JP2022162292A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な配光パターンを得ると共に、更なる小型化を可能とした車両用灯具を提供する。
【解決手段】第１の光を出射する第１の光源２と、第１の光源２と隣接して配置されて、第１の光と同一方向に向けて第２の光Ｌ２を出射する第２の光源３と、第１の光及び第２の光Ｌ２を互いに同一方向に向けて投影する投影レンズ４とを備え、投影レンズ４は、第１の光源２と対向する側に位置する第１の入射部６と、第２の光源３と対向する側に位置する第２の入射部７と、第１の入射部６及び第２の入射部７とは反対側に位置する出射部８と、第１の入射部６と第２の入射部７との間を切り欠くスリット９とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

例えば、車両用前照灯（ヘッドランプ）などの車両用灯具は、光源と、光源から出射された光を車両の進行方向に向けて反射するリフレクタと、リフレクタにより反射された光の一部を遮光（カット）するシェードと、シェードにより一部がカットされた光を車両の進行方向に向けて投影する投影レンズとを備えている。

このような車両用灯具では、すれ違い用ビーム（ロービーム）として、シェードの前端によって規定される光源像を投影レンズにより反転投影することで、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成している。

また、車両用灯具では、車両の進行方向に向けて光を出射する別の光源をシェードの下方に配置し、走行用ビーム（ハイビーム）として、この光源が出射する光を投影レンズにより投影することで、ロービーム用配光パターンの上方にハイビーム用配光パターンを形成している。

ところで、下記特許文献１に記載の車両用灯具では、上述したリフレクタ及びシェードの代わりに、上下２つの光源から出射された光を互いに同一方向に向けて投影する投影レンズを用いて、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とを形成することが提案されている。

特開２０１８－１７４１５９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の車両用灯具では、上下２つの光源を投影レンズに対して異なる角度で配置している。このため、上下２つの光源を隣接して配置することができず、この車両用灯具が大型化してしまうといった問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、良好な配光パターンを得ると共に、更なる小型化を可能とした車両用灯具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、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 第１の光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源と隣接して配置されて、前記第１の光と同一方向に向けて第２の光を出射する第２の光源と、
前記第１の光及び前記第２の光を互いに同一方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
前記投影レンズは、前記第１の光源と対向する側に位置する第１の入射部と、
前記第２の光源と対向する側に位置する第２の入射部と、
前記第１の入射部及び前記第２の入射部とは反対側に位置する出射部と、
前記第１の入射部と前記第２の入射部との間を切り欠くスリットとを含むことを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 前記出射部は、前記第１の入射部と前記第２の入射部とが並ぶ第１の方向において、前記第１の入射部と同じ側に位置する第１の出射面と、前記第２の入射部と同じ側に位置する第２の出射面とを含み、
前記第１の出射面は、前記第１の方向において凸状に湾曲し、前記第１の方向とは直交する第２の方向において凹状に湾曲したレンズ面により構成され、
前記第２の出射面は、前記第１の方向において凸状に湾曲し、前記第２の方向において凸状に湾曲したレンズ面により構成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記第１の出射面を構成するレンズ面の焦点と、前記第２の出射面を構成するレンズ面の焦点とは、前記第２の光源から出射される第２の光の光軸に沿った方向において、互いに異なった位置にあることを特徴とする前記〔２〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記投影レンズは、前記スリットを挟んだ一方側に位置して、前記第１の入射部から入射した第１の光の一部を反射する第１の反射面と、
前記スリットを挟んだ他方側に位置して、前記第２の入射部から入射した第２の光の一部を反射する第２の反射面とを含み、
前記第１の反射面と前記第１の反射面とは、前記スリットの底部において互いに突き合わされていることを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔５〕 前記第１の入射部は、平面により構成される第１の入射面を含み、
前記第２の入射部は、平面により構成される第２の入射面を含むことを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔６〕 前記第１の光源及び前記第２の光源は、同じ基板の同一面上に設けられていることを特徴とする前記〔１〕～〔５〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔７〕 前記投影レンズにより投影される第１の光が、上端に前記スリットの底部により形成されるカットオフラインを含む第１の配光パターンを形成し、
前記投影レンズにより投影される第２の光が、前記第１の配光パターンよりも上方に位置する第２の配光パターンを形成することを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、良好な配光パターンを得ると共に、更なる小型化を可能とした車両用灯具を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の外観を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具を正面側から見た斜視図である。 図１に示す車両用灯具の構成を示す縦断面図である。 図３中に示す囲み部分Ａを拡大した縦断面図である。 カットオフラインの形状を説明するための模式図である。 図１に示す車両用灯具の横断面及び縦断面おける第１の光及び第２の光の光路を示す光路図である。 図１に示す車両用灯具の第１の光により仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたロービーム用配光パターンを示す光度分布図である。 図１に示す車両用灯具の第２の光により仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたハイビーム用配光パターンを示す光度分布図である。 図１に示す車両用灯具のワイド光により仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す光度分布図である。 図１に示す車両用灯具のスポット光により仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す光度分布図である。 図１に示す車両用灯具の変形例を示す横断面図である。 図１１に示す投影レンズの構成を示す背面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、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り、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本発明の一実施形態として、例えば図１～図５に示す車両用灯具１について説明する。
なお、図１は、車両用灯具１の外観を示す斜視図である。図２は、車両用灯具１を正面側から見た斜視図である。図３は、車両用灯具１の構成を示す縦断面図である。図４は、図３中に示す囲み部分Ａを拡大した縦断面図である。図５は、カットオフラインＣＬの形状を説明するための模式図である。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具１の前後方向（長さ方向）、Ｙ軸方向を車両用灯具１の左右方向（幅方向）、Ｚ軸方向を車両用灯具１の上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。

したがって、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用灯具１を正面（車両前方）から見たときのそれぞれの方向を意味するものとする。

本実施形態の車両用灯具１は、例えば、自動二輪車や自動三輪車などの鞍乗型車両（図示せず。）の前側中央部に搭載される鞍乗型車両用灯具のうち、車両の前方に向けてロービームとハイビームとを切り替え自在に照射する車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用したものである。

具体的に、この車両用灯具１は、図１～図３に示すように、灯体（図示せず。）の内側に、第１の光Ｌ１を出射する第１の光源２と、第２の光Ｌ２を出射する第２の光源３と、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を投影する投影レンズ４とを備えている。

なお、灯体は、前面が開口したハウジングと、このハウジングの開口を覆う透明なカバーレンズ（アウターレンズ）とにより構成される。また、灯体の内側には、インナーレンズとなる投影レンズ４を保持するレンズホルダや、投影レンズ４の正面側の周囲を覆うエクステンションなどを配置することが可能である。また、灯体の形状については、車両のデザイン等に合わせて、適宜変更することが可能である。

第１の光源２及び第２の光源３は、例えば白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。なお、第１の光源２及び第２の光源３については、上述したＬＥＤ以外にも、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いることができる。

本実施形態の車両用灯具１では、第１の光源２と第２の光源３とが互いに隣接した状態で、この車両用灯具１の鉛直方向（高さ方向）に並んで配置されている。このうち、第１の光源２を構成する１つのＬＥＤが上部側に配置され、第２の光源３を構成する１つのＬＥＤが下部側に配置されている。

第１の光源２及び第２の光源３は、それぞれのＬＥＤを駆動する駆動回路が設けられた回路基板５の一面（本実施形態では正面）側に実装されている。これにより、第１の光源２と第２の光源３とは、前方に向けて第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とを放射状に出射する。すなわち、これら第１の光源２及び第２の光源３は、同じ回路基板５の同一面上に設けられて、互いに同一方向に向けて第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を放射状に出射する構成となっている。

なお、本実施形態では、上述した第１の光源２及び第２の光源３を構成するＬＥＤと、ＬＥＤを駆動する駆動回路とが回路基板５上に実装された構成となっているが、ＬＥＤが実装された実装基板と、ＬＥＤを駆動する駆動回路が設けられた回路基板とを別々に配置し、実装基板と回路基板との間をハーネスと呼ばれる配線コードを介して電気的に接続し、ＬＥＤが発する熱から駆動回路を保護する構成としてもよい。

また、本実施形態では、回路基板５の他面（本実施形態では背面）側に、第１の光源２及び第２の光源３が発する熱を放熱させるヒートシンクを取り付けた構成としてもよい。

投影レンズ４は、第１の光源２と対向する側に位置する第１の入射部６と、第２の光源３と対向する側に位置する第２の入射部７と、第１の入射部６及び第２の入射部７とは反対側に位置する出射部８と、第１の入射部６と第２の入射部７との間を切り欠くスリット９とを有している。

投影レンズ４は、第１の入射部６と第２の入射部７が設けられた背面側から出射部８が設けられた正面側に向かって、漸次拡大しながら延びた形状を有する多面レンズ体からなる。

なお、投影レンズ４には、例えば、ポリカーボネイトやアクリル等の透明樹脂やガラスなど、空気よりも屈折率の高い材質のものを用いることができる。また、投影レンズ４に透明樹脂を用いた場合は、金型を用いた射出成形によって投影レンズ４を形成することが可能である。

第１の入射部６は、平面により構成される第１の入射面６ａを有している。第１の入射部６では、第１の光源２から出射された第１の光Ｌ１を第１の入射面６ａから投影レンズ４の内部へと入射する。第１の入射面６ａ（第１の入射部６）から投影レンズ４の内部へと入射した第１の光Ｌ１は、出射部８に向かって導光される。

第２の入射部７は、平面により構成される第２の入射面７ａを有している。第２の入射部７では、第２の光源３から出射された第２の光Ｌ２を第２の入射面７ａから投影レンズ４の内部へと入射する。第２の入射面７ａ（第２の入射部７）から投影レンズ４の内部へと入射した第２の光Ｌ２は、出射部８に向かって導光される。

また、投影レンズ４は、図４に示すように、スリット９を挟んだ一方（上方）側に位置する第１の反射面１０ａと、スリット９を挟んだ他方（下方）側に位置する第２の反射面１０ｂとを有している。第１の反射面１０ａと第２の反射面１０ｂとは、スリット９の底部において互いに突き合わされている。

すなわち、これら第１の反射面１０ａと第２の反射面１０ｂとは、投影レンズ４の背面側を水平方向（幅方向）に切り欠く断面略Ｖ字状のスリット９により構成されている。

第１の反射面１０ａは、第１の入射面６ａ（第１の入射部６）から入射した第１の光Ｌ１の一部を出射部８に向けて反射する。一方、第２の反射面１０ｂは、第２の入射面７ａ（第２の入射部７）から入射した第２の光Ｌの一部を出射部８に向けて反射する。

出射部８は、図１～図３に示すように、第１の入射部６と第２の入射部７とが並ぶ第１の方向（高さ方向）において、第１の入射部６と同じ側（上側）に位置する第１の出射面８ａと、第２の入射部７と同じ側（下側）に位置する第２の出射面８ｂとを有している。また、第１の出射面８ａと第２の出射面８ｂとの間には、第１の出射面８ａよりも第２の出射面８ｂが後退した段差部８ｃが第２の方向（幅方向）に延在して設けられている。

第１の出射面８ａは、第１の方向（高さ方向）において凸状に湾曲し、且つ、第１の方向とは直交する第２の方向（幅方向）において凹状に湾曲した球面状又は非球面状のレンズ面により構成されている。

第２の出射面８ｂは、第１の方向（高さ方向）において凸状に湾曲し、且つ、第２の方向（幅方向）において凸状に湾曲した球面状又は非球面状のレンズ面により構成されている。

また、第１の出射面８ａを構成するレンズ面の焦点Ｓ１と、第２の出射面８ｂを構成するレンズ面の焦点Ｓ２とは、第２の光源３から出射される第２の光Ｌ２の光軸に沿った方向において、互いに異なった位置にある。

具体的に、図４に示す車両用灯具１Ａの第１の方向（鉛直方向）に沿った断面（縦断面）において、第２の出射面８ｂの焦点Ｓ２が第１の出射面８ａの焦点Ｓ１よりも後退した位置にある。また、第１の出射面の焦点Ｓ１は、スリット９の底部の近傍に位置している。

出射部８では、図３に示すように、第１の出射面８ａにより第１の光Ｌ１を第１の方向（鉛直方向）に集光させ、第２の方向（水平方向）において拡散させながら、投影レンズ４の外部へと出射する。

一方、出射部８では、第２の出射面８ｂにより第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を第１の方向（鉛直方向）に集光させ、第２の方向（水平方向）に集光させながら、投影レンズ４の外部へと出射する。

第１の出射面８ａ及び第２の出射面８ｂ（出射部８）から投影レンズ４の外部へと出射された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、車両用灯具１の前方に向けて投影される。

なお、上記投影レンズ４を構成する面のうち、図示や説明を省略したその他の面については、この投影レンズ４の内部で導光される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２に悪影響を与えない範囲で自由に設計（例えば、遮蔽するなど。）することが可能である。

以上のような構成を有する本実施形態の車両用灯具１では、すれ違い用ビーム（ロービーム）として、第１の光源２から出射された第１の光Ｌ１を投影レンズ４により車両の前方に向けて投影する。これにより、上端にスリット９の底部により形成されたカットオフラインを含むロービーム用配光パターン（第１の配光パターン）を形成することが可能である。

なお、スリット９の底部により形成されるカットオフラインには、図５（ａ）に示すような二輪用の第２の方向（水平方向）に直線状に延びる対称なカットオフラインＣＬと、図５（ｂ）に示すような四輪用の第２の方向（水平方向）に段差を有して延びる非対称なカットオフラインＣＬとがある。

一方、本実施形態の車両用灯具１では、走行用ビーム（ハイーム）として、第２の光源３から出射された第２の光Ｌ２を投影レンズ４により車両の前方に向けて投影する。これにより、ロービーム用配光パターンの上方にハイビーム用配光パターン（第２の配光パターン）を形成することが可能である。

具体的に、この車両用灯具１について、第１の方向（鉛直方向）に沿った断面（縦断面）及び第２の方向（水平方向）に沿った断面（横断面）おける第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光路をまとめたものを図６に示す。

なお、図６には、車両用灯具１の横断面及び縦断面において、第１の光Ｌ１の光路を「ＬＯＷ」とし、第１の出射面８ａから出射される第２の光Ｌ２（ワイド光Ｌ２１）の光路を「ＨＩ ＷＩＤＥ」とし、第２の出射面８ｂから出射される第２の光Ｌ２（スポット光Ｌ２２）の光路を、「ＨＩ ＳＰＯＴ」として図示している。

第１の光源２から出射された第１の光Ｌ１は、投影レンズ４の第１の入射面６ａ（第１の入射部６）から入射した後、出射部８の第１の出射面８ａから出射されることによって、上述したロービーム用配光パターンを形成する。

第２の光源３から出射された第２の光Ｌ２は、投影レンズ４の第２の入射面７ａ（第２の入射部７）から入射した後、出射部８の第１の出射面８ａ及び第２の出射面８ｂから出射されることによって、上述したハイビーム用配光パターンを形成する。

このうち、第１の出射面８ａから出射される第２の光Ｌ２は、第２の反射面１０ｂで反射されずに、第２の入射面７ａ（第２の入射部７）から第１の出射面８ａに直接向かう光成分であり、第１の出射面８ａから拡散しながら出射されるため、ハイビーム用配光パターンを第２の方向（幅方向）に拡げるワイド光Ｌ２１となる。

一方、第２の出射面８ｂから出射される第２の光Ｌ２は、第２の反射面１０ｂで反射された後、第２の出射面８ｂに向かう光成分であり、第２の出射面８ｂから集光しながら出射されるため、ハイビーム用配光パターンの中央部分（遠方）を明るくするスポット光Ｌ２２となる。

また、本実施形態の車両用灯具１について、投影レンズ４に正対した仮想鉛直スクリーンに対して、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を投影したときの光源像を図７～図１０に示す。

なお、図７は、第１の光Ｌ１により仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたロービーム用配光パターンを示す光度分布図である。図８は、第２の光Ｌ２により仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたハイビーム用配光パターンを示す光度分布図である。図９は、図８に示すハイビーム用配光パターンのうち、ワイド光Ｌ２１により仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す光度分布図である。図１０は、図８に示すハイビーム用配光パターンのうち、スポット光Ｌ２２により仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す光度分布図である。

本実施形態の車両用灯具１では、図７～図１０に示すように、上述した第１の光源２及び第２の光源３から出射された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を投影レンズ４により投影することによって、良好なロービーム用配光パターン及びハイビーム用配光パターンを得ることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１では、上述した第１の光源２及び第２の光源３を隣接して配置することで、この車両用灯具１の更なる小型化が可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態の車両用灯具１は、車両の前方に向けて投影される光の配光パターンを可変に制御する配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ：Adaptive Driving Beam）を構成するものであってもよい。ＡＤＢは、車載カメラで前走車や対向車、歩行者などを認識し、前方のドライバーや歩行者に眩しさを与えることなく、夜間におけるドライバーの前方視界を拡大する技術である。

本実施形態の車両用灯具１がＡＤＢを構成する場合は、例えば図１１及び図１２に示すように、複数の第２の光源３を第２の方向（幅方向）に並べて配置する。また、第２の入射部７において、複数の第２の光源３の各々に対応した第２の入射面７ａを第２の方向（幅方向）に並べて配置する。

さらに、第２の入射部７において、互いに隣り合う第２の入射面７ａの各間を第１の方向（高さ方向）に切り欠くスリット１１を第２の方向（幅方向）に並べて配置する。これにより、スリット１１を挟んだ両側に一対の反射面１２ａ，１２ｂが形成される。一対の反射面１２ａ，１２ｂは、スリット１１の底部において互いに突き合わされている。

これにより、第２の入射部７では、各第２の光源３から出射された第２の光Ｌ２を各第２の入射面７ａから投影レンズ４の内部へと入射することが可能である。また、第２の入射部７では、各第２の入射面７ａから入射した第２の光Ｌ２の一部を一対の反射面１２ａ，１２ｂにより出射部８に向けて反射することが可能である。

なお、上記実施形態では、上述した自動二輪車や自動三輪車などの鞍乗型車両の車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用した場合を例示したが、四輪自動車などの車両の前端側の両コーナー部に搭載される車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用することも可能である。

１…車両用灯具 ２…第１の光源 ３…第２の光源 ４…投影レンズ ５…回路基板 ６…第１の入射部 ６ａ…第１の入射面 ７…第２の入射部 ７ａ…第２の入射面 ８…出射部 ８ａ…第１の出射面 ８ｂ…第２の出射面 ９…スリット １０ａ…第１の反射面 １０ｂ…第２の反射面 １１…スリット １２ａ，１２ｂ…反射面 Ｓ１…第１の出射面の焦点 Ｓ２…第２の出射面の焦点 Ｌ１…第１の光（すれ違い用ビーム／ロービーム） Ｌ２…第２の光（走行用ビーム／ハイビーム） Ｌ２１…ワイド光 Ｌ２２…スポット光

Claims (7)

1. 第１の光を出射する第１の光源と、
   前記第１の光源と隣接して配置されて、前記第１の光と同一方向に向けて第２の光を出射する第２の光源と、
   前記第１の光及び前記第２の光を互いに同一方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
   前記投影レンズは、前記第１の光源と対向する側に位置する第１の入射部と、
   前記第２の光源と対向する側に位置する第２の入射部と、
   前記第１の入射部及び前記第２の入射部とは反対側に位置する出射部と、
   前記第１の入射部と前記第２の入射部との間を切り欠くスリットとを含むことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記出射部は、前記第１の入射部と前記第２の入射部とが並ぶ第１の方向において、前記第１の入射部と同じ側に位置する第１の出射面と、前記第２の入射部と同じ側に位置する第２の出射面とを含み、
   前記第１の出射面は、前記第１の方向において凸状に湾曲し、前記第１の方向とは直交する第２の方向において凹状に湾曲したレンズ面により構成され、
   前記第２の出射面は、前記第１の方向において凸状に湾曲し、前記第２の方向において凸状に湾曲したレンズ面により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１の出射面を構成するレンズ面の焦点と、前記第２の出射面を構成するレンズ面の焦点とは、前記第２の光源から出射される第２の光の光軸に沿った方向において、互いに異なった位置にあることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記投影レンズは、前記スリットを挟んだ一方側に位置して、前記第１の入射部から入射した第１の光の一部を反射する第１の反射面と、
   前記スリットを挟んだ他方側に位置して、前記第２の入射部から入射した第２の光の一部を反射する第２の反射面とを含み、
   前記第１の反射面と前記第１の反射面とは、前記スリットの底部において互いに突き合わされていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の車両用灯具。
5. 前記第１の入射部は、平面により構成される第１の入射面を含み、
   前記第２の入射部は、平面により構成される第２の入射面を含むことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の車両用灯具。
6. 前記第１の光源及び前記第２の光源は、同じ基板の同一面上に設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の車両用灯具。
7. 前記投影レンズにより投影される第１の光が、上端に前記スリットの底部により形成されるカットオフラインを含む第１の配光パターンを形成し、
   前記投影レンズにより投影される第２の光が、前記第１の配光パターンよりも上方に位置する第２の配光パターンを形成することを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の車両用灯具。

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