(57)【要約】光線投射用光学要素が、光源10を受け入れ可能なキャビティ13の形成された透明材料の硬質のボディ1を備える。キャビティ13は、透明なボディ1の主軸zに沿って延在し、放射状の内側表面3と透明なボディ1の末端表面2によって画定される。表面2，3は、光源10によって生成された光束の別個の各部分I，IIを受け入れることができる。透明なボディ1は、放射状の内側表面3を囲む放射状の外側表面4をさらに有する。放射状の外側表面4は、主軸zと実質的に平行な方向に沿った放射状の内側表面3から来る光束Iの部分を反射する。透明なボディ1は、対向面で、中央表面6と環状表面5を有する。これらの表面は、光束の部分II及び光束Iの反射部分をそれぞれ受け入れて、かつ主軸zに関して所定の方向に向いている方向にこれらの光束部分I，IIを伝えることができる。表面の少なくとも一つは、透明なボディ1の主軸zに関して回転非対称である。表面は、互いに且つ主軸zに直交する二つの方向に異なった偏差を有する光強度分布に、中央・環状表面6、5で放射された全光束I，IIを成形するように協働する。
2008517308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸(z)を有する透明材料からなり硬質であるボディ(1)を備え、
透明なボディ(1)には光源(10)を受け入れるためのキャビティ(13)が形成されており、
前記キャビティ(13)は、透明なボディ(1)の前記主軸(z)に沿って延在し、放射状の内側表面(3)によって横方向に画定され、一端にある透明なボディ(1)の末端表面(2)によって画定され、
前記表面(2，3)が、前記光源(10)によって生成された光束のそれぞれの別個の部分(I，II)を受け入れることができ、
透明なボディ(1)は、前記の放射状の内側表面(3)を囲むように配置される放射状の外側表面(4)をさらに有して、
前記の放射状の外側表面(4)は、ボディ(1)の主軸(z)と実質的に平行な方向に放射状の内側表面(3)から来る光束(I)の一部分を反射することができ、
透明なボディ(1)は、キャビティ(13)の反対に、末端表面(2)から来る光束(II)の部分を受け入れることのできる中央表面(6)と、放射状の外側表面(4)によって反射された光束(I)の部分を受け入れることのできる、前記中央表面(6)を取り囲む環状表面(5)と、を有して、中央表面(6)と環状表面(5)とは、透明なボディ(1)の主軸(z)に関して所定の方向性を有している方向に前記光束の一部分(I，II)を伝えることができる光線投射用の光学要素であって、
前記表面(2，3，5，6)の少なくとも一つは、透明なボディ(1)の主軸(z)に関して回転非対称であり、
前記表面(2，3，5，6)は、互いに対して且つ透明なボディ(1)の主軸(z)に対して直交する二つの方向に異なった広がりを有する光強度分布に、中央表面(6)及び環状表面(5)から出る全光束(I，II)を一致するように協働することを特徴とする、光線投射用の光学要素。
【請求項２】
前記の放射状の内側表面(3)は、実質的に円筒状であり、透明なボディ(1)の前記主軸(z)と一致する軸を有することを特徴とする、請求項１記載の光学要素。
【請求項３】
前記の放射状の外側表面(4)は、湾曲しており、透明なボディ(1)の前記主軸(z)に直交する実質的に平坦な接続表面(9)によって放射状の内側表面(3)につながれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学要素。
【請求項４】
放射状の外側表面(4)は、複数の反射部分(4a，4b，4c;4a'，4b'，4c')へ分割されることを特徴とする、請求項３記載の光学要素。
【請求項５】
前記反射部分(4a，4b，4c)は実質的に楕円表面又は放物線表面として形成されていることを特徴とする、請求項４記載の光学要素。
【請求項６】
前記の放射状の外側表面(4)は、全反射によって光を反射することができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学要素。
【請求項７】
前記の放射状の外側表面(4)は、反射コーティングを有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学要素。
【請求項８】
前記の放射状の外側表面(4)は、前記主軸(z)に関して回転非対称であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の光学要素。
【請求項９】
前記の反射する表面(4)は、分割されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１０】
前記の末端表面(2)は湾曲していて、放射状の内側表面(3)につながれることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１１】
前記の末端表面(2)は、前記主軸(z)と一致する光学軸を有しており、前記主軸(z)に関して回転対称であることを特徴とする、請求項１０記載の光学要素。
【請求項１２】
前記の中央表面(6)は、湾曲しており、環状表面(5)に接続され、前記の環状表面(5)が透明なボディ(1)の前記主軸(z)に対して実質的に直交していることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１３】
前記の中央表面(6)は、実質的に円錐形の接続表面(7)によって前記環状表面(5)につながれることを特徴とする、請求項１２記載の光学要素。
【請求項１４】
前記末端表面(2)と結合する前記中央表面(6)は、主軸(z)に対して直交する面に長方形の形式の実質的に均一な光強度分布を生成することができ、約±２０度の水平方向の広がりと、約±１０度の垂直方向の広がりとを有することを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の光学要素。
【請求項１５】
前記中央表面(6)は分割されている(6a，6b，6c)ことを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の光学要素。
【請求項１６】
支持面(P)の一つの側だけから光を放射するように、支持面(P)に配置された光源(10)と、前記いずれかの請求項に係る光学要素と、を備えて、前記光源(10)は光学要素の前記キャビティ(13)に収容されることを特徴とする、光線投射用のモジュール。
【請求項１７】
前記光源は固体の光源であることを特徴とする、請求項１６記載のモジュール。
【請求項１８】
前記光源は、長方形又は正方形のエミッタと、支持面(P)に対して直交する向きの放射の軸と、を有するLEDであることを特徴とする、請求項１７記載のモジュール。
【請求項１９】
光源はチップオンボード技術で形成されていることを特徴とする、請求項１７又は請求項１８に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記LEDは、表面実装型デバイス・タイプであることを特徴とする、請求項１８記載のモジュール。
【請求項２１】
光信号機能を行なう少なくとも一つの部分(Fl，F2，F3，F4)を備えて、
前記の部分は、請求項１７乃至２０のいずれかに記載の複数のモジュール(M)を備え、
前記モジュールは、共通の支持面(P)に配置されており、前記支持面上に形成された導電性のトラックを介して電気的に接続していることを特徴とする、乗り物用のランプ(F)。
【請求項２２】
前記モジュールのそれぞれは、光強度の所定の角度の分布を生成するように、各光源から放射されたビームを成形し、
前記分布は、互いに且つ主軸(z)に対して直交する一対の軸に関して実質的に対称であることを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２３】
光放射のところから対向側にある前記支持面に近接配置されたプラスチック材料からなるコンテナ・ベース(15)と、
前記モジュールから光を伝える機能を有する透明な要素(11)と、をさらに備えて、
前記コンテナ・ベース(15)及び前記透明な要素(11)は、前記モジュールが配置される閉止密封された容積を形成することを特徴とする、請求項２１又は２２に記載のランプ。
【請求項２４】
前記透明な要素(11)は、前記の乗り物の長手方向に前記モジュールの各々から角をなして放射された光線をそらすことができることを特徴とする、請求項２３記載のランプ。
【請求項２５】
前記透明な要素(11)は、前記モジュールの各々によって放射された光線の広がりを変えることができることを特徴とする、請求項２３又は２４に記載のランプ。
【請求項２６】
支持面に対して直交する軸は、乗り物の長手方向軸と一致しないことを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２７】
前記透明な要素(11)は、乗り物の長手方向に前記モジュールの各々から放射された光線を角度をなしてそらすことのできるさらなるプリズムのコンポーネントを備える内側表面(11')を有することを特徴とする、請求項２３乃至２５のいずれかに記載のランプ。
【請求項２８】
前記透明な要素(1)の少なくとも一つの部分は、色付きであることを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２９】
20mm未満の全体厚さであることを特徴とする、請求項２３乃至２７のいずれかに記載のランプ。
【請求項３０】
ランプの少なくとも一つの単一の部分(Fl，F2，F3，F4)に関するモジュール(M)が、例えば射出成形によって入手可能である、単一の透明な光学要素を形成するように一緒につながれることを特徴とする、請求項２１乃至２９のいずれかに記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光線投射用モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのモジュールは、例えば、特許文献１から既に知られている。当該公報は、支持体に取り付けられたLEDと、LEDが収容されるキャビティを有する全反射レンズと、を備える、光線を平行にするモジュールを記載する。レンズ及びLEDの両者は、円筒状のケーシングに収容される。
【０００３】
前記公報に記述されたデバイスの主な利点は、それらが高い発光効率を有していること、すなわち、それらが全反射を利用するので、デバイスによって再放射された光束と、光源によって放射された光束との間の比率は、一般に85%以上であるということである。他の重要な利点は、外側面に付随する光線の反射を可能にするために金属コーティングを備えたデバイスを設けることが必要ではないということである。
【０００４】
一般に、照明装置を提供するために、このタイプのいくつかのモジュールは、共通の支持面上に配置することができる。その上には多数の光源が配置される。コリメーション方向は、前記支持面に対して直交している。また、強度の分布は、コリメーション方向に関して径方向に対称である。
【０００５】
この配置、又は他の同様の配置を適用するために、上記デバイスによって達成することができない光学性能を自動車ランプに得ることが必要である。実際に、ランプの厚さを最小限にする目的で、コリメーションモジュールが導入される支持面が、自動車の覆いと平行であることは一般に必要である。この覆いは、コリメーション方向が自動車軸に対して対応する（corresponding）角度を形成するように、自動車軸に直交する面に関して典型的に傾斜している。したがって、これによって、コリメータを去る光線を再度一致させるためにプリズムのコンポーネントを導入することが必要となる。ビーム出口方向が、支持面に対して直交する軸に関して傾斜しているようにコリメータを設計することは可能である。しかし、一般に、これは、外側面の少なくとも一つの部分が反射コーティング(それは効率を低下させてコストを増加させる)でコートティングされていることを必要とする。
【０００６】
あるいは、プリズムのコンポーネントは、コリメータの出口表面に(特許文献２)、又はコリメータ自体の前に位置決めされた追加のガラス上に形成されたプリズム構造を通して導入することができる。
【０００７】
さらに、ランプの異なった信号機能に対しては、有効の規則によって課された広がりの決定した必要条件を満たすためにシステムから放射された光線に必要である。
【０００８】
例えば、ストップ機能の場合には、水平面(道路と平行)におけるビームの広がりは、それにおいて臨界である、20度以上の広がり角度の半分が必要であるが、垂直方向での広がり角度の半分は明確に小さい(10度)。径方向に対称なモジュール(特許文献１及び特許文献２に記述されている)の利用によって、水平・垂直方向に実質的に同じ広がりを持った分布が、一般に得られる。したがって、水平方向での光度の規定を満たすことは、光束の必然の損失、消費及び／又は光源の数にしたがってコストの増加を伴い、必要とされたものより大きな垂直方向の広がりを達成することを含んでいる。
【０００９】
特許文献２は、これらのコリメータの組み合わせが所定の配光を生成することを可能にするように、システムを構成する異なったコリメータ用の異なったプリズムのコンポーネントを導入することにより、この問題に対する解決法を表示する。この解決策の制限は、ある観察方向に対して、この観察方向に光を平行にするコリメータを含むデバイスの一部分だけが、照らされたように見えるであろうということに主として存する。
【００１０】
一般に、所定の配光を生成するために、これらのコリメータは、コリメータからの出口ビームを広げることができる、そして恐らく、それの方向を修正することのできるプリズムシステム又はマイクロレンズと結合することができる。
【００１１】
プリズムの屈折力（power）は、一つの界面(コリメータを構成する材料と空気との間)で得られる。それは、界面を構成する二つの材料間での全反射(TIR)の角度に偏向（deviation）の可能な角度を制限する(例えば、メタクリル酸塩と空気との界面の場合で、41.8度)。さらに、TIR角度に近い角度については、プリズム界面での反射によるロスが、重要になり、モジュールの効率を制限する。可能な代替は、コリメータから物理的に離された、第二の透明なプリズムを提供すること、及びコリメータ出口の方へ面する内部界面(例えば空気とメタクリル酸塩との間)の上にプリズムを有することである。これによって、(プリズムの)内部壁、及び平滑な外部壁の上に屈折を利用することにより、より効率的なやり方で光をそらすことができる。この配置は、いくつかの界面に対するプリズムの屈折力を分割するように前のものと結合することができ、それによって、プリズムの傾斜を少なくして、デバイスの透過効率を最大限にする。
【００１２】
LED装置を有する薄いランプの製造するための興味深い一つの解決策は、米国特許第5841596号及び米国特許第5884995号において本出願人によって提案された。前記解決策は図２に示されている。これらの特許は、カスグレンタイプのマイクロ望遠鏡デバイスに関する。知られているように、カスグレン式望遠鏡は、外部から来る光を集めて、第二の反射器の方へその光を反射する第一の反射器によって形成される。さらに第二の反射器はビームを閉じて、最後に、画像は所望面上に作成される。特にその幾何配置のためにカスグレン式反射望遠鏡は、光を捕らえることができない、第二の反射器に対応するぼやけた（obscure）ゾーンを有している。これらの二つの特許は、逆の原理を利用する、すなわち光線が、LEDタイプの例に対して、疑似の点光源Sによって例えば生成されることを利用する。疑似の点光源Sは、望遠鏡の画像面に位置する。第二の反射器RSによって反射された後に、光は第一の反射器RPによって引き出される。デバイスFは、一般に、透明のプラスティック又は樹脂である。
【００１３】
望遠鏡システムの主な長所は、ランプの厚さを制限することができるということである。他の利点は、デバイスが高さに対する幅の比率を高くすることができるということである。そのことは、ランプの伸張された表面をカバーすることができる一方で、全体の厚さが引き続き制限されていることを意味している。
【００１４】
このデバイスの主な短所は、光の取り出しが、デバイスの出口表面全体だけでなく、暗い中央部が明白であるという結果を伴って、第一の反射器RPに相応して、円形の外リングから起こるということにある。
【００１５】
さらなる短所は、効率を下げて生産費の顕著な増加を含む反射金属層でランプの幾つかの部分RPRを覆うことが、選択的に必要であるということである。
【００１６】
【特許文献１】特開昭61-147585号公報（JP 61-147585）
【特許文献２】国際公開WO 00/24062号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、上記解決策の制限を克服するランプの製造である。特に、
ランプ表面からの照明の均一性を改善することと、
効率を最大限にし、光源の数を制限して、それに連関するコスト削減を図ること、
厚さを薄くすることと、
金属コーティングの除去により光学部品の製造原価を制限することと、である。
【００１８】
本発明によれば、この目的は、請求項１に規定された特徴を有する、光線投射用の光学要素によって達成される。
【００１９】
かかる要素によって、疑似の点光源(例えばSMDタイプの、又はチップ形態のLED)から放射された光を制御するために作動するモジュールを提供することが可能である。したがって、照明装置を特に自動車ランプを構築することは可能である。自動車ランプにおいて、各信号機能は、並置され及び/又は相互に連結された複数の前記モジュールによって構成される。これらのモジュールの表面は、特開昭61-147585号公報及び国際公開第00/24062号で想定されたものと同様に屈折及び全反射で機能する。しかしながら、前記特許出願は、対称配光を単に径方向に生成することができるモジュールを開示している。
【００２０】
他方、本発明のモジュールによって生成された強度分布は回転非対称である。したがって、それは、特定の信号機能を達成するのに必要な光源/モジュールの数を最小限にすることを可能にする。
【００２１】
本発明の他の目的は、本発明に係る光学要素、及びかかるモジュールを含む乗り物用ランプを備える光線投射用モジュールを備える。
【００２２】
好ましい実施態様は、従属クレームに規定されている。
【００２３】
本発明の様々な好ましいが非制限的な実施態様は、添付図面を参照しながら説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図３乃至５を参照する。光線投射用のモジュールMは、支持面Pに配置されるように構成された光源10と、支持面Pに実質的に直交する方向に光源10によって放射された光を伝えることができる光学要素と、を備える。この光学要素は、透明材料のボディ1を有している。問題となっているモジュールは、それが光源を通過して支持面に直交する軸を中心とする回転の単一の表面として得られないということ、及び、モジュールが、互いに及び支持面に直交する二つの方向に異なった広がりを有する光の強度分布にビームを整形するということを特徴としている。
【００２５】
このボディ1は、図４に示された取り付けられた状態で、支持面Pに対して実質的に直交している主軸zを有している。ボディ1には、ボディ1の主軸zに沿って延在し、放射状の内側表面3及びボディ1の末端表面2によって画定されるキャビティ13が形成されている。キャビティ13は光源10を収容することができる。
【００２６】
図４を参照する。好ましくは、固体素子タイプの光源10は、ボディ1の支持面Pと硬質のボディ1自体の表面2，3との間に配置される。技術的に、固体素子タイプの光源は、チップオンボード技術で、又はSMD技術でモジュールMと一体化することができる。チップオンボード技術(COB)は、プラスチック・ケース内の個別のコンポーネントの代わりにプリント基板上に直接に半導体を使用することによってSMD技術(表面マウントデバイス)と区別される。すなわち、LEDは、少量のエポキシ樹脂で支持板に接着することによって固定された、半導体要素(ダイ)だけで構成されている。COB技術の主要な長所は、LEDの典型的なパッケージングがすべて除去されるので、非常に薄いランプを生成することができるということである。
【００２７】
ボディ1は、放射状の（radially）内側表面3を囲むように配置された、好ましくは湾曲した、放射状の（radially）外側表面4をさらに有している。そして、キャビティ13の反対側に、好ましくは湾曲して末端表面2と整列配置された中央表面6と、この中央表面6を包む環状表面5と、を有する。一方の側では、環状表面5が接続表面8によって放射状の外側表面につながれる。反対側では、環状表面5は接続表面7によって中央表面6につながれる。
【００２８】
図６を参照する。透明なボディ1は、二つの別個の作動ゾーンを有している。もっぱら透過のときに作動する中央ゾーンと、好ましくは全反射タイプのもの(TIR)あるいは恐らく金属反射層によって得られる、反射のときに作動する周辺のゾーンとである。厳密なやり方でボディ1の機能を分離することは、光源10によって放射された光束を二つの部分I，IIに分割する必要性を意味する。分離された二つの光線I，IIを維持することは、デバイスの一つのゾーンが両方のビームのために作動しなければならないことを回避し、したがって、大幅にモジュールの全体効率を低下させることを可能にする。
【００２９】
LED光源10によって放射された光を二つの別個の光線I，IIに分離することは、第一の界面で起こる。末端表面2は、光源10から来る光の一部分IIを集めて、それを中央表面6の方に向ける。放射状の内側表面3は、光源10から来る光束の別の一部分Iを集めて、またそれを全反射のときに作用する放射状の外側表面4に向ける。放射状の外側表面4は、環状表面5の方にそれを反射する。このビーム分離は、光束のうちの何かが接続カラー8上で終了するのを防ぐ。光束が正確に分離されるために、末端表面2と放射状の内側表面3との間の合流点を計算することは重要である。実際に、二つの界面の合流点は、スネルの法則によって、図６に示されるように、二つのビームI，IIが進むことのできない極端な（extreme）光線を決定する。このように作動することによって、ビームI，IIは、互いから独立しており、この方法のように、全反射を受ける部分とは異なったやり方で単なる透過を受ける部分を突出することを分離及び処理することが可能である。
【００３０】
末端表面2によって集められる光源10によって放射された光は、中央表面6によって形成された出口界面の方に向いている。界面6が一般に回転の表面でないが、末端表面2は、光源10の中心を通過して支持面Pに垂直である主軸zに関して回転対称である。
【００３１】
モジュールMの全体効率を最大にする目的で、末端表面2の末端で集められる光線が、スネルの法則でそらされ、図６に示されるように、中央表面6の端で入射をなす。また、末端表面2に入射する他の光線も中央表面6に入射して、光度の分布の形成に寄与する。
【００３２】
図１に示されるように、実質的に均一で長方形の形をした光度分布を形成するように設計されて、表面6は回転非対称である。図１は、ランプの個々の機能を有効にするために得られるテスト・ポイントを示す。図４ａ、図４ｂ及び図５は、90度でボディを回転させる際に、中央表面6がどのように異なった部分を有するかを示している。中央表面6は、図8に示されるように、いくつかの部分6a，6b，6cに分けることができる。
【００３３】
実質的に円錐形の形をした接続表面7は、中央表面6から大きな角度で出る光と干渉しないように、そして同時に全反射で働く放射状の外側表面4から光の取り出しと干渉しないように設計されている。
【００３４】
乗り物の中での個々の光の機能に対して、乗り物を通過する軸に対応する光度分布の中心で、大多数の光束は第一の水平方向に±10度、第一の垂直方向に±5度の範囲内に入ることが一般に要求される。中央表面6が、光の長方形で実質的に均一な強度分布を生成するという目的を有しているという点で、光束Iを分布の中央部に加えることが必要である。これを行うために、放射状の外側表面4が用いられる。それは全反射の原理を利用する。
【００３５】
放射状の内側表面3は、実質的に円筒形状をしている。回転軸は、支持面Pに垂直な主軸zと一致し、光源10の中心を通過する。この表面3の各部分は、実質的に非球面レンズプロファイルであり、図９に示されるように、光源10によって生成され、表面3に入射する光線が、単一の仮想点光源10'を生成するように構成されている。
【００３６】
放射状の外側表面4は、一般に楕円形状又は放物線形状をしており、この光源10'と実質的に一致する、楕円体の二つの焦点のうちの一つ、又は放物線の焦点を作製することによって、円筒状表面3が仮想光源10'を生成するということを利用している。このように、光線は制御されている。また、所望の方向に光を向けることは可能である。放射状の外側表面4は、所望とする光強度の分布に従って、いくつかの放物面又は楕円面の部分で構成される。一例が図１０に示されている。図１０では、大多数の光束が必要な角度方向に光束Iを向けるために、放射状の外側表面4は三つの楕円の表面4a，4b，4cにサブ分割されている。楕円面の第二の焦点は、表面4から反射するビーム上の角度の考察（consideration）に基づいて決定される。
【００３７】
放射状の外側表面4の一部分が放物面であるならば、焦点は仮想光源10'と一致するであろう。放物面又は楕円面が放射状の外側表面4として用いられるならば、反射が全反射によって起こる。その結果、入射ビームIの反射を得るための金属層でこの表面4を覆うことが無用となる。したがって、構造の単純化及びコストの大幅な低下が得られる。とりわけ、いかなるコーティングも導入する効率の損失が無い。しかしながら、特別な場合には、放射状の外側表面4にコーティング(部分的なコーティングさえ)を設けることが必要であろう。
【００３８】
放射状の外側表面4は連続的あってもよく、又は図１１に示すように、セグメント4a'、4b'、4c'へ分けられてもよい。表面4は、光源10の中心を通過する主軸zに関して回転非対称であってもよく、所望とする光強度の分布の機能（function）としてゾーンからゾーンへ幾何学的に変化することができる。環状表面5は一般にフラットであり、もっぱら界面4から来る光束を集める。
【００３９】
図７は、本発明に係るモジュールMで得られた光強度の分布を示している。
【００４０】
ボディ1は、屈折力を有していない平坦な並行の支持表面9を支持する。支持表面9は放射状の外側表面4に放射状の内側表面3をつなぐ。
【００４１】
図１２及び図１６を参照する。自動車用のランプFは、一つ以上の部分Fl，F2，F3，F4を備える。部分Fl，F2，F3，F4の各々は、光の機能を発揮する。部分Fl，F2，F3，F4の各々は、本発明に係る複数のモジュールMを備える。特に、部分Flは、テールライトの停止灯の機能を有している。部分F2は、方向指示器の機能を有している。部分F3は、後退ランプの機能を有している。また、部分F4は後部フォグランプ機能を有している。ランプFは、プラスチック容器15と透明な要素11とをさらに含んでいる。透明な要素11は、モジュールMによって放射された光を伝えること、及び、乗り物の軸に沿ってこの光を向けることという二重の機能を行なう。
【００４２】
ランプ機能の実現のために、複数のモジュールMを有していることが実際には必要である。モジュールMの数は、LED光源10が放射することができる光束に主に依存する。また使用中の様々な自動車規則によって必要とされる光度特徴を満たすようなものでなければならない。例として、ランプFのストップランプ機能に対して、記載されたタイプの16個のデバイス、及び各2ルーメンの名目上の光束を有する16個のLED光源を利用することは可能である。
【００４３】
ランプFの全体厚さを制限することを望むならば、モジュールMは、ランプが導入されるポイントで乗り物のシルエットと実質的に平行である基準面上で支えられ（carry on）なければならない。乗り物に適用する大多数の実際的な場合では、モジュールが導入される支持面に対して直交する軸は、乗り物の長手方向軸(すなわち光強度の分布の中央方向)と一致しない。したがって、個々のモジュールによって生成された強度の分布が、乗り物の軸に対応して中心があることが必要である。これによって、ランプFの光学軸と乗り物の長手方向軸との間の界面として機能するプリズムのコンポーネントを導入することが必要になる。
【００４４】
これは、二つの方法、すなわち、
(1)乗り物の長手軸の方向に中心がある回転非対称の強度分布を生成するように光学要素1の表面を修正することによって、
(2)モジュールMを去る光の強度分布は、支持面に対して直交する方向に中心があるようにモジュールMを設計するとともに、透明な光学要素11が、例えば屈折又は回折のプリズムシステムによってモジュールMを去る光をそらすために作動するように配置することによって、行うことができる。
【００４５】
第二の配置は、光源の幾何学的な特徴、及び、各モジュールMが達成しなければならない信号機能に関する光度特徴に独特に依存するが、ランプ及び乗り物への連関した設置の幾何学的形状と無関係に、光学要素1が幾何学的形状を実質的に有しているという点でより大きなモジュール性によって特徴づけられる。この意味で、同一の幾何学的形状のモジュールは、上記解決策(2)で想定されたさらなる透明な要素のプリズムの形態を修正することにより、異なった乗り物に導入することができる。この解決策は、より詳細に以下に示される。
【００４６】
図１３ａ、図１３ｂ、図１３ｃ、図１３ｄを参照する。モジュールMの光強度Dの分布は、デバイス自体の支持表面Pに垂直な光学要素1の光学軸zに沿って作成されている(図１３ａ及び図１３ｂ)。そのあと、モジュールMの光強度Dの分布は、透明な要素11のプリズムのコンポーネントによって乗り物の軸zoに沿ってそらされる(図１３ｃ)。プリズムシステムの導入は、最初に設計された分布Dを、D'に軸に沿って移動させることを直接に可能にする(図１３ｄ)。適度な軸外ランプに対して、ランプの配置は乗り物の長手方向軸zoに関して強く傾斜している。ランプの厚さを含むことを望む限り、プリズムによってそれを正しい方向にそらすためにランプ自体の主軸zに関して分布を構築する解決策は、ベストなものである。適度な軸外ランプの場合には、非対称な光強度分布の達成に成功することは、透明な要素に屈折力を加えること、及び既知のタイプのコリメータを用いることによって、実際のところ非常に難しい。特別な場合において、硬質のボディ1にもプリズムのコンポーネントを直接に利用することが可能であり、それによって、図１４ａ、図１４ｂ、図１４ｃ、図１４ｄに示すように、透明な要素11上のプリズムの角度を低減させることが可能になる。
【００４７】
この構成の他の長所は、組立段階で高い許容範囲を有していることである。これは、光強度の分布がモジュールMによって生成され、プリズムの透明な要素11だけが、生成されたビームをそらすという目的を有するからである。デバイスMが透明な要素の後ろに位置決めするところならどこでも、分布が乗り物の軸zoに関して正確に中心にある。
【００４８】
図１５及び図１６に示されるように、プリズムのコンポーネントは、透明な要素11の内部部分へ導入され、モジュールMの光学軸z及び乗り物の軸zoとの間にある全ての角度の違いを修正することができる。
【００４９】
所定の信号機能を行なうランプ部分Fの各モジュールMは、この信号機能(国際公開第 00/24062号によって想定されるものに反して)に関する全ての強度分布を生成する。このことは、観察の各方向に対して、所定の信号機能に専用のランプ部分の全体の表面が、一様に照らされることを意味する。
【００５０】
図１７では、従来技術(白熱の光源)で設計されたランプFTと、本発明に係るデバイスを利用することにより設計されたランプFとの間の比較が提案されている。厚みの違いが歴然としており、ランプを受け入れるためにポケットを形成することがもはや不要であるということにおいて、その主たる利点として、自動車の車体のデザインの単純化と、コストの低減と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ランプの一つの機能用の典型的な光度の分布を示す。
【図２】先行技術を示す。
【図３】本発明に係る光線投射用の光学要素の三次元模式図である。
【図４ａ】図３の光学要素の縦断面の模式図である。
【図４ｂ】図３の光学要素の縦断面の模式図である。
【図５】図３の光学要素の平面図である。
【図６】図３の要素内部での光線軌跡を示す。
【図７】図３の光学要素を含むモジュールで入手可能な光強度分布を示す。
【図８ａ】図４ａに類似している図３の要素の変形例を示す。
【図８ｂ】図４ｂに類似している図３の要素の変形例を示す。
【図９】図３の光学要素の表面を通る光線軌跡を示す。
【図１０】図３の光学要素の表面の分解組立図である。
【図１１】図３の光学要素のさらなる変形例を示す。
【図１２】いくつかの部分によって形成された自動車ランプを示す。各部分は光信号機能として作用する。その中には、本発明に係る複数のモジュールが配置されている。
【図１３ａ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１３ｂ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１３ｃ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１３ｄ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１４ａ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１４ｂ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１４ｃ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１４ｄ】プリズムの導入による乗り物の長手方向に垂直な面の上にランプのモジュールの光度の分布をもたらすのに必要な論理シーケンスを示す。
【図１５】ランプの一部分の分解組立図である。
【図１６】図１２と同様の図であり、ランプの一部分が拡大スケールで示されている。
【図１７】本発明に係るモジュールを用いて形成されたランプと従来タイプのランプとの厚さの比較を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月14日(2006.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源(10)と、
主軸(z)を有する透明材料からなり硬質であるボディ(1)と、を備え、
透明なボディ(1)には光源(10)を受け入れるためのキャビティ(13)が形成されており、
前記キャビティ(13)は、透明なボディ(1)の前記主軸(z)に沿って延在し、放射状の内側表面(3)によって横方向に画定され、一端にある透明なボディ(1)の末端表面(2)によって画定され、
前記表面(2，3)が、前記光源(10)によって生成された光束のそれぞれの別個の部分(I，II)を受け入れることができ、
透明なボディ(1)は、前記の放射状の内側表面(3)を囲むように配置される放射状の外側表面(4)をさらに有して、
前記の放射状の外側表面(4)は、ボディ(1)の主軸(z)と実質的に平行な方向に放射状の内側表面(3)から来る光束(I)の一部分を反射することができ、
透明なボディ(1)は、キャビティ(13)の反対に、末端表面(2)から来る光束(II)の一部分を受け入れることのできる中央表面(6)と、放射状の外側表面(4)によって反射された光束(I)の一部分を受け入れることのできる、前記中央表面(6)を取り囲む環状表面(5)と、を有して、中央表面(6)と環状表面(5)とは、透明なボディ(1)の主軸(z)に関して所定の方向性を有している方向に前記光束の一部分(I，II)を伝えることができる光線投射用の光学要素であって、
前記表面(2，3，5，6)の少なくとも一つは、透明なボディ(1)の主軸(z)に関して回転非対称であり、
前記表面(2，3，5，6)は、互いに且つ透明なボディ(1)の主軸(z)に対して直交する二つの方向に異なった広がりを有する光強度分布に、中央表面(6)及び環状表面(5)から出る全光束(I，II)を一致するように協働して、
前記の放射状の外側表面(4)は、透明なボディ(1)の前記主軸(z)に直交する実質的に平坦な接続表面(9)によって放射状の内側表面(3)につながれ、
光源は接続表面(9)と同一面に配置され、
前記中央表面(6)は、末端表面(2)から来る光束(II)の全部及び一部分だけを受け入れるように構成されていることを特徴とする、光線投射用の光学要素。
【請求項２】
前記の放射状の内側表面(3)は、実質的に円筒状であり、透明なボディ(1)の前記主軸(z)と一致する軸を有することを特徴とする、請求項１記載の光学要素。
【請求項３】
前記の放射状の外側表面(4)は、湾曲していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学要素。
【請求項４】
放射状の外側表面(4)は、複数の反射部分(4a，4b，4c;4a'，4b'，4c')へ分割されることを特徴とする、請求項３記載の光学要素。
【請求項５】
前記反射部分(4a，4b，4c)は実質的に楕円表面又は放物線表面として形成されていることを特徴とする、請求項４記載の光学要素。
【請求項６】
前記の放射状の外側表面(4)は、全反射によって光を反射することができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学要素。
【請求項７】
前記の放射状の外側表面(4)は、反射コーティングを有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学要素。
【請求項８】
前記の放射状の外側表面(4)は、前記主軸(z)に関して回転非対称であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の光学要素。
【請求項９】
前記の反射する表面(4)は、分割されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１０】
前記の末端表面(2)は湾曲していて、放射状の内側表面(3)につながれることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１１】
前記の末端表面(2)は、前記主軸(z)と一致する光学軸を有しており、前記主軸(z)に関して回転対称であることを特徴とする、請求項１０記載の光学要素。
【請求項１２】
前記の中央表面(6)は、湾曲しており、環状表面(5)に接続され、前記の環状表面(5)が透明なボディ(1)の前記主軸(z)に対して実質的に直交していることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１３】
前記の中央表面(6)は、実質的に円錐形の接続表面(7)によって前記環状表面(5)につながれることを特徴とする、請求項１２記載の光学要素。
【請求項１４】
前記末端表面(2)と結合する前記中央表面(6)は、主軸(z)に対して直交する面に長方形の形式の実質的に均一な光強度分布を生成することができ、約±２０度の水平方向の広がりと、約±１０度の垂直方向の広がりとを有することを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の光学要素。
【請求項１５】
前記中央表面(6)は分割されている(6a，6b，6c)ことを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の光学要素。
【請求項１６】
支持面(P)の一つの側だけから光を放射するように、光源(10)が支持面(P)に配置され、実質的に平坦な接続表面(9)は支持面(P)を支持することを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の光線投射用のモジュール。
【請求項１７】
前記光源は固体の光源であることを特徴とする、請求項１６記載のモジュール。
【請求項１８】
前記光源は、長方形又は正方形のエミッタと、支持面(P)に対して直交する向きの放射の軸と、を有するLEDであることを特徴とする、請求項１７記載のモジュール。
【請求項１９】
光源はチップオンボード技術で形成されていることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記LEDは、表面実装型デバイス・タイプであることを特徴とする、請求項１８記載のモジュール。
【請求項２１】
光信号機能を行なう少なくとも一つの部分(Fl，F2，F3，F4)を備えて、
前記の部分は、請求項１７乃至２０のいずれかに記載の複数のモジュール(M)を備え、
前記モジュールは、共通の支持面(P)に配置されており、前記支持面上に形成された導電性のトラックを介して電気的に接続していることを特徴とする、乗り物用のランプ(F)。
【請求項２２】
前記モジュールのそれぞれは、光強度の所定の角度の分布を生成するように、各光源から放射されたビームを成形し、
前記分布は、互いに且つ主軸(z)に対して直交する一対の軸に関して実質的に対称であることを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２３】
光放射のところから対向側にある前記支持面に近接配置されたプラスチック材料からなるコンテナ・ベース(15)と、
前記モジュールから光を伝える機能を有するさらに透明な要素(11)と、を備えて
前記コンテナ・ベース(15)及び前記透明な要素(11)は、前記モジュールが配置される閉止密封された容積を形成することを特徴とする、請求項２１又は２２に記載のランプ。
【請求項２４】
前記透明な要素(11)は、前記の乗り物の長手方向に前記モジュールの各々から角をなして放射された光線をそらすことができることを特徴とする、請求項２３記載のランプ。
【請求項２５】
前記透明な要素(11)は、前記モジュールの各々によって放射された光線の広がりを変えることができることを特徴とする、請求項２３又は２４に記載のランプ。
【請求項２６】
支持面に対して直交する軸は、乗り物の長手方向軸と一致しないことを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２７】
前記透明な要素(11)は、乗り物の長手方向に前記モジュールの各々から放射された光線を角度をなしてそらすことのできるさらなるプリズムのコンポーネントを備える内側表面(11')を有することを特徴とする、請求項２３乃至２５のいずれかに記載のランプ。
【請求項２８】
前記透明な要素(1)の少なくとも一つの部分は、色付きであることを特徴とする、請求項２１記載のランプ。
【請求項２９】
20mm未満の全体厚さであることを特徴とする、請求項２３乃至２７のいずれかに記載のランプ。
【請求項３０】
ランプの少なくとも一つの単一の部分(Fl，F2，F3，F4)に関するモジュール(M)が、例えば射出成形によって入手可能である、単一の透明な光学要素を形成するように一緒につながれることを特徴とする、請求項２１乃至２９のいずれかに記載のランプ。
【国際調査報告】
2008517308.tif 000028
2008517308.tif 000029
2008517308.tif 000030
2008517308.tif 000031