JP2019179648A - Vehicular lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用灯具に関する。 The present invention relates to a vehicular lamp.
特許文献1には、例えば、光ガイド部2および発光面部3とから成る面発光装置1が記載されている。光ガイド部2には、断面が四辺を有する略棒状となる透明部材で形成され一方の面にはガイド部レンズ2cが形成され、対峙する他方の面には拡散カット部2bが形成され、棒状の少なくとも一方の端部にはLEDランプ4を有する光導入部2aが設けられている。発光面部3は、光ガイド部の使用数に併せた数のシリンドリカルレンズ状の発光面部レンズ3aを有する。光ガイド部と発光面部とは、ガイド部レンズからの光により発光面部レンズのほぼ全面が発光するよう適宜な間隔をもって対峙されている。LEDランプ4からの光は光ガイド部2内に導入される。このときに、光ガイド部2と大気との境界に達した光は、内面反射を繰り返しながら、光ガイド部2の他の一方の端部に向かう。内面全反射角以下でガイド部レンズ2cに達した光は、このレンズ部2cから外部、即ち、大気中に放出される。
しかしながら、特許文献1の面発光装置1では、発光面部3から見て、ガイド部レンズ2cが曲がった形状で形成された場合には、光の照射方向を一定に保つことが難しい。
However, in the surface
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、光が出射される方向から見て、光を出射する面が曲がった形状で形成された導光体を用いた場合でも光の照射方向のばらつきを抑制することができる。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when a light guide formed with a curved shape from which light is emitted as viewed from the direction in which light is emitted is used. The variation in the irradiation direction can be suppressed.
本発明に係る車両用灯具は、車両に搭載される灯具であって、光を発する光源と長軸方向に沿って形成された複数の第1の反射面を含み、前記光源から発せられた前記光を端部に形成された入射面から入射して、入射した前記光を前記長軸方向に全反射によって導光し、前記第1の反射面で反射された光線を入射角が臨界角よりも小さい光線として側面から出射する第1の導光部材と、前記側面から出射された前記光線を入射して出射面から出射する第2の導光部材とを備え、前記出射面から出射される前記光線のうち最高光度の第1の光線が出射される方向を出射方向とし、前記出射方向に垂直な面を投影面とし、前記出射面は、第1の長辺と前記第1の長辺と対向する第2の長辺とを含み、前記投影面上において、前記第1の長辺と前記第2の長辺との間の中心を通る前記出射面上の線を中心線とし、前記中心線は、前記投影面上で湾曲しており、前記第1の反射面で反射された光線が出射される前記側面の前記端部からの前記長軸方向の位置は、反射された前記第1の反射面よりも遠くに位置し、前記中心線上の点を含む微小領域の法線と前記点を通り前記出射面から出射される最高光度の第2の光線とを含む平面は、前記投影面上において、前記点における前記中心線の接線と一致する。 A vehicular lamp according to the present invention is a lamp mounted on a vehicle, and includes a light source that emits light and a plurality of first reflecting surfaces formed along a major axis direction, and the light emitted from the light source Light is incident from an incident surface formed at an end, the incident light is guided by total reflection in the major axis direction, and a light beam reflected by the first reflective surface has an incident angle that is greater than a critical angle. A first light guide member that emits from the side surface as a small light beam, and a second light guide member that enters the light beam emitted from the side surface and exits from the output surface, and is emitted from the output surface. The direction in which the first light beam having the highest luminous intensity is emitted among the light rays is defined as an emission direction, and a plane perpendicular to the emission direction is defined as a projection surface. The emission surface includes a first long side and a first long side. And on the projection plane, the first long side and the second long side A line on the emission surface passing through the center between the two long sides is a center line, the center line is curved on the projection surface, and a light beam reflected by the first reflection surface is emitted. The position of the long axis direction from the end portion of the side surface is positioned farther than the reflected first reflecting surface, and the normal line of the minute region including the point on the center line and the point are A plane including the second light beam having the highest luminous intensity emitted from the emission surface coincides with a tangent of the center line at the point on the projection surface.
本発明によれば、光が出射される方向から見て、光を出射する面が曲がった形状で形成された導光体を用いた場合でも光の照射方向のばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, variation in the light irradiation direction can be suppressed even when a light guide formed with a curved surface from which light is emitted when viewed from the direction in which the light is emitted is used.
特許文献1の面発光装置1には、光ガイド部2の背面に複数の拡散カット部2bが設けられている。拡散カット部2bは、光ガイド部2から入射した光をガイド部レンズ2cから出射するためのものである。この拡散カット部2bは、面発光装置1が非発光時において、観察者に視認される。このため、面発光装置1の非発光時の見栄えを損ねてしまう。
In the surface
以下に示す実施の形態では、例えば、拡散カット部2bによって面発光装置1の非発光時の見栄えが損なわれることが抑制される。
In the embodiment described below, for example, the appearance of the surface
光ガイド部2のガイド部レンズ2cから出射される光線は、光ガイド部2の中を進行する光の方向に対して傾斜している。この場合において、面発光装置1の光が出射される方向から見て、ガイド部レンズ2cおよび発光面部3が曲がった形状の場合には、ガイド部レンズ2cから出射される光線を曲がった先にある発光面部3に向けてさらに傾斜させる必要がある。そのため、発光面部3から出射される光線は、面発光装置の光が照射される方向に対して傾斜して出射される。
The light beam emitted from the guide part lens 2 c of the light guide part 2 is inclined with respect to the direction of light traveling in the light guide part 2. In this case, when the guide lens 2c and the
<図中の座標の説明>
以下の各実施の形態において、説明を容易にするために、各図中にxyz直交座標系の座標軸及びx’y’z’直交座標系の座標軸を示す。なお、以下の各図面においては、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
<Explanation of coordinates in the figure>
In the following embodiments, for ease of explanation, the coordinate axes of the xyz orthogonal coordinate system and the coordinate axes of the x′y′z ′ orthogonal coordinate system are shown in the drawings. In the following drawings, the scale of dimensions may be different depending on the constituent elements.
まず、xyz座標系の座標軸を示す。 First, the coordinate axes of the xyz coordinate system are shown.
z軸方向は、灯具が光を照射する方向である。z軸方向は、灯具が出射する光の主たる出射方向である。出射方向は、出射面11から出射される光のうち最高光度の光線が出射される方向である。灯具が光を照射する方向は、出射される光のうち最高光度の光線が出射される方向である。灯具が光を照射する方向は、灯具が光を放射する光学的な中心軸の方向である。つまり、z軸方向は、灯具の主光軸の方向である。
The z-axis direction is a direction in which the lamp irradiates light. The z-axis direction is the main emission direction of the light emitted from the lamp. The emission direction is a direction in which a light beam having the highest luminous intensity is emitted from the light emitted from the
車両用灯具1から出射される光の最高光度の放射方向に垂直な面はxy平面である。出射面11から出射される光の最高光度の放射方向に垂直な面はxy平面である。出射方向は、+z軸方向である。出射方向に垂直な面はxy平面である。
A plane perpendicular to the radiation direction of the maximum luminous intensity of light emitted from the
以下の実施の形態では、説明を容易にするために、一例として、灯具の照射方向を車両の前方とする。+z軸方向は、例えば、車両の前方である。−z軸方向は、例えば、車両の後方である。そのため、「出射方向から見て」および「車両の前方から見て」とは、+z方向側から−z方向側を見ることである。「車両の後方から見て」とは、−z軸方向側から+z軸方向側を見ることである。また、正面図は、車両用灯具1を車両の前方から見たときの図である。
In the following embodiments, in order to facilitate the explanation, the illumination direction of the lamp is assumed to be the front of the vehicle as an example. The + z-axis direction is, for example, the front of the vehicle. The −z-axis direction is, for example, the rear of the vehicle. Therefore, “viewing from the exit direction” and “viewing from the front of the vehicle” means viewing the −z direction side from the + z direction side. “Looking from the rear of the vehicle” means viewing the + z-axis direction side from the −z-axis direction side. Moreover, a front view is a figure when the
y軸方向は、車両が地面に静止した状態で置かれている場合での、地面に対する法線方向である。+y軸方向は、例えば、上方向である。つまり、+y軸方向は、空の方向である。−y軸方向は、例えば、下方向である。つまり、−y軸方向は、地面の方向である。 The y-axis direction is a normal direction with respect to the ground when the vehicle is placed in a stationary state on the ground. The + y axis direction is, for example, the upward direction. That is, the + y-axis direction is a sky direction. The y-axis direction is, for example, the downward direction. That is, the −y axis direction is the direction of the ground.
xy平面に垂直で、車両が地面に静止した状態で置かれる面(zx平面)に垂直な面は、yz平面である。 The plane perpendicular to the xy plane and perpendicular to the plane (zx plane) on which the vehicle is placed stationary on the ground is the yz plane.
「車両の上方から見て」とは、+y軸方向側から−y軸方向側を見ることである。反対に、「車両の下方から見て」とは、−y軸方向側から+y軸方向側を見ることである。また、上面図は車両用灯具1を、車両の上方から見たときの図である。
“Viewing from above the vehicle” means viewing the −y axis direction side from the + y axis direction side. On the other hand, “viewing from below the vehicle” means viewing the + y-axis direction side from the −y-axis direction side. The top view is a view of the
x軸は、yz平面に垂直な軸である。+x軸方向は、車両の後方から前方を見て左側である。−x軸方向は、車両の後方から前方を見て右側である。 The x axis is an axis perpendicular to the yz plane. The + x-axis direction is the left side when looking forward from the rear of the vehicle. The −x-axis direction is the right side when looking forward from the rear of the vehicle.
次に、各図中にx’y’z’座標系の座標軸を示す。 Next, the coordinate axes of the x'y'z 'coordinate system are shown in each figure.
x’y’z’座標は、導光板10の出射面11の中心線C2に沿った座標である。出射面11の中心線C2は、出射面11上において上辺11aと下辺11bとの中心を通る線である。上辺11aと下辺11bとは、出射面11の長辺である。上辺11aは、下辺11bと対向している。中心線C2は、曲線部分を含んでいる。
The x′y′z ′ coordinates are coordinates along the center line C 2 of the
z’軸は、導光板10の中心線C2に平行である。または、z’軸は、導光板10の中心線C2の接線に平行である。x’y’平面は、z’軸に垂直な平面である。x’y’平面は、中心線C2に垂直な平面または中心線C2の接線に垂直な平面である。中心線C2に垂直な断面をx’y’平面とする。つまり、x’y’平面は、出射面11の中心線C2上の点P1における接線に対して垂直な平面である。+z’軸方向は、例えば、導光棒20の中を光が進行する方向である。
The z ′ axis is parallel to the center line C 2 of the
y’軸は、x’y’平面上において、例えば、出射面11に平行な軸である。例えば、x’y’平面上において、出射面11は直線形状である。上辺11aは、例えば、出射面11の+y’軸方向側の辺である。下辺11bは、例えば、出射面11の−y’軸方向側の辺である。
The y ′ axis is, for example, an axis parallel to the
y’軸は、例えば、x’y’平面上において、導光棒20の中心P4と導光板10の反射面12の中点P5とを結ぶ直線に平行である。点P4は導光棒20の中心線C1上の点である。+y’軸方向は、点P4から点P5の方向である。+y’軸方向は、導光棒20の中心P4から反射面12の中点P5へ向かう方向である。−y’軸方向は、反射面12の中点P5から導光棒20の中心P4へ向かう方向である。
For example, the y ′ axis is parallel to a straight line connecting the center P 4 of the
x’軸は、y’z’平面に垂直な軸である。x’軸は、x’y’平面上において、y’軸に直交する。x’軸は、例えば、x’y’平面上において、導光板10の底面13と平行である。x’軸は、例えば、x’y’平面上において、導光板10の上面14と平行である。+x’軸方向は、反射面12から出射面11の方向である。導光板10の中を出射面11に向かう光は、+x’軸方向に進行する。
The x ′ axis is an axis perpendicular to the y′z ′ plane. The x ′ axis is orthogonal to the y ′ axis on the x′y ′ plane. For example, the x ′ axis is parallel to the
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1について、図1〜図13を用いて説明する。
Hereinafter,
<車両用灯具1の構成>
以下に、車両用灯具1の構成について図1〜図7を参照して説明する。
<Configuration of
Below, the structure of the
図1は、車両用灯具1の構成を示す斜視図である。図1に示すように、車両用灯具1は、導光板10、導光棒20、及び光源30を備える。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the
≪光源30≫
光源30は、光を出射する。光源30は、導光棒20の端部に配置されている。光源30は、例えば、導光棒20の一方の端面(入射面22)に対向して設置される。例えば、光源30の発光面31と導光棒20の入射面22とは互いに平行である。また、入射面22の中心と発光面31の中心とを結ぶ直線は、例えば、発光面31に垂直である。導光棒20は、導光部材の一例である。
<<
The
≪導光棒20≫
図2は、車両用灯具の導光棒の構成を示す構成図(上面図)である。図3は、車両用灯具の導光棒の構成を示す構成図(正面図)である。図4は、車両用灯具の導光棒の構成を示す断面図である。図2および図7に示すD1−D1断面は、x’y’平面である。図3および図6に示すD2−D2断面は、x’y’平面である。
≪
FIG. 2 is a configuration diagram (top view) showing the configuration of the light guide rod of the vehicular lamp. FIG. 3 is a configuration diagram (front view) showing the configuration of the light guide rod of the vehicular lamp. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the light guide rod of the vehicular lamp. The D1-D1 cross section shown in FIGS. 2 and 7 is the x′y ′ plane. The D2-D2 cross section shown in FIGS. 3 and 6 is the x′y ′ plane.
導光棒20は、光源30から出射された光を導光する。導光棒20は、光源30から発せられた光を端部から入射する。導光棒20は、光源30から出射された光を側面で反射することで導光する。導光棒20は、入射した光を長軸方向に全反射によって導光する。導光棒20の長軸方向は、z’軸方向である。導光棒20は、側面24への入射角が臨界角よりも小さい光線を側面24から出射する。導光棒20は、反射面21で反射された光線を側面24への入射角が臨界角よりも小さい光線とする。側面24への入射角が臨界角よりも小さい光線は側面24から出射される。そして、導光棒20は、導光した光を導光板10に向けて出射する。
The
導光棒20は入射面22と反射面21とを備える。導光棒20は、例えば、2次元または3次元に曲がった曲線に沿って伸びる棒形状をしている。つまり、導光棒20の中心線C1は、例えば、2次元曲線または3次元曲線である。
The
入射面22は、光源30から発せられた光を入射する。入射面22は、導光棒20の端部に形成されている。入射面22は、例えば、導光棒20の端面である。
The
入射面22は、例えば、光源30の発光面31と対向して配置されている。例えば、光源30の発光面31の中心と導光棒20の入射面22の中心とを結ぶ直線は、導光棒20の入射面22に垂直である。
For example, the
反射面21は、導光棒20の側面に形成されている。反射面21は、導光棒20の長軸方向に沿って形成されている。反射面21は、例えば、平面で形成されている。中心線C1が直線の場合には、反射面21の先端の頂上線25は、例えば、光の進行方向(z’軸)に直交している。頂上線25は、例えば、x’y’平面上にある。なお、反射された光が到達する側面24の位置の中心線C1が曲がっている場合には、頂上線25は、光の進行方向(z’軸)に対して傾斜している。
The
反射面21は、入射した光を反射する。反射面21で反射された光は、側面に到達する。反射面21で反射された光の側面に対する入射角は、臨界角よりも小さい。そのため、反射面21で反射された光は側面から出射される。
The reflecting
反射面21は、例えば、プリズムである。反射面21は、例えば、入射した光を拡散反射する印刷パターンでも良い。印刷パターンは、例えば、ドットパターンである。
The reflecting
反射面21は、導光棒20の中心線C1に沿った方向に複数形成されている。実施の形態1では、複数の反射面21は、導光棒20の中心線C1に沿った方向に連続して形成されている。実施の形態1では、複数の反射面21は、導光棒20の中心線C1に沿った方向に並んで形成されている。
A plurality of reflecting
≪導光板10≫
導光板10は、上面14、下面13および出射面11を備える。導光板10は、反射面12を備えることができる。導光板10は、導光棒20の側面24から出射された光線を入射する。導光板10は、入射した光線を出射面11から出射する。
<<
The
導光板10は、例えば、板形状をしている。出射面11および反射面12は、例えば、板形状の側面に形成されている。導光板10は、導光棒20から入射した光を反射面12で反射して出射面11に導く。導光板10は、例えば、2次元的または3次元的に湾曲した形状をしている。
The
図5は、車両用灯具1の構成を示す断面図である。図5は、中心線C2に垂直な断面を表している。なお、中心線C2は曲線を含んでいる。そのため、「中心線C2に垂直な断面」は、中心線C2の接線に垂直な断面である。図5では、x’y’z’座標を用いる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the
導光棒20は、導光板10に沿って配置されている。そのため、中心線C2に垂直な面と中心線C1に垂直な面とは一致する。中心線C2に垂直な面は、中心線C1に対しても垂直である。
The
図5に示すように、導光板10の下面13は、導光板10の−y’軸方向側の面である。導光板10の上面14は、導光板10の+y’軸方向側の面である。下面13と上面14とは、互いに対向して配置されている。
As shown in FIG. 5, the
中心線C2は、x’y’平面上において、上辺11aと下辺11bとの中心を通る出射面11上の線である。中心線C2は、y’z’平面上で湾曲している。実施の形態1では、例えば、導光板10の出射面11の中心線C2に垂直な断面(x’y’平面)上において、下面13と上面14とは平行である。また、導光板10の出射面11の中心線C2に垂直な断面(x’y’平面)上において、例えば、出射面11と下面13とは直交している。導光板10の出射面11の中心線C2に垂直な断面(x’y’平面)上において、例えば、出射面11と上面14とは直交している。また、導光板10の出射面11の中心線C2に垂直な断面(x’y’平面)上において、反射面12と下面13のなす角度A4は、例えば、45度である。なお、中心線C2は、x’y’平面上では点で示されている。
Center line C 2 is the x'y 'plane, which is a line on the
出射面11は、上辺11aおよび下辺11bを含んでいる。下辺11bは、上辺11aと対向している。
The
図6は、車両用灯具1の構成を示す構成図(正面図)である。図6に示すように、平面Sは、出射面11上の任意の点P1を含む微小領域の法線ベクトルN2と、点P1を通り出射面11から出射される光線を含む平面である。点P1は、例えば、中心線C2上の点である。ここで、出射面11から出射される光線L5は、z軸に平行である。
FIG. 6 is a configuration diagram (front view) showing the configuration of the
角度A0は、車両の正面(+z軸側)から出射面11を見た場合に、平面Sが地面(zx平面)となす角度である。点P1に最も近い出射面11の上辺11a上の点を点P2とする。点P2は、出射面11の上辺11a上の点である。また、点P1に最も近い出射面11の下辺11b上の点を点P3とする。点P3は、出射面11の下辺11b上の点である。点P2における上辺11aの接線と地面(xz平面)とのなす角度は、例えば、角度A0と等しい。点P3における上辺11bの接線と地面(xz平面)とのなす角度は、例えば、角度A0と等しい。
The angle A 0 is an angle between the plane S and the ground (zx plane) when the
図7は、車両用灯具1の構成を示す構成図(上面図)である。以下に図7を参照して、zx平面上に投影して見た場合(車両の上面視)について説明する。点P1からz軸方向へ伸ばした直線を直線SL1とする。点P1から出射された光線L5は、直線SL1上を進行する。点P1における出射面11の法線Nvと直線SL1(光線L5)とのなす角度を角度A1とする。導光板10の中を進行して点P1に到達する光線と重なる直線を直線SL2とする。直線SL1と直線SL2とのなす鋭角の角度を角度A2とする。導光板10の屈折率を屈折率npとする。角度A2は下式(1)で表される。ただし、arcsin(X)は逆三角関数を意味する。arcsin(X)は、sin(Y)=Xとなるような角度Yである。また、以下の式中の「・」は乗算を意味する。また、以下の式中の「/」は除算を意味する。
A2=arcsin((1/np)・sin(A1)) ・・・・・・・(1)
FIG. 7 is a configuration diagram (top view) showing the configuration of the
A 2 = arcsin ((1 / np) · sin (A 1 )) (1)
<中心線C2に垂直な断面上の形状と位置関係>
以下において図5を参照して、中心線C2に垂直な断面上の形状と位置関係とを説明する。つまり、中心線C2に垂直な断面上においての説明である。中心線C2に垂直な断面は、x’y’平面に平行な面である。
<Shape and position relationship on the cross section perpendicular to the center line C 2>
Referring to FIG. 5 below, illustrating the positional relationship between the shape of the cross section perpendicular to the center line C 2. That is a description of on the cross section perpendicular to the center line C 2. Cross section perpendicular to the center line C 2 is a plane parallel to the x'y 'plane.
x’y’平面における導光棒20の断面形状は、例えば、円形状をしている。なお、x’y’平面における導光棒20の断面形状は、光を導光できれば円形状に限らない。
The cross-sectional shape of the
点P4は、中心線C1上の点である。つまり、点P4は導光棒20の中心点である。また、点P5は導光板10の反射面12の中点である。点P4は、点P5から下面13におろした垂線SL3の延長線上に位置している。
Point P 4 is a point on the center line C 1. That is, the point P 4 is the center point of the
導光棒20の半径Rは、点P4から下面13までの距離より小さい。
The radius R of the
反射面21は、導光棒20の側面に形成されている。反射面21は、垂線SL3の延長線上に形成されている。反射面21は、点P4に対して導光板10の反対側に配置されている。反射面21は、点P4と点P5とを結ぶ線分の延長上に配置されている。つまり、反射面21は、点P4よりも点P5から遠い位置にある。
The
<中心線C2を含む断面上の形状と位置関係>
図8は、車両用灯具1の導光棒20の構成を示す部分断面図である。図8は、中心線C1と垂線SL3とを含む平面における導光棒20の断面形状を示している。図8は、導光棒20の中心線C1を含みy’z’平面に平行な面で、導光棒20を切断した形状である。なお、中心線C1は曲線を含むので、導光棒20の断面形状も曲面を含む。図8は、曲面の断面形状を平面として表している。
<Shape and positional relationship of the section including the center line C 2>
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the
以下において図8を参照して説明する。つまり、中心線C1と垂線SL3とを含む平面における導光棒20の断面上での説明である。
This will be described below with reference to FIG. That is a description of on the cross section of the
導光棒20の内部を進行する光は、例えば、導光棒20の側面23,24で反射されながら中心線C1の方向に進行する。図8では、導光棒20の内部を進行する光は、+z’軸方向に進行する。反射面21は、導光棒20の内部を進行する光を反射する。反射面21は、導光棒20の側面24に向けて光を反射する。反射面21は、例えば、対向する側面24に向けて光を反射する。
Light traveling inside the
角度A3は側面23と反射面21とのなす角の角度である。角度A3は中心線C1と反射面21とのなす角の角度である。導光棒20の屈折率を屈折率nbとする。角度A3は下式(2a)を満たす。
A3=(90−arcsin((1/nb)・sin(A1)))/2 ・・・(2a)
The angle A 3 is an angle formed by the
A 3 = (90−arcsin ((1 / nb) · sin (A 1 ))) / 2 (2a)
また、定数αは、微小定数である。定数αは、導光棒20の中を進行する光の反射面21への入射角によって変わる。定数αは、車両用灯具1から出射される光の方向が+z軸方向となるように調整される。反射面21の角度A3は、以下の式(2b)で表わされる。
A3=(90−arcsin((1/nb)・sin(A1)))/2+α ・・・(2b)
The constant α is a minute constant. The constant α varies depending on the incident angle of the light traveling in the
A 3 = (90−arcsin ((1 / nb) · sin (A 1 ))) / 2 + α (2b)
<導光棒20から光を出射するための原理>
図9は、車両用灯具1の導光棒20内を進行する光線の光路図である。図9は、図8と同様に、導光棒20の中心線C1を含みy’z’平面に平行な面で、導光棒20を切断した形状である。図9は、反射面21で反射される光の挙動を説明する図である。光源30から出射された光が、入射面22から導光棒20に入射し、導光棒20から出射される原理について図9を用いて説明する。
<Principle for emitting light from the
FIG. 9 is an optical path diagram of light rays traveling in the
まず、光源30から出射された光は、入射面22から導光棒20に入射する。
First, the light emitted from the
導光棒20に入射した光は、例えば、全反射を繰り返しながら、導光棒20の中を進行する。しかし、一部の光は反射面21に入射する。そして、反射面21で反射された光は、光路が変更される。光路が変更された光は、導光棒20から出射される際に、導光棒20の側面24で屈折される。導光棒20の側面24で屈折された光は、導光板10の方向へ進行する。側面24は、反射面21と対向する面である。
For example, the light incident on the
反射面21の角度A3は、式(2)で定められる。このため、反射面21に入射した光線は、出射角A1で導光棒20から出射される。導光棒20の中の進行する光は、+z’軸方向に進行する。そのため、導光棒20から出射される光は、側面24の法線(y’軸)に対して+z’軸方向に傾斜した方向に進行する。図9に示す出射角A1は、y’z’平面上において、y’軸に対する角度である。
Angle A 3 of the
反射面21で反射された光線が出射される側面24の入射面22からの長軸方向(z’軸)の位置は、反射された反射面21よりも遠くに位置する。ここで長軸方向は+z’軸方向である。
The position in the major axis direction (z ′ axis) from the
導光棒20から出射される出射角A1は、導光板10に入射する際の入射角に等しい。また、導光板10の入射面13aと出射面11とは、光学的には平行な面である。そのため、出射面11からの出射角は、角度A1に等しい。
The exit angle A 1 emitted from the
また、反射面21の幅211は、導光棒20が全長にわたって均一に発光するように調整される。一般的には、反射面21の幅211は、光源30から遠いほど大きくなる。幅211は、反射面21のz’軸方向(中心線C1方向)の長さである。
The
<導光板10から光を出射するための原理>
次に、導光棒20から出射された光が、導光板10に入射して、導光板10から出射される原理について図10〜図12を用いて説明する。
<Principle for emitting light from the
Next, the principle in which the light emitted from the
図10は、物質表面における光線の屈折を表した図である。導光板10から光を出射するための原理について説明するにあたり、光線の屈折式について図10を用いて説明する。
FIG. 10 is a diagram showing the refraction of light rays on the material surface. In describing the principle for emitting light from the
法線ベクトルNは、物質表面50上の点P6における接平面40の法線ベクトルである。点P6は、物質表面50に入射する光線L4と物質表面50との交点である。なお、図10において、物質表面50は破線で示されている。ベクトルOは、出射される光線L5の方向ベクトルである。ベクトルIは、入射する光線L4の方向ベクトルである。ベクトルN,I,Oは、単位ベクトルである。屈折率n1は、入射側の媒質の屈折率である。屈折率n2は、出射側の媒質の屈折率である。「×」は、ベクトルの外積を示している。光線の屈折式は、スネルの法則を3次元に拡張したものである。光線の屈折式は、以下の式(3)で表わされる。
N×O=(n1/n2)・N×I ・・・・・・・(3)
The normal vector N is a normal vector of the
N × O = (n 1 / n 2 ) · N × I (3)
入射する光線L4が物質表面50で反射される場合には、屈折率n1と屈折率n2とは等しくなる(n1=n2)。そして、式(3)中の(n1/n2)は1となる((n1/n2)=1)。
When the incident light ray L 4 is reflected by the
光線の屈折式は、光の屈折および光の反射が、入射する光線L4の方向ベクトルIと法線ベクトルNとを含む平面S2内で生じることを意味している。つまり、平面S2は、方向ベクトルIと法線ベクトルNとベクトルOとを含んでいる。方向ベクトルI、法線ベクトルNおよびベクトルOは、平面S2上のベクトルである。なお、図10では、平面S2を示すために、法線Nと方向ベクトルIとを破線で結んでいる。 The light refraction formula means that light refraction and light reflection occur in the plane S 2 including the direction vector I and the normal vector N of the incident light beam L 4 . That is, the plane S 2 includes the direction vector I, the normal vector N, and the vector O. Direction vector I, the normal vector N and vector O is a vector on the plane S 2. In FIG. 10, in order to show the plane S 2, it has signed a normal N and the direction vector I by broken lines.
導光棒20から出射された光は、導光板10の入射面13aから導光板10の内部に入射する。実施の形態1では、入射面13aは導光板10の下面13上に形成されている。なお、入射面13aは導光板10の下面13上に形成される必要はない。例えば、入射面13aと導光板10の下面13との間に段差などが設けられても良い。
The light emitted from the
図11は、車両用灯具1の斜視図で示す光線の光路図である。
FIG. 11 is an optical path diagram of light rays shown in a perspective view of the
図11に示すように、光源30から発せられた光は、導光棒20の入射面22から導光棒20に入射する。入射面22は導光棒20の端部に形成されている。導光棒20に入射した光は、導光棒20の長軸方向(z’軸方向)に全反射によって導光される。導光される光の内、側面24への入射角が臨界角よりも小さい光線は、側面24から出射される。
As shown in FIG. 11, the light emitted from the
導光棒20の側面24から出射された光は、導光板10に入射する。導光棒20の側面24から出射された光は、入射面13aから導光板10に入射する。導光板10に入射した光は、反射面21で反射される。反射面21で反射された光は、出射面11に到達する。出射面11に到達した光は、出射面11から出射される。
Light emitted from the
図12は、車両用灯具1の導光板10内を進行する光線の光路図である。図12に示すように、導光板10に入射した光が進行する方向のベクトルは、方向ベクトルI1である。方向ベクトルI1の光は、反射面12に到達する。反射面12に到達した光は、反射面12で反射される。方向ベクトルO1は、反射面12で反射された光の方向ベクトルである。反射面12に到達した光は、平面S21内で全反射される。平面S21は、図10に示す平面S2に対応する。平面S21は、方向ベクトルI1と法線ベクトルN1とを含む平面である。法線ベクトルN1は、光が反射された反射面12上の点における法線ベクトルである。
FIG. 12 is an optical path diagram of light rays traveling in the
そして、反射面12で反射された光は、光線の屈折式(3)に従って進行する。反射面12で反射された光は、方向ベクトルO1の方向に進行する。反射面12で反射された光は、出射面11の方向に進行する。出射面11に到達する光の方向ベクトルI2は、方向ベクトルO1に等しい。方向ベクトルI2は、出射面11に入射する光線の方向ベクトルである。方向ベクトルO1は、反射面12から出射される光線の方向ベクトルである。
The light reflected by the reflecting
方向ベクトルI2で出射面11に入射した光は、光線の屈折式(3)に従って進行する。出射面11に到達した光は、平面S22内で屈折される。平面S22は、図10に示す平面S2に対応する。平面S22は、方向ベクトルI2と法線ベクトルN2とを含む平面である。また、平面S22は、方向ベクトルO2を含んでいる。方向ベクトルI2、法線ベクトルN2およびベクトルO2は、平面S22上のベクトルである。出射面11で屈折された光は、方向ベクトルO2の方向に進行する。この場合において、方向ベクトルO2は+z軸方向と一致する。
Light incident on the
図5に示すように、x’y’平面上において、反射面12と下面13とのなす角度はA4である。また、図6に示すように、xy平面上において、点P1における中心線C2の接線と地面(xz平面)とのなす角度は、角度A0と等しい。xy平面上において、点P2における上辺11aの接線と地面(xz平面)とのなす角度は、角度A0と等しい。xy平面上において、点P3における上辺11bの接線と地面(xz平面)とのなす角度は、角度A0と等しい。点P1は、出射面11上の点である。点P1に最も近い出射面11の上辺11a上の点を点P2とする。また、点P1に最も近い出射面11の下辺11b上の点を点P3とする。
As shown in FIG. 5, in the x'y 'plane, the angle between the reflecting
平面S22は、出射面11上の点P1を含む微小領域の法線ベクトルN2と、点P1を通り出射される光線を含む平面である。点P1を通り出射される光線は、例えば、+z軸方向へ出射される。角度A0は、車両の正面(+z軸側)から出射面11を見た場合に、平面S22が地面(zx平面)となす角度である。
The plane S 22 is a plane including a normal vector N 2 of a minute region including the point P 1 on the
中心線C2上の点P1を含む微小領域の法線N2と点P1を通り出射面11から出射される最高光度の光線L5とを含む平面S22は、xy平面上において、点P1における中心線C2の接線と一致する。
A plane S 22 including the normal N 2 of the minute region including the point P 1 on the center line C 2 and the light beam L 5 having the highest luminous intensity that passes through the point P 1 and is emitted from the
ここで平面S22は、平面S21と光学的に同一の平面である。ここで、「光学的に」とは、構造的には反射面などで反射されて進行方向を変更された光線でも、光学系としては一本の光軸で表される場合を意味している。「光学的に」とは、光学系が1つの平面上の一本の光軸で表されること意味している。 Here, the plane S 22 is optically the same plane as the plane S 21 . Here, “optically” means that a light beam that is structurally reflected by a reflecting surface or the like and whose traveling direction is changed is represented by a single optical axis as an optical system. . “Optically” means that the optical system is represented by one optical axis on one plane.
以上のように、実施の形態1に係る車両用灯具1は、車両の前方に光を出射する。そして、車両用灯具1は、出射面11において均一性を増した輝度分布を得ることができる。
As described above, the
また、導光板10は、反射面21などの微細構造を備えていない。また、導光棒20は、導光板10の−y軸方向側に配置されている。導光棒20は、反射面21を備えている。これらによって、車両用灯具1が消灯している時に、出射面11を通して反射面21などの微細構造を見ることはできない。これによって、車両用灯具1の意匠を向上することができる。
Further, the
車両用灯具1における光源30としては、LED(Light Emitting Diode)のほか、白熱電球またはレーザーダイオードなどの種々のものが利用可能である。
As the
導光棒20は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。また、導光板10は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。
The
図13は、車両用灯具1が車両9に搭載された形態を示した図である。図13は、車両9を正面から見た図で、車両9の右半分を示している。車両用灯具1は、ヘッドライト91の下側に配置されている。図13には、フロントガラス92およびタイヤ93が示されている。
FIG. 13 is a view showing a form in which the
車両用灯具1は、例えば、車幅灯に適用できる。また、車両用灯具1は、尾灯、方向指示器、制動灯、バックライト、前部霧灯、デイライト、コーナーリングランプおよびハザードランプなどに適用される。または、車両用灯具1は、これらの組み合わせのコンビネーションランプなどに適用できる。
The
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。 In each of the above-described embodiments, there are cases where terms such as “parallel” or “vertical” indicating the positional relationship between components or the shape of the component are used. These represent that a range that takes into account manufacturing tolerances and assembly variations is included. For this reason, when the description showing the positional relationship between the parts or the shape of the part is included in the claims, it indicates that the range including a manufacturing tolerance or an assembly variation is taken into consideration.
また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。 Moreover, although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
1 車両用灯具、 10 導光板、 11 出射面、 11a 上辺、 11b 下辺、 12 反射面、 13 導光板の下面、 13a 入射面、 14 導光板の上面、 20 導光棒、 21 反射面、 211 プリズム幅、 22 入射面、 23,24 側面、 25 頂上線、 30 光源、 31 発光面、 40 接平面、 50 物質表面、9 車両、 91 ヘッドライト、 92 フロントガラス、 93 タイヤ、 A0,A1,A2,A3,A4 角度、 C1,C2 中心線、 E1,E2,E3 拡大図、 I 入射光線、 L1,L2,L3,L4,L5 光線、 N,N1,N2 法線ベクトル、 O,O1 光線の方向ベクトル、 P1,P2,P3,P4,P5,P6 点、 R 半径、 S1,S2 平面、 SL1,SL2,SL3 直線、 Nv 法線、 α 定数。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
光を発する光源と
長軸方向に沿って形成された複数の第1の反射面を含み、前記光源から発せられた前記光を端部に形成された入射面から入射して、入射した前記光を前記長軸方向に全反射によって導光し、前記第1の反射面で反射された光線を入射角が臨界角よりも小さい光線として側面から出射する第1の導光部材と、
前記側面から出射された前記光線を入射して出射面から出射する第2の導光部材と
を備え、
前記出射面から出射される前記光線のうち最高光度の第1の光線が出射される方向を出射方向とし、
前記出射方向に垂直な面を投影面とし、
前記出射面は、第1の長辺と前記第1の長辺と対向する第2の長辺とを含み、
前記投影面上において、前記第1の長辺と前記第2の長辺との間の中心を通る前記出射面上の線を中心線とし、
前記中心線は、前記投影面上で湾曲しており、
前記第1の反射面で反射された光線が出射される前記側面の前記入射面からの前記長軸方向の位置は、反射された前記第1の反射面よりも遠くに位置し、
前記中心線上の点を含む微小領域の法線と前記点を通り前記出射面から出射される最高光度の第2の光線とを含む平面は、前記投影面上において、前記点における前記中心線の接線と一致する車両用灯具。 A lamp mounted on a vehicle,
A light source that emits light and a plurality of first reflecting surfaces formed along a major axis direction, and the light emitted from the light source is incident from an incident surface formed at an end portion, and the incident light A first light guide member that emits light reflected by the first reflecting surface from the side surface as a light beam having an incident angle smaller than a critical angle;
A second light guide member that enters the light beam emitted from the side surface and emits the light beam from the emission surface;
The direction in which the first light beam having the highest luminous intensity is emitted among the light beams emitted from the emission surface is defined as an emission direction.
A plane perpendicular to the emission direction is a projection plane,
The emission surface includes a first long side and a second long side facing the first long side,
On the projection plane, a line on the emission surface passing through the center between the first long side and the second long side is a center line,
The center line is curved on the projection plane;
The position of the major axis direction from the incident surface of the side surface from which the light beam reflected by the first reflective surface is emitted is located farther than the reflected first reflective surface.
A plane including the normal of the minute region including the point on the center line and the second light ray having the highest luminous intensity that passes through the point and is emitted from the exit surface is the position of the center line at the point on the projection plane. A vehicle lamp that matches the tangent.
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