JP2020102429A - 車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高める。【解決手段】車両用前照灯１００のレンズ３０は、樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源１０からの光が入射する入射面３１と、光を出射する出射面３２と、を備え、入射面３１は、光軸ＡＸに垂直な平面状の直立部３３と、直立部３３に対して下方に配置され光軸ＡＸの軸線方向におけるリフレクタ２０側（光源１０側）に傾斜する傾斜部３４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯に関する。

光源と、光源からの光を反射するリフレクタと、リフレクタで反射された光を車両前方の照射領域に出射するレンズと、を備える車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実公平６−１０５６２号公報

上記のような車両用前照灯は、車両における高さ位置によって車両前方の照射範囲が決定される。例えば車両用前照灯の取り付け高さが高くなると、車両の直前の領域等の近方領域に光が十分に照射されず、視認性が低下する可能性がある。このため、レンズ及びリフレクタを複合的に設計することで、光が車両の近方領域に十分到達するようにしている。しかしながら、このような構成では、複雑な光学設計が必要であり、製造コストが高くなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高めることが可能な車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用前照灯のレンズは、樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源からの光が入射する入射面と、前記光を出射する出射面と、を備え、前記入射面は、レンズ光軸に垂直な平面状の直立部と、前記直立部に対して車両搭載状態における下方に配置され前記レンズ光軸の軸線方向における前記光源側に傾斜する傾斜部と、を有する。

また、前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部に対して前記傾斜部が境界部において折れ曲がった形状を有してもよい。

また、前記入射面には、当該入射面を車両搭載状態における水平方向及び垂直方向に区画するプリズム部が形成され、前記境界部は、前記プリズム部同士の間に設けられてもよい。

また、前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部と前記傾斜部との境界部が滑らかに形成されてもよい。

また、前記境界部は、水平方向に平行な直線であってもよい。

本発明に係る車両用前照灯は、光源と、前記光源からの光を反射するリフレクタと、前記リフレクタで反射された前記光を車両前方に照射する上記のいずれかの車両用前照灯のレンズとを備える。

本発明によれば、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高めることが可能な車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯を提供することを目的とする。

図１は、本実施形態に係る車両用前照灯の一例を示す図である。 図２は、入射面の一例を示す図である。 図３は、入射面の一例を示す図である。 図４は、リフレクタからの光が本実施形態に係るレンズに入射する場合を示す図である。 図５は、本実施形態に係る車両用前照灯から照射される前照灯パターンの一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る車両用前照灯から照射される直立部パターンの一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る車両用前照灯から照射される傾斜部パターンの一例を示す図である。 図８は、変形例に係るレンズの一例を示す図である。 図９は、変形例に係るレンズの断面構成を示す図である。 図１０は、レンズが用いられる車両用前照灯から照射されるパターンの例を示す図である。 図１１は、レンズが用いられる車両用前照灯から照射されるパターンの例を示す図である。 図１２は、レンズが用いられる車両用前照灯から照射されるパターンの例を示す図である。 図１３は、変形例に係るレンズをリフレクタ側から見た場合の構成を示す図である。

以下、本発明に係る車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。以下の説明において、前後、上下、左右の各方向は、車両用前照灯が車両に搭載された車両搭載状態における方向であって、運転席から車両の進行方向を見た場合における方向を示す。なお、本実施形態では、上下方向は鉛直方向に平行であり、左右方向は水平方向であるとする。

図１は、本実施形態に係る車両用前照灯１００の一例を示す図である。図１に示すように、車両用前照灯１００は、光源１０と、リフレクタ２０と、レンズ３０と、取付部材４０と、シェード５０とを備えている。光源１０、リフレクタ２０、レンズ３０、取付部材４０、及びシェード５０は、いわゆるプロジェクタ型のランプユニットを構成している。

車両用前照灯１００は、車両前部の左側及び右側にそれぞれ取り付けられる。車両用前照灯１００は、地面からの高さが例えば０．９ｍ程度の位置に取り付けられるが、これに限定されない。車両に取り付けられる場合、車両用前照灯１００は、不図示のランプハウジングとランプレンズ（例えば、素通しのアウターレンズなど）とで形成される灯室に収容され、不図示の光軸調整機構に接続される。光軸調整機構は、車両用前照灯１００は、上下方向及び左右方向の光軸調整が可能となっている。

灯室内には、上記ランプユニットの他、例えばクリアランスランプユニット、ターンシグナルランプユニット、デイタイムランニングランプユニットなどが配置される場合がある。また、灯室内には、インナーパネル（図示せず）やインナーハウジング（図示せず）やインナーレンズ（図示せず）などが配置される場合がある。

光源１０は、本実施形態において、例えばＬＥＤやＯＥＬ、ＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの半導体型光源である。光源１０は、発光面１１を有する。光源１０は、発光面１１がランバーシアン分布を形成するように光を出射する。車両用前照灯１００が車両に取り付けられた場合、発光面１１は例えば上方に向けられ、水平面に平行に配置される。

光源１０は、取付部材４０の光源固定部４２に固定されている。なお、光源固定部４２は、ヒートシンク４３に連結されている。ヒートシンク４３には、不図示のフィンが設けられている。このため、半導体型光源である光源１０において生じた熱が光源固定部４２からヒートシンク４３を介して外部に放出されるようになっている。なお、光源固定部４２とヒートシンク４３とは、ヒートシンクとして一体に形成されていてもよい。

リフレクタ２０は、光源１０からの光をレンズ３０に向けて反射する。リフレクタ２０は、光源１０の上方に配置され、例えば樹脂部材など、耐熱性が高くかつ光不透過性の材料を用いて形成されている。リフレクタ２０は、スクリューなどの固定部材によって取付部材４０に固定されている。

リフレクタ２０は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状となっている。リフレクタ２０の内面には、反射面２１が形成されている。反射面２１は、光源１０からの光をレンズ３０に向けて反射する。

反射面２１は、回転楕円面又は当該回転楕円面を基調とした自由曲面となっている。反射面２１は、第１焦点Ｆ１、第２焦点Ｆ２、及び第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸（不図示）とを有する。第１焦点Ｆ１は、光源１０の発光面１１の中心若しくはその近傍に配置される。第２焦点Ｆ２は、後述のレンズ３０の焦点と重なる位置に配置される。

また、シェード５０は、例えば金属板など、光源１０からの光を遮光可能な部材で構成されている。シェード５０は、光源１０とレンズ３０との間に配置されている。シェード５０は、不図示の駆動部に接続されており、例えばリフレクタ２０によって反射された光の一部を遮光する第１位置と、当該光を遮光しない第２位置との間を移動可能となっている。

レンズ３０は、リフレクタ２０に対して車両の前方に配置される。レンズ３０は、例えばポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂材料によって形成される。レンズ３０は、例えばレンズホルダ４１に支持される。レンズ３０は、焦点（図示せず）と、光軸（レンズ光軸）ＡＸとを有する。レンズ３０の光軸ＡＸは、リフレクタ２０の光軸と一致もしくはほぼ一致する。レンズ３０は、反射面２１からの反射光を車両の前方に照射する。

レンズ３０は、入射面３１及び出射面３２を有する。入射面３１は、リフレクタ２０からの反射光が入射する。出射面３２は、入射面３１から入射した光を車両前方に向けて出射する。

図２及び図３は、入射面３１の一例を示す図である。図２は、リフレクタ２０側から見た場合の構成を示している。図３は、光軸ＡＸを含みかつ水平面に垂直な平面に沿った断面構成を示している。図２及び図３に示すように、入射面３１は、直立部３３及び傾斜部３４を有する。直立部３３及び傾斜部３４は、上下方向に並んだ状態で配置され、直立部３３が上側、傾斜部３４が下側に配置される。直立部３３は、光軸ＡＸに垂直な平面状である。

傾斜部３４は、直立部３３の下方に配置される。例えば平面状であり、直立部３３に対して光軸ＡＸの軸線方向におけるリフレクタ２０側（光源１０側）に所定角度傾斜した状態で設けられる。つまり、傾斜部３４は、リフレクタ２０側に斜め上方に向けられた状態となっている。このため、直立部３３に入射する光に比べて、傾斜部３４に入射する光は、レンズ３０内において下方に屈折して進行することになる。所定角度としては、例えば２°以上５°以下とすることができる。

図２に示すように、傾斜部３４は、直立部３３との境界部３５において直立部３３に対して折れ曲がった形状を有している。本実施形態において、境界部３５は、例えば水平面に平行な直線状となっている。境界部３５は、例えば入射面３１の下端部から上下方向において４分の１以内の範囲に形成される。この場合、傾斜部３４は、入射面３１の下端部から上下方向において４分の１以内の範囲に設けられる。なお、境界部３５の位置は、入射面３１の下端部から４分の１以内の範囲に限定されない。

ヒートシンク４３は、光源１０で生じる熱を外部に放熱する。ヒートシンク４３は、上記の光源１０、リフレクタ２０、レンズホルダ４１等を固定する。ヒートシンク４３は、例えば金型成形等を用いて製造可能である。

上記のように構成された車両用前照灯１００において、例えば車両に設けられた点灯スイッチがオフの場合、光源１０は消灯した状態である。この状態から点灯スイッチがオンに切り替えられた場合、光源１０が点灯する。光源１０が点灯すると、発光面１１から光が放射され、リフレクタ２０の反射面２１によってレンズ３０側に反射される。リフレクタ２０によって反射された光は、入射面３１に入射する。

図４は、リフレクタ２０からの光が本実施形態に係るレンズ３０に入射する場合を示している。図４に示すように、入射面３１のうち直立部３３に入射した光Ｌ１は、出射面３２から出射され、遠方を含む領域に照射される。また、入射面３１のうち傾斜部３４に入射した光Ｌ２は、傾斜部３４によってより下方に屈折されてレンズ３０内を進行し、出射面３２から出射されて近方を含む領域に照射される。

ここで、傾斜部３４が設けられないレンズが用いられる場合、傾斜部３４に対応する部分は、光軸ＡＸに垂直な平面状（図４の一点鎖線）である。この場合、当該平面状部分に入射する光Ｌ０は、傾斜部３４に入射する光Ｌ２に比べて上側に傾いた状態でレンズ３０内を進行し、出射面３２から出射される。このため、出射面３２から出射される光Ｌ０は、光Ｌ２よりも遠方に照射される。つまり、傾斜部３４が設けられることにより、出射面３２から出射される光Ｌ２は、傾斜部３４が設けられない場合に比べて、より近方に照射されることになる。

図５から図７は、本実施形態に係る車両用前照灯１００から照射されるパターンの例を示す図である。図５は、前照灯パターンＰの全体を示している。図６は、前照灯パターンＰのうち直立部３３に入射した光による直立部パターンＰ１を示している。図７は、傾斜部３４に入射した光による傾斜部パターンＰ２を示している。図５から図７におけるＨ−Ｈ線は水平面を示し、Ｖ−Ｖ線は水平面に垂直であり車両の中心を示す線である。また、図５から図７において、傾斜部３４が設けられない場合のパターンを比較例としてそれぞれ一点鎖線で示している。

図５に示すように、傾斜部３４が設けられる場合の前照灯パターンＰは、傾斜部３４が設けられない場合のパターン（図５の一点鎖線部分）に比べて、下部がより下方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部３４が設けられる場合の前照灯パターンＰは、傾斜部３４が設けられない場合のパターンに比べて、車両のより近方を照射可能となっている。

図６に示すように、直立部パターンＰ１は、傾斜部３４が設けられない場合のパターンと同様の範囲に形成される。これに対して、図７に示すように、傾斜部パターンＰ２は、傾斜部３４が設けられない場合のパターンに対して下部が下方に広がった形状となっている。このように、傾斜部３４が設けられることにより、傾斜部パターンＰ２の下部が下方に広がる形状に形成される。これにより、前照灯パターンＰの下部が下方に広がる形状が構成されることになる。

以上のように、本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０は、樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源１０からの光が入射する入射面３１と、光を出射する出射面３２と、を備え、入射面３１は、光軸ＡＸに垂直な平面状の直立部３３と、直立部３３に対して下方に配置され光軸ＡＸの軸線方向におけるリフレクタ２０側（光源１０側）に傾斜する傾斜部３４と、を有する。

したがって、傾斜部３４に入射する光Ｌ２は、直立部３３に入射する光Ｌ１に比べて、レンズ３０内においてより下方に向けて屈折されて進行する。このため、傾斜部３４に入射する光Ｌ２は、直立部３３に入射する光Ｌ１に比べて、出射面３２からより下方に向けて出射される。したがって、傾斜部３４が設けられない構成に比べて、車両のより近方の領域を照射することができる。また、リフレクタ２０側の設計変更が不要であるため、複雑な光学設計が不要となり、製造コストの低下を図ることができる。これにより、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高めることが可能な車両用前照灯１００のレンズ３０を提供できる。

また、本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０は、光軸ＡＸを含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、直立部３３に対して傾斜部３４が境界部３５において折れ曲がった形状を有する。このため、傾斜部３４に入射する光Ｌ２を確実に車両の近方の領域に照射することができる。

また、境界部３５は、水平方向に平行な直線である。この構成によれば、容易にレンズ３０を製造可能となる。

また、本実施形態に係る車両用前照灯１００は、光源１０と、光源１０からの光を反射するリフレクタ２０と、リフレクタで反射された光を車両前方に照射する上記のレンズ３０とを備える。これにより、より車両の近方を照射可能なレンズ３０を備えるため、前照灯の位置が高い車両に取り付けられる場合、ボンネットフードが短い車両等に取り付けられる場合には、車両の直前に光を照射可能となる。したがって、前方の視認性を高めることが可能となる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、直立部３３及び傾斜部３４が滑らかな平面である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図８は、変形例に係るレンズ３０Ａの一例を示す図である。

図８に示すように、レンズ３０Ａは、直立部３３及び傾斜部３４に、プリズム部３６を有する構成であってもよい。プリズム部３６は、入射面３１を例えば水平方向及び垂直方向に区画する。この場合、直立部３３と傾斜部３４との境界部３５は、プリズム部３６同士の間に設けられてもよい。このように、レンズ３０Ａは、プリズム部３６同士の境界に、直立部３３と傾斜部３４との境界部３５を設定することにより、別途境界部３５を設定する場合に比べて、設計及び製造が容易となる。なお、図８では、プリズム部３６が入射面３１の全体に亘って形成された構成を例に挙げて示しているが、これに限定されない。例えば、プリズム３６は、境界部３５の近傍にのみ配置される構成であってもよい。また、直立部３３に入射する光によるパターン（直立部パターン）と、傾斜部３４に入射する光によるパターン（傾斜部パターン）との間の光量の変化が滑らかになるようにプリズム部３６が形成されてもよい。

また、上記実施形態では、直立部３３に対して傾斜部３４が境界部３５において折れ曲がった形状を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図９は、変形例に係るレンズ３０Ｂの断面構成を示す図である。図９に示すように、レンズ３０Ｂは、光軸ＡＸを含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、直立部３３と傾斜部３４との境界部３５Ｂが滑らかに形成されてもよい。境界部３５Ｂが滑らかに形成されることにより、傾斜部３４に入射する光をより遠方に向けて照射させることができる。なお、傾斜部３４は、境界部３５Ｂに接続される領域のみが湾曲された形状であってもよいし、傾斜部３４が上下方向の全体に亘って湾曲された形状であってもよい。

図１０から図１２は、レンズ３０Ｂが用いられる車両用前照灯１００Ｂから照射されるパターンの例を示す図である。図１０は、前照灯パターンＰＢの全体を示している。図１１は、前照灯パターンＰＢのうち直立部３３に入射した光による直立部パターンＰ１Ｂを示している。図１２は、傾斜部３４に入射した光による傾斜部パターンＰ２Ｂを示している。図１０から図１２におけるＨ−Ｈ線は水平面を示し、Ｖ−Ｖ線は水平面に垂直であり車両の中心を示す線である。また、図１０から図１２において、傾斜部３４が設けられない場合のパターンを比較例としてそれぞれ一点鎖線で示している。また、図１０から図１２において、上記実施形態におけるレンズ３０の前照灯パターンＰを破線で示している。

図１０に示すように、前照灯パターンＰＢの全体としては、上記実施形態の前照灯パターンＰと同様となっている。具体的には、前照灯パターンＰＢは、傾斜部３４が設けられない場合のパターン（図１０の一点鎖線部分）に比べて、下部がより下方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部３４が設けられる場合の前照灯パターンＰＢは、傾斜部３４が設けられない場合のパターンに比べて、車両のより近方を照射可能となっている。

図１１に示すように、直立部パターンＰ１Ｂは、傾斜部３４が設けられない場合のパターンと同様の範囲に形成される。これに対して、図１２に示すように、傾斜部パターンＰ２Ｂは、傾斜部３４が設けられない場合のパターンに対して下部が下方に広がった形状となっている。このように、傾斜部３４が設けられることにより、傾斜部パターンＰ２Ｂの下部が下方に広がる形状に形成される。これにより、前照灯パターンＰＢの下部が下方に広がる形状が構成されることになる。

また、傾斜部パターンＰ２Ｂは、上記実施形態の傾斜部パターンＰ２（図１２の破線部分）に比べて、上部がより上方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部パターンＰ２Ｂは、上記実施形態の傾斜部パターンＰ２に比べて、直立部パターンＰ１Ｂとの接続部分が広く確保されることになる。このため、前照灯パターンＰＢは、上記実施形態の前照灯パターンＰに比べて、上下方向についての光量の変化が滑らかとなる。

また、上記実施形態では、境界部３５が水平面に平行な直線上である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図１３は、変形例に係るレンズ３０Ｃをリフレクタ２０側から見た場合の構成を示す図である。図１３に示すレンズ３０Ｃのように、直立部３３と傾斜部３４との境界部３５Ｃが、曲線又は曲線部を有する形状であってもよい。図１０に示す境界部３５Ｃは、左右方向の両端部が上下方向における中央に位置している。また、境界部３５Ｃは、左右方向の中央に至るにつれて上下方向における下側に湾曲した形状となっている。例えば、図１３に示す領域３７は、前照灯パターンＰのうちカットオフラインＣＬ（図６等参照）を含む領域を形成する光が入射する。境界部３５Ｃは、この領域３７に沿って湾曲した形状となっている。この構成では、カットオフラインＣＬ（図６等参照）を含む領域に照射される光を確保しつつ、車両近方に照射する光を確保することができる。

また、上記実施形態では、傾斜部３４に入射する光については、出射面３２において出射方向を調整することなく、出射面３２を素通しさせる構成であってもよい。

Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２…光、Ｐ，ＰＢ…前照灯パターン、Ｐ１，Ｐ１Ｂ…直立部パターン、Ｐ２，Ｐ２Ｂ…傾斜部パターン、ＣＬ…カットオフライン、ＡＸ…光軸、１０…光源、１１…発光面、２０…リフレクタ、２１…反射面、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…レンズ、３１…入射面、３２…出射面、３３…直立部、３４…傾斜部、３５，３５Ｃ…境界部、３６…プリズム部、３７…領域、４０…取付部材、４１…レンズホルダ、４２…光源固定部、４３…ヒートシンク、５０…シェード、１００，１００Ｂ…車両用前照灯

Claims (6)

1. 樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、
   光源からの光が入射する入射面と、
   前記光を出射する出射面と、を備え、
   前記入射面は、レンズ光軸に垂直な平面状の直立部と、前記直立部に対して車両搭載状態における下方に配置され前記レンズ光軸の軸線方向における前記光源側に傾斜する傾斜部と、を有する
   車両用前照灯のレンズ。
2. 前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部に対して前記傾斜部が境界部において折れ曲がった形状を有する
   請求項１に記載の車両用前照灯のレンズ。
3. 前記入射面には、当該入射面を車両搭載状態における水平方向及び垂直方向に区画するプリズム部が形成され、
   前記境界部は、前記プリズム部同士の間に設けられる
   請求項２に記載の車両用前照灯のレンズ。
4. 前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部と前記傾斜部との境界部が滑らかに形成される
   請求項１に記載の車両用前照灯のレンズ。
5. 前記境界部は、水平方向に平行な直線である
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の車両用前照灯のレンズ。
6. 光源と、
   前記光源からの光を反射するリフレクタと、
   前記リフレクタで反射された前記光を車両前方に照射する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用前照灯のレンズと
   を備える車両用前照灯。
   

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