JP2022052186A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】前照灯又は標識灯の機能と、路面描画機能の両方の機能を備え、構成がシンプルな、路面描画機能を備えた車両用灯具を提供する。【解決手段】前照灯または標識灯としての機能に加えて、路面描画機能を備えた車両用灯具であり、前照灯または標識灯の機能を成す光学ユニットと、路面への描画パターンの投影機能を成す路面描画ユニットとを含んで構成され、前記光学ユニットおよび前記路面描画ユニットは、共通の投影レンズで照射を行うことを特徴とする、路面描画機能を備えた車両用灯具を提供する。共通のレンズで配光および描画パターンの両方の投影が行われるため、構成をシンプルにすることができる。【選択図】図２

Description

本願発明は、車両用灯具、特に前照灯又は標識灯の機能に加えて、路面描画の機能を備えた車両用灯具に関する。
前照灯又は標識灯の機能を成す光学ユニットを備えた車両用灯具において、路面に所望の描画パターンを照射する路面描画ユニットも、該光学ユニットと共に搭載されたタイプがある（例えば特許文献１）。
特開２０１６－３７２６０号
しかし、特許文献１の車両用灯具では、前照灯又は標識灯の機能を成す光学ユニットと、路面に所望の描画パターンを照射する路面描画ユニットとの両方を、同じ灯室内に搭載するため、筐体は大型になり、構成も複雑となる。
本発明は、これに鑑みてなされたものであり、構成がシンプルで、路面描画機能を備えた車両用灯具を提供する。
上記問題を解決するため、本開示のある態様では、前照灯または標識灯としての機能に加えて、路面描画機能を備えた車両用灯具であり、前照灯または標識灯の機能を成す光学ユニットと、路面への描画パターンの投影機能を成す路面描画ユニットとを含んで構成され、前記光学ユニットおよび前記路面描画ユニットは、共通の投影レンズで照射を行うように路面描画機能を備えた車両用灯具を構成した。
この態様によれば、共通の投影レンズを用いることで、ユニットごとに投影レンズを使用する必要がなく、構成がシンプルで省スペースとなる。
また、ある態様では、車両用灯具を前記光学ユニットは前記投影レンズの光軸上近傍に配置され、前記路面描画ユニットは、前記光学ユニットの上方に配置されるよう構成した。この態様では、配置により所望の場所に描画パターンおよび配光が投影され、構成がシンプルになる。
また、ある態様では、前記光学ユニットの光源と、前記路面描画ユニットの光源とは、共通の基板に実装されるよう構成した。共通の基板に複数の光源が配置されるため、部品削減となり、組付け工数を削減できる。
また、ある態様では、前記光学ユニットは、所望の配光を形成するための拡散レンズを備え、前記拡散レンズと、前記路面描画ユニットの光源とは、略同一の鉛直面上に配置されるよう構成した。この態様によれば、光源が複数あっても、互いの照射を邪魔しない構成となる。
また、ある態様では、前記光学ユニットおよび前記路面描画ユニットは、照射目的を関連させた照射を行うよう構成した。目的を関連させることで、機能効果を向上させた。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、構成がシンプルで、路面描画機能を備えた車両用灯具を提供できる。
第１の実施の形態に係る車両用灯具を搭載した車両の概略図である。図１（Ａ）が平面図、図１（Ｂ）が側面図である。 同車両用灯具の縦断面図である。 同車両用灯具の斜視図である。筐体は省略した。 描画パターン投影の説明図である。図４（Ａ）は描画用光源４０の光路図である。図４（Ｂ）は路面に投影された描画パターンを示す平面図である。 配光投影の説明図であり、光学ユニットから車両前方の所定位置の仮想スクリーンに投影される配光を示す。 第２の実施の形態に係る車両用灯具の縦断面図である。 第２の実施の形態に係る車両用灯具の斜視図である。 変形例である。 変形例である。
以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図においては、車両内のドライバー視点を基準として、車両及び車両用前照灯の各方向を（上方：下方：左方：右方：前方：後方＝Ｕｐ：Ｌｏ：Ｌｅ：Ｒｉ：Ｆｒ：Ｒｅ）として説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第1の実施形態に係る車両用灯具１を搭載した車両Ｃを示す。
図１に示すように、車両用灯具１は、車両Ｃの前部に装着されるフォグランプである。車両用灯具１は、ヘッドランプＨＬの下方に左右一対で設けられている。
車両用灯具１は、主に車両Ｃが雪や霧の中を走る際に点灯される前照灯（補助灯）であり、車両Ｃ前方に向けて、フォグランプの配光ＬＤ１として白色または黄色の拡散光を形成して、ドライバーの視界を確保しつつ、対向車両の運転手等に自車の存在を知らしめる。また、車両用灯具１は、車両Ｃの発進時には、発信通知表示として、車両Ｃ前方の路面ＧＲに三連の矩形からなるライン状に伸びる描画パターンＭ１を投影する。左右に設けられた車両用灯具１が、それぞれ前方へライン状の描画パターンＭ１を投影するため、車両Ｃから前方へ向かって伸びる二本の平行な光の点線ラインが車両Ｃの移動の軌跡として投影される。これにより、濃霧などの視界の悪い悪天候時でも、進行方向に存在する歩行者や対向車両の運転手などの第三者に向けて、車両Ｃの存在と、車両Ｃの進行経路を明らかにして、注意を促す。注意喚起の効果を高めるため、描画パターンＭ１を、所定の周期で点滅させてもよい。
このように、車両用灯具１は、フォグランプの配光ＬＤ１を照射するという従来の前照灯の機能に加えて、路面ＧＲに所定の描画パターンＭ１を投影するという路面描画機能も備えている。
本実施形態では、車両用灯具１はフォグランプであったが、本開示の構成は、フォグランプに限られず、前照灯として、ハイビームランプ、ロービームランプなど、また標識灯として、テールランプストップランプ、デイライトランニングランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、自動運転表示ランプなどにも、用いることができる。
また、ハイビームランプ、ロービームランプなどの前照灯は、所定距離における配光が定められている一方、標識灯は、最大光度と左右照射角度が届く範囲のみが定められている。前照灯か標識灯を問わず、各車両用灯具として定められた規定を満たすように照射される光の形態を配光と称して説明する。
（車両用灯具１の構成）
次に、車両用灯具１の構成について説明する。図２は、車両用灯具１の鉛直断面図である。図３は車両用灯具１の斜視図である。図３においては、筐体は省略している。
図２に示すように、車両用灯具１は、ランプボディ２と、ランプカバー４と、固定部材１０と、投影レンズ２０と、灯具用光源３０と、描画用光源４０と、拡散レンズ５０とを含んで構成される。
ランプボディ２は前方に開口部を有し、ランプボディ２の開口部に、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されたランプカバー４が取り付けられる。ランプボディ２とランプカバー４は、車両用灯具１の筐体であり、ランプボディ２とランプカバー４の内側には灯室Ｓが画成される。
固定部材１０は、灯具用光源３０、描画用光源４０、拡散レンズ５０、および投影レンズ２０の取付け部材であり、後方側はヒートシンク１１となっている。ランプボディ２の背面中央には孔３が設けられており、固定部材１０は、前方を灯室Ｓ内に収納され、孔３から後方のヒートシンク１１部分を外部に露出した状態で、孔３に固定されている。固定部材１０は、熱伝導率のよい金属部材で構成されており、ヒートシンク１１を介して灯具用光源３０および描画用光源４０の発熱が外部に放熱される。
描画用光源４０および灯具用光源３０は通電することで光を発する。発光素子として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの半導体発光素子や、電球、白熱灯（ハロゲンランプ）、放電灯（ディスチャージランプ）等を用いることができる。本実施形態においては、灯具用光源３０および描画用光源４０には、白色光を出射するＬＥＤが用いられている。描画用光源４０は複数の発光素子から成る（詳しくは後述）。
固定部材１０の前方上方は、前方に向かって突出した突出部１２が形成されており、突出部１２の前面である上方前面１３に、基板に装着された描画用光源４０が、発光面を前方にして取り付けられている。また、固定部材１０下方の前面である下方前面１４には、描画用光源４０とは別の基板に装着された灯具用光源３０が、発光面を前方にして取付けられている。描画用光源４０は、突出部１２に取付けられているため、突出部１２の突出長だけ、灯具用光源３０よりも前方に配置されている。
拡散レンズ５０は、背面を入射面、前面を出射面とした、矩形の小型拡散レンズである。拡散レンズ５０は、灯具用光源３０の前方にホルダー６０を介して設けられており、灯具用光源３０からの出射光を入射面から入射し、主に左右方向に拡散して、出射面から出射する。拡散レンズ５０は、フォグランプの配光パターンを形成するための光学部材である。ホルダー６０は、拡散レンズ５０および灯具用光源３０の機能を邪魔しないように、その先端側を拡散レンズ５０の上下の縁部に設けられたフランジ部５１に取付けられ、その後端側は灯具用光源３０を避けて、下方前面１４に取付けれている。
投影レンズ２０は、入射面、反射面の少なくとも一方が非球面形状であるレンズである。投影レンズ２０は、拡散レンズ５０および描画用光源４０の前方に、ホルダー７０を介して配置されており、灯具用光源３０から出射して、拡散レンズ５０で拡散された光Ｌ２、および描画用光源４０から出射した光Ｌ１を前方に投影する。
車両用灯具１は、前照灯（フォグランプ）としての機能を成す光学ユニットと、路面への描画パターンの投影機能を成す路面描画ユニットとを備えている。
路面描画ユニットは、主に描画用光源４０および投影レンズ２０から構成され、描画用光源４０より出射した光Ｌ１が投影レンズ２０を介して、ランプカバー４を通り、車両Ｃの前方の路面ＧＲに描画パターンＭ１として投影される。
光学ユニットは、主に灯具用光源３０、拡散レンズ５０、投影レンズ２０から構成され、灯具用光源３０より出射した光Ｌ２が、拡散レンズ５０により拡散されて所望の配光パターンに形成され、投影レンズ２０を介して、ランプカバー４を通り、車両Ｃの前方にフォグランプの配光ＬＤ１として投影される。
（光学ユニットと路面描画ユニット）
光学ユニットと路面描画ユニットによる配光ＬＤ１と描画パターンＭ１の投影について、図４および図５を用いて詳しく説明する。
図４は光学ユニットによる描画パターンＭ１の投影の説明図である。図４（Ａ）は、描画用光源４０の光路図であり、図４（Ｂ）は路面に投影された描画パターンを示す平面図である。図４（Ｂ）は、車両Ｃの左方に取付けられた車両用灯具１から投影された描画パターンを示し、グラフの目盛りは車両Ｃの左方に取付けられた車両用灯具１からの距離となっている。軸は同車両用灯具１の投影レンズ２０の光軸Ａｘを基準としている。
図４に示すように、描画用光源４０は、発光面を前面として、上下方向に並置される発光素子（ＬＥＤ）を複数備える。本実施形態では、描画用光源４０は、第１発光素子４１ａ，第２発光素子４１ｂ，第３発光素子４１ｃの三つの発光素子を備えるが、発光素子は３以上であってもよい。
発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃは全て発光面が同一の略正方形で構成され、各発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃから出射した光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃは、それぞれ発光面を基にして、マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃとして路面ＧＲに投影される。発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、全て光軸Ａｘよりも上方に配置されているため、投影レンズ２０から出射した光は、水平面よりも下方に向かって出射され、車両Ｃ前方の路面ＧＲに投影される。各発光素子から出射して投影レンズに入射した光は、光軸Ａｘから上方に離れているほど、投影レンズ２０から出射する水平からの下方角度（出射角度）が大きくなり、車両Ｃ近くに発光面形状の略正方形として投影され、逆に、光軸Ａｘに近いほど、投影レンズ２０からの出射角度が小さくなり、投影方向である前方に長く伸びて投影される。
即ち、光軸Ａｘから最も離れた上方に配置される第１発光素子４１ａから出射した光Ｌ１ａは、投影レンズ２０を介して、車両Ｃの近傍（１ｍ付近）に略正方形なマークＭ１ａとして投影される。また、第１発光素子４１ａの下方に配置される第２発光素子４１ｂから出射した光Ｌ１ａは、その出射角度が光Ｌ１ａよりも小さいため、マークＭ１ａよりも遠方（前方）に、距離Ｈ１だけ離間して投影方向（前方）に長い略長方形のマークＭ１ｂとして投影される。さらに、最も光軸Ａｘに近くに配置される第３発光素子から出射した光Ｌ１ｃは、その照射角度は最も小さいため、マークＭ１ｂよりも遠方に、距離Ｈ２だけ離間して前方に長く伸びるライン状のマークＭ１ｃとして投影される。
発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、全て光軸Ａｘを含む鉛直面上に配置されており、マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃは、車両Ｃの前方にライン状に並んで投影される。投影されるマークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃが重ならず、互いの間隔距離Ｈ１，Ｈ２（図４（Ｂ）参照）が等しくなるように、第１発光素子４１ａと第２発光素子４１ｂとの距離Ｄ１と、第２発光素子４１ｂと第３発光素子４１ｃとの距離Ｄ２は調整されており、出射角度の違いから、距離Ｄ１＞距離Ｄ２となっている（図４（Ａ）参照）。
上記構成により、マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃから成る点線ライン状の描画パターンＭ１が路面ＧＲに投影される。マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃが離間していることから、路面描画としての認知効果が高い。発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃを連続式点灯させて描画パターンＭ１を動的に変化させても好ましく、これにより周囲への発進通知の効果を高めることができる。
図５は光学ユニットによる配光ＬＤ１の投影の説明図である。図５は灯具用光源３０の出射光が拡散レンズ５０で拡散されて投影レンズ２０を介して車両前方の所定位置の仮想スクリーンに投影されるフォグランプの配光ＬＤ１を示す。図２および図５を用いて説明する。
灯具用光源３０は拡散レンズ５０の光軸Ａｘよりも僅かに上方に配置されているため、拡散レンズ５０に入射した光Ｌ２は、水平面よりも僅かに下方に傾いて出射する。前述の通り、拡散レンズ５０は左右方向に光を大きく拡散することから、仮想スクリーンに投影されるスクリーン配光は、水平面（上下方向０度のＨ線）よりも下方に、かつ左右方向に広角に広がっている。
法規上、フォグランプの配光は水平から下方に１度程度傾けられ、かつ左右方向に大きな照射角度が求められており、これを満足する配光を形成するため、拡散レンズ５０は左右方向に長い矩形形状に構成され、左右方向に大きく拡散させる光拡散レンズとなっている。投影レンズ２０の後方焦点Ｆａは、拡散レンズ５０の出射面中央付近に設定されており、拡散レンズ５０で形成された配光パターンは、投影レンズ２０により車両Ｃの前方にフォグランプの配光ＬＤ１として投影される。
上記のように、路面描画ユニットと光学ユニットは、投影レンズ２０を共有しており、配光ＬＤ１も描画パターンＭ１も投影レンズ２０を介して車両Ｃ前方に投影される。それぞれのユニットで個別の投影レンズを用いらず、両ユニットに共通の投影レンズ２０を用いることで、省スペースとなり、車両用灯具のサイズを小さくすることができる。
本実施形態の路面描画ユニットは、複数の発光素子４１ａ～４１ｃから成る描画用光源４０の形状と配置を調整し、発光素子４１ａ～４１ｃの発光面を利用して描画パターンＭ１に形成して投影しているため、描画パターンＭ１を形成するための部材が不要で、描画用光源４０の点灯により所望の描画パターンＭ１を投影することができ、シンプルな構成で、制御が容易となっている。また、部品数を削減して省スペースに助する。
路面に投影する描画パターンの形成においては、本実施形態に限らず、光源の前に所望の描画パターンのスリットを有するシェードを配置して、所望の描画パターンを形成してもよい。
投影レンズ２０の後方焦点Ｆａは拡散レンズ５０の出射面中心付近に位置しており、描画用光源４０はこの後方焦点Ｆａの略鉛直上に配置される（図２の二点鎖線参照）。これは目的の異なる二つの光源があることで互いに悪影響を与えることを抑制するためであり、鉛直上に配置することで、例えば、拡散レンズ５０から出射した光が描画用光源４０の基板に遮光されること、また、描画用光源４０の光が拡散レンズ５０に入射して意図しない光が出射することを防止している。
灯具用光源３０は拡散レンズ５０の光軸Ａｘよりも僅かに上方に配置されているため、配光ＬＤ１は、水平面から僅かに下方に向かって車両Ｃ前方に投影される。描画用光源４０は、さらにその上方に配置されており、水平面より下方に向かって投影される。投影レンズ２０からの出射光は水平面よりも下方に向かって出射するため、グレア防止となる。また配置の調整により投影角度を大きくして車両Ｃの所望の近傍距離（１ｍ～１０ｍ程度）に描画パターンＭ１を投影している。このように本実施形態では、全体の構成要素を少なくし、全体をコンパクトにまとめて配置し、省スペースとし、かつ機能性を高めている。
（第２実施形態）
次に、第２の実施形態について図６および図７を用いて説明する。第１の実施形態と同等の構成をもつものは、同じ符号を付して説明を省略する。図６は、第２の実施の形態に係る車両用灯具１０１の縦断面図である。図６においては、拡散レンズ５０を取付けするホルダー６０は省略している。図７は車両用灯具１０１の斜視図である。図７においては、筐体は省略した。
車両用灯具１０１は、灯具用光源３０と描画用光源４０、および投影レンズ２０と拡散レンズ５０を取付けする固定部材１１０を備える。固定部材１１０は、第１実施形態の固定部材１０と異なり、突出部１２は設けられておらず、その前面は鉛直から前方へ所定の角度で傾斜する傾斜面１１８となっている。灯具用光源３０および描画用光源４０は傾斜面１１８に取付けされている。
投影レンズ２０は、灯具用光源３０および描画用光源４０の前方に配置され、ホルダー７０を介して傾斜面１１８に取付けられている。また、灯具用光源３０と投影レンズ２０との間に拡散レンズ５０が配置され、傾斜面１１８にホルダー６０を介して取付けられている。拡散レンズ５０のフランジ部５１は、拡散レンズ５０の左右端部から延在しており、ホルダー６０は灯具用光源３０を左右から挟むようにして配置されており、灯具用光源３０の照射を邪魔しない。
上記構成により、路面描画ユニットおよび光学ユニットは、第１の実施形態とほぼ同等に配置されるため、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。ここで、灯具用光源３０と描画用光源４０は、同一平面に配置されるため、同一の基板に実装されて、傾斜面１１８に取付されている。灯具用光源３０および描画用光源４０を同一平面に取付けすることで、共通の基板に灯具用光源３０と描画用光源４０の両方を実装できる。部品削減により、取付工数を削減でき、作業性が向上する。
（変形例）
本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限られない。以下、図８および図９に変形例を示す。
図８は車両用灯具１の変形例である車両用灯具１Ａの縦断面図である。車両用灯具１Ａにおいては、灯具用光源３０は、突出部１２の下面１９に、発光面を下にして取付けられている。灯具用光源３０の下方には、内面が光の反射面であるリフレクター９０が配置されている。車両用灯具１Ａの光学ユニットは、灯具用光源３０、リフレクター９０、および投影レンズ２０から構成される。灯具用光源３０から出射した光Ｌ２は、リフレクター９０の反射面で反射して所定の配光パターンに形成され、投影レンズ２０を介して、車両Ｃの前方にフォグランプの配光ＬＤ１として照射される。このように、光学ユニットや路面描画ユニットの構成には、他の従来周知の構成を用いても良い。
また、車両用灯具１Ａの路面描画ユニットは、描画パターンＭ１の照射角度分だけ傾いて配置されている。即ち、描画用光源４０（取付け用の上方前面１３）および投影レンズ２０は、鉛直から照射角度分だけ前方へ傾いて配置されている。投影レンズ２０の光軸Ａｘは描画用光源４０を通るように構成されており、描画用光源４０から照射した光は、外形をより明確とした描画パターンＭ１として路面ＧＲに投影される。
図９は、変形例である車両用灯具１Ｂを搭載した車両Ｃの概略平面図である。車両用灯具１Ｂは、車両Ｃの前部に装着され、車両Ｃの左右への進行方向の変更時に標識灯として機能するフロントターンシグナルランプである。例えば、車両Ｃが右方へ移動する際には、車両Ｃの右方に取付けられた車両用灯具１Ｂが、車両Ｃ前方に向けてターンシグナルランプの配光ＬＤ２としてアンバー色の拡散光を形成して、これを点滅させ、車両Ｃが右方へ移動することを対向車両の運転手や進行経路の車両運転手等に知らしめる。このため、車両用灯具１Ｂの光学ユニットの灯具用光源３０には発光色がアンバー色のＬＥＤが用いられている。同時に、車両用灯具１Ｂは、前方右方の路面ＧＲに３連の矩形からなる描画パターンＭ１を投影し、進行方向に存在する歩行者などに、車両Ｃの進行経路を認識させて、注意を促している。
車両用灯具１Ｂは、従来のターンシグナルランプとしての機能に加えて、路面描画機能も備えており、両照射は目的を関連させた内容となっている。配光ＬＤ２も描画パターンＭ１も、「周囲に車両Ｃの右方への移動を知らしめて注意を促す」という同一目的の照射であり、車両用灯具１Ｂは、両機能の内容を関連させて照射を行うことで、機能効果を高めている。
以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例であり、これら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、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。
１ ：車両用灯具
２０ ：投影レンズ
３０ ：灯具用光源
４０ ：描画用光源
５０ ：拡散レンズ
Ａｘ ：光軸
Ｌ１、Ｌ２ ：光
ＬＤ１ ：配光
Ｍ１ ：描画パターン

Claims (5)

  1. 前照灯または標識灯としての機能に加えて、路面描画機能を備えた車両用灯具であり、
    前照灯または標識灯の機能を成す光学ユニットと、路面への描画パターンの投影機能を成す路面描画ユニットとを含んで構成され、
    前記光学ユニットおよび前記路面描画ユニットは、共通の投影レンズで照射を行う、
    ことを特徴とする路面描画機能を備えた車両用灯具。
  2. 前記光学ユニットは前記投影レンズの光軸上近傍に配置され、前記路面描画ユニットは、前記光学ユニットの上方に配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の路面描画機能を備えた車両用灯具。
  3. 前記光学ユニットの光源と、前記路面描画ユニットの光源とは、共通の基板に実装される、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の路面描画機能を備えた車両用灯具。
  4. 前記光学ユニットは、所望の配光を形成するための拡散レンズを備え、
    前記拡散レンズと、前記路面描画ユニットの光源とは、略同一の鉛直面上に配置される、
    ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかの請求項に記載の路面描画機能を備えた車両用灯具。
  5. 前記光学ユニットおよび前記路面描画ユニットは、照射目的を関連させた照射を行う、
    ことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかの請求項に記載の路面描画機能を備えた車両用灯具。
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