JP5248808B2 - 自動車用照明及び/又は信号用装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用照明又は信号装置に関する。より詳細には、本発明は、例えばDRL(日中走行用光線ライト)として知られる日中用ライトのような信号用ライトを生成させるために十分な強度を保持し、かつ種々の形状の光線を形成できる自動車用照明器具に関する。
一般に、この種のタイプの装置は、
−光線を放射する少なくとも1個の光源と、
−光源から放射された光線が、連続的に反射することによって広がる少なくとも1個の光導光シート、
とを備えている。
複数の照明又は信号機能を、単一のハウジング内で発揮させることにより、自動車におけるこれらの機能のための電気配線を簡単にすることは従来から一般に行われている。各機能を発揮させるためには、一般に、光源と反射鏡が設けられ、更に選択的にレンズが設けられて入る。これらの種々の要素は、照明又は信号ビームを発するように配置され、その幾何的及び光学的特性は、種々の規則に合致していなければならない。
単一のハウジング内に複数の機能要素を設けるためには、光ガイドを使用して、スペースを有効に利用できるようにすることが考えられている。
図1に例示した光ガイド18は公知である。この光ガイド18は、環状に構成され、例えば光線が透過するヘッドライトの前縁を囲むように配置される。これらは、一連のプリズム又は突起から成るフェースと、円筒状の又は円環状の出力フェースを備えている。このフェースのプリズム又は突起は、光線を、光ガイド内で出力フェースに向かうように拡散させ、そこから、例えばヘッドライト内の駐車灯の機能を満足させるために、
出力ビームを供給する。
この種のタイプの解決法には、ハロゲンランプ、楕円形反射鏡10、可撓性繊維の光学的束12を必要とし、更に成形した光ガイド18の表面を加工して、プリズムや突起を形成する必要がある。
更にこの解決法では、光ガイド内に向けて広がる光線の突起やプリズムによる屈折をコントロールすることはできず、光の強度に多大なロスが生じる。そのため、生成された光ビームの強度は、スタート時に使用した光源と比較して弱い。
高強度を必要とする特定の用途に対しては、例えば、ハロゲン型ランプや、全システムを高価なものにしてしまうような、高価であるか、発熱の問題を生じさせる高フラックス源を必要とする。
他方、発生するビーム中には、突起やプリズムの繰り返し部が存在するため、光ガイド18は不均質な外観を有している。
従って、閉じた外形を有する光ガイド18は、その屈曲部16に強い強度の光点を有する。そのため、照明機能の質と、装置の視覚的な質が損なわれる。
最後に、この解決法は、光源、反射鏡10、繊維の光学的束12及び光ガイド18を収容するための、大きなサイズのハウジングを必要とするという欠点がある。
特許文献1は、複数の反射器、光ファイバー及び光ガイドを結合し、かつハロゲンランプ型の光源を必要とする他の照明装置を提案している。この解決法によると、1個のランプの中に、多くの機能部品を設けることができるが、実施するのは高価になる。
また、従来の文献は、DRL機能のような照明機能を満足させるための特定形状と十分な強度を有する光ビームを得るための効率的な解決法を提案していない。
ヨーロッパ特許公開第1,557,605号公報
これらの問題点を解決するために、本発明は、前述したタイプの照明及び/又は信号装置であって、その導光シートは、一端に光線の向きを変えてシート中に戻すための反射層を有し、かつ反射層から離れた端部のシートの出力側外形は、前記シートの前後方向の軸に対して傾斜している反射体を備え、これにより、前記光線が、前記前後方向の軸に対して実質的に平行である前後方向の発光方向に反射するようになっている装置を提案するものである。
本発明において、導光シートに関連する「反射体」又は「反射層」とは、それらの光学的機能を意味する。それらの表面は、それらに到達する光線を(少なくとも部分的に)反射する。しかしこれらの語は、前記反射を可能にする任意の光学的手段を含むことができ、特にその中の2つは本発明にとって重要である。即ち、
−その輪郭がどのようであろうと、対象表面を処理して本質的に反射性を有するようにする。これは、特に、公知の方法でアルミニウムめっきを行って、薄い反射層を被覆することである。
−反射させる光の入射角に関連させて、対象とする表面の輪郭を選択し、これにより全反射の原理に従って、光を前記表面で反射させる。
これら2種の反射手段を、同じ表面で組み合わせて使用することも、本発明の技術的範囲に含まれる。すなわち、対象とする表面の一部に前述のように反射層を被覆し、更に残りの表面上に全反射を「行わせる」層を形成する。アルミニウムめっきするゾーンと、全反射させるゾーンの画定は、光学技術者により正確に行うことができる。
本発明の他の特徴は、次の通りである。
−導光シートは、発光方向に対し、実質的に直交する方向の平面に広がっている。
−出力外形は、凹状環状輪郭を有し、これは特に導光シートの端部に対し、垂直な面に位置している。
−導光シートの反射層は、この反射層で反射した光が、出力に実質的に直交して到達するような輪郭を有する。
−導光シートの反射層は、楕円弧状輪郭を有し、かつ光源は、楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置され、出力側外形の円弧状又は環状の輪郭中心が第2の焦点に配置され、これにより、反射層で反射する光が実質的に垂直に出力側外形に到達するようにする。
−導光シートの反射層は、フレネリの光学的性質を備え、これにより反射層で反射する任意の光が、実質的に垂直に出力側外形に到達するようにする。
−出力側外形が、導光シートに対して、横方向かつ前後方向の平面に、出力フェースを備え、かつこの出力フェースの形状は、シートから発光された光線が、装置の前後方向の軸に実質的に平行な出力ビームを形成するような輪郭を有する。
−導光シートは、装置の後方に向かって湾曲したシートである。
−照明装置は、
−横方向の面に沿って広がる第1の部材と、
前後方向の面に沿って広がり、かつ第1の部材に対して実質的に垂直に配置された第2の部材を備え、
かつ導光シートの第1の部材と第2の部材の交点に、特に導光シートの前後方向の軸に対して傾斜し、これにより、光が導光シートの出力側外形に向けて反射する反射フェースを備える、
折曲した形状を有する導光シートを備えている。
−光源は、上記折曲した形状を有する導光シート第1の部材において、反射層の楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置されている。
光源が、好ましくは発光ダイオードである。好ましくは、このダイオードは、前後方向軸の周囲において、装置の横方向の面に対する角度が最大で約50・、好ましくは約30・の円錐状に光線を放射する
−導光シートは、
−発光方向に対して後面側に設けられた平面状の基部(41)を有し、かつ光源が収容されている円筒状凹部、及び
発光方向(F)に対して前面(33)側に、回転により形成されたプリズム(44)であって、光源から発光される全ての光を導光シート内に反射させるように、円筒状凹部に対して形成されプリズムを備え、
−かつ光源は、光を前後方向の発光方向に沿って放射する。
光ガイドの一端が、平面状の基部(41)を有する凹部(42)に配置されており、異なる箇所に位置する前記光ガイドの他端に光源(32)が配置されており、これにより、光線が導光シート内に向かうようになっている。
本発明は、横方向の面内において、モジュールの前後方向の軸の周りに放射状に配置させた、複数の前述の装置を備え、環状ビームを生成させる自動車用照明又は信号装置にも関するものである。
他の態様による本発明の自動車用照明又は信号装置は、各々が、光源と導光シートを有する放射状に配置された少なくとも4個の装置を備え、これにより、環状の光ビームを生成させるようになっている。
次に、添付図面に示す、本発明の非限定的な実施例の説明により、本発明の上記した以外の態様や利点が、明らかになると思う。なお説明中、同等、同一又は類似の要素には、同一の符号を使用する。
以下の説明において、「前後方向」、「縦方向」及び「横方向」は、それぞれ図示の3方向であるL,V及びTを言い、かつ「前方」及び「後方」は、図中矢印Fで示した一般的な発光方向とその逆を言う。
図3は、本発明の自動車用照明装置の横断面図である。この例の装置は、装置は、主として、導光シート28、反射層30、及びオリフィス37内に配置された光源32と、出力側外形36を有している。
導光シート28は、ガラス又はプラスチック物質のような、空気の屈折率より屈折率が高い透明な物質から成っている。導光シート28は、前面33及び後面35の2面により前後方向に画定され、全反射が起こるように機能する。入力側層34から導光シート28を貫通する光線は、前面33及び後面35を連続的に反射して前記導光シート28の全厚に亘って広がる。
本発明の変形例として、導光シート28を、高屈折率の物質で形成して、前記導光シート28を貫通する光線が、その中を連続的に反射するようにしても良い。
図3に示した本発明の実施例においては、導光シート28は、装置内を横方向に広がる平面状のシートである。
変形例として、導光シート28を湾曲させるか他の任意の形状として、光線の反射に関する同じ光学的性能を維持したまま、照明モジュール中に占めるスペースを最小限にすることを可能にする。導光シート28の特定の態様に関しては後述する。
反射層30は、導光シート28の端面に存在する。この反射層30は、前後方向の平面に存在し、前記導光シート28内を広がる光線を、導光シート28内に反射させる。
本発明の他の変形例では、反射層30は、光線を導光シート28内に反射させる反射内面を備えている。例えば反射層30は、前記導光シート28内に反射させるために、部分的に又は完全にアルミニウムめっきを行っても良い。
本発明の他の変形例(図示せず)では、反射層30の反射面は、反射層30の輪郭に従って配置されたフレネルミラーと置き換えられていても良く、このようにすれば反射光を出力側外形に垂直に送光することができる。
反射層30は、この反射層30で反射した任意の光が、前後方向平面から垂直に出力側外形36に到達するような、出力側外形36の形状に合った輪郭を有している。
図4に示すように、光源32はオリフィス37中に配置され、光線を、入力側層34を通して導光シート28中に発光させる。
図4に示したように、光源32は、前後方向軸の周りに光線を投射するように設計されている。より詳しくいうと、光源は、その前後方向軸の周りに360・で、かつ導光シート28の横方向軸に対して約30・の円錐状に光線を放射する
例えばサイドエミッター発光ダイオードとして知られる、この種の光源は、導光シート28中に形成された前後方向軸を有する円筒形のオリフィス37中に配置することができる。この光源32から発光された光線は、垂直に入力側層34に到達し、導光シート28に入る。一旦光線が導光シート28を貫通すると、その光線は反射層30で反射され、出力側外形36に向けて方向を変える。
導光シート28の他端に配置され、かつ図5の前後方向断面に示された出力側外形36は、反射体38と出力側フェース40を備えている。
反射体38は、導光シート28から発し、反射体38に垂直に到達する任意の光が、前後の発光方向(F)の出力側外形36の横方向面の外側に反射するように傾斜し、これにより照明又は信号機能を満足させる。
装置の横方向面に配置された平面的な導光シート28の場合、角度は45°であるのが好ましい。
出力側外形36も、おおむね横方向平面に広がる出力側フェース40を備えている。この出力側フェース40は、例えば凸面状プロファイルを有し、これにより導光シート28から発する光線を平行にし、全体的に平行光線を有する光ビームを生成させる。
出力側外形36は、反射層30から反射した任意の光が、横方向平面の出力側外形36に直角に達するように配置される。
図3に示すような、横方向平面にある直線状の出力側外形36では、反射層30は、放物線状のプロファイルを有している。
横方向平面が湾曲する出力側外形36では、反射層30は、出力側外形36の各々の湾曲に適合した楕円弧状輪郭を有し、依然として光線が垂直に出力側外形36に達するように反射させる。
従来の装置と比較すると、本発明の装置は、都合の良いことに、更に良好な光学的な結果をもたらし、特に、同じ強度の光源を有する従来の装置を使用した場合より、遥かに高い強度の出力ビームを提供できる。
図3の態様では、出力側外形36は横方向平面に直線状である。この場合に形成される照明ビームは直線状ビームである。
他の態様によると、前述したように、反射層30が、出力側外形36に対して垂直になるように光線の方向を変えられる輪郭を有する限り、直線状出力側外形36を任意の所望形状の出力側外形と置換し、任意の所望形状の照明用ビームを形成できる。
図2は、特別な形状の出力側外形36を示し、これにより環状の出力ビームを形成できる。
図2に示す照明装置は、この場合、前後方向軸の周囲に均一に分散した4枚の等しい扇形部分50から成り、各々は導光シート28、光源32、及び円弧状の、より正確には四半円状の出力側外形36を備えている。
合わせて配置された4個の扇形部分50は、導光シート28から発せられる中程度の強度の環状の光を提供し、例えば信号機能を満足させる。これは日中用ライト機能(日中走行用ライト、DRL)である。この場合、反射層30は楕円弧状輪郭を有する。光源32は、反射層30の楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置され、かつ出力側外形36は、円弧の中心が、反射層30の楕円弧状輪郭の第2の焦点に一致するように配置される。
本発明の変形例(図示せず)によると、前記装置は、環状ビームの生成に要求されるような、前後方向軸の周囲に均一に分散した2個から多数個の扇形部分50から成っている。
しかし、4個の扇形部分50を有する構成が、最小のスペースで済み、かつ最も有利な光学的結果が得られるという利点を有する。各々が35Lmのパワーを有する4個のサイドエミッター発光ダイオード型の光源では、最大で約1800Cdの強度を有する環状ビームが得られるが、従来技術では、同じパワーの4個のダイオードを使用しても、僅か約160Cdが得られるだけであった。
この構成に若干の改良を加えることにより、前後方向軸に対して特定の角度から見た際の出力ビームを均一化できる。
他の変形例(図示せず)によると、反射体38を僅かな凹面状に形成することができ、この湾曲度はリング上の位置に応じて変化し、前後方向軸に対する観測角度を越えてビームが不均一になることを防止する。これにより、観測する角度がどのようなものであっても、光線が横方向平面において局所的に分散したり集中したりすることを防止し、見る者にとって、リング全体をより均一にする。
他の変形例によると、導光シート28の出力フェース40は、リングの位置に応じて、現れる光線を集中させあるいは分散させるように、形成する。出力フェース40は、凸面状に設計され、前述した反射体38の場合と同じように、リング上の位置に応じて湾曲半径を変化させる。
均一性を調節するためには、出力フェース40の領域に突起を形成することもでき、この突起はリング上の位置に応じて多少なりとも集中させて、現れる光線を集中させあるいは分散させる。
対象とする照明モジュールの利用できるスペースが限られている装置の場合は、図6に示すように、本発明の変形例として、導光シート28を折り曲げることを提案できる。本発明の装置の残りに部分には変更はない。
図6は、折り曲げた導光シート28bとして知られるものの前後方向面の断面図である。「折り曲げられた」導光シート28bは、実際には導光シート28を折り曲げることにより得られるのではないことは注意すべきである。前述の導光シート28と異なり、「折り曲げられた」導光シート28bは、異なった面に広がる2個の部材を備える。
「折り曲げられた」導光シート28bは、横方向面に広がる第1の部材27と前後方向面に広がる第2の部材29を備えている。
2本のシート部材27及び29は、前述の折り曲げていない導光シート28と同じように、不連続性を生じさせずに、光の向きを変えることができる単一の導光シート28bを形成する。
この目的のため、折り曲げられた導光シート28bは、第1の部材27と第2の部材29間に配置された反射フェース31を備え、このフェース31が、前述のものと変化していない反射層30からの光を、前述のものと変化していない出力側外形36まで反射させる。
反射フェース31の前後方向軸に対する傾斜角は、折曲した形状を有しない導光シート28に対して、シートの折曲が視覚的にニュートラルになるように選択する。
2本のシート部材が互いに直角である図示の場合、この構成の推薦角度は45°である。
この部分において、光源32は、第1部材27又は第2部材29のいずれかに配置できる。
光源32を、第1部材27に配置する場合、光線の一部は直接反射体38で反射し、光線の残部は、反射フェース31で反射して、次いで反射層30で反射し、再度反射フェース31で反射し、更に反射体38で反射し、最後に出力フェース40から現れる。
光源32を、第2部材29に配置する場合、光線は、反射層30で反射し、次いで反射フェース31で反射し、更に反射体38で反射し、最後に出力フェース40から現れる。
図7は、導光シート28中の光源32の位置の変形例を示す。
前述の説明では、光源32を、導光シート28内のオリフィス37中に配置した。
図4の場合、使用する光源32は、サイドエミッター発光ダイオード、すなわち、装置の横方向面に対して約30・の円錐形中の前後方向の軸周りに放射状に発光するダイオードである。このタイプのダイオードは、光源32の前後軸に対して放射状に送光することにより、回転により生じるこのタイプの光の分布を生じさせる。
図7に示した本発明の変形例によると、導光シート28には孔は形成されず、後面35に円筒状の空間42を、軸Aに関して対称になるように形成し、ここに光源32を収容する。円筒状の空間42は、反射層30の楕円弧状輪郭の第1の焦点に位置し、それに光源32が配置される平面状の基部41を備えている。
前述の態様と比較して都合の良いことは、円筒状の空間42が、前後方向軸に沿った発光を行う、従来のダイオード型の光源を含む、任意のタイプの光源の配置を可能にすることで、これらはサイドエミッターダイオードとして知られるものより遥かに安価である。
更に導光シート28は、その前面に、前記空間42と同じように、同じ軸Aに沿ったシート28の前面33に転により形成された凹状の円錐プリズム44を備え、これにより光源32による前後方向に発する光が放射状に反射することを可能にする。従って同じ効果が、「サイドエミッタ」ダイオードを使用する際にも得られることになる。
この態様は、例えば、光線を前後方向に発光する、他の多くの安価な従来型ダイオード、あるいは光ガイドの端部に空間42が形成され、異なった個所に位置する光源からの光線を運び、光ガイドの他端から光線を送り出すような形態から選択することを可能にする。この態様は、回転により導光シート28内に形成された、プリズムの効果で、光源32から発光された放射光の最大量を回収できる。
この構成は、再び光源32を通った反射光の一部を、前記光源32を通過させることを可能にし、これによりこの装置の性能レベルを、更に高めることができる。
本発明は、本明細書で記載した態様に限定されるものではなく、前述した実施態様の変形や組合せにも及ぶものである。
従来例の斜視図。 本発明の装置の概略横断面図。 本発明による照明装置の概略図。 本発明の装置を、図3の4−4線で断面した図。 本発明の装置を、図3の5−5線で断面した図。 本発明の他の態様による装置の部分概略縦断面図。 本発明の変形例による装置の縦断面図。
符号の説明
10 反射鏡
12 光学的束
16 屈曲部
18 光ガイド
28 導光シート
30 反射層
32 光源
33 前面
34 入力側層
35 後面
36 出力側外形
37 オリフィス
38 反射体
40 出力側フェース
41 基部
42 空間
44 回転体
50 扇形部分

Claims (17)

  1. −光線を発光する少なくとも1個の光源(32)と、
    前記光源(32)から発光された光線が連続的な反射によって広がる少なくとも1個の光導光シート(28)を、
    備える前後方向(F)の照明のための自動車用照明及び/又は信号装置において、
    前記導光シート(28)が、前記光線を前記導光シート(28)の方に向け直す反射層(30)を、その一端に備え、更前記反射層(30)に対して他端に設けられた前記導光シート(28)の出力側外形(36)が、前記シート(28)の前後方向の軸に対して傾斜している反射体(38)を備え、これにより、前記光線が、前記前後方向の軸に対して実質的に平行な発光方向(F)に反射されるようになっており、かつ前記導光シート(28)の反射層(30)が楕円弧状の輪郭を有し、前記出力側外形(36)が円弧状又は環状の輪郭を有し、前記光源(32)が、前記反射層(30)の楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置されており、前記出力側外形(36)の円弧状又は環状の輪郭の中心が、前記反射層(30)の楕円弧状輪郭の第2の焦点に配置されていることを特徴とする自動車用照明及び/又は信号装置。
  2. 導光シート(28)が、発光方向(F)と実質的に直交する平面上広がっていることを特徴とする請求項1記載の照明及び/又は信号装置。
  3. 出力側外形(36)が、導光シート(28)の端部に対して垂直な方向に設けられておりかつ凹状円弧輪郭を有することを特徴とする請求項1又は2記載の照明及び/又は信号装置。
  4. 導光シート(28)の反射層(30)が、この反射層(30)で反射する任意の光が実質的に垂直に出力側外形(36)に到達するような輪郭を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  5. 前記光源(32)が、前記反射層(30)の楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置されており、前記出力側外形(36)の円弧状又は環状の輪郭の中心が、前記反射層(30)の楕円弧状輪郭の第2の焦点に配置されていることにより、前記導光シート(28)の反射層(30)で反射する任意の光が実質的に垂直前記出力側外形(36)に到達することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  6. 導光シート(28)の反射層(30)が、フレネリの光学的性質を有し、これにより反射層(30)で反射する任意の光が実質的に垂直に出力側外形(36)に到達するようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  7. 出力側外形(36)が、導光シート(28)に対して垂直な方向において導光シート(28)の前面(33)から離して設けられた出力フェース(40)を備え、かつこの出力フェース(40)は、シート(28)から発光された光線が、装置の前後方向の軸に実質的に平行な出力ビームを形成するような輪郭を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  8. 導光シート(28)が、装置の後方に向かって湾曲したシートであることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  9. −横方向の面に沿って広がる第1の部材(27)と、
    前後方向の面に沿って広がり、かつ第1の部材(27)に対して実質的に垂直に配置された第2の部材(29)を備え、
    かつ導光シート(28)の第1の部材(27)と第2の部材(29)の交点に、導光シート(28)の前後方向の軸に対して傾斜し、これにより光が導光シート(28)の出力側外形(36)に向けて反射する反射フェース(31)を備える、
    折曲した形状を有する導光シート(28b)を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  10. 光源(32)が、前記折曲した形状を有する導光シート(28b)第1の部材(27)において、反射層(30)の楕円弧状輪郭の第1の焦点に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の照明及び/又は信号装置。
  11. 光源(32)が、前記折曲した形状を有する導光シート(28b)の部材(29)において、反射層(30)の楕円弧状輪郭第1の焦点に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の照明及び/又は信号装置。
  12. 光源(32)が発光ダイオードで、前後方向軸の周囲において、装置の横方向の面に対する角度が最大で50ーである円錐状に光線を放射することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  13. 前記発光ダイオードが、装置の横方向の面に対する角度がほぼ30ーである円錐状に光線を放射することを特徴とする請求項12に記載の照明及び/又は信号装置。
  14. 導光シート(28)が、
    −発光方向(F)に対して後面(35)側に設けられた平面状の基部(41)を有し、かつ光源(32)が収容されている円筒状凹部(42)及び
    発光方向(F)に対して前面(33)側に、回転により形成されたプリズム(44)であって、光源(32)から発光される全ての光を導光シート(28)内に反射させるように、円筒状凹部 (42)に対して形成されプリズム(44)を備え、
    かつ光源(32)が、光を発光方向(F)に沿って放射ることを特徴とする請求項2〜13のいずれか1項に記載の照明及び/又は信号装置。
  15. 光ガイドの一端が、平面状の基部(41)を有する凹部(42)に配置されており、異なる箇所に位置する前記光ガイドの他端に光源(32)が配置されており、これにより光線が導光シート(28)内に向かうようにしたことを特徴とする請求項14に記載の照明及び/又は信号装置。
  16. 横方向の面内において、モジュールの前後方向の軸の周りに、放射状に配置され、環状の光ビームを放射する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の複数の装置を備えることを特徴とする自動車用照明及び/又は信号モジュール。
  17. 各々が、光源(32)と導光シート(28)を備える、放射状に配置された少なくとも4個の装置を備え、これにより環状の光ビームを生成させることを特徴とする請求項16に記載の自動車用照明及び/又は信号モジュール。
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