CN107525001A - 车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用灯具。该车辆用灯具具有：光源，其包含多个发光元件或发光面；投射透镜，其投射从光源射出的光；以及配光调整元件，其调整从光源射出的光的配光，配光调整元件具有棱镜面(9、10)，该棱镜面(9、10)与多个发光元件或发光面排列的方向对应地并排配置有倾斜面的角度(α、β)不同的多个棱镜(11、12)、和至少1个或多个平坦面(13a、13b)。

Description

车辆用灯具
技术领域
本发明涉及车辆用灯具。
背景技术
以往，作为车辆所搭载的车辆用灯具，具有如下的车辆用灯具，该车辆用灯具具有：包含多个发光元件的光源、和投射从光源射出的光的投射透镜(例如，参照日本特开2001-266620号、日本特表2006-522440号。)。其中，开展了如下的配光可变头灯(ADB)的开发：在面内并排配置多个发光二极管(LED)等发光元件，通过切换各发光元件的点亮，可变地控制光的配光。ADB是如下技术：通过车载照相机识别前车、迎面车或步行者等，不会给前方的司机或步行者带来眩光，而扩大夜间的司机的前方视野。
但是，在面内并排配置了作为光源的多个发光元件的情况下，要将它们无间隙地并排配置是非常困难的。因此，在以往的车辆用灯具中，在使这些多个发光元件点亮了的情况下，产生与各发光元件的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，由此被投射透镜投射的光的配光(投射像)产生光度不均。因此，在使用了这样的车辆用灯具作为头灯或信号灯的情况下，驾驶时的安全性有可能因驾驶员的视觉辨认性的降低或驾驶状况的错误识别等而受损害。
为了解决这样的课题，在上述日本特表2006-522440号中公开了如下的车辆用灯具：利用具有透光性的芯片盖覆盖基板上所排列的多个半导体光源，并在该芯片盖内填充了具有光散射性或光转换性的添加材料。由此，来自各半导体光源的光被添加材料扩散，抑制了配光的光度不均。
但是，上述日本特表2006-522440号所记载的车辆用灯具使用了利用添加材料的光的扩散，所以难以控制该光的扩散程度。因此，在使用这样的车辆用灯具作为ADB的情况下，从点亮状态的半导体光源射出的光进入非点亮状态的半导体光源的光路中，所以有可能阻碍准确的配光控制。
发明内容
本发明的方式提供一种能够抑制配光的光度不均，同时进行更准确的配光控制的车辆用灯具。
在本发明中采用以下的结构。
〔1〕本发明的方式的车辆用灯具具有：光源，其包含多个发光元件或发光面；投射透镜，其投射从所述光源射出的光；以及配光调整元件，其调整从所述光源射出的光的配光，所述配光调整元件具有棱镜面，该棱镜面与所述多个发光元件或发光面排列的方向对应地并排配置有倾斜面的角度不同的多个棱镜、和至少1个或多个平坦面。
〔2〕在上述(1)的方式中，也可以是，所述多个棱镜包含：第1棱镜，其具有以第1倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第1倾斜面；以及第2棱镜，其具有以与所述第1倾斜角不同的第2倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第2倾斜面。
〔3〕在上述(2)的方式中，也可以是，在所述棱镜面上周期性或随机地并排配置有所述第1棱镜、所述第2棱镜和所述平坦面。
〔4〕在上述(3)的方式中，也可以是，在所述棱镜面上交替地并排配置有所述第1棱镜和所述第2棱镜，所述平坦面配置于所述第1棱镜和所述第2棱镜中的任意方的顶部侧和/或底部侧。
〔5〕在上述(4)的方式中，也可以是，所述多个平坦面包含：第1平坦面，其设置于所述一对第1倾斜面之间；以及第2平坦面，其设置于所述一对第2倾斜面之间。
〔6〕在上述(4)的方式中，也可以是，所述多个平坦面包含：第1平坦面，其设置于相互相邻的一个所述第1倾斜面和另一个所述第2倾斜面之间；以及第2平坦面，其设置于相互相邻的另一个所述第1倾斜面和一个所述第2倾斜面之间。
〔7〕在上述(2)的方式中，也可以是，在所述棱镜面上，按照各个区域分别配置有所述第1棱镜、所述第2棱镜和所述平坦面。
〔8〕在上述(2)至(7)中的任意一项所述的方式中，也可以是，所述第1倾斜角和所述第2倾斜角的比率是1：3或1：2。
〔9〕在上述(8)的方式中，也可以是，所述多个棱镜排列的方向上的所述第1倾斜面、所述第2倾斜面和所述平坦面的存在比率是1：1：1。
〔10〕在上述(2)的方式中，也可以是，所述多个棱镜包含第3棱镜，该第3棱镜具有以与所述第1倾斜角和所述第2倾斜角不同的第3倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第3倾斜面。
〔11〕在上述(1)至(10)中的任意一个方式中，也可以是，所述光源具有在面内的相互交叉的第1方向和第2方向上并排配置有所述多个发光元件或发光面的构造，所述配光调整元件在相互相对的面中的一个面上具有与所述第1方向对应的第1棱镜面，在另一个面上具有与所述第2方向对应的第2棱镜面，作为所述棱镜面。
〔12〕在上述(1)至(11)中的任意一项所述的方式中，也可以是，所述投射透镜具有并排配置有第1透镜和第2透镜的构造，所述配光调整元件配置于所述第1透镜和所述第2透镜之间。
根据本发明，能够提供一种能够抑制配光的光度不均，同时进行更准确的配光控制的车辆用灯具。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的车辆用灯具的一个结构例的剖视图。
图2是示出图1所示的车辆用灯具具备的光源的一例的立体图。
图3示出图1所示的车辆用灯具具备的配光调整元件，(a)是从其前面侧观察到的立体图、(b)是从其后面侧观察到的立体图，(c)是切掉其一部分后的立体剖视图。
图4是示出第1棱镜面和第2棱镜面的构造的剖视图。
图5是用于说明利用配光调整元件调整了1个发光元件发出的光的配光时的光源像及其光度分布的图。
图6是用于说明利用配光调整元件调整了相邻的2个发光元件发出的光的配光时的光源像及其光度分布的图。
图7示出作为参考例的棱镜面，(a)是示出该棱镜面的结构的剖视图，(b)是用于说明基于该棱镜面的光源像及其光度分布的图。
图8是用于说明基于本实施方式的车辆用灯具的投射像的图，(a)是示出该投射像的面内光度分布图，(b)是示出与该(a)中所示的线段A-A对应的投射像的上下方向上的截面光度分布图，(c)是与该(a)中所示的线段B-B对应的投射像的左右方向上的截面光度分布图。
图9是示出车辆用灯具的各部件尺寸的剖视图。
图10是用于说明基于比较例的车辆用灯具的投射像的图，(a)是示出该投射像的面内光度分布图，(b)是示出与该(a)中所示的线段A-A对应的投射像的上下方向上的截面光度分布图，(c)是与该(a)中所示的线段B-B对应的投射像的左右方向上的截面光度分布图。
图11是示出第1棱镜面和第2棱镜面的另一结构的剖视图。
图12是示出棱镜面的另一结构例的剖视图。
图13是示出在棱镜面中使第1棱镜和第2棱镜和平坦面的排列不同的结构例的剖视图。
图14是示出在棱镜面中使第1棱镜和第2棱镜和平坦面的排列不同的结构例的剖视图。
图15是示出在棱镜面中按照各个区域分别配置第1棱镜和第2棱镜和平坦面的结构例的俯视图。
图16是示出在棱镜面中使第1棱镜和第2棱镜和平坦面的存在比率不同的结构例的俯视图。
图17示出在棱镜面中进一步追加了第3棱镜的结构例的剖视图。
图18是示出在棱镜面中使平坦面的高度相同的结构例的剖视图。
图19是示出由实施例1的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
图20是示出由实施例2的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
图21是示出由实施例3的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
图22是示出由实施例4的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
图23是示出由实施例5的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
图24是示出由实施例6的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
另外，在以下的说明所使用的附图中，为了容易观察各结构要素，有时示出为尺寸的比例尺根据结构要素而不同，各结构要素的尺寸比率等未必与实际相同。此外，以下的说明中所例示的材质、尺寸等是一个例子，本发明并非限定于这些，能够在不变更其主旨的范围内适当地变更并实施。
首先，作为本发明的一个实施方式，对例如图1所示的车辆用灯具1进行说明。
另外，图1是示出车辆用灯具1的一个结构例的剖视图。此外，在以下所示的附图中，设定XYZ正交坐标系，分别设X轴方向为车辆用灯具1的前后方向、Y轴方向为车辆用灯具1的左右方向、Z轴方向为车辆用灯具1的上下方向。
本实施方式的车辆用灯具1作为在车辆的前方所搭载的车辆用前照灯(头灯)，将本发明应用于可变地控制行驶用光束的配光的配光可变头灯(ADB)。
具体而言，如图1所示，该车辆用灯具1概略地具有：光源2；投射透镜3，其投射从光源2射出的光L；以及配光调整元件4，其调整从光源2射出的光L的配光。
光源2包含多个发光元件或发光面，在本实施方式中，使用了例如图2所示的LED阵列光源，作为光源2。另外，图2是示出光源2的一例的立体图。
具体而言，如图2所示，该光源2具有将作为发光元件5的多个(本例中为6个)LED安装在电路基板6的面上的构造。多个发光元件5在电路基板6的相互正交的面内的左右方向(第1方向)和上下方向(第2方向)上，并排配置成矩阵状。
在本实施方式中，各发光元件5的发光面5a具有正方形状，在使各发光元件5的发光面5a朝向前方(+X轴方向)的状态下，分别在左右方向(Y轴方向)上等间隔地并排配置3个发光元件5、上下方向(Z轴方向)上等间隔地并排配置2个发光元件5。对于光源2，能够通过切换各发光元件5的点亮，可变地控制从该光源2射出的光L的配光。
如图1所示，投射透镜3具有配置于光源2的前方的第1透镜7和第2透镜8。第1透镜7和第2透镜8在使彼此的光学中心与从光源2射出的光L的光轴Ax一致的状态下，在前后方向(X轴方向)上并排配置。
在本实施方式中，分别使用后表面为凹面、前表面为凸面的凸透镜，作为第1透镜7和第2透镜8。投射透镜3由包含这2个凸透镜的合成透镜构成，配置为光源2的中心和后面侧的合成焦点一致。由此，投射透镜3能够将从光源2(多个发光元件5)射出的光L朝向前方(+X轴方向)放大并投射。
配光调整元件4配置于第1透镜7和第2透镜8之间。此外，配光调整元件4配置成使其光学中心与从光源2射出的光L的光轴Ax一致的状态。
如图3的(a)～(c)所示，配光调整元件4具有与投射透镜3对应的圆板形状。配光调整元件4在相互相对的一个面(前表面)上具有第1棱镜面9，在另一个面(后表面)上具有第2棱镜面10。另外，图3的(a)是从后面侧观察配光调整元件4时的立体图。图3的(b)从前面侧观察配光调整元件4时的立体图。图3的(c)是切掉了配光调整元件4的一部分后的立体剖视图。
其中，如图3的(a)所示，第1棱镜面9构成了用于与多个发光元件5排列的左右方向(第1方向)对应地调整从光源2射出的光L在左右方向上的配光的棱镜面。另一方面，如图3的(b)所示，第2棱镜面10构成了用于与多个发光元件5排列的上下方向(第2方向)对应地调整从光源2射出的光L在上下方向上的配光的棱镜面。
此外，如图3(c)所示，第1棱镜面9和第2棱镜面10除了在与光轴Ax垂直的面内处于相互垂直的位置关系以外，具有相同的结构。因此，图4统一示出第1棱镜面9和第2棱镜面10的具体构造。另外，图4是示出第1棱镜面9和第2棱镜面10的构造的剖视图。此外，假设图4中的右侧表示第1棱镜面9的XYZ正交坐标系，图4中的左侧表示第2棱镜面10的XYZ正交坐标系。
如图3的(a)和图4所示，第1棱镜面9具有在左右方向(Y轴方向)上交替地并排配置有第1棱镜11和第2棱镜12的构造。第1棱镜11具有相对于与光轴Ax垂直的面以第1倾斜角α相互朝相反方向倾斜的一对第1倾斜面11a、11b，设置成在上下方向(Z轴方向)上延伸。第2棱镜12具有以与第1倾斜角α不同的第2倾斜角β(>α)相互朝相反方向倾斜的一对第2倾斜面12a、12b，设置成在上下方向(Z轴方向)上延伸。
此外，第1棱镜面9在一对第1倾斜面11a、11b之间具有第1平坦面13a，在一对第2倾斜面12a、12b之间具有第2平坦面13b。第1平坦面13a设置成切掉第1倾斜面11a、11b之间的顶部。第2平坦面13b设置成切掉第2倾斜面12a、12b之间的顶部。此外，第1平坦面13a和第2平坦面13b设置成以平行于和光轴Ax垂直的面的方式，以一定宽度在上下方向(Z轴方向)上延伸。
如图3(b)和图4所示，第2棱镜面10具有在上下方向(Z轴方向)上交替地并排配置有第1棱镜11和第2棱镜12的构造。第1棱镜11具有相对于与光轴Ax垂直的面以第1倾斜角α相互朝相反方向倾斜的一对第1倾斜面11a、11b，设置成在左右方向(Y轴方向)上延伸。第2棱镜12具有以与第1倾斜角α不同的第2倾斜角β(>α)相互朝相反方向倾斜的一对第2倾斜面12a、12b，设置成在左右方向(Y轴方向)上延伸。
此外，第2棱镜面10在一对第1倾斜面11a、11b之间具有第1平坦面13a，在一对第2倾斜面12a、12b之间具有第2平坦面13b。第1平坦面13a设置成切掉第1倾斜面11a、11b之间的顶部。第2平坦面13b设置成切掉第2倾斜面12a、12b之间的顶部。此外，第1平坦面13a和第2平坦面13b设置成以平行于和光轴Ax垂直的面的方式，以一定宽度在左右方向(Y轴方向)上延伸。
关于第1棱镜面9和第2棱镜面10，优选第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率是1：3或1：2。并且，第1棱镜11和第2棱镜12排列的方向上的第1倾斜面11a、11b的宽度W1、第2倾斜面12a、12b的宽度W2与第1平坦面13a的宽度W3和第2平坦面13b的宽度W4的合计(W3+W4)的比率优选是1：1：1。
即，在第1棱镜面9和第2棱镜面10，第1棱镜11和第2棱镜12排列的方向上的第1倾斜面11a、11b、第2倾斜面12a、12b与第1平坦面13a、第2平坦面13b的存在比率优选为1：1：1。
此外，在第1棱镜面9和第2棱镜面10，第1平坦面13a的宽度W3与第2平坦面13b的宽度W4的比率优选为1：1～1：3。在第1平坦面13a的宽度W3与第2平坦面13b的宽度W4的比率为1：1的情况下，第1平坦面13a的高度H1与第2平坦面13b的高度H2的比率变为1：3。另一方面，在第1平坦面13a的宽度W3与第2平坦面13b的宽度W4的比率为1：3的情况下，第1平坦面13a的高度H1与第2平坦面13b的高度H2的比率变为1：1。
另外，在本实施方式中，第1倾斜角α与第2倾斜角β的比率为1：3，并且第1棱镜11和第2棱镜12排列的方向上的第1倾斜面11a、11b的宽度W1、第2倾斜面12a、12b的宽度W2与第1平坦面13a的宽度W3和第2平坦面13b的宽度W4的合计(W3+W4)的比率为1：1：1。此外，第1平坦面13a的宽度W3与第2平坦面13b的宽度W4的比率为1：1。
另外，光源2中，各发光元件5发出的光的光度分布理想的是成为在其中央和两端之间不具有差的、所谓礼帽(top hat)形状。但是，实施中成为其中央比两端高的光度分布，因此，关于上述的棱镜11、12的倾斜角α、β、倾斜面11a、11b、12a、12b的宽度W1、W2、或平坦面13a、13b的宽度W3、W4等，优选考虑这样的发光元件5发出的光的光度分布或发光元件5的间隔等来适当进行调整，并非限定于上述的各个部的比率。
具有如上这样的结构的车辆用灯具1利用配光调整元件4的第1棱镜面9调整从光源2射出的光L的左右方向(Y轴方向)上的配光，利用配光调整元件4的第2棱镜面10调整从光源2射出的光L的上下方向(Z轴方向)上的配光。而且，利用投射透镜3将调整该配光后的光L朝向车辆前进方向(+X轴方向)放大并投射。
这里，参照图5和图6说明由配光调整元件4进行的光的配光调整。另外，图5是用于说明利用配光调整元件4调整了1个发光元件5发出的光的配光时的光源像及其光度分布的图。图6是用于说明利用配光调整元件4调整了相邻的2个发光元件5发出的光的配光时的光源像及其光度分布的图。
此外，在以下的说明中，第1棱镜面9和第2棱镜面10除了调整上述配光的方向不同以外，进行相同的配光调整，因此统一说明利用这些棱镜面9、10进行的光L的配光调整。
本实施方式的配光调整元件4具有如下功能：多个发光元件5发出的光L入射到棱镜面9、10，由此利用第1棱镜11和第2棱镜12使入射到这些棱镜面9、10的光L折射，同时使各发光元件5发出的光L的光源像在发光元件5排列的方向(左右方向和上下方向)上扩展。
具体而言，如图5所示，1个发光元件5发出的光的光源像M具有与发光面5a对应的正方形状。在该情况下，入射到棱镜面9、10的光中的、入射到第1棱镜11的光被一对第1倾斜面11a、11b相互朝相反方向折射，并在偏移了与第1倾斜角α对应的距离的位置上形成分离为2个的光源像M1。此外，入射到第1平坦面13a的光形成位于2个光源像M1之间的光源像M2。
另一方面，入射到第2棱镜12的光被一对第2倾斜面12a、12b相互朝相反方向折射，并在偏移了与第2倾斜角β对应的距离的位置上形成分离为2个的光源像M3。此外，入射到第2平坦面13b的光形成位于2个光源像M3之间的光源像M4。
因此，作为从棱镜面9、10射出的光，通过将这些光源像M1～M4重叠(合成)，而形成与入射到棱镜面9、10之前的光源像M相比在发光元件5排列的方向(左右方向和上下方向)上更扩展的光源像M5。此外，该光源像M5的光度分布如图5所示的曲线图所示。
这里，图的7(a)、(b)示出作为参考例的棱镜面、基于该棱镜面的光源像及其光度分布。另外，图7的(a)是示出作为参考例的棱镜面的结构的剖视图。图7的(b)是用于说明基于作为参考例的棱镜面的光源像及其光度分布的图。
图7的(a)所示的棱镜面是省略了上述棱镜面9、10的结构中的第1平坦面13a和第2平坦面13b的结构。在该结构的情况下，如图7的(b)所示，入射到第1棱镜11的光被一对第1倾斜面13a、13b相互朝相反方向折射，并在偏移了与第1倾斜角α对应的距离的位置上形成分离为2个的光源像M1’。
另一方面，入射到第2棱镜12的光被一对第2倾斜面12a、12b相互朝相反方向折射，并在偏移了与第2倾斜角β对应的距离的位置上形成分离为2个的光源像M3’。
因此，作为从图7的(a)所示的棱镜面射出的光，通过将这些光源像M1’、M3’重叠(合成)，而形成光源像M5’。此外，该光源像M5’的光度分布如图7的(b)所示的曲线图所示。
关于图7的(b)所示的光源像M5’的光度分布，在基于第1棱镜11的光源像M1’和基于第2棱镜12的光源像M3’之间产生光度的下降。与此相对，关于图5所示的光源像M5的光度分布，在基于第1棱镜11的光源像M1和基于第2棱镜12的光源像M3之间，通过将基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4重叠，而对光度进行了均匀化。
接着，如图6所示，从相邻的2个发光元件5发出的光的光源像M形成为隔着间隙排列。在该情况下，作为从棱镜面9、10射出的光，通过将与相邻的发光元件5对应的光源像M5重叠(合成)，而形成光源像M6。此外，该光源像M6的光度分布如图6所示的曲线图所示。
在图6所示的光源像M6的光度分布中，通过使与相邻的发光元件5对应的光源像M5在其之间重叠，消除了与相邻的发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，对光度进行了均匀化。
接着，图8的(a)～(c)针对本实施方式的车辆用灯具1，示出向与投射透镜3正对的虚拟垂直屏幕投射了向投射透镜3的前方照射的光L时的投射像(配光图案)的模拟结果。
另外，图8的(a)是示出在虚拟垂直屏幕的面上所形成的投射像的面内光度分布图。图8的(b)是与图8的(a)中所示的线段A-A对应的投射像的上下方向上的截面光度分布图。图8的(c)是与图8的(a)中所示的线段B-B对应的投射像的左右方向上的截面光度分布图。
此外，虚拟垂直屏幕配置于距第2透镜8的前表面(出射面)大约25m的前方。另外，投射透镜3在距第2透镜8的前表面(出射面)大约25m的前方具有像侧的合成焦点。
在本实施方式中，作为发光元件5，使用了以大约0.6mm角的大小发出200lm的白色光的白色LED芯片。此外，在左右方向和上下方向上相邻的发光元件5的间隔大约为0.9mm。
此外，在本实施方式中，如图9所示，设定了车辆用灯具1的各部件尺寸(单位：mm)。另外，图9是示出车辆用灯具1的各部件尺寸的剖视图。此外，第1透镜7和第2透镜8的折射率n为1.5168，是如下述表1所示的规格的凸透镜。此外，配光调整元件4的折射率n为1.4918，具有如下述表2所示的规格的第1棱镜面9和第2棱镜面10。
[表1]
第1透镜 曲率 非球面系数
后表面 -180 9
前表面 -50 -1
第2透镜 曲率 非球面系数
后表面 -350 12
前表面 -53 0
[表2]
另一方面，作为比较例，关于从上述车辆用灯具1的结构省略le配光调整元件4后的车辆用灯具，图10的(a)～(c)示出投射了向投射透镜3的前方照射的光L时的投射像(配光图案)的模拟结果。另外，图10的(a)～(c)是与图8的(a)～(c)相同的记述。
如图10的(a)～(c)所示可知，比较例的车辆用灯具中，在与各发光元件5对应的光源像之间，产生与各发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，由此被投射透镜3投射的光的配光(投射像)产生光度不均。
与此相对，如图8的(a)～(c)所示可知，本实施方式的车辆用灯具1中，消除了与各发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，使左右方向和上下方向上的光度更加均匀化。
如上所述，在本实施方式的车辆用灯具1中，配光调整元件4的第1棱镜面9和第2棱镜面10使各发光元件5发出的光L的光源像在发光元件5排列的方向(左右方向和上下方向)上扩展，由此能够抑制并排配置有多个发光元件5的情况下的光度不均的产生。
此外，本实施方式的车辆用灯具1中，能够通过调整构成配光调整元件4的第1棱镜面9和第2棱镜面10的各种参数(宽度或角度(移位量)、它们的比率等。)，进行更准确的配光控制。
特别是，在设第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率为1：3、且第1棱镜11和第2棱镜12排列的方向上的第1倾斜面11a、11b的宽度W1、第2倾斜面12a、12b的宽度W2与第1平坦面13a的宽度W3和第2平坦面13b的宽度W4的合计(W3+W4)的比率为1：1：1的情况下，能够消除与各发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，使光的配光更加均匀化。
另外，在本实施方式中，并非限定于上述的第1倾斜角α与第2倾斜角β的比率、或第1倾斜面11a、11b的宽度W1、第2倾斜面12a、12b的宽度W2与第1平坦面13a的宽度W3和第2平坦面13b的宽度W4的合计(W3+W4)的比率，能够适当变更。由此，不仅能够使光的配光均匀化，还能够改变光的配光。
此外，第1平坦面13a、第2平坦面13b的宽度W3、W4能够根据上述的第1倾斜角α与第2倾斜角β的比率、或第1倾斜面11a、11b的W1与第2倾斜面12a、12b的宽度W2的比率而适当调整。并且，能够利用各发光元件5发出的光的扩散程度、各发光元件5的间隙的大小等，适当调整该宽度W3、W4。由此，能够调整在基于上述第1棱镜11的光源像M1和基于第2棱镜12的光源像M3之间重叠基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的程度(光度)。
另外，本发明的技术范围未必限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内添加各种变更。此外，在以下的说明中，对与上述车辆用灯具1相同的部位省略说明，并在附图中标注相同标号。
具体而言，例如图11所示，本实施方式的车辆用灯具1能够变更上述配光调整元件4具备的第1棱镜面9和第2棱镜面10的构造。另外，图11是示出第1棱镜面9和第2棱镜面10的另一结构的剖视图。此外，假设图11中的右侧表示第1棱镜面9的XYZ正交坐标系，图11中的左侧表示第2棱镜面10的XYZ正交坐标系。
在图11所示的结构中，替代上述棱镜面9、10的结构中的上述第1平坦面13a和第2平坦面13b，在相互相邻的一个第1倾斜面11a和另一个第2倾斜面12b之间具有第1平坦面13c，在相互相邻的另一个第1倾斜面11b和一个第2倾斜面12a之间具有第2平坦面13d。
即，第1平坦面13c设置为切掉一个第1倾斜面11a和另一个第2倾斜面12b之间的底部而形成。第2平坦面13d设置为切除另一个第1倾斜面11b和一个第2倾斜面12a之间的底部而形成。
在该结构的情况下，也与上述图4所示的情况同样，多个发光元件5发出的光L入射到棱镜面9、10，由此能够使入射到这些棱镜面9、10的光L折射，并使各发光元件5发出的光L的光源像在发光元件5排列的方向(左右方向和上下方向)上扩展。此外，能够消除与各发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，使左右方向和上下方向上的光度更加均匀化。因此，在该情况下，也能够抑制并排配置有多个发光元件5的情况下的光度不均的产生，进行更准确的配光控制。
此外，上述棱镜面9、10并非限定于在上述的图4所示的第1棱镜11和第2棱镜12双方的顶部侧配置有第1平坦面13a和第2平坦面13b的结构、或在图11所示的第1棱镜11和第2棱镜12双方的底部侧配置有第1平坦面13c和第2平坦面13d的结构。
即，上述棱镜面9、10还能够构成为例如图12的(a)～(c)所示在第1棱镜11和第2棱镜12中的任意方的顶部侧或底部侧配置有平坦面13的结构、或如图12的(d)～(f)所示在第1棱镜11和第2棱镜12中的任意方的顶部侧和底部侧配置有平坦面13的结构。
此外，上述棱镜面9、10并非限定于交替地并排配置有上述的第1棱镜11(第1倾斜面11a、11b)、第2棱镜12(第2倾斜面12a、12b)、平坦面13(第1平坦面13a、13c和第2平坦面13b、13d)的结构。即，上述棱镜面9、10只要是周期性或随机地并排配置有第1棱镜11、第2棱镜12和平坦面13的结构即可，能够适当变更其排列的顺序。
图13的(a)～(j)和图14的(a)～(i)示出使上述棱镜面9、10中的这样的第1棱镜11和第2棱镜12和平坦面13的排列不同的例子。
并且，上述棱镜面9、10并非限定于周期性或随机地并排配置有上述第1棱镜11和第2棱镜12和平坦面13的结构，例如图15的(a)～(d)所示，还能够构成为按照各个区域A～C中的每一个分别配置有第1棱镜11、第2棱镜12和平坦面13。
另外，图15的(a)～(d)示意性地示出上述棱镜面9、10的面内的、配置有第1棱镜11的区域A、配置有第2棱镜12的区域B、配置有平坦面13的区域C的分布的不同。
并且，例如图16所示，上述棱镜面9、10还能够在并排配置有上述的第1棱镜11和第2棱镜12和平坦面13的结构中使各自的存在比率不同。
另外，图16示意性地示出在并排配置有第1棱镜11和第2棱镜12和平坦面13的结构中，朝向箭头的方向使第1棱镜11、第2棱镜12和平坦面13的分布(存在比率)不同的情况。即，在图16所示的结构中，能够朝向箭头的方向提高或降低沿箭头的方向并排配置的第1棱镜11、第2棱镜12和平坦面13中的任意方的存在比率。
此外，上述棱镜面9、10不限于配置有上述的倾斜面的角度不同的2个棱镜(第1棱镜11和第2棱镜12)的结构，还能够构成为具有倾斜面的角度不同的多个(3个以上)棱镜。因此，还可以例如图17所示，构成为除上述第1棱镜11和第2棱镜12以外，还包含第3棱镜14，该第3棱镜14具有以与第1倾斜角α和第2倾斜角β不同的第3倾斜角γ相互朝相反方向倾斜的一对第3倾斜面14a、14b。
此外，上述棱镜面9、10不限于配置有上述2个第1平坦面13a和第2平坦面13b的结构，还能够构成为配置有宽度或高度不同的多个(3个以上)平坦面13。并且，还能够通过连续形成多个平坦面13，而构成1个平坦面13。
此外，如图18所示，上述棱镜面9、10还能够构成为通过分割具有比第1棱镜11的第1倾斜角α大的第2倾斜角β的第2棱镜12，使第1倾斜面11a、11b和第2倾斜面12a、12b的存在比率与第1平坦面13a和第2平坦面13b的存在比率相同，同时使各棱镜11、12(各平坦面13a、13b)的高度H1、H2相同。
在例如图18所示的结构中，在第1倾斜角α与第2倾斜角β的比率为1：3的情况下，对第2棱镜12进行3分割，使第1棱镜11与第2棱镜12的数量的比率为1：3。由此，第1倾斜面11a、11b的宽度W1与第2倾斜面12a、12b的宽度W2的比率为3：1，第1平坦面13a的宽度W3与第2平坦面13b的宽度W4的比率为3:1，但能够分别使第1倾斜面11a、11b与第2倾斜面12a、12b的存在比率(宽度×数量)、第1平坦面13a与第2平坦面13b的存在比率(宽度×数量)为1：1(相同的存在比率)，同时使第1平坦面13a的高度H1与第2平坦面13b的高度H2的比率为1：1(相同的高度)。
在上述棱镜面9、10中，通过上述各棱镜11、12和平坦面13的光的光量与它们的存在比率成比例。另外，本发明所说的存在比率是指利用通过各个面的光的光度与将通过这些各个面的光投射到与光轴垂直的面上时的面积的积而求出的值。因此，在调整从光源2射出的光L的配光的情况下，如上所述，相比各棱镜11、12和平坦面13的配置(排列)，重要的是调整各棱镜11、12的倾斜面的角度和各个面的存在比率。
另外，上述光源2是使用了LED作为发光元件5的结构，但除LED以外，还可以使用激光二极管(LD)等发光元件。此外，上述光源2不限于包含多个发光元件5的结构，也可以是包含多个发光面的结构。即，作为上述光源2，还能够使用在相互垂直的面内的左右方向(第1方向)和上下方向(第2方向)上矩阵状并排配置有多个发光面5a的LED阵列元件。
此外，上述多个发光元件5或发光面5a不限于在上述的左右方向(第1方向)和上下方向(第2方向)上并排配置成矩阵状的结构，也可以是仅在其中的任意一个方向上并排配置的结构。在该情况下，上述配光调整元件4构成为仅具有与多个发光元件5或发光面5a排列的方向对应的一方的棱镜面9、10即可。并且，上述多个发光元件5或发光面5a不限于相互垂直的方向，也可以是在面内的相互交叉的2个方向上并排配置的结构。在该情况下，关于上述配光调整元件4，只要以与多个发光元件5或发光面5a排列的方向对应的方式设定棱镜面9、10的朝向即可。
此外，上述投射透镜3不限于由上述2个透镜7、8构成的情况，还能够由1个透镜构成。此外，也能够由3个以上透镜构成。
此外，上述配光调整元件4为在后表面上配置有第1棱镜面9、前表面上配置有第2棱镜面10的结构，但也能够构成为在后表面上配置有第2棱镜面10、前表面上配置有第1棱镜面9的结构。并且，还能够构成为被分割成具有第1棱镜面9的第1配光调整元件和具有第2棱镜面10的第2配光调整元件的结构。
此外，上述配光调整元件4不限于配置于上述的第1透镜7和第2透镜8之间的结构，还可以配置于光源2和投射透镜3之间的光路中。但是，关于上述配光调整元件4的配置，优选配置于使得从光源2射出的光L成为平行光的位置。此外，第1配光调整元件和第2配光调整元件也同样如此。
[实施例]
以下，利用实施例使本发明的效果更加明确。另外，本发明不限于以下的实施例，能够在不变更其主旨的范围内适当地变更并实施。
在本实施例中，关于利用上述配光调整元件4的光的配光调整，如图19～图24所示的实施例1～6那样，求出变更第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率并改变基于第1棱镜11和第2棱镜的光源像M1、M2的移位量时的光源像及其光度分布。
(实施例1)
图19示出由实施例1的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图19所示，实施例1是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：2，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d1为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的1/4倍(d0/4)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d2为光源像M1的移位量d1的2倍(2d1＝d0/2)。
因此，在实施例1中，合成这些光源像M1～M4后的光源像M5成为光度从中央朝向两端阶段性(阶梯状)降低的光度分布。这样，在实施例1中，可得到在使光源像M移位了的方向上光度平滑地发生变化的投射像M5。
(实施例2)
图20示出由实施例2的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图20所示，实施例2是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：2，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d3为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的1/3倍(d0/3)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d4为光源像M1的移位量d3的2倍(2d3＝2d0/3)。
因此，在实施例2中，将这些光源像M1～M4合成后的光源像M5成为光度从中央朝向两端阶段性降低的光度分布，与实施例1相比，中央的光度平坦且朝向两端光度的变化变得平缓。这样，在实施例2中，可得到在使光源像M移位了的方向上光度平滑地发生变化的投射像M5。
(实施例3)
图21示出由实施例3的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图21所示，实施例3是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：2，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d5为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的1/2倍(d0/2)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d6为光源像M1的移位量d5的2倍(2d5＝d0)。
因此，在实施例3中，将这些光源像M1～M4合成后的光源像M5成为在使光源像M移位了的方向上光度更加均匀化的光度分布。在该情况下，与相邻的发光元件5对应的光源像M5重叠，由此消除了与相邻的发光元件5的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，能够使光度均匀化。
(实施例4)
图22示出由实施例4的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图22所示，实施例4是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：2，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d7为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的2/3倍(2d0/3)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d8为光源像M1的移位量d7的2倍(2d7＝4d0/3)。
因此，在实施例4中，将这些光源像M1～M4合成后的光源像M5成为在使光源像M移位了的方向上光度均匀化，但光度高的位置和光度低的位置周期性排列的光度分布。但是，在发光元件5实际发出的光的亮度在两端比中央低的情况下，能够得到均匀的光度分布。
(实施例5)
图23示出由实施例5的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图23所示，实施例5是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：3，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d9为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的1/3倍(d0/3)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d10为光源像M1的移位量d9的3倍(3d9＝d0)。
因此，在实施例5中，将这些光源像M1～M4合成后的光源像M5成为从中央朝向两端光度阶段性降低的光度分布，与实施例1相比，光度的变化变得平缓。这样，在实施例5中，可得到在使光源像M移位了后的方向上光度平滑地发生变化的投射像M5。
(实施例6)
图24示出由实施例6的配光调整元件调整后的光的光源像及其光度分布。
如图24所示，实施例6是将上述图4所示的结构中第1倾斜角α和第2倾斜角β的比率变更为1：3，使与第1棱镜11的第2倾斜角α相应的光源像M1的移位量d11为基于第1平坦面13a和第2平坦面13b的光源像M2、M4的宽度d0的1/2倍(d0/2)的情况。在该情况下，与第2棱镜12的第2倾斜角β相应的光源像M3的移位量d12为光源像M1的移位量d11的3倍(3d11＝3d0/2)。
因此，在实施例6中，将这些光源像M1～M4合成后的光源像M5成为从中央朝向两端光度阶段性降低的光度分布，与实施例5相比，光度的变化进一步变得平缓。这样，在实施例6中，可得到在使光源像M移位了的方向上光度平滑地发生变化的投射像M5。
如上所述，根据本发明，通过调整构成配光调整元件4的第1棱镜面9和第2棱镜面10的各种参数(宽度或角度(移位量)、它们的比率等。)，不仅能够使光的配光均匀化，还能够改变光的配光。
另外，上述实施例1～6示出利用配光调整元件调整了任意1个发光元件发出的光的配光时的光源像及其光度分布，在通过1个光源像进行观察的情况下，看起来没有使得光的配光均匀化。但是，关于将与相邻的发光元件对应的光源像重叠(合成)而得到的光源像及其光度分布，与上述图8所示的情况同样，与相邻的发光元件对应的光源像在其之间重叠，由此消除与相邻的发光元件的间隙对应的暗部(未照射有光的区域)，能够得到更均匀(平滑)化的光度分布。

Claims (12)

1.一种车辆用灯具，其具有：
光源，其包含多个发光元件或发光面；
投射透镜，其投射从所述光源射出的光；以及
配光调整元件，其调整从所述光源射出的光的配光，
所述配光调整元件具有棱镜面，该棱镜面与所述多个发光元件或发光面排列的方向对应地并排配置有倾斜面的角度不同的多个棱镜、和至少1个或多个平坦面。
2.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其中，
所述多个棱镜包含：第1棱镜，其具有以第1倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第1倾斜面；以及第2棱镜，其具有以与所述第1倾斜角不同的第2倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第2倾斜面。
3.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
在所述棱镜面上周期性或随机地并排配置有所述第1棱镜、所述第2棱镜和所述平坦面。
4.根据权利要求3所述的车辆用灯具，其中，
在所述棱镜面上交替地并排配置有所述第1棱镜和所述第2棱镜，
所述平坦面配置于所述第1棱镜和所述第2棱镜中的任意方的顶部侧和/或底部侧。
5.根据权利要求4所述的车辆用灯具，其中，
所述多个平坦面包含：第1平坦面，其设置于所述一对第1倾斜面之间；以及第2平坦面，其设置于所述一对第2倾斜面之间。
6.根据权利要求4所述的车辆用灯具，其中，
所述多个平坦面包含：第1平坦面，其设置于相互相邻的一个所述第1倾斜面和另一个所述第2倾斜面之间；以及第2平坦面，其设置于相互相邻的另一个所述第1倾斜面和一个所述第2倾斜面之间。
7.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
在所述棱镜面上，按照各个区域的每一个分别配置有所述第1棱镜、所述第2棱镜和所述平坦面。
8.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
所述第1倾斜角与所述第2倾斜角的比率为1：3或1：2。
9.根据权利要求8所述的车辆用灯具，其中，
所述多个棱镜排列的方向上的所述第1倾斜面、所述第2倾斜面与所述平坦面的存在比率为1：1：1。
10.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
所述多个棱镜包含第3棱镜，该第3棱镜具有以与所述第1倾斜角和所述第2倾斜角不同的第3倾斜角相互朝相反方向倾斜的一对第3倾斜面。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的车辆用灯具，其中，
所述光源具有在面内的相互交叉的第1方向和第2方向上并排配置有所述多个发光元件或发光面的构造，
所述配光调整元件在相互相对的面中的一个面上具有与所述第1方向对应的第1棱镜面，在另一个面上具有与所述第2方向对应的第2棱镜面，作为所述棱镜面。
12.根据权利要求1～10中的任意一项所述的车辆用灯具，其中，
所述投射透镜具有并排配置有第1透镜和第2透镜的构造，
所述配光调整元件配置于所述第1透镜和所述第2透镜之间。
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