(57)【要約】【課題】光源から照射される光線の多くは、目標とする照射範囲以外に照射され弊害を招いている。光源エネルギーを効率的に目標範囲に照射させるために、光線の進行方向を変換する整流法を提案する。【解決手段】透明材料で形成された鋭角三角形の整流ユニットを櫛状に複数並べて光整流体を構成し、入射する不特定多方角からの光線を、整流ユニット斜面で全反射を繰り返させて整流し放射する。光整流体を多段に積重ねることで、より狭い角度範囲に整流できる。【選択図】図３
2005025115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が入射光線の進行方向に広がる鋭角三角形で、入射光線が斜面内側で全反射を繰返した後に、後端部から放射されるごとく形成した透明材料からなる整流ユニットを、入射光線に対面して複数個を並列に配設したことを特徴とする光整流体。
【請求項２】
請求項１記載の光整流体を、入射光線の進行方向に積み重ねたことを特徴とする光整流体。
【請求項３】
前記整流ユニットの後端部に、断面が入射光線の進行方向に細くなる三角形の補助整流ユニットを一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の光整流体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不特定多方角から入射する光線を、特定範囲の方角に集束して放射する光線の整流体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光線の進行方向を変える方法としてはレンズや反射鏡が一般的であるが、これらは不特定な方角から同時に進入する光線を特定の方向に整流する目的には適さなかった。例えば、レンズではレンズ軸に平行な光線はレンズ軸上に集光できるが、側面から同時に進入する光線は、レンズ軸上から外れた反対側面に集光するだけで、特定の方向に集光させることはできず、法物面を使った反射鏡の場合も同様であった。
【０００３】
このため、例えば自動車のヘッドライトでは、図１のような法物面に近い反射鏡で前方だけを光線ｄのように照射するように配慮されてはいるが、反射鏡に対してランプ光源が相対的に大きいこともあって、矢印ｅの光線のように無用な範囲まで広く照らすことになり、対向車に対する防眩の配慮が必要とされている。１１はランプ、１２は反射鏡である。また、光源が側面からでも直接見えることで起こる眩しさを緩和するために、光源となるランプ１１の前に衝立１３を設けて光源が直接見えないような対策などが施されているが、光を分散させる方法なので反射鏡全体が輝いて防眩効果は充分ではない。また、光の散逸でエネルギー効率が低下するなどの欠点がある。
【０００４】
また、同様な反射鏡を使った競技場の投光器や道路灯では、対象とする照射範囲を外れて広範囲に光が漏れるため、エネルギーの無駄使いとなるほか、無用な範囲までを照らして夜間の自然環境を破壊する問題も指摘されている。
【特許文献１】特許公開平１１−２８３４０４
【非特許文献１】深尾保著  「電気応用」コロナ社  １９８５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に光源からの光線は放射状に放射するから、照射目標を効率的に照らすために、鏡などの反射体やレンズを使って目標方向に光線を集める工夫がされている。しかし、例えば法物面鏡を使った場合、光源に比べて充分な大きさの反射鏡とすることができないため、照射範囲を絞り込むことが困難で、多くの光線が範囲外に漏れてしまい、照射効率を低下させたり、漏れ光線が安全や環境を阻害するなどの弊害を発生している。本発明はこれらの課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、不特定多角度から入射する光線を、光の全反射を応用して特定の方向に整流して放射するように構成したことを特徴とする光整流体で、前記課題を解決するものである。図３で、２は透明材料からなる整流ユニットで、複数個の整流ユニットを並列に配設した光整流体を目的に合わせて1段または多段に積重ねて実用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光整流体は、不特定多角度からの光線を特定範囲の方向に整流して放射するから、無用な範囲を照射することがなく、その弊害を阻止できるうえ、光源エネルギーを有効に利用できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、光線が透過する媒質の屈折率の違いから起こる光の全反射を利用して光線を整流するものであるため、光整流体の形成には、空気に対する屈折率が大きく、透過率の高い透明な材料が適している。一般的にはガラスやアクリル樹脂などで形成される。
【実施例】
【０００９】
図２は、本発明による光整流体１の平面図、図３はその断面の一部を拡大した断面図である。２は、断面が入射光線の進行方向Ａに傾斜角αで広がる鋭角三角形の三角錐の形状をした整流ユニットで、斜面の先端部３から入射した光線ａ〜ｃが斜面４の内側で全反射を繰返した後に、後端部５から放射される経路を表している。
【００１０】
光整流体１は整流ユニット２を、その幅が最も広くなる後端部５で厚さｔの幅で相互につないで、光線入射方向Ａに対面して複数個が櫛状に並列で配設された構成にある。また、光整流体は整流の程度に応じて入射光線の進行方向に複数段に積み重ねて構成され、図３の場合は光整流体が２段に積重ねられた光整流体を示している。７は２段目の整流ユニットである。
【００１１】
６は整流ユニットを積重ねて構成する場合に、整流ユニットの後端部５を突出させて一体に形成される傾斜角βで傾斜した三角形の補助整流ユニットである。補助整流ユニット６は、後端部５から放射される光線を次段の整流ユニット７の先端に集めるために、微細に光線の進行角度を修正したり、整流ユニットの積み重ね位置を安定させるものである。また、８は補助整流ユニット６と同様に、最初の整流ユニットに入射する光線の方向を微細に修正して、整流しやすくする目的の補助整流ユニットである。光整流体に入射する光線が、入射方向Ａに沿った正面からの光線が主体なのか、それとも横方向からの光線が主体なのか、入射光線の状況に合わせてその傾斜角度が設定される。しかし、必要不可欠のものではない。
【００１２】
整流ユニット２での整流作用について説明すると、図３において、入射光線ｂは補助整流ユニット８を透過して斜面４から入射した後、反対側の斜面に到達するが、その際、材料特有の全反射の臨界角を超えていないと、その整流ユニットを透過して隣接する整流ユニットに進入する。しかし、臨界角を超えていると全反射して再び反対斜面４に達して全反射を繰返すことになる。両斜面は傾斜角αで末広がりに傾斜しているため、斜面で反射する光線の方角は全反射のたびに集束されて、次第に整流ユニットの中心軸に沿った光線に整流される。光線ａ、ｃの場合も同様である。
【００１３】
整流ユニット２は、断面を鋭角三角形にする必要があるが、紙面の奥行き方向の光線が整流を必要としない場合は、奥行き方向は考慮しなくてよいから整流ユニット２は三角錐の形状となる。しかし、奥行き方向にも整流する必要がある場合には、奥行き方向の断面も同様に鋭角三角形にする必要があり、この場合の整流ユニットの形状は四角錐となる。さらに四方八方からの光線を一様に整流するには、整流ユニット２の断面が全周で鋭角三角形となって、整流ユニット２の形状は円錐形となる。いずれの整流ユニット２も後端部５で並列に連結して板状の光整流体１として形成することができる。
【００１４】
また、形状が三角錐の整流ユニット２は奥行き方向にその稜線が直線であるが、この稜線を湾曲させてもほぼ同様に整流できる。稜線を円形や多角形に曲げて形成することで、円錐や多角錐の整流ユニット２とほぼ同様の整流機能を得ることが可能となる。あるいは、紙面の奥行き方向にも整流するために、三角錐の整流ユニット２で形成した複数の光整流体を、紙面の奥行き方向に所定の角度だけ回転させて重ね合わせる方法も考えられる。
【００１５】
整流ユニットの傾斜角度αを小さく設定すると、極く狭い方角に絞った整流が可能となる。しかし、例えば、入射光が０〜１８０度の広い角度範囲の光線を、いきなり狭い角度範囲に整流しようとしても、屈折率の関係で隣接する整流ユニットと斜面がオーバーラップして、実際には不可能な状態が起こる。この不都合な状態を解決するには、光整流体を数段階に分割して積重ねればよい。１段目である程度の範囲まで整流した光線を、次段でさらに整流することで放射角度の範囲を絞ることができる。傾斜角度αを前段の傾斜角度より絞ることで、より小型化することも可能となる。図３の光線の軌跡はその様子を示すものである。補助整流ユニット６は、整流ユニットの後端部から次段の整流ユニットに光線を導く際に、光線を微細に調整したり、積み重ねを安定させるためのものであるから、最終段の整流ユニットには必要とはしない。
【００１６】
なお、構成材料の屈折率や入射光線の方角によっては、全ての光線を目標範囲に整流することが困難な場合が発生するが、補助整流ユニット６、７の傾斜角度βを微細に加減したり、整流ユニット２の斜面４の後端部分の傾斜角度αを先端部分に比べてわずかに変えるなどの方法で、目標範囲から漏れる光線を最小限に食い止めることができる。屈折率が大きく、全反射の臨界角が小さい材料で形成すると、より小型で漏れの少ない光整流体ができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
自動車のヘッドライトに応用すれば、限られた前方だけを効率よく照射できるから、対向車に対して防眩できて安全性を高めるために役立つ。また、道路灯や投光器で、無用な範囲まで照射することの弊害を除去することができ、エネルギーの節減にも役立つ。また、屋内照明で、斜め方向からの天井光源が眩しく、雰囲気を損ねるため、グリッドを設けた間接照明が多く用いられているが、グリッドに比べて極薄の光整流体で同様の効果が得られることになる。
【００１８】
光整流体１は複数の整流ユニットを面状に並べて形成できるため、例えば射出成形やプレス成型で容易に成型できる。また、相似形で縮小しても機能は変わらないから、無数の微小な整流ユニットを並べることで、外見的には光整流体１を凹凸のある板状に形成できる。また、板状の光整流体を多段に積層することで、より放射範囲を絞った板状の光整流体が可能となる。前段と次段の光整流体は超音波溶着などで接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来からの自動車ヘッドライトの説明図である。
【図２】光整流体の実施例の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部分を矢印方向に見た光整流体の断面の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    光整流体
２    整流ユニット
３    先端部
４    斜面
５    後端部
６    補助整流ユニット
７    ２段目の整流ユニット
８    補助整流ユニット
【図１】
2005025115.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005025115.tif 000005