JP2016181372A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて部品点数を低減させつつ、ハーフミラーによる点灯フィーリングを得る。【解決手段】車両用灯具１は、ＬＥＤ３１と、ＬＥＤ３１の前方に配置され、当該ＬＥＤ３１から出射された光を前後方向と直交する方向へ広げつつ前方へ出射させる光学レンズ４と、光学レンズ４の前方に配置され、当該光学レンズ４から出射された光の一部を前方へ透過させつつ残りを後方へ反射させるハーフミラーレンズ５と、ハーフミラーレンズ５のレンズ部５１の後方に配置され、当該レンズ部５１で反射された光を当該レンズ部５１に向けて前方へ反射させるリフレクタ２の反射面２２ａとを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載される車両用灯具に関し、特に、ハーフミラーを備える車両用灯具に関する。

従来、車両に搭載される車両用灯具として、いわゆるハーフミラーを備えるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
この種の車両用灯具では、発光ダイオードなどの光源から前方へ出射された光が、ハーフミラーによってその一部が透過されつつ残りが後方へ反射され、このうち反射された光が反射部材によって再び前方のハーフミラーに向けて反射される。そして、これらが連続的に繰り返されることにより、光源からの直射光による実像とともに複数の虚像が形成された発光態様（点灯フィーリング）を得ることができる。

特開２００５−１４２１３２号公報 特開２００８−１０８７２９号公報

しかしながら、上記従来の車両用灯具では、光源に対応した点像しか得られないため、光源の点光りを抑えつつ当該灯具を広く面発光させるには多くの光源を配列させる必要が生じ、部品点数が増えてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べて部品点数を低減させつつ、ハーフミラーによる点灯フィーリングを得ることができる車両用灯具の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両用灯具であって、
光源と、
前記光源の前方に配置され、当該光源から出射された光を前後方向と直交する方向へ広げつつ前方へ出射させる光学レンズと、
前記光学レンズの前方に配置され、前記光学レンズから出射された光の一部を前方へ透過させつつ残りを後方へ反射させるハーフミラーレンズと、
前記ハーフミラーレンズの後方に配置され、当該ハーフミラーレンズで反射された光を当該ハーフミラーレンズに向けて前方へ反射させる反射面と、
を備え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、
前記光学レンズは、前記光源から出射された光を拡散させつつ前方へ出射させることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両用灯具において、
前記光源は、正面視円形状に複数配列され、
前記光学レンズは、正面視円形状に形成され、複数の前記光源からの光をそれぞれ周方向に広げつつ前方へ出射させ、
前記反射面は、前記光学レンズの正面視内周側に設けられ、
前記ハーフミラーレンズは、前記光学レンズと前記反射面との前方に配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両用灯具において、
前記光学レンズは、
複数の前記光源に対応する複数の導光ブロックが周方向に連結された形状に形成され、
前記複数の導光ブロックの各々が、対応する前記光源からの光を周方向に広げつつ前方へ出射させることを特徴とする。

本発明によれば、光源から出射された光が、光学レンズによって前後方向と直交する方向へ広げられつつ前方へ出射された後に、ハーフミラーレンズによって一部が前方へ透過されつつ残りが後方へ反射され、このうち後方へ反射された光が、反射面によって再びハーフミラーレンズに向けて前方へ反射される。そして、これらが連続的に繰り返されることによって、光学レンズからの直射光による実像とともに複数の虚像が形成された点灯フィーリングを得ることができる。
これにより、光学レンズによって広げられた領域に亘ってハーフミラーレンズが面発光することとなるため、光源に対応した点像しか得られなかった従来に比べ、少ない光源数で広い領域を面発光させることができる。
したがって、従来に比べて部品点数を低減させつつ、ハーフミラーによる点灯フィーリングを得ることができる。

実施形態における車両用灯具の斜視図である。 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III−III線での車両用灯具の断面図である。 図１のIV−IV線での車両用灯具の断面図である。 実施形態における車両用灯具の発光態様を説明するための図である。 実施形態における車両用灯具の発光態様を説明するための図である。 実施形態の第一の変形例における車両用灯具の斜視図である。 図７のVIII−VIII線での車両用灯具の断面図である。 実施形態の第二の変形例における車両用灯具の断面図である。

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。

図１は、本実施形態における車両用灯具１の斜視図であり、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III−III線及びIV−IV線での車両用灯具１の断面図である。
なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用灯具１から見た方向を意味するものとする。

車両用灯具１は、図示しない車両に搭載されるものであり、本実施形態では、車両後部に搭載されるテール＆ストップランプである。
具体的には、図１〜図３に示すように、車両用灯具１は、リフレクタ２と、ＬＥＤ（発光ダイオード）ユニット３と、光学レンズ４と、ハーフミラーレンズ５とを備えており、これらが後方からこの順に組み合わされて構成されている。

このうち、リフレクタ２は、正面視矩形状の平板部２１と、平板部２１の中央から前方へ突出しつつ前面が閉塞された円筒状の突設部２２とを有する形状に形成されている。
突設部２２の前面は、後述するように、ハーフミラーレンズ５で反射された光をさらに反射させる反射面２２ａとなっている。この反射面２２ａは、中央に向かって前方へ緩やかに膨出する面状に形成されており、本実施形態では、最外周部での最大の傾斜角度（前後方向と直交する面に対する角度）αが約６°となっている。但し、この傾斜角度αは０°〜１０°の範囲であればよく、つまり、反射面２２ａは平坦面であってもよい。

また、リフレクタ２は、ＬＥＤユニット３を支持する支持部材でもあり、そのための短筒状の外側支持部２３及び内側支持部２４が、平板部２１の前面に突設されている。これら外側支持部２３及び内側支持部２４は、いずれも突設部２２と同心状に設けられており、このうち外周側の外側支持部２３の方が内周側の内側支持部２４よりも高く形成されている。

ＬＥＤユニット３は、複数（本実施形態では８つ）のＬＥＤ３１が円環板状のＬＥＤ基板３２の前面内周側に実装されて構成されている。複数のＬＥＤ３１は、各発光面を前方に向けた状態で、ＬＥＤ基板３２と同心の円周上に均等間隔で配列されている。ＬＥＤ基板３２は、リフレクタ２の突設部２２の外径よりもやや大きい内径と、リフレクタ２の外側支持部２３の内径よりもやや小さい外径とを有する形状に形成されている。これにより、ＬＥＤユニット３は、ＬＥＤ基板３２が突設部２２と外側支持部２３との間に嵌合しつつ当該ＬＥＤ基板３２の後面が内側支持部２４に当接した状態で、リフレクタ２に支持されている。

光学レンズ４は、略円筒状の導光部４１と、この導光部４１を支持する脚部４２とを有している。
このうち、導光部４１は、複数のＬＥＤ３１の配列円と略同径に形成され、突設部２２よりも外周側であって当該突設部２２の前半部よりもやや前側の位置に配置されている。具体的には、図４に示すように、導光部４１は、複数のＬＥＤ３１に対応する複数の導光ブロック４１０が周方向に沿って一体的に連結された形状に形成されている。

各導光ブロック４１０は、径方向の厚さが略一定に形成されて、対応するＬＥＤ３１の前方に位置しており、その後部が、当該ＬＥＤ３１からの光を内部に入射させる入光部となっている。当該後部は、後方へ突出する略裁頭円錐状に形成されており、その後端には、後方へ開口する凹部４１０ａが設けられている。
凹部４１０ａの底部には、後方へ膨出する凸面状（非球面）の第一入射面４１１が、ＬＥＤ３１と対向する位置に設けられている。この第一入射面４１１は、その焦点付近にＬＥＤ３１が位置するように設けられており、ＬＥＤ３１から前方へ出射されて当該第一入射面４１１に入射した光を、前後方向に略沿った平行光としつつ導光ブロック４１０内に入射させる。
凹部４１０ａの内周面は、第二入射面４１２となっている。この第二入射面４１２は、ＬＥＤ３１の前方周囲を覆うように第一入射面４１１の周縁部から後方へ立設された略裁頭円錐面であり、ＬＥＤ３１から出射された光のうち第一入射面４１１よりも側方へ向かうものを導光ブロック４１０内に入射させる。
各導光ブロック４１０の後部（入光部）の外周面は、反射面４１３となっている。この反射面４１３は、第二入射面４１２の先端（後端）から前方へ向かって外側へ広がるように傾斜した略裁頭円錐面であり、第二入射面４１２から導光ブロック４１０内に入射した光を、前後方向に略沿うように内部反射させて前方への平行光とする。
また、各導光ブロック４１０の前面は、前方へ光を出射させる出射面４１４となっている。出射面４１４は、前後方向と直交する平面上に魚眼カット状の複数のレンズカットが形成されたレンズカット面となっており、隣接する他の導光ブロック４１０の出射面４１４と境目なく連なっている。この出射面４１４は、第一入射面４１１または反射面４１３から前方への光を、複数のレンズカットで拡散させつつ前方へ出射させる。

光学レンズ４の脚部４２は、図２及び図３に示すように、前端に内周側への鍔を有する円筒状に形成されており、当該前端の鍔が導光部４１の外周面と連結されている。この脚部４２は、後端面がＬＥＤ基板３２の前面と当接しており、当該脚部４２とリフレクタ２の内側支持部２４とでＬＥＤ基板３２を前後方向に挟持することでＬＥＤユニット３を固定している。
また、脚部４２は、導光部４１よりも後側まで延出しており、この延出長さ（前後方向の高さ）が導光部４１（各導光ブロック４１０の入光部）とＬＥＤ３１との前後方向の距離や、リフレクタ２の反射面２２ａと導光部４１の出射面４１４との前後方向の距離を規定するようになっている。

ハーフミラーレンズ５は、前後方向に略直交する板状のレンズ部５１と、このレンズ部５１の周縁から後方へ延出する略円筒状の側板部５２とを有する形状に形成されている。
このうち、レンズ部５１は、略均一肉厚の湾曲円板状に形成されて、リフレクタ２の反射面２２ａ及び光学レンズ４の導光部４１の前方に配置されている。このレンズ部５１は、透過率と反射率とが略等しいビームスプリッタ―であり、後述するように、光学レンズ４の導光部４１から前方へ出射された光の一部を透過させつつ残りを後方へ反射させる。
より詳しくは、レンズ部５１は、反射光を内周側（正面視中央側）へ向けるように、中央に向かって前方へ緩やかに膨出する形状に形成されており、本実施形態では、最外周部での最大の傾斜角度（前後方向と直交する面に対する角度）βが約６°となっている。但し、この傾斜角度βは−１０°〜１０°の範囲であればよく、つまり、レンズ部５１の前面が平坦面や凹面であってもよい。

側板部５２は、後端面が光学レンズ４の脚部４２の前面に当接しており、その前後方向の長さ（高さ）によりレンズ部５１の前後方向の位置を規定しつつ、当該レンズ部５１を支持している。具体的には、側板部５２の前後方向の長さ等により、光学レンズ４の導光部４１の出射面４１４とレンズ部５１との前後方向の距離Ｌ１と、最外周部でのリフレクタ２の反射面２２ａとレンズ部５１との前後方向の距離Ｌ２とが所定値に規定されるようになっている。
これら距離Ｌ１及び距離Ｌ２は、いずれも２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で設定されることが好ましく、約１０ｍｍであることがより好ましい。但し、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも長くなると、光学レンズ４の出射面４１４からの光がリフレクタ２（突設部２２）の側面に遮られて光像の形成に支障をきたし得る。そのため、距離Ｌ１は距離Ｌ２と同等以下，すなわち、光学レンズ４の出射面４１４の前後方向位置がリフレクタ２の反射面２２ａの最外周部と同じか、それよりも前方であることが好ましく、本実施形態では、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも短く設定されている。

以上の構成を具備する車両用灯具１では、複数のＬＥＤ３１から前方へ出射された光が、光学レンズ４の導光部４１（複数の導光ブロック４１０）によって周方向に広げられつつ前後方向に略沿った平行光とされて、当該導光部４１の出射面４１４全面から拡散されつつ前方へ出射される。
光学レンズ４（導光部４１）の出射面４１４から出射した光は、図５に示すように、ハーフミラーレンズ５のレンズ部５１により、その一部が当該レンズ部５１を透過して前方へ照射されるとともに、残りが後方へ反射される。このとき、レンズ部５１で後方へ反射される光は、当該レンズ部５１の傾斜角度（曲率）に応じて、内周側に向けて反射される。
レンズ部５１で反射された光は、リフレクタ２の反射面２２ａによって再びレンズ部５１に向けて前方へ反射される。このとき、反射面２２ａで前方へ反射される光は、当該反射面２２ａの傾斜角度（曲率）や入射角に応じて、さらに内周側に向けて反射される。この光は、ハーフミラーレンズ５のレンズ部５１により、その一部が当該レンズ部５１を透過して前方へ照射されるとともに、残りが後方へ反射される。
そして、同様にしてレンズ部５１での透過・反射と反射面２２ａでの反射とが連続的に繰り返されることにより、図６に示すように、光学レンズ４（導光部４１）の出射面４１４からの直射光によるリング状の実像の内周側に、同じくリング状の複数の虚像が奥行きをもって現れることとなる。こうして、ハーフミラーレンズ５のレンズ部５１は、光学レンズ４からの直射光による発光部だけでなく、その内周側にまで亘って多重リング状に発光する。
また、複数の光像間のピッチや深さ（奥行き感）は、上述した傾斜角度α，βや距離Ｌ１，Ｌ２等を調整することにより変更可能となっている。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１によれば、各ＬＥＤ３１から出射された光が、光学レンズ４の導光部４１によって前後方向と直交する周方向へ広げられつつ前方へ出射された後に、ハーフミラーレンズ５のレンズ部５１によって一部が前方へ透過されつつ残りが後方へ反射され、このうち後方へ反射された光が、リフレクタ２の反射面２２ａによって再びハーフミラーレンズ５（レンズ部５１）に向けて前方へ反射される。そして、これらが連続的に繰り返されることによって、光学レンズ４（導光部４１）からの直射光による実像とともに複数の虚像が形成された発光態様（点灯フィーリング）を得ることができる。
これにより、光学レンズ４によって広げられた領域に亘ってハーフミラーレンズ５のレンズ部５１が面発光することとなるため、光源に対応した点像しか得られなかった従来に比べ、少ない光源（ＬＥＤ３１）数で広い領域を面発光させることができる。
したがって、従来に比べて部品点数を低減させつつ、ハーフミラーによる点灯フィーリングを得ることができる。

［第一の変形例］
続いて、上記実施形態の第一の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図７は、本変形例における車両用灯具１Ａの斜視図であり、図８は、図７のVIII−VIII線での車両用灯具１Ａの断面図である。

図７及び図８に示すように、車両用灯具１Ａは、上記実施形態よりも少ない数（本変形例では４つ）のＬＥＤ３１によってリング状の面発光を実現する点において、上記実施形態における車両用灯具１と異なっている。
具体的に、車両用灯具１Ａは、上記実施形態における光学レンズ４に代えて、複数のＬＥＤ３１の配列円と略同径に形成された正面視円形状の光学レンズ７を備えている。この光学レンズ７は、複数のＬＥＤ３１に対応する複数の導光ブロック７０が周方向に沿って一体的に連結された形状に形成されており、上記実施形態における光学レンズ４の導光部４１と同様に配置されている。

各導光ブロック７０は、対応するＬＥＤ３１と対向する位置に設けられた入射面７１と、入射面７１の前方に設けられた一対の第一反射面７２と、一対の第一反射面７２の反射方向（光学レンズ７の周方向）にそれぞれ設けられた複数の第二反射面７３と、複数の第二反射面７３の前方に設けられた出射面７４とを有している。
そして、当該各導光ブロック７０では、ＬＥＤ３１からの光が、入射面７１によって前後方向に略沿った平行光とされつつ当該導光ブロック７０内に入射した後に、一対の第一反射面７２によって周方向の両側へ分岐されつつ反射され、複数の第二反射面７３によって前方へさらに反射されて、出射面７４から拡散されつつ前方へ出射される。

また、光学レンズ７の隣り合う２つの出射面７４の間、つまり、一対の第一反射面７２の前方と導光ブロック７０間の連結部の前方には、目隠し用のブラケット８が配置されている。

以上の車両用灯具１Ａによれば、上記実施形態における車両用灯具１よりもさらに少ない光源（ＬＥＤ３１）数でリング状の面発光を実現することができる。

［第二の変形例］
続いて、上記実施形態の第二の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図９は、本変形例における車両用灯具１Ｂの断面図であって、上記第一の変形例の図８と同様の断面方向のものである。

図９に示すように、車両用灯具１Ｂは、上記第一の変形例よりもさら少ない数（本変形例では２つ）のＬＥＤ３１によってリング状の面発光を実現する点において、上記第一の変形例における車両用灯具１Ａと異なっている。
具体的に、車両用灯具１Ｂは、上記実施形態における光学レンズ４に代えて、複数のＬＥＤ３１の配列円と略同径に形成された正面視円形状の光学レンズ９を備えている。この光学レンズ９は、複数のＬＥＤ３１に対応する複数の導光ブロック９０が周方向に沿って一体的に連結された形状に形成されており、上記実施形態における光学レンズ４の導光部４１と同様に配置されている。

各導光ブロック９０は、対応するＬＥＤ３１と対向する位置に設けられた入射面９１と、入射面９１の前方に設けられた一対の第一反射面９２と、一対の第一反射面９２のうちの後半部の反射方向（光学レンズ９の周方向）にそれぞれ設けられた複数の第二反射面９３と、一対の第一反射面９２のうちの前半部の反射方向（光学レンズ９の周方向）であって複数の第二反射面９３よりも一対の第一反射面９２から遠い位置にそれぞれ設けられた複数の第三反射面９４と、複数の第二反射面９３及び複数の第三反射面９４の前方に設けられた第一出射面９５及び第二出射面９６とを有している。
そして、当該各導光ブロック９０では、ＬＥＤ３１からの光が、入射面９１によって前後方向に略沿った平行光とされつつ当該導光ブロック９０内に入射した後に、一対の第一反射面９２によって周方向の両側へ分岐されつつ反射され、複数の第二反射面９３及び複数の第三反射面９４によって前方へさらに反射されて、第一出射面９５及び第二出射面９６から拡散されつつ前方へ出射される。

以上の車両用灯具１Ｂによれば、上記第一の変形例における車両用灯具１Ａよりもさらに少ない光源（ＬＥＤ３１）数でリング状の面発光を実現することができる。

［他の変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態その変形例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、導光部４１の出射面４１４に魚眼カット状の複数のレンズカットが形成されていることとしたが、当該出射面４１４は出射光を拡散可能であればよく、他種のレンズカットが形成されたレンズカット面であってもよいし、シボ加工が施されたシボ面などであってもよい。

また、ハーフミラーレンズ５の透過率と反射率とは等しくなくともよく、所望の発光態様（点灯フィーリング）に応じてこの透過率と反射率との割合を調整してもよい。

また、車両用灯具１を他の灯具と組み合わせてもよい。例えば、車両用灯具１の外周側に円環状に発光する他の灯具を配置し、当該他の灯具と協働してテール＆ストップランプとして機能するように構成してもよい。
さらに、本発明に係る車両用灯具は、テール＆ストップランプ以外の車両用灯具にも広く適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 車両用灯具
２ リフレクタ
２２ａ 反射面
３ ＬＥＤユニット
３１ ＬＥＤ（光源）
４，７，９ 光学レンズ
４１ 導光部
４１０，７０，９０ 導光ブロック
５ ハーフミラーレンズ
５１ レンズ部
Ｌ１ 距離
Ｌ２ 距離
α 傾斜角度
β 傾斜角度

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源の前方に配置され、当該光源から出射された光を前後方向と直交する方向へ広げつつ前方へ出射させる光学レンズと、
   前記光学レンズの前方に配置され、前記光学レンズから出射された光の一部を前方へ透過させつつ残りを後方へ反射させるハーフミラーレンズと、
   前記ハーフミラーレンズの後方に配置され、当該ハーフミラーレンズで反射された光を当該ハーフミラーレンズに向けて前方へ反射させる反射面と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光学レンズは、前記光源から出射された光を拡散させつつ前方へ出射させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記光源は、正面視円形状に複数配列され、
   前記光学レンズは、正面視円形状に形成され、複数の前記光源からの光をそれぞれ周方向に広げつつ前方へ出射させ、
   前記反射面は、前記光学レンズの正面視内周側に設けられ、
   前記ハーフミラーレンズは、前記光学レンズと前記反射面との前方に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記光学レンズは、
   複数の前記光源に対応する複数の導光ブロックが周方向に連結された形状に形成され、
   前記複数の導光ブロックの各々が、対応する前記光源からの光を周方向に広げつつ前方へ出射させることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。

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