JP2012109062A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両用灯具を小型化する。
【解決手段】車両用灯具1は、発光素子2と、カットオフライン部Bを形成する第1レンズ部31、及びカットオフラインよりも下方の拡散配光部Rを形成する第2レンズ部32を有する投影レンズ3とを備え、発光素子2から出射された光を投影レンズ3によって車両前方に投影させて、すれ違いビームPを形成する。第1レンズ部31及び第2レンズ部32は、各出射面312,323が連続しているとともに、当該各出射面312,323の一部が重複している。
【選択図】図6

Description

本発明は、車両用灯具に関する。
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具として、例えば特許文献1に記載のように、単一の投影レンズですれ違いビームを形成可能なものが知られている。
図22は、この特許文献1に記載の車両用灯具900の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具900は、発光素子910から出射された光を車両前方へ投影する投影レンズ920を備えている。この投影レンズ920は、前面が凸面とされた平凸レンズ状の第1レンズ部921と、第1レンズ部921の外周に一体形成された円環状の第2レンズ部922とから構成されている。このうちの第1レンズ部921は、すれ違いビームのうち、カットオフラインを含む部分を形成可能なように構成されており、一方の第2レンズ部922は、左右に拡散された拡散配光部を形成可能に構成されている。
特開2009−146665号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用灯具900では、第1レンズ部921と第2レンズ部922とが互いの領域を独立させて機能を発揮しているため、投影レンズ920を小径化することが難しく、ひいては灯具全体の小型化が難しかった。
そこで、本発明の課題は、車両用灯具を小型化することである。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
少なくとも1つの光源と、
カットオフラインを形成する第1レンズ部、及び前記カットオフラインよりも下方の拡散配光部を形成する第2レンズ部を有する投影レンズと、
を備え、前記光源から出射された光を前記投影レンズによって車両前方に投影させて、すれ違いビームを形成する車両用灯具において、
前記第1レンズ部及び前記第2レンズ部は、各出射面が連続しているとともに、当該各出射面の一部が重複していることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用灯具において、
前記第1レンズ部は凸レンズ状に形成され、
前記第2レンズ部は前記第1レンズ部の外周に円環状に形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の車両用灯具において、
前記第1レンズ部及び前記第2レンズ部は、それぞれ凸レンズ状に形成されて隣接配置され、互いに異なる前記光源から出射された光を車両前方に投影することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記第1レンズ部の入射面は、
当該入射面のうちの自車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの自車線側水平カットオフラインを形成するための第1屈折面と、
当該入射面のうちの対向車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの対向車線側水平カットオフラインを形成するための第2屈折面と、
当該入射面のうち前記第1屈折面及び前記第2屈折面の間に形成されて、前記自車線側水平カットオフラインと前記対向車線側水平カットオフラインとを結ぶ斜めカットオフラインを形成するための第3屈折面と、
から構成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記第1レンズ部の入射面は、
当該入射面のうちの自車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの自車線側の斜めカットオフラインを形成するための第4屈折面と、
当該入射面のうちの対向車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの対向車線側水平カットオフラインを形成するための第5屈折面と、
から構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、第1レンズ部及び第2レンズ部の各出射面が連続しているとともに、当該各出射面の一部が重複しているので、第1レンズ部及び第2レンズ部が互いの領域を独立させてカットオフライン及び拡散配光部を形成していた従来に比べ、投影レンズを小型化することができ、ひいては車両用灯具を小型化することができる。
第一の実施形態における車両用灯具の正面図である。 第一の実施形態における車両用灯具の分解斜視図である。 図1のII−II線での断面図である。 図1のIII−III線での断面図である。 図1のII−II線での上下方向断面における光線軌跡を示す図である。 図1のIII−III線での左右方向断面における光線軌跡を示す図である。 第一の実施形態における第1レンズ部の第1屈折面及び出射面によって形成される投影像を示す図である。 第一の実施形態における第1レンズ部の第2屈折面及び出射面によって形成される投影像を示す図である。 第一の実施形態における第1レンズ部の第3屈折面及び出射面によって形成される投影像を示す図である。 第一の実施形態における第2レンズ部によって形成される投影像を示す図である。 第一の実施形態における投影レンズによって形成されるすれ違いビームを示す図である。 第二の実施形態における車両用灯具の正面図である。 第二の実施形態における車両用灯具の分解斜視図である。 図12のIV−IV線での断面図である。 図12のV−V線での断面図である。 図12のVI−VI線での断面図である。 (a)図12のIV−IV線での投影レンズの上下方向断面における光線軌跡を示す図であり、(b)図12のV−V線での投影レンズの上下方向断面における光線軌跡を示す図である。 図12のVI−VI線での投影レンズの左右方向断面における光線軌跡を示す図である。 第二の実施形態における投影レンズによって形成される投影像を示す図である。 第一及び第二の実施形態における投影レンズの変形例を説明するための図である。 第一及び第二の実施形態における投影レンズの変形例を説明するための図である。 従来の車両用灯具の側断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第一の実施形態]
図1は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具1の正面図であり、図2は、車両用灯具1の分解斜視図であり、図3及び図4は、図1のII−II線及びIII−III線での断面図である。
なお、以下の説明では、「上」「下」「前」「後」「左」「右」との記載を、車両用灯具1から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。
車両用灯具1は、左側通行用のすれ違いビームを形成するものであり、図1及び図2に示すように、発光素子2と投影レンズ3とを備えている。
このうち、発光素子2は、本発明に係る光源であり、基板20に実装された状態でレンズホルダ4の前面略中央に固定されている。この発光素子2は、左右方向に沿ってやや長尺な方形板状に形成されている。また、レンズホルダ4の後面には放熱フィン41,…が形成されている。
投影レンズ3は、発光素子2の前方を覆うように配置され、ねじ5,…によって四隅がレンズホルダ4に締結固定されている。この投影レンズ3は、前後方向に沿った光軸Axを有しており、当該光軸Ax上に発光素子2の一の角が位置するように配設されている。
また、投影レンズ3は、図3及び図4に示すように、凸レンズ状に形成された第1レンズ部31と、第1レンズ部31の外周に円環状に形成された第2レンズ部32とを有している。
このうち、第1レンズ部31は、凸面状に形成された後面の入射面311と、緩やかな凸面状に形成された前面の出射面312とを有している。入射面311は、自車線側(左側)に形成された第1屈折面311aと、対向車線側(右側)に形成された第2屈折面311bと、第1屈折面311a及び第2屈折面311bの間に形成された第3屈折面311cとから構成されている(図1参照)。第1屈折面311a〜第3屈折面311cの各境界線は、正面から見てほぼ上下方向に沿っている。具体的には、第1屈折面311aと第3屈折面311cとの境界線が、光軸Axを含む上下方向断面よりも僅かに左側に位置しており、第2屈折面311bと第3屈折面311cとの境界線が、光軸Axを含む上下方向断面とほぼ一致している。
一方、第2レンズ部32は、第1レンズ部31の外周において後方に向かって小径化するように形成されており、第1レンズ部31の入射面311の外周縁から後方へ延出する内周面の入射面321と、当該第2レンズ部32の外周面である反射面322と、前面の出射面323とを有している。この第2レンズ部32は、後部が第1レンズ部31の外周と一体的に形成されているとともに、出射面323が第1レンズ部31の出射面312と連続する面となっている。また、第2レンズ部32の出射面323と第1レンズ部31の出射面312とは、その境界部分において、互いの一部が重複した重複部Dを共有している(図5,6参照)。
図5は、図1のII−II線での上下方向断面における光線軌跡を示す図である。
この図に示すように、第1レンズ部31は、上下方向断面において、発光素子2から出射されて入射面311から入射した光のうち、一部が光軸Axよりも下方へ向かい、残りが光軸Axに沿って進むように、当該光を出射面312から出射させる。また、第2レンズ部32は、上下方向断面において、発光素子2から出射されて入射面321から入射した光が光軸Axよりも下方へ向かうように、当該光を反射面322で内部反射させて出射面323から出射させる。このとき、第1レンズ部31の出射面312と第2レンズ部32の出射面323とが重複した重複部Dからは、本来出射面312及び出射面323のそれぞれから出射される光の両方が同時に出射される。
ここで、第1レンズ部31の入射面311のうち、自車線側の第1屈折面311aは、上下方向断面において、発光素子2から出射された光のうち、一部が光軸Axよりも下方へ向かって出射面312から出射され、残りが光軸Axに沿って出射面312から出射されるように、当該光を屈折させつつ入射させる。一方、第1レンズ部31の入射面311のうち、第2屈折面311b及び第3屈折面311cは、上下方向断面において、発光素子2から出射された光が光軸Axよりも下方へ向かって出射面312から出射されるように、当該光を屈折させつつ入射させる。また、図示は省略するが、第2屈折面311bは、発光素子2から出射された光を、第1屈折面311aに比べて、より下方に偏向されて出射面312から出射されるように、屈折させる。また、第1屈折面311a〜第3屈折面311cは、出射面312から出射される光の下方への偏向角が光軸Axから上下に離れるにつれて漸次大きくなるように、発光素子2から出射された光を屈折させる。
図6は、図1のIII−III線での左右方向断面における光線軌跡を示す図である。
この図に示すように、第1レンズ部31は、左右方向断面において、発光素子2から出射されて入射面311から入射した光を、左右両側へ拡散するように出射面312から出射させる。また、第2レンズ部32は、左右方向断面において、発光素子2から出射されて入射面321から入射した光を第1レンズ部31よりも更に左右両側へ拡散するように、反射面322で内部反射させて出射面323から出射させる。このとき、第1レンズ部31の出射面312と第2レンズ部32の出射面323とが重複した重複部Dからは、本来出射面312及び出射面323のそれぞれから出射される光の両方が同時に出射される。
次に、投影レンズ3を通じて車両前方に形成される配光パターン(すれ違いビーム)について説明する。
図7は、投影レンズ3のうち、第1レンズ部31の第1屈折面311a及び出射面312によって形成される投影像を示す図であり、図8は、第1レンズ部31の第2屈折面311b及び出射面312によって形成される投影像を示す図であり、図9は、第1レンズ部31の第3屈折面311c及び出射面312によって形成される投影像を示す図であり、図10は、第2レンズ部32によって形成される投影像を示す図であり、図11は、投影レンズ3によって形成される投影像(すれ違いビームP)を示す図である。
なお、図7〜11は、車両用灯具1から前方に所定距離だけ離間した位置において光軸Axに直交する仮想スクリーンに形成される投影像を示している。
図7に示すように、第1レンズ部31の第1屈折面311a及び出射面312を通じて車両前方へ出射された光は、各光線による反転投影像Iを上下左右に配列させるようにして、光軸Axを通る鉛直線Vよりもやや左側(自車線側)の水平線H上の点E1よりも左側であって、光軸Axを通る水平線Hよりも下方の照射領域B1を照射する。このとき、水平線Hに沿った照射領域B1の上縁が、自車線側水平カットオフラインC1を形成する。
図8に示すように、第1レンズ部31の第2屈折面311b及び出射面312を通じて車両前方へ出射された光は、各光線による反転投影像Iを上下左右に配列させるようにして、水平線Hよりもやや下方の鉛直線V上の点E2よりも下方であって、光軸Axよりも右側(対向車線側)の所定範囲を含む照射領域B2を照射する。このとき、点E2を通って水平線Hに平行な照射領域B2の上縁が、対向車線側水平カットオフラインC2を形成する。
図9に示すように、第1レンズ部31の第3屈折面311c及び出射面312を通じて車両前方へ出射された光は、各光線による反転投影像Iを上下や斜めに配列させるようにして、点E1よりも下方且つ点E2よりも左側であって、点E1と点E2とを結ぶ略45度の斜め線よりも下方の照射領域B3を照射する。このとき、点E1と点E2とを結ぶ照射領域B3の縁が、斜めカットオフラインC3を形成する。
以上の照射領域B1〜B3内では、自車線側水平カットオフラインC1,対向車線側水平カットオフラインC2又は斜めカットオフラインC3近傍において最も明るく、これらから下方へ離れるにつれて漸次暗くなる。これは、第1屈折面311a〜第3屈折面311cによる下方への出射光の偏向角が、光軸Axから上下に離れるにつれて漸次大きくなるためである。
また、以上の照射領域B1〜B3が合成されることにより、カットオフラインC1〜C3を含むカットオフライン部Bが形成される。
図10に示すように、第2レンズ部32から車両前方へ照射された光は、点E2よりも下方であって、カットオフライン部Bよりも左右に拡散された拡散配光部Rを形成する。
そして、図11に示すように、カットオフライン部Bと拡散配光部Rとが合成されて、すれ違いビームPが形成される。
以上の車両用灯具1によれば、第1レンズ部31及び第2レンズ部32の各出射面312,323が連続しているとともに、当該各出射面312,323の一部が重複しているので、第1レンズ部及び第2レンズ部が互いの領域を独立させてカットオフライン及び拡散配光部を形成していた従来に比べ、出射面312及び出射面323の総面積を小さくして投影レンズ3を小型化することができ、ひいては、当該車両用灯具1を小型化することができる。
[第二の実施形態]
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図12は、本発明の第二の実施形態における車両用灯具1Aの正面図であり、図13は、車両用灯具1Aの分解斜視図であり、図14〜図16は、図12のIV−IV線,V−V線及びVI−VI線での断面図である。
図12及び図13に示すように、車両用灯具1Aは、2つの発光素子2A,2Aと、投影レンズ3Aとを備えている。
このうち、2つの発光素子2A,2Aは、本発明に係る光源であり、それぞれ基板20に実装された状態で、左右方向へ所定の間隔を空けて支持プレート6の前面に並設されている。各発光素子2Aは、上記第一の実施形態における発光素子2と同様に構成されている。また、支持プレート6の後面には放熱フィン61,…が形成されている。
投影レンズ3Aは、発光素子2A,2Aの前方を覆うように配置され、ねじ5,…で支持プレート6に締結固定された筒状のレンズホルダ4Aに外縁部が固定されている。この投影レンズ3は、左右方向へ長尺に形成されており、図14〜図16に示すように、左側(自車線側)に形成された第1レンズ部31Aと、第1レンズ部31Aの右側(対向車線側)に隣接して形成された第2レンズ部32Aとを有している。第1レンズ部31A及び第2レンズ部32Aは、それぞれ凸レンズ状に形成されるとともに前後方向に沿った光軸Ax1及び光軸Ax2を有しており、当該光軸Ax1及び光軸Ax2上に発光素子2Aの角がそれぞれ位置するように配設されている。
具体的には、第1レンズ部31Aは、凸面状に形成された後面の入射面311Aと、光軸Axに直交する平面状に形成された前面の出射面312Aとを有している。このうち、入射面311Aは、上記実施形態における入射面311と同様に、第1屈折面311a〜第3屈折面311cから構成されている(図12参照)。
一方、第2レンズ部32Aは、左右方向に長尺な凸面状に形成された後面の入射面321Aと、光軸Axに直交する平面状に形成された前面の出射面323Aとを有している。
これら第1レンズ部31Aと第2レンズ部32Aとは、左右方向に隣接する部分が一体的に形成されている。また、第1レンズ部31Aの出射面312Aと第2レンズ部32Aの出射面323Aとは、互いに連続する面となっているとともに、その境界部分において互いの一部が重複した重複部Dを共有している(図17参照)。
図17(a),(b)は、図12のIV−IV線,V−V線での投影レンズ3Aの上下方向断面における光線軌跡を示す図である。
図17(a)に示すように、第1レンズ部31Aは、上記第一の実施形態における第1レンズ部31と同様に、上下方向断面において、光軸Ax1上の発光素子2Aから出射されて入射面311Aから入射した光のうち、一部が光軸Ax1よりも下方へ向かい、残りが光軸Ax1に沿って進むように、当該光を出射面312Aから出射させる。また、図17(b)に示すように、第2レンズ部32Aは、上下方向断面において、光軸Ax2上の発光素子2Aから出射されて入射面321Aから入射した光が光軸Ax2よりも下方へ向かうように、当該光を出射面323Aから出射させる。
図18は、図12のVI−VI線での投影レンズ3Aの左右方向断面における光線軌跡を示す図である。
この図に示すように、第1レンズ部31Aは、左右方向断面において、光軸Ax1上の発光素子2Aから出射されて入射面311Aから入射した光を、左右両側へ拡散するように出射面312Aから出射させる。また、第2レンズ部32Aは、左右方向断面において、光軸Ax2上の発光素子2Aから出射されて入射面321Aから入射した光を第1レンズ部31Aよりも更に左右両側へ拡散するように、出射面323Aから出射させる。このとき、第1レンズ部31Aの出射面312Aと第2レンズ部32Aの出射面323Aとが重複した重複部Dからは、本来出射面312A及び出射面323Aのそれぞれから出射される光の両方が同時に出射される。
図19は、投影レンズ3Aによって形成される投影像を示す図である。
この図に示すように、上記第一の実施形態における投影レンズ3と同様に、投影レンズ3Aのうち、第1レンズ部31Aによってカットオフライン部Bが形成され、第2レンズ部32Aによって拡散配光部Rが形成される。具体的には、第1レンズ部31Aの第1屈折面311a〜第3屈折面311cを通じて照射領域B1〜B3が形成される。そして、カットオフライン部Bと拡散配光部Rとが合成されて、すれ違いビームPが形成される。
以上の車両用灯具1Aによれば、上記第一の実施形態における車両用灯具1と同様の効果を奏することができる。つまり、第1レンズ部31A及び第2レンズ部32Aの各出射面312A,323Aが連続しているとともに、当該各出射面312A,323Aの一部が重複しているので、第1レンズ部及び第2レンズ部が互いの領域を独立させてカットオフライン及び拡散配光部を形成していた従来に比べ、出射面312A及び出射面323Aの総面積を小さくして投影レンズ3Aを小型化することができ、ひいては、当該車両用灯具1Aを小型化することができる。
なお、本発明は上記第一及び第二の実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
例えば、上記第一及び第二の実施形態では、投影レンズ3,3Aの第1レンズ部31,31Aが、3つの屈折面(第1屈折面311a〜第3屈折面311c)から構成された入射面311,311Aを有することとしたが、以下に説明するように、2つの屈折面から構成された入射面311,311Aを有することとしてもよい。
この場合、入射面311,311Aは、図20及び図21に示すように、自車線側(左側)に形成された第4屈折面311dと、対向車線側(右側)に形成された第5屈折面311eとから構成されている。
このうちの第4屈折面311dを通じて車両前方へ出射された光は、図20に示すように、各光線による反転投影像Iを上下や斜めに配列させるようにして、点E2よりも左側であって、当該点E2から左上方へ略15度で傾斜する線よりも下方の照射領域B4を照射する。このとき、点E2から左上方へ傾斜する照射領域B4の上縁が、自車線側(左側)の斜めカットオフラインC4を形成する。
一方、第5屈折面311eを通じて車両前方へ出射された光は、図21に示すように、上記実施形態における第2屈折面311bと同様にして、対向車線側水平カットオフラインC2を有する照射領域B2を照射する。
そして、これら照射領域B4及び照射領域B2が合成されることにより、斜めカットオフラインC4及び対向車線側水平カットオフラインC2を含むカットオフライン部Baが形成される。
1,1A 車両用灯具
2,2A 発光素子(光源)
3,3A 投影レンズ
31,31A 第1レンズ部
311,311A 入射面(第1レンズ部の入射面)
311a 第1屈折面
311b 第2屈折面
311c 第3屈折面
311d 第4屈折面
311e 第5屈折面
312,312A 出射面(第1レンズ部の出射面)
32,32A 第2レンズ部
321,321A 入射面(第2レンズ部の入射面)
322 反射面
323,323A 出射面(第2レンズ部の出射面)
Ax,Ax1,Ax2 光軸
B,Ba カットオフライン部
C1 自車線側水平カットオフライン
C2 対向車線側水平カットオフライン
C3,C4 斜めカットオフライン
D 重複部
P すれ違いビーム
R 拡散配光部

Claims (5)

  1. 少なくとも1つの光源と、
    カットオフラインを形成する第1レンズ部、及び前記カットオフラインよりも下方の拡散配光部を形成する第2レンズ部を有する投影レンズと、
    を備え、前記光源から出射された光を前記投影レンズによって車両前方に投影させて、すれ違いビームを形成する車両用灯具において、
    前記第1レンズ部及び前記第2レンズ部は、各出射面が連続しているとともに、当該各出射面の一部が重複していることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記第1レンズ部は凸レンズ状に形成され、
    前記第2レンズ部は前記第1レンズ部の外周に円環状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記第1レンズ部及び前記第2レンズ部は、それぞれ凸レンズ状に形成されて隣接配置され、互いに異なる前記光源から出射された光を車両前方に投影することを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  4. 前記第1レンズ部の入射面は、
    当該入射面のうちの自車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの自車線側水平カットオフラインを形成するための第1屈折面と、
    当該入射面のうちの対向車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの対向車線側水平カットオフラインを形成するための第2屈折面と、
    当該入射面のうち前記第1屈折面及び前記第2屈折面の間に形成されて、前記自車線側水平カットオフラインと前記対向車線側水平カットオフラインとを結ぶ斜めカットオフラインを形成するための第3屈折面と、
    から構成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用灯具。
  5. 前記第1レンズ部の入射面は、
    当該入射面のうちの自車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの自車線側の斜めカットオフラインを形成するための第4屈折面と、
    当該入射面のうちの対向車線側に形成されて、前記すれ違いビームのうちの対向車線側水平カットオフラインを形成するための第5屈折面と、
    から構成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用灯具。
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