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【発明の名称】 車両用多機能テ―ルライト装置
【発明者】 【氏名】ジェフリー ポール ノルド

【氏名】デイヴィッド アレン オニール

【氏名】ティモシー フォール
【要約】 【課題】製造上の考慮点及び熱的な考慮点を満たすとともに車両の空力学上及び外観上の要件による空間的な制約をも満たし、複数のレンズを用いることなしに、後方照明、ブレーキ灯、後退灯、その他シグナル等の多様な機能を実現する車両用テールライトアセンブリを提供する。

【解決手段】自動車用テールライト装置は、発光領域を規定するアセンブリ16と、発光領域を介して照明を行なう様に構成された第1光源12と、発光領域の所定部分を介して照明を行なう様に構成された第２光源とを有する。テールライト装置は、第１光源12が上記発光領域を介して第１波長範囲で第１の光度の照明を行なう照明モードと、第１光源12が発光領域を介して第１波長範囲で第２の光度の照明を行なうブレーキモードと、第２光源が発光領域の少なくとも一つの所定部分を介して白色光を有しかつ第１波長範囲を含む第２波長範囲で照明を行なう後退モードとを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 発光領域を規定する光マニフォールドと、上記発光領域を介して照明する様に構成された第１光源と、上記発光領域の少なくとも一つの所定部分を介して照明する様に構成された第２光源とを備えた自動車用照明装置であって、上記第１光源が上記発光領域を介して第１波長範囲で照明する第１モードと、上記第１光源が上記発光領域を介して照明するか否かに関わらず、上記第２光源が上記発光領域の上記少なくとも一つの所定部分を介して上記第１波長範囲を含む第２波長範囲で照明する第２モードとを有する自動車用照明装置。
【請求項２】 上記第１光源が上記第１波長範囲で第２の光度で照明する第３モードを更に有する請求項１記載の自動車用照明装置。
【請求項３】 上記第１および第２の光源のいずれもが照明しない第４モードを更に有する請求項１記載の自動車用照明装置。
【請求項４】 上記光マニフォールドが、前面と、上記第１光源からの光を入射し所定の全般方向に分散させる入力部と、上記所定の全般方向にそれぞれ間隔を置いて配置され上記第１光源からの光の向きを変えて上記前面から光を透過させる複数のファセットを有する後面とを備えている請求項１記載の自動車用照明装置。
【請求項５】 上記第１光源がダイオードレーザーである請求項１記載の自動車用照明装置。
【請求項６】 上記第２光源が少なくとも一つの発光ダイオード（LED）を有する請求項１の記載の自動車用照明装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として車両の照明に関し、特に複数の照明機能を提供する車両用テールライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】車両のテールライト等車両の照明に用いられる従来の光伝達システムは、電球とリフレクターによる構造を用いるのが一般的である。この電球・リフレクター構造において、電球のフィラメントは放物面リフレクターの焦点又はその近傍に配置される。電球のフィラメントにより発せられる光は、リフレクターにより集められ、外向きに反射されて光ビームを形成する。レンズは、光ビームを車両の照明仕様を満足させる特定のパターンに形成するのに用いられる。一般に、自動車用途において、従来の電球・リフレクター構造は、電球のフィラメントから発せられる光のわずか30パーセントを集めて有用な照明領域内へ反射させているに過ぎない。
【０００３】電球・リフレクター構造は、空気力学上及び美観上の欠点等いくつかの欠点を有する。例えば、焦点軸に沿う方向のリフレクターの深さと、焦点軸に垂直な方向のリフレクターの高さは、車両の輪郭を流線形にする取組みをかなり制限していた。加えて、作動中に電球から発せられる熱エネルギーを発散させる必要から、リフレクターの大きさとその構造中で用いられる材料とが、従来の照明装置を有する車両の構造を複雑にする要因になっている。
【０００４】流線形の車体デザインを用いるための自動車の照明装置を開発する取組みの一つが、米国特許5,434,754号に開示されており、そこには、離間した光源からの光を光マニフォールドを介してリフレクターへと伝達する光ファイバーと光ガイドの組合わせが開示されている。別の取組みには、米国特許5,700,078号に開示されているように、入力部、マニフォールド部及びキッカー部(kicker section)を有する一体型薄膜状光学部品を照明する光伝達用光ファイバー管に接続された遠隔レーザー光源が含まれている。これらの取組みは、嵩張り非効率なリフレクターと電球を無くすことにより車両デザインにおける最先端技術を大幅に進化させるものであったが、複数色を発光させて後部灯としての要件を満たす必要性が未だ残っていた。
【０００５】このことは、車両の照明装置の設計が更に複雑化する要因であるが、単体のテールライトアセンブリ又は車両後部の同じ領域から２色以上の色を発する必要性があるということである。車両のテールライトアセンブリは、後方照明及びブレーキ用の赤いレンズを有するテールライトと、黄色いレンズを有するウインカーと、透明又は白いレンズを有する後退灯とを有するのが一般的である。これらのライトはそれぞれ個別の電球・リフレクター構造を覆う個別のレンズを要し、それにより、装置のコスト及び複雑さを増大させていた。
【０００６】多色灯の問題に対する取組みの一つが米国特許5,136,483号に記載されており、それは、複数の発光ダイオード(LED)が配置された周縁を有する照明要素である。これらLEDは、一部あるいは全ての照明が種々の色を発生する様に、種々の色を有していても良い。しかしながら、この構成の欠点は、２色以上の色でライトの別々の部分を同時に発光させる能力に欠けるということである。米国特許5,570,951号及び米国特許5,477,436号に開示された構成においては、複数の光源が、色を混合して一様な色を発生させるレンズ部又はカバーを介してたった一色の光を発している。しかしながら、種々の照明機能のためにライトの別々の部分を通して多色を発生することは開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、製造上の考慮点及び熱的な考慮点を満たすとともに車両の空力学上及び外観上の要件による空間的な制約をも満たし、複数のレンズを用いることなしに、後方照明、ブレーキ灯、後退灯、その他シグナル等の多様な機能を実現する車両用テールライトアセンブリを提供することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、車両への取付に適したアセンブリ及び発光領域を規定する上記アセンブリ内に取付けられた光マニフォールドを有する自動車用多機能テールライト装置を提供することにより、従来技術の欠点を解消する。光マニフォールドは、前面と、第１光源からの光を入射し所定の全般方向に分散させる入力部と、上記所定の全般方向にそれぞれ間隔を置いて配置され発光領域を介して照明するよう第１光源からの光の向きを変えて上記前面から光を透過させる複数のファセットを有する後面とを備えている。第２光源は、発光領域の所定の部分を介して照明する様に構成されている。
【０００９】上記装置は、上記第１光源が上記発光領域を介して第１波長範囲で第１の光度の照明を行なう照明モードと、上記第１光源が上記発光領域を介して第１波長範囲で第２の光度の照明を行なうブレーキモードと、上記第２光源が上記発光領域の上記少なくとも一つの所定部分を介して白色光を有しかつ上記第１波長範囲を含む第２波長範囲で照明を行なう後退モードと、上記第１および第２の光源のいずれも照明を行なわないオフモードとを有する。上記装置が後退モードにある時には、第１光源が発光領域を介して照明を行なっているか否かに関わらず、第２波長範囲の光は発光領域の所定の部分より発せられる。第１波長範囲は第２波長範囲に含まれているからである。
【００１０】
【発明の効果】本発明の車両用テールライト装置によれば、製造上及び熱的な考慮点を満たすとともに空力学上及び外観上の要件による空間的な制約をも満たすことが出来る。
【００１１】本発明のテールライト装置は更に、複数のレンズ若しくはリフレクターを用いることなしに、照明及びシグナルの多機能性を実現するために様々な色の光でテールライトのフットプリント(footprint)の個々の部分を同時に照明することが出来る。
【００１２】本発明の特徴は、多機能性を実現するために、２つ以上の光源からの光の方向付けを行う一体型光学的要素にある。
【００１３】上記及びそれ以外の本発明の目的、効果及び特徴は、添付の図面を参照して以下の記述を読むことにより当業者に明らかとなるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図面、特に図１には、遠隔光源12、光ファイバー・光ガイド組合せ構造14及びテールライトアセンブリ16を組合わせて用いる、本発明にかかる多機能テールライト装置を有する自動車10が示されている。本発明のアセンブリ16は、テールライトとして構成されているが、当業者には明らかである様に、他の車両用照明用途に用いることも出来る。したがって、図１の構成は単なる例示に過ぎず、本発明を限定することを意味しない。
【００１５】図１に示す様に、遠隔光源12はダイオードレーザーであるのが好ましい。遠隔レーザー光源12は、個々の照明の目的に関連する車両設計要件及び生産性を考慮した上で、自動車10内に配置される。遠隔レーザー光源12の位置は、エンジンルーム内となることもある。単一のダイオードレーザー源が用いられるのが好ましいが、他の種類のレーザーや他の種類の遠隔光源を、本発明の思想から逸脱すること無しに用いることが出来る。あるいは、多レーザー源または高光度LEDをアセンブリ16に直接隣接して配置しても良い。
【００１６】遠隔レーザー光源12からテールライトアセンブリ16へ光を伝達するのに、図１に示す様に、光ファイバー・光ガイド組合せ構造14を用いるのが好ましい。光ガイド14は、光源12に接続された弟１端34と、アセンブリ16への接続に適合させた第２端36とを有する（図１）。ダイオードレーザーの明るさ（単位面積当たりのカンデラ）が大きいので、小径（0.1〜1.0 mm）の光ガイド14を用いてアセンブリ16に光を伝達しても良い。
【００１７】図２及び図３に示すように、テールライトアセンブリ16は、一対の側壁18と後壁20とからなるハウジング17を有している。第２の光源22は後壁20の底部に取付けられており、上部フェーシャ部材24が第２光源22の上方でかつ光マニフォールド26の背後に取付けられている。光マニフォールド26は側壁18の間に収容され、支持部28に取付けられている。支持部28は光ガイド14の第２端36（図２）を受け入れる継手30を有している（図３）。支持部28はさらに光マニフォールド26の入力部38を受容する凹状の上面32を有している（図３）。
【００１８】図４に、前面40と、光ファイバー・光ガイド組合せ構造14を介し光源12からの光を入射して分散させる入力部38とを有する一体型光マニフォールド26を示し、更に以下に説明する。光マニフォールド26はさらに入力部38から生じる光線46にほぼ平行な方向にそれぞれ間隔を置いて配置された複数の光反射ファセット(light reflecting facet)44を有する後面42を有している（図４）。ファセット(facet)44は、光線46を光マニフォールド26の前面40を介して所望の方向に反射する。ファセット44の形状は、テールライトアセンブリからの所望の光パターンに応じて変り得るものである。したがって、前面40は、第１光源すなわち遠隔光源12あるいは、好ましくは発光ダイオード（LED）列である第２光源22のいずれかから光が指し向けられた時に通る発光領域を規定する。一体型光マニフォールド26の前面40により規定される発光領域の所定の部分を介して照明を行なう様に、第２光源22が構成される。第２光源22は、光マニフォールド26の後面42を通り光を指し向ける様に、そこに隣接して取付けられるのが好ましい。
【００１９】本発明のテールライト装置は、第１光源すなわち遠隔レーザー光源12が光マニフォールド26（図４）の前面40に規定される発光領域を介して第１波長範囲で第１の光度の照明を行なう照明モードを有している。第１波長範囲は、一般に自動車の後部に標準的な赤い照明を発する様に、赤色の可視光範囲に含まれる。当業者にとって明らかな様に、照明モードの第１の光度と同様に第１波長範囲も政府の規制対象であり、その様な規制の中に波長範囲及び最小光度を見出すことが出来る。ブレーキモードにおいては、レーザー光源12が光マニフォールド16の前面40により規定される発光領域を介して第１波長範囲で第２の光度の照明を発生させる（図５）。符号48で示す太い光線は、図４の照明モードの第１の光度よりも高い第２の光度の光線を示している。
【００２０】後退モードにおいては、図６に示す様に、第２光源すなわちLED列 22が光線52により示す第２波長範囲の照明を光マニフォールド26の前面40の発光領域の所定部分50を介して発生させる。第２波長範囲は第１波長範囲を含み、同様に、政府による規制の対象である。第２波長範囲は白色光すなわち人間の可視光スペクトルを有するのが好ましい。第１波長範囲は第２波長範囲に含まれるので、第１光源が発光領域を介して照明を行なっているか否かに関わらず、装置が後退モードにある時には、第２波長範囲の光が発光領域の所定部分50から発せられる。つまり、第１光源が第１の光度若しくは第２の光度のいずれかの照明を行なっていても、第２波長範囲の光は発光領域の所定の部分50より発せられることになる。
【００２１】本発明のテールライト装置はさらに第１および第２光源のいずれもが発光領域を介して照明を行なわないオフモードを有する。
【００２２】光マニフォールド26は、透明アクリル材料あるいはポリカーボネイト材料から作られるのが好ましいが、他の透明材料を用いることも出来る。入力部は、一体型光マニフォールド26と一体の半円筒状の部材（図７）を有し、第１光源からの光を入射し、例えば一体型光マニフォールド26の幅方向W（図７）に沿って分散させるのが好ましい。分散した光は、後面42上のファセット44から前面40を介して反射するまで、一体型要素すなわち光マニフォールド26の中をその長さ方向に進む。
【００２３】一体型要素すなわち光マニフォールド26は、設計者が望むいかなる形状をも採ることができ、添付の図面に示すものに限られる必要はない。更に、第２光源すなわちLED列 22の位置は、第２波長範囲の照明を発光領域の所定部分を介して行なう様に調整することができる。後面42に対するファセット44の角度は、所望の光パターン、光度又はその他所望の目的及び仕様を実現する様に変化させることが出来る。
【００２４】使用に際し、遠隔光源12から発せられ、光カプラーを介して光ファイバー・光ガイド構造により入射される光は、内部全反射（total internal reflection略してTIR）により光ファイバー・光ガイド構造14を通って伝達され、入力部38に隣接する第２端36において発光させられる（図１及び図７）。図４ないし図６に示す様に、入力部38は光を複数の光線46に分散させる。分散した光線は、前述した様に、ファセット44により再度方向付けされるまで、光マニフォールド26を通って進む。光線の一部は、好ましくは反射被膜を有する側面18又は後面24で反射し、前面40から出て行くようにしてもよい。
【００２５】光の全反射（TIR）は、光の表面における光の入射角αが、式Пc = sin-1 n1/n2 （但し、n1は空気の屈折率であり、n2はプラスチックの屈折率である）で与えられる臨界角を越える場合に発生する。
【００２６】以上、本発明の好ましい実施例を開示したが、請求項に規定された発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変更及び改良を行なうことが可能である。
【出願人】 【識別番号】５９０００２９８７
【氏名又は名称】フォード モーター カンパニー
【出願日】 平成１２年１月２５日（２０００．１．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００７７９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外４名）
【公開番号】 特開２０００−２１５７１０（Ｐ２０００−２１５７１０Ａ）
【公開日】 平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願番号】 特願２０００−１５５３３（Ｐ２０００−１５５３３）