JP2007109654A - 光学ガイドを有する自動車用の照明または信号装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学ガイドが照射された時に、光が、広い入射角をもって、光学ガイドを通過し、均一に出射する。
【解決手段】 光線を発生する少なくとも１つの光源（Ｓ）と、前記光線を伝播させる少なくとも１つの光学ガイド（Ｇ）とを備え、前記光学ガイド（Ｇ）は、
−光線の射出面（ＦＳ）をなす第１の面と、
−光線の反射面（ＦＲ）をなし、射出面（ＦＳ）と対向する第２の面とを備え、
前記光学ガイド（Ｇ）は、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）と対向して設けられた拡散スクリーン（ＥＤ）と関連している、自動車用の照明または信号装置である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車における照明または信号装置であって、少なくとも、全長にわたって、光線を拡散しうる少なくとも１つの光学ガイドを備えているものに関する。また、本発明は、このような照明または信号装置を備える自動車にも関する。

自動車の照明及び信号装置の分野においては、光学ガイドが多用されている。光学ガイドは、透明材料からなる円筒状の細長い部材である。光学ガイドの一端である入射面に近接して、１つ（またはそれ以上）の光源、例えばＬＥＤからなる小さな光源が設けられている。

光源から発生された光線は、光学ガイドの全長にわたって全反射し、光学ガイドの入射面とは反対の端面の方向へ伝播される。光学ガイド内を伝播される光線の一部は、光学ガイドの前面と対向する後面に設けられた反射部材により、前面から射出される。反射部材は、例えばプリズムからなっている。

このようにして、光学ガイドは、全長にわたって光線を出させる。光学ガイドの形状を、直線状、円弧状等、種々の形状に変形することができる。また、光学ガイドにより、アクセス困難な車両のヘッドライト、または照明部の領域に、照射面を設けることができる。すなわち、光学ガイドは、ヘッドライトまたは照明装置の形状に大きく影響する。

しかし、従来の光学ガイドには、改善の余地がある。光学ガイドが長い場合には、第１の端部から第２の端部まで、同じ照射レベルを保つのが困難であり、光学ガイドの入射面から遠ざかるにつれ、照射レベルが低下する。また、光学ガイドからの光線は、十分に広くない角度分布となっており、光学ガイドの視野角にかかわらず、光学ガイドの見栄えを均一にするのが困難である。

光学ガイドの配置、及びヘッドライトまたは照明装置内での形状に関する重要な点は、光学的な規格に合致するように、主に、車両の軸線方向に、光学ガイドが照射できるようにすることである。また、搭乗者が車両の軸線から離れる時に、光学ガイドが照射された時の見栄えを、均一かつ視覚的に満足しうるようにすることが重要である。さらに、光学ガイドの後面から消失される光線の漏れがあるので、光学ガイドの光学的効率を改善することが望ましい。

光線の漏れを制限し、光学ガイドの光学的効率を改善するために、光学ガイドの後面にあるリフレクタを光学ガイドと関連させることは、ヨーロッパ特許公開第1 443 265号公報により公知である。

本発明の目的は、照射された時に、広い視野入射角範囲をもって、より均一な見栄えとなる改良された光学ガイドを得ることにある。

本発明は、光線を発生する少なくとも１つの光源と、前記光線を伝播させる少なくとも１つの光学ガイドとを備える自動車用の照明または信号装置に関し、前記光学ガイドは、
−光線の射出面をなす第１の面と、
−光線の反射面をなし、射出面と対向する第２の面とを備え、かつ
前記光学ガイドを、光学ガイドの反射面と対向して設けられた拡散スクリーンと関連づけてある照明または信号装置である。

拡散部材を備えていることにより、照射された時の光学ガイドの外観を、大きく改善することができる。光学ガイドの後面から漏れた光線を回復し、拡散特性により、角度幅を広くして、光線の一部を、光学ガイドへ戻すことができる。

これにより、２つの利点が得られる。光学ガイドの光学的効率が高くなり、種々の方向に、拡散光線が前面を通過するようになる。観察点にかかわらず、光学ガイドは、照射された時に極めて均一の外観を保ち、搭乗者が、特に、車両の軸線と対応する視野角から遠ざかると、拡散部材がなくなり、光学ガイドの外観は、大きな入射角で殆んどまたは全く照射されず、均一ではなくなる。

また、直線型の光学ガイドを本発明に適用して、方向指示点滅機能（サイドマーカー機能とも言う）を発揮させることができる。

本発明による光学ガイドの反射面には、反射プリズムを設けてあることが好ましい。公知のように、反射プリズムにより、全長にわたって、光学ガイドから照射される光線の比率を制御することができる。光学ガイド内を伝播され、反射プリズムの光学的アクティブ領域に到達する各光線は、前面を介して、光学ガイドから偏向される。

反射プリズムの代わりに、または、反射プリズムとともに、光学ガイドのおおむね平坦な反射面には、凹形状の反射焦点が形成されている。この反射焦点は、反射面を表面変形させることにより得られ、本発明に記載されるような直線型ではなく、表面型の光学ガイドとして、ヨーロッパ特許公開第1 434 000号公報に記載されたのと同様の形状をとることができる。

このように、光学ガイドの反射面は、分離手段であり、拡散スクリーンとは別体である反射手段を備えている。分離手段は、必要な光学パターンを得るために必須である。

拡散スクリーンは、光学ガイドの反射面と対向し、可視範囲の光線に対して、本質的に不透明である面を有しているのが好ましい。この面は、反射面から漏れて消失した光線を回復し、光学ガイド内へ戻すように作用する。拡散スクリーンは、光学ガイドの反射面と対向し、薄く着色された面を有しているのが好ましい。この面は、例えば、酸化チタンや脱色ポリマー、特に脱色ポリカーボネートを基剤としている。

拡散スクリーンを装置のマスクに固定したり、マスクと一体とすることができる。マスク（ベゼルとも言う）は、例えば、リフレクタと、ハウジング、ヘッドライトまたはレンズの縁との間を、確実に連続面とする部材である。ベゼルを、特に、くすんだ色としたり、反対に、明るい色としてリフレクタの外観と類似させたり、種々の外観とすることができる。

本発明による拡散スクリーンを、主たる照明または信号機能を実行するリフレクタと関連するベゼルと一体とすることにより、技術的な利点が得られる。すなわち、追加的な部材を用いることなく、容易に組み立てることができる。また、照明装置またはヘッドライトの部材間の位置決め許容差を得られる。

拡散スクリーンを、前記ベゼルの表面特性/外観を局部的に変更することにより、特に、表面浸食させたり、被膜を追加または除去したりすることにより、装置のベゼルと一体とすることができる。例えば、アルミニウムめっきされたベゼルの場合、拡散スクリーンは、アルミニウム層を有せず、つや消し可能とされ、十分な拡散出力レベルとなる。

拡散スクリーンは、光学ガイドへ、平均的には、拡散スクリーンへの光線の入射方向とは反対の方向へ、きわめて広い光線を拡散するようになっている。拡散スクリーンを、高ゲインを有するリフレクタ形状としたり、拡散ポリマー材料で形成された基板としたりすることができる。基板の場合、その片面は、金属層、例えばアルミニウム層がめっきされ、反射面とされる。

拡散スクリーンを、光学ガイドと接近させすぎたり、直接的に接触させたりしないことが好ましい。拡散スクリーンと光学ガイドの反射面との間の距離は、少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは、１ｍｍ〜５ｍｍとされている。これにより、拡散スクリーンの光学的効率は改善され、拡散スクリーンにより再拡散された光線は、光学ガイドに再び入射される前に、大きな角度で十分に広がって進む。

このように、拡散スクリーンは、光学ガイドの反射面を介して、光学ガイドからの光線が入射され、おおむねランバート角度分布をもって、反射面へ光線を偏向する。

本発明は、光学ガイド内を伝播される他の光線の光学的性能を実質的に変更したり低下させることなく、消失する光線を「回復」するものである。

公知の光学ガイドを用いることができ、かつ光学ガイドに拡散スクリーンを追加することができるので、光学ガイドを、容易に変更することができる。

本発明の詳細を、図面を参照して、非限定的な実施例により説明する。

図１は、光源Ｓにより照射されたビームを伝播する光学ガイドＧの斜視図、図２は、その端面図である。本実施例では、光学ガイドＧは直線状である。

光学ガイドＧを、例えば、湾曲状、円弧の一部、または複数の部分からなる他の形状としてもよい。また、本発明は、必要に応じて、湾曲状の光学ガイドにも適用しうるものである。

実施例においては、光学ガイドＧの断面は、円形となっているが、他の例として、楕円形、四角形、卵形、正方形等としてもよい。

実施例において、光学ガイドＧは、透明ポリマー、ポリカーボネート（またはメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ））を基剤としており、結晶体であるのが好ましい。

光学ガイドＧの一端は、ＬＥＤからなる光源Ｓと対向する入射面ＦＥとなっており、また入射面ＦＥと対向する他端は、光源を有しない端面ＦＴとなっている。しかし、光学ガイドＧの両端に、第２の光源を設けることもある。

光学ガイドＧは、全長に沿って、次の２つの主たる面を備えている。
−光学ガイドＧ内に伝播された光線のための第１の面である射出面ＦＳ。この射出面ＦＳは、滑らか、かつ連続的であるが、鋸歯状のこともある。
−射出面ＦＳと対向し、反射部材を有しており、光学ガイドＧの第２の面である反射面ＦＲ。

図３に示す光学ガイドＧの縦断面図からわかるように、反射面ＦＲには、連続する反射プリズムＰＲが形成されている。各反射プリズムＰＲは隣接し、光学ガイドＧの軸線Ｘに対して、非０°の入射角を有する光線を反射するようになっている。各反射プリズムＰＲは、おおむね三角形状であり、ベース面と、ベース面と平行ではないが、平らなファセット面ｆ１及びｆ２とを有し、頂角はＡとなっている。

反射プリズムＰＲは、光学ガイドＧの軸線Ｘと直交する垂線Ｎに対して対称であって、二等辺の各面は同じ寸法であり、かつ二等辺の端部の角度Ｂ及びＣは、同じ角度である。

反射プリズムＰＲを、非対称として、各面を異なる寸法とすることもあり、また、角度Ｂと角度Ｃとを異ならせることもある。この場合、光学ガイドＧは、非対称プリズム型となる。2005年6月10日出願のヨーロッパ特許出願第05291258.1号（ヨーロッパ特許公開第1 605 201号公報）には、非対称プリズム型の光学ガイドの例が記載されている。

本発明の変形例（第１実施例の改変）によれば、反射部材は、スパイク状となっており、特に、光学ガイドＧをなす片がモールドされる時に、反射面ＦＲに、等間隔に離れた凹部が形成される。凹部の寸法及び分布に関しては、ヨーロッパ特許公開第1 434 000号公報に記載された表面反射焦点の記載を参照されたい。

本発明によれば、拡散スクリーンＥＤが、光学ガイドＧと関連して設けられている。拡散スクリーンＥＤは、拡散脱色されたポリカーボネートを基剤としており、光学ガイドＧの反射面ＦＲと対向して設けられ、ほぼ平坦となっている。

本実施例においては、反射面ＦＲにある反射プリズムＰＲの頂点は、拡散スクリーンＥＤの面と平行な面を通っている。図示のように、拡散スクリーンＥＤの寸法は、十分に大きい。光学ガイドＧと拡散スクリーンＥＤとの間の距離を、光学ガイドＧの反射面ＦＲを通過して漏れる全てまたは殆んどの光線が、拡散スクリーンＥＤに到達するように設定するのが好ましい。

拡散スクリーンＥＤの拡散面と、光学ガイドＧの反射プリズムＰＲの頂点を通過する面との間の距離は、約１ｍｍとしてある。この距離を、本発明により得られる利点を大きく損なうことなく、光学ガイドＧの長さにわたって大きく変更することができる。注意すべきことは、光学ガイドＧと拡散スクリーンＥＤとを、直接に接触させないことである。

光線は、ランバート光分布をもって光学ガイドＧに戻り、再び、光学ガイドＧの反射面を通過する。光学ガイドＧへ戻った光線は、光学ガイドＧ内で伝播され続けるか、または、他の光線と混合されて、射出面ＦＳを通過する。従って、射出面ＦＳを通過した全光線は、より大きな光度、及びより広い角度分布をもって拡散し、外観的により一体的となるとともに、視野角にかかわらず、均一化される。

第１の変形例においては、光学ガイドＧの射出面ＦＳは、滑らかである。図示しない第２の変形例においては、射出面ＦＳは、例えば、上述したヨーロッパ特許出願に記載されているように、鋸歯状となっている。鋸歯状とすることにより、光学ガイドＧから発生される光線を、「直線的」な方向へ変更することができる。すなわち、光線は、光学ガイドＧの軸線Ｘと直交する直交線Ｎに対して、負の角度で光学ガイドＧから発生されるようになる。

鋸歯状の部分を、異なる形状、例えば角柱状、半球状、または角柱状と半球状との組み合わせ形状とすることができる。射出面ＦＳに鋸歯状の部分を設けた場合、各鋸歯状の部分を、反射面ＦＲの反射プリズムＰＲ（または他の反射部材）と対向して設けるのが好ましい。

図４は、反射面ＦＲに反射プリズムＰＲが設けられた光学ガイドＧの斜視図であり、拡散スクリーンＥＤの作用を明確にするために、光学ガイドＧ内のいくつかの光線の光路を示してある。

光源Ｓにより発生された光線ｒ１、ｒ２及びｒ３は、光学ガイドＧ内を全反射して伝播される。

光線ｒ１は、光学ガイドＧの反射面ＦＲの反射プリズムＰＲの光学的にアクティブな前面ｆ１に到達し、光学ガイドＧの射出面ＦＳへ向かって角度をもって反射し、光線ｒ１’として光学ガイドＧから射出される。

光線ｒ２は、光学的に非アクティブである非反射領域（反射プリズムＰＲの光学的に非アクティブである前面ｆ２、２つの反射プリズムＰＲの境界領域等）に到達し、反射面ＦＲを通過して、光学ガイドＧから射出される。本発明を適用しない場合には、この光線は消失し、光学ガイドＧの光学的効率は低下する。

本発明による拡散スクリーンＥＤは、この光線を集め、反射面へ向かって所定の角度で戻す。この光線は、再び光学ガイドＧに入って屈折され、光学ガイドＧの射出面ＦＳから、光線ｒ２’として射出される。

図示のように、光線ｒ２’は、上記光線ｒ１’とは異なり、光学ガイドＧの直交線Ｎに対し、負の角度Ｘをもって、光学ガイドＧから射出される。拡散スクリーンＥＤにより、光学ガイドＧが特定方向以外の方向へ光線を発生するようになり、規則に合致する反射プリズムが得られる。この技術的効果は、光学ガイドＧが大型の翼状返し部を有する光源の場合に、特に利点となる。

光線ｒ３は、光線ｒ２と同様に伝播され、拡散スクリーンＥＤを介して光学ガイドＧに戻される。この場合、光線ｒ３が拡散スクリーンＥＤに到達した時の入射角が異なっているので、拡散スクリーンＥＤからの戻り角は異なっている。光線ｒ３は、光線ｒ１’及びｒ２’とは異なる角度をもって、光線ｒ３’として光学ガイドＧの射出面ＦＳから射出される。

光路を単に図式的に示したが、拡散スクリーンＥＤは、拡散して到達した光線を、ランバート光分布に基づいて戻すようになっている。

このように、光学ガイドＧの射出面ＦＳから射出される光線は、光学ガイドＧからの直接的な光線と、拡散スクリーンＥＤにより光学ガイドＧに戻された光線とによるものである。これにより、射出面ＦＳにより発生される拡散スクリーンＥＤからの光線の射出角は、相当に大きくなる。

光学ガイドＧは、光学ガイドＧの直交線Ｎに対する入射角が大きい場合でも、照射された時の見栄えを保つ。それにより、光学ガイドＧにより実現される機能、特に、サイドライト型の表示機能は、より良好に実現され、照射された状態における光学ガイドＧの美的外観が改善される。

簡略化のために図示していないある実施においては、本発明の照明または信号装置は、光学ガイドＧの各端に光源を備えている。従って、光学ガイドＧは、光学ガイドＧの両端から光線を伝播でき、それにより、光学ガイドＧを長くすることができる。

本発明の他の実施例においては、照明または信号装置は、少なくとも１つの交差部を有するように設けられた複数の光学ガイドＧを備えている。光源は、交差部に設けられ、各光学ガイドＧに光線を発生するようになっている。

自動車の照明装置に組み込まれる、本発明による光学ガイドの斜視図である。 図１に示す光学ガイドの端面図である。 光学ガイドの縦断面図である。 光線路を示す、光学ガイドの斜視図である。

符号の説明

ＥＤ 拡散スクリーン
ｆ１、ｆ２ 前面
ＦＲ 反射面
ＦＳ 射出面
ＦＴ 端面
Ｇ 光学ガイド
ＰＲ 反射プリズム
Ｘ 軸線

Claims (11)

1. 光線を発生する少なくとも１つの光源（Ｓ）と、前記光線を伝播させる少なくとも１つの光学ガイド（Ｇ）とを備え、前記光学ガイド（Ｇ）は、
   −光線の射出面（ＦＳ）をなす第１の面と、
   −光線の反射面（ＦＲ）をなし、射出面（ＦＳ）と対向する第２の面とを備える自動車の照明または信号装置において、
   前記光学ガイド（Ｇ）は、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）と対向して設けられた拡散スクリーン（ＥＤ）と関連づけられていることを特徴とする照明または信号装置。
2. 反射面（ＦＲ）に反射プリズム（ＰＲ）を設けたことを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 反射面（ＦＲ）に、光線を反射し、前記反射面（ＦＲ）の滑らかな面に凹形状となっている焦点を形成したことを特徴とする、請求項１記載の装置。
4. 反射面（ＦＲ）の変形により、前記焦点を形成するようにしたことを特徴とする、請求項３記載の装置。
5. 拡散スクリーン（ＥＤ）は、可視範囲の光線に対して不透明である反射面（ＦＲ）を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 拡散スクリーン（ＥＤ）は、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）と対向し、薄く着色された面を有していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
7. 拡散スクリーン（ＥＤ）は、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）と対向し、酸化チタン、脱色ポリマー、特に脱色ポリカーボネートを基剤とする面を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. 拡散スクリーン（ＥＤ）を、装置のベゼルに固定するか、またはベゼルと一体としたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 前記ベゼルの特性または表面の一部を変化させることにより、特に、表面を浸食させたり、被膜を追加または除去することにより、拡散スクリーン（ＥＤ）を装置のベゼルと一体としたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. 拡散スクリーン（ＥＤ）を、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）から、少なくとも０．５ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍ離して設けたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置。
11. 拡散スクリーン（ＥＤ）は、光学ガイド（Ｇ）から出る光線が、光学ガイド（Ｇ）の反射面（ＦＲ）を介して入射され、ランバート角度分布をもって、光線を反射面（ＦＲ）へ偏向させるようになっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。

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