JP2015076375A

JP2015076375A - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP2015076375A
Application number: JP2013213897A
Authority: JP
Inventors: 秀忠田中; Hidetada Tanaka
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-20
Also published as: US20150103551A1; EP2860441A1

Abstract

【課題】意匠性を損なわずに上方に広い照射領域を形成可能な直射光学系の車両用前照灯を提供する。
【解決手段】投影レンズ１２と、半導体光源１１と、を備え、投影レンズ１２によって半導体光源１１からの直接光を平行光Ｌ１として灯具前方に出射してハイビーム配光パターンＨを形成する直射型の車両用前照灯１であって、投影レンズ１２の入射面２２には、基準面２３と、基準面２３の下方で基準面２３よりも前側に傾いた光制御面２４と、が設けられており、基準面２３は、基準面２３と出射面２１とを通過した半導体光源１１からの直接光を略平行光Ｌ１とする形状とされており、光制御面２４は、光制御面２４と出射面２１とを通過した半導体光源１１からの直接光をハイビーム配光パターンＨの上部に出射する形状とされている、車両用前照灯１が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

直射光学系の車両用前照灯が特許文献１などに知られている。このような車両用前照灯は、光源と、光源からの光を制御して前方に投影する投影レンズとから構成されている。投影レンズが光源からの直接光を平行光となるように屈折させて灯具前方に出射させることにより、いわゆるハイビーム配光パターンを形成する。このような直射光学系の車両用前照灯は、部品点数が少ないので比較的容易に製造できる。

特開２０１２−１９０７５５号公報

このような直射光学系の車両用前照灯において、標識などを視認しやすくするために、オーバーヘッドサイン領域をハイビーム配光パターンの上方に形成することを提案している。特許文献１に記載の車両用前照灯においては、投影レンズに徐変レンズ面を形成することにより、オーバーヘッドサイン領域を形成可能としている。しかし、特許文献１の構成によれば、投影レンズの前面に除変レンズ面が形成されているため、車両用前照灯の意匠性が著しく損なわれていた。

そこで本発明は、意匠性を損なわずに上方に広い照射領域を形成可能な直射光学系の車両用前照灯を提供することを目的とする。

上記本発明に係る車両用前照灯によれば、
凸曲面の出射面と、入射面と、を有する投影レンズと、
前記投影レンズの後方焦点の近傍に設けられた半導体光源と、を備え、
前記投影レンズによって、前記半導体光源からの直接光を平行光として灯具前方に出射してハイビーム配光パターンを形成する、直射型の車両用前照灯であって、
前記投影レンズの前記入射面には、基準面と、前記基準面の下方で前記基準面よりも前側に傾いた光制御面と、が設けられており、
前記基準面は、前記基準面と前記出射面とを通過した前記半導体光源からの直接光を略平行光とする形状とされており、
前記光制御面は、前記光制御面と前記出射面とを通過した前記半導体光源からの直接光を前記ハイビーム配光パターンの上部に出射する形状とされている、車両用前照灯が提供される。

上記本発明に係る車両用前照灯によれば、光制御面によって、光源からの直接光を灯具前方の上方に向けて照射することができ、上方に広い照射範囲が得られる。この光制御面を投影レンズの後面に形成したので、投影レンズの出射面に光制御面を設けなくてもよく、車両用前照灯の意匠性が損なわれない。このため、意匠性を損なわずに上方に広い照射領域を形成可能な直射光学系の車両用前照灯を提供することができる。

また、上記本発明において、
前記光制御面は、左右方向に延びるように形成された平面であり、上方から下方に向かって徐々に前方側に傾くように複数の前記平面が配列されていてもよい。
上記本発明によれば、光制御面によって光を拡散させて上方向に広い範囲を照射することができる。

また、上記本発明において、
前記半導体光源は、左右方向に複数配列されており、前記投影レンズの後方焦点よりも後方に位置してもよい。
上記本発明によれば、半導体光源の間の隙間に起因する筋状の暗部が灯具前方に形成されにくくすることができる。

本発明によれば、意匠性を損なわずに上方に広い照射領域を形成可能な直射光学系の車両用前照灯を提供することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯の断面図である。投影レンズの断面図である。車両用前照灯が灯具前方に形成する配光パターンを示す図である。投影レンズを後方から見た図である。本発明の変形例に係る車両用灯具に搭載される投影レンズの図２に対応する図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯１について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る車両用前照灯１は、光源からの直接光を投影レンズを介して灯具前方に出射する、いわゆる直射型の灯具である。

＜全体構造＞
図１は、本実施形態に係る車両用前照灯１の断面図である。図１において、符号Ｆは灯具の前方、符号Ｌは灯具の左方、符号Ｒは灯具の右方を示す。図１に示したように、車両用前照灯１は、ハウジング２と、アウタレンズ３を備えている。ハウジング２は前方に開口する開口を有し、アウタレンズ３はこの開口を閉塞するようにハウジング２に取り付けられている。ハウジング２とアウタレンズ３とにより灯室Ｓが形成されている。

灯室Ｓの内部には、灯具ユニット１０が設けられている。灯具ユニット１０は、複数の半導体光源１１と、投影レンズ１２と、ヒートシンク１３と、ファン１４と、ブラケット１５とを備えている。

ブラケット１５は略板状の部材である。ブラケット１５は、広い面が前後方向を向くように灯室Ｓ内に配置されている。ブラケット１５の後方を向く面には、ヒートシンク１３が設けられている。ヒートシンク１３の後方には、ファン１４が設けられている。

ブラケット１５の前方を向く面には、複数の半導体光源１１が搭載されている。複数の半導体光源１１は、その発光面が前方を向く姿勢で、ブラケット１５に搭載されている。複数の半導体光源１１は、図１に示すように、左右方向に等間隔に配列されている。このブラケット１５は、取付ボルト１６を介してハウジング２に取り付けられている。

投影レンズ１２は、透明樹脂あるいは透明ガラスで形成することができる。投影レンズ１２は、レンズ取付部１７を介してブラケット１５に取り付けられている。投影レンズ１２は、その光軸Ａｘが灯具の前後方向を向くように配置されている。

投影レンズ１２は、一定の曲率を持った凸曲面の出射面２１と、入射面２２とを備えている。出射面２１は投影レンズ１２の前方を向く面であり、入射面２２は後方を向く面である。投影レンズ１２は、その後方焦点ｆが半導体光源１１の近傍に位置するように配置されている。より具体的には、半導体光源１１は、投影レンズ１２の後方焦点ｆの後方側に配置されている。

＜投影レンズの形状＞
次に、投影レンズ１２の形状と、配光パターンについて図２と図３を用いて説明する。図２は投影レンズ１２の縦断面図である。図２において、符号Ｆは灯具の前方、符号Ｕは灯具上方を示す。図３は、車両用前照灯１が灯具前方に形成する配光パターンを示す図である。

図２に示すように、投影レンズ１２の入射面２２は、基準面２３と、光制御面２４を備えている。本実施形態では、基準面２３は、投影レンズ１２の光軸Ａｘに対して直交する平面とされている。出射面２１は、基準面２３に入射した光が出射面２１から平行光として出射される形状とされている。つまり、基準面２３と出射面２１とを通過した半導体光源からの直接光は、平行光Ｌ１となって灯具前方に出射される。この平行光Ｌ１によって、図３に示すように、灯具前方にハイビーム配光パターンＨが形成される。
なお、このように、半導体光源１１から出射した光が直接、投影レンズ１２に入射されて、灯具前方に配光パターンが形成されるため、本実施形態に係る車両用前照灯１は直射型の車両用前照灯とも呼ばれる。

光制御面２４は、基準面２３の下方に基準面２３と連続して設けられている。図２には、基準面２３の断面を延長した仮想的な線を仮想線ｈとして示している。光制御面２４は、この仮想線ｈよりも前方に傾き、基準面２３よりも前側に傾いた形状とされている。つまり、光制御面２４上の点について、光軸Ａｘから離れた位置にある点ほど、光軸Ａｘに沿った方向について仮想線ｈから前方に大きく離れている。

図２に示したように、光制御面２４は、光制御面２４を通って出射面２１から灯具前方に出射された光が上向きに出射される、形状とされている。つまり、光制御面２４と出射面２１とを通過した半導体光源１１からの直接光は、上向き光Ｌ２となって灯具前方に出射される。この上向き光Ｌ２によって、図３に示すように、灯具前方にハイビーム配光パターンＨの上部の領域Ｇが照らされる。領域Ｇは、ハイビーム配光パターンＨと一部が重複するように設けてもよいし、ハイビーム配光パターンＨと離間した上方に設けてもよい。

図４は、投影レンズ１２を後方から見た図である。図４に示すように、光制御面２４は、上下方向に配列された複数の平面２５を備えている。一つ一つの平面２５は、左右方向に延びるように形成されている。個々の平面２５は、下方に位置する平面２５ほど、前方に徐々に傾くように形成されている。このため、下方の平面２５を通って出射面２１から出射した光は、上方の平面２５を通って出射面２１から出射した光よりも、上方を向いて灯具の前方に出射される。
なお、図４においては、便宜的に個々の平面２５を区別しやすいように、隣接する平面２５の稜線を明瞭に図示したが、この稜線は明確でなくてもよい。また、稜線を持たずに、個々の平面２５を連続的な曲面で接続してもよい。

＜効果＞
本実施形態に係る車両用前照灯１によれば、光制御面２４によってハイビーム配光パターンＨの上部の領域Ｇに光を照射して、ハイビーム配光パターンＨの上部の視認性を高めることができる。
ところで、光制御面２４と基準面２３とで形状が異なるので、入射面２２の形状は不均一である。しかし、この入射面２２は、灯具の後方を向くため、灯具の前方からは視認されにくい。したがって、光制御面２４を設けて入射面２２の形状が不均一となっても、この入射面２２が直接外部に視認されることがないので、車両用前照灯１の意匠性を損ねることがない。つまり、意匠性を損ねることなく、上方に広い照射領域Ｇを形成可能な直射光学系の車両用前照灯１が提供される。

また、本実施形態に係る車両用前照灯１によれば、このハイビーム配光パターンＨの上部の領域Ｇに光を照射するために、出射面２１の形状を変更しなくてもよい。このため、入射面２２の形状を均一な曲率を持つ凸曲面とすることができ、さらに車両用前照灯１の意匠性を高めることができる。

なお、本実施形態とは異なり、光源としてフィラメントバルブなどのバルブ光源を用いていた場合には、バルブ光源からの光には赤外線成分が多く含まれているので、投影レンズが高温になりやすい。このため、バルブ光源に近い位置に複雑な形状の光制御面を形成した場合には、光制御面が熱により変形してしまう虞があった。このため、投影レンズの出射面に光制御面を設けることが一般的であった。しかし、本発明者らは、ＬＥＤ素子などの半導体光源から出射される光に含まれる赤外線成分は、バルブ光源から出射される光と比べて少ないことに気が付いた。そこで本発明者は、光制御面を入射面に設けて、灯具の意匠性を損なうことなく、複雑な配光パターンを形成して視認性を高めることができる本発明を着想するに至った。

また、本実施形態に係る車両用前照灯１によれば、光制御面２４は上下方向に配列された複数の平面２５を備えている。このため、光制御面２４を通過して出射面２１から出射する光を、上下方向の広い範囲に拡散させて、上下方向の広い範囲を照射することができる。

また、本実施形態に係る車両用前照灯１によれば、左右方向に配列された複数の半導体光源１１が、投影レンズ１２の後方焦点ｆよりも後方に位置している。複数の半導体光源１１を左右方向に配列させて配置することにより、左右方向に幅広い配光パターンを形成することができる。
このとき、本実施形態とは異なり、半導体光源１１を投影レンズ１２の後方焦点に位置させた場合には、半導体光源１１の像がそのまま灯具前方に投影されてしまい、複数の半導体光源１１の互いの隙間に起因する暗部が灯具前方に形成されてしまう。しかし、本実施形態のように、投影レンズ１２の後方焦点ｆよりも後方に半導体光源１１を位置させると、隣り合う半導体光源１１の像の一部を重ねて灯具前方に投影できる。このため、半導体光源１１の互いの隙間に起因する暗部が灯具に投影されず、左右方向に連続する幅広の配光パターンを形成することができる。

＜変形例＞
投影レンズ１２の形状は、上述した例に限られない。例えば、基準面を平面ではなく、図５に示したように曲面で形成してもよい。図５は、本発明の変形例に係る車両用灯具に搭載される投影レンズ１２Ａの図２に対応する図である。以降の説明において、上述した部材と同様の部材には同じ符号を付して、その説明は省略する。

図５に示したように、本変形例に係る投影レンズ１２Ａは、凸曲面の出射面２１と、入射面２２とを備えている。入射面２２は、曲面で構成される基準面２３Ａと、基準面２３Ａの下方に形成される光制御面２４Ａとを備えている。
図５に示したように、本実施形態では、基準面２３Ａは、投影レンズ１２の光軸Ａｘ付近で後方に突き出し、光軸Ａｘから離れるにしたがって前方に位置するような曲面とされている。この基準面２３Ａについても、基準面２３Ａと出射面２１とを通過した半導体光源１１からの直接光が、平行光Ｌ１ａとなって灯具前方に出射される形状とされている。この平行光Ｌ１ａによって、灯具前方に図３に示すようなハイビーム配光パターンＨが形成される。

また、図５に示すように、光制御面２４Ａは、基準面２３Ａの下方に基準面２３Ａと連続して設けられている。図５には、基準面２３Ａの断面を延長した仮想的な線を仮想線ｈとして示している。光制御面２４Ａは、この仮想線ｈよりも前方に傾き、基準面２３よりも前側に傾いた形状とされている。つまり、光制御面２４Ａ上の点について、光軸Ａｘから離れた位置にある点ほど、光軸Ａｘに沿った方向について仮想線ｈから前方に大きく離れている。

図５に示したように、光制御面２４Ａと出射面２１とを通過した半導体光源１１からの直接光は、上向き光Ｌ２ａとなって灯具前方に出射される。この上向き光Ｌ２ａによって、灯具前方に図３に示すような領域Ｇが照らされる。

なお、上述の実施形態では、半導体光源１１を左右方向に配列させた例を説明したが、半導体光源１１を上下方向に配列させたり、面状に配列させてもよい。あるいは、単一の半導体光源１１を用いてもよい。

１：車両用前照灯
２：ハウジング
３：アウタレンズ
１０：灯具ユニット
１１：半導体光源
１２：投影レンズ
１３：ヒートシンク
１４：ファン
１５：ブラケット
１６：取付ボルト
１７：レンズ取付部
２１：出射面
２２：入射面
２３：基準面
２４：光制御面
Ｓ：灯室

Claims

凸曲面の出射面と、入射面と、を有する投影レンズと、
前記投影レンズの後方焦点の近傍に設けられた半導体光源と、を備え、
前記投影レンズによって、前記半導体光源からの直接光を平行光として灯具前方に出射してハイビーム配光パターンを形成する、直射型の車両用前照灯であって、
前記投影レンズの前記入射面には、基準面と、前記基準面の下方で前記基準面よりも前側に傾いた光制御面と、が設けられており、
前記基準面は、前記基準面と前記出射面とを通過した前記半導体光源からの直接光を略平行光とする形状とされており、
前記光制御面は、前記光制御面と前記出射面とを通過した前記半導体光源からの直接光を前記ハイビーム配光パターンの上部に出射する形状とされている、車両用前照灯。
前記光制御面は、左右方向に延びるように形成された平面であり、上方から下方に向かって徐々に前方側に傾くように複数の前記平面が配列されている、請求項１に記載の車両用前照灯。
前記半導体光源は、左右方向に複数配列されており、前記投影レンズの後方焦点よりも後方に位置している、請求項１または２に記載の車両用前照灯。