JP2018113134A

JP2018113134A - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP2018113134A
Application number: JP2017002174A
Authority: JP
Inventors: 松本　昭則; Akinori Matsumoto; 昭則松本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-19

Abstract

【課題】投影レンズの球面部の形状が目立たず、多様なデザインに適用可能な車両用前照灯を提供する。【解決手段】光源（９）と、該光源の前方に配置され、前記光源からの光を直接的または間接的に、前方に投射・配光する投影レンズ（７）とを備える車両用前照灯（１）であって、前記投影レンズ（７）は、光源側に配置された第１のレンズ（１６）および該第１のレンズ（１６）の前方に配置された第２のレンズ（１７）の２枚のレンズで構成され、前記第２のレンズ（１７）が、配光形成に寄与する凸レンズ領域（１８）および該凸レンズ領域（１８）の外側に向かって出射面（１７ｂ）および入射面（１７ａ）ともに曲率連続で延びる、光学的に寄与しない周辺領域（１９）を備え、前記第２のレンズの出射面（１７ａ）の曲率が、前記第１のレンズの入射面（１６ａ）の曲率よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に係り、より詳細には、配光形成部材である投影レンズを備えた車両用前照灯に関する。

従来、車両用前照灯の分野において、投影レンズにより光源からの光を直接的または間接的に、車両の前方に投射・配光する灯具が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。投影レンズは、略半球状の厚肉の両凸または平凸のレンズであり、灯室内において、曲率の大きい突出した球面が車両の前方に向くように配置される。この突出した面は、車両を前方から観察した際、周辺に配置された部材と明確に区別されて、円形または球形であるという特徴的な視覚的印象を需要者に与える。

投影レンズ前面の円形または球形の形状は外観の印象に重大な影響を及ぼすため、投影レンズを採用した車両用前照灯では、前照灯の外観、ひいては車両前面の外観が類似することになり、斬新なデザインを求める需要者の多様なニーズに対応できないという問題がある。

投影レンズ前面の形状を目立たせないようにした車両前照灯としては、特許文献２〜４が例示される。特許文献２は、複数の投影レンズがフランジ状の周辺領域で一体に成形された車両用前照灯を開示する。また、特許文献３は、灯室内の投影レンズ周辺の全領域に透明基板を配置した車両用前照灯を開示する。しかしながら、レンズの球面は周辺領域や基板面から突出し、投影レンズ前面の球形状の印象は強いままである。特許文献４は、投影レンズを２枚のレンズで構成した車両用前照灯を開示するが、レンズの前面への突出は緩和されているものの、フランジ領域とレンズ出射面との境界で屈曲し、境界線が目立って、レンズの円形状の印象は強く残る。

このように、投影レンズ前面の球面部が顕著な印象を与えるのは、球面部の曲率が大きく、周辺領域との境界線が顕著であるからである。そこで、発明者は、前面カバーを介して透けて見える投影レンズの、配光に寄与する球面部と配光に寄与しないフランジ領域との境界を曲率連続に形成すれば、境界が目立たないという発想のもとに本発明を提案するものである。

特開２０１０−３５８９号公報特開２０１３−１４９４４３号公報特開平２−１９２６０２号公報特開２０１６−１４９２７４号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、投影レンズの球面または円形の形状が目立たず、多様なデザインに適用可能な車両用前照灯を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一つの形態に係る車両用前照灯は、光源と、該光源の前方に配置され、前記光源からの光を直接的または間接的に、前方に投射・配光する投影レンズとを備える車両用前照灯であって、前記投影レンズは、光源側に配置された第１のレンズおよび該第１のレンズの前方に配置された第２のレンズの２枚のレンズで構成され、前記第２のレンズが、配光形成に寄与する凸レンズ領域ならびに該凸レンズ領域の外側に向かって出射面および入射面ともに曲率連続で延びる、光学的に寄与しない周辺領域を備え、前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第１のレンズの入射面の曲率よりも小さい。

上記形態において、前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第２のレンズの入射面の曲率よりも小さいことが好ましい。

上記形態において、前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第１のレンズの出射面の曲率よりも小さいことが好ましい。

上記形態において、前記第１のレンズに、光源および支持部材を一体的に組み付けた標準ユニットと、前記第２のレンズに、レンズ支持部材を一体的に組み付けたレンズユニットとを備え、前記標準ユニットと前記レンズユニットとにより構成された灯具ユニットを備えることも好ましい。

上記形態において、前記レンズユニットは、前記標準ユニットに対して着脱可能に構成され、前記レンズユニットに一体化された第２のレンズとは異なる外形の第２のレンズを一体化した他のレンズユニットに交換可能に構成されていることも好ましい。
ことも好ましい。

上記形態において、前記第１のレンズの出射面に、凹凸形状のテクスチャを有することも好ましい。

本発明によれば、投影レンズの球面部の形状が目立たず、多様なデザインに適用可能な車両用前照灯を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。同形態に係る車両用前照灯の縦断面図（図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図）である。同形態に係る車両用前照灯の水平断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図）である。同形態に係る車両用前照灯の光線を示す図である。（ａ）は、実施例２に係る車両用前照灯の正面図、（ｂ）は（ａ）の車両用前照灯に係る第２のレンズの正面図である。実施例３に係る車両用前照灯の灯具ユニットの斜視図である。実施例３に係る車両用前照灯の灯具ユニットに用いられる別の形状のレンズユニットの斜視図である。実施例４に係る車両用前照灯の第１のレンズの拡大縦断面図である。

以下、本発明に係る車両用前照灯の実施の形態について、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。

なお、本明細書において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等の方向を示す用語は、特に指定しない限り、本発明の実施の形態に係る車両用前照灯が車両に取り付けられた状態における方向を意味する。また、各実施例において同一の構成には同一の符号を参照して、重複する説明は省略する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用前照灯１の正面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿う概略断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。各図において、矢印Ｌ−Ｒは車両用前照灯が車両に取り付けられた状態における左右方向を、矢印Ｕ−Ｄは同上下方向を、矢印Ｆ−Ｂは同前後方向を示す。

図１〜３に示すように、車両用前照灯１は、前方が開口を有する容器状のランプボディ２と、ランプボディ２の開口部に装着された透明な前面カバー３によって灯室４が形成されている。

灯室４内には、灯具ユニット５が配置され、灯具ユニット５は、ランプボディ２の後部内面に設けられた光軸調整機構６を介してランプボディ２に取り付けられている。灯具ユニット５は、前方に配置された投影レンズ７と、後方に配置されたリフレクタ８と、リフレクタ８の反射面８ａの第１焦点近傍に配置された光源９と、光源９を支持し、光源９から放熱するためのヒートシンク１０と、ヒートシンク１０の後方に配置され、灯具ユニット５のランプボディ２への取付を可能とする金属製の支持部材１１と、ヒートシンク１０の前方に一体的に形成されたシェード１２とを備える、投射型灯具ユニットとして構成されている。

光軸調整機構６は、１つの玉継手１３、２つのエイミングスクリュ１４およびエイミングアクチュエータ１５を備え、灯具ユニット５は、支持部材１１の上部で玉継手１３に接続され、下部でエイミングスクリュ１４に接続されて、ランプボディ２に傾動自在に支持され、エイミングアクチュエータ１５の駆動によって照明光の光軸調整が行われる。

投影レンズ７は、光源９の前方に配置された第１のレンズ１６、および第１のレンズ１６の前方に光軸を第１のレンズ１６と共有するように配置された第２のレンズ１７の２枚のレンズで構成されている。投影レンズ７については後で詳述する。

リフレクタ８は、略半楕円形状の鉛直断面形状および楕円をベースとした自由曲線形状の水平断面形状を有し、内側の反射面８ａには、通常、アルミ蒸着膜などの光反射性被膜が形成されている。リフレクタ８は、その反射面８ａの第１焦点が光源９の発光部近傍に対応するように配置されている。

シェード１２は、ヒートシンク１０の前方に形成されており、下面はシェード１２の先端までヒートシンク１０と面一に延びているのに対して、上面は反射面８ａの第２焦点に対応する位置で上面前端１２ａを形成し、前方へ向かって湾曲して下方に延びている。即ち、シェード１２の先端１２ｂの鉛直方向厚さが薄くなるように形成されている。このシェード１２の先端１２ｂは、投影レンズ７を保持するレンズホルダの役割を果たしている。

光源９は、矩形状の発光面を有する白色発光ダイオードが発光面を上方に向けて基板上に載置されている。基板は、ヒートシンク１０の基板搭載面上に配置され、光源９を保持するとともに、光源９に電流を供給する。なお、光源９の種類はこれに限定されるものではなく、他に、白熱電球や放電管、他のダイオード等を使用してもよい。

次に、本発明の要部である投影レンズ７について詳細に説明する。

第１のレンズ１６は、光源９側に配置されており、後面が、光源９から出射され、リフレクタ８で反射された光を入射する入射面１６ａであり、前面が、該光を第２のレンズ１７に向けて出射する出射面１６ｂである。第１のレンズ１６は、入射面１６ａから入射した光を収束して出射面１６ｂから出射する正の屈折力を有する、入射面１６ａおよび出射面１６ｂが凸面の両凸レンズであり、球面レンズであっても非球面レンズであってもよい。

第２のレンズ１７は、第１のレンズ１６の前方、すなわち、車両の前方側に、第１のレンズ１６と光軸Ａｘを共有するように配置されており、図１に示すように、車両を前方から観察した際に、前面カバー３を透過して視認される。すなわち、第２のレンズは車両前照灯１において意匠部材の役割を果たす。

第２のレンズ１７は、図３に示すように、配光の形成に寄与し、正面視円形の凸レンズ領域１８、および凸レンズ領域１８の外側に向かって出射面１７ｂおよび入射面１７ａともに曲率連続で延びる光学的に寄与しない周辺領域１９を備えている。本明細書において、「曲率連続で延びる（連続する）」とは、連続する２つの面の曲率が境界近傍で連続的に変化して、その境界が線として認識できないことを意味する。また、「光学的に寄与しない」とは、車両用前照灯において、光を収束して前方へ投影するという投影レンズの特性を有さず、所定の配光パターンを形成するために寄与しないことを意味する。

第２のレンズ１７は、後面が、第１のレンズ１６により屈折された光を入射する入射面１７ａであり、前面が、該光を車両の前方に向かって出射する出射面１７ｂである。凸レンズ領域１８は、入射面１７ａから入射した光を収束して出射面１７ｂから出射する正の屈折力を有する、入射面１７ａおよび出射面１７ｂが凸面の両凸レンズまたは入射面１７ａが平面で出射面１７ｂが凸面の平凸レンズであり、球面レンズであっても、非球面レンズであってもよい。そして、凸レンズ領域１８における第２のレンズの出射面１７ｂの曲率は、少なくとも前記第１のレンズの入射面１６ａの曲率よりも小さくなるように構成されている。第２レンズの出射面１７ｂの曲率は、曲率をレンズの曲率半径（ｍｍ）の逆数として表した場合、１／１００以下であることが好ましい。

光源からの光の取り込み効率を最大とするためには、レンズの入射面の曲率は、小さいことが好ましい。したがって、通常第１のレンズ１６の入射面１６ａの曲率は小さく構成される。そのため、第２のレンズ１７の出射面１７ｂの曲率を第１のレンズ１６の入射面１６ａより小さく構成すれば、第２のレンズ１７の出射面１７ｂの曲率は十分小さいものとなり、前方から観察した際の球形状の印象を和らげることができる。

また、凸レンズ領域１８における第２のレンズ１７の出射面１７ｂの曲率は、第２のレンズ１７の入射面１７ａの曲率よりも小さいことが好ましく、凸レンズ領域１８における第２のレンズ１７の出射面１７ｂの曲率は第１のレンズ１６の出射面１６ｂの曲率よりも小さいことも好ましい。このような構成により、より外側にあるレンズの意匠面の曲率が小さくなるため、前方から観察した際の形状における視覚的効果が高くなる。

図４は、本実施の形態に係る、車両用前照灯１の光線を示す図である。符号ｆ₁およびｆ_２はそれぞれ第１のレンズ１６および第２のレンズ１７（の凸レンズ領域１８）の後方焦点であり、符号ｏ_１およびｏ_２はそれぞれ第１のレンズ１６および第２のレンズ１７の主点である。また、符号ＦおよびＯは組み合わせレンズである投影レンズ７の後方焦点および主点である。リフレクタ８の第１焦点に配置された光源９から出射した光線は、リフレクタ８の反射面８ａで反射され、リフレクタ８の第２焦点位置であって、投影レンズ７の後方焦点面Ｆに相当する、シェード１２の上面前端１２ａに集光する。シェードの上面前端１２では、光が部分的に遮蔽されて所定のカットオフラインを形成する。次いで、光は第１のレンズ１６に入射し、正の屈折力によって収束されて出射され、第２のレンズ１７（の凸レンズ領域１８）に入射する。この光は、さらに、正の屈折力によって収束されて、平行光として前方へ出射される。この時、投影レンズ７の組み合わせレンズとしての焦点距離ＯＦは、第１のレンズ１６の焦点距離ｏ_１ｆ_１および第２のレンズ１７（の凸レンズ領域１８）の焦点距離ｏ_２ｆ_２よりも短くなる。

したがって、投影レンズ７を２枚のレンズを前後に配置した構成としたことにより、それぞれのレンズ屈折力を分散させることができるため、同じ焦点距離を有するように構成された１枚の投影レンズと比べると、各レンズを薄く形成することができる。また、各レンズを薄く形成するため、レンズの形成のための時間を短縮することができ、製造コストを低減することができる。

本実施例において、第２のレンズ１７は、凸レンズ領域１８と周辺領域１９とが一体的に六角形を形成している。

第１のレンズ１６および第２のレンズ１７は、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂を、金型に注入し、冷却、固化させる射出成形により形成される。しかし、レンズの材質はこれらに限定されるものではなく、光源から放射される光（可視光）を屈折させて所望の配光パターンを形成できるものであれば良く、例えばガラスであってもよい。また、周辺領域１９は、凸レンズ領域１８と同じ材料または少なくとも同じ屈折率を有する材料を用いて、凸レンズ領域１８と一体的に形成されることが好ましい。

凸レンズ領域１８において、第２のレンズ１７の出射面１７ｂの曲率を十分小さく構成し、かつ凸レンズ領域１８と周辺領域１９とを出射面１７ｂだけでなく入射面１７ａでも曲率連続で連続させることによって、第２のレンズ１７の球形状が目立たないだけでなく、凸レンズ領域１８と周辺領域１９との間の境界線が目立たなくなる。したがって、車両を前方から観察した際、図１に示すような六角形の形状がレンズの形状として認識される。このように、本実施例によれば、投影レンズ７の球面部の形状が目立たず、かつ投影レンズ７に正面視六角形という従来にはない斬新な外観イメージが得られる。

上記構成からなる車両用前照灯１では、光源９の発光面から出射した光は、リフレクタ８で反射され、投影レンズ７および前面カバー３を透過して、前方へ照射される。即ち、灯具ユニット５によって、シェード１２の上面前端１２ａに対応する所定のカットオフラインを持つすれ違いビーム用の配光が形成される。

（実施例２）
実施例２に係る車両用前照灯は、実施例１の第２のレンズ１７の形状を、図５に示す通りに構成したものであり、その他の構成は実施例１の車両用前照灯１と同一である。

本実施例において、第２のレンズ１７０は、図５（ｂ）に示すように、配光に寄与する凸レンズ領域１８０と光学的に寄与しない周辺領域１９０とが、逆台形を形成するように構成されている。この場合、車両前照灯を前方から観察すると、図５（ａ）のように、逆台形状のレンズを有するものとして認識される。このように、本実施例によれば、投影レンズ７の球面部の形状が目立たず、かつ投影レンズ７に正面視逆台形という従来にはない斬新な外観イメージが得られる。また、周辺領域の形状を変更することによって、第２のレンズの形状は、上記に限らず、任意の形状とすることができ、様々な異形レンズに適用することが可能となる。

（実施例３）
図６は、実施例３に係る自動車用前照灯の灯具ユニット５０を示している。実施例１の灯具ユニット５は、第１のレンズ１６および第２のレンズ１７と、リフレクタ８と、光源９と、ヒートシンク１０と、支持部材１１と、シェード１２とを備えて構成されているのに対して、灯具ユニット５０は、第１のレンズ１６と、リフレクタ８と、光源９と、ヒートシンク１０と、支持部材１１と、シェード１２とを備える標準ユニット５０１と、第２のレンズ１７を備えるレンズユニット５０２とに分けて構成されている。

標準ユニット５０１は、第１のレンズ１６の円形状に倣う形状の枠５１１を有し、第１のレンズ１６を支持する第１のレンズ支持部材５１２を備え、第１のレンズ支持部材５１２は、枠５１１の左右両端から後方へ延びる一対の第１の脚部５１３と、第１の脚部５１３の後端に形成された突き当て部５１４を備え、締結ネジ５１５よって突き当て部５１４が支持部材１１に位置決め固定されている。

レンズユニット５０２は、第２のレンズ１７の六角形の形状に倣う形状の枠５１６を有し、第２のレンズ１７を支持する第２のレンズ支持部材５１７を備え、第２のレンズ支持部材５１７は、枠５１６の左右両端から後方へ延びる一対の第２の脚部５１８を備え、各第２の脚部５１８は、第２のレンズ１７の後方で枡形道路形状に屈曲して、第１の脚部５１３の左右の外周面に接するようになっており、締結ネジ５２０によって、第２の脚部の後端に形成された突き当て部５１９が、支持部材１１に固定されている。なお、締結ネジ５２０を緩めることでレンズユニット５０２の着脱を簡単にすることができる。

図７は、逆台形状の第２のレンズ１７０を一体化したレンズユニット５０２Ａで、六角形状の第２のレンズ１７を一体化したレンズユニット５０２とは、第２のレンズおよび枠５１６Ａの形状だけが相違する。

このように、斬新な形状のレンズを備えたレンズユニット５０２，レンズユニット５０２Ａに加えて、一般的な円形状の第２のレンズを一体化したオーソドックスなレンズユニット（図示せず）も用意しておき、車の仕様に応じて、オーソドックスなレンズユニット，斬新な形状のレンズユニット５０２，５０２Ａを灯具ユニットに一体化することで、投影レンズが丸く透けて見えるオーソドックスなイメージの前照灯と、投影レンズが六角形や逆台形に透けて見える斬新なイメージの前照灯を提供できるので、前照灯の差別化を図ることができる。

また、共通の標準ユニット５０１と様々な形状のレンズに対応したレンズユニットとを組み合わせることによって、車の使用に応じた意匠ごとの製造が必要な部品をレンズユニットのみにすることができ、灯具ユニット５０の製造コストを低減することができる。

（実施例４）
実施例４に係る車両用前照灯は、実施例１の第１のレンズ１６を図８に示す通り構成したものである。その他の構成は、実施例１の車両用前照灯１と同一である。

図８は、本実施例に係る車両用前照灯１の第１のレンズ１６０の拡大断面図である。この第１のレンズ１６０の出射面１６０ｂには、凹凸形状のテクスチャ１６１が形成されている。このテクスチャ１６１は、所定のピッチＰで形成された凹部または凸部を含むパターンである。

テクスチャ１６１の凹凸は、第１のレンズ１６０を射出成形により形成する場合は、表面に凹凸構造を形成した金型を用いることにより形成することができるが、凹凸の形成方法は特に限定されず、例えばエッチングなどの方法により形成してもよい。

図８において、ピッチＰは一定となっているが、これに限定されず、様々なピッチＰの凹部または凸部がランダムに存在してもよい。具体的には、ピッチＰは３００μｍ〜１５００μｍの範囲であり、５００μｍ〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。

このようなテクスチャ１６１を第１のレンズ１６０の出射面１６０ｂに形成することにより、光源９から出射され、シェード１２によってその一部が遮蔽された光は、第１のレンズ１６０から出射される際に拡散され、拡散された状態で第２のレンズ１７の凸レンズ領域１８を透過して、平行光として前方に投射される。テクスチャ１６１によって光が拡散されることにより、投影された配光パターンにおいてカットオフラインはぼかされ、光の境界面を認識しにくくすることができる。その結果、走行中の視覚的快適性を確保することができる。

本実施例では、第１のレンズ１６０の出射面１６０ｂにテクスチャを形成するため、第２のレンズ１７の出射面１７ｂにテクスチャを形成する必要はない。したがって、前方から視認される第２のレンズ１７の意匠性に影響を及ぼすことがない。

さらに、車種ごとの意匠にあわせて第２のレンズ１７を設計し、共通の金型で形成した第１のレンズ１６０と組み合わせることにより、製造コストが比較的高いテクスチャ構造の金型を車種ごとに作成する必要がなく、製造コストを低減することができる。

その他の変形例として、第１のレンズ１６の後方に、第１のレンズ１６と同様の機能を有するレンズを配置して、各レンズで屈折力をさらに分散させてもよい。

以上、本発明の実施の形態を実施例に基づいて述べたが、各実施例を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような改変は本発明の範囲に含まれる。

例えば、上記の実施形態では、リフレクタで反射した光を投影レンズに入射して、固定シェードによりすれ違いビーム配光パターンを形成する構成としたが、可動シェードによりハイビーム配光パターンとロービーム配光パターンとの両方を形成する構成としてもよいし、光源からの光を直接投影レンズに入射する構成としてもよい。

１車両用前照灯
７投影レンズ
９光源
１１支持部材
１６第１のレンズ
１６ａ入射面
１６ｂ出射面
１７第２のレンズ
１７ａ入射面
１７ｂ出射面
１８凸レンズ領域
１９周辺領域
５０灯具ユニット
１６０第１のレンズ
１６０ｂ出射面
１６１テクスチャ
１７０第２のレンズ
１８０凸レンズ領域
１９０周辺領域
５０１標準ユニット
５０２レンズユニット
５１７第２のレンズ支持部材

Claims

光源と、
該光源の前方に配置され、前記光源からの光を直接的または間接的に、前方に投射・配光する投影レンズと
を備える車両用前照灯であって、
前記投影レンズは、光源側に配置された第１のレンズおよび該第１のレンズの前方に配置された第２のレンズの２枚のレンズで構成され、
前記第２のレンズが、配光形成に寄与する凸レンズ領域および該凸レンズ領域の外側に向かって出射面および入射面ともに曲率連続で延びる、光学的に寄与しない周辺領域を備え、
前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第１のレンズの入射面の曲率よりも小さい
ことを特徴とする車両用前照灯。
前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第２のレンズの入射面の曲率よりも小さい請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第２のレンズの出射面の曲率が、前記第１のレンズの出射面の曲率よりも小さい請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第１のレンズに、光源および支持部材を一体的に組み付けた標準ユニットと、
前記第２のレンズに、レンズ支持部材を一体的に組み付けたレンズユニットとを備え、
前記標準ユニットと前記レンズユニットとにより構成された灯具ユニットを備える請求項１〜３のいずれかに記載の車両用前照灯。
前記レンズユニットは、前記標準ユニットに対して着脱可能に構成され、
前記レンズユニットに一体化された第２のレンズとは異なる外形の第２のレンズを一体化した他のレンズユニットに交換可能に構成されたで構成された請求項１〜４のいずれかに記載の車両用前照灯。
前記第１のレンズの出射面に、凹凸形状のテクスチャを有する請求項１〜５のいずれかに記載の車両用前照灯。