(57)【要約】【課題】低出力の光源から十分な光束をもつ光ビームを射出することができ、光源の正面にシールドを設けなくてもよい、小型の照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】概ね水平な軸をもつ概ね円筒形のフィラメントを有する光源と、反射によってカットオフビームをつくり出す少なくとも１つのリフレクタとを備え、フォグランプタイプの光軸を有するカットオフビームを射出する自動車用照明装置であって、フィラメントと光軸は、互いに斜めまたは垂直方向に延びるようになっている照明装置において、光源２の正面に、カットオフビームを射出するレンズＬを設ける。【選択図】図２
2006134882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね水平な軸をもつ概ね円筒形のフィラメントを有する光源と、反射によってカットオフビームをつくり出す少なくとも１つのリフレクタとを備え、フォグランプタイプの光軸を有するカットオフビームを射出する自動車用照明装置であって、前記フィラメントと光軸は、互いに斜めまたは直交する方向に延びるようになっている照明装置において、前記光源(２)の前方に、カットオフビームを射出するレンズ(Ｌ)を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズ(Ｌ)は、前記光源の輪郭をなす部分から発せられてレンズ(Ｌ)に入射した入射光線を、概ね光軸(Ｙ−Ｙ)と平行になるように屈折させ、かつ光源の残りの部分から発せられてレンズ(Ｌ)に入射した入射光線を、光軸(Ｙ−Ｙ)よりも下方へ向かうように屈折させるような形状を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源は、低出力で、ロービーム型の照明装置によってつくり出される光束よりも小さい光束を与え、前記レンズは、この光源に近接しており、全体がプラスチック材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光源が与える光束は、９００ルーメン以下、とりわけ６００ルーメン以下であることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源(２)は、照明装置のハウジング(３)に固定して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源は、前記光軸(Ｙ−Ｙ)と概ね直交するように配置され、前記リフレクタ(Ａ)(Ｂ)(Ｄ１)(Ｄ２)(Ｃ)とレンズ(Ｌ)は、光ビームの遮蔽度を調整するために、光源の幾何学的な軸(２ｂ)の回りで回動しうるよう、互いに固定されて取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源は、軸方向に延びるフィラメント(２ａ)を有するランプを備え、前記光軸と直交または傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
プラスチック材料、とりわけ熱可塑性材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記レンズ(Ｌ)の入射面(Ｅ)は、平面的、かつ矩形で、垂直方向を向いていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記レンズ(Ｌ)は、頂部と底部が互いに非対称で、かつ平面視において湾曲していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記レンズ(Ｌ)は、垂直方向と水平方向においてフレネル化されており、このレンズ(Ｌ)の射出面には、薄くても所望の光ビームを得ることができるブロック(８)(９)(10)(11)が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１２】
前記レンズ(Ｌ)の射出面は、前記フィラメント(２ａ)の中心を通る直線と、前記光軸(Ｙ−Ｙ)とがなす角度(α)によって規定される曲線群(12)、および高さ(ｚ)によって規定される曲線群(13)に従って形成されるブロック(10)(11)のメッシュからなることを特徴とする請求項１１記載の照明装置。
【請求項１３】
前記リフレクタは、少なくとも４つのセクタ(Ａ)(Ｂ)(Ｄ１)(Ｄ２)からなり、このうちセクタ(Ａ)(Ｂ)は、ともに、前記光源の軸を含む水平面の上方と下方に延び、他のセクタ(Ｄ１)(Ｄ２)は、前記セクタ(Ａ)(Ｂ)の間にあって、それぞれ、前記水平面の上方と下方に位置していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１４】
前記セクタ(Ａ)(Ｂ)は、これらのセクタ(Ａ)(Ｂ)で反射された光線が、レンズ(Ｌ)および光源(２)という障害物を回避して進みうるような形状を有することを特徴とする請求項１３記載の照明装置。
【請求項１５】
自動車の外側に向かって延びるセクタ(Ａ)は、このセクタ(Ａ)の焦点距離よりも長い焦点距離を有し、かつ射出面の輪郭をなす曲線の関数が不連続である第２のセクタ(Ｃ)と関連づけられていることを特徴とする請求項１４記載の照明装置。
【請求項１６】
前記光源の軸を含む水平面の上方と下方にそれぞれ位置するセクタ(Ｄ１)(Ｄ２)は、単一のリフレクタの複数の分画をなしていることを特徴とする請求項１４または１５記載の照明装置。
【請求項１７】
前記セクタ(Ｄ１)(Ｄ２)の反射面が、これらのセクタの横に配置されたセクタ(Ａ)(Ｂ)の正面に位置し、かつセクタ(Ｄ１)と(Ｄ２)が、前記光源の後方で連結され、眩惑光線を生じることのないように、セクタ(Ｄ１)(Ｄ２)の焦点距離は、セクタ(Ａ)(Ｂ)のそれよりも短いことを特徴とする請求項１６記載の照明装置。
【請求項１８】
前記セクタ(Ａ)(Ｂ)(Ｄ１)(Ｄ２)(Ｃ)の焦点距離は、１５mm以下であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の照明装置と、この照明装置とは異なる照明機能を果たす少なくとも１つの補助的な光源とを備える自動車用照明システム。
【請求項２０】
前記照明装置は、フォグランプ機能を果たし、前記補助的な光源は、日中走行用の照明機能を果たすことを特徴とする請求項１９記載の照明システム。
【請求項２１】
前記補助的な光源は、前記照明装置の光軸と平行に、または直交して取り付けられていることを特徴とする請求項１９または２０記載の照明システム。
【請求項２２】
前記補助的な光源から直接または間接的に射出された光ビームを反射する部分を含む内面を有するハウジングを備えていることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれかに記載の照明システム。
【請求項２３】
前記補助的な光源と関連づけられ、かつ前記照明装置のレンズの拡張部分を構成するレンズを備えていることを特徴とする請求項１９〜２２のいずれかに記載の照明システム。
【請求項２４】
請求項１〜１８のいずれかに記載の照明装置を少なくとも１つ備えていることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸をもつカットオフビーム（一部を遮られた光ビーム）を射出する照明装置であって、前記光軸と斜めまたは直交する方向に延びる概ね水平なフィラメントを具備する、概ね球形または円筒形の光源と、カットオフされた反射ビームを射出する少なくとも１つのリフレクタ（反射器）とを備える照明装置に関する。
【０００２】
より特定していうと、本発明は、フォグランプに関する。ただし、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、水平なカットオフライン（これらの文献においては、ロービームの場合、破線で示されている）よりも下方に位置するカットオフビームを射出しうる表面を有するリフレクタを備えた、上記のタイプの照明装置を開示している。光源から後方のリフレクタへ向けて射出される光線は、光源から射出される光線の一部にすぎないため、所望の光ビームを生成しうるよう、光源はかなり強力なものとなっている。
【０００４】
光源から前方に向けて光が漏れ、眩惑光線（対向車両の運転者を幻惑する光線）が発せられることのないように、通常、光源の前方にはシールドが設けられる。したがって、高出力の光源を用いる場合においても、光ビームに利用されるのは、光束の一部だけであり、この一部の光束が光度測定上の条件を充たしているのである。
【０００５】
高出力の光源を用いる場合、光源から発生する高熱に耐えうるよう、ガラス製のハウジングが必要となるとともに、この光源とハウジングとの間に、比較的長い距離を保たなければならないため、ハウジングの奥行きがかなり長くなる。
【特許文献１】特開平１１−２６５６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、比較的低出力の光源から十分な光束をもつ光ビームを射出することができる、比較的小型の照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、小さなスペースに設置することができ、かつ光源から発生する熱が小さく、プラスチック製のカバーを使用できる照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、垂直方向に向かう光ビームのカットオフを簡単かつ迅速に行うことができる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光軸をもつカットオフビームを射出する照明装置であって、前記光軸と斜めまたは直交する方向に延びる、概ね水平な軸をもつ概ね円筒形のフィラメントを具備する光源と、カットオフされた反射ビームを射出する少なくとも１つのリフレクタとを備える照明装置に関する。本発明に係る照明装置は、光源の前方に、カットオフされた反射ビームを射出するレンズを備えている。
【００１０】
本発明の照明装置における光源とは、光線を発する少なくとも１つのフィラメントと、透明なハウジングとを具備する、ランプ型の球形のものを意味する。ハウジングは、円筒形または球形の外形を有する。フィラメントは、通常、螺旋形のワイヤであり、この分野で公知となっているように、全体的な形状は円筒形である。
【００１１】
光源から直接前方に向けて発せられる光線は、レンズによって屈折し、光ビームの中に混じるため、眩惑光線が生じることはない。このように、光線の一部を屈折させるため、光源は低出力でもよく、ロービームの場合よりも弱い光ビームをつくり出すことができる。この光ビームの光束は、弱いものの（１０００ルーメン以下、特に９００〜６００ルーメン以下）、光学測定上の条件を充たすため、通常、フォグライトとして用いられる。
【００１２】
本発明に係る照明装置において用いられるレンズは、このレンズの境界部分に入射する光線を、光軸と概ね平行になるように屈折させるものが好ましい。他方、これ以外の入射光線は、光軸よりも下方に傾斜するように屈折する。
【００１３】
通常、光源は、光軸と直交する方向に向けて配置される。しかし、光源の幾何学的な軸と光軸のなす角度は、９０°でなくともよい。
【００１４】
光源は、光源のハウジングに固定するのが好ましい。リフレクタとレンズは、互いに固定され、かつ垂直方向におけるカットオフの調整のため、光源の軸の回りで回転しうるように取り付けられる。
【００１５】
光源は、横向きに配置され、かつ軸方向に延びるフィラメントを備えるランプを有する。光源は、プラスチック材料、特に熱可塑性の材料から形成するのが好ましい。
【００１６】
レンズの入射面は、平面的、かつ矩形で、垂直方向を向いているのが好ましい。レンズの射出面は、フレネルレンズ状、すなわち、垂直方向と水平方向において、フレネルレンズの形状をもつようにすることができる。薄いレンズで所望の光ビームが得られるように、レンズの射出面には、パッドまたはブロックを設ける。レンズの射出面におけるブロックは、２つの曲線群に従って、メッシュ状に設けられる。
【００１７】
レンズの頂部と底部は、互いに非対称であり、レンズは、平面視において湾曲している。
【００１８】
リフレクタは、少なくとも４つのセクタ（または小リフレクタ）を組み合わせて構成することができる。このうち、２つのセクタ（以下「最初の２つのセクタ」という）は、ともに、光軸を含む水平面の上方と下方に延び、他の２つのセクタは、最初の２つのセクタの間にあって、それぞれ、上記水平面の上方と下方に位置する。
【００１９】
最初の２つのセクタは、反射光線が、レンズと光源という障害物を回避して進むことができるように設計される。
【００２０】
自動車の外側に向かって延びるセクタは、焦点距離が長く、反射面を規定する曲線の関数が不連続な第２のセクタと関連づけることができる。
【００２１】
他の２つのセクタは、両者で単一のリフレクタの一部をなしている。これらのセクタの反射面は、横方向に位置する最初の２つのセクタの正面に配置される。これら他の２つのセクタは、光源の後方で連結され、眩惑光線を発することのないように、最初の２つのセクタよりも、焦点距離を短くする。
【００２２】
各セクタの焦点距離は、ちょうど１５mmとするか、または小型のリフレクタを所望する場合には、これよりも短くする。
【００２３】
本発明のもう一つの様相によれば、これまで簡単に説明してきた照明装置と、この照明装置とは異なる照明機能を果たしうる少なくとも１つの補助的な光源とを備える自動車用照明システムが提供される。
【００２４】
この様相に係る照明システムは、好ましい実施形態において、フォグランプとして働く外、日中の走行中における照明機能または合図機能を果たす。
【００２５】
本発明に係る照明システムのもう一つの特徴は、ハウジング内面の少なくとも一部が、補助的な光源から直接または間接的に射出された光ビームを反射する機能を有することである。
【００２６】
本発明に係る照明システムのさらに他の特徴は、上記の補助的な光源に関連づけられ、かつ上記照明装置のレンズの拡張部分を構成するレンズを備えていることである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る照明装置は、多くの長所を有するが、顕著なものは、次の通りである。
−奥行きが小さく、小型である。
−光線の分布が照明基準に適合し、カバーの外側においても５０％の光束が得られるという効率的な光学システムを実現する一方で、低出力のランプであるため、プラスチック製のカバーを使用することができる。
−将来の照明基準Ｒ１９−３にも適合する非常に細い光ビームを射出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る照明装置は、上述の構成要素の外にも、構成要素を有するが、これらについては、以下の実施形態において、添付の図面を参照して、詳しく説明する。
【００２９】
図１と図２は、自動車の前面に取り付ける照明装置１を模式的に示す。照明装置１は、カットオフビームを射出する。以下の実施形態は、照明装置１をフォグランプとして用いる場合についてのものであるが、本発明に係る照明装置は、ロービームのような他のカットオフビームを射出することもできる。
【００３０】
照明装置１は、光軸Ｙ−Ｙを有する。また、照明装置１は、概ね円筒形で、光軸Ｙ−Ｙと直交して概ね水平に延びる軸２ｂをもつフィラメント２ａを有する光源２を具備している。ただし、フィラメント２ａの軸２ｂは、光軸Ｙ−Ｙと９０°以外の角度をなすように傾斜させることもできる。
【００３１】
照明装置１は、光源２を収容するハウジング３を備えている。ハウジング３は、自動車の構造体に固定されており、ハウジング３の前部は、カバー４によって塞がれている。光源支持体５は、ハウジング３に密着して固定されている。
【００３２】
低出力の光源２は、概ね球形または回転楕円体の透明なランプからなる。このランプは、６００ルーメン以下、好ましくは４００ルーメン以下の光束を与えるフィラメント２ａを備えている。このようなフォグランプは、特に霧の中で光ビームを射出するために用いられるランプよりも、低出力である。光源２としては、フィラメントの一部を覆うためのマスクがないＰＳ２４型のランプを用いることができる。
【００３３】
光源２は低出力であるため、照明中に発生する熱は小さい。よって、カバー４の材料であるガラスは、公知の照明装置におけるよりも、フィラメント２ａに近づけることができる。このため、光源２を横向きに配置し、奥行きＨ（光軸と平行な方向における長さ；図２参照）を短くすることができる。照明装置１は、発熱量が小さいため、カバー４は、プラスチック材料から形成することもできる。
【００３４】
照明装置１は、セクタＡ，Ｂ，Ｄ１，Ｄ２，およびＣからなるリフレクタを備えている。
【００３５】
レンズＬは、光源２の前方、すなわち光ビームが伝播する方向に位置している。レンズＬは、光ビームの一部を遮蔽しうる構成となっている。すなわち、レンズＬは、対向車両の運転者を眩惑することのないように、光源２から前方へ直接射出された光を回収することができる。
【００３６】
セクタＡ，Ｂ，Ｄ１，Ｄ２，およびＣは、模式的に示す接続手段６によって、互いに、およびレンズＬと連結されている。これらのセクタとレンズＬは、フィラメント２ａの軸２ｂの回りで回動しうるように取り付けられているため、ハウジング３または光源２を移動させなくても、垂直方向において、光ビームのカットオフを調整することができる。
【００３７】
セクタとレンズＬは、各セクタに固定されかつ軸２ｂと同軸をなすスリーブ６ｂの内部で回転しうるように、ハウジング３の壁体に設けられたシャフト６ａに取り付けられている。シャフト６ａは、カットオフを外部から調整するための制御装置６ｃと接続しうるように、ハウジング３から延出させてある。
【００３８】
各セクタは、本出願人の特許文献１に記載されているような複雑な表面ＳＣを有するセクタ群を構成している。表面ＳＣの詳細は、この文献に記載されているため割愛する。ただし、リフレクタの主要な点については、本明細書にも記載してある。
【００３９】
すべてのセクタの光学面は、平らなカットオフライン（途切れ途切れの場合もある）をもつ反射光ビームをつくり出すことができる性質を有している。通常、カットオフラインは水平で、光ビームは、このカットオフラインの下方に位置する。
【００４０】
各セクタを適切に設計するための原理は、上記特許文献１に記載してある。
【００４１】
〔セクタＡとＢ〕
光源２の正面にレンズＬが存在していることを考慮し（図３参照）、リフレクタのセクタ、とりわけセクタＡとＢによって反射される光線が、ランプ２の電球２ｃを通過するのをできる限り阻止する必要がある。これは、光線が、その進行方向によっては、レンズＬによって上方に屈折し、対向車両の運転者に許容しえないくらいの眩惑を生じさせるおそれがあるためである。ランプ２の電球２ｃによって反射された光線は、失われるかまたは有害であるとみなさなければならない。なぜならば、電球２ｃは、フィラメント２ａから直に入射する光線でない光線を拡散させるが、この拡散は制御できないからである。したがって、セクタによって反射される光線は、電球２ｃを回避して通過させなければならない。
【００４２】
セクタの母面、特にセクタＡとＢの各母面ＧＡとＧＢは、平面Πという２次元の中で、符号ｒ３で示すような反射光線が、レンズＬと電球２ｃという障害物を回避して進むように設計されている。
【００４３】
〔セクタＡの母面ＧＡの構成〕
図３の右側部分は、反射光線ｒ３、ｒ４、ｒ５がレンズＬと電球２ｃという障害物を回避して進む臨界的な場合を示している。
【００４４】
通常、反射光線は、光軸Ｙ−Ｙと直交する方向Δにおける正の値(＋ｘ)をとるように進む。正の値(＋ｘ)とは、外側（自動車の右側の照明装置の場合、右側）へ向かう値である。湾曲した母面ＧＡは、障害物を回避するという条件を充たしつつ、光ビームの分布を最適にするように設計される。
【００４５】
光軸Ｙ−Ｙ側における母面ＧＡの境界から、フィラメント２ａの後部へ所定の距離Ｆが確保されている場合、ランプ２の電球２ｃの大きさにより、反射光線ｒ３がとりうる最小の偏差が定まる。距離Ｆは、短く、特に１５mm以下とするのが好ましい。このような場合、反射光線ｒ３は、光ビームの水平方向における大きな偏差に相当することとなるが、このような大きな偏差は、必要な光ビームの幅（照明基準Ｒ１９−３により要求される）に照らすと、不必要である。
【００４６】
上述の照明装置の構成において、問題となる光線は、フィラメント２ａの端部から出発する光線、すなわち、フィラメントの端部の右下隅（図３において、問題となる母面ＧＡと同じ側においてリフレクタに向かう隅）から平面Πに向かい、さらにフィラメントの端部の右上隅（図３において、セクタＡの側においてレンズＬに向かう隅）に向かう光線であることに留意すべきである。
【００４７】
リフレクタのセクタＡは、平面視におけるその構造上の特性を拡張するため、反射光線ｒ３を含む垂直な平面によって区画されている。
【００４８】
セクタＡの母面ＧＡは、Δ方向において正の値(＋ｘ)をとるように進む光ビームをつくり出す構成とするのが好ましい。
【００４９】
〔セクタＢの母面ＧＡの構成〕
ハウジングの透明な部分の一角を占める、ランプの位置設定システム５（図３参照）が存在するため、セクタＢは、照明装置の内側（自動車の内方に向かう側）、すなわちΔ方向の負の値(−ｘ)の部分だけを照らし出すように設計されている。 (−ｘ)の部分は、光軸Ｙ−Ｙの左に位置する部分に対応する。
【００５０】
セクタＡとＢの各母面ＧＡとＧＢの焦点距離は、ｘ＝０の位置が両母面の共通の焦点となるように、互いに等しくするのが好ましい。焦点距離をこのように設定することは、本発明の要件ではないが、このようにすると、眩惑光線の発生を最小限にとどめることができる。
【００５１】
〔セクタＤ１，Ｄ２の構成〕
下記の要領で輪郭を形成するセクタＤ１とＤ２は、これら２つで、１つの小リフレクタを構成している。図２に示すように、セクタＤ１，Ｄ２の反射面を、セクタＤ１，Ｄ２の横に設けられているセクタＡとＢの前方に位置させ、セクタＤ１とＤ２からなる小リフレクタの全体的な焦点距離は、セクタＡとＢのそれよりも短くする。同様にして、セクタＤ１とＤ２の前方に、眩惑光線が発せられないようにして、種々のセクタを連結することができる。
【００５２】
リフレクタ全体の境界は、セクタＡとＢの光軸Ｙ−Ｙ方向の輪郭によって定められている。リフレクタを、プラスチック材料から成形される個々のセクタに分解しうるようにするためには、平面Πにおいて、光軸Ｙ−Ｙから傾斜するように、アンダーカットを設けることが必要である。
【００５３】
リフレクタのうちセクタＤ１，Ｄ２の輪郭は、正面視または背面視において、砂時計の形状を有する（図１参照）。このリフレクタは、レンズＬの最下点を通ってセクタＤ２の境界を定める水平面Ｕ２（図４参照）に沿って切断する。なぜならば、リフレクタを起点とし、水平面Πと水平面Ｕ２の間を通過する水平な反射光線は、レンズＬによって、すべて上方に屈折し、眩惑光線の原因となるからである。
【００５４】
セクタＤの底部の境界は、セクタＤ１によって反射される光線が、平面Πよりも下方においてレンズＬに到達することのないように、平面Πの上方に位置する平面によって定める。すなわち、セクタＤ１の境界は、レンズＬの最上点を通る水平面Ｕ１によって定める（図４参照）。
【００５５】
本発明の一実施形態においては、リフレクタのうちセクタＤ１とＤ２の輪郭は、照明基準によって要求される視界をすべて照らし出すことができるように定められる。しかし、これは、本発明の要件ではない。
【００５６】
〔セクタＣの構成〕
前述の母面ＧＡに係る距離Ｆを短くするため、セクタＡは、光軸から横方向に離れるに従って、急激に広がっている。
【００５７】
十分に透明な反射面が得られるならば、この反射面を「フレネル化」、すなわち、反射面を規定する曲線を表す関数が不連続で、複数の焦点距離が合体されることとなる第２のセクタＣを設けることによって、セクタＡを分画するのが望ましい。
【００５８】
セクタＣは、セクタＡよりも焦点距離が長く、光軸に沿って、セクタＡの延出部分よりも少し前方に位置する。セクタＡとセクタＣのずれは、フィラメント２ａの軸２ｂに沿って生じている。図２に示すように、セクタＡとＣの連結部材６は、フィラメント２ａの軸方向に配置するのが好ましい。セクタＡとＣをこのように連結するのは、ランプ２が、この方向にはほとんどエネルギーを放出せず、連結の設計が容易なためである。この場合、エネルギーの損失もほとんどない。
【００５９】
フィラメント２ａが軸方向になす角度が小さいため、セクタＣは、ほとんど光のエネルギーを受けず、非常に細い光ビームをつくり出すだけである。したがって、カットオフラインの下方における、光ビームの位置が低い部分の光束を強化することができる。これは、将来の照明基準Ｒ１９−３（光ビームの幅）に合わせるという意味では好ましい。
【００６０】
垂直方向においてフィラメント２ａをできるだけ包囲するため、各セクタの焦点距離、とりわけセクタＡとＢの焦点距離は、短くする（１５mm以下が好ましい）。フィラメントが横方向を向いているため、フィラメントの像は、リフレクタの高さ方向において、控え目な大きさにとどまる。
【００６１】
〔エネルギー回収用レンズＬ〕
横向きのフィラメント２ａは、後方のリフレクタへ放出するエネルギーと同じくらいのエネルギーを、前方のカバー４に向けて放出する。レンズＬは、カバー４へ向かうエネルギーを回収する一方で、フィラメントを直接目視することによる幻惑を防ぐためのカットオフラインを設定する。このようなフィラメントの直視による眩惑は、フィラメントの射出インジケータが最大となる方向においても生ずる。
【００６２】
図５は、平凸レンズＭの垂直断面図である。レンズＭの焦点は、符号７で示してある。横向きのフィラメント２ａの最下点は、焦点７を通る水平面に対して、焦点７の位置で接している。フィラメント２ａのうち焦点７よりも前方の部分から発せられる光線ｉ６は、レンズＭでの屈折の結果、上向きの光線ｒ６となる。しかし、この光線ｒ６は、眩惑光線となるため、許容しえない光線である。
【００６３】
この問題を解決するため、本発明においては、図６に示すように、上向きの屈折光線を含まない、水平線を上限とするカットオフビームを射出するように、レンズＬを設計する。
【００６４】
照明装置の大きさの制限を考慮し、レンズＬは、高開度（１よりも大きい）で、かつ入射光線を水平方向に屈折させるようなものでなければならない。このため、側面部分が上向きの光線を射出する円筒形のレンズを使用することはできない。
【００６５】
つぎに、本発明の照明装置において用いるレンズの構成を説明する。
【００６６】
図７と図８に示すレンズＬの入射面Ｅは、任意の形状とすることができる。この実施形態においては、入射面Ｅは、平面的、かつ矩形であり、垂直方向を向いている。また、入射面Ｅは、フィラメント２ａの軸２ｂと平行である。ここで、フィラメント２ａの中心を通り、光軸Ｙ−Ｙと角度αをなす垂直な面Ｑαを考える。角度αは、０から、入射面Ｅ内で垂直方向を向くいずれかの直線に対応するαｎの範囲で変化させることができる。
【００６７】
面Ｑαと入射面Ｅとの垂直方向を向く交線をＣｉ(α)とし、この交線Ｃｉ(α)上の高さｚの点をＰ(α，ｚ)で表わす。
【００６８】
図９に示すように、フィラメント２ａから射出され、面Ｑα内を進む各光線は、それぞれ、点Ｐ(α，ｚ)に入射する。
【００６９】
フィラメント２ａを面Ｑαに沿って切断した断面は、楕円形である。
【００７０】
レンズＬは、常時、射出面のいずれかの点から水平な屈折光線が射出され、他の点から射出する屈折光線は、すべて下向きとなるように設計する。
【００７１】
レンズの入射面の最下点Ｐ(α，ｚ)と最上点Ｐ(α，ｚ１)は、それぞれ、フィラメント２ａの後方端および前方端の接線に相当する光線に対応する。
【００７２】
レンズの頂部と底部について考慮に入れるべきフィラメント２ａの端部は、反射セクタの構成に当たって考慮されるフィラメントの端部とは反対側の端部である。
【００７３】
下記数１により表される光線ベクトルは、入射面Ｅ上の点Ｐ(α，ｚ)において屈折する（α≠０の場合、屈折光線は、面Ｑαを外れる）。
【数１】
2006134882.tif 000003
【００７４】
点Ｐ(α，ｚ)と射出面Ｓで屈折した、上記数１により表される光線ベクトル（屈折光線）は、水平な光線である。この屈折光線は、射出面Ｓを表わす曲線の関数の偏導関数に相当し、αとｚの関数である。
【００７５】
レンズ表面の輪郭を表わす曲線である解は存在するため、漸近的な方法により求めることが可能である（計算の繰り返しの打ち切りに伴う不正確さを伴うが、計算の方法により、結果が異なることはない）。以下に、２つの解法を紹介する。
【００７６】
すべてのαについて、次の数２で表わされるＳ(α)を考える。
【数２】
2006134882.tif 000004
ここで、Ｓは、レンズＬの附分\ich求めるべき射出面の曲線を表わす関数である。また、Ｓ(α)は、交線Ｃi(α)上で屈折した光線を、さらに屈折させる射出面Ｓ上の点Σ(α，ｚ)を結ぶ曲線を表わす。
【００７７】
下記数３で表す法線ベクトルは、点Σ(α，ｚ)における曲線Ｓに対するものである。
【数３】
2006134882.tif 000005
【００７８】
点Σ(α，ｚ)は、下記数４のように表わすことができる。
【数４】
2006134882.tif 000006
【００７９】
次に説明する２つの解法のいずれにおいても、α＝０の場合を、計算の出発点とする。
【００８０】
下記数５で表わされる関係の下での射出面の設計は、下記数６および数７が成立する２次元における問題である。
【数５】
2006134882.tif 000007
【数６】
2006134882.tif 000008
【数７】
2006134882.tif 000009
【００８１】
高さｚの関数である曲線Ｓ(０)は、公知の方法で解くことができる簡単な微分方程式の解である。
【００８２】
曲線Ｓを求めるに当たっては、微小な量であるｄαとｄｚをとる。α≠０のときに、Ｓ(α−ｄα)は既知である。また、下記数８で表わされる法線ベクトルも既知である。
【数８】
2006134882.tif 000010
【００８３】
〔第１の解法〕
下記数９で表わされる関係に基づいて解く。
【数９】
2006134882.tif 000011
また、点Σ(α，ｚ)で屈折する光線が水平になるための条件は、μについての簡単な方程式で表わされる。
【００８４】
〔第２の解法〕
下記数１０で表わされる関係に基づいて解く。この関係は、μについての簡単な方程式に帰着する。
【数１０】
2006134882.tif 000012
【００８５】
点Σ(α，ｚ)で屈折する光線が水平になるための条件を用いると、上記数３で表わされる法線ベクトルを求めることができる。
【００８６】
Ｈ(ｚ)は、高さｚにおける水平面Πと、レンズＬの射出面Ｓとが交わる曲線である。
【００８７】
下記数１１で表わされる曲線Ｈ(０)の設計は、下記数１２と数１３が成立する２次元における問題である。曲線Ｈ(０)は、射出面Ｓと、高さｚ＝０の水平面πとの交線である。
【数１１】
2006134882.tif 000013
【数１２】
2006134882.tif 000014
【数１３】
2006134882.tif 000015
【００８８】
射出光線が水平であるという条件は、曲線Ｈ(０)を解く上では役に立たない（曲線Ｈ(０)についてのこのような条件は、０＝０というトートロジーとなる）。したがって、曲線Ｈ(０)は、光ビームの水平な分布をチェックするためのパラメータとなる。
【００８９】
射出面Ｓを表わす曲線の関数の偏導関数を解くことができる場合、ｄα→０、かつｄｚ→０のときには、上記２つの解法は、同じ解を与えるものでなければならない。上記第２の解法による解は、点Ｐ(α，０)で屈折した下記数１４で表わされる光線に垂直な曲線Ｈ(０)に近づいていく。
【数１４】
2006134882.tif 000016
【００９０】
他方、第１の解法においては、最初に曲線Ｈ(０)を求めなければならない。上述の式では、数１５で表わされる法線ベクトルを解くことはできない。曲線Ｈ(０)の解は、前述の考察（光線と垂直な曲線）によって与えられる。したがって、曲線Ｈ(０)はパラメータではないことが分かる。
【数１５】
2006134882.tif 000017
【００９１】
所与の入射面Ｅについてのパラメータは、最終的には、水平方向の偏差、および点Σ(α，ｚ)に対するμの値である。入射面Ｅもパラメータであるが、これは扱いにくい。実際には、システムの光軸に垂直な平らな入力面だけが考慮される。
【００９２】
水平方向の偏差が０の場合、μは中心部の厚さを表わす。滑らかな射出面（本発明の要件ではないが、射出面は滑らかである方が好ましい）を得るためには、中心における水平方向の偏差が０となるようにしなければならない。
【００９３】
〔レンズＬの外形〕
上述の構成を有するレンズＬは、本発明における光学的な条件を充たすものである。このレンズＬは、頂部と底部が互いに非対称であり、平面視において湾曲している（Ｈ(z)の構成を参照）。特定の用途（小型のフォグランプであるＰＳ２４ランプ）に適合しうるように、レンズＬの大きさと取付け位置を調整する場合には、厚いレンズＬを選び、このレンズＬを、フレネルレンズのように、複数のパッドまたはブロックにセグメント化する。すなわち、エネルギー回収用レンズＬを「フレネル化」する。
【００９４】
図１０に示すように、フレネルレンズを設計する際のすでに公知となっている第１段階は、曲線Ｓ(α)の計算中に、許容しうる最小の厚さemin1（プラスチック射出の便宜のため、中心部の厚さは、小さくなるように設計する）に対応する臨界的な光線を３次元方向に延長することによって、簡単に実行することができる。前部が凸状の輪郭を有するブロック８，９は、このようにして設計される。ブロックは、垂直方向に、階段状に続いている。
【００９５】
この第１段階を実行すると、下記数１６で表される曲線によって規定される水平方向の長さは、レンズの頂部に向かうにつれて短くなるため、レンズの全体的な厚みは、無視しうるほどに減少する。
【数１６】
2006134882.tif 000018
【００９６】
このフレネルレンズの設計方法は、入射面の直線Ｈ(z)にも適用される。
【００９７】
次に、まずＳ(０)、ついで、高さｚが０でない他の部分のＳ(α)について、「フレネル化」を行う。この後、最小の厚さemin2(＜emin1)部分の曲線Ｈについて、「フレネル化」を行う。この結果、αが同一の曲線群１２と、ｚが同一の曲線群１３とからなる２つの曲線群に従う、ブロック10および11（図１１参照）からなる、射出面Ｓを規定するメッシュが得られる。
【００９８】
本発明の照明装置によれば、所望の形状を有する光ビームが得られる。
【００９９】
フィラメント２ａが軸２ｂの回りで回転しても、本発明に係る照明装置の光学的特性に影響を及ぼすことはない。ただし、ｚ＝０でフィラメントに接していた平面πは、垂直方向を向くように回動する。これは、フォグランプに必要な調整機能である。
【０１００】
レンズＬは、プラスチック材料から形成するのが望ましい。
【０１０１】
図１２は、光源２とレンズＬを介して得られる等ルクス曲線を描いたグラフである。照明領域は、水平線の下方に位置しており、光ビームが水平なカットオフラインを有することが、明瞭に現れている。
【０１０２】
図１３は、光源２、反射セクタＡ，Ｂ，Ｄ１，Ｄ２，Ｃ、およびレンズＬからなる本発明の照明装置によって得られる等ルクス曲線を描いたグラフである。カットオフラインの下方に広がる光束が強化された照明によって、水平なカットオフラインが保持されていることが分かる。
【０１０３】
上述の車体の右側に設けられる照明装置についての説明は、車体の軸方向に延びる垂直な面を対称の中心として左右を入れ替えることにより、車体の左側に設けられる照明装置についても、そのまま当てはまる。
【０１０４】
図１４Ａ〜図１４Ｅは、本発明に係る照明装置１を組み入れた照明システム10の種々の実施形態を示す。照明システム10は、自動車用の２つの照明機能を有する。すなわち、フォグランプ機能と、日中走行用の照明機能（ＤＲＬ(Daytime Running Light））である。
【０１０５】
照明システム10におけるハウジング３’の中には、本発明に係る照明装置１が収容されている。ハウジング３’は、図１〜図１３を参照して説明した、上述の実施形態におけるハウジング３と比較して、軸方向に拡張されている。ハウジング３’は、カバー４’によって覆蓋されている。
【０１０６】
ハウジング３よりも大型のハウジング３’は、もう一つの光源２’を収容することができる。この光源２’は、例えば出力１５Ｗのランプとすることができる。
【０１０７】
図１４Ａ〜図１４Ｅから明らかなように、光源２’は、照明システム10の光軸に対して、種々の方向に取り付けることができる。図１４Ａと図１４Ｅは、光源２’を光軸と平行に取り付けた場合を、また、図１４Ｂ〜図１４Ｄは、光源２’を光軸と直交する方向に取り付けた場合を示す。
【０１０８】
図１４Ａ〜図１４Ｅにおいては、便宜上、照明装置１のリフレクタＲは、簡略化して描いてある。リフレクタＲは、図示はしていないが、反射セクタＡ，Ｂ，Ｄ１，Ｄ２，およびＣを有している。
【０１０９】
図示の各照明システム10においては、ハウジング３’の内面は、日中走行用照明機能に求められる光学上のパターンをつくり出せるように設計されている。したがって、ハウジング３’の内面の少なくとも一部には、光源２’から射出された光ビームＦDRLを反射しうる反射コーティングが施されている。
【０１１０】
図１４Ａ〜図１４Ｅに示す実施形態の変形例（図示せず）においては、リフレクタは、光源２’と関連づけられている。したがって、ハウジング３’の内面を、光を反射しうるようにすることは、本発明の要件ではない。
【０１１１】
図１４Ｃと図１４Ｄに示す実施形態においては、照明システム10は、照明装置１のレンズを拡大したレンズＬ’を備えている。このレンズＬ’を用いると、日中照明機能用の光学パターンを、用途に応じて柔軟に作り出すことができる。
【０１１２】
図１４Ｅに示す実施形態においては、照明システム10は、光ビームＦDRLを、リフレクタＲと光源２の周りに通過させつつ反射させることができる内面３０’を有するハウジング３’を備えている。照明システムをこのような構成にすると、日中照明機能用に、広い反射面を得ることができる。
【０１１３】
照明システム10は、本発明に係る照明装置１が小型であるために製造が可能となることに留意するべきである。したがって、照明システム10は、公知のフォグランプと同じくらいの大きさでありながら、フォグランプ機能と日中照明機能の両方を発揮することができる。
【０１１４】
本発明の一実施形態に係る照明システム10においては、日中走行用照明機能は、光源２から射出される光ビームＦABと、光源２’から射出される光ビームＦDRLとを組み合わせることによって得られる。この場合、光源２は、低出力とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係る自動車用照明装置の模式的な正面図である。
【図２】図１に示す照明装置の模式的な平面図である。
【図３】本発明に係る照明装置の一部を水平方向に切断した模式的な断面図である。
【図４】本発明に係る照明装置の一部を光軸に沿って垂直方向に切断した模式的な断面図である。
【図５】レンズの焦点位置にフィラメントを設置した場合の光線の進行方向を示す模式図である。
【図６】本発明に係る照明装置における光線の進行方向を示す模式図である。
【図７】本発明に係る照明装置における光軸と一定の角度をなして光源の中心を通る垂直面と、レンズの入射面の模式的な平面図である。
【図８】本発明に係る照明装置における光源、およびレンズの矩形入射面の模式的な正面図である。
【図９】本発明に係る照明装置における光源から、レンズの入射面の境界に入射する光線の進行方向を示す拡大模式図である。
【図１０】本発明に係る照明装置におけるレンズ射出面の一部の模式的な垂直断面図である。
【図１１】本発明に係る照明装置におけるレンズと光源を斜め正面から視た図である。
【図１２】本発明に係る照明装置におけるレンズだけを用いてつくり出したカットオフビームの等ルクス曲線を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る照明装置におけるレンズとリフレクタを用いてつくり出したカットオフビームの等ルクス曲線を示すグラフである。
【図１４Ａ】本発明に係る照明装置を備えた第１の照明システムの水平断面図である。
【図１４Ｂ】本発明に係る照明装置を備えた第２の照明システムの水平断面図である。
【図１４Ｃ】本発明に係る照明装置を備えた第３の照明システムの水平断面図である。
【図１４Ｄ】本発明に係る照明装置を備えた第４の照明システムの正面図である。
【図１４Ｅ】本発明に係る照明装置を備えた第５の照明システムの水平断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  照明装置
２，２’ 光源
２ａ  フィラメント
２ｂ  軸
２ｃ  電球
３，３’ ハウジング
４，４’ カバー
５  光源支持体
６  接続手段
６ａ  シャフト
６ｂ  スリーブ
６ｃ  制御装置
７  焦点
10  照明システム
Ａ，Ｂ，Ｄ１，Ｄ２，Ｃ  セクタ
ＧＡ，ＧＢ  母面
Ｅ  入射面
Ｌ  レンズ
ｒ３、ｒ４、ｒ５  反射光線
Ｓ  射出面
【図１】
2006134882.tif 000019
【図２】
2006134882.tif 000020
【図３】
2006134882.tif 000021
【図４】
2006134882.tif 000022
【図５】
2006134882.tif 000023
【図６】
2006134882.tif 000024
【図７】
2006134882.tif 000025
【図８】
2006134882.tif 000026
【図９】
2006134882.tif 000027
【図１０】
2006134882.tif 000028
【図１１】
2006134882.tif 000029
【図１２】
2006134882.tif 000030
【図１３】
2006134882.tif 000031
【図１４Ａ】
2006134882.tif 000032
【図１４Ｂ】
2006134882.tif 000033
【図１４Ｃ】
2006134882.tif 000034
【図１４Ｄ】
2006134882.tif 000035
【図１４Ｅ】
2006134882.tif 000036