JPS60257001A - 光ガイドアダプタとそれを使用した自動車用前照灯ユニツト - Google Patents

光ガイドアダプタとそれを使用した自動車用前照灯ユニツト

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JPS60257001A
JPS60257001A JP60110594A JP11059485A JPS60257001A JP S60257001 A JPS60257001 A JP S60257001A JP 60110594 A JP60110594 A JP 60110594A JP 11059485 A JP11059485 A JP 11059485A JP S60257001 A JPS60257001 A JP S60257001A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車の前照灯ユ２ニットに組込まれて特に
駐車灯に使用可能な光ガイドアダプターと、この光ガイ
ドアダプターを取付けた前照灯ユニットに関する。
ここで、「光ガイド」とは、細長い形状の一般には円筒
状の屈折材料（例えばガラス又は合成樹脂）製の均質な
筒体であり、その一端（本発明の対象であり、連結アダ
プターと呼ばれる）において、隣接した光源からの光線
を集光する。このように集光された光線は、空気との屈
折媒質の界面において多重屈折を受けつつ光ガイドに沿
って伝送される。
〔従来の技術〕
円筒状ガイドの場合、円筒面の内側において最初の屈折
を受けた全ての光線は、反射に必要な最小の角度よりも
常に大きな入射角に従って再び円筒面に衝突する。その
ため光線は、光ガイドに沿って何回も反射され、送光口
と呼ばれる他端まで、光ガイドの内部にトラップされる
ことが確められている。
この状態は、光ガイドが真円筒状でなく、多少湾曲して
いる場合についても実際に確認されており、それによっ
て湾曲した経路に沿って光線を案内できる。本明細書の
以下の説明では円筒状の光ガイドの場合のみについて考
察する（少くとも連結アダプターの近傍においては常に
そうなる）が、本発明は、言うまでもなく、光ガイドの
曲率半径がいつもその直径に比べて大きいことを条件と
して、湾曲した光ガイドにも適用され得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
連結アダプターのコンセプトにおいて、一般に追求され
る目的は、光ガイドの入口において最大量の光束を捕集
することにある。実際に、光線を１トラツプ」する性質
は、屈折性の媒質中に進入して光ガイドの円筒面の内側
で第１回目の反射を受けた光線に対してのみ適用され、
光源から送出された全ての他の光線は純損失となる。
光ガイドの場合に、アダプターの表面に衝突した全ての
光線は、光ガイドの内部に入る。アダプターの表面が扁
平であったり、凸面であったりした場合、光線は、常に
光ガイドの円筒状内面によって反射される。従ってこの
場合、アダプターの表面に衝突する全ての光は、最初の
入射角の如何に拘らず、光ガイドの内部に必然的にトラ
ップされる。
従って、光源から送出された全光束に対する光ガイドに
より捕集された光束の割合は、アダプターの表面をさえ
ぎり、光源（点光源と想定されるか、又は、点光源と等
価とされる）上に芯合せされた立体角によって定められ
る。
従って、最大量の光線を捕集するには、アダプターを光
源により近付けるか、又はアダプターの表面を大きくす
る（これは、光ガイドの直径を大きくすることに帰着す
る）ことが必要になる。前者の場合、光源を収納した球
形部分の寸法による物理的な制限があり、後者の場合は
、筒体の寸法が過大になること、光ガイドを湾曲させる
ことの困難、素材量などの問題に直面する。
捕集光束量を増すために、扁平な形状もしくは凹面の形
状の代りに　凹面の形状を、アダプターの表面に与える
ことにより、前記立体角の値を大きく、従って光ガイド
に入る光線の比率を高くすることもできる。
しかし、アダプターの表面を凹面とした場合には、光源
からのいくらかの光線が、屈折性媒質を通過したとして
も、光ガイドの円筒面上の反射角が屈折性媒質中の全反
射の限界角度よりも小さいため、その光線が光ガイドの
円筒面を通過してしまうことが確められている。光ガイ
ドから出たこれらの光線は、捕集されないので、捕集さ
れる光束は、一般に、扁平面もしくは凸面のアダプター
面の場合に比べて減少する。
〔発明の概要〕
本発明は、これらの困難を解決し、光ガイドの入口にお
いて捕集される光束を特に増大させるために、次の２つ
の表面、即ち イ）光源から出て衝突する全ての光線が偏向されること
なく通過して光ガイドの内部に入るように、光源を部分
的に囲み、該光源に対し芯合せされている四球画状の通
過面と、 口）光源から出て光ガイドの内部に進入した光線の入射
角が光ガイドを形成する材料の屈折率に対応した全反射
の限界角度よりも常に大きくなるようにした凸回転面の
光束回収面、とを有し、該通過面を通過した全ての光線
が該回収面により全反射されて光ガイドにより集光され
るようにした光アダプターを提供する。
通過面が例えば半球面の場合には、光源を含み光ガイド
軸線と直角な半平面に含まれる全ての光線は捕集される
。これは、頂角の１／２が９０°に等しい受光円錐に対
応し、この角度は、従来から使用された角度に比べて相
当大きい値である。
多数の光点の集合、例えば白熱フィラメント電球の場合
のフィラメント点の集合は、例えば重心計算によって、
単一の光源に帰着させる。即ち、非常に寸法の小さに多
数の点光源を、１つの点光源とみなされる。
好ましくは、全反射の限界角度よりも特性角度が大きく
且つ光源に対し芯合せされた対数らせん曲線により少く
とも部分的に作られた子午面によって、光束の回収面を
形成する。特にこの回収面の特別の形状は、光ガイドの
最小の直径に対応しており、光束の損失のない理論的な
最適値に順応した、非常にわずかな寸法を、光ガイドに
与えることができる。
この場合に、光束の回収面と円筒状ガイドとの接合個所
のところで、対数らせん曲線の接線を、円筒の母線と合
致させる。これにより、表面が完全に連続し、不整部分
がなくなるため、特に筒体の成形が容易になる。
変形実施例によれば、光束の回収面は、光源の位置を焦
点とする放物線の一部分によって少くとも部分的に作ら
れた子午面によって形成する。
これらの２つの変形実施例を組合わせてもよく、この場
合に、対数らせん曲線の一部分を円筒の母線に、放物線
の一部分によって接続し、対数らせん曲線及び放物数に
対する接線を２つの曲線部分の接続個所において合致さ
せる。
この組合せによれば、対数らせん曲線の形状に輪郭が対
応する最小理論値よりも大きな任意の値の光ガイドの直
径にアダプターを適合させることができる。
本発明は、駐車灯共を組込んだ自動車の前照灯ユニット
も提供する。
この前照灯ユニットは、 （イ）少くとも１つの、路面投光器又はすれちがい光投
光器と、 （ロ）前照灯ユニットの前部から成る距離に配された駐
車表示灯用の光源と、 （ハ）前記光アダプターと前照灯ユニットの前部に配さ
れた送光口との間に延長する光ガイドとを、共通のハウ
ジング中に備えている。
この送光口は、前照灯ユニットの前面ガラスの近傍にお
いて、前照灯ユニットの内部に開口させる。この場合、
送光口からの光線を受ける前面ガラスの領域に拡散用の
突条を形成する。
前照灯ユニットのこの構成は、非常に小形のユニット、
特に楕円面の反射器を備えたすれちがい投光器を有する
ユニットの場合に有用である。
この場合、従来の技術による解決は、適用が困難である
。第１に、寸法が小さいため、（特に、非常に小形の楕
円面の反射器全備えた前照灯の場合には）駐車表示用の
ランプを反射器の内部に入すコませると、光束の品質が
非常に劣化する。他方では、駐車表示１■のランプを前
面ガラスのすぐ後方に配置すると、交換が必要になった
場合に、このランプに近付くことが困難になる。
本発明は、駐車表示用のランプを、前照灯ユニットの前
方部分から遠隔に、例えば前照灯ユニットの後方に配し
１．駐車表示用のランプに完全に近づきうるようにして
、この困難を解消しようとするものである。
この機能は、本発明による光ガイドアダプターの特別の
形式のみによって、従来の技術によるアダプターによっ
て回収されるよりも非常に多くの光束が回収されること
により、満足に達成される。
更に、光ガイドの直径が非常に小さくできるため前照灯
ユニットのハウジングの内部に光ガイドを困難なく配設
できる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面に示した好
ましい実施例についての以下の詳細な説明により一層明
らかとなるであろう。
〔実施例〕
第１図において１０は光源（寸法及び給電電圧について
規格された形式の駐車灯ないしは市街灯）である。光源
は、点０におかれた点光源として示したフィラメント１
１から発生する。
この光源は、直線の母線Ｇを有する直径りの回転円筒体
の形状の光ガイド４０の軸線ＸＸ土におかれている（光
ガイド４０は、中心部において湾曲していてもよいが、
少くとも光源１０付近では円筒体である）。
この円筒部分■は、凹面状の通過面２０と凸面状の光束
回収面６０とから成るアダプター１に終端している。
通過面２０は、はぼ球状、例えば半球状であり、点０即
ち光源１０の個所に配設されている。そのため光源１０
からの全ての光線は、入射負零でこの面に衝突する（球
の場合、その表面に対する法線と動径とは合致する）の
で、光線は偏向なしに、また反射もなくこの面を通過す
る。
このように通過面２０を通過した光線のうちで軸Ｍ　Ｘ
　Ｘ’に対する傾斜角の小さな光線は、領域■即ち光ガ
イド４０の円筒領域において１回目の反射を受け、光ガ
イド４０の内部にトラップされる。
その反対に、軸線ＸＸ′に対する傾斜角の大きな光線は
、回収面３０上において１回目の反射を受ける。回収面
３０によって光線が十分反射され、この面を通過するこ
とのないように、光ガイドを形成する材料の屈折率に対
応した全反射限界角度よりも入射角θ／２がいつも大き
くなるような形状を、回収面３０に与える。
光源１０に芯立てされた対数らせん曲線の形状（図に実
線で示した輪郭が実際に存在しており、対数らせん曲線
は、破線で示した部分によって完成されるが、この部分
は、実際には存在しない）を有し、全反射の限界角度よ
りも特性角度が少し大きくなるように、回収面６０の輪
郭とすることによって、理論的な最適形状が得られる。
実際に、対数らせん曲線形状の１つの幾何学的性質は、
動径と曲線に対する法線との間に一定の角度（即ち前記
特性角度）が含まれることである。光学的に表現すると
、この角度は、光線の入射角度であり、通過面２０を通
過した全光線は、集光面３０によって全反射され、光ガ
イド４０によってトラップされる。
集光面２０を対数らせん曲線以外の形状としてもよいが
、この場合ねは、捕集光束ばか一定の場合にガイド部の
直径りをできるだけ小さくすることはできない。第１図
には、放物線の一部分Ｐを母線とする集光面が、破線に
よって示されている。
この場合、入射角φ／２は可変であり、回収面３０に衝
突する全光線は、軸線Ｘ／Ｘと平行に反射される。
第１図には、そのほかにも、回転円錐体Ｃの形状の回収
面３０がＬ点鎖線により示されている。
しかしこの表面の形状によると、捕集光束量は一定にな
るが、前述した２例・に比べてガイド部の直径が相当に
大きくなる。
第２図に示した変形実施例によれば、回収面は、対数ら
せん曲線の部分１と、その延長部分を形成する放物線の
部分１′とから成っている。対数らせん曲線の中心は前
述したように、点０にあり、放物線の焦点も点りにある
。対数らせん曲線と放物線との交点において、各々の曲
線に引いた接線は、好ましくは合致させ、外見上一連の
集光面が形成されるようにする。その反対に、放物線の
曲線Ｐと円筒の母線Ｇとの接合部分は連続しない。これ
は、単一の対数らせん曲線の回収面（第１図の場合）に
おいて接合部の連続性が得られるのと相違している。
第３図には、本発明によるアダプターの１つの応用例で
ある自動車の前照灯ユニットが示されている。この前照
灯は、単一のハウジング１００の内部に、（例えば従来
の放物面形の）路面投光器２００と、（例えば楕円面形
の）すれちがい光投光器６００とを備えている。前面側
には、前面ガラス４００（第４図参照）があり、このガ
ラス４００の表面には、投光器２００．３００の光束の
側面方向への広がりを改善するため拡散用突条が削設又
は一体成形されている。
このユニットは、規格型のランプ１０を後部に備えた一
体化された駐車灯具を有し、このランプは、後ろ側から
の取付は及び取外しと後ろ側からの電流の供給とを可能
にするためのソケット１２中に取付けられている。実際
に、前照灯ユニットを一度自動車に組付けた後は、一般
に、ハウジングの後ろ側からしか前照灯ユニットに近付
くことができない。
光源１　［３（前記のランプ）は、光ガイド４０の軸線
ＸＸ′上に取付けてあり、光ガイド４０の後端は、前述
した形式の通過面２０と回収面６０とを備えた連結アダ
プターを形成している。光ガイド４０の他端において、
送出口５０は、ノ飄つジングト０′０の内部に、前面ガ
ラス４００付近に終端している。
前面ガラス４００上には、路面投光器２００及びすれち
がい光投光器３００からのそれぞれの光線のための拡散
用突条４１０．４２０のほかに、送光口５０からの光線
を受光する領域に１．突条４６０が形成されている。
前述したように、後部に取付けた規格化された形式のラ
ンプを介して駐車表示に利用される十分な量の光束は、
本発明に従った特別の形式の連結アダプターのみによっ
て可能となる。
更に、光ガイド４０の直径が小さく、この例では２０〜
２５間であることによって、どんな小形の前照灯ユニッ
トにおいても光ガイド４０を容易に収納することができ
る。
本発明による連結アダプターを自動車に適用することは
、限定的ではなく、本発明による連結アダプターは、種
々の光ガイドを使用する他の多くの技術にも広く応用さ
れる。
特に、本発明による連結アダプターは、光イ＝号の遠隔
通常及び伝送に使用される光ファイバーのような、非常
に直径の小さな光ガイドに適用される（この場合の光源
は、一般に、口■視光又は赤外光を送出するエレクトロ
ルミネッセンスダイオードである）。
本発明は、光ガイドが直線状の場合のほかに、湾曲した
形状の光ガイドにも適用される。なお光ガイドは、小径
であるほど一層容易に曲げることができるが、これはゴ
定の集光量において、本発明により達せられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による光ガイドを光源に１υ続した状
態を示す概略的な縦断面図、第２図は、性質の異なった
２つの曲線から成る回収面を含む本発明の変形実施例を
示す部分的な縦断面図、第３図は、本発明に従ってアダ
プターにより終端さただ光ガイドを有する駐車灯共を絹
込んだ前照灯ユニットを示し、第４図のＩ−１線に沿い
切断して示す断面図、第４図は、前面ガラス」二に形成
された拡散用の突条を特゛に示し、第６図の前照灯ユニ
ットの正面図である。 符号の説明 １０・・・光源、２０・・・通過面、３０・・・光束回
収面、４０・・・光ガイド。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）円筒状の光ガイド（４０を、該光ガイド責４０）の
    軸線（ｘ’ｘ）ｌに配されたほぼ点状の光源（圃に連結
    するための光ガイドアダプタであって、光源（１０）か
    ら出てきて衝突する全ての光線が、偏向されることなく
    通過して光ガイド（４１の内部に入るように、光源００
    ）を部分的に囲み、該光源に対しその中心（０）と芯合
    せされている凹球面状の通過面（２Ｉと、 光源００）から出て光ガイドの内部に進入した光線の入
    射角が光ガイドを形成する材料の屈折率に対応した全反
    射の限界角度よりも常に大きくなるようにした面回転面
    の光束回収面（ト）と、を有し、通過面（２（Ｉｔを通
    過した全ての光線が該回収面により全反射されて光ガイ
    ドにより集光されるようにしたことを特徴とする光ガイ
    ドアダプタ。 ２）全反射の限界角度よりも特性角度（θ／２）が大き
    く且つ光源００）に対し芯合せされた対数らせん曲線の
    一部分（Ｓ）により少くとも部分的に作られた子午面に
    よって光束の回収面を形成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の光ガイドアダプタ。 ６）光束回収面と円筒状光ガイドとの接合個所において
    対数らせん曲線の接線を円筒の母線０）と合致させるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光ガイド
    アダプタ。 ４）光源ＯＩの位置を焦点とする放物線の一部分（Ｂに
    よって少くとも部分的に作られた子午面によって、光束
    の回収面（４０を形成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載の光ガイドアダプタ。 ５）対数らせん曲線の一部分を円筒の母線に放物線の一
    部分によって接続し、対数らせん曲線及び放物線に対す
    る接線を２つの曲線部分の接続個所において互に合致さ
    せたことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第４項
    に記載の光ガイドアダブタ。 ６）通過面をほぼ半球面としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の光ガイドア
    ダプタ。 ７）駐車灯を組込んだ自動車用前照灯ユニットであって
    、 少くとも１つの路面投光器（２００）又はすれちがい光
    投光器（３００）と、前照灯ユニットの前部から成る距
    離に配された駐車灯用の光源（１０）と、前記光ｉ１ｉ
    ！００）に取付けられてそこからの光を集める光ガイド
    アダプタと前照灯ユニットの前部に配された送光口５０
    ）との間に延在された光ガイド（４０とをハウジング（
    １００）内に共通に有し、前記光ガイドアダプタが、　
    。 光源００）から出てきて衝突する全ての光線が、偏向さ
    れることなく通過して光ガイド（４０）の内部に入るよ
    うに、光源（１０）を部分的に囲み、該光源に対しその
    中心（０）と芯合せされている凹球面状の通過面＋２［
    ）と、 光源００）から出て光ガイドの内部に進入した光線の入
    射角が光ガイドを形成する材料の屈折率に対応した全反
    射の限界角度よりも常に大きくなるようにした凸回転面
    の光束回収面クウ０）と有し、通過向（２αを通過した
    全ての光線が該回収面により全反射されて光ガイドによ
    り集光されるようにしてなることを特徴とする前照灯ユ
    ニット。 ８）前照灯ユニットの前面ガラス（４００）の近傍にお
    いて、前照灯ユニットの内部に送ノＣ口（５０）を開口
    させたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
    前照灯ユニット。 ９）送光口（５ＣｊＪからの光線を受ける前面ガラスの
    領域に拡散用の突条を形成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第８項に記載の前照灯ユニット。
JP60110594A 1984-05-25 1985-05-24 光ガイドアダプタとそれを使用した自動車用前照灯ユニツト Pending JPS60257001A (ja)

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