(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の形状を有し、比較的大きなサイズを有する目標区域を所望の強度の光で照明するための照明器具（１０）であって、
実質的に透明な前部レンズ（２４）を有するハウジング（１２）と、
該ハウジング（１２）に連結された取付部材（２８）、及び、該取付部材（２８）に設けられており、該取付部材に対する該ハウジング（１２）の位置を調節するための調節手段（３０，３２）と、
前記ハウジング（１２）内に配置された、一定の長さを有する高強度光源（８２）と、
該光源（８２）と同程度のサイズを有し、光源（８２）の一側から光を集めるように光源（８２）上に、又は光源（８２）に近接してほぼ光源（８２）の長手に沿って設けられた一次反射器（９４）と、
前記光源（８２）及び一次反射器（９４）のための取付部材（９２）と、
該一次反射器（９４）より相当に大きいサイズを有しており、前記光源（８２）から離隔して該光源（８２）の、該一次反射器（９４）がある側とは反対側の側面を取り巻くようにして前記ハウジング（１２）内に配置された二次反射器（７０）であって、フレーム（１１０）と、前記光源（８２）の長手軸線の周りに湾曲した、ほぼ連続した二次反射器表面を形成するように前記前部レンズ（２４）に対面し、該フレーム（１１０）に沿って所定位置に保持された反射表面（１００）を含む二次反射器（７０）と、
（ａ）光源（８２）及び一次反射器（９４）のための前記取付部材（９２）と（ｂ）前記ハウジング（１２）又は前記二次反射器（７０）との間に連結されており、該光源（８２）及び一次反射器（９４）の該二次反射器（７０）に対する位置及び向きを調節することを可能にする連結部材（５８，６０，６２，６４，６６）と、
前記フレーム（１１０）とハウジング（１２）との間に連結されており、該ハウジング（１２）に対する該フレーム（１１０）の向きを調節することを可能にする連結部材（１５２，１５４）と、
から成り、前記一次反射器（９４）は、それが集めた光を前記二次反射器（７０）へ差向け、該二次反射器（７０）は、その反射表面（１００）からの反射光から成る光ビームを創出し、該光ビームが前部レンズを通して前記ハウジングから出射されるようになされていることを特徴とする照明器具。
【請求項２】
前記光源（８２）は、前記ハウジング（１２）内に水平に配置された細長い高強度アークチューブであることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記光源（８２）は、前記ハウジング（１２）内に水平に配置された細長い高強度アークチューブであり、前記一次反射器は、該アークチューブに被覆されたコーチングであることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
【請求項４】
前記一次反射器（９４）は、可視光線の大部分を反射するが、赤外線は透過させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の照明器具。
【請求項５】
前記二次反射器（７０）は、複数の反射器セグメント（１００）と、前記ほぼ連続した二次反射器表面を形成するように前記フレーム（１１０）に沿って該各セグメントを互いに近接して位置づけする取付部材（１２２）と、該各セグメントを調節自在に傾動することができるように該取付部材（１２２）と前記フレーム（１１０）との間に連結された調節部材（１１８，１２８）を含むことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の照明器具。
【請求項６】
大きな区域を照明するための照明装置であって、
各々前記照明すべき区域に対して互いに離隔された位置に設置されたベース（２８）によって支持された複数基の照明器具（１０）から成り、該各照明器具（１０）は、
前部レンズ（２４）によって覆われた開口（２６）を有するハウジング（１２）と、
該ハウジング（１２）内に配置された高強度光源（８２）と、
該ハウジング（１２）に連結された取付部材（２８）、及び、該取付部材（２８）に設けられており、該取付部材に対する該ハウジング（１２）の位置を調節するための調節手段（３０，３２）と、
該光源（８２）上に、又は光源（８２）に近接して設けられた一次反射器（９４）と、
該ハウジング（１２）内に前記一次反射器（９４）から離隔して配置されており、フレーム（１１０）と、反射表面（１００）と、前記光源（８２）の長手軸線の周りに湾曲した、ほぼ連続した二次反射器表面を形成するように該反射表面（１００）を前記前部レンズ（２４）に対面して該フレーム（１１０）に沿って位置づけする取付部材（１２２）を含む二次反射器（７０）と、
前記光源（８２）及び一次反射器（９４）のための取付部材（９２）と，
（ａ）光源（８２）及び一次反射器（９４）のための前記取付部材（９２）と（ｂ）前記ハウジング（１２）又は前記二次反射器（７０）との間に連結されており、該光源（８２）及び一次反射器（９４）の該二次反射器（７０）に対する位置及び向きを調節することを可能にする連結部材（５８，６０，６２，６４，６６）と、
該フレーム（１１０）とハウジング（１２）との間に連結されており、該ハウジング（１２）に対する該フレーム（１１０）の向きを調節することを可能にする連結部材（１５２，１５４）と、
とから成り、前記一次反射器（９４）は、前記光源（８２）からの光を前記二次反射器（７０）へ差向け、該二次反射器（７０）は、該一次反射器（９４）からと該光源（８２）からの光を前記前部レンズ（２４）を通して前記ハウジング外へ出射するようになされていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
前記光源（８２）は、ほぼ水平平面内で前記前部レンズ（２４）に平行に前記ハウジング（１２）の両側側壁（１８，２０）に向かって延長していることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記一次反射器（９４）は、前記光源（８２）と同程度のサイズを有することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
特定の形状を有する目標区域を照明する方法であって、
目標区域から一定距離離れたところで、開口を有するハウジング（１２）内に高強度光源（８２）を配置し、
前記目標区域に対する前記ハウジング（１２）の位置及び向きを調節し、
前記光源（８２）と同程度のサイズの比較的小さい一次反射器（９４）を該光源（８２）に近接して配置し、
前記一次反射器（９４）及び光源（８２）より相当に大きいサイズを有しており、フレーム（１１０）と、該フレームによって支持された、前記光源（８２）の長手軸線の周りに湾曲した反射表面（１００）を含む二次反射器（７０）を設け、該光源（８２）に対して該二次反射器（７０）の位置を調節し、
前記目標区域の方向に進む前記光源（８２）からの直接光を該光源（８２）に非常に近接したところで前記一次反射器（９４）によって集め、該集められた直射光を前記二次反射器（７０）へ差向け、
該二次反射器（７０）によって前記光源（８２）からのすべての光を集め、それらの集められた光を該二次反射器から前記目標区域の前記特定の形状にほぼ合致させるように前記ハウジングの前記開口から該目標区域に差し向けることから成る照明方法。
【請求項１０】
前記集められた光を、複数の外周側辺を有するビームパターンとして前記目標区域に差し向けるために複数の反射器セグメント（１００）を使用し、それらのセグメントから差し向けられた該集められた光の１つの外周側辺が前記目標区域の同じ部位に照準されて該部位に光のシャープな画然としたカットオフを創生するように該各セグメント（１００）を前記光源（８２）に対して調節することを特徴とする請求項９に記載の照明方法。
【請求項１１】
開口を有するハウジング（１２）内に配置された光源の高強度アークチューブ（８２）から相当に離れた位置にあり、相当大きな拡がりを有する目標区域を照明する方法であって、
前記目標区域に対する前記ハウジング（１２）の位置及び向きを調節し、
前記アークチューブ（８２）と同程度のサイズの一次反射器（９４）を該光源（８２）に近接して配置し、
前記一次反射器（９４）及びアークチューブ（８２）より相当に大きいサイズを有しており、フレーム（１１０）と、該フレームによって支持された、前記光源（８２）の長手軸線の周りに湾曲した反射表面（１００）を含む二次反射器（７０）を設け、該アークチューブ（８２）に対して該二次反射器（７０）の位置を調節し、
（ａ）前記アークチューブ（８２）から創出された光の一部を該アークチューブに近接した位置で前記一次反射器（９４）によって反射させて前記二次反射器（７０）へ差し向け、
（ｂ）前記一次反射器からの前記反射された光と、前記アークチューブからの他の光を前記二次反射器（７０）によって前記ハウジングの前記開口を通して画然と制御されたビームの形で前記目標区域の一部分へ再指向させ、
各々前記工程（ａ）及び（ｂ）に従って創出された複数の画然と制御されたビームを、前記目標区域の照明すべきすべての部分を照明するために所要の位置へ照準することから成ることを特徴とする照明方法。
【請求項１２】
前記目標区域は、レーストラック（３００）であることを特徴とする請求項１１に記載の照明方法。
【請求項１３】
前記各セグメント（１００）は、前記目標区域に向けられる焦点線を有する放物線に沿って配置され、該各セグメント（１００）は、前記アークチューブ（８２）の形状に類似した形状を有し、それらのセグメントが協同して前記照明すべき目標区域の形状に類似した形状を有する光ビームを投射し、前記各セグメント（１００）は、長方形であり、前記アークチューブ（８２）は、該各セグメントの頂縁に平行な底縁を有しており、該各セグメントによって創出されるビームの頂辺が、前記目標区域の境界を画定する、該目標区域上の同じ位置に収斂するように各セグメントの傾斜角を定めることによってシャープな画然としたカットオフを創生することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の照明方法。
【請求項１４】
前記各セグメント（１００）は、放物線状となるように垂直平面内で湾曲しており、該放物線の頂点に近いセグメントの方が、放物線の頂点から遠いセグメントより大きい曲率で湾曲していることを特徴とする請求項１３に記載の照明方法。
【請求項１５】
前記複数のセグメントの複合ビームの幅を変更するために前記放物線の頂点に対して異なる距離のところにある少くとも２つのセグメントを交換することを特徴とする請求項１４に記載の照明方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、比較的大きな区域又は目標物の照明に関し、特に、大きな区域又は目標物を高い効率で、かつ、高い制御性をもって照明するために高強度（強力）光源を使用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高効率で、高制御性の高強度照明を用いることが望ましい用例は多数存在する。高強度照明の方法としては、多くの方法が知られている。大抵の方法は、比較的高ワット数の何らかの種類のアークランプと、アークランプからの光の一部を目標区域へ差し向ける反射器システムを用いる。一例を挙げれば、ボウル形の半球状反射器に軸方向に取り付けたアークランプを用いる方法である。このタイプの照明は、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号に詳述されている。
【０００３】
このタイプの照明器具（以下、単に「照明器」とも称する）は、高強度の制御された集中光ビームを創出することができるが、この照明器の性質からして効率と制御の面で幾つかの難点がある。この種の照明器は、通常、少くとも数十フィートの高さのところに高架されており、目標区域に向けて照準される。（ここで、「高架する」とは、高い位置に取り付けることをいう。）反射器は対称形であるから、一部の光は目標区域に直接投射されるが、一部の光は目標区域の外にこぼれる。そのような光は、こぼれ光と称される。こぼれ光は、さもなくば目標区域に有効に用いられる可能性のある、照明器によって創出された光が目標区域に向けられないわけであるから、光の有効な利用を低減することになる。
【０００４】
更に、この種の照明器は、比較的制御された集中光ビームを創出するが、その光の性質からして、そのような集中ビームでさえ遠くの距離にまで正確に視準させることができず、従って、一部の光ビーム（単に「ビーム」とも称する）の発散と光の分散が生じる。遠く離れた区域で各照明器からのビームパターンの画然としたカットオフ（遮断又は区切り）を達成することは困難であり、光の正確な形状及びその他の特性を制御することは困難である。又、照明器からの光の形状を目標区域の形状に整合させることも困難である。
【０００５】
米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号は、光制御の問題の克服に向けられた装置及び方法を開示している。これらの特許に示された好ましい実施例では、必須要件ではないが、ボウル形反射器と、一次反射器と、軸方向取り付けアークランプとで構成された照明器具が用いられている。反射鏡は、一次光源からの光の少くとも一部分を再指向させる。（ここで、光を「再指向させる」とは、光を所望の向きに向け直すことをいう。）この組み合わせ（ボウル形反射器と、一次反射器と、アークランプの組み合わせ）は、画然とした正確なカットオフを有する制御されたビームを創出するようになされている。従って、レースカートラック（走路）を例にとれば、それらの照明器具を地上に設置することができ、各照明器具が、トラックの全幅をカバーするが、トラックの外周縁の制限壁の頂縁又はそれに近接したところでカットオフされるように光ビームを差し向ける。従って、光は、トラック外ではなくトラック上に投射される。又、光は、観客の目に入らないようにそらされる。トラックに対して均一な、しかし制御された照明を与えるように複数基のこの種の照明器具をトラックの内側の周りに配置して統合調整することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような照明システムは確かに効率的ではあるが、それらの器具及び方法に関してなお改良の余地がある。
例えば、装置のサイズは相当に大きい。上記米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号に記載された好ましい実施例では、その照明器具の大きさは、軸方向取り付けアークランプを備えた在来のボウル形照明器具とほぼ同じである。例えば、その反射器の反射面は、直径数フィートもあり、反射鏡又は二次反射器は、高さ数フィート、幅数フィートもの大きさで、照明器具から数フィート離れたところに配置される。
【０００７】
更に、このタイプの構成は、光の能率的な利用という面でも欠点を有する。照明器具からの光の全部を二次反射器又は反射鏡によって再指向させることができないからである。例えば、照明器具からの光の一部は、反射鏡の外側にこぼれ、従って失われる。
又、このタイプの構成は、位置ぎめ及び調整の容易さ  という点での融通性においても制約がある。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、現行の技術水準を改善する、高効率、高制御性の照明装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、光を能率的に利用する照明装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、比較的コンパクトな照明器具から大きな区域へ高度に制御可能な光を照射することである。
本発明の他の目的は、創出される光の特性の調節等の操作特性上の融通性を提供することである。
本発明の他の目的は、光を目標区域へ差し向ける上での融通性を提供することである。
本発明の叙上及びその他の目的、特徴及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載を参照することによって明らかになろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、高強度光源を含む照明装置を提供する。第１即ち一次反射器は、光源上に又は光源に近接したところに配置し、光源とほぼ同じサイズとする。光源からの直接光は、光源より相当に大きいサイズの第２即ち二次反射器によって高度に制御された態様で目標に向けて再指向させる。一方、一次反射器は、光源からの光を高度に制御された態様で目標に向けて再指向させるために、光源からの光を、該光源を通して該光源に戻すように、及び又は、二次反射器へ向けるように再指向する。
【００１０】
光源と、一次反射器と、二次反射器とは、同じハウジング内に収容することができる。このハウジングは、目標に対する該ハウジングの向きを調節自在にすることができるベースに着脱自在に取り付けることができる。このベースは、地面に設置してもよく、あるいは、ハウジングを高架する構造体を含む何らかの構造体に結合してもよい。
【００１１】
本発明の方法は、光源の光出力の少くとも一部分を該光源を通して該光源に戻すように再指向する操作を含む。この再指向は、光源に非常に近接したところで行われる。かくして、光源からの直接の光と、光源からの光のうち光源を通して光源に再指向された光とを高度に制御された態様で目標に向けて再指向させる。
【００１２】
本発明は、高度に制御された、特定の区域又は目標に能率的に利用される光を創出するために単一の照明器具に適用してもよく、多数の照明器具に適用してもよい。
【００１３】
【実施例】
Ａ．概観
本発明の理解を容易にするために以下に好ましい実施例を詳しく説明する。以下に説明する好ましい実施例は、本発明がとることができる１つの形態だけであるが、これは本発明がとることができるいろいろな実施形態を限定するものではない。
各図を通して同一の参照番号は同一の部品を示す。
【００１４】
本発明のいろいろな特定的な用途の例は、上述した米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号にみられる。一例を挙げれば、本発明は、レースカートラックのような目標区域に好適に適用することができる。その他の例としては、スポーツ競技場又はコート（テニス又はバスケット等のコート）の照明、高速道路又は交差点の照明、及び、高度に能率的で制御可能な高強度照明が必要とされるか、望ましいその他の用途が挙げられる。
【００１５】
Ｂ．好ましい実施例の全体構造
図１Ａは、本発明の好ましい実施例による照明器具（単に「器具」とも称する）１０を示す。照明器具１０のハウジング１２は、いずれもステンレス鋼で形成された頂壁（頂部パネル）１４、底壁（底部パネル）１６、左側壁（左側パネル）１８、右側壁（右側パネル）２０及び後壁（後部パネル）２２と、前部パネル２４を有する。この実施例では、前部パネル２４は、ハウジング１２に付設され、ハウジング１２の一部を構成するステンレス鋼製フレーム２６内に嵌められた実質的に透明の窓から成る。ベース２８は、ハウジング１２を枢動連結部３２，３２（図６参照）によって画定される水平軸線の周りに矢印４０で示されるように枢動させることができるようにハウジング１２の側壁１８，２０に枢動連結部３２，３２によって連結されたフォーク（二又部材）３０を有しているという点でダブルトラニオンである。フォーク３０は、ハウジング１２の下のトラニオンボックスから直立した２本の互いに離隔したアームを有しており、垂直軸線を画定する支柱４２に矢印４４で示されるように垂直軸線を中心として回転自在に取り付けられている。支柱４２は、地面４６に固定されており、それによって器具１０全体を地面の近くに設置することができる。別法として、支柱４２又はそれに類する構造部材を高架支持体を含めて任意のタイプの支持体に固定することができる。
【００１６】
図１Ｂは、数基の照明器具１０を支柱５０に高架された横アーム４８に取り付けた例を示す。図１Ｂの各照明器具１０は、回転自在及び、又は傾動自在にすることができる。ただし、トラニオン取付機構は必ずしも必要ではなく、ハウジング１２は、何らかの支持構造物又はいろいろなタイプのベースに当業者に周知のいろいろな態様で取り付けることができる。
【００１７】
図１Ａにみられるように、照明器具１０は、そのハウジング１２内に収容された部品から光出力を創出する自蔵ユニットである。
図示の好ましい実施例では、ハウジング１２は、幅７５．５６５ｃｍ（２９  ３／４ｉｎ）×高さ８６．３６ｃｍ（３４ｉｎ）×奥行４８．８９５ｃｍ（１９１／４ｉｎ）である。もちろん、その他の形状及び寸法も可能である。ハウジング１２の素材は、臨界的な重要性を有するものではなく、例えば板金であってよい。ベース２８の各構成部材の素材も臨界的な重要性を有するものではなく、図示の好ましい実施例では金属バーと管で形成されている。
【００１８】
図２は、掛金５６を解放してヒンジ５２の周りに枢動開放された前部レンズ（「ドア」とも称する）２４を示す。掛金５６は、リベット又はその他の手段によってハウジング１２に結合されており、ドア２４を閉鎖状態に保持する、端部にリップ（唇部）を有する中央弾性フィンガを備えている。掛金５６の中央フィンガの両側のフィンガは、フレーム２６が側方へ引張られ、ドア２４のガラスに曲げ圧力を及ぼすのを防止する働きをする。前部ドア（レンズ）２４とハウジング１２の前部周囲縁とは、互いに合致する突出リップと、ドアが閉鎖されたときシールを設定するシリコーン製ガスケットを有している。掛金５６は、ドア２４を閉鎖状態にしっかり保持するが、ドア２４を容易に開放させる。
【００１９】
ハウジング（１２）１２の内部には、互いに反対方向に延長した鋼ロッド６０，６２によって懸架された光源取付台５８（金属又はセラミック製）が設けられている。鋼ロッド６０，６２は、外端において鋼アーム６４，６６に連結されている。二次反射器（７０）７０は、光源取付台５８のレンズ２４のある側とは反対側の一方の側から離隔して該光源取付台５８の周りに配置されている。二次反射器（７０）７０の正確な形状及びサイズは、いろいろに変更することができる。例えば、二次反射器（７０）７０は、図２に示されるものよりはるかに大きくすることができる。その場合、反射器の端部を前方へ光源取付台５８の前方にまで延長させることができる。ただし、反射器７０のサイズを大きくしても、僅かな利益しか得られない場合がある。従って、光の制御を失わない限り、二次反射器（７０）７０のサイズはできるだけ小さくされる。
【００２０】
随意選択として、側部反射器又は側部鏡７２，７４を（ハウジング１２の左右両側の内側面に）配置することができる。これらの反射器７２，７４は、垂直ロッド７３に取り付けられたフレーム（図示せず）に取り付けられる。電力は、導線７６によって光源取付台５８へ供給される。安定器、ヒューズ、スイッチ等の他の電気部品は、ハウジング１２の外部に、例えばトラニオンフォーク３０の中や、その他の囲い体の中に配置することができる。例えば、トラニオンフォーク３０の水平部分（トラニオンボックスと称される）の中に安定器及びその他の電気部品を収容することができる。照明器具１０の過熱の問題を軽減するために、発熱部品、特に安定器は、ハウジング１２の外に配置することができる。
【００２１】
図３〜５は、光源取付台５８及びその関連部品を詳細に示す。光源、この実施例では電極８４，８６を囲包したアークチューブ８２（直径約２．８５７５ｃｍ、長さ１１．４３ｃｍ）は、取付台５８の取付台本体９２から後方に突出したアーム８８と９０の間にほぼ水平に配置されている。
アークチューブ（アークランプ）８２の後方に面する側面は、露出しており、二次反射器７０に対面している。一方、アークチューブ８２の前方に面する側面は、アークチューブ８２より僅かに大きく、アークチューブに近接して配置されているか、あるいはアークチューブに当接した一次反射器９４によって囲繞されている。反射器９４は、図７Ａ及び８に示されるように湾曲させたものであってもよく、あるいは、図７Ｂに符号９４Ｂで示されるように平坦なものであってもよく、あるいは又図７Ｃに符号９４Ｃで示されるようにアークチューブ８２に被覆したコーチング又は被覆層であってもよい。図示の好ましい実施例では、一次反射器９４は、高さ２．８５７５ｃｍ（１  １／８ｉｎ）×厚さ０．３１７５ｃｍ（１／８ｉｎ）×長さ２７．９４ｃｍ（１１．０ｉｎ）である。
【００２２】
図３〜５と共に図２を参照すれば、取付台本体９２は、アークチューブ８２を照明器具１０の前方からの視界から遮蔽していることが分かる。アークチューブ８２の後部側面が露出していることと、一次反射器９４が存在していることとが相俟って、アークチューブ８２の二次反射器７０への直接光の大部分又は全部が二次反射器７０によって反射制御されることを保証する。又、一次反射器９４は、その形状とアークチューブ８２に近接して配置されていることとにより、二次反射器７０へ直接向けられないアークチューブ８２からの相当な量の光をアークチューブのアーク流を通してアークチューブへ戻すように、及び又は二次反射器７０に向けて再指向する。
【００２３】
この好ましい実施例では、アークチューブ８２は、点光源に近いものとは異なり、細長い管であり、多少細長いアーク流を創生する高強度（強力）アークチューブである。もちろん、水平方向に比較的短いアーク光源（従って、短いアーク流）を用いれば、その照明器具から発出される光ビームは、水平方向に幅の狭いビームとなる。光源としてかなり幅狭のアーク流を有するタイプの高強度光源が市販されている。ＨＭＩランプには、その種のタイプのものがある。導線７６は、図に示されるように電極８４，８６に接続されている。導線７６を支持するためにがいし７７とブラケット７９を用いることができる。
【００２４】
ただし、本発明には、光源としていろいろなタイプ、形状及び特性のものを使用することができる。上述した好ましい実施例は、カーレーストラック（走路）を照明する用途等に好適である。その場合、後に詳述するように、細長い光源と組み合わせて、複数の細長い長方形の鏡（反射器）セグメントを用いることにより、特にビームの頂部に非常に画然としたカットオフ（遮断又は区切り）を創生することができる。
【００２５】
この好ましい実施例の場合、ビームの垂直方向の広がり角度は、アークチューブ８２の直径と、アークチューブから二次反射器７０の頂点までの距離との関数である。ビームの最大幅部分は、アークチューブの頂部と底部から反射器７０の頂点へ投射される光線とそれらの反射方向によって決定される。アークチューブの任意の部位から反射器７０のどの部位への光線も、アークチューブの頂部と底部から出射され反射器７０の頂点から反射される光線によって画定されるビームの垂直方向の広がりの中に入る。図示の好ましい実施例では、二次反射器７０は、式  ｙ2 = ４ｆｘ（ここで、極大ｘ＝２２．２２５ｃｍ (8 3/4 in) 、ｆ＝  １６．５１ｃｍ (6 1/2 in) 、極大ｙ＝３８．１ｃｍ (15 in)）によって規定される放物線に沿って配列された複数の１０．１６ｃｍ（４ｉｎ）×６０．９６ｃｍ（２４ｉｎ）大の鏡セグメント（単に「反射器セグメント」又は単に「セグメント」とも称する）１００を有する。反射器７０の頂部前縁と底部前縁との間の距離（即ち、反射器７０の両端を結ぶ弦の長さ）は、約７６．２ｃｍ（３０ｉｎ）である。組み立てたときのセグメント１００の隣接する側縁と側縁の間には約３．９６８７５ｍｍ（５／３２ｉｎ）の間隙がある。ビームの垂直方向の広がり角度を１０°とする場合は、直径２．８５７５ｃｍ（１  １／８ｉｎ）で、１０．１６ｃｍ（４ｉｎ）の電極間距離を有するアークチューブ８２を二次反射器７０の頂点からその焦点距離に沿う方向に約１６．５１ｃｍ（６  １／２ｉｎ）離れたところに配置する。
【００２６】
従って、光源の直径を大きくすることによってビームの垂直方向の広がり角を大きくすることができる。あるいは別法として、光源を反射器７０に近づける方向に動かすことによっても、ビームの垂直方向の広がり角を大きくすることができる。反対に、光源の直径を大きくするか、あるいは、光源を反射器７０から遠ざければ、ビームの垂直方向の広がり角を小さくすることができる。光源の位置を変更したとすれば、ビームの焦点がぼける。その場合は、鏡セグメント１００の照準を定め直すか、及び、又は、反射器７０の放物線のサイズを変更しなければならない。本発明の照明器具１０の１つの特徴は、反射器７０に対する光源の位置を変更する必要なしに、セグメント１００を調節することによってある程度ビームの垂直方向の広がり角（垂直方向の幅）を調節することができることである。
【００２７】
又、上述した関係からして、光源と反射器との間の距離に応じて器具１０全体を小さくすることもでき、あるいは大きくしなければならない場合もあることが理解されるであろう。光源の直径を非常に小さくすることができれば、光源を直径の大きいものに比べて反射器７０により近い位置に配置することができる。従って、光源と反射器との間の距離を短くするから、器具１０の全体サイズをコンパクトにすることができる。
【００２８】
以下に詳述するように、反射器７０を複数個のセグメントで構成することは、ビームの垂直方向の広がり角を拡大又は縮小するための別の方法を可能にする。即ち、各セグメント１００を個々に水平軸線の周りに枢動自在とすることにより光源に対する向きを調節自在にすることができる。光源からセグメントへの光の入射角を大きくすれば、ビームの垂直方向の幅を広くすることができる。かくして、器具１０の調節性及び融通性を助成する。
【００２９】
ＮＡＳＣＡＲ（米国ストックカー自動車レーシング協会）の規定ストックカーに適合する大きさのレーストラックの場合、ビームの垂直方向広がり角は１０°に選択されている。このレーストラックは両方向に長いので、ビームの両側面のカットオフに関してはそれほど留意する必要がない。光源と一次反射器と二次反射器との関係は、サイズ、形状及び間隔に関する限り、ある特定の照明効果を得るために調節又は選択することができる。多くの場合、ビームの形状を目標に整合させることが有利である。それは、二次反射器の鏡セグメントの形状を得ようとするビームの形状との相関関係において選択することによって達成することができる。図示の好ましい実施例の場合、それは、アークチューブ８２の底部と、二次反射器７０の各鏡セグメント１００の頂縁との間に平行な表面を設け、ほぼ直線状の光源８０と長方形の鏡セグメントを用いることによって達成される。他の照明効果を創生するためには他の形状及び関係を用いることができる。
【００３０】
この好ましい実施例では、２，０００ワットのメタルハライドアークチューブが用いられているが、他のタイプ又はワット数のランプを用いることもできる。２５０ワット又はそれ以下のワット数のランプでもよく、光源のワット数やサイズには制限はない。
【００３１】
一次反射器９４は、アークチューブ８２の外側面に近接して配置され、赤外線は透過するが、可視光の８５％を反射するように特別のコーチングが施されている。従って、赤外線は、反射されてアークチューブ８２を通して戻されることがないのでアークチューブの電極８４，８６の近傍のシール又はホットスポットへの熱を少なくし、可視光の８５％は、反射されてアークチューブ８２のアーク流を通して戻されるように、及び、又は二次反射器７０に差し向けられるように再指向される。
【００３２】
図３に示されるように、一次反射器９４は、アークチューブ８２の外周に合致するように湾曲形状に付形されているが、別法として、平坦（図７Ｂに９４Ａで示されている）にしてもよく、他の何らかの形状にしてもよい。又、一次反射器９４は、アークチューブ８２から僅かに離隔させてもよく、あるいは、アークチューブ８２に直接被覆されたコーチング（図７Ｃに９４Ｂで示されている）としてもよい。そのようなコーチングは、例えば、誘電体、ダイクロイック（ある種の波長の光を通し、他の波長の光を反射する）又は酸化アルミニウムのようなセラミック材であってよい。
【００３３】
図７Ａ及びＣの湾曲反射器形状は、一般的には、図７Ｂに示されるような平坦な又は大きい反射器９４に比べて、光をよりよく制御することができ、垂直方向の幅の狭いビームを創出する。しかしながら、垂直方向の幅の広いビームが必要又は望ましい場合があり、その場合には、平坦な、又は湾曲度の小さい反射器９４を用いればよい。更に、図７Ａ及びＣに示されるような湾曲形状の反射器９４は、アークチューブ８２のシールを過熱する等の点でアークチューブに影響を及ぼす過熱の問題を惹起することがあり、あるいは又、反射器９４を別個の部材として又はコーチングとしてアークチューブ８２の外周面に固定するのに必要とされる接合部や溶着部を劣化させる等の点で反射器９４に影響を及ぼす過熱問題を惹起することがある。従って、一次反射器９４の素材としては、赤外線は透過するが、相当な量の可視光を反射する材料を用いるのが有利である。
【００３４】
一次反射器９４は、アークチューブ８２に比較的近接しており、アークチューブ８２のサイズに近いサイズを有している。上記米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号に記載された一次反射器に比べて、一次反射器９４をこのようにアークチューブ８２に近接して配置し、アークチューブ８２のサイズに近いサイズにすることにより、器具１０の全体サイズを相当にコンパクトにすることができる。
【００３５】
従って、一次反射器９４のサイズは、光源に比べてできるだけ小さくするのが、一般には有利である。一次反射器９４は、又、一般に、二次反射器７０に比べて非常に小さいので、そのことも、器具１０の全体サイズをできるだけ小さくすることに役立っている。
【００３６】
一次反射器９４及び二次反射器７０は、高い正反射性（鏡面）としてもよいが、例えばセラミック又は酸化アルミニウムのようなセラミックコーチングで形成された拡散反射性としてもよい。
【００３７】
図６は、照明器具１０の正面図である。図２を合わせて参照すれば、個々のセグメント１００は垂直平面内の曲線に沿って並置されていることが分かる。各セグメント１００は、ハウジング１２の内部の幅を横切ってほぼ水平方向に延長している。これらのセグメントは、基本的に、懸架された光源８０の周りを１８０°に亙って囲繞している。後に説明するように、光源８０に対する各セグメント１００の位置は、それらが、光を再指向し、非常に能率的に高度に制御された態様でレンズ２４を通して投射するように定められている。
【００３８】
図９Ａは、照明器具１０の後方からみた透視図であり、後部パネル２２を示す。後部パネル２２は、掛金５６によって閉鎖密閉位置に枢動自在に付設することができるという点で前部パネル２４と同様である。図９Ｂに示されるように、この好ましい実施例では、二次反射器７０の放物線形状を創生し、個々のセグメント１００を所定位置に保持するためにフレーム１１０が用いられている。
【００３９】
図１０は、フレーム１１０の細部を示す。フレーム１１０は、ほぼ長方形の副フレーム１１２と、副フレーム１１２に付設された２つの湾曲フレーム部材１１４，１１６から成る。湾曲フレーム部材１１４，１１６は、放物線１０６（図１４Ａ、１４Ｂ参照）に沿って延長している。各湾曲フレーム部材１１４，１１６に沿って複数の耳片１１８が一定の間隔を置いて突設されており、各対応するセグメント１００を対応する耳片１１８と１１８の間に連結することができるようにフレーム部材１１４の耳片１１８とフレーム部材１１６の耳片１１８とが水平方向に整列されている。
【００４０】
図１０に示されるように、各耳片１１８にそれぞれ鏡セグメント１００の一端を支持するための取付ブラケット１２２が付設されている。又、側部反射器又は側部鏡７２，７４のためのスロット１２４を有する１対の側部鏡取付部材（ブラケット）１２３，１２５がフレーム１１０の両側から前方へ延設されている。各対の側部鏡取付部材１２３，１２５は、垂直ロッド７３（図２参照）の両端を受容し、対応する上下１対の側部鏡７２，７４をハウジング１２の内側面に取り付ける。側部鏡７２，７４は、ロッド７３の周りに枢動自在であり、それらの向きを変更することによって照明器具１０から出射される光ビームの水平方向の幅を変更することができる。
【００４１】
図１１Ａは、ブラケット１２２の細部を示す。ブラケット１２２のフランジ１２８は、各耳片１１８の２つの割り半分体１４６と１４８の間に嵌合する。耳片１１８とフランジ１２８を貫通してねじ１８０とブッシュ１８８（図１１Ｂ参照）が挿通されており、ブラケット１２２を枢動させるピボット（枢動）軸を構成する。キャリッジボルト１２６が、耳片１１８の２つの整合した割り半分体１４６，１４８に穿設された整合孔と、フランジ１２８に形成された曲線状スロット１３０を通して挿通されている。ボルト１２６は、ブラケット１２２を所定位置に錠止するためにナット１２７によって締着することができる。ブラケット１２２の傾動可能範囲は、スロット１３０によって規定される。かくして、鏡セグメント１００の両端を保持しているブラケット１２２のボルト１２６が締め付けられるまでは、スロット１３０に沿ってのボルト１２６の移動範囲内で鏡セグメント１００を傾動させることができる。
【００４２】
図１１Ａは、又、比較的脆弱な鏡セグメント１００にそれを破断するような力が加えられるおそれを少なくするような態様で鏡セグメント１００をブラケット１２２に取り付ける取付構造を示す。この取付構造は、又、セグメント１００を比較的容易で迅速な着脱を可能にする。ブラケット１２２は、断面Ｃ字形状の本体部分１３４を有し、フランジ１２８はこの本体部分１３４の一側から延長している。板ばね１３６をボルト、リベット又はその他の締着部材によってブラケット１２２に係留することができる。板ばね１３６は、その両外端が鏡セグメント１００の裏面の頂縁及び底縁にまで延長するように付形されている。ねじ１４０をブラケット１２２の本体部分１３４の裏面に溶接されたナット１４１を通して螺進させることによってばね１３６の両端を鏡セグメント１００の裏面に圧接させる。鏡セグメント１００にクッション作用を付与し、この取付構造によって鏡セグメントに及ぼされる力から防護するために、鏡セグメント１００のおもて面及び頂縁及び底縁とブラケット１２２の本体部分１３４のジョー（フック状部分）との間にパッド１４２を介設し、ばね１３６の両端にテフロン製ブロック１４４を装着することができる。テフロンは、光源８０によって器具１０内に生じる熱に耐える。
【００４３】
この取付構造によれば、ねじ１４０を螺進させて板ばね１３６を介して鏡セグメント１００の裏面の頂縁及び底縁に押圧力を加え、鏡セグメント１００をブラケット１２２の本体部分１３４のジョーに圧接させることによって鏡セグメント１００をフレーム１１０にしっかり取り付けることができ、しかも、鏡セグメントを容易に抜差しすることができることが理解されよう。又、取付構造は、鏡セグメント１００にその亀裂、破断又は弓状屈曲をもたらすような力又はトルクが加えられるおそれを少なくする。
【００４４】
図１０にみられるように、各ブラケット１２２の本体部分１３４は、ブラケット１２２の一側に延長している。図１０に示された構成では、ブラケット１２２は、１つのセグメント１００の両端において本体部分１３４が一方の方向に向けられるように配置され、次のセグメント１００の両端において本体部分１３４が反対の方向に向けられるように配置されている。これによって、セグメント１００を互いに密接させて配置することができ、各セグメントを枢動させて微調節する際に、隣接するブラケット１２２が互いに干渉するのを防止する。
【００４５】
図１１Ｂは、フレーム１１０の耳片１１８に対するブラケット１２２の取付態様の詳細を示す。耳片１１８の割り半分体１４６と１４８は、それらの間にブラケット１２２のフランジ１２８を挿入することを可能にする。フランジ１２８のスロット１３０（図１１Ａ参照）を耳片１１８の半分体１４６及び１４８に穿設された孔に整列させ、キャリッジボルト１２６をそれらの孔及びスロットを通して挿通する。図１１Ｂにみられるように、ブッシュ１８８（圧縮率５０％）が、耳片１１８の半分体１４６，１４８に穿設された孔１７８とブラケット１２２のフランジ１２８に穿設された孔１８１を通して挿入されている。ブッシュ１８８の両端に１つづつ外側ワッシャ１８６，１８４（いずれも＃１０ワッシャ）を装着し、ワッシャ１８６とブッシュ１８８の一端との間に厚さ７．９３７５ｍｍ（５／１６ｉｎ) のワッシャ１９０が介設されている。ワッシャ１９０と耳片１１８の半分体１４６の外面との間にベルビルワッシャ（皿形ワッシャ）１９２Ａ，１９２Ｂが介設されている。
【００４６】
ブッシュ１８８は、精密なピボット軸である。ねじ１８０とナット１８２は、ワッシャ１９２Ａ，１９２Ｂを圧縮するのにちょうど十分なだけ締め付けられる。かくして、ワッシャ１９２Ａ，１９２Ｂは、耳片１１８の半分体１４６，１４８をブラケット１２２のフランジ１２８に対して、フランジ１２８の耳片１１８内での容易で精細な枢動を可能にするのにちょうど適したクランプ力で持って押圧し、しかも、一旦その枢動が行われたならば、ブラケット１２２をその位置に保持する。従って、図１１Ｂの構成は、各セグメント１００を迅速、円滑、正確、かつ容易に調節することを可能にし、キャリッジボルト１２６が締め付けられるまでセグメント１００を所定位置に保持するのに十分な張力を与える。
ナット１２７をキャリッジボルト１２６に締め付けることによって各ブラケット１２２を耳片１１８に錠止する操作は、セグメント１００の正確な整列を乱すことなく行うことができる。
【００４７】
図１２は、フレーム１１０、特に、湾曲フレーム部材１１４，１１６を詳細に示す。各湾曲フレーム部材１１４，１１６は、実際は、スペーサ１５０によって僅かに離隔された位置に保持された外側半分体１４６と内側半分体１４８とで構成される。スペーサ１５０は、各湾曲フレーム部材１１４，１１６の半分体１４６と１４８の後縁に点溶接されたものであり、半分体１４６と１４８とを耳片１１８のところで互いに接近する方向に弾性的に押圧することができるようになされている。従って、ブラケット１２２のフランジ１２８を各耳片１１８のところで湾曲フレーム部材１１４，１１６の半分体１４６と１４８の間の空間に嵌入することができる。
【００４８】
図１３は、照明器具１０に関連する幾つかの部品の詳細図である。図１３の右側には、耳片１１８に対するブラケット１２２の結合態様の詳細を示し、左側は取付部材１２３と側部鏡７４を示す。
図１３は、又、フレーム１１０が、その両側に固定されて外方に突出したブラケット１５６（図１０をも参照）と、ハウジング１２の内側面に固定されたブラケット１５４を介してハウジング１２に固定される態様をも示している。ブラケット１５４と１５６はボルト１５２によって固定される。図１５及び１６に詳細に示されているように、各ブラケット１５４には垂直方向のスロット１５８が穿設されている。かくして、図１６に示されるように、ボルト１５２を弛めてフレーム１１０全体を右又は左へ傾けることができる。図１５は、フレーム１１０が中心（基本）位置にあるところを示す。ボルト１５２を締めれば、フレーム１１０を所定位置に錠止することができる。
【００４９】
図１４Ａは、二次反射器７０の好ましい断面形状を示し、各セグメント１００が互いに協同してその形状を画定する態様を示す。この形状は、光源の長手軸線の周りに湾曲した形状とし、特に放物線状とすることが好ましい。図１４Ａに示されるように、線１０２及び１０４は、それぞれＸ軸線及びＹ軸線を表す。線１０２は、二次反射器７０の（側面からみた）放物線１０６の中心を通る平面である。いろいろな異なる放物線形状を用いることができるが、好ましい形状は、式ｘ２ = ４ｆｙ（ここで、ｘは水平方向の距離、ｙは垂直方向の距離、ｆは焦点である）によって規定される。図１４Ａに示されるように、放物線１０６が選定されたならば、個々の鏡セグメント１００をその放物線１０６に合致するように向けて並置させる。図１４Ａに示された実施例では、鏡セグメント１００は、高さ１０．１６ｃｍ（４ｉｎ）の平坦なセグメントである。各セグメント１００を放物線１０６にできるだけ合致するように配置する。
【００５０】
好ましい実施例では、セグメント１００は、鏡面化裏面を有するガラス板で形成されている。これらのセグメントは、拡散反射性が極めて小さく、（鏡のように）高い正反射性を有する。ただし、これより低い正反射性を有する反射表面を用いることもできる。正反射性の度合は、どの程度の制御性が必要であるかに応じて定める。レーストラックの用途においては、トラックに照射される光と観客との間の短い距離に亙って非常にシャープな（画然とした）カットオフを得るために高度の制御性が必要とされる。ガラス板の鏡面化裏面は、鏡がガラス板の裏面（第２面）にあるので第２面鏡と称される。通常のガラス板のおもて面即ち第１面からは、若干の光（入射光のうちのほぼ４％）の反射がある。又、ガラス板の裏面即ち第２面からも、若干の光（やはり入射光のうちのほぼ４％）の反射がある。第２面鏡を用いるのは、ガラス板は、若干の光を反射し、吸収によって少量の光が失われるにもかかわらず、人間の目に反射されると、目を焼きつけるおそれのある紫外線を吸収するからである。ガラス板の第１面及び第２面からの反射光は、鏡面化表面から反射された光と同じ方向に進むので、失われる光の量は最少限にされる。又、鏡面化表面は脆弱である。従って、鏡面化表面をガラス板の裏面に設けることによって鏡面化表面を引っ掻いたり、傷めたりすることなく、セグメント１００を清掃することができる。ただし、所望ならば、第１面鏡を用いることも可能であり、ガラス板による光の反射又は吸収の問題は、回避される。
【００５１】
図１４Ｂは、図１４Ａと同じ図であるが、図１４Ａのセグメント１００の変型であるセグメント１００Ａを示す。鏡面付きセグメントを放物線１０６の曲線により密に追従させることが好ましい場合がある。しかし、図１４Ａの平坦なセグメント１００では放物線１０６の曲線に近似的に追従するだけである。従って、特に、放物線１０６の中央部における曲線の曲率が大きい（曲率半径が小さい）場合は、放物線１０６に沿って各部位においてその曲線に密に合致するように、図１４Ｂに示された垂直断面でみて湾曲した鏡面付きセグメント１００Ａを用いることができる。この場合、放物線１０６の両外端に配置するセグメント１００Ａは、放物線１０６の中央部に配置するセグメント１００Ａより曲率の小さいものを用いることができる。
各セグメント１００又は１００Ａをブラケット１２２に取り付ける態様は、図１０〜１４に詳細に示されている。
【００５２】
図１７は、支柱４２へのフォーク３０の取付態様を示す。フォークの水平横部材の底壁に、該底壁に穿設された孔１６２を囲むようにして管１６０を溶接又はその他の方法によって固定する。管１６０の上端は端板によって閉鎖されているが、その端板に孔１６４が穿設されている。支柱４２の直径は、孔１６２及び管１６０の内径より僅かに小さい。次いで、管１６０を支柱４２の上端に被せるようにしてフォーク３０を支柱４２上に座置させる。電気配線１６６を孔１６３，１６４を通して支柱４２内に挿入し、地中にまで延長させる。
【００５３】
図１８は、照明器具１０のハウジング１２とフォーク３０との枢動連結部３２を詳細に示す。この実施例では、ハウジング１２内でフレーム１１０を傾動自在に調節するのに使用されるブラケット１５４（図１３をも参照）が、枢動連結部３２の一部として用いられる。ブラケット１５４のプレート２００をハウジング１２の側壁１８の内側面に平行に当接させる。内管２０２をプレート２００に符号２０４で示されるように溶接し、ハウジング１２の側壁１８の孔を通してハウジング１２の外へ突出させる。プレート２０６、外管２０８及びプレート２１２を内管２０２の外周に嵌め込み、プレート２０６及びプレート２１２をそれぞれ溶接２１０，２１４によって外管２０８に固着する。
【００５４】
ボルト２１６をプレート２０６、ハウジング１２の側壁１８及びプレート２００の孔を通して挿通し、ナット２１８を締めることによってプレート２０６をハウジング１２に固く締着する。この構成は、枢動連結部３２を強固な連結とする。プレート２０６とハウジング１２の側壁１８の間にシリコーン製の平坦なガスケットを介設することができる。
【００５５】
一方、フォーク３０の直立アームにボルト２２０を通す。ボルト２２０の外端にワッシャ２２６を嵌める。このワッシャ２２６とフォーク３０のアームの外壁との間に小さいスペーサ２２４を介設し、ワッシャ２２６をフォーク３０のアームの外壁から離隔させる。次いで、ナット２２８をボルト２２０の外端に締め付けてワッシャ２２６に当接させる。図１２８から分かるように、ナット２２８を弛めれば、プレート２１２をフォーク３０に対して回動させることができる。その際、内管２０２は、ハウジング１２及びプレート２１２と一緒にフォーク３０のアームの側壁に穿設された孔２３０内で回動する。かくして、ハウジング１２を所望の向きに枢動した後、ナット２２８を締めてワッシャ２２６を介してプレート２１２をクランプすれば、ハウジング１２がフォーク３０に対して所望の向きに固定される。
【００５６】
Ｃ．作動
図１９は、レーストラック３００を概略的に縮小図で示す。上述した米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号の場合と同様に、本発明の照明器具は、長さ１マイル以上で幅の広いトラックに使用することができる。本発明の照明器具１０を使用する態様を理解し易くするために、図１９には、多数の照明器具１０をレーストラック３００のインフィールドの周りに地面に設置した場合が示されている。米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号に説明されているように、このような配置の利点の１つは、トラックのインフィールド内の観客の視界を遮り、トラックの外側にいる観客にとっても、トラックの観客からは遠い側の視界を遮る背の高い照明ポールをトラックのインフィールドから排除することができることである。又、そのような背の高い照明ポールは、観客にとっても、テレビカメラの撮影にとっても、高速で走行するカーに随伴する「ピケフェンス」（杭垣）問題を惹起する。
【００５７】
更に、照明器具１０を地面に設置することによって、光源が、それを必要とする場所、即ちトラック３００の近くに配置され、しかも、光に対する照明器具１０の高度な制御性により、トラックの外周縁に近い場所にいる観客に対しても光がこぼれて観客の目に入らないように光をトラックの上に投光することができ、シャープなカットオフを可能にする。
【００５８】
ただし、照明器具１０は、非常に背の高いポールを含め、ポールに設置することもでき、又、記者席、梁、上部構造等の高架構造物に設置してもよい。多くの場合、本発明の照明器具１０を使用することにより、在来型の照明器具の場合に必要とされる照明器具台数を少なくすることができる。従って、エネルギー、初期コスト、メンテナンス費用の節減を達成することができる。
【００５９】
図２０は、本発明の照明器具１０から創出することができるビームパターンのタイプを示す。このビームパターンは、複数の外周側辺（例えば長方形のような多角形の外周側辺）を有するビームパターンであり、多角形のビームパターンの頂部側辺（頂辺）がレーストラック３００の周りの擁壁３２３の頂縁に合致するようになされている。シャープなカットオフを有する高度に制御されたビームパターンは、レーストラック３００に関連して上述した理由から極めて有利である。
更に、光源取付台５８を備えたこの好ましい実施例は、光源８０を前方からの直接視界から遮蔽するので、眩光が観客の目に入るのを防止し、レーシングカーのドライバに対しても眩光を排除する。
【００６０】
これらの照明器具１０は、間隔を置いて設置され、ビームを最適に利用し得るような態様にトラック３００上に投射するようにトラニオン取付機構上で調節される。器具１０を位置調節し、所望位置に錠止するために止めナット及び止めねじ等の部材、又はその他のいろいろな方法を用いることができる。
【００６１】
実際の使用においては、トラックの外にいる観客に対してシャープなカットオフラインを設定するために二次反射器７０の各セグメント１００又は１００Ａを個別に調節する。照明器具１０のための図２０に示された配置においては、アークチューブ８２の底部が、常に、照明器具１０によって投射されるビームの頂部を画定する。従って、各照明器具１０の各セグメント１００を個別に調節することにより試行錯誤によって、シャープなカットオフを得るために各セグメントのカットオフラインが例えばトラックの周りの擁壁３２３の頂縁に一致するようにすることができる。通常、各セグメント１００の調節は５°程度以上にはならないが、より大きい角度の調節も可能である。
【００６２】
各セグメントの個別の調節が可能であることは、又、照明器具の製造工場での各セグメントの照準設定をも可能にする。換言すれば、特定の照明用途に合わせて特定の特性のビームを創出するように各セグメントを設置現場の外で（出荷前に製造工場で）予め照準合わせしておくことができる。従って、照明器具は、単に現場へ出荷して所定の設計に従って据え付ければよい。それによって、各鏡セグメント１００の現場での手動調節操作を省除する。
【００６３】
本発明のもう１つの特徴は、二次反射器７０を器具１０のハウジング１２内で調節することができることである。換言すれば、二次反射器７０を器具１０のハウジング１２に対して回転させ、傾動させることができる。この操作は、照明器具のハウジング１２自体を傾動させることに加えて行うことができる。この操作が必要とされるのは、例えば、照明器具をレーストラック３００に設置するときである。照明器具の前を走り過ぎるドライバの目に光ビームが入射するのを避けるためにビームの大部分をトラックに対して上向きに投射させるように器具１０全体を回動させた場合、照明器具の頂部のカットオフが、トラックの、照明器具のある側とは反対側の擁壁３２３の頂縁に正確に合致しなくなる場合がある。しかしながら、本発明によれば、二次反射鏡を照明器具内で照明器具に対して、かつ、地面に対して傾動させることができるので、擁壁３２３に沿ってのカットオフを擁壁の頂縁に正確に合致するように調節することができる。
【００６４】
本発明の照明器具の効率が米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号のそれを上回るのは、幾つかの要因の結果である。ここでいう効率とは、主として、利用可能な光をいかに効率的に利用できるかということである。例えば、二次反射器７０のセグメント１００又は１００Ａを放物線に沿って整列するように配置し、それらのセグメントのサイズ及び形状を光源のサイズ及び形状を基準にして選定することにより、光源からの光を目標によりよく合致するようにすることができる。換言すれば、照明器具からの光が目標内に合致すれば、光を目標の外に無駄に失うことがなく、従って、効率を高めることができる。
【００６５】
湾曲した鏡セグメント１００Ａを用いれば、各セグメントからのビームの垂直方向の幅を非常に狭くすることができるので、この効率を更に高めることができる。レーストラックの例では、レーストラックの擁壁即ち外壁光が観客の目に入射するのを防止するためと、光の進行方向前方に横方向に延長している長くて狭いトラックの上にすべての光を収めるために外壁の頂縁のところに非常に正確なカットオフを設定す必要があるが、湾曲した鏡セグメント１００Ａを用いることによって１０°程度の狭いビームを創出することができる。本発明の好ましい実施例による照明は、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号のものに比べて３倍ほどの高い効率を実現することができる。
【００６６】
本発明が効率を高めることができる理由の第２の例は、一次反射器９４を利用することである。一次反射器９４は、基本的には、より多くの光を集める機能を有している。この一次反射器がなく、二次反射器７０だけでは、光源（アークチューブ）８２からほぼ１８０°の角度範囲の光しか集められない。一次反射器９４を用いると、光源から更に１２０°ほどの角度範囲の光を集めることができる。その光の一部は、一次反射器がなければ、照明器具の側部へ、あるいは目標区域の外へ跳ね返ってしまうか、あるいは、幅広く拡がり過ぎて目標区域に使用することができない光である。
【００６７】
本発明が効率を増大することができる理由のもう１つの例は、側部鏡７２，７４（図２及び１３参照）を利用することである。これらの側部鏡は、光源から直接取り入れられず、二次反射器７０から反射した光を集めるので、第３（三次）反射器と称することができる。そのような光は、側部鏡７２，７４がなければ、使用されずに失われるか、照明器具の内側壁によって吸収され、目標に向けて差し向けられることはない。
【００６８】
本発明が効率を増大することができる理由の更にもう１つの例は、照明器具の前部のレンズ２４の両面に非反射性コーチングを施すことである。これは、光がガラス板の第１面及び第２面（表裏両面）に入射したときに生じる反射損失を少なくする作用を有する。
【００６９】
従って、本発明の全体構成は、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号に開示された照明器具に比べて相当大きな効率の増大を達成し、従来の標準的な照明器具に比べれば更に大きな効率の増大をもたらす。
【００７０】
図２及び１３は、側部鏡７２，７４（通常、照明器具１０の側壁の内側面に取り付けられる）を利用することによって更なる効率の増大を可能にすることができることを示す。図１３は、側部鏡７２，７４は、光を受取り、それを目標に向けて反射するように枢動自在に調節することができる（フレーム１１０の各側で上側ブラケット１２５と下側ブラケット１２３の間に延設されたロッド７３参照）ことを示す。側部鏡７２，７４は、照明器具１０からの光ビームの水平方向の幅を所望に応じて狭めるのに用いることができる。照明器具の効率の増大は、ビームを目標の形状に整合させることによって達成される。追加の光はほとんど創生されない。例えば、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号の照明器具に比べると、それらの特許の場合ある種の状況下では、一次反射器からの光が光が二次反射器の外側に落ち、従って目標に向けられないので、失われることになる。
【００７１】
本発明の照明器具１０に関連して上述したように、本発明によれば「効率」が高められるので、照明器具間の設置間隔を大きくすることができる。例えば、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号の照明器具に比べて、本発明の照明器具１０は、レーストラック３００に沿ってより広い間隔を置いて設置することができる。照明器具をレーストラックに沿って比較的広い間隔を置いて設置することが望まれる１つの理由は、レース上に過剰な光が注がれるのを回避することである。照明器具間の間隔は、主として、光源ランプの単位ワット数当りの創出光量によって定められる。このことは、例えば、照明器具間の間隔を狭くすれば、光源のワット数を小さくすることができるということを考えれば、容易に理解さえよう。
【００７２】
眩光を排除するために光の一部を遮蔽したい場合がある。その場合は、例えば、光源取付台５８の外表面に均一な黒色塗装を施すことができる。光源取付台５８は、アークチューブ８２からの光が照明器具から直接出射されるのを防止するだけでなく、外表面に均一な黒色塗装を施されていることによって、さもなくば眩光又はその他の問題を惹起する原因となる光を吸収することができる。
【００７３】
Ｄ．随意選択、特徴及び変型例
ここに説明した好ましい実施例は、単に例として挙げられたものであり、本発明を制限するためのものではない。従って、本発明は、その精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。既に幾つかの変型例が挙げられているが、更に追加の変型例を以下に述べる。
【００７４】
一次反射器９４に関しては第１面又は第２面反射器又は鏡を用いることができる。第１面鏡は、光のカットオフ機能が優れているので、多くの場合に用いられる。一次反射器９４は、光源であるアークチューブに接触又は近接して配置されていることにより、レーストラックに用いられた場合大きな高架を発揮する。
【００７５】
照明器具１０の前部のレンズ２４はガラス板とすることができる。随意選択の１つは、ガラスレンズ２４の各表面（第１及び第２面即ちおもて面と裏面）の反射を少なくし、そのような反射によって惹起される眩光を減少させるために、前部ガラスパネル２４の両面に反射防止コーチングを施すことである。
【００７６】
鏡セグメント１００又は１００Ａは、他の手段と組み合わされずに単独で使用されると、状況によっては、光縞の問題を惹起することがある。例えば、米国特許第５，３３７，２２１号及び５，３４３，３７４号においては、各々個別に照準調節することができる複数のセグメントで構成されたセグメント式反射鏡では、光強度の弱い部分と光強度の強い部分とが縞状に生じることがある。本発明の照明器具１０は、一次反射器９４をアークチューブ８２に接触又は近接して配置することによってこの問題を克服する。一次反射器９４は、アークチューブ８２からの光をアークチューブのアーク流を通してアークチューブへ戻すように再指向し、アークチューブから出射されて直接二次反射器７０に向けられる光と協同して、各セグメント１００又は１００Ａからのビームとビームの間を円滑に埋めることによって光縞の発生を防止する。
【００７７】
又、個別の鏡セグメント１００又は１００Ａが用いられるので、特定の用途に適する特定の光ビームを創出するように、鏡セグメントを交換したり、調節したりすることができる。例えば、鏡セグメントをその水平軸線の周りに傾動することによって、ビームを垂直方向に拡げたり、縮めたりすることができる。ただし、ビームを垂直方向に拡げることができる範囲には限度がある。鏡セグメントは（図１４Ａに示される平坦な鏡セグメント１００であれ、図１４Ｂに示される湾曲鏡セグメント１００Ａであれ）、傾動されてビームを垂直方向に大きく拡げ過ぎると、光縞（光強度の弱い部分と光強度の強い部分とが縞状に交互に存在するパターン）を伴う斑なビームパターンを生じることがある。
【００７８】
図１４Ｂの湾曲鏡セグメント１００Ａの場合は、放物線１０６が、その頂点（即ち、中央部）近くにおいての方が両外端部分におけるより大きい曲率で湾曲している。従って、単に、比較的曲率の大きい中央部のセグメント１００Ａと比較的曲率の小さい両外端部分のセグメント１００Ａとを交換することによってビームの幅を広げることができることが判明している。セグメント１００Ａの取り付け態様に関連して先に説明した構造は、この機能を達成するために比較的容易にセグメント１００Ａを脱着し、交換することを可能にする。
【００７９】
又、各鏡セグメントは、予め照準を定めておくことができる。このことは、１つのセグメントからの反射光を他のセグメントからの反射光の上に重ねることができることを意味し、従って、そのビームによって照射されるトラック部分の光強度を倍増することができる。又、トラニオン又はそれに類する取付機構を使用することにより、トラックの各部分に対してビームの正確な照準を可能にし、ビーム自体の調節を可能にする。各鏡セグメントを個別に調節することができることにより、先に説明したように、各反射像に関してカットオフ点を整合させることを可能にする。
【００８０】
鏡セグメント１００又は１００Ａを反射器フレーム１１０に取り付ける構造も、いろいろに変更することができるが、ここに示された実施例では、個々の鏡セグメントの照準操作を容易にするために特別な取付システムが用いられている。
【００８１】
又、あくチューブのための安定器は、ハウジング１２の内部に配置してもよく、あるいは、過熱問題を回避するためにハウジング１２の内部に配置してもよい。
【００８２】
好ましい実施例では、二次反射器のセグメントとして長方形の鏡セグメントが用いられ、それらの鏡セグメントの長手方向に細長い、又は、直線状の光源が用いられている。この構成は、光をレーストラックのような目標区域に合致させるのに適している。なぜなら、照射する必要のあるレーストラック及び擁壁は、水平方向に細長いが、擁壁を越えて観客内にまで光を投射することなく、又、トラックのインフィールド側に多量の光を投射することなく、トラックによって画定される水平方向の比較的狭い区域と擁壁に光を投射するために垂直方向に非常に幅の小さいビームを必要とするからである。従って、この好ましい実施例は、バスケットボールコート、ホッケー競技場、フットボール競技場、長方形のステージ等の方形の目標区域等に適用することができる。
【００８３】
ビームの頂部の正確なカットオフがどのようにして得られるのかを理解するために図２０を参照して説明する。図２０は、概略的であり、実寸ではなく、例示の目的で示されたものである。図２０には、光源８２と、一次反射器９４と、二次反射器７０のための数枚の代表的な鏡セグメント１００が示されている。擁壁３２３を有するレーストラック３００と、レーシングカー３２１も示されている。
【００８４】
参照番号３２６は、アークチューブ８２の底部を示し、参照番号３２８は、アークチューブ８２の頂部を示す。符号Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｉ，Ｋ，Ｍ及びＯは、各セグメント１００の頂縁を示し、符号Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ，Ｊ，Ｌ，Ｎ及びＰは、各セグメント１００の底縁を示す。
【００８５】
入射角の基本的な法則は、反射角のそれと同じであり、従って、各鏡セグメント１００の頂縁に光を投射するアークチューブ８２の最下点は、その対応する鏡セグメントからの反射ビームの頂辺を画定する。従って、本発明は、各鏡セグメント１００を光源８２に対して正確に調節することができるような態様で各鏡セグメントを光源８２に対して配置することを可能にし、それによって、すべての鏡セグメント１００からのビームが基本的に擁壁３２３の頂縁に収斂するように、反射角を各鏡セグメント１００の頂縁に対して整合させることができる。従って、どの鏡セグメント１００からの光も、擁壁３２３の頂縁を越えることがなく、非常にシャープなカットオフを得ることができる。残りの光は、トラックを横切る。図２０において、トラックの幅は、参照番号３２５，３２５で表されており、それらの参照番号はビームに対応している。
【００８６】
光源に近いセグメントは、光源から比較的遠いセグメントより垂直方向の幅の広いビームを創出するので、トラックの幅の大部分又は全部をカバーする垂直方向の幅を有するビームを創出するように設計される。図２０に示されるように、反射器７０の両端よりに位置し、光源から遠いセグメントは、垂直方向の幅の小さいビームを創出する。
【００８７】
従って、各セグメントはビームの頂部を擁壁の頂縁に収斂させるように調節されているので、各セグメントからトラックの最も遠い側へのビームが累積的に積重される。これは、トラック３００の全幅に亙って均一な照明を与えるのに役立つ。なぜなら、照明器具から遠いところへの光強度を強くし、照明器具から近いところへの光強度を弱くするからである。かくして、照明を均一にするために照明の基本法則が用いられ、それは個別セグメントによって可能にされる。
【００８８】
図２０は、又、一次反射器９４の使用によって光源からのより多くの光が集められ、それがセグメントによって制御されてより多くの光をトラック３００内に投射する態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、本発明の好ましい実施例による照明装置の前方右側からみた透視図である。図１Ｂは、ポールに高架された多重照明装置の概略立面図である。
【図２】図２は、図１Ａの装置の拡大孤立透視図であり、前部レンズが開放位置にあるところを示し、照明器具のハウジングの内部に収容された大サイズの二次反射器と、光源及び一次反射器のための取付機構の一部を示す。
【図３】図３は、図４の線３−３に沿ってみた側面図である。
【図４】図４は、図２の光源取付台の上からみた拡大平面図である。
【図５】図５は、図４の線５−５に沿ってみた背面図である。
【図６】図６は、図２の簡略化した縮小正面図である。
【図７】図７Ａは、光源と、それとは別体の湾曲一次反射器の概略側面図である。図７Ｂは、光源と、それとは別体の平坦な一次反射器の概略側面図である。図７Ｃは、光源と、そのコーチングとして設けられた一次反射器の概略側面図である。
【図８】図８は、光源及び一次反射器の一実施例の孤立透視図である。
【図９】図９Ａは、図１Ａの装置の後方左側からみた透視図である。図９Ｂは、図９Ａの照明器具のハウジングの拡大透視図であり、枢動開放された後部パネルと、二次反射器を支持するフレームの後部を示す。
【図１０】図１０は、二次反射器の各セグメントが取り付けられた反射器フレームの拡大孤立透視図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０の線１１Ａ−１１Ａに沿ってみた拡大側面図であり、１つの鏡セグメントと、その鏡セグメントの一端を図１０のフレームに連結する連結部材を示す。図１１Ｂは、図１１Ａの線１１Ｂ−１１Ｂに沿ってみた断面図である。
【図１２】図１２は、図１０の線１２−１２に沿ってみた拡大部分背面図である。
【図１３】図１３は、図９Ａの線１３−１３に沿ってみたハウジングの内部の一部分の拡大断面図であり、ハウジング内の大型二次反射器の位置関係を示す。
【図１４】図１４Ａは、大型二次反射器の側面の拡大孤立図であり、ここの反射器セグメントが配置されている線を図解的に示す。図１４Ｂは、図１４Ａと同様の図であるが、図１４Ａの反射器セグメントの変型例を示す。
【図１５】図１５は、後壁を除去した照明器具ハウジングの内部の背面図であり、照明器具内での図１０のフレームの位置調節を可能にするように二次反射器をブラケットに取り付ける態様を示す。
【図１６】図１６は、図１５と同様の図であるが、図１０のフレームが照明器具内で調節自在に回動されたところを示す。
【図１７】図１７は、図１Ａの照明器具の垂直断面図であり、支持ポールが下方トラニオンボックスに取り付けられる態様を示す。
【図１８】図１８は、図９の線１８−１８に沿ってみた断面図である。
【図１９】図１９は、図１Ａの照明器具をレーストラックの内側の周りに配置した例を示すレーストラックの上からみた平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の好ましい実施例の照明器具の概略側面図であり、照明器具から発せられたビームに画然としたカットオフが創生される様子を示する。
【符号の説明】
１０：照明器具
１２：ハウジング
１８，２０：側壁（側部パネル）
２２：後壁（後部パネル）
２４：全部パネル（レンズ）
２８：ベース
３０：フォーク
３２：枢動連結部
４２：支柱
４８：横アーム
５０：ポール
５６：掛金
５８：光源取付大
７０：二次反射器
７２，７４：側部
７３：垂直ロッド
８０：光源
８２：アークチューブ
９２：取付大本体
９４：一次反射器
１００：鏡（反射器）セグメント
１０６：放物線
１１０：フレーム
１１２：副フレーム
１１４，１１６：湾曲フレーム部材
１１８：耳辺
１２２：取付ブラケット
１２６：ボルト
１２８：フランジ
１３０：湾曲スロット
１３６：板ばね
１４６，１４８：割り半分体
【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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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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