JP2005353599A - 光ガイドを有する自動車用の照明装置または信号装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ガイドの性能と照射状態の見栄えの改善をすると共に光線の射出角をより柔軟に選択可能とする。
【解決手段】 本発明は、光線（４）を発生する少なくとも１つの光源（３）と、光線（４）を案内する少なくとも１つの光ガイド（５）とを備え、前記光ガイド（５）は、光線の射出面（ＦＳ）と、射出面（ＦＳ）と対向し、光線を反射させる鋸歯状の反射面（ＦＲ）とを備えており、射出面（ＦＲ）は、隣接するプリズムと底部角Ｄをなす一連のプリズム（８）を備えている照明装置または信号装置に関する。 反射面（ＦＲ）の少なくとも１つの底部角Ｄは切頭型とされ、射出面（ＦＳ）は、段部（２４）を有する形状となっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車に取り付けられ、光線を均一に拡散できる少なくとも１つの光ガイドを備える照明装置または信号装置に関する。前記光ガイドは、光線を偏向させるプリズムを備えている。

本発明は、道路を走行する車両、特に自動車に適用できるものである。

自動車の分野では、次のような種々の点燈装置や信号装置が公知である。
−車両の全面にヘッドライトとともに設けられ、約１１０ｍの道路照射範囲であるすれ違いビームまたはロービームと、約２００ｍの長い道路照射範囲であるフルビームとを発生しうる照明装置。
−後退灯とともに車両後方に設けられている照明装置。
−側方ライト、方向指示ランプ及び日中走行ライト（ＤＲＬ）（上述した照明機能を行うヘッドライトと選択的に一体化されている）とともに、車両の前部に設けられている信号装置。
−フォグランプ、後方灯、方向指示ランプ及び停止ランプとともに、車両の後部に設けられている信号装置。

照明装置や信号装置において、光線を案内する１つまたはそれ以上の光ガイドを備えているものは公知である。車両のヘッドライトの一例は、米国特許第6,107,916号に記載されている。このヘッドライトは、光源と、光源と近接して設けられ、光源が発生した光線を案内する光ガイドとを備えている。この光ガイドは、ヘッドライトのガラス面であるリフレクタの全長または一部に沿って延びている。

ヘッドライトの一例を図１に示す。詳しく言うと、図１は、車両左側のヘッドライトの概略図である。ヘッドライトは、車両の前方、すなわち、道路の軸線Ｙに沿って光線を発生する。ヘッドライト（１）の前面には、保護ガラス（２）が設けられている。また、ヘッドライト（１）は、
−矢印で示す方向へ光線（４）を発生する光源（３）と、
−前記光線（４）を案内する光ガイド（５）とを備えている。

光ガイド（５）は、光源（３）と近接する一端（ｅ１）から、この一端（ｅ１）の反対側である他端（ｅ２）へ光線（４）を伝えるプリズムを有する透明材料からなるシリンダ状となっている。光ガイド（５）を、例えば、円形、円弧、または長方形のような異なる形状としてもよい。図１の場合、光ガイド（５）は、ヘッドライト（１）の保護ガラス（２）に基づいた形状となっている。

ヘッドライト（１）の光ガイド（５）の詳細な一例を、図２に示す。図２は、光ガイド（５）の断面図である。光ガイド（５）は、次の２つの面を備えている。
−滑らかで連続的であり、かつ光ガイド（５）内を案内された光線を射出する第１の面である射出面（ＦＳ）。
−射出面（ＦＳ）と対向する光ガイド（５）の第２の面である反射面（ＦＲ）。反射面（７）は鋸歯状であり、同様で対称的な一連のプリズム（８）を備えている。プリズム（８）は、隣接して設けられ、反射面（ＦＲ）の鋸歯を形成している。

図２は、光ガイド（５）の断面図である。わかりやすくするために、光ガイド（５）にはハッチングを付してある。図２の断面図に示すように、各プリズム（８）の形状は、おおむね三角形である。より詳しく言うと、各プリズム（８）は、ベース（１４）と、平行でない面（９）（１０）とを備えている。

面（９）（１０）は、プリズム角Ａをなし、かつ、光ガイド（５）の軸線（Ｘ）に対して、角度Ｂ及びＣをなしている。あるプリズムの面（９）と隣接するプリズムの面（１０）とは、底部角Ｄをなしている。各プリズムの底部角Ｄは、底部線ＢＬと接している。底部線ＢＬは、光ガイド（５）の反射面（ＦＲ）の全ての底部角Ｄの頂点と接している。換言すると、各プリズム（８）の断面が三角形の場合、その底部線ＢＬは、各三角形のベースを、隣接する三角形のベースと結んでいる。

上述した図面において、各プリズムの形状は、三角形であるのがわかると思う。

図２には、米国特許第6,107,916号に記載された光ガイド内で案内される光線の一例を、入射光線（１２）及び射出光線（１３）で示してある。この光線は、光源（３）から発生する光線（４）の一部である。

この場合、入射光線（１２）は、プリズム（８）の面に当たるまで、直線的な入射経路に沿って光ガイド（５）内を進む。入射光線（１２）は、光ガイド（５）の軸線Ｘに対して入射角Ｅをなしている。入射光線（１２）は、プリズム（８）の面、例えば図２の場合では、面（１０）に当たると、偏向角Ｆだけ偏向される。射出光線を１３で示してある。光線（１２）（１３）間の偏向角Ｆは、プリズム角Ａに関連しているので可変である。このようにして、入射光線（１２）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）により、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって偏向される。

簡略化のために、図２の例では、単一の光線の経路を示してある。他の経路を進む他の光線が、光ガイド内を進み、射出面（ＦＳ）へ向かって偏向するプリズムへ到達する前に、１つまたはそれ以上のプリズムにより、または、光ガイドの他の面により、１回または複数回反射させられる。

図２において、射出光線（１３）は、光ガイド（５）における全反射の原理に基づいている。全反射の原理は、光ガイド（５）における光線を伝えることができるという光学的現象である。光線が、異なる屈折率を有する１つの媒体から他の媒体へ通過する時、光線の方向は、屈折により変化する。ある入射角の場合、最初の媒体の屈折率が最後の媒体の屈折率より高い時には、入射光線（１２）は屈折することなく、全反射する。これが全反射である。

再び図１を参照すると、光線（４）を、光ガイド（５）の全長にわたって、すなわち、一端（ｅ１）と他端（ｅ２）との間に分配する必要がある。しかしながら、定偏角プリズムでは、断面を通過するにつれて、光線が減少するので、光線（４）の一部が失われる。従って、光ガイド（５）の他端（ｅ２）では、光源（３）に近い一端（ｅ１）に比べて、失われる光線量が大である。すなわち、光ガイド（５）の他端（ｅ２）では、一端（ｅ１）よりも光線量が小となり、発生された光線は、光ガイド（５）に沿って自然に減少する。この減少は、車両外部にいる人物にも知覚可能である。

また、図２において、０°〜５°の入射角Ｅの場合、光線は全反射する。このように、プリズム（８）の面（９）または（１０）の一方に当たる光線は、全反射の原理により、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって反射する。

すなわち、光ガイド（５）の軸線Ｘと平行でない角度で到達する光線は、特に、軸線Ｘに対して０°〜５°の入射角（Ｅ）をなす光線は、プリズム（８）により、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって偏向させられる。このように、光ガイド（５）の反射面（ＦＲ）にプリズム（８）を設けることにより、光線を正しい方向へ向けることができる。

全反射の原理により、光線は、光ガイド（５）の射出面へ向かって反射される。特に、光線は、光ガイド（５）の軸線Ｘとおおむね直交する方向、すなわち、軸線Ｘの直角線Ｎに沿った方向へ反射される。プリズム（８）の角度Ｂや角度Ｃを変更することにより、光線を他の方法へ反射させることもできる。

この場合、光ガイド（５）からの光線と直角線Ｎとの間の射出角をＧとして示すと、射出角Ｇは、正にしかなり得ない。すなわち、プリズム（８）の傾斜を変更することにより、射出光線を、非ゼロ角度の射出角Ｇをもって偏向させることができる。

しかしながら、ある場合には、直角線Ｎに対して、負の射出角Ｇをなす方向へ光線を射出できるのが好ましい。例えば、図１からわかるように、光ガイド（５）は、ヘッドライト（１）の保護ガラス（２）の形状に基づいている。従って、反射光線は、車両の側方（方向Ｚ）へ照射させられる。

図１からわかるように、光源（３）により発生された光線（４）は、光ガイド（５）内を進み、他端（ｅ２）へ向かう。他端（ｅ２）近傍において、光ガイド（５）の軸線と直交して発生された光線は、道路の側方へ向かい、道路上の側方にいる人物に認識される。このように、光ガイド（５）の他端（ｅ２）において、光ガイド（５）と光線の所望の方向（Ｙ）との角度は、好ましいものではない。このような光線は、失われ、すなわち、好ましくない方向へ反射させられ、照明装置または信号装置の性能は低下する。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消することにある。特に、本発明の目的は、光ガイドの性能を改善し、光ガイドにより発生される光線の照射状態の見栄えを改善し、かつ、光線の射出角を、より柔軟に選択可能とすることにある。すなわち、本発明の目的は、光ガイドを用いる照明装置や信号装置により発生させられる光線を改善し、良好に制御するとともに、光ガイドにより、分配または発生される光線を均一とすることにある。

本発明の１つの実施例によれば、光ガイドに沿って、一定かつ均一に光線を分配する光ガイドを備える照明装置または信号装置が提案されている。そのために、本発明は、一連のプリズムを有する反射面を備え、反射面の連続するプリズム間の少なくともいくつかの角度は切頭型となっている光ガイドを提案している。また、射出面は段部を備えており、後述するように、上述した反射面と段部を備える射出面とを組み合わせることもある。

より詳しく言うと、本発明は、光線を発生する少なくとも１つの光源と、光線を案内する少なくとも１つの光ガイドとを備え、前記光ガイドは、
−光線の射出面と、
−射出面と対向し、光線を反射させるために鋸歯状であり、隣接するプリズムと底部角をなす一連のプリズムを備える反射面とを備え、
反射面の少なくとも１つの底部角Ｄは切頭型とされた、自動車の照明装置または信号装置に関するものである。

「プリズム」という用度は、滑らかで平らな面で形成された幾何学的形状を指すものであるが、本発明では、一方の面が、少なくとも複雑な面ではなく、例えばある程度湾曲させてあるプリズムをも含むものである。

本発明のある実施例においては、次のような特徴の１つまたはいくつかを含んでいる。
−反射面の底部角の少なくともいくつかは、寸法が互いに異なる切頭面を備えている。このような切頭面により、各プリズムの光量、すなわち、光ガイドの断面を通過する全光量に対する、プリズムから局部的に発生される光量を調節及び制御できるとともに、光ガイドにより発生された光線の見栄えを、光ガイドの全長にわたって、好適に均一化できる。
−切頭面の大きさは、光源から離れるにつれ小さくなっている。
−反射面は、切頭型の底部角を有するプリズムと、非切頭型の底部角を有するプリズムとを備えている。

本発明の他の実施例においては、プリズムは、異なるピッチと一定の高さとを有し、それにより、各プリズムからの光量及び視覚効果を調節することができるようになっている。

本発明のさらに他の実施例（上述した特徴と組み合わせることができる）においては、プリズムは、一定のピッチと異なる高さとを有し、それにより、各プリズムの光量を容易に調節することができるようになっている。
−プリズムのピッチは、０．２ｍｍ〜２ｍｍである。
−プリズムの高さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍである。
−反射面の（少なくとも１つの）プリズムは対称的である。この実施例は、装置がいくつかの光源（特に光ガイドの各端に１つ）を備えている場合に好ましいものである。
−反射面の（少なくとも１つの）プリズムは非対称であり、プリズムの光量が増す。これは、光ガイドに単一の光源を用いる場合に好ましい。

上述した特徴とは別の、またはそれと組み合わせた本発明の別の実施例によれば、光ガイドが鋸歯状の反射面と段部を有する射出面とを備える照明装置または信号装置を提案している。このような射出面は、反射面により反射された光線を、さらに偏向させて直進させるという利点を有している。それにより、光ガイドからの光線は、軸線Ｘの直交線に対して負の角度で照射され（負の符号は、光ガイドにおける光線の平均進行方向に対するものである）、光ガイドからの光線の射出角を、かなり自由に選択することができるようになる。

より詳しく言うと、本発明のこの実施例は、光線を発生する少なくとも１つの光源と、前記光線を案内する光ガイドとを備える照明装置または信号装置に関するものである。前記光ガイドは、
−一連のプリズムを備える鋸歯状の反射面と、
−反射面と対向する光線の射出面とを備え、
射出面は、段部を備えている。

「鋸歯」という用語は、非平面または非円滑面を意味している。

このような装置により、プリズムからの光線を、制御して偏向させることができる。本発明のこの実施例による照明装置または信号装置は、次に示す１つまたは複数の特徴を備えている。
−射出面の各段部は、反射面のプリズムと対向して位置しており、関連するプリズムにより反射された光線を集光することができる。
−射出面の各（少なくとも１つの）段部は、曲線状、または円弧状であり、プリズムからの光線を可変的に偏向し拡散することができる。従って、光ガイドから全方向に照射される光線は均一となる。
−各（少なくとも１つの）段部は、平らな面を有するプリズム形状である。この実施例は、実施が容易であり、かつ光線を選択的に一方向へ向けることができる。
−各（少なくとも１つの）プリズムは対称的である。この実施例は、装置がいくつかの光源を備えている時に好ましいものである。
−各（少なくとも１つの）プリズムは非対称であり、プリズムの光量が増す。この光量とは、光ガイドの断面を通過する全光線に対するプリズムからの局部的な射出光線のことである。
−各（少なくとも１つの）段部は、円弧面及び平面を備えている。この実施例により、上述した２つの実施例（円弧形状及びプリズム形状）の利点を組み合わせることができる。また、光ガイド内を案内される光線の乱れを制限できる。
−射出面の（少なくとも２つの）段部は連続的である。
−射出面の（少なくとも２つの）段部は非連続的である。
−各（少なくとも１つの）段部は、光ガイドの軸線に対して１°〜３０°、好ましくは５°〜２０°の傾斜角を有している。
−射出面の各プリズムは、第１の面と第２の面とを有し、第２の面は、隣接するプリズムの第１の面と底部角をなしている。反射面のプリズムの少なくともいくつかは、切頭型の底部角を備えている。このような切頭型の底部角により、各プリズムの光量、すなわち、光ガイドの断面を通過する全光線に対するプリズムからの局部的な射出光線を調節及び制御することができ、光ガイドからの光線の見栄えを好適に均一とすることができる。

上述した２つの実施例によれば、
−光源を、ハロゲンランプ、発光ダイオード、例えばキセノンランプのような他のランプとすることができる。
−照明装置または信号装置は、光ガイドの端部にそれぞれ設けられた少なくとも２つの光源を備えている（例えば、ハロゲンランプや発光ダイオードの標準的な光源）。光ガイドは、光線を両端から進ませることができ、それにより、長い光ガイドとなる。
−照明装置または信号装置は、共通の交点を有するいくつかの光ガイドを備え、少なくとも１つの光源は、この交点に位置している。それにより、上述したような光ガイドの少なくとも一端に分岐的な光源を有する「分岐」光ガイドが形成される。

また、本発明は、光ガイド自体の他に、上述した例による少なくとも１つの照明装置または信号装置を有する自動車にも関するものである。

次に、光線を均一かつ一様に拡散させる光ガイドを有する照明装置または信号装置に関するいくつかの例をあげて、本発明を説明する。

本発明の装置は、図１のようなヘッドライトまたは信号装置である。ヘッドライトであるか信号装置であるかに係わらず、光ガイドは、射出側における光線の見栄えを、均一かつ一様とする特徴を有している。以下の説明では、ヘッドライトについて説明するが、信号装置と置き換えることもできる。

第１の実施例を示す図３は、図１のヘッドライトに取り付け可能とされた本発明による光ガイドを示している。この実施例では、照明装置は、車両前面のヘッドライトに設けられた側方ライトである。また、光ガイドは、湾曲しており、円または円弧をなしている。本発明による光ガイドを、例えば直線的な、または１つ以上の曲線で湾曲させた形状としてもよい。

図３は、光源（３）により発生される光線を案内する光ガイド（５）の断面図である。この実施例では、光ガイド（５）は、円形断面を有している。この断面を、楕円形、矩形、正方形等としてもよい。

光ガイド（５）は、次の２つの面を備えている。
−光ガイド（５）内を進んだ光線を射出する第１の面である射出面（ＦＳ）。図３〜図５のように、射出面（ＦＳ）は滑らかであり連続的である。また、図６に示すように、射出面（ＦＳ）に段部を設けることもある。
−射出面（ＦＳ）と対向する光ガイド（５）の第２の面である反射面（ＦＲ）。反射面（ＦＲ）は、一連のプリズム（８）を備えている。プリズム（８）は、隣接して設けられ、光ガイド（５）の軸線Ｘに対して非ゼロの入射角である光線を反射する。

光ガイド（５）の断面図に示すように、各プリズム（８）は、おおむね三角形である。各プリズム（８）は、ベース（１４）及びおおむね平らで非平行の面（９）（１０）を備えている。プリズム（８）の面（９）（１０）は、光ガイド（５）の軸線Ｘと直交する二等分線Ｔに対して対称であり、すなわち、同一寸法で、かつ二等分線Ｔの両側の角度Ｂ及びＣが同じである。この場合、光ガイドは、対称プリズム光ガイドと呼ばれる。

面（９）と面（１０）を非対称、すなわち、異なる寸法や異なる角度Ｂ及びＣとすることもある。この場合、光ガイドは、非対称プリズム光ガイドと呼ばれる。

あるプリズムの面（１０）と、連続するプリズムの面（９）とは、底部角Ｄをなしている。本発明によれば、プリズム（８）の底部角Ｄは、切頭型である。すなわち、底部角Ｄの少なくともいくつかは、切頭領域を形成している。底部角Ｄの切頭領域は、切頭面（１６）をなしている。切頭面（１６）は、図３に点線で示す底部線ＢＬの平坦部となっている。また、底部線ＢＬは、光ガイド（５）の軸線Ｘと一致している。

２つのプリズム（８）間の空間は、空気プリズム（１５）をなしている。すなわち、本発明では、この空間は、「嵌め込み型の」空気プリズム（１５）となっている。この場合、空気プリズム（１５）は、前記空気プリズム（１５）の頂点の断面に沿って嵌め込まれる。この断面は、底部線ＢＬに沿って形成されている。

より正確に言うと、底部角Ｄを有する切頭面（１６）は、直角の形状を有しているのが好ましい。それらを、異なる寸法としてもよい。切頭面（１６）の寸法は、光ガイドにより、また、同一の光ガイド内において変化しうるものである。この場合、切頭面（１６）の寸法は、各プリズムの各底部角（Ｄ）によって異なっている。

また、いくつかの底部角Ｄは、切頭面（１６）を有していない。この場合、光ガイド（５）は、例えば、切頭面（１６）を有する底部角Ｄと、切頭面（１６）を有しない底部角Ｄとを、交互に備えている。例えば、切頭面の寸法を、他端（ｅ２）へ向かう光線量を最大として拡散するために、光ガイド（５）の一端（ｅ１）から他端（ｅ２）へ、小さくなるように選択できる。

本発明によれば、２つのプリズム（８）間の底部角Ｄは切頭型とされ、それにより、光線は、プリズム（８）の面（９）または（１０）に当たることなく、光ガイド（５）内で拡散できるようになる。従って、光線は、切頭面により、射出面（ＦＳ）へ向かって全反射され、光ガイド（５）内で拡散され続ける。

例えば、光ガイド（５）の一端（ｅ１）の近傍では、光源（３）により発生された光線の大部分は、面（９）または（１０）に当たらないため、反射されない。これらの光線は、あたかもプリズムが存在しないように、光ガイド（５）内で拡散され続け、光ガイド（５）の他端（ｅ２）へ向かう。反射面（ＦＲ）の特性は、切頭面の存在により変更される。

このように、光ガイド（５）の一端（ｅ１）と他端（ｅ２）との間において、光ガイド（５）からの光線は、平面現象により、光ガイド（５）の全長にわたって一様に分配される。

また、本発明では、光ガイド（５）の射出面からの光線を、意図的に不均一に分配することができる。この場合、不均一な分配は、特定の視覚効果を得るために、例えば照射領域と非照射領域とを交互に形成するように制御される。

このように、底部角Ｄにより、光ガイド（５）のプリズム（８）からの光線の分配を調節することができる。また、本発明による光ガイド（５）により、一端（ｅ１）と他端（ｅ２）との間で、光ガイド（５）を通過する光線の減少を補償することができる。

均一、または不均一に制御された光線の分配は、切頭面（１６）の寸法を可変とすることにより、すなわち、軸線Ｘに沿う切頭面（１６）の幅を可変とすることにより行わせるのが好ましい。

好ましい実施例では、切頭面（１６）は、光ガイド（５）の一端（ｅ１）から、他端（ｅ２）へ向かって小さくなっている。切頭面（１６）の寸法を小さくすることにより、光ガイド（５）内で拡散する光線を、最適に案内できるようになる。

一端（ｅ１）の近傍では、切頭面（１６）の寸法は大きく、従って、光線の大部分は、プリズム（８）の面（９）または（１０）に当たらず、他端（ｅ２）へ向かって拡散し続ける。他端（ｅ２）の近傍では、幅がなくなるまで、切頭面（１６）は次第に小さくなる。従って、光線の大部分が、プリズム（８）の面（９）または（１０）に当たる。これらの光線は、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって反射される。

切頭面（１６）の寸法を小さくすることにより、光線の自然な減少を補償でき、従って、光ガイド（５）の任意の点において、照度（すなわち、１平方メートルあたりの光度）を均一に制御することができる。そのため、光ガイド（５）の全長にわたって、光線は均一となる。

他の実施例では、切頭面の寸法が、一端（ｅ１）から他端（ｅ２）へ向かって大きくなったり、または、切頭面を有する底部角が、切頭面を有しない底部角と交互になったりしている。

図４は、本発明による光ガイドの第２の実施例を示しており、光ガイドの切頭面の寸法が異なっている。

図４において、切頭面（１６）の寸法は、上述したように、一端（ｅ１）から他端（ｅ２）へ向かって小さくなっている。図４に示す光ガイド（５）の断面図からわかるように、切頭面（１６ａ）（１６ｂ）・・・（１６ｎ）は、互いに異なる寸法となっており、漸進的に小さくなっている。

プリズム（８）の高さＴを調節することにより、寸法を小さくできる。より詳しく言うと、図４において、
−２つのプリズム間のピッチＰは、一定である。「ピッチ」Ｐは、あるプリズムの頂点と隣接するプリズムの頂点とを結んだ長さである。図４において、ピッチＰの寸法を寸法線により示してある。すなわち、ピッチＰは、空気プリズム（１５）のベースに相当する。２つのプリズム間のピッチＰは、０．２ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。
−プリズム（８）の高さＴは、可変である。「高さ」Ｔは、曲線Ｚと光ガイド（５）の底部線ＢＬとの間の距離である。図４に点線で示す曲線Ｚは、各プリズムの角度Ａの頂点を結ぶ線である。図４において、高さＴの寸法を寸法線で示してある。高さＴは、０．２ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。

図４の実施例において、プリズム（８）の高さＴは、対応する切頭面（１６）が小となるにつれ大となっている。反射面（ＦＲ）は、光ガイド（５）に沿う２つの線間に含まれている。１つの線は底部線ＢＬであり、他の線は、曲線Ｚである。

図５は、本発明による光ガイドの第３の実施例を示し、光ガイド（５）の切頭面は異なっている。図４の場合と同様に、切頭面（１６）の寸法は、光ガイド（５）の一端（ｅ１）から他端（ｅ２）へ向かって、次第に小さくなっている。図５の光ガイド（５）の断面図からわかるように、切頭面（１６ａ）（１６ｂ）・・・（１６ｎ）は次第に小さくなっている。この実施例では、プリズム（８）のピッチＰを調節することにより、切頭面の寸法は小さくなる。

より詳しく言うと、図５において、
−２つのプリズム間のピッチＰは可変である。図５において、ピッチＰの寸法を寸法線で示してある。２つのプリズム間のピッチＰは、２．５ｍｍより小さいか、または同等であり、特に０．２ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。
−プリズム（８）の高さＴは、一定である。図５において、高さＴの寸法を寸法線で示してある。高さＴは、２．５ｍｍより小さいか、または同等であり、特に０．２ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。

この実施例では、プリズム（８）のピッチＰは、対応する切頭面（１６）が小となるにつれ小となっている。高さＴは、一定であり、曲線Ｚは、光ガイド（５）の軸線Ｘと平行である。

上述した２つの実施例によると、切頭面（１６）の寸法を小さくすることができる。また、これら２つの実施例では、光線は同等に射出され、かつ、光ガイド（５）により発生させられた光線は、全長にわたって均一となる。所望の視覚的、美的な見栄えに基づいて、上述した実施例のいずれかを選択することができる。

本発明による第４〜６の実施例を、図７〜図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。

図７には、本発明による光ガイドの第４の実施例を示してある。図７では、上述と同じく、反射面を（ＦＲ）と、射出面を（ＦＳ）とする。

本実施例において、光ガイドの反射面（ＦＲ）は、上述した光ガイド（５）の反射面と、同一または類似である。この反射面（ＦＲ）には、隣接する一連のプリズム（８）が設けられ、鋸歯状の面を形成している。プリズム（８）は、従来技術と同じく、同等かつ対称、同等かつ非対称、または互いに異なるものとしてもよい。

図７に示すように、プリズム（８）が非対称の場合、光ガイド（５）の軸線Ｘに対して、１０°〜４０°の入射角を有する光線は、軸線Ｘに対して、約９０°の角度で反射する。これは、透明材料のプリズム（８）の入射側にある面により、空気プリズム（３０）が形成されているためである。

空気プリズム（３０）は、入射光を直進させる。すなわち、光ガイド（５）の反射面が、空気プリズム（３０）により分離された透明材料のプリズム（８）を備えている場合、光線がプリズム（８）に当たる前に、空気プリズム（３０）は、光線の経路を変更させ、光線を直進させる。

図７は、光ガイド（５）の軸線Ｘに対して、例えば１０°〜４０°の入射角Ｅを有する入射光線（１７）を示している。入射光線（１７）は、プリズム（８）の面（１０）により反射される前に、空気プリズム（３０）により偏向及び直進させられる（光線（１８））。次いで、光ガイド（５）の軸線Ｘと直交する方向で、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって偏向させられる（光線（１９））。

図７には、光線の他の例を示してある。入射光線（２１）は、光ガイド（５）の軸線Ｘに対して約５°の入射角Ｅ’を有している。従って、この光線は、プリズム（８）により、全反射される。入射光線（２１）は、プリズム（８）の面（１０）により、軸線Ｘに対し、約９０°の角度で、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かって反射させられる。

接線に近接する入射角を有する光線の場合、すなわち、軸線Ｘに対して、０°〜５°の場合、非対称のプリズムは、光線に対して、対称的なプリズムと同様に作用する。また、上述からわかるように、光線が１０°〜４０°の入射角を有している場合、非対称のプリズムは、上述と同様に光線を反射させるとともに直進させる。従って、非対称のプリズムにより、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）へ向かう光線量を増加させることができる。

本実施例では、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）は、段部を有している。すなわち、射出面（ＦＳ）は、光ガイド（５）の射出面において、光線をさらに直進させることが可能な段部を備えている。段部は、光ガイド（５）の射出面（ＦＳ）に凹凸に形成されている。段部を異なる形状としてもよい。

図７において、各段部（２４）は、プリズム形状であり、平らな２つの面（２５）（２６）を備えている。ある段部の面（２６）と次の段部の面（２５）とにより、約９０°の底部角Ｈが形成される。段部（２４）の面（２５）と射出面（ＦＳ）の底部線ＢＬとは、１０°〜２０°の傾斜角Ｋをなしている。

図７及び図８に示すように、射出面（ＦＳ）の段部（２４）の高さは、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）の高さよりも低いため、光ガイド（５）は、案内特性を持ち続けることができる。

プリズム（８）の底部線ＢＬをなす反射面（ＦＲ）と同じく、段部（２４）は、底部線ＢＬ’をなしている。すなわち、各段部（２４）の底部（段部の頂点と対向している）は、隣接する段部の底部とともに、底部線ＢＬ’をなしている。従って、段部（２４）は、底部線ＢＬ’と段部（２４）の頂点を結ぶ線との間に含まれている。これら２本の線は、光ガイド（５）の形状におおむね対応している。

プリズム形状の段部を、対称的または図７のように非対称としてもよい。

第１の変形例として、光ガイドの全ての段部を同等とすることができる。第２の変形例として、段部を異ならせることができる。すなわち、段部を、光ガイドの一端（ｅ１）と他端（ｅ２）との間で、異なる傾斜角Ｋや底部角Ｈとし、光ガイドの全長にわたって、光線を適応して反射させることができる。

形状にかかわらず、射出面（ＦＳ）の各段部（２４）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）と対向して位置している。射出面（ＦＳ）の段部（２４）のピッチは、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）のピッチと等しくなっている。すなわち、効率化のために、射出面（ＦＳ）の能動領域である段部（２４）の面（２５）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）の能動領域である面（１０）と（少なくとも部分的に）対向して位置している。

このように、図７では、入射光線（１７）は上述したように進み、プリズム（８）の面（１０）により反射される。次いで、段部（２４）の面（２５）により屈折され、軸線Ｘの直角線Ｎに対して、負の射出角Ｇで光ガイド（５）から照射される。

同様に、入射光線（２１）は、プリズム（８）の面（１０）により反射される。射出角Ｇは、段部（２４）の傾斜により定められる。図７では、射出角Ｇは、直角線Ｎに対して、−２０°である。

従って、プリズムのような射出面により、射出面が滑らかな反射面のプリズムによる全反射ではなしえなかった方向に光線を射出することができる。そのため、直角線Ｎに対して、約−２５°の負の射出角Ｇで照射することができるようになる。

図７によれば、光ガイドにおける光線の平均進行方向と、光ガイドの外側にある光線の平均射出方向とは鈍角をなしている。滑らかな射出面では、このような角度になり得ない。

図８は、本発明による光ガイドの第５の実施例を示しており、射出面（ＦＳ）が他の形状となっている。この実施例において、段部（２４）は、平らな面ではなく、曲線状となっている。より詳しく言うと、図８の断面図によれば、各段部（２４）は、円弧状となっている。すなわち、各段部（２４）は、隣接する段部とともに、底部角Ｈをなすドーム型となっている。段部（２４）のベースにおける接線と射出面（ＦＳ）の底部線ＢＬとは、１０°〜２０°の傾斜角Ｋをなしている。

射出面（ＦＳ）の各段部（２４）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）と対向して位置している。従って、段部（２４）のピッチは、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）のピッチと同等である。すなわち、射出面（ＦＳ）の段部（２４）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）の能動領域と対向して位置している。

この実施例は、直角線Ｎの周りで、光線を分配制御できるという利点を有しており、それにより、外部の人物に対して光線を均一とすることができる。そのため、図８に示した２つの入射光線は、光ガイドの射出面から異なる方向へ射出される。

第１の入射光線（１７）は、軸線Ｘに対して、１０°〜４０°の入射角Ｅを有している。この入射光線（１７）は、まず空気プリズム（３０）により偏向され、次にプリズム（８）により射出面（ＦＳ）へ向かって約９０°の角度をもって反射される。入射光線（１７）が射出面（ＦＳ）の段部（２４）に当たると、直角線Ｎに対して負の射出角Ｇで屈折される（射出光線（２０））。

第２の入射光線（２１）は、軸線Ｘに対して入射角Ｅ’を有している。入射光線（２１）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）により反射される。入射光線（２１）が射出面（ＦＳ）の段部（２４）に当たると、直角線Ｎに対して正の射出角Ｇで屈折する（射出光線（２３））。このように、射出面（ＦＳ）のドーム型形状により、光線を側方へ分配することができる。

図９Ａは、本発明の光ガイドの第６の実施例を示している。この実施例では、射出面（ＦＳ）の段部（２４）は、曲面を有するプリズムをなしている。より詳しく言うと、各段部（２４）は、曲面（２８）及び曲面（２８）と連なっている平面（２７）を備えている。連続する段部（２４）の曲面（２８）及び平面（２７）は、９０°の底部角Ｈをなしている。曲面（２８）の接線と射出面（ＦＳ）の底部線ＢＬ’とは、１０°〜２０°の傾斜角Ｋをなしている。

この実施例では、段部は互いに隣設しており、すなわち、ある段部は、次の段部と隣り合っている。この第６の実施例は、第４及び第５の実施例の特徴を併せ持っており、光ガイドを通過する光線を最適に案内できるとともに、光線の均一性を保ちつつ、かつ、従来ではなしえなかった方向へ光線を照射することができる。

図９Ａに示すように、第１の入射光線（１７）は、射出面（ＦＳ）の段部（２４）により、直角線Ｎに対して負の射出角Ｇで屈折される。第２の入射光線（２１）は、直角線Ｎに対して、射出光線（２０）の射出角Ｇとは異なる負の射出角Ｇで光ガイドから照射される。

図９Ａからわかるように、段部（２４）の位置に基づいて、射出角Ｇの値は異なる。すなわち、射出角Ｇは、段部（２４）の曲面（２８）における、段部と光線との接点の位置により変化する。すなわち、射出角Ｇの値は、曲面（２８）の曲率半径に基づいている。

このように、段部（２４）の曲面（２８）の曲率半径を変更することにより、全範囲の射出角Ｇをもって照射することができる。すなわち、湾曲したプリズムを有するこのような射出面により、光線に対するプリズム効果と散乱効果とを得ることができる。

図９Ｂは、図９Ａの変形例を示している。この変形例において、射出面（ＦＳ）の段部（２４）は、曲面を備えた非連続的なプリズムを有している。より詳しく言うと、各段部（２４）は、曲面（２８）と平面（２７）とを備え、各曲面（２８）は、平らな分離面（２９）により、隣接する段部の平面と分離されている。このように、段部（２４）は、分離面（２９）により互いに分離されている。

この変形例では、各段部（２４）の能動領域、すなわち、曲面（２８）は、プリズム（８）の能動領域、すなわち、プリズム（８）の面（１０）と（少なくとも部分的に）対向して位置しており、できるだけ効率的に段部により屈折できるようになっている。また、分離面（２９）により他端（ｅ２）を拡大することができ、段部（２４）により光線が屈折されないようになっている。

図６は、射出面及び反射面を変更した光ガイドの第７の実施例を示している。射出面（ＦＳ）は、光ガイドの射出面において光線を直進させる、すなわち、図８に示すように、光ガイドの軸線Ｘの直交線Ｎに対して、負の射出角で光線を光ガイドから射出する段部を備え、反射面（ＦＲ）は、図４に示すようなプリズムを備えている。これら２つの面を光ガイドに適用する利点は大である。

射出面（ＦＳ）の段部を、図７及び図８に示すような種々の形状、例えばプリズム形状、ドーム形状、プリズム形状とドーム形状を組み合わせた形状とすることができる。段部は、反射面のプリズム（８）の能動領域と対向して位置している。

反射面のプリズムを、図３、図４及び図５に示すようなものとすることができる。光ガイドに平坦な空気プリズム（１５）を設けることにより、光線は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）の面（９）や面（１０）に当たることなく、光ガイド内で拡散することができる。従って、光線は、光ガイドの射出面へ向かって反射され、光ガイドの一端（ｅ１）と他端（ｅ２）との間で光線を均一に分配することができる。

上述した実施例に示す本発明による光ガイドは、光学案内に関して最適な形状である円形断面を有しているのが好ましい。さらに、この断面は、光線の焦点に関してかなり適切である。

また、本発明は、異なる断面、例えば少なくとも部分的に楕円、双曲線または放物線となっている円錐形状断面、または、楕円形状断面の光ガイドにも関している。さらに、光学案内に関して利点は劣るが、平行四辺形、正方形、または長方形の断面としてもよい。

射出面の段部及び反射面のプリズムに関し、段部やプリズムの幅を可変としてもよい（すなわち、これらの面の全体または一部の幅を、一定の態様で可変としたり、または光ガイドの全長にわたって可変としてもよい）。

このように、本発明は、照射された光線を視覚的に均一とするとともに、光ガイドにより照射された光線の向きを良好に制御するために、単独で、または組み合わせて用いられる光ガイドの２つの面を提案するものである。これら２つの面は、照射された光線の視覚的見栄えを改善するように作用するという同じ目的を有しているので、これらの面を組み合わせることは好ましいことである。

従来の光ガイドを有する車両のヘッドライトの概略図である。 従来の光ガイドの断面図である。 切頭面を有する本発明による光ガイドの第１の実施例を示す断面図である。 異なる切頭面を有する本発明による光ガイドの第２の実施例を示す断面図である。 異なる切頭面を有する本発明による光ガイドの第３の実施例を示す断面図である。 本発明による光ガイドの第７の実施例を示す断面図である。 本発明による光ガイドの第４の実施例を示す断面図である。 本発明による光ガイドの第５の実施例を示す断面図である。 本発明による光ガイドの第６の実施例を示す断面図である。 図９Ａの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ ヘッドライト
２ 保護ガラス
３ 光源
４ 光線
５ 光ガイド
８ プリズム
９、１０ 面
１２ 入射光線
１３ 射出光線
１４ ベース
１５ 空気プリズム
１６ 切頭面
１７ 入射光線
１８、１９ 光線
２０ 射出光線
２１ 入射光線
２３ 射出光線
２４ 段部
２５、２６ 面
２７ 平面
２８ 曲面
２９ 分離面
３０ 空気プリズム
ＢＬ、ＢＬ’ 底部線
ｅ１ 一端
ｅ２ 他端
ＦＲ 反射面
ＦＳ 射出面

Claims (19)

1. 光線（４）を発生する少なくとも１つの光源（３）と、光線（４）を案内する少なくとも１つの光ガイド（５）とを備え、前記光ガイド（５）は、
   −光線の射出面（ＦＳ）と、
   −射出面（ＦＳ）と対向し、光線を反射させる鋸歯状の反射面（ＦＲ）とを備えている、自動車の照明装置または信号装置において、
   −前記反射面（ＦＲ）は、隣接するプリズムと底部角Ｄをなす一連のプリズム（８）を備え、反射面（ＦＲ）の少なくとも１つの底部角Ｄは切頭型とされ、
   −射出面（ＦＳ）は、段部（２４）を有する形状となっていることを特徴とする装置。
2. 反射面（ＦＲ）の底部角Ｄの少なくともいくつかは、寸法が互いに異なる切頭面（１６）を備えていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 反射面（ＦＲ）の切頭面（１６）は、光源（３）から離れるにつれて小さくなっていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
4. 反射面（ＦＲ）は、切頭型の底部角を有するプリズムと、非切頭型の底部角を有するプリズムとを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. 反射面（ＦＲ）のプリズム（８）は、異なるピッチＰと、一定の高さＴと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. 反射面（ＦＲ）のプリズム（８）は、一定のピッチＰと、異なる高さＴと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。
7. 反射面（ＦＲ）のプリズム（８）のピッチＰは、２．５ｍｍより短いかまたは等しくて、０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項５または６記載の装置。
8. 反射面（ＦＲ）のプリズム（８）の高さＴは、２．５ｍｍより低いかまたは等しくて、０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 反射面（ＦＲ）のプリズムは対称的である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. 反射面（ＦＲ）のプリズムは非対称である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置。
11. 射出面（ＦＳ）の各段部（２４）は、反射面（ＦＲ）のプリズム（８）と対向して位置し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。
12. 射出面（ＦＳ）の少なくとも１つの段部は、円弧状であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
13. 射出面（ＦＳ）の少なくとも１つの段部は、平らな面（２５）（２６）を有するプリズム形状であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
14. 射出面（ＦＳ）のプリズム（８）は、対称的または非対称であることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
15. 射出面（ＦＳ）の各段部（２４）は、曲面（２８）及び平面（２７）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置。
16. 射出面（ＦＳ）の段部（２４）は、連続的または非連続的であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の装置。
17. 射出面（ＦＳ）の各段部（２４）と射出面（ＦＳ）の底部線ＢＬ’とは、１°〜３０°の傾斜角Ｋをなしていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置。
18. 光ガイド（５）の端部に、少なくとも２つの光源を設けてあることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の装置。
19. 共通の交点を有し、少なくとも１つの光源は、前記交点に位置している複数の光ガイドを備えている、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の装置。

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