(57)【要約】【目的】投光器などの照明機器において、目標とする照射範囲以外に漏れる光線を抑止して、照明のエネルギー効率を高めると共に、防眩効果と夜の自然環境を保護できる光線フィルターを提供すること。また、電子機器の表示画面を周囲から覗き見られないように防止する光線フィルターを提供すること。【構成】それぞれに上向き斜面と下向き斜面を有する入射板と中間板と放射板を、空隙を介して噛合わせて一体に形成し、遮断角度を超える入射光を上向き斜面または下向き斜面で全反射させて遮断するように構成した光線フィルターで、図７はフィルター内の光線の経路を示している。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙で仕切られた入射板と中間板と放射板を、それぞれの上向き斜面と下向き斜面で噛合わせて一体に形成し、入射面から進入した光線が上向き斜面と下向き斜面を通過して放射されるごとく構成された光線フィルター。
【請求項２】
遮断角度を超えて進入する光線を、前記上向き斜面と下向き斜面の空隙との境界面で選択的に全反射させるように、上向き斜面と下向き斜面の傾斜角度を設定したことを特徴とする請求項１記載の光線フィルター。
【請求項３】
複数個のフィルターユニットを光源に面する方向に配列したことを特徴とする請求項２記載の光線フィルター。
【請求項４】
フィルターユニットの入射面または放射面を、レンズ状の曲面で形成したことを特徴とする請求項２記載の光線フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、自動車のヘッドライトや投光器などの照明機器において、目標とする照射範囲以外に漏れる光線を阻止したり、電子機器の表示画面を周囲から覗き見られないように防止するための光線フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のヘッドライトや投光器などにおいては、光源からの光を効率よく照射するために反射鏡が使われており、図１はその一般的な断面図である。理想的な点光源と放物面鏡であれば、光源からの光は光線ａのごとく全てを目標範囲に絞り込んで照射できるが、現実にはガラス球自体での乱反射も加わって、光源２に対する放物面鏡１の大きさが相対的に小さいため、多量の光線が光線ｂのように周囲に散逸していた。
【０００３】
このため、無用な光の放散で照明エネルギーの損失が発生したり、自動車では対向車のヘッドライトの眩しさで安全性が低下したり、夜の自然環境が破壊されるなどの問題があった。また、一般に各種電子機器の表示画面では自らが光線を発して表示するため周囲から覗き見される欠点があった。
【０００４】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、光源から照射される光線を目標範囲に限定して照射するように光線の方向を限定したり、方向を修正して照射することができるフィルターを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルターは、透明な基材を透過する光線が、固有の進入角度以上で空間との境界面に達すると全反射する特性を応用して、所定の角度を超える方角に透過せんとする光線を遮断するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図２から図７に示す。
【０００７】
図２は照明したい目標の照射範囲が円形の場合の光線フィルターの正面図、図３は自動車のヘッドライトなど照射範囲がほぼ四角形の場合の正面図である。また図４は高速道路の道路照明など、道路の幅方向には範囲を限定した照明を行い、道路に沿う方向には限定しない光線フィルターの正面図である。
【０００８】
光線フィルターの基材は透明な材料であればガラスでも合成樹脂でもよい。小型で透過損失の少ないフィルターを作るためには、光の屈折率が大きく透過率の高い材料が望ましい。これらの光線フィルターは照明機器の先端、例えば図１では反射鏡の先端に取付けて使用する。
【０００９】
図５は図２〜図４の正面図におけるＡーＡ部分の断面図である。以下の説明は、光源からの光が紙面の左側の照射面から光線フィルターに入射して、右側の放射面から放射することを前提としている。
【００１０】
光線フィルターは左から入射板４、中間板５、放射板６で構成されており、それぞれの基材は微小な空隙７で仕切られた上向き斜面８と下向き斜面９で噛み合って構成されている。空隙７はそれぞれの基材との境界面で全反射を起こさせるために必要なもので、空隙の幅は特に限定されないが、０．０１〜１ｍｍの範囲で適宜設定される。
【００１１】
上向き斜面８と下向き斜面９が紙面上下方向に連続してなる入射板４と中間板５、放射板６は、図６のように、それぞれが微小な接続面１１、及び接続面１２で上下に連結して板状に形成されている。接続面の厚さは強度などを考慮して決められるが０．１〜１ｍｍ程度あればよい。
【００１２】
また、入射板４、中間板５、放射板６は全反射の機能を損なわない程度に、光線フィルターの複数の箇所で局所的な溶着で一体に固着されるか、別の保持具で外周部を固定するなどの手段で、一体化されて光線フィルターを形成している。
【００１３】
このような構成であるため、光線フィルターを透過して放射面から放射される光線は、上向き斜面８と、下向き斜面９の両方を通過した光線に限られることになる。
【００１４】
より詳細に説明するために、図５において１個の上向き斜面８と１個の下向き斜面９で形成された最少単位をフィルターユニット１０として拡大したものが図７である。図４は複数個のフィルターユニット１０を棒状にして光源に面する方向に配列したものであり、同様に、図３は枠状にした複数個のフィルターユニット１０を同心で光源に面する方向に配列したものとも言える。
【００１５】
さらに、入射板４の入射面と放射板６の放射面は、図６のようにフィルターユニット１０毎に凸レンズのように所定の曲面１３で形成されている。この曲面は側面からの光など極端な角度で入射する光を、入射面である程度屈折させて放射面側に導く作用をする。また、両斜面を通過して放射面から放射される光線の広がりを集束させる作用をなすものである。
【００１６】
【実施例】
実施例として、屈折率が約１．５、つまり全反射を起こす臨界角が約４２度の合成樹脂を基材とし、上向き斜面の傾斜角度ｐ、下向き斜面の傾斜角度ｑを共に３０度とした場合を説明する。図７においてフィルターユニットにほぼ垂直な光線ｃが進入すると、上向き斜面８および下向き斜面９への進入角度が臨界角以下なので、光線は全反射することなく放射面から放出される。しかし、例えば入射板４の中を２５度の角度で上向き斜面８に進む光線ｄの場合は、斜面８に対する進入角度が２５＋３０＝５５度となって臨界角を超えるから、全反射によって軌跡ｄ１、ｄ２．ｄ３のごとく光源側へ跳ね返されることになる。入射方向が逆向きの光線ｅの場合も同様である。この光線は光源の反射鏡の中で反射を繰り返しながら、角度を変えて再び光線フィルターに向うことになる。
【００１７】
透過させたい光線と全反射で遮断したい光線の境目の光線角度を遮断角度とすると、フィルターとして光線を選択的に分割するために必要な上向き斜面８の傾斜角度ｐと下向き斜面９の傾斜角度ｑは、遮断角度と基材の屈折率から算定することができる。
【００１８】
また、入射面や放射面が平面であると、光線フィルターの側面から入射する光など、光軸から大きくずれた角度で進入する入射光の場合、上向き斜面８および下向き斜面９で全反射した後の光が、入射面や放射面にまで到達して再反射を繰り返し、結果的に放射面から目標範囲以外の方向に漏れることが考えられる。
【００１９】
フィルターユニットの入射面をレンズ状の曲面にしてあるのはこれを防止するためである。例えば、極端な角度で入射する光線ｆの場合でも、レンズ状の曲面から入射するため、入射面が平面である場合に比べて斜面８への進入角度が緩やかになり、その反射光が入射面に返って再反射することを防止できる。
【００２０】
また、フィルターユニットの放射面をレンズ状の曲面にすることで、例えば、光線の遮断角度が１５度で設定してあれば、光線は１５度の広がりを持って放射面に到達するが、レンズ曲面で１５度以下の設定角度に集束されて照射する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明の光線フィルターは、入射光線の中から遮断角度以下の光線だけを選択的に通過させることができるから、周囲への無用なエネルギー放散を防止し、効率よく目標範囲だけを照射することができる。また、防眩効果で交通の安全性を高めることができたり、夜の自然環境を損なわない照明が可能になるなどの利点がある。さらに、光線の広がりを阻止できるから、電子機器の表示面に取付けることで覗き見を防止できるなどの効果があり産業上有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の投光器の断面図である。
【図２】本発明による円形の光線フィルターの正面図である。
【図３】本発明による角型の光線フィルターの正面図である。
【図４】本発明による光線フィルターの別の正面図である。
【図５】図２〜図４の光線フィルターの断面図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】フィルターユニットと光線の経路説明図である。
【符号の説明】
３    光線フィルター本体
４    入射板
５    中間板
６    放射板
７    空隙
８    上向き斜面
９    下向き斜面
１０    フィルターユニット
１１    接続面
１２    接続面
１３    曲面
ｃ〜ｆ    光線経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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