(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転対称軸線を中心とする回転対称形状を有する導光部材であって、
光源からの光を入射させるための入射端面部と、
前記回転対称軸線を中心として環状に形成され、光を出射させるための出射端面部と、
前記入射端面部から入射した光を内部全反射によって前記出射端面部に導く導光部と
を具え、前記導光部は、前記回転対称軸線を中心として前記入射端面部側よりも前記出射端面部側ほど大径となって前記出射端面部に接する漏斗状の窪み面と、前記回転対称軸線を中心として前記入射端面部側よりも前記出射端面部側ほど大径となって前記入射端面部および前記出射端面部に接するテーパ状外周面とを有し、
前記回転対称軸線を含む面内における前記窪み面の断面形状が所定曲率半径の凸面を有し、前記回転対称軸線を含む面内における前記テーパ状外周面の断面形状が所定曲率半径の凹面を有し、前記出射端面部が前記導光部の窪み面とテーパ状外周面とで挟まれた状態となっていることを特徴とする導光部材。
【請求項２】
前記導光部の窪み面およびテーパ状外周面に形成されて内部全反射しない光を反射させるための光反射層をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
前記入射端面部が所定曲率半径の凹状をなしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記回転対称軸線を含む面内における前記出射端面部の断面形状が所定曲率半径の凸状をなしていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の導光部材。
【請求項５】
前記所定曲率半径の凸面の曲率中心と、前記所定曲率半径の凹面の曲率中心とが合致していることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の導光部材。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の導光部材と、
この導光部材の入射端面部と対向する光源と、
この光源および前記導光部材の入射端面部を連結する連結部材と
を具えたことを特徴とする標識灯。
【請求項７】
前記光源は、発光ダイオードアレイまたは半導体レーザーアレイを有することを特徴とする請求項６に記載の標識灯。
【請求項８】
前記連結部材は、前記光源を囲んで外部に光が漏洩するのを防止する遮光部材を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の標識灯。
【請求項９】
前記遮光部材が光を反射する光反射層を有することを特徴とする請求項８に記載の標識灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の光出射面を持つ導光部材およびこの導光部材を用いた標識灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
垂直離着陸が可能なヘリコプターは、広大な滑走路が不要であって、空中での停止飛行、つまりホバリングも可能なことから、災害救助などの非常時に大きな威力を発揮している。このようなヘリコプターを夜間に緊急離発着させる場合、緊急離発着場に境界灯や境界誘導灯を設置してその安全性を確保する必要がある。緊急離発着場に設置される境界灯や境界誘導灯は、既設のヘリポートなどにあらかじめ設置されている境界灯や境界誘導灯とは異なり、可搬性を有するものであり、電源が一体に組み込まれたものが一般的である。
【０００３】
このような従来の可搬標識灯としては、特開２００１−２３４０５号公報などで提案されたものが知られている。この可搬標識灯は、透明なケーシングの下部に発光ダイオードアレイを上向きに固定し、頂点が下向きとなる円錐状の反射体を発光ダイオードアレイの直上に位置するようにケーシングの中央部に固定することにより、発光ダイオードアレイから出射する光を反射体によって反射させ、環状の光束をケーシングの周囲から放射状に出射させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−２３４０５号公報に開示された可搬標識灯は、発光ダイオードアレイから出射する光束が拡散光である上、光源である発光ダイオードアレイの面積が比較的大きく、反射体までに至る光路長が短いため、ケーシングの周囲から出射する光束の指向性を反射体によって良好に制御することが困難である。つまり、従来の可搬標識灯ではケーシングの周囲から出射する光束が必要以上に拡散してしまうため、遠方からの視認性を良くするためには光源にて発せられる光量をかなり明るくする必要があり、これに伴って大きな容量の電源を組み込まなければならず、標識灯をコンパクト化することに限界があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明の目的は、高輝度かつ高指向性の光を環状に放射させ得る簡単な構造の導光部材およびこの導光部材を用いた標識灯を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、回転対称軸線を中心とする回転対称形状を有する導光部材であって、光源からの光を入射させるための入射端面部と、前記回転対称軸線を中心として環状に形成され、光を出射させるための出射端面部と、前記入射端面部から入射した光を内部全反射によって前記出射端面部に導く導光部とを具え、前記導光部は、前記回転対称軸線を中心として前記入射端面部側よりも前記出射端面部側ほど大径となって前記出射端面部に接する漏斗状の窪み面と、前記回転対称軸線を中心として前記入射端面部側よりも前記出射端面部側ほど大径となって前記入射端面部および前記出射端面部に接するテーパ状外周面とを有し、前記回転対称軸線を含む面内における前記窪み面の断面形状が所定曲率半径の凸面を有し、前記回転対称軸線を含む面内における前記テーパ状外周面の断面形状が所定曲率半径の凹面を有し、前記出射端面部が前記導光部の窪み面とテーパ状外周面とで挟まれた状態となっていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によると、光源からの光が導光部材の入射端面部からその内部に入射すると、窪み面およびテーパ状外周面に対して全反射条件を満たす光が導光部内部で全反射を繰り返しながら出射端面部に達し、ここから導光部材の外側に環状の光束となって出射する。
【０００８】
本発明の第２の形態は、本発明の第１の形態による導光部材と、この導光部材の入射端面部と対向する光源と、この光源および前記導光部材の入射端面部を連結する連結部材とを具えたことを特徴とする標識灯にある。
【０００９】
本発明によると、光源にて発せられた光が導光部材の入射端面部からその内部に入射すると、窪み面およびテーパ状外周面に対して全反射条件を満たす光が導光部内部で全反射を繰り返しながら出射端面部に達し、ここから導光部材の外側に環状の光束となって出射する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による導光部材において、窪み面およびテーパ状外周面に形成されてこれら窪み面およびテーパ状外周面から外部に漏洩する光を反射する光反射層をさらに具えることができる。この場合、金属や白色無機物質を用い、金属の場合には蒸着やスッパッタリングによって光反射層を形成可能であるが、白色無機物質の場合にはさらに塗布または接着にても光反射層を形成することができる。
【００１１】
入射端面部が所定曲率半径の凹状をなしていてもよい。
【００１２】
回転対称軸線を含む面内における出射端面部の断面形状が所定曲率半径の凸状をなしていてもよい。
【００１３】
所定曲率半径の凹面の曲率中心と窪み面を構成する凸面の曲率中心とが合致していることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の形態による標識灯において、光源が発光ダイオードアレイまたは半導体レーザーアレイを有するものであってよい。
【００１５】
連結部材が光源を囲んで外部に光が漏洩するのを防止する遮光部材を有するものであってよい。この場合、遮光部材が光を反射する光反射層を有することが好ましい。
【００１６】
【実施例】
本発明を航空標識灯に応用した一実施例について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。
【００１７】
本実施例による航空標識灯の外観を図１に示し、その中央部縦断面構造を図２に示し、そのIII−III矢視断面形状を図３に示し、導光部材の断面構造を図４に示す。すなわち、本実施例における航空標識灯１０は境界灯や境界誘導灯として使用できるようにしたものであり、透明なアクリル樹脂などで成形される導光部材１１と、発光ダイオードアレイ、すなわち複数個の発光ダイオード１２を本実施例では六方稠密状態で配列した光源１３と、この光源１３が導光部材１１の入射端面部と対向するように当該光源１３と導光部材１１とを連結する連結部材１４と、光源１３に電力を供給するための電源１５とで主要部が構成されている。
【００１８】
前記導光部材１１は、回転対称軸線Ｃを中心とする回転対称体であり、例えて言えばチューリップの花びらの如き輪郭形状を有する。この導光部材１１は、光源１３からの光を入射させる入射端面部１６と、回転対称軸線Ｃを中心として環状に形成されて光を出射させるための出射端面部１７と、入射端面部１６から入射した光を内部全反射によって出射端面部１７に導く導光部１８とを具えている。
【００１９】
導光部１８は、回転対称軸線Ｃを中心とする漏斗状の窪み面１９と、回転対称軸線Ｃを中心として入射端面部１６側よりも出射端面部１７側ほど大径となったテーパ状外周面２０とを有し、これら窪み面１９およびテーパ状外周面２０には、ここから外部に漏洩する光を反射するための光反射層２１が形成されている。この光反射層２１として、金属や白色無機物質を用い、金属の場合には蒸着やスッパッタリングによって光反射層２１を形成可能であるが、白色無機物質の場合にはさらに塗布または接着にても形成することができる。
【００２０】
本実施例における入射端面部１６は、回転対称軸線Ｃを含む面内（例えば図４の紙面）における断面形状が所定曲率半径ｒ1の凹状をなしており、これによって入射端面部１６から導光部１８内に入射する光源１３からの光を環状の出射端面部１７に向けて屈折させることができるため、窪み面１９に対して全反射条件を満たさない光の割合を少なくすることが可能となり、入射端面部１６から入射した光に対して出射端面部１７から出射する光の割合を増大させることができる。
【００２１】
斜め上向きに形成された本実施例における出射端面部１７は、回転対称軸線Ｃを含む面内における断面形状が所定曲率半径ｒ2の凸状をなしており、これによって出射端面部１７から導光部材１１の外側に出射する光の拡散を抑制することが可能となり、指向性の高い光束を出射端面部１７から出射させることができる。本実施例では、水平面とこの水平面から上方に３０度との範囲の拡散光が出射端面部１７から出射されるように配慮している。もちろん、標識灯に要求される規格などに応じて出射端面部１７から環状に出射される光の拡散角を任意に設定することが可能である。
【００２２】
本実施例における窪み面１９は、回転対称軸線Ｃを含む面内における断面形状が所定曲率半径ｒ3の凸面を有し、これによって窪み面１９に対して全反射条件を満たさない光の割合を少なくすることが可能となり、入射端面部１６から入射した光に対して出射端面部１７から出射する光の割合を増大させることができる。また、本実施例におけるテーパ状外周面２０は、回転対称軸線Ｃを含む面内における断面形状が所定曲率半径ｒ4の凹面を有し、本実施例ではこれら凸面および凹面の曲率中心Ｏを合致させている。これによって、窪み面１９とテーパ状外周面２０とによって挟まれた導光部１８の肉厚が一定となり、ここを伝搬する光が窪み面１９およびテーパ状外周面２０から漏洩するのを最小限に抑えることができる。
【００２３】
入射端面部１６のほぼ全域に亙って配される本発明の光源１３である発光ダイオードアレイは、筐体２２内に収容されたプリント回路板２３に上向きに取り付けられ、その周囲が光反射テープ２４によって囲繞されており、これによって光源１３から発せられた光を無駄なく導光部材１１の入射端面部１６に入射させることができる。本発明による遮光部材として用いられる光反射テープ２４は、金属薄膜あるいは白色無機物質を塗布した樹脂フィルムなどで構成することが可能であるが、連結部材１４の内周面に光反射層を形成してもこれと同様な効果を得ることができる。本実施例では連結部材１４の内周面にも光反射層２５を形成しているため、光反射テープ２４を省略することも可能である。連結部材１４は、筐体２２の上端中央部と導光部材１１の下端部に位置する入射端面部１６とを一体的に連結するものであり、光源１３から発せられる光が導光部材１１の入射端面部１６から導光部１８内に入射するように、光源１３の周囲を遮光している。
【００２４】
本実施例における個々の発光ダイオード１２は、先端が半球状をなす透明な円柱状レンズを一体的に組み込んだものであるが、このような円柱状レンズを用いずにチップの状態でプリント回路板２３に実装することも可能である。
【００２５】
筐体２２内に収容される電源１５は、プリント回路板２３に実装された制御機器２６を介して光源１３に接続しており、本実施例における電源１５は鉛蓄電池やＮi−Ｃd電池などの充電可能な電池を採用しており、必要に応じて充電を行うことができるようになっている。このため、地面などに載置される本実施例における筐体２２は、内部を開閉し得る構造を採用しているが、図示しない太陽電池パネルを筐体２２の上端面に取り付け、これを制御機器２６を介して電源１５に接続することにより、昼間、電源１５に対して自動的に充電を行うことができるため、筐体２２が開閉し得ない密封構造であっても特に問題は生じない。
【００２６】
従って、光源１３から発せられた光は、入射端面部１６から導光部材１１内に入り、窪み面１９とテーパ状外周面２０との間に形成された導光部１８内を伝搬して行く。そして、窪み面１９やテーパ状外周面２０に達した光は、ここで全反射するか、あるいは光反射層２１によって再び導光部１８内に導かれ、最終的にすべて出射端面部１７から所定の拡散角を持つ環状の光束として出射する。この場合、光源１３である発光ダイオードアレイの輝度分布に起因して出射端面部１７から出射する光束に輝度むらや光量のむらが発生するおそれがある場合、導光部材１１の入射端面部１６と光源１３との間に光拡散フィルムを介在させたり、あるいは導光部材１１の入射端面部１６に微小な凹凸を形成して導光部材１１内に入射する光の指向性を軽減させることによって解決することができる。このような導光部材１１の入射端面部１６に対する入射光の指向性を弱める手段は、特に光源１３として指向性の強い半導体レーザーアレイを使用した場合に有効でなる。
【００２７】
上述した実施例では、回転対称軸線Ｃを含む面内における窪み面１９の断面形状を所定曲率半径ｒ3の凸面にて形成したが、回転対称軸線Ｃを含む面内における断面形状を連続した曲面にて形成することも可能である。窪み面１９の中央部から導光部材１１の外部に漏出する光の割合が多くなることが予想される場合、窪み面１９に光反射層２１を形成しておくことが望ましく、この場合には確実に出射端面部１７のみから光を出射させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の導光部材によると、光源により入射端面部から導光部内に入射した光を出射端面部から高輝度かつ高指向性を以て環状に放射させることができる。また、回転対称軸線を含む面内における窪み面およびテーパ状外周面の断面形状が所定曲率半径の凸面および凹面を有しているので、窪み面およびテーパ状外周面に対して全反射条件を満たさない光の割合を少なくすることが可能となり、入射端面部から入射した光に対して出射端面部から出射する光の割合を増大させることができる。
【００２９】
窪み面およびテーパ状外周面から外部に漏洩する光を反射する光反射層をこれら窪み面およびテーパ状外周面に設けた場合には、窪み面およびテーパ状外周面に対して全反射条件を満たさない光であっても、これを窪み面およびテーパ状外周面から導光部材の外側に漏出することなく、導光部内を伝搬させて最終的に出射端面部から出射させることができ、入射端面部から入射した光に対して出射端面部から出射する光の割合を増大させることができる。
【００３０】
入射端面部が所定曲率半径の凹状をなしている場合には、入射端面部から導光部内に入射する光を環状の出射端面部に向けて屈折させることができるため、窪み面に対して全反射条件を満たさない光の割合を少なくすることが可能となり、入射端面部から入射した光に対して出射端面部から出射する光の割合を増大させることができる。
【００３１】
回転対称軸線を含む面内における出射端面部の断面形状が所定曲率半径の凸状をなしている場合には、出射端面部から導光部材の外側に出射する光の拡散を抑制することが可能となり、指向性の高い光束を出射端面部から出射させることができる。
【００３２】
所定曲率半径の凹面の曲率中心と窪み面を構成する凸面の曲率中心とを合致させた場合、窪み面とテーパ状外周面とによって挟まれた導光部の肉厚が一定となり、ここを伝搬する光が窪み面およびテーパ状外周面から漏洩するのを最小限に抑えることができる。
【００３３】
本発明の標識灯によると、本発明の導光部材の入射端面と、この導光部材の入射端面部と対向する光源とを連結部材を介して連結したので、光源にて発せられた光を導光部材の出射端面部から高輝度かつ高指向性を以て環状に放射させることができる。
【００３４】
光源が発光ダイオードアレイを有する場合、光源の消費電力を抑制することができることと相俟って標識灯をコンパクトにまとめることができ、可搬性の向上に寄与する。
【００３５】
連結部材が光源を囲んで外部に光が漏洩するのを防止する遮光部材を有する場合、特にこの遮光部材が光を反射する光反射層を有する場合には、光源から出射した光を無駄なく導光部材の入射端面部から導光部内に入射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を航空標識灯に応用した一実施例の外観を表す斜視図である。
【図２】図１に示した実施例の中央部縦断面図である。
【図３】図２中のIII−III矢視断面図である。
【図４】図１に示した導光部材の断面図である。
【符号の説明】
１０  航空標識灯
１１  導光部材
１２  発光ダイオード
１３  光源
１４  連結部材
１５  電源
１６  入射端面部
１７  出射端面部
１８  導光部
１９  窪み面
２０  テーパ状外周面
２１  光反射層
２２  筐体
２３  プリント回路板
２４  光反射テープ
２５  光反射層
２６  制御機器
Ｃ  回転対称軸線
ｒ1〜ｒ4  曲率半径
Ｏ  曲率中心
【図１】
0004754126.tif 000002
【図２】
0004754126.tif 000003
【図３】
0004754126.tif 000004
【図４】
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