JP2009518228A - 自動車のバックミラー - Google Patents

Abstract

自動車のバックミラー
乗物の外部後方に位置する物体の像を映すための自動車のバックミラーであって、レンズ（１；１’；１”；１”’）と、ミラー（２）とを有し、特徴となるのは、レンズは、光学軸（Aλ）と光学的焦点（Fλ；Fλ’；Fλ”）とを有する凹形の発散レンズで、ミラーは、実質的に凹形で、光線（Fse、Fc、Fsi）は、発散レンズを通過してミラーに向かい、当該ミラーにより、ミラーを見る運転手の視軸に一致する方向の光学的歪みを実質的に生じることなく、収束する形で反射される、ということであり、さらに、特徴となるのは、ミラー（２）には、凹形の反射面（２１）が形作られ、この面（２１）が、実質的に筒形の一部分に一致することである、というバックミラー。

Description

本発明は、乗物の外部後方に位置するものの像を映すための、自動車のバックミラーに関する。ここで用いられる「自動車」という語には、たとえば、自家用車、実用車（小型トラック、トラック、トラクタ、など）、そして、オートバイといった、それ自体が自動推進手段を有するあらゆるタイプの乗物が含まれる。かといって、本発明は陸上を走る乗物だけに限定されず、空中走行または水上走行する他の乗物にも適用できる。したがって、本発明は、最も具体的には、特に運転手の後方の視界を見やすくしたり拡大したりすることによって、運転手を助ける自動車用器具の分野に関する。

ほとんど全ての自動車には、１つまたは２つの側面バックミラーが外側に装着されており、運転手は、乗物の横方向の隣接位置にある領域に関する像を見る（すなわち、視界を得る）ことができる。同様に、乗物の内側にも、バックミラーが装着されており、当該ミラーにより乗物のすぐ後ろを視界に入れることが可能である。本発明は、最も具体的には、外側にある側面バックミラーに関するが、内側のバックミラーを考慮に入れないわけではない。そうした側面バックミラーは、従来の形では、死角（すなわち、乗物の近傍に位置し、ミラーから消えてしまう領域）に視界を拡大するため、平ら、またはわずかに凸形となったミラーで成る。従来のバックミラーでは、他の乗物に追い越される際に、死角が特に危険となる。運転手が、追い越しのために片側に接近してくる乗物を見落とすこともある。そうすれば、深刻な事故が生じることもあり得る。死角のサイズを小さくするために、従来のバックミラーでは、その最外部分に凸形の形状を付け、死角にまで視界を拡大させることが多かった。

さらに、そうした従来のバックミラーには、死角を満足ゆく形で補うことができない点の他にもいくつかの問題点が見られる。第一に、バックミラーにより乗物の横方向の外寸は大きくなり、それによって、他の乗物、通行人、または他の何らかの建物と衝突しかねないような突出した部品が作られるばかりでなく、乗物の抗力係数も低下する。駐車時に場所をとるのを緩和するため、すでに知られているように、従来のバックミラーには、乗物に沿う形で折り畳むことができるシステムが装着されている。それでもなお、電気的であれ、単に機械式であれ、折り畳みのメカニズムを組み入れることは、バックミラー全体の部品数の増加につながる。部品のこの増加は、当然ながら、バックミラーの全体的なコストを増加させる。

さらに、レンズと１つまたは複数の反射鏡とを組み合わせて使うバックミラーのシステムも、すでに知られている。これは、たとえば、米国特許文書６ ８８２ １４６号に当てはまる。この特許文書において、バックミラーは、対物レンズと、反射平面鏡と、そして、視野レンズとを有し、対物レンズは乗物の外側、反射平面鏡と視野レンズとは乗物の内側の位置に置かれている。

本発明は、そうしたレンズとミラーとで成るバックミラーを改良し、製造および取り付けを簡単にすると同時に、用いる部品の数を減らし、コストを低下させることを目的とする。

それらの目的の実現のため、本発明は、乗物の外部後方に位置する物体の像を映すための自動車のバックミラーであって、レンズと、ミラーとを有し、特徴となるのは、レンズは、光学軸と光学的焦点とを有する凹形の発散レンズで、ミラーは、実質的に凹形で、光線は、発散レンズを通過してミラーに向かい、当該ミラーにより、ミラーを見る運転手の視軸に一致する方向の光学的歪みを実質的に生じることなく、収束する形で反射される、ということであり、さらに、特徴となるのは、ミラーには、凹形の反射面が形作られ、この面が、実質的に筒形の一部分に一致することである、というバックミラーを提供する。

効果的な構成として、バックミラーは、１つだけのレンズと１つだけのミラーとを有することとする。
そのため、ミラーの凹側には、幾何学的前面が形作られており、この前面は比較的単純で、工業生産は特に容易である。平らなシートまたはプレートを用いて筒形面を作り、それによって筒形の定義を満たす面を生成する方法は、簡単かつ公知である。平面シートまたはプレートを変形させれば、一方向には曲線が、その曲線に対し垂直の方向には直線が形作られる。筒形の定義とは、こうして導線（任意形状とすることができる）を引き、それを母線に沿って投影することにより、満たすことができるものである。円筒形に関しては、円形を、当該円の中心を貫通する母線に沿って投影し、効果的な構成として、円形が形作られた面に対し垂直に延ばすことにより作ることができる。同様の幾何学的原理に基づいて、多種多様な断面（すなわち、筒形の導線に対応した断面）を有する筒形を形作ることができる。実際のところ、筒形面は、具体的に言えば押し出し成形によって特に簡単に製造できる。変形可能な素材を押し出しダイスに貫通させることにより、金型を通る形で作られた穴の形状と完全に一致する断面を持つ部材が、金型の出口において得られる。そうして押し出された部分は「筒形」であると言える。本発明において、凹んだ反射面は筒形であり、この形は、そのようにして筒形の断片、切片、切り抜き、またはさらに一般的には一部分を用いて作ることができる。

本発明の別の効果的な側面において、筒形は放物線状で、対称面と当該対称面に位置する焦線とが筒形に見られる。放物線とは、準線、焦点、そして対称軸によって特徴付けられる２次元曲線のことである。そうした曲線を、準線と対称軸との両方に対し垂直である母線に沿って投影すると、放物線を形作る断面を有した筒形が作られる。本発明において、凹形の反射面は、放物線状の断面を有するそうした筒形の部分の断片、切片、または一部分で作られている。当然のことながら、そうした筒形を形成するため、放物線が母線に沿って投影される際、放物線軸も母線に沿って投影され、結果として対象面を形成する。同様に、放物線の点焦点も、母線に沿って投影され、結果として直線の焦線を形成する。焦線は、放物線状の筒形の対象面に位置する。本発明の効果的な特徴によれば、対称面は、ミラーを見る運転手の視軸に対し実質的に平行である。言い換えれば、凹形の反射面の放物線状の湾曲は、ほぼ水平な面上にある。

本発明の別の側面によれば、ミラーの反射面には、水平中心線と縦中心線とが形作られており、これらは、実質的にミラーの中心において交差し、前記水平線には、実質的に放物線状の湾曲が見られ、前記縦線は、実質的に直線で、縦線は全て同様に直線で、水平線は全て前記水平中心線と同じ放物線状の湾曲を有する。この定義は、導線に従った形の放物線を有する筒形の断片から作られる面と同義である。

本発明のもう１つの効果的な特徴によれば、レンズの光学的焦点は、焦線を形作る。効果的な構成として、焦線は、ミラーに対し実質的に縦方向に配置されていることとする。この焦線は、正確な直線であっても、実質的な直線であっても、さらには曲線であってもよい。レンズにより、焦点ではなく焦線が形作られるのは、レンズが、たとえば球状であろうと非球状であろうと、回転体でないことを意味する。もしレンズが回転体を形成していれば、レンズの光学的焦点は、線の形をした焦点軸上にある一点となるはずである。線状の光学的焦点は二次元であるため、光学軸は光学面の形となり、焦線は前記光学面上に位置する。

本発明の別の側面において、筒形の焦線とレンズの焦線とは、実質的に平行で、別個の線である。すなわち、それらは一致しない。もう１つの効果的な側面において、筒形の焦線は、レンズの光学軸の近傍に位置している。この側面において、レンズの光学軸は光学面である。
本発明の特に効果的なもう１つの側面において、レンズは、凹形の前面と後面とを有し、後面は、実質的に平面で、ミラーの方に向いており、前面には、実質的に筒形の光学面を形作っている。したがって、ミラーとレンズとの両方が、ほぼ筒形をしている。２つの筒形の母線は、平行、かつ縦方向に配置するのが効果的である。効果的な第１の実施の形態において、光学面には水平中心線と縦中心線とが形作られ、それらは、実質的に光学面の中心において交差しており、水平中心線には湾曲が見られ、湾曲は縦中心線に対し垂直な面上にあり、全ての水平線は、実質的に水平中心線と同じ湾曲を、縦中心線に対し垂直なそれぞれの面に有する。効果的な構成として、水平な線の湾曲は円状で、決められた半径の円弧を形作っている。

単純な実施の形態において、縦中心線は直線で、他の全ての縦線も同様に直線である。そのため、レンズの光学面は、効果的な構成として円状の導線を有する筒形の定義に、厳密、または実質的に従った形となっている。そうした筒形レンズを作るのは特に簡単である。なぜなら、断面が一定のため、押し出しによって作ることができるからである。
より詳細かつ実際的な実施の形態において、縦中心線は、光学面が全体的には円環状となる形で、湾曲している。縦方向の湾曲は、円状とし、決められた半径の円弧に一致させるのが効果的である。しかしながら、湾曲を他の何らかの曲線の形にしてもよい。縦方向の湾曲により、光学面の凹形の性質がさらに増す。この縦方向の凹形の性質には、縦方向の視野線を互いに向かって移動させ、ミラーに見える物体が、縦横の比率に関してより「正常」な外観を示すようにする光学的効果がある。レンズの水平方向の湾曲には、ミラーの像を圧縮する効果があり、それによって、ミラーに見える物体は、高さは正常に保持された状態で特に細くなる。さらに、光学面を縦方向にも湾曲させることにより、ミラーに見える物体のこの比率の誤差を修正することができる。このようにして、光学面は、湾曲した管の一部分に一致した形となり、この形は全体的に円環状であると言える。この幾何学的な形は、次のように特徴付けられる。その特徴とは、横方向または水平方向の湾曲は、縦方向および垂直方向の湾曲に対し垂直な面において一定（たとえば、円状）であることである。

本発明のもう１つの効果的な側面において、縦中心線には、湾曲を強く付けられた下側領域が見られる。縦方向の線の湾曲に対し常に垂直である面における湾曲線について考慮すれば、水平線（とはいえ、必ずしも水平な平面上にあるとは限らない）の湾曲は、一定に保つことができる。光学面の下側領域において湾曲率を増すことは、光を下向き（すなわち、路面または歩道の方）に大きく屈折させるのに役立ち、それにより、運転手は、歩道の近傍に位置する領域を、たとえ変形した状態であっても見ることが可能になる。視界がこのように歩道にも及ぶことは、自動車を歩道にできるだけ十分近くに、または少なくとも歩道に平行に駐車しやすくするのに役立つ。したがって、縦中心線の湾曲率は、その高さの大部分にわたってほぼ一定で、下側ソーンにおいて大きく増す、という形になるだろう。

本発明のもう１つの効果的な側面によれば、レンズは、光線を車の内部の方へ屈折させるのに適したプラズマ状の形をしている。レンズをこのようなプリズム状の形とすることは、レンズをプリズムと組み合わせたり、連結したりすることと同じ意味を持ち、光線を乗物内部の方へ屈折させる働きがあるため、このプリズム状の形が存在しない場合よりも、ミラーをさらに乗物の内側に取り付けることが可能になる。結果として、レンズに組み込まれたプリスムにより、ミラーの位置を乗物の内側方向にずらし、それにより、バックミラーが乗物の外側に突き出す範囲をさらに小さくすることができる。

もう１つの側面において、レンズの光学軸は、レンズの中心とミラーの中心とを通過する光に対し、約１０度の角度αを成す。レンズはわずかに回転され、レンズの光学軸は、レンズの中心とミラーの中心とを通過する光ともはや一致しない形となる。このようにレンズを回転させることで、死角の範囲が最適化され、結果として、視界における乗物の車体の存在を、それが必要ない場合には小さくする、という働きをする。結果、視界の方向は、乗物に沿った位置には向きにくく、乗物の側面に向きやすくなる。

さらに、レンズの中心とミラーの中心とを通過する光は、乗物の垂直軸に対し、約１０度の角度βを成す。したがって、レンズの光学軸は、乗物の長手方向の軸（乗物のドアの窓の軸）に対し、約１５〜２５度の角度を成している。
本発明により、単一のレンズと単一のミラーとを有するバックミラーを提供することができる。レンズは、線状の焦点を形作る形とし、効果的な構成として、筒形で好ましくは放物線状であるミラーと組み合わせることが可能である。局所的な線状の焦点のために、レンズによる光学的歪みは、水平面にのみ生じ、縦面には全く見られない。このため、ミラーが修正する必要があるのは、水平方向の光学的歪みだけである。特に効果的なミラーの形状は、導線が効果的な構成として放物線状になっている筒形である。本発明のミラーは、いかなる場合も２つの機能を果たす。それらの機能とは、第１に、従来どおりの反射機能、第２に、従来どおりとは言えないが、レンズのような修正機能である。つまり、本発明のミラーには、従来どおりのミラーと、凹形の発散レンズにより生じた光学的歪みを修正する働きをするレンズとの両方が組み込まれている、と考えることができる。留意すべき点として、線状の焦点を持つレンズは、任意のミラーと共に用いることができ、ミラーは、必ずしも筒形または放物線状の筒形とする必要はない。対称的に、本発明の、筒形で、好ましくは放物線状の筒形であるミラーは、どんなレンズとでも共に用いることができ、レンズは、線状の焦点を有する必要はない。言い換えれば、レンズとミラーとは両方とも、互いに独立した形で保護されるのに適したものである。

本発明に関して、非限定的な例として本発明の実施の形態を示す添付図面を参照しながら、以下、より詳細に説明する。
まず、図１と図２とを参照する。これらの図では、本発明の第１の実施の形態におけるバックミラーの主要な２つの部品が、極めて概略的な形で全体的に見て取れる。これらの２つの部品はそれぞれ、レンズ１、ミラー２である。レンズとミラーとは、共通の支持体３に設けることができ、当該支持体３は何らかの適切な形状とすることができる。図１において、支持体３は、レンズ１をミラー２に接続するロッドまたは棒として概略的に示されている。支持体３は、光学部品であり、レンズ１とミラー２とは独立または分離した支持体に設置することもできるであろう。これらの３つの部品に加えて、バックミラーは４つ目の部品を有することとしてもよい。４つ目の部品とは、図２から見て取れるようにシェル４であり、シェル４は、レンズ１、ミラー２、そして、必至ではないが、支持体３を覆う。このシェル４は、乗物の車体または窓と協働して内部ハウジングを形作り、その中にレンズ１とミラー２とが収容される。シェル４も同様に光学部品である。

レンズ１は、凹形の発散レンズで、当該レンズには、凹形の前面１０と平面の後面１５とが見られる。このため、凹形の面１０からレンズを通過した光線は、平面１５から出ていく際には発散される形で分散する。この例において、前面１０には凹形の光学面１１が形作られており、当該光学面１１は、実質的または完全に筒形である。光学面１１は、水平線１２と縦線１３（ただし、図では、１本の縦中心線のみ示されている）とを有するものとして定義される。光学面１１は筒形であることから、縦線１３は直線で、全て互いに平行となっている。反対に、水平線１２は湾曲しているが、それでも、同様に互いに平行となっている。効果的な構成として、水平線１２の湾曲は円状で、それぞれが、一定の決まった半径の円弧を形成している。したがって、光学面１１は、円筒形の断片または一部分であると定義付けることができる。

全体的または全般的に筒形または細長い形状のレンズ１には、光学軸、さらに厳密に言えば、光学面Aλが形作られており、当該光学面Aλには縦中心線１３が含まれている。このように、こうした筒形レンズは、光学的な焦線である焦点Fλを形作り、当該焦線は、レンズの焦点距離に相当する分の距離をレンズから置いた形で、光学面Aλにおいて延びている。このことは、図１から見て取れる。この焦点距離は、約８〜１０センチ（cm）だろう。当然のことながら、線状の焦点Fλは、凹形の光学面１１と同じ側に位置している。光学面１１は筒形であるため、焦線Fλは縦方向に延びる直線であり、この直線は、縦中心線１３と平行で、結果として水平線１２が位置する面に対し垂直となっている。
さらに、レンズ１には固定エッジ１４が形作られており、当該エッジ１４は、たとえば、レンズを何らかの適当な支持体に固定するためにレンズを係合させる働きをする。

ミラー２は、反射面２１を有し、当該反射面２１は、この例においては実質的に正方形に近い形（すなわち、水平方向には長辺を、縦方向には短辺を有する長方形）をしている。しかしながら、ミラーには、何らかの他の形（たとえば、楕円形、長円形、横長形、多角形、または何らかの複雑な幾何学形状）を有する反射面２１が形作られていることとしてもよい。本発明においては、反射面２１の形は、複雑な凹形である。しかしながら、反射面の凹側は、全体的、近似的、あるいは実質的に、縦筒形の一部分、断片、一部、または部分とすることも考えられる。反射面２１には、水平中心線２２と縦中心線２３とが形作られ、これらの線２２、２３は、実質的にミラーの中心Cmにおいて交差する。筒形が縦または直立した状態であれば、縦線２３は、平行に走る他の全ての縦線と同様に、直線である。さらに、水平線２２の形状は、当該線２２に平行に走る他の全ての水平線と同様に、実質的または完全に放物線状である。さらに厳密に言えば、反射面２１は、放物線状の導線を有する筒形の一部分である。言い換えれば、筒形の断面の形状は、放物線状である。水平線２２と他の全ての水平線とは、放物線形をしており、したがって、筒形の放物線の中心で成る中心線Cpを通る。全ての放物線は、放物線軸または放物線の対称軸、そしてさらに、放物線の焦点により定義される。放物線は、さらに、放物線の準線（図示せず）によっても定義される。放物線の中心が（本実施例においては縦方向である）筒形の母線に沿って投影されると、中心点は、図１におけるCpに相当する中心線に変わる。同様に、放物線の対称軸が筒形の母線に沿って投影されると、この軸は、図１においてApで示された対称面に変わる。ミラー２は、その縦方向の中心線２３が縦に延びた向きに置かれているので、面Apは、本実施例において縦方向である。同様に、放物線の焦点（これは、点である）は、筒形の縦方向の母線に沿って投影されると、放物線の焦線に変わる。この放物線の焦線は、図１においてFpで示されている。この焦線Fpは、中心線Cpと平行で、当該中心線Cpもやはり、ミラー２の中心線２３に平行となっている。放物線の中心線Cpと放物線の焦線Fpも、図２から見て取れる。

レンズ１とミラー２とは、互いに相補的に位置付けられており、レンズの平面の後面１５は、ミラーの反射面２１の方を向いている。しかしながら、支持体３により支持軸が形作られていると考えた場合、レンズ１もミラー２も支持軸に対し垂直に置かれてはいない。レンズ１はわずかに、ミラー２は大きく傾斜しているため、レンズの中心Cλとミラーの中心Cmとを通過する中心光線Fcは、反射して運転手の目Oの方へ戻される。入射する中心光線と反射する中心光線との間の角度δは、約２０〜５０度である。さらに、レンズ１はわずかに傾斜していることを考えれば、レンズの光学軸Aλと、レンズの中心とミラーの中心とを通過する中心光線Fcとの間の角度αは、約５〜１５度（たとえば、１０度）である。

図２を参照すると、角度α、δがはっきりと見て取れる。さらに、中心光線Fcは、乗物の長手方向の軸に対し、同じく５〜１５度（たとえば、１０度）の角度βを成すよう方向付けられている。軸Avは、運転手のドアまたは運転手のドアの窓の軸として考えることもできる。このように、本発明のバックミラーは、中心光線がドアに対し角度βを成す形で、乗物に取り付ける必要がある。この形態において、レンズ１は乗物の外側に、一方、ミラーは一部が乗物の内側、一部が乗物の外側に置かれる。シェル４があるため、当然のことながら、ミラー２は、シェル４によって乗物の内側に連絡していると共に、乗物の外側とは隔離されている、という空間の中に置くことができる。そうすれば、レンズ１は、シェル４により形成され、ミラー２が置かれたシェルの内側への光の入り口としても役立つ内部空間を塞ぐ機能を果たす。

レンズ１により作られる視角γは、約３５度であるが、一方、従来どおりのバックミラーでは、視角がたった約２５度に限定される。内側の光Fsiは長手方向の軸Avと交差し、これによって車体の一部分が見えるようになる。反対側については、外側の光Fseは、視界を、従来どおりのバックミラーでは従来死角だった範囲にまで拡大するのに役立つ。このように、レンズ１を通過する光は、凹形のミラー２の方へ発散する形で方向付けられ、凹形のミラー２により反射され、実質的に光学的歪みを生じない形で、運転手の目Oの方へ収束する形となる。

ミラーとレンズとの互いに対する向きに関しては、ミラーを形成する筒形の各母線と、レンズを形成する筒形とが、平行となる形で配置されている。さらに詳しく言えば、ミラーの縦中心線２３が、レンズ１の光学面１１の縦中心線１３と実質的に平行になる形で配置されている。同様に、ミラーの水平中心線２２は、レンズ１の水平中心線１２と同じ平面上に位置している。レンズ１とミラー２との距離に関しては、ミラーの放物線状の筒形の線状の焦点Fpは、レンズの線状の焦点Fλの近傍に位置している。これは、図１でも図２でも同じように明らかに見て取れる。また、留意すべき点として、放物線状の筒形の線状の焦点Fpは、レンズの中心Cλとミラーの中心Cmとを通過する光Fc上に位置している。線状の焦点Fp、Fλは、互いに平行に延びていることが好ましいが、一致はしない。つまり、焦点Fp、Fλ同士の間には距離がある。線状の焦点同士をこうして区別することにより、ミラーに反射され、運転手の目の方へ方向付けられる光を収束することが可能となる。

レンズ１とミラー２とは、両方ともに筒形で、平行な母線に沿って延びていれば、（図２の水平断面図は、図１を全体的に示す図であって）レンズまたはミラーの縦の長さ内であればいかなる高さに位置付けてもよい。
実質的または完全に筒形である光学面１１をレンズに形成することは、光学的な面と製造の面との両方において、特に効果的である。光学的な面においては、縦方向に光学的な歪みがなく、光は、縦中心線１３を介して分散または歪みのない状態でレンズを通過する。分散は、水平面のみにおいて生じる。製造の面においては、光学面の形状が筒形であり、筒形は比較的簡単に作ることができる幾何学形状であるため、製造はより簡単になる。

また、ミラーの放物線状の筒形状も、筒形のレンズ、または他の何らかの任意の形状のレンズと組み合わせた場合に効果的である。筒形の面を作るのは容易であるため、筒形のミラーも、筒形のレンズと同じくらい簡単に作ることができる。しかしながら、放物線状の筒形のミラーを筒形のレンズと組み合わせることが、やはり効果的である。それは、前記レンズには縦面における分散がなく、放物線状の筒形のミラー２は、レンズが原因で生じる光学的な歪みを修正する必要がないためである。上述したように、光学的歪みは、水平面のみに生じ、この歪みは、ミラー２の放物線状の筒形状により、簡単に修正される。よって、得られる画像は、水平面においては圧縮されているが、縦面において歪みはない、というものとなる。これについては、運転手がミラーを覗き込む際に見える像を示す図７（a）を参照すれば明らかである。ミラーに見られるさまざまな点は、視野線の水平方向と縦方向との両方に関する密度（density）を表示、または示唆するものである。 バックミラーの右側に位置する十字記号は、地平線上の道路の軸を示している。見て取れるように、水平方向の視野中心線における点の密度は、特に両端で大きく、縦方向の視野線における点の密度は、一定である。このバックミラーに映る像は、水平方向には大きく圧縮されているが、縦方向には実物どおりのものである。したがって、物体の比率は保たれていない。

図３を参照しながら、以下、比率のそうした損失がいかに修正され得るかについて説明する。図３に示す第２の実施の形態において、ミラーは、第１の実施の形態のミラーと同一であっても構わない。しかし、この実施の形態におけるレンズ１’では、縦中心線１３’は湾曲しており、この湾曲は、効果的な構成として円弧に一致する、という点において、第１の実施の形態のレンズ１と異なっている。第１の実施の形態において、中心線１３は、実質的または完全に直線状で、ミラー２の縦中心線２３に平行に延びている。第２の実施の形態において、湾曲した縦中心線１３’は、面上に延びているが、その面は、ミラーの縦中心線２３も含んでいる。レンズ１’の水平線１２’は、第１の実施の形態と同様に湾曲しており、この湾曲は、好ましい構成として、円弧に一致している。さまざまな水平線１２’は、実質的には互いに平行となっており、さらに厳密に言えば、さまざまな湾曲線１２’は、縦線１３’に対し垂直な面でそれぞれ延びている。また、水平方向の湾曲線１２’が延びる面は、縦線１３’の接面（ここで前記面は線１３’と交差する）に対し垂直と言える。図３から見て取れるように、縦線１３’の湾曲は小さいため、水平方向の湾曲線１２’は、実質的に平行に延びている。したがって、レンズ１’の後ろ側の光学面１１’は、水平線１２’により形作られる断面のトーラス形の部分と、縦線１３’により形作られる湾曲した垂直方向の広がりの部分とで形作られている。トーラス形とは、円状の断面を有する管であって、明らかに湾曲が見られるもの、と定義することができる。この実施の形態において、湾曲は、線１２’の湾曲と同様に円状とするのが効果的である。

さらに、そうしたレンズ１’は、焦線Fλ’を形作る。しかしながら、縦線１３’は湾曲しており、もはや直線状ではないため、中心線１３’を通過する光線は、中心Cλを通過するものを除いて、やはり分散される。このことは、光学的には、ミラーの像を縮小する形で作用する。これは、図４（a）、（b）に示されている。図４（a）において見て取れるように、長方形の幾何学形状（図の簡素化を目的とした形状）を有する物体は、第１の実施の形態のレンズ１を通過した後、ミラー２の中にはほぼ正方形の像Iとなって映る。結果として、運転手は、ほぼ正方形の像Irを見る。図４（b）において、物体O’は、物体Oより大きい。というのも、長方形の物体O’の長い方の側面は、物体Oの長い方の側面より長いためである。レンズ１’を通過すると、ミラー２には、図４（a）の像Iと同様のほぼ正方形の像I’が得られる。その結果、運転手は、図４（a）の像Irとほぼ同一の像Ir’を見る。このように、縦方向の寸法が異なる物体O、O’は、ほぼ同一に見える反射像Ir、Ir’を生ずる。これは、レンズ１’の縦線１３’はわずかに湾曲しているが、縦線１３は完全に直線状であることが原因となって起こる。線１３’の湾曲は、像I’の高さを小さくする作用を持ち、これは、光学視野線の場合、圧縮に相当する。対称的に、高さが同一の物体の場合、高さの異なる像Ir’となって見える、と言える。像Ir’は像Irより縦方向にさらに圧縮されるためである。

このように、ミラー２’の縦線１３’の湾曲は、運転手から見た反射像における比率を、近似的または実質的、あるいは実に完全に再構築する役割を果たす。これは、図７（b）に示されており、図７（b）は、図７（a）と同様の図であるが、図３に示されたバックミラー（すなわち、レンズ１’の縦線１３’がわずかなクリアランスを備えたミラー）を用いた場合のものである。図７（a）と比較すると、縦方向の点線により示された縦方向の視野線は間隔が空いており、この間隔は、図７（a）の間隔と同一であると言える。反対に、水平方向の視野線は間隔がせばめられているのが見て取れる。図７（b）においては３本の水平方向の視野線が見られるが、これに対し、図７（a）においては、１本の水平方向の中心視野線のみが見られる。ミラーに見える像に関するこれらの図から容易に理解できるように、物体の比率は、図３のミラーの場合よりも忠実に再現される。すなわち、図７（b）における水平方向の点と点との間の間隔は、縦方向の点と点の間の間隔とほぼ同一である。このことは、図７（a）においては当てはまらず、縦方向の点と点との間の間隔は、水平方向の点と点との間の間隔よりも相当に大きい。したがって、図３に示すバックミラーを用いた場合に、物体はおおよそ自然な比率を維持する。

レンズ１、１’に共通の重要な特徴として、両方ともがそれぞれ、直線に沿って延びる光学的焦点を形作る、という点がある。しかしながら、レンズ１の線状の光学的焦点Fλは完全に直線状であるが、レンズ１’の線状の光学的焦点は湾曲し、縦中心線１３’の湾曲に一致する形となっている。
図５は、図３のバックミラーの変形例を示す図である。ミラー２は、図１の第１の実施の形態および図３の第２の実施の形態のものと同一であっても構わない。しかし、レンズ１”は、その縦線１３”の湾曲率が下側領域において大きく増している、という点で、レンズ１’と異なっている。つまり、縦線１３”は、２つの領域に分けることができる。それらの２つの領域とは、レンズの高さの大部分にわたって延びる主要領域１３１と、レンズの高さのほぼ下側４分の１に限定された下側領域１３２とである。主要領域１３１の湾曲は、図３に示す第２の実施の形態の線１３’の湾曲と同一である。効果的な構成として、領域１３１の湾曲は円状で、円弧を形作っている。下側領域１３２にはより大きな湾曲が見られ、この湾曲も円弧に一致している。領域１３２における湾曲率の増大は、図５から見て取れるように、レンズの厚みを大きくすることで実現できる。「水平方向」の線１２”に関しては、湾曲が見られ、この湾曲は、効果的な構成として同一で、円弧と一致する。第２の実施の形態と同様に、線１３”に対し垂直な面には、異なった湾曲線１２”が延びている。そして、下側領域１３２における縦線１３”の湾曲率は極めて大きいため、領域１３２において、湾曲線１２”が位置する面は、徐々に縦方向に近くなる。線１２”を「水平方向」の線と呼ぶのは、この実施の形態においては厳密には正しくない。というのも、領域１３２において、線１２”が位置する面は、水平方向から大幅にずれているためである。しかしながら、これらの線１２”は、縦線１３”に対し垂直な面上に延びていることを考慮し、明確に理解しやすくするため、「水平方向」の線と呼び続けることにする。対称的に、縦線１３”は、分かれた２つの湾曲が見られるため、完全に縦方向であるとは言えない。しかしながら、線１３”は縦方向の面上に延びており、この面にはミラー２の縦中心線２３も含まれていると言える。最初の２つの実施の形態と同じように、このレンズ１”は、焦線Fλ”の形の光学的焦点を形作る。

図５のバックミラーを覗き込んだ際に見える像に関しては、それに対応するものを図７（c）に示してある。水平線の密度は、図７（b）の密度とほぼ同一である。これは、水平線１２’の湾曲率がほぼ同一であるためである。反対に、縦線の密度は、バックミラーの下側部分において、レンズの下側領域１３２に対応する形で、相当高くなっている。見て取れるように、縦線の密度は、バックミラーの高さの大部分にわたって、主要領域１３１に対応する形で、ほぼ一定となっている。しかしながら、縦線の密度は、図７（b）に比べて高い点も見て取れる。このことにより、線１３”には、線１３’のよりわずかに強い湾曲が生じる。その一方、バックミラーの下側部分において、縦線の密度は極めて高く、これにより、乗物のすぐそばの路面を見下ろすことが可能になる。こうしたバックミラーを用いれば、運転手は、歩道のそばに駐車を試みる際にその歩道を見ることができる。これにより、車を、歩道に正確に平行な形、かつ歩道にできるだけ接近する形で駐車することが可能になる。したがって、運転手が乗物のすぐそばの路面を見ることを可能にすることが下側領域１３２の主要な機能であると言える。当然のことながら、バックミラーの下側部分においては像の歪みは大きいが、バックミラーの大部分においては、歪みは制限されているか、または存在しない。よって、図５のバックミラーでは、実用性の面で申し分なく、特に広範囲にわたる見通しが得られる。物体はその水平方向と縦方向との両方で比率が保持され、死角はとりわけ十分に補われ、さらに、運転手は車を歩道のそばに駐車する際にその歩道を見ることができる。

この形態でもやはり、レンズ１”は線状の光学的焦点Fλ”を形作り、この焦点Fλ”は、線１３”に対応する形でわずかに湾曲している。
再び図２を手短に参照すると、レンズは、線Avで示された乗物の外側に位置し、一方、ミラー２はその線上にある。このことは、バックミラーの一部は外側に、一部は内側に位置することを意味する。さまざまな理由で、ミラーは、できるだけ内側奥に置くことが好ましいと考えられる。これは、レンズ１”’にプリズム１６が組み込まれた（図６の）バックミラーを用いることで可能となる。プリズムには、分散または光学的歪みを生じることなく光線を屈折させる、という公知の機能を有する。プリズム１６は、単一の光学部品を構成する形で、レンズに組み込まれている。光学面１１’は、図３のものと同一とすることができる。プリズム１６があることによって、図６に示されているように、レンズの右側の厚みは大きく、レンズの左側の厚みは小さくなる。これは、レンズ１”’の前面１５が、他の実施の形態のレンズの前面に対する縦軸を中心としてピボット運動された形でずれた面にあることを意味する。こうした前面の向きの変化には、レンズを出てゆく光線を、歪みや分散のない形で屈折させるのに適したプラズマの機能をレンズに与える効果がある。結果として、光線は右にずれ、ミラー２も右（すなわち、乗物の乗員室の内側）にずらすことができる。プリズム１６の前面１５の傾きをさらに大きくすれば、それに対応する形でミラー２を乗物のさらに内側にずらすことができる。そうしたプラズマ機能は、図１、３、そして５に示した他の実施の形態でも実施することができる。同じことは、図５の下側領域１３２にも当てはまり、これも同様に、図１、３、そして６の他の実施の形態においても実施できる。理想的なバックミラーは、図５の実施の形態と図６の実施の形態とを組み合わせて形成でき、それによれば、乗物の乗員室の内側に位置するミラーに、図７（c）の像に相当する像が写し出される。

留意すべき点として、全ての実施の形態において、ミラーは同一のものとすることができ、ミラーは、効果的な構成として筒形の一部分で形成されており、この筒形の導線は放物線状である。これは、各種実施の形態のレンズ全てが、点ではなく線の形の光学的焦点を形作る、という事実からきている。
各種レンズ１、１’、１”、１”’は、放物線状の筒形のミラーとは関わりなく実施でき、いかなるミラーと共に用いることもできる。言い換えれば、これらのレンズは、バックミラー以外の光学装置で用いることもできる。したがって、それぞれのレンズは独立した形で保護するのに適している。さらに、放物線状の筒形の形状をしたミラーも、レンズ１、１’、１”、１”’と関わりなく実施できる。ミラーの放物線状の筒形の形状は、デザイン上、および製造上の理由で特に効果的であり、そのため、ミラーは、バックミラーとは関係のない他の用途にも使用できる。したがって、このミラーに関しても独立した形で保護することが考えられる。

レンズ１、１’、１”、１”’は全て、全体的に長方形の形をしている。しかしながら、レンズは、全体として実質的または完全に筒形の光学面を残していれば、他の何らかの形（たとえば、丸形、横長形、長円形、正方形、など）にすることもできる。
点状の光学的焦点を備えた円形対称レンズを用いたバックミラーと違い、本発明のバックミラーは、線形ジオメトリを利用し、ミラーと、さらにはレンズとが全体として実質的または完全に筒形で、その導線は、円形または放物線形といった比較的単純な形状をしている。

本発明の自動車バックミラーの第１の非限定的な実施の形態における、レンズとミラーとを示す概略斜視図である。 図１のバックミラーを光学的に示す概略図である。 図１と同様の図で、本発明の第２の実施の形態におけるレンズを用いたバックミラーを示す図である。 （a）図１の第１の実施の形態と図３の第２の実施の形態との間の像に関する違いを示す概略斜視図である。（b）図１の第１の実施の形態と図３の第２の実施の形態との間の像に関する違いを示す概略斜視図である。 図１と同様の図で、本発明のバックミラーの第３の実施の形態を示す図である。 図３と同様の図で、本発明のバックミラーの第４の実施の形態を示す図である。 （a） 図１のミラーに対応する視野線を示すミラーの図である。（b） 図３のミラーに対応する視野線を示すミラーの図である。（c） 図５のミラーに対応する視野線を示すミラーの図である。

Claims (17)

1. 乗物の外部後方に位置する物体の像を映すための自動車のバックミラーであって、レンズ（１；１’；１”；１”’）と、ミラー（２）とを有し、
   特徴となるのは、
   レンズは、光学軸（Aλ）と光学的焦点（Fλ；Fλ’；Fλ”）とを有する凹形の発散レンズで、ミラーは、実質的に凹形で、光線（Fse、Fc、Fsi）は、発散レンズを通過してミラーに向かい、当該ミラーにより、ミラーを見る運転手の視軸に一致する方向の光学的歪みを実質的に生じることなく、収束する形で反射される、ということであり
   さらに、特徴となるのは、
   ミラー（２）には、凹形の反射面（２１）が形作られ、この面（２１）が、実質的に筒形の一部分に一致することである、
   というバックミラー。
2. １つだけのレンズと１つだけのミラーとを有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のバックミラー。
3. 筒形は、実質的に放物線状の導線が形作るものであり、そのため、筒形は放物線状で、対称面と当該対称面に位置する焦線とが筒形に見られること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のバックミラー。
4. 対称面は、ミラーを見る運転手の視軸に対し実質的に平行であること、
   を特徴とする請求項３に記載のバックミラー。
5. ミラーの反射面（２１）には、水平中心線（２２）と縦中心線（２３）とが形作られており、これらは、実質的にミラーの中心（Cm）において交差し、前記水平線は、実質的に放物線状の湾曲を有し、前記縦線は、実質的に直線で、縦線は全て同様に直線で、水平線は全て前記水平中心線と同じ放物線状の湾曲を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバックミラー。
6. レンズの光学的焦点は、焦線を形作ること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバックミラー。
7. 焦線は、ミラーに対し実質的に縦方向に配置されていること、
   を特徴とする請求項６に記載のバックミラー。
8. 筒形の焦線とレンズの焦線とは、実質的に平行で、別個の線であること、
   を特徴とする請求項３、６、または７のいずれかに記載のバックミラー。
9. 筒形の焦線は、レンズの光学軸の近傍に位置していること、
   を特徴とする請求項６または７に記載のバックミラー。
10. レンズは、凹形の前面と後面とを有し、後面は、実質的に平面で、ミラーの方に方向付けられており、前面には、実質的に筒形の光学面（１１）を形作っていること、
    を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のバックミラー。
11. 光学面には水平中心線（１２、１２’、１２”）と縦中心線（１３、１３’、１３”）とが形作られ、それらは、実質的に光学面の中心（Cλ）において交差しており、水平中心線には湾曲が見られ、湾曲は縦中心線に対し垂直な面上にあり、全ての水平線は、実質的に水平中心線と同じ湾曲を、前記中心線に対し垂直なそれぞれの面に有すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のバックミラー。
12. 縦中心線（１３）は直線で、他の全ての縦線も同様に直線であること、
    を特徴とする請求項１１に記載のバックミラー。
13. 縦中心線（１３’、１３”）は、光学面が全体的には円環状となる形で、湾曲していること、
    を特徴とする請求項１１に記載のバックミラー。
14. 縦中心線（１３”）には、湾曲を強く付けられた下側領域（１３２）が見られること、
    を特徴とする請求項１１、１２、または１３に記載のバックミラー。
15. レンズ（１”’）は、光線を車の内部の方へ屈折させるのに適したプラズマ状の形（１６）をしていること、
    を特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のバックミラー。
16. レンズの光学軸（Aλ）は、レンズの中心（Cλ）とミラーの中心（Cm）とを通過する光（Fc）に対し、約１０度の角度αを成すこと、
    を特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のバックミラー。
17. レンズの中心（Cλ）とミラーの中心（Cm）とを通過する光（Fc）は、乗物の長手方向の軸（Av）に対し、約１０度の角度βを形成すること、
    を特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のバックミラー。

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