JPH07120485B2 - 自動車用に特に適した大面積薄形の均一照明装置 - Google Patents

自動車用に特に適した大面積薄形の均一照明装置

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JPH07120485B2
JPH07120485B2 JP3078274A JP7827491A JPH07120485B2 JP H07120485 B2 JPH07120485 B2 JP H07120485B2 JP 3078274 A JP3078274 A JP 3078274A JP 7827491 A JP7827491 A JP 7827491A JP H07120485 B2 JPH07120485 B2 JP H07120485B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に大きな面の照
明装置に関し、更に詳しくは、自動車用に特に適してい
る深さの浅い大きな領域にわたって均一な照明を行うも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】現代の工業デザインにおいては、大きな
面領域を照明することを必要とする多くの用途がある
が、照明される面領域に直角であって、光源のために利
用できる距離は小さい。このような場合における問題は
許容できる価格で薄いパネルに均一な照明を行うことで
ある。
【０００３】このような用途の１つにおいて、自動車の
製造業者は自動車のモデルのいくつかの後部デッキの開
閉部上に大きな装飾用反射領域を追加している。この反
射領域はクォ―タパネル上の後部照明とよく調和し、昼
間は楽しい外観を見せている。しかしながら、夜には、
これらの領域は黒くみえて美しくない。これらの大きな
領域を白熱電球で照明する場合には２つの問題がある。
第１には、白熱電球のような点光源を使用してこのよう
な大きな領域を均一に照明することは困難なことであ
る。第２には、後部デッキの開閉部が閉じる場合に後部
デッキの開閉部に取り付けられているランプが受ける大
きな加速度はランプのフィラメントを変形したり、また
は破損さえもするのに充分なものである。発光ダイオ―
ド（ＬＥＤ）はこのような白熱電球の問題を解決する代
わりの光源として非常によく機能することができる。
【０００４】他の用途においては、液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）がパ―ソナルテレビからコンピュ―タのディ
スプレイまでの種々の用途に通常使用されている。ＬＣ
Ｄが普及している主な理由の１つは形状が小さく、電力
消費が少ないことである。ＬＣＤ用の現在の照明装置は
高効率の蛍光灯および照明箱空洞を使用して、均一な照
明を行っている。ＬＣＤを更に満足なものにするため
に、ＬＣＤは現在一般に背面照明源を備えている。ＬＣ
Ｄを薄いフラットパネルディスプレイとして使用すると
いう利点を保持するために、この背面照明源もまた薄い
ものでなければならない。この種の設計は、ディスプレ
イの均一な背面照明を達成するためにランプの大きさお
よび照明箱空洞の大きさによってある最小の厚さのもの
でなければならない。
【０００５】広い領域にわたって均一な照明を達成し、
しかも薄い他の種類の照明装置はルミテックス社（Lumi
tex,Inc.）によって製造されている。このルミテックス
社の装置は高効率の光源を使用し、光を光学ファイバ束
内に集中させることによって光を集めている。束になっ
ているファイバは扇状に広げられて、フラットパネル内
に編み込まれる。この編み込みパタ―ンのファイバを鋭
角におりまげることによって織り込まれたパネルから光
が漏洩するようになっている。この装置の欠点は構造上
の価格であり、また漏洩する光に方向性がなく、高度の
均一性を達成するように設計した場合効率が低いことで
ある。
【０００６】
【発明の目的】従って、本発明の全体的な目的は、深さ
が浅い大きな領域にわたって均一な照明を行う装置を提
供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、大きな面積の薄形で
高効率の均一な照明装置を提供することにある。
【０００８】本発明の別の目的は、高効率光源からの光
を集めて導き、この光を大きな領域にわたって均一に分
配して放出する効率のよい装置を提供することにある。
【０００９】
【発明の概要】本発明によれば、プラスチックのくさび
形状部が被照明領域の背面に取り付けられるかまたは一
体的に形成される。光は高効率光源から集められる。こ
の集められた光は光学ファイバのような１つ以上の光ガ
イドに入力として集中される。この光ガイドまたはファ
イバは光学的に透明なプラスチックのくさび形状部の縁
部に融合するか、または他の方法で結合される。くさび
形状部の形状は、くさび形状部が薄くなるに従って縁部
に結合された光の内部反射角度を増大するようになって
いる。更に、くさび形状部の傾斜のついた背面は照明用
の光ビ―ムがくさび形状部を通ってその頂部に向かって
進むに従って照明用光ビ―ムのより多くを遮るようにな
っている。更に、照明光の均一性を増強するために、く
さび形状部の照明面上またはくさび形状部の体積内に散
乱センタが設けられ、その数は光源からの距離が離れる
に従って増大するように作られる。
【００１０】上述したおよび他の目的、態様および利点
は図面を参照した本発明の好適実施例の次に示す詳細な
説明からよく理解することができるであろう。
【００１１】
【実施例の記載】次に、図面、特に図１を参照すると、
本発明による照明装置１０の基本構造が示されている。
この照明装置は透明なプラスチックのくさび形状部１２
を有している。このくさび形状部は、例えばアクリル、
ポリカ―ボネイトまたはポリスチレンのようなモ―ルド
成形可能な熱可塑性物質から形成される。くさび形状部
１２の矩形縁部１３に沿って複数の光学ファイバ１４が
ある。この光学ファイバ１４は共通の束にまとめられて
いる。この束は好ましくは球形状の反射器の中心に設け
られている例えばア―クランプのような高効率光源１６
からの集中光を集めるように位置決めされている。ファ
イバ１４の端部とくさび形状部１２との間の結合はこれ
らを互いに融解したり、または反射損失を減らすように
何等かの他の方法で形合させることによって行われると
ともに、前面１８すなわち光放出面の全体にわたって均
一な照明を行うようにファイバからの光をビ―ムの方向
に対して直角な方向に広げるようにしている。照明装置
１０の種々の用途に対して、前面１８は照明される領域
と同一の広がりを有するように構成される。くさび形状
部の図２に更に詳細に示す背面２０は反射コ―ティング
を塗布される。この反射コ―ティングは好ましくは、ニ
ュ―ヨ―ク州、ロチェスタのコダック社によって製造さ
れるような硫酸バリウムＢa ＳＯ4 のような拡散反射物
である。代わりに、反射コ―ティングはスパッタされた
アルミニウムのような特殊な反射材料であってもよい
が、これは一般に拡散反射材料のような良好な結果を生
じない。
【００１２】図２はくさび形状部１２の体積内での、矩
形縁部１３に設けられた光学ファイバ１４の１つからの
光の反射を示している。図２は背面２０が前面１８に対
して徐々に近づいているという点において図１に示すも
のと異なる方法で背面２０を示している。前面１８によ
って表されるような大きな面積の照明における課題は照
明をかなり均一に行うことである。縁部照明技術を使用
した本発明の実施によってこれを達成するために、２つ
の原理を組み合わせる。第１は、くさび形状部が薄くな
るに従って、単位距離当りの反射角度を増大し、背面２
０すなわち反射面は光ビ―ムがくさび形状部の頂部に向
かって進むに従って、縁部１３に設けられているファイ
バ１４から放出される光線１９ａ…１９ｎとして示され
ている光ビ―ムをより多く遮ることである。第２には、
光放出面すなわち前面１８から放出される光線１９ａ…
１９ｎのグル―プによって示されるように光を全ての方
向に送り出す、光放出面に関連する散乱センタの数であ
る。散乱効果は光源１４から離れる方向に増大する。背
面２０上の反射材すなわち反射コ―ティングは、反射材
によって吸収されない全ての光を反射材によって反射し
て、前面１８を通って放出させるようにする。上記のい
ずれもそれぞれ均一性を改善し、用途によって一方のみ
でもよい。
【００１３】散乱源は前面１８のけがきまたは溝形成、
或いは塗布によって前面１８上に形成され、ここで散乱
源の密度は光源１４に近い所では低く、光源からの距離
が増大するに従って高くする。散乱源は図３Ａおよび図
３Ｂに示されている。これらの図はそれぞれ散乱源とし
て溝１７Ａおよび穴１７Ｂを示している。この溝および
穴は好ましくはそれらの位置が矩形縁部１３に設けられ
た照明源１４から離れるに従って前面上の出現回数すな
わち密度が増大するようになっている。
【００１４】代わりとして、散乱源は光源からの距離が
増大するに従って密度が増大するようにくさび形状部の
体積内に形成したものでもよい。これは図４に示されて
いる。図４はくさび形状部１２の体積内の散乱粒子１７
ｃを示している。散乱した光線は矩形縁部１３において
光学ファイバ１４から放出された個々の光１９ａ…１９
ｎから成るグル―プ１９ａ…１９ｃとして示されてい
る。これらの粒子は熱可塑性材料と混合される受動性の
ものすなわち不活性のものであり、プラスチックを堅め
る前にくさび形状部の頂端部に向かって徐々に設定する
ことができ、これにより概略的に図示するようにこのよ
うな光散乱センタの密度を増大することができる。粒子
は米国特許第４，４３５，０４７号および第４，６１
６，９０３号に記載され、カリフォルニア州、サニベ―
ルのタリク社（Taliq Corp. ）によって生産されている
ようなカプセル封止された液晶であってよい。
【００１５】透明電極２１および２１′がそれぞれ電界
を供給するためにくさび形状部の前面１８および背面２
０上に設けられている。電界がない場合における通常構
造的に歪んだ形状に対比して、電界を供給した場合には
電界の方向に平行に液晶が整列されるという効果があ
る。電界が存在する場合、液晶の透明性は電界強度の関
数であるので液晶は更に透明になる。液晶がくさび形状
部の全体を通して不均一に分布されている場合には、く
さび形状部の全体にわたって均一な電界を供給すること
によって光散乱作用を望ましいものに制御することがで
きる。一方、カプセル封止された液晶を使用することに
よって製造の柔軟性が与えられる。特に、カプセル封止
された液晶はくさび形状部１２の体積内に均一に分布
し、不均一な電界をくさび形状部に供給することによっ
て光散乱センタの密度を徐々に増大するという効果が得
られる。すなわち、エンベロ―プを横切って供給される
電界を適当に選択することによって、くさび形状部１２
の前面１８から放出される照明光は用途により望まれる
通りに均一に形成し得る。
【００１６】本発明による照明装置が自動車の後部デッ
キ上の例えばアプリケ（大きな材料片に固定された切抜
き装飾）を照明するために使用される場合、背面が前面
に対して一連のくさび形状部を形成し、各くさび形状部
が該くさび形状部の厚い端部すなわち縁部の光学ファイ
バによって照明されるようにプラスチックをモ―ルド成
形することによってアプリケは形成される。背面は粗面
化され、背面によって吸収されない光の全てが背面によ
って反射されて、アプリケの前面１８を通過するように
前述した拡散反射材が背面に塗布される。くさび形状部
の目的はできるだけ均一な照明を前面１８を通して行う
ことである。アプリケが反射するものであることが望ま
しい場合には、２層に形成され、そのうちの外側の層は
背面上に通常の角のある立方体の反射面を備え、第２の
層は図１で全体的に示したくさび形状構造を有するもの
である。
【００１７】自動車の後部のような非常に大きな領域の
場合には、各々が例えば光学ファイバの端部のようなそ
れ自身の光源を備えている一連の照明装置を有すること
が必要である。図１に符号１６で示したように、ファイ
バへの光源は反射器の中心に設けられている放電ランプ
光源または同様な高効率光源である。前記の「背景」部
分で説明した白熱電球と異なって、このような放電ラン
プはフィラメントが損傷することもないので、大きな加
速度に対する恐れもなくデッキの開閉部上に取り付ける
ことができる。
【００１８】本発明の実施において考慮されなければな
らないいくつかの変数があることは本技術分野に専門知
識を有する者にとって明らかであろう。これらの内の第
１のものはプラスチックのくさび形状部１２内に導入さ
れる光ビ―ムの性質である。一般に、くさび形状部の前
面１８から放出される照明光の均一性を最良にするため
に光ビ―ムはコリメ―トされたもの、またはそれに近い
ものが望ましい。第２には、くさび形状部の厚さおよび
角度は特定の用途に対して決定されるべきである。最後
に、使用する場合には、前面１８上またはくさび形状部
１２の体積内における光散乱センタの位置および分布に
ついて決定しなければならない。
【００１９】本発明の実際の例が図５および図６に示さ
れている。これは自動車のスピ―ドメ―タを照明するよ
うに構成された二重くさび形状部照明装置２２を示して
いる。スピ―ドメ―タそれ自身はＬＣＤ技術を使用して
形成され、二重くさび形状部構造はＬＣＤを背後から照
明するために使用されている。図５および図６に示す実
施例では、光は前述したように高効率光源（図示せず）
から集められる。この集められた光は一対の光ガイド２
４に入力として集束され、図５において光線２５ａ…２
５ｎとして示されているように二重くさび形状部２６の
縁部２８および３０内に伝達される。縁部２８は部分２
８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃおよび２８Ｄから構成されるのに
対して、縁部３０は部分３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃおよび
３０Ｄから構成される。二重くさび形状部の形は図６に
よく示されているが、２つのくさび形状部２６は共通縁
部３３で接合されている。照明装置２２の各くさび形状
部２６の背面（３２）および前面（３４）は互いに徐々
に近づき、２つのくさび形状部２６の前面３４は照明さ
れる面と合致する共通の照明面を形成している。図５に
示すように、光２５ａ…２５ｎの広がるビ―ムは鋸歯状
の縁部分２８Ａ…３０Ｄによって遮られ、二重くさび形
状部２６の薄い中心部に反射される。鋸歯状の縁部２８
および３０の面はスパッタ―されたアルミニウムのよう
な特殊な反射材を塗布されている。図示の実施例では鋸
歯状部は光ビ―ム２５ａ…２５ｎがほぼ同じル―メンの
７つの部分に分割されるように設計されている。鋸歯状
縁部２８および３０の７つに分配された光ビ―ムは二重
くさび形状部の背面３２（図５）によって反射され、図
１で示した構造と同じように前面３４（図６）から放出
される。
【００２０】図７は、図６に示す二重くさび形状部２６
の背面３２を更に詳細に示している。背面は、４５°の
立ち上がり部３６で段部を付けられた面を形成するよう
に光（光線２５ａおよび２５ｎで示される）が伝播する
方向に直角に図３Ａで説明した溝部１７ａが形成されて
いる。立ち上がり部３６は光線２５ａおよび２５ｎを遮
り、この光線を前面３４を通して光線群２７として再び
方向付けする。背面３２に溝１７ａを形成する代わりの
方法は粗い砂を単に吹付けることによって前面３４を粗
面化することである。砂を吹付ける目的は全反射をなく
し、この面に当たる光を散乱し、これにより光がエスケ
―プすることを可能にするものである。所望の照明面３
４を除いてくさび形状部２２の全プラスチック部は拡散
反射コ―ティング３８で被覆して、全く内部で反射され
なかった光がくさび形状部２２のプラスチック内部に戻
され、くさび形状部２２の出力に貢献するようにしてい
る。
【００２１】図５および図６に示す実施例は前述した自
動車のスピ―ドメ―タのようなＬＣＤ用の背面光源とし
て使用するのに特に有利であるが、本発明のこの特定の
実施例は大きな面領域を均一に照明することが望ましい
場合に使用される。従って、本発明は好適実施例につい
て説明したが、本技術分野に専門知識を有する者には特
許請求の範囲の精神および範囲内で種々の変更を行うこ
とができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基本的なくさび形状照明装置の斜
視図である。
【図２】図１に示すくさび形状照明装置の拡大断面図で
あり、照明装置内における光の内部反射を示している。
【図３】くさび形状照明装置の光放出面の拡大図であ
り、面上に設けた散乱センタを示している。
【図４】くさび形状照明装置の拡大断面図であり、くさ
び形状部の体積内の散乱センタを示している。
【図５】本発明の二重くさび形状部の実施例の上面図で
ある。
【図６】図５に示す二重くさび形状部の実施例の端面図
である。
【図７】図５および図６に示す二重くさび形状部の実施
例の拡大断面図であり、照明装置内における光の内部反
射を示している。
【符号の説明】
１０ 照明装置 １２ くさび形状部 １３ 矩形縁部 １４ 光学ファイバ １６ 光源 １８ 前面 ２０ 背面
フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ローレンス・ヘンケス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ラサ ム、ヘンケス・レーン、９番 (56)参考文献 実開 昭62−161203（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−80593（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−39404（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−18508（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 背面、被照明領域と同一の広がりを有す
    る前面、および前記両面の間のほぼ矩形の縁部を有する
    透明なくさび形状部と、 高効率光源と、 前記くさび形状部に入る光を前記背面で内部反射して前
    記前面から放出するように前記光源からの光を前記矩形
    縁部に光学的に結合する少なくとも１つの光ガイドとを
    含み、 前記くさび形状部にはその体積の全体にわたって散乱セ
    ンタが設けられており、前記散乱センタはカプセル封止
    された液晶であり、更に、前記くさび形状部の前面と背
    面との間に電界を印加する手段が設けられていることを
    特徴とする大面積用の照明装置。
  2. 【請求項２】 前記くさび形状部はプラスチック材料で
    形成されている請求項１記載の照明装置。
  3. 【請求項３】 前記背面には反射コーティングが塗布さ
    れている請求項２記載の照明装置。
  4. 【請求項４】 背面、被照明領域と同一の広がりを有す
    る前面、および前記両面の間のほぼ矩形の縁部を有する
    透明なくさび形状部と、 高効率光源と、 前記くさび形状部に入る光を前記背面で内部反射して前
    記前面から放出するように前記光源からの光を前記矩形
    縁部に光学的に結合する少なくとも１つの光ガイドとを
    含み、 前記くさび形状部にはその体積の全体にわたって散乱セ
    ンタが設けられており、前記散乱センタの数は前記矩形
    縁部からの距離が離れるに従って増大していることを特
    徴とする大面積用の照明装置。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも１つの光ガイドは前記矩
    形縁部に平行にすぐ隣接して前記くさび形状部に結合さ
    れ、前記矩形縁部は前記光ガイドからの光を前記背面お
    よび前面に向けて反射するように鋸歯状に形成されてい
    る請求項４記載の照明装置。
  6. 【請求項６】 前記散乱センタは前記くさび形状部内に
    おける光の伝播の方向に直角に前記前面内に形成され、
    かつ前記矩形縁部から離れるに従って数が増大している
    溝である請求項４記載の照明装置。
  7. 【請求項７】 前記散乱センタは前記前面内に形成さ
    れ、かつ前記矩形縁部から離れるに従って密度が増大し
    ている穴である請求項４記載の照明装置。
  8. 【請求項８】 前記背面には前記くさび形状部内におけ
    る光の伝播方向に直角な段部付き立ち上がり部を形成す
    るように溝が形成され、このため光は前記段部付き立ち
    上がり部で反射されて前記前面に向かう請求項４記載の
    照明装置。
  9. 【請求項９】 各々が前面および背面を有し、それぞれ
    の前面および背面の内の少なくとも一方が他方に対して
    徐々に近づくように傾斜していてほぼ矩形の薄い縁部で
    終端している複数の透明なプラスチックのくさび形状部
    であって、これらのくさび形状部の前記前面が被照明領
    域と同一の広がりを有している複数の透明なプラスチッ
    クのくさび形状部と、 高効率光源と、 各々の前記くさび形状部に入る光を前記背面で内部反射
    して前記前面から放出するように、各々の前記くさび形
    状部の、前記薄い縁部以外の縁部の内の１つの縁部に、
    前記光源からの光を光学的に結合する少なくとも１つの
    光ガイドとを含み、 各々の前記くさび形状部にはその体積の全体にわたって
    散乱センタが設けられており、前記散乱センタの数は前
    記薄い縁部に向かうに従って増大していることを特徴と
    する大面積用の照明装置。
  10. 【請求項１０】 前記くさび形状部の数は少なくとも２
    つであり、これらの２つのくさび形状部の各々の前記背
    面および前面が互いに近づき合う前記薄い縁部は互いに
    接合されて共通の縁部を形成しており、前記２つのくさ
    び形状部の前面は被照明面領域と合致する共通の照明面
    を形成している請求項９記載の照明装置。
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