反射面（４０）を備え、該前方反射面（４０）は、前記後方反射面（３０）に軸方向に対向して配置されており、前記後方反射面（３０）は、反射した光線を前記出口面（３４）の関連する断面（４４）に向けて所定方向に反射させるようになっていることを特徴とする、請求項２に記載の表示ランプ（１０）。
4. 前記前方放物反射面（４０）に関連する前方出口面（３４）の前記断面（４４）が凸状半球状環状形状を有し、前記前方反射面の中心に関連する放物面の焦点（Ｆ２）が位置し、もって、前記前方放物反射面（４０）によって反射される光線が、ほぼ直交状態で前記出口面（３４）を通過するようになっていることを特徴とする、請求項３に記載の表示ランプ（１０）。
5. 前記光エンジン（２２）は、円錐形または切頭円錐形の前方反射面（３６）を備え、該前方反射面（３６）の中心が光軸（Ａ−Ａ）に位置し、もって、前記円錐形前方反射面（３６）が反射する軸方向の光線が、前記円錐形の前方反射面（３６）の頂点における角度の値（α）によって決定される入射角で、前記出口面（３４）に入射するようになっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
6. 前記円錐形反射面（３６）の頂点の角度（α）がほぼ９０度であり、前記円錐形反射面（３６）に径方向に対向するように配置された前記出口面（３４）の部分（３８）が、ほぼ円筒形となっており、もって、前記円錐形反射面（３６）によって反射される光線が、前記出口面（３４）をほぼ径方向に通過するようになっていることを特徴とする、請求項５に記載の表示ランプ（１０）。
7. 所定の表示機能、例えばフォグランプ機能を提供するようになっているレフレクタ（２０）へ向けて透過された光線の空間分布を発生させるために、前方反射面（３２）の少なくとも１つの軸方向断面（７６）を、歪像形成によって得るようになっていることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
8. 前記光エンジン（２２）が、周辺環状部分（４６）を備え、該環状部分が横方向外側に延び、前方出口面（４８）を含み、該出口面に、前記光軸（Ａ−Ａ）に沿った同軸円形うね（５０）が設けられており、これらうね（５０）が、前記入口面（２４）からの光線を軸方向前方に向けて屈折するようになっているジオプトリックを形成するようにしたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
9. 前記光エンジン（２２）が、前方反射面（３２）を含み、該前方反射面（３２）には、カタジオプトリックパターン（１１０）が設けられており、該カタジオプトリックパターンが、前記後方反射面（１０４）からの光線を全反射の原理に従って、前記出口面（１０４）にほぼ直交する方向に前記出口面（１０４）へ向けて反射するようになっていることを特徴とする、請求項２記載の表示ランプ（１０）。
10. 前記出口面（１０４）の少なくとも一部が、前記後方反射面（１０４）と一致していることを特徴とする、請求項９に記載の表示ランプ（１０）。
11. 各カタジオプトリックパターン（１１０）が、２つの傾斜した面（１１８）（１２０）を備え、これらの傾斜面が、両者の間に所定の値の角度（β）を形成し、カタジオプトリックパターン（１１０）に入射する前記光軸（Ａ−Ａ）と平行な各光線が、前記２つの面（１１８）（１２０）の一方で反射され、次に、前記出口面（１０４）に向かって透過される前に、全反射の原理に従って他の面で反射されるよう、前記面（１１８）（１２０）が、前記光軸（Ａ−Ａ）に対して配置されていることを特徴とする、請求項９または１０記載の表示ランプ（１０）。
12. 各カタジオプトリックパターン（１１０）が、前記２つの傾斜面（１１８）（１２０）によって形成される角度（β）の頂点の近くにおいて切頭されており、よって、前記カタジオプトリックパターン（１１０）に入射する光線部分が、切頭部（１２２）を通して前方に向かって屈折されるようになっていることを特徴とする、請求項１１に記載の表示ランプ（１０）。
13. 前記前方反射面（３２）が、同軸状環状形状を有し、前記光エンジン（２２）が、前記前方反射面（３２）に隣接する前方中心出口面（８５）（１０６）を備え、前記出口面が、前方光源（１４）からの光線を直接前方に向けて屈折するようになっ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表示ランプ（１０）。
14. 前記前方中心出口面（１０６）が、一連の基本ジオプトリック分散要素（１０８）を備え、これら分散要素を通過した光線から前方に向かう基本光ビームを各々が形成するように、前記ジオプトリック分散要素が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
15. 前記光エンジン（２０）の前記入口面（２４）が、前記光源（１４）を中心とする凹状半球状部分（２８）を備えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
16. 前記入口面（２４）が、中心部分（２６）を含み、該中心部分が、光線を軸方向前方に向けて屈折するよう、コリメータを形成していることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の表示ランプ。
17. 前記光エンジン（２２）が、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、前記光エンジン（２２）が、
    前記光源（１４）を中心とし、屈折により光線を偏向させるために設けられた同軸環状階段部（１５０）を備えるほぼ半球状の入口面（２４）（１４８）と、
    前記同軸環状レフレクタ（２０）の少なくとも１つの軸方向断面とほぼ径方向に対向するように配置された出口面（１３４）とを備え、
    光線が屈折されることにより、前記出口面（１３４）を通って前記光エンジン（２２）を離間すると共に、これらの光線が、所定の入射角で前記同軸状環状レフレクタ（２０）に入射するようになっていることを特徴とする、請求項１記載の表示ランプ（１０）。
18. 前記光エンジン（２２）の前記出口面（１３４）が、前記光源（１４）を中心とするほぼ半球状の形状となっていることを特徴とする、請求項１７に記載の表示ランプ（１０）。
19. 前記光エンジンが、前記入口面（２４）の中心ゾーン（１３６）に軸方向に対向するように配置された光拡散面（１３２）を有し、もって、前記光源（１４）によって発生された光線部分（Ｒ４）を、ほぼ軸方向前方に向けて分散させるようになっていることを特徴とする、請求項１７または１８記載の表示ランプ（１０）。
20. 前記同軸状環状レフレクタ（２０）の前記正面（６２）が反射でき、該前方反射面（６２）が、前記光エンジン（２２）の前記前方反射面（３２）の関連する軸方向断面（３６）（４０）と平行な少なくとも１つの軸方向断面（８８）（９０）を有する、請求項４または６と組み合わせた請求項１〜１６のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
21. 前記レフレクタ（２０）の前方正面（６２）が反射でき、前記正面（６２）が、前記光エンジン（２２）からの光線の入射角に対して配向された一連の基本反射ファセット（１２４）を備え、もって、前記光線をほぼ軸方向前方に向けて反射し、各ファセットが基本光ビームを形成し、前記表示ランプ（１０）の前方に設置されたスクリーン上の前記光ビームの像が提供すべき表示機能に対応するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
22. 前記レフレクタ（２０）の前記正面（６２）が、軸方向前方かつ横方向外側に向かって階段状となっていることを特徴とする、請求項２１に記載の表示ランプ（１０）。
23. 前記同軸環状レフレクタ（２０）が、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明材料から製造されており、前記光エンジン（２２）からの光線が前記レフレクタ（２０）の正面（６２）に入射する際に、これらの光線が、前記レフレクタ（２０）の内部で屈折されるよう、前記光線の入射角に対する前記レフレクタ（２０）の前記正面（６２）のプロフィルが定められており、
    前記光線が、前記正面（６２）を通ってほぼ軸方向に屈折されるよう、前記レフレクタ（２０）の背面（５６）が、前記光線を前方に向けて反射するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。
24. 前記レフレクタ（２０）の前記背面（５６）が、反射性コーティングを含むことを特徴とする、請求項２３に記載の表示ランプ（１０）。
25. 前記レフレクタ（２０）の前記背面（５６）が、一連の基本反射ファセット（１２６）を備え、これら反射ファセットが、正面（６２）を通って前記レフレクタ（２０）内で屈折される光線の入射角に対して、所定の態様で配向されていることを特徴とする、請求項２４に記載の表示ランプ（１０）。
26. 前記レフレクタ（２０）の前記正面（６２）が、前記光エンジン（２２）からの光線方向に対してほぼ直交するように配置されたほぼ軸方向部分（６８）（７２）と、前記２つの軸方向部分（６８）（７２）の間に位置するほぼ放射状部分（７０）（７４）とを備え、前記レフレクタ（２０）の前記背面（５６）が、前記光エンジンの前記前方反射面（３２）の関連する断面（３８）（４４）とほぼ平行な軸方向断面（５８）（６０）を備え、よって、前記光エンジン（２２）からの光線が、
    −偏向されることなく、前記軸方向部分（６８）（７２）を通って、前記レフレクタ（２０）の内部へ向かって屈折され、
    −次に、前記レフレクタ（２０）の前記背面（５６）上で軸方向前方に向かって反射され、
    −次に、放射状部分（７０）（７２）を通って、前記レフレクタ（２０）の外側に向かい、ほぼ軸方向前方に向かって屈折されるようになっていることを特徴とする、請求項４または６と組み合わせた、請求項２３記載の表示ランプ（１０）。
27. 前記レフレクタ（２０）の前記背面（５６）が、２つの面を有する一連のカタジオプトリックパターン（１３０）を備え、よって前記光エンジン（２２）からの光線が、
    −前記レフレクタ（２０）の正面（６２）を通って、前記レフレクタ（２０）の内部に向かって屈折され、
    −次に、カタジオプトリックパターン（１３０）上で２回反射され、前方に向けられ、
    −次に、前方レフレクタ（２０）の正面（６２）を通って、前記レフレクタ（２０）の内部に向かってほぼ軸方向前方に屈折されるようになっていることを特徴とする、請求項２３記載の表示ランプ（１０）。
28. 前記レフレクタ（２０）の正面（６２）が、一連の基本反射ファセット（１２４）を備え、これらファセットが、前記レフレクタ（２０）の背面（５６）からの前記光線を屈折し、前方を向く基本光ビームを形成するようになっており、前記表示ランプ（１０）の前方に設置されたスクリーン上の前記光ビームの像が提供すべき表示機能に対応するようになっていることを特徴とする、請求項２６または２７に記載の表示ランプ（１０）。
29. 前記光エンジン（２２）が、前記装置内に一体化され、前記光源を形成していることを特徴とする請求項１〜２８のいずれかに記載の表示ランプ（１０）。

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