JP2006080069A - 光ガイドを備える照明および合図用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ガイド内で光の進行方向と逆方向で光を最適に利用し、光を均一にして性能を改善した自動車向けの照明および合図用の装置を提供する。
【解決手段】内部を伝搬する光が外部に向かって局部的に拡散するような拡散領域、若しくは反射するような反射領域、又は両方の領域を面の一部に有している光ガイドを照射する少なくとも１つの光源（Ｓ）を備えている。さらに、ガイドの内部へ光を反射して戻す手段（Ｍ）が設けられた、光源から離間した少なくとも１つのガイドの端面部を備えている。この反射手段は、３つの正方形からなる三面体に次々と全反射する状態で、光線が当たり、３連続反射を生じて、最初の入射方向と実質的に平行に光線がガイド内で戻るように、各ファセット（６ａ）、（７ａ）、（８ａ）が外側に突出している、少なくとも１つの直角コーナー部（４ａ）を、光ガイド材が備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ガイドを照射する少なくとも１つの光源を有し、光の一部が、ガイドを伝搬して、外部に拡散することができるように、光ガイド面の一部を粗くしてあり、かつ光源から離間したガイド端の少なくとも一面には、ガイドの内部に光を反射して戻す手段が備えられている照明および合図用の装置に関する。

さらに詳細には、本発明は、自動車に装備される照明および合図用の装置に関する。但し、必ずしもそれらに限定されるわけではない。

例えば、このタイプの装置は、特許文献１に記載されている。
ＥＰ−０５１５９２１号公報

光ガイドの内部を伝搬する光を戻すように、光源と対向する光ガイド端部を、アルミニウム処理すると、光は、この端部で概ね反射する。このような反射手段がないと、光を無駄に発することとなる。しかし、特にアルミナ化によって、端部で反射させる処理をする場合には、コストが掛り、かつ膨大な投資が必要となる。また、光ガイドの側面に触れずに、光ガイド端部をアルミナ化するには、込み入った処理が必要となる。さらに、アルミナ化面で反射させると、エネルギー損失が更に約１０％増大する。

光ガイドのそれぞれの端部に、少なくとも１つの光源があると、ガイドの外見上の光が均一となるように改善することができる。しかし、このような解決策では、ガイドに沿って電気回路を延ばす必要があり、更にコストが増大する。また、光源が、電気回路によって制御される発光ダイオードの場合には、この解決法は、一層面倒なものとなる。

本発明の目的は、上述したような、一端部のみの照明によって、均一の光を得ることができ、かつ、比較的経済的に、大量生産ができるように改良された、照明および合図用装置を提供することにある。

本発明による照明および合図用装置は、特に自動車向けのものであり、上述の目的を達成するために、次のような構成を有している。

―内部を伝搬する光が外部に向かって局部的に拡散するような拡散領域、若しくは反射するような反射領域、又は両方の領域を、面の一部に有している光ガイドを照射する少なくとも１つの光源。

―ガイドの内部へ光を反射して戻す反射手段が設けられた、光源から離間した少なくとも１つのガイドの端面部。

―前記反射手段は、次のような特徴を備えている。３つの正方形からなる三面体に次々と全反射する状態で光線が当たり、三連続反射を生じて、最初の入射方向と実質的に平行して光線がガイド内で戻るように、各ファセットが外側に突出している、あるいは、少なくとも１つの直角コーナー部を、光ガイド材に備えている。

―前記反射手段は、少なくとも１つの上述の直角コーナー部と、ガイド内で入射光線が戻るように、２つのファセットが外側に突出しているような、少なくとも１つの斜角コーナー部とを備えている。

これにより、ガイド端部に到達した光は、最適の条件下で戻り、進行方向と逆方向で光を利用することにより、光は均一になり、性能が改善される。

この反射手段は、外側に突出する数個の斜角コーナー部、又は数個の直角コーナー部を備えているのが好ましい。

この直角コーナー部の頂点から開始する対角線が、光ガイドの平均的な方向と平行であると都合がよい。

前記斜角コーナー部または直角コーナー部は、光ガイドと一体成形されているのが好ましい。

この光ガイドは、細長い、円柱形または角柱形であるのがよい。この場合、各斜角コーナー部又は各直角コーナー部は、ガイドの長手方向の一端に設けられ、一方、１つもしくは複数の光源は、他端に設けられているのが好ましい。

複数の斜角コーナー部、または複数の直角コーナー部は、光源と対向する光ガイドの他端となる面全体を覆うようになっていると有利である。

光ガイドは、シート状であってもよい。そのシートの少なくとも１つの広い平面部には、光を、外部に拡散、あるいは反射するためのパターンが設けられている。更に詳細に述べると、１つもしくは複数の光源が、このシート側面の一端に設けられており、かつ斜角コーナー部または直角コーナー部が、このシート側面の一端と少なくとも対向する、他端に設けられている。あるいは、光源によって照射される複数の斜角コーナー部または直角コーナー部を一端に設ける代わりに、シート側面の残りの全ての端部に設けてもよい。

３つのファセットを有する直角コーナー部、または２つのファセットを有する斜角コーナー部の稜の高さは、約１０ｍｍ以下であり、少なくとも１ｍｍ以上であると都合が良い。例えば、約１〜３ｍｍ、特に、約２ｍｍであるのが好ましい。

使用する光ガイドの寸法に基づいて、上述の寸法を選択する。さらに、棒線タイプのガイドでは、ガイドの断面積に基づき、また、シートタイプ、すなわちスクリーンタイプのガイドでは、ガイドの厚さに基づく。直角コーナー部、または斜角コーナー部を、ガイド端部にどの程度の数だけ設けることを希望するかに基づいて、このような選択をする。あるいは、それらの産業上の実施可能要件に基づいて選択する。

本発明には、上記に開示したような構造から離れて、添付図面に基づいて説明する実施形態に関して、更に明示的に述べる、いくつかの別の構造も含まれる。しかし、これらに限定されるものではない。

本発明によれば、光ガイド内で、光の進行方向と逆方向で光を最適に利用し、光を均一にして、性能を改善した自動車向けの照明および合図用装置が提供される。

図1には、特に自動車向けの照明および合図用の装置Ｅを示してある。この装置Ｅは、光ガイドＧを照射する少なくとも１つの光源Ｓを備えている。前記ガイド面の一部には、ガイド内を伝搬する光の一部が、外部に拡散できるようなパターン、すなわち粗面部Ａが設けられている。

図１に示すように、ガイドＧは、光線が横軸区分となって循環するようになっているロッド１によって形成されている。このロッド１には、曲線もしくは直線部分が備えられているか、または種々の曲線又は直線部分が並置されていてもよい。ここでは、添付の図面に示すように、ロッド１は、実質的に円弧を描いて湾曲している。

たとえば、光源Ｓとして、ロッド１の端面部３に装着された発光ダイオード、すなわちＬＥＤ２が設けられている。粗面部Ａが、湾曲したロッド１の凹部の中心領域にあり、鋸歯のようになっている。

光線が、ガイドＧの内部を伝搬して、空中との境界面で全反射する。この光線の一部がパターンＡに当たり、光線ｊとして示すように、外部に向けて反射する。

光源Ｇと対向するロッド１の端部は、反射手段Ｍを有し、また少なくとも１つの、また好ましくは数個の、外側に突出した直角コーナー部４ａ、４ｂ、…４ｎを備えている。

この１つ、または複数の直角コーナー部により、ロッド１の端部全体が覆われている。各直角コーナー部は、３つの正方形からなる三面体のファセットを備えている。直角コーナー部の頂点５ａ、５ｂ…５ｎは、外側へ突出している。

図２は、直角コーナー部の３つのファセット６ａ、７ａ、８ａを示す。図２に示すように、ほぼ４５°傾斜する方向で、右から左へパターンが照らされると仮定した場合、８ａの位置にある各ファセットの位置は、陰影内にあり、断続するハッチングで示してある。

さらに、直角コーナー部の頂点５ａから開始する対角線と、この直角コーナー部の近傍にある光ガイドの一部の平均的な方向とは、平行していることが好ましい。

光ガイドＧは、ガラス、あるいは透明なプラスチック材からなっている。直角コーナー部４ａ、４ｂ…４ｎは、光ガイドＧと一体成形されていると好都合である。

図３は、直角コーナー部が効果を発揮することを、模式的に示すものである。図３には、斜角コーナー部４ａからなる三面体の凹面部を示してあるが、ロッド１は示していない。頂点５aは、投影面の背面となっている。

入射光線ｉは、ロッド１の媒質内に位置付けられ、かつロッド１の媒質から出ないで、ファセット７ａに当たる。入射角については、先ず第1に、光線ｉがファセット7ａで全反射をし、ロッド１の同一媒質中で、ファセット６ａに進む光線ｉ１として反射する。

第２に、この光線ｉ１は、ファセット６ａで全反射をし、ロッド１の同一媒質中で、ファセット８ａに進む光線ｉ２として反射する。

第３に、この光線ｉ２は、ロッド１内で、入射光線ｉの進行方向に対して平行する光線ｉ３として、８ａで反射する。

先の入射に続く後の反射がいかなる配向であろうとも、全反射が適切に行われると、この入射光線ｉは、直角コーナー部のファセットで３連続反射をし、入射光線ｉの進行方向に対して平行する方向で、ガイドＧ内を戻る。これは、反射手段Ｍを端部に有するガイドＧの平均的な方向に対して、若干傾斜している光線の場合である。このような配光をもたらすように、若干傾斜している光線が、最も頻繁に利用され、かつ最も有利である。

3つの平面が、互いに直角である３つのファセット６ａ、７ａ、８ａの全てを用いることにより、光の進行方向と逆方向において、光を最適に利用することができる。その結果、この照明および合図用の装置の光は均一になり、性能が改善される。

たとえば、斜角コーナー部の稜の高さは、約１０ｍｍ以内であり、好ましくは約１〜２ｍｍである。光ガイドを形成するロッド１の径は、約１ｃｍであるのがよい。ガイドであるロッド１の長さは、数１０ｃｍであるのがよい。

この装置は、自動車用側灯や、肘掛用のランプ、ドアコーテシーランプ、フットランプ、ダッシュボックスランプ、計器灯などの室内灯や、ドアボトム照明用ライト、また自動車の外形を強調するための、あらゆる環境に即したライト、また、あらゆる別の応用、特に方向指示ランプなどとしての役割を果たすことができる。

すでに述べた斜角コーナー部や直角コーナー部のための形材は、光ガイドとともにモールドして得られる。

光ガイドを形成するための部品のコストのみが、金型費に上乗せされる。これは、この部品を取り外すためのスライドが必要となるという事実に基づいて、発生する追加コストである。

この追加コストは、端部をアルミニウム処理することと比較すると、無視できるほど小さい。直角コーナー部で光線が全反射する特性を利用することにより、利益が生じる。またこの場合の光線のエネルギー効率は、１００％である。

図４は、変形実施例を示し、光ガイドＧは、透明の材質からなるシート９を備えている。このシート９は、事実上、平行六面体の形状をしている。鋸歯状の拡散パターンＡが、このシート又は板の広い平面部に設けられている。１つあるいは複数の光源Ｓが、シート９の側面の一端１０に設けられている。

光源Ｓと対向する他端１１には、直角コーナー部が設けられている。図示したような直角コーナー部４ａ、４ｂ…を、任意、このシート側面の残りの端１２、１３にも設けてもよい。しかし、他端１１の直角コーナー部があれば、必要な機能を果たすには事足りる。

光源Ｓの電源を投入すると、シート９のパターンＡと対向する広い平面部は、均一に点灯される。

このような形状のシートに設けられた光ガイドＧの場合には、先に述べた利点が発揮される。パターンＡにより拡散するような実施形態については、既に記載した。

さらにもう１つの実施形態の代替例、あるいは組合せ例としては、シート又はスクリーンの形状をした光ガイドの場合、拡散するよりも、むしろ反射するパターンを提供することもできる。また、これと同様のスクリーンにおいて、拡散するパターンと反射するパターンとの両方を兼ね備えることもある。

実施形態の別の例として、図示したような直角コーナー部の代わりに、斜角コーナー部を用いてもよい。具体的には、湾曲タイプや線形タイプの光ガイドの実施形態である。これは、２つのファセットが、事実上、１つの斜角コーナー部を形成して、１つの屋根のようになっているか、あるいは、数個並んで、斜角コーナー部を形成して連続屋根のようになっているものである。

この実施形態は、ガイド内を進行して斜角コーナー部に出て、そこに当った光線が、ガイド内を戻るようになっている例であるが、戻る方向は、必ずしも入射方向と平行である必要はない。すなわち、この光線が再び戻る際の方向は、この光ガイドの光軸に対して、角度をなすようになっている。この角度は、入射光線と、光軸との間の角度に対して対称となっている。したがって、このガイド光軸に対する角度の絶対値は、事実上一定である。

本発明による、光源および光ガイドを備える照明および合図用装置の略平面図である。 図1における矢印ＩＩの方向から見た、光源と対向するガイド側面の端部の拡大図である。 直角コーナー部の３つのファセットにおいて、光線が３段階に反射しているところを示す斜視図である。 シート状の光ガイドの斜視図である。

符号の説明

Ａ 反射領域
Ｇ 光ガイド
ｉ 光線
i１〜i３ 光線
ｊ 光線
Ｍ 反射手段
Ｓ 光源
１ ロッド
２ ＬＥＤ
３ 端面部
４ａ、４ｂ、４ｎ 直角コーナー部
５ａ〜５ｃ 直角コーナー部の頂点
６ａ〜８ａ ファセット
９ シート
１０ シート側面の一端
１１ シート側面の他端
１２、１３ シート側面の残りの端

Claims (11)

1. −内部を伝搬する光が外部に向かって局部的に拡散するような拡散領域、若しくは反射するような反射領域、又は両方の領域（Ａ）を面の一部に有している光ガイド（Ｇ）を照射する少なくとも１つの光源（Ｓ）と、
   −前記ガイドの内部へ光を反射して戻す反射手段（Ｍ）が設けられ、前記光源から離間している少なくとも１つのガイドの端面部とを備える自動車向けの照明および合図用装置において、
   前記反射手段（Ｍ）は、
   −光線（ｉ）が、３つの正方形からなる三面体に、次々と全反射する状態で当たり、光線（ｉ）の三連続反射（ｉ１）、（ｉ２）、（ｉ３）を生じて、最初の入射方向と実質的に平行に光線（ｉ）がガイド内で戻るように、各ファセット（６ａ）、（７ａ）、（８ａ）が外側に突出している少なくとも１つの直角コーナー部（４ａ）を光ガイド材に備えているか、または、
   −少なくとも１つの前記直角コーナー部（４ａ）と、前記ガイド内で入射光線が戻るように、２つのファセットが外側に突出している少なくとも１つの斜角コーナー部とを備えていることを特徴とする自動車用の照明および合図用の装置。
2. 前記反射手段（Ｍ）は、外側に突出する数個の斜角コーナー部、または数個の直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）を備えていることを特徴とする請求項１記載の照明および合図用装置。
3. 前記直角コーナー部の頂点（５ａ）、（５ｂ）、…（５ｎ）から開始する対角線が、前記光ガイドの平均的な方向に平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明および合図用装置。
4. 前記斜角コーナー部または直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）は、光ガイド（Ｇ）と一体成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明および合図用装置。
5. 複数の前記斜角コーナー部、または複数の直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）が、前記光源と対向する光ガイドの端面全体を覆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照明および合図用装置。
6. 前記光ガイド（Ｇ）は、細長い形状であり、特に円柱形または角柱形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照明および合図用装置。
7. １つもしくは複数の前記直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）、または、１つもしくは複数の前記斜角コーナー部が、前記ガイドの長手方向の一端に設けられており、かつ１つもしくは複数の前記光源が、他端に設けられていることを特徴とする請求項６記載の照明および合図用装置。
8. 前記光ガイド（Ｇ）がシート（９）の形状をしており、そのシートの少なくとも１つの広い平面部には、光を外部に拡散あるいは反射するためのパターンが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明および合図用装置。
9. １つもしくは複数の前記光源が、前記シート側面の一端（１０）に設けられており、さらに、前記直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）または斜角コーナー部が、前記シートの一端（１０）と少なくとも対向する側面の他端（１１）に設けられていることを特徴とする請求項８記載の照明および合図用装置。
10. 前記直角コーナー部（４ａ）、（４ｂ）、…（４ｎ）、または斜角コーナー部の一辺の長さは、最大約１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明および合図用装置。
11. 自動車用ライト、あるいは、自動車用の屋内ライト用としてあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の照明および合図用装置。
    

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