JP2019114425A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】サイズを小さく光束が高効率である車両用前照灯を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の車両用前照灯は、投影レンズ107と、第1レンズ103a〜103cの後方に配置された光源101a〜101cと、第二レンズ106a〜106eの後方に配置された光源104a〜104eを備え、第一レンズ103a〜103cと第二レンズ106a〜106eが投影レンズ107の光軸からずらして対向させて配置され、第一レンズ103a〜103cは、第一照射口102,第一入射面108,第二入射面109,第一反射面110,第二反射面111を備え、第二レンズ106a〜106eは、第二照射口105,第三入射面112,第四入射面113,第三反射面114,第四反射面115を備えた、ことを特徴とし、第一,第二レンズ103a〜103c,106a〜106eを出射した光が、共通の投影レンズ107を介して出射する。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用の前照灯に関するものである。
従来の車両用灯具としては、二つの光源をそれぞれリフレクタ、発光ユニットで反射させ、投影レンズを通すことでロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを作成しているものがある。
例えば特許文献1には、図11に示すようにしてロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを作成している。発光ユニット30は第一光源14と第二光源32を有している。リフレクタ16は第一光源14からの光を、投影レンズ12に向けて射出する構成をしており、これによりロービーム用配光パターンを形成している。また、発光ユニット30は、第二光源32からの光を、透光部材34を介して投影レンズ12に向けて射出してハイビーム用配光パターン形成している。
特開2016−39110号公報
しかしながら、前記従来の構成では、光源サイズが一定の大きさを持つため光学系の収差影響を補正するためにはリフレクタサイズを一定以上大きくする必要がある。そのため、車両用灯具全体のサイズを大きくする必要がある、またリフレクタサイズを小さくすると光源からの光がリフレクタから漏れ、光束の効率が下がるという課題を有している。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、サイズを小さく光束が高効率である車両用前照灯を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の車両用前照灯は、ロービーム照射とハイビーム照射を切り換えて照射できる車両用前照灯において、投影レンズと、前記投影レンズの後方に配置された第一レンズと第二レンズと、前記第一レンズの後方に配置された第一光源と、前記第二レンズの後方に配置された第二光源を備え、前記第一レンズと前記第二レンズが前記投影レンズの光軸からずらして対向させて配置され、前記第一レンズは、前記投影レンズの入射面に対向する第一照射口と、前記第一光源に対向して前記第一光源からの光を前記第一照射口に導く第一入射面と、前記第一入射面に隣接して配置され前記第一入射面を通過しない光を側壁方向に導く第二入射面と、前記第二入射面から入射した光を反射して前記第一照射口に導く第一反射面と、前記第一入射面を通過後に前記第一照射口へ向かう方向から反れた光および前記第一反射面で反射後に前記第一照射口へ向かう方向から反れた光を、反射して前記第一照射口に導く第二反射面を備え、前記第二レンズは、前記投影レンズの入射面に対向する第二照射口と、前記第二光源に対向して前記第二光源からの光を前記第二照射口に導く第三入射面と、前記第三入射面に隣接して配置され前記第三入射面を通過しない光を側壁方向に導く第四入射面と、前記第四入射面から入射した光を反射して前記第二照射口に導く第三反射面と、前記第三入射面を通過後に前記第二照射口へ向かう方向から反れた光および前記第三反射面で反射後に前記第二照射口へ向かう方向から反れた光を、反射して前記第二照射口に導く第四反射面を備えた、ことを特徴とする。
この構成によると、第一レンズと第二レンズが投影レンズの光軸からずらして対向させて配置され、第一レンズと第二レンズから出射した光が投影レンズを介して出射するため、第一光源と第二光源の点灯非点灯を切り換えることにより配光のパターンを切り換えられる。
さらに、反射板を持たないため、照射配光の光束を高効率で形成しながら高さ方向の厚みを、リフレクタ形状を用い配光パターンを照射する従来の車両用前照灯と比べ薄くすることができ、光束が高効率の照射配光を形成しながら小型で薄型にできる。
本発明の実施の形態における車両用前照灯の側断面図 図1のa−aa矢視図 図1のb−bb矢視図 図1の正面図 第一レンズ103aを(a)第一照射口102の側から見た斜視図と(b)第一反射面110の側から見た斜視図 第二レンズ106aを(a)第二照射口105の側から見た斜視図と(b)第三反射面114の側から見た斜視図 照射配光パターン1を示す図 照射配光パターン2を示す図 照射配光パターン3を示す図 照射配光パターン4を示す図 特許文献1に記載された車両用前照灯の側断面図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の車両用前照灯の側断面図、図2は図1のa−aa矢視図、図3は図1のb−bb矢視図、図4は図1の正面図である。
− 全体の説明 −
この実施の形態の車両用前照灯は、水平に並んだレンズモジュールL1,L2,L3と、レンズモジュールL1〜L3よりも下方位置に水平に並んだレンズモジュールL4,L5,L6,L7,L8と、レンズモジュールL1〜L8から出射した光が入射する投影レンズ107を有している。投影レンズ107の光軸Yからずらして対向させてレンズモジュールL1〜L3とレンズモジュールL4〜L8が配置されている。図4において投影レンズ107は仮想線で図示されている。
− レンズモジュールL1〜L3 の説明 −
レンズモジュールL1は、第一レンズ103aと、第一レンズ103aの第一入射面108に向かって光を出射する第一光源101aとで構成されている。レンズモジュールL2,L3は、レンズモジュールL1と同じであり、レンズモジュールL2は、第一レンズ103bと、第一レンズ103bの第一入射面108に向かって光を出射する第一光源101bとで構成されている。レンズモジュールL3は、第一レンズ103cと、第一レンズ103cの第一入射面108に向かって光を出射する第一光源101cとで構成されている。第一レンズ103aの外観を図5(a)(b)に示す。第一レンズ103b,103cも第一レンズ103aと同じである。
− レンズモジュールL4〜L8 の説明 −
レンズモジュールL4は、第二レンズ106aと、第二レンズ106aの第三入射面112に向かって光を出射する第二光源104aとで構成されている。レンズモジュールL5〜L8は、レンズモジュールL4と同じである。レンズモジュールL5は、第二レンズ106bと、第二レンズ106bの第三入射面112に向かって光を出射する第二光源104bとで構成されている。レンズモジュールL6は、第二レンズ106cと、第二レンズ106cの第三入射面112に向かって光を出射する第二光源104cとで構成されている。レンズモジュールL7は、第二レンズ106dと第二レンズ106dの第三入射面112に向かって光を出射する第二光源104dとで構成されている。レンズモジュールL8は、第二レンズ106eと、第二レンズ106eの第三入射面112に向かって光を出射する第二光源104eとで構成されている。第二レンズ106aの外観を図6(a)(b)に示す。第二レンズ106b〜106eも第二レンズ106aと同じである。
− 光源 と ベース の説明 −
第一光源101a〜101cは、図1に示すようにベース91に取り付けられている。第二光源104a〜104eは、ベース91よりも投影レンズ107に近付いた位置のベース92に取り付けられている。
− レンズモジュールL1〜L3の詳細説明 −
第一レンズ103a〜103cは光透過性の導光材料によって成形されている。
第一レンズ103aは、第一光源101aに近い方の一端の中央に第一入射面108が形成されている。第一入射面108の周囲から外周に掛けて第一レンズ103aの他端に向かって傾斜した第一反射面110が形成されている。第一反射面110の前記第一入射面108とは反対側から第一レンズ103aの他端の間には、第二反射面111が形成されている。第一レンズ103aの他端には、第一照射口102が形成されている。
第一レンズ103aの第一入射面108は、第一光源101aからの光を第一照射口102に導く。第二入射面109は、第一入射面108に通過しない光を第一レンズ103aの側面方向に導く。第一反射面110は、第二入射面109を通過した光を第一照射口102に導く。第二反射面111は、第一入射面108を通過後に第一照射口102に向かう方向から反れた光と、第一反射面110で反射後に第一照射口102へ向かう方向から反れた光とを、反射して第一照射口102へ導く。第一レンズ103b,103cの形状も第一レンズ103aと同じである。
− レンズモジュールL1〜L3の配置が扇状 −
レンズモジュールL1,L2,L3の配置は、図1と図2に示すように第一光源101a〜101cから出射した光が第一レンズ103a〜103cによって導光されて一点Xまたはその付近の点で重なるように、第一レンズ103b,103cの第一照射口102の側が第一レンズ103aの第一照射口102の側に近づき、第一レンズ103a〜103cの第一入射面108の側の間隔が拡がる扇形になるように配置角度を異ならせて配置されている。点Xは投影レンズ107の焦点またはその近傍位置である。
− レンズモジュールL4〜L8の詳細説明 −
第二レンズ106a〜106eは光透過性の導光材料によって成形されている。
第二レンズ106aは、第二光源104aに近い方の一端の中央に第三入射面112が形成されている。第三入射面112の周囲から外周に掛けて第二レンズ106aの他端に向かって傾斜した第三反射面114が形成されている。第三反射面114の前記第三入射面112とは反対側から第二レンズ106aの他端の間には、第四反射面115が形成されている。第一レンズ103aの他端には、第二照射口105が形成されている。
第二レンズ106aの第三入射面112は、第二光源104aからの光を第二照射口105に導く。第四入射面113は、第三入射面112を通過しない光を第二レンズ106aの側面方向に導く。第三反射面114は、第四入射面113を通過した光を第二照射口105に導く。第四反射面115は、第三入射面112を後に第二照射口105に向かう方向から反れた光と、第三反射面114で反射後に第二照射口105へ向かう方向から反れた光とを、反射して第二照射口105へ導く。第二レンズ106b〜106eの形状も第二レンズ106aと同じである。
− レンズモジュールL4〜L8の配置が扇状 −
レンズモジュールL4〜L8の配置は、図1と図3に示すように第二光源104a〜104eから出射した光が第二レンズ106a〜106eによって導光されて一点Xで重なるように、第二レンズ106b〜106eの第二照射口105の側が第二レンズ106aの第二照射口105の側に近づき、第二レンズ106a〜106eの第三入射面112の側の間隔が拡がる扇形になるように配置角度を異ならせて配置されている。
− 投影レンズ107 −
投影レンズ107は、第一レンズ103a〜103cと第二レンズ106a〜106eを通過した光線116が入射する入射面117と、入射した光線116が出射する照射面118を備える。照射面118には、波状もしくは円錐状の周期構造が形成されている。
− 第一レンズの光軸と第二レンズの光軸 −
第一光源101a〜101cから出た光は第一レンズ103a〜103cにより導かれ、投影レンズ107を介して出射する。第二光源104a〜104eから出た光は第二レンズ106a〜106eにより導かれ、投影レンズ107を介して出射する。第一レンズ103a〜103cの光軸205〜207と第二レンズ106a〜106eの光軸309〜313は、第一照射口102と第二照射口105の前方の共通の点Xで交差またはその付近で交差させるように設計されている。
そして、投影レンズ107の焦点を点Xに一致、または点Xの付近に設定したため、第一光源101a〜101cから出て第一レンズ103a〜103cにより導かれた光と、第二光源104a〜104eから出て第二レンズ106a〜106eにより導かれた光を、両方とも略平行光として照射できる。
− 第一レンズの側壁 −
第一レンズ103a〜103cの図4に示す側壁111の形状は、第一光源101a〜101cから第一レンズ103a〜103cに入ってきた光を反射させることにより、第一照射口102から出射する光の形状が投影したい形状になるよう設計されている。側壁111は、第二レンズ106a〜106eと対向する平面である。
− 第二レンズの側壁 −
第二レンズ106a〜106eの図4に示す第四反射面115,側壁403,404の形状は、第二光源104a〜104eから第二レンズ106a〜106eに入ってきた光を反射させることにより、第二照射口105から出射する光の形状が投影したい形状になるよう設計されている。第四反射面115は、第一レンズ103a〜103cと対向する平面である。側壁403,404は、隣接する第二レンズと対向する平面である。
このように、第一レンズ103a〜103cと第一光源101a〜101c、第二レンズ106a〜106eと第二光源104a〜104eを、左右に複数、一定の間隔を空けながら配置して、それぞれの配光を重ね合わせることにより目的の配光照射を実現している。
かかる構成によれば、第一レンズ103a〜103cと第二レンズ106a〜106eの光軸が交差するように配置し、第一光源101a〜101cと第二光源104a〜104eの点灯非点灯を切り換えることにより、リフレクタを用いることなくロービーム照射とハイビーム照射の少なくとも二つの配光パターンの照射が可能となり、高効率の照射配光を形成しながら小型で薄型となる車両用前照灯を実現できる。
上記の構成において、配光パターンを形成する際、複数のレンズモジュールL1〜L3,L4〜L8を用いることで熱の集中的な発生を防ぐことができ、特別な放熱機構が不要となる車両用前照灯が実現できる。
複数の第二レンズ106a〜106eと複数の第二光源104a〜104eを点Xまたはその付近に対して角度をずらしながら扇形に配置する構成をとることによって、複数の第二光源104a〜104eから出てそれぞれ複数の第二レンズ106a〜106eによって導かれる光を点X付近に集めながらも、それぞれの第二光源104a〜104e付近の空間と第二レンズ106a〜106eが有する第三入射面112と第四入射面113と第三反射面114を大きくすることができる。
第二光源104a〜104e付近の空間を大きくすることにより第二光源104a〜104eによる集中的な熱の発生を防ぐことが可能となる。また第二レンズ106a〜106eが有する第三入射面112と第四入射面113と第三反射面114を大きくすることにより、第二光源104a〜104eから出る光をより多く導くことが可能となり、高効率にすることができる。
なお、第一レンズ103a,103b,103cを左右に複数配置する際に一定の間隔を設けたが、間隔を設けず一体部品としても良い。第二レンズ106a〜106eにおいても複数配置する際に一定の間隔を設けたが、間隔を設けず一体部品としても良い。第二レンズ106a〜106eと第二光源104a〜104eは点X付近に対して等距離に配置されるとしたが、等距離に配置されなくても良い。第一レンズ103a,103b,103cと第一光源101a,101b,101cにおいても同様である。
なお、複数の第二レンズ106a〜106eと複数の第二光源104a〜104eと第二レンズと第二光源によって作られる複数の光軸309〜313は点Xまたはその付近を中心とした角度をずらしながら扇形のように配置されるとしたが、ずらす角度はそれぞれ同じ角度としても良いし、異なる角度としても良い。第一レンズ103a,103b,103cと第一光源101a,101b,101cと第一レンズと第一光源によって作られる複数の光軸205〜207においても同様である。
なお、レンズの材質は、無機ガラスでも、アクリルやポリカーボネートに代表される有機プラスチックでも構わない。この配置により、リフレクタを用いることなく薄型化が可能となるレンズ構成となるので、車両用前照灯のサイズが大きくなり効率が落ちるという課題が解決する。
− 配光パターン −
図2,図3,図7〜図10を用いて、車両用前照灯の配光について説明する。
図3は、図1のb−bb矢視図である。第二光源104a〜104eから出た光が第二レンズ106a〜106eを通過し、第二照射口105から出射され、投影レンズ107の入射面117に入り、照射面118から射出する構成をとるよう第二光源104a〜104eと第二レンズ106a〜106eと投影レンズ107は配置されている。図7は第二光源104a〜104eが点灯した際に照射される配光の一例(照射配光パターン1)を示している。配光範囲701は第二光源104aが点灯した際に照射される配光範囲、配光範囲702は第二光源104bが点灯した際に照射される配光範囲、配光範囲703は第二光源104cが点灯した際に照射される配光範囲、配光範囲704は第二光源104dが点灯した際に照射される配光範囲、配光範囲705は第二光源104eが点灯した際に照射される配光範囲に、それぞれ対応している。
図7の照射配光パターン1で走行中に、対向車や前走車などの前方車両が出現した際に、前方車両の位置に合わせて第二光源104a〜104eの点灯/非点灯を切り換えることによって、前方車両のドライバーに眩しさを与えることなく、走行することができる。具体的には、図8は第二光源104aを点灯し、第二光源10104b〜104eを非点灯にした際に照射される配光範囲701の一例(照射配光パターン2)を示している。配光の右境目801は、第二光源104aから第二レンズ106aに入ってきた光のうち側壁403に向かう光を反射させることにより形成する。配光の左境目802は、第二光源104aから第二レンズ106aに入ってきた光のうち側壁404に向かう光を反射させることにより形成する。
図9は第二光源104aを非点灯にし、第二光源104b,104c,104d,104eを点灯にした際に照射される配光702,703,704,705の一例(照射配光パターン3)を示している。
図10は第一光源101a,101b,101cが点灯した際に照射される配光パターン901の一例(照射配光パターン4)を示している。本実施の形態において、第一光源101a,101b,101cによって照射される図10のような配光パターン901はロービーム用配光パターンの一例を示している。第二光源104a〜104eによって照射される図7の照射配光パターン1はハイビーム用配光パターンの一例を示している。
都会での走行時は対向車が多いため、第一光源101a〜101cによって照射されるロービーム用配光パターンは、第二光源104a〜104eによって照射されるハイビーム用配光パターンよりも照射時間が長くなる。
第一光源101a〜101cが発光する際に生じる熱は多くなる。本実施の形態においては、第一レンズ103a〜103cは、第二レンズ106a〜106eに比べ長く設計されており、レンズ自身が放熱機構の代わりを果たして、第一光源101a〜101cが発光する際に生じる熱をより多く放熱できる構成となっている。
上記の実施の形態では、第一光源101a〜101cと第一レンズ103a〜103cの3個のレンズモジュールL1〜L3と、第二光源104a〜104eと第二レンズ106a〜106eの5個のレンズモジュールL4〜L8であったが、それぞれ3個と5個でなくても良い。
本発明は、高効率で投影配光の切り換えが可能である小型で薄型な照明灯具であり、車両用だけでなく、他の乗り物用照明灯具や建物等の照明灯具の用途にも適用できる。
101a〜101c 第一光源
102 第一照射口
103a,103b,103c 第一レンズ
104a〜104e 第二光源
105 第二照射口
106a,106b,106c,106d,106e 第二レンズ
107 投影レンズ
108 第一入射面
109 第二入射面
110 第一反射面
111 第二反射面
112 第三入射面
113 第四入射面
114 第三反射面
115 第四反射面
116 第一,第二レンズと投影レンズを透過する光線
117 投影レンズ107の入射面
118 投影レンズ107の照射面
403 第二レンズの側壁
404 第二レンズの側壁

Claims (10)

  1. ロービーム照射とハイビーム照射を切り換えて照射できる車両用前照灯において、
    投影レンズと、前記投影レンズの後方に配置された第一レンズと第二レンズと、前記第一レンズの後方に配置された第一光源と、前記第二レンズの後方に配置された第二光源を備え、
    前記第一レンズと前記第二レンズが前記投影レンズの光軸からずらして対向させて配置され、
    前記第一レンズは、
    前記投影レンズの入射面に対向する第一照射口と、前記第一光源に対向して前記第一光源からの光を前記第一照射口に導く第一入射面と、前記第一入射面に隣接して配置され前記第一入射面を通過しない光を側壁方向に導く第二入射面と、前記第二入射面から入射した光を反射して前記第一照射口に導く第一反射面と、前記第一入射面を通過後に前記第一照射口へ向かう方向から反れた光および前記第一反射面で反射後に前記第一照射口へ向かう方向から反れた光を、反射して前記第一照射口に導く第二反射面を備え、
    前記第二レンズは、
    前記投影レンズの入射面に対向する第二照射口と、前記第二光源に対向して前記第二光源からの光を前記第二照射口に導く第三入射面と、前記第三入射面に隣接して配置され前記第三入射面を通過しない光を側壁方向に導く第四入射面と、前記第四入射面から入射した光を反射して前記第二照射口に導く第三反射面と、前記第三入射面を通過後に前記第二照射口へ向かう方向から反れた光および前記第三反射面で反射後に前記第二照射口へ向かう方向から反れた光を、反射して前記第二照射口に導く第四反射面を備えた、
    車両用前照灯。
  2. 前記第一光源と前記第一レンズで構成される複数の第一レンズモジュールと、
    前記第二光源と前記第二レンズで構成される複数の第二レンズモジュールを設け、
    複数の前記第一レンズモジュールを、前記第一照射口と前記投影レンズの入射面の間の点またはその付近の点に対して角度をずらしながら扇形に配置し、
    複数の前記第二レンズモジュールを、前記第二照射口と前記投影レンズの入射面の間の点またはその付近の点に対して角度をずらしながら扇形に配置した、
    請求項1記載の車両用前照灯。
  3. 前記第一レンズの光軸と前記第二レンズの光軸が、
    前記第一レンズの前記第一照射口,前記第二レンズの前記第二照射口と前記投影レンズの前記入射面の間の点またはその付近で交差し、それぞれの光線が前記投影レンズへ入射する、請求項1記載の車両用前照灯。
  4. 前記投影レンズは、
    前記第一レンズの前記第一照射口から入射した光線と前記第二レンズの前記第二照射口から入射した光線を射出するレンズである、請求項1記載の車両用前照灯。
  5. 前記第一光源と前記第二光源の点灯非点灯を切り換えることにより、前記第一レンズが形成する配光と第二レンズが形成する配光とを切り換える、
    請求項1記載の車両用前照灯。
  6. 前記第一光源と前記第一レンズで構成される複数の第一レンズモジュールと、
    前記第二光源と前記第二レンズで構成される複数の第二レンズモジュールを設け、
    それぞれのレンズモジュールの前記第一光源と前記第二光源の点灯非点灯を切り換えることにより複数の配光パターンを切り換える、請求項1記載の車両用前照灯。
  7. 前記第一レンズモジュールの光軸と前記第二レンズモジュールの光軸が、前記第一レンズの前記第一照射口,前記第二レンズの前記第二照射口と前記投影レンズの前記入射面の間の共通の点またはその付近で交差し、それぞれの光線が前記投影レンズの前記入射面へ入射する、請求項6記載の車両用前照灯。
  8. 複数の前記第一レンズモジュールを、
    前記第一レンズの前記第一照射口と前記投影レンズの前記入射面の間の点またはその付近の点に対して角度をずらしながら扇形に配置した、請求項6記載の車両用前照灯。
  9. 複数の前記第二レンズモジュールを、
    前記第二レンズの前記第二照射口と前記投影レンズの前記入射面の間の点またはその付近の点に対して角度をずらしながら扇形に配置した、請求項6記載の車両用前照灯。
  10. 前記投影レンズの照射面には、波状もしくは円錐状の周期構造が形成されている、
    請求項1記載の車両用前照灯。
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