JP2024075193A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置において、ロービーム使用時に斜め上方向の配光を容易に実現する。【解決手段】第１の光源３は、ハイビーム用で、第２の光源４は、ロービーム用であり、第１のインナーレンズ５は、ハイビーム用であり、第２のインナーレンズ６は、ロービーム用である。遮光板７は、第１および第２のインナーレンズ５、６の間に配置され、アウターレンズ８は、第１および第２のインナーレンズ５、６の光軸上の前方に配置される。第２のインナーレンズ６および／または遮光板７は、ロービーム使用時に基準姿勢における光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光を付加する構造を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、照明装置に関する。

自動二輪車のヘッドランプ等に用いられる照明装置として、小型化や装置点数の削減等から、ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置が提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。

一般に、ロービームについては、対向車や前走車を眩惑しないよう、上方向を照らす光がカットされるようになっており、カットされる部分と照明部分の境目はカットオフラインと呼ばれている。前述のハイビームとロービームとが一体化された照明装置においては、ロービーム用のインナーレンズとハイビーム用のインナーレンズとの間に遮光板が設けられることでカットオフラインが形成されることが多い。

国際公開第２０２１／２４６０６５号 特開平７－１９５９７４号公報 特開２０１７－１１９４７４号公報

自動二輪車では、カーブを走行する際に車体を傾けることから、夜間の走行では通常のロービームの配光ではカーブの前方を照らす光がなくなってしまい、視認性が低下してしまう。そのため、夜間の走行ではカーブの前方を照らすことが求められ、車体が正面を向いて起立した基準姿勢（照明装置が傾けられていない状態）において斜め上方向（左右の斜め上方向）の配光が必要となる。

しかし、前述のロービーム用のインナーレンズとハイビーム用のインナーレンズとの間に遮光板が設けられるタイプの照明装置では、遮光板の存在によりロービーム用のインナーレンズからハイビーム側に光を照射することが難しく、要求される配光を得ることが困難であった。

また、車体が旋回を行う際にソレノイドにより反射鏡を回動させることにより配光特性を調整する自動二輪車用の前照灯が提案されているが（例えば、特許文献２等を参照）、構造が複雑となり、照明装置が大型化する問題があった。

また、車体のバンク角に応じて点灯する補助灯を備えた乗物が提案されているが（例えば、特許文献３等を参照）、構造が複雑化するとともに装置点数が増大する問題があった。

なお、自動二輪車についての問題点に言及したが、自動二輪車に限られず、ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置において、ロービーム使用時に斜め上方向の配光が必要となる状況は存在する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置において、ロービーム使用時に斜め上方向の配光を容易に実現することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、第１の光源と、第２の光源と、第１のインナーレンズと、第２のインナーレンズと、遮光板と、アウターレンズとを備える。第１の光源は、ハイビーム用である。第２の光源は、ロービーム用である。第１のインナーレンズは、ハイビーム用であり、第１の光源から光を入射し、使用時の基準姿勢における略水平方向に光軸を有する。第２のインナーレンズは、ロービーム用であり、第２の光源から光を入射し、基準姿勢における第１のインナーレンズの上に配置され、基準姿勢における略水平方向に光軸を有する。遮光板は、第１および第２のインナーレンズの間に配置される。アウターレンズは、第１および第２のインナーレンズの光軸上の前方に配置される。第２のインナーレンズおよび／または遮光板は、ロービーム使用時に基準姿勢における光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光を付加する構造を有する。

本発明の一態様に係る照明装置は、ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置において、ロービーム使用時に斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

図１は、一実施形態にかかる照明装置の要部の斜視図である。 図２は、基板の周辺の分解斜視図である。 図３は、照明装置の要部の別の視点からの斜視図（１）である。 図４は、照明装置の要部の別の視点からの斜視図（２）である。 図５は、照明装置の要部の正面図である。 図６は、照明装置の要部の平面図である。 図７は、第２のインナーレンズの設計と遮光板の切り欠きの有無とによるアウターレンズ焦点位置における照度分布の例を示す図である。 図８は、第２のインナーレンズの設計と遮光板の切り欠きの有無とによるアウターレンズの前方におけるスクリーン照射イメージの例を示す図である。

以下、実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。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、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、一実施形態にかかる照明装置１の要部の斜視図である。図２は、基板２の周辺の分解斜視図である。図３は、照明装置１の要部の別の視点からの斜視図である。図４は、照明装置１の要部の更に別の視点からの斜視図である。図５は、照明装置１の要部の正面図である。図６は、照明装置１の要部の平面図である。なお、座標軸Ｘ、Ｚは、使用時の基準姿勢、すなわち自動二輪車であれば車体を傾けずに起立した状態における水平方向であり、座標軸Ｚの正方向が車体の進行方向（正面方向）であって、照明装置１の光軸方向である。座標軸Ｙは使用時の基準姿勢における垂直方向（鉛直方向）である。

図１～図６において、照明装置１は、基板２と、第１の光源３と、第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）と、第１のインナーレンズ５と、第２のインナーレンズ６と、遮光板７と、アウターレンズ８とを備えている。なお、基板２、第１の光源３、第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）、第１のインナーレンズ５、第２のインナーレンズ６および遮光板７は一体に組み立てられており、これとは離れてアウターレンズ８が配置されるが、両者は図示の配置関係を維持した状態で、図示しない支持部材（筐体フレーム等）により支持される。

第１の光源３は、ハイビーム用であり、基板２上に配置され、図示の例では１パッケージのＬＥＤ（Light Emitting Diode）等により構成され、図２に示されるように、配線２ａ、２ｂを介して電力が供給される。なお、例えば、光源３は、充分な光量を確保するために、１パッケージに３つのＬＥＤチップが搭載されている。光源３の表面には略矩形状の発光面３ａが設けられている。

第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）は、ロービーム用であり、基板２上に配置され、図２に示されるように、例えば３パッケージのＬＥＤ等により構成され、配線２ｃ～２ｆを介して電力が供給される。なお、例えば、中央の光源４Ａは１パッケージに２つのＬＥＤチップが搭載されており、両側の光源４Ｂ、４Ｃはそれぞれ１パッケージに１つのＬＥＤチップが搭載されている。光源４Ａ、４Ｂ、４Ｃの表面には略矩形状の発光面４Ａａ、４Ｂａ、４Ｃａが設けられている。

第１のインナーレンズ５は、ハイビーム用であり、第１の光源３から光を入射し、使用時の基準姿勢における略水平方向（Ｚ軸方向）に光軸を有している。第１のインナーレンズ５は、透明な材質、例えば透明な合成樹脂等により形成され、図２に示されるように、入射面５ａと、出射面５ｂと、上側側面５ｃと、下側側面５ｄと、凸部５ｅ、５ｆとを有している。

入射面５ａは、第１の光源３の発光面３ａに中央部が対向するフラットな横長矩形状の面となっており、その左右端部は凸部５ｅ、５ｆに連なっている。出射面５ｂは、入射面５ａに対して光軸上でアウターレンズ８側に位置し、光軸に略垂直な略矩形状のフラットな面となっている。上側側面５ｃは、遮光板７に接するフラットな面となっている。下側側面５ｄは、曲面となっている。第１のインナーレンズ５の光軸方向の長さは、第２のインナーレンズ６の光軸方向の長さよりも長くなっている。これにより、第２のインナーレンズ６の出射光の一部を第１のインナーレンズ５のハイビーム側に進行させることが容易になる。

第２のインナーレンズ６は、ロービーム用であり、第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）から光を入射し、基準姿勢における第１のインナーレンズ５の上に遮光板７を介して配置され、基準姿勢における略水平方向（Ｚ軸方向）に光軸を有している。なお、ロービーム用の第２のインナーレンズ６が上側にあるのは、その後段のアウターレンズ８により上下の光像が反転するためである。

第２のインナーレンズ６は、透明な材質、例えば透明な合成樹脂等により形成され、図２に示されるように、入射面６ａと、出射面６ｂと、下側側面６ｃと、上側側面６ｄと、右側側面６ｅと、左側側面６ｆと、凸部６ｇ、６ｈとを有している。入射面６ａは、第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）に対向するフラットな横長矩形状の面となっており、その左右端部は凸部６ｇ、６ｈに連なっている。出射面６ｂは、入射面６ａに対して光軸上でアウターレンズ８側に位置し、光軸に略垂直な横長矩形状のフラットな面となっている。なお、本実施形態では、入射面６ａの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置を、第１のインナーレンズ５の入射面５ａの光軸方向の位置と一致させ、出射面６ｂの光軸方向の位置を、第１のインナーレンズ５の出射面５ｂの光軸方向の位置よりも基板２寄りに設定させている。下側側面６ｃおよび上側側面６ｄは、出射面６ｂ側から入射面６ａ側に向かって下側側面６ｃと上側側面６ｄとの間隔が薄くなる曲面または平面となっている。右側側面６ｅおよび左側側面６ｆは、出射面６ｂ側から入射面６ａ側に向かって右側側面６ｅと左側側面６ｆとの間隔が薄くなる平面となっている。

遮光板７は、第１および第２のインナーレンズ５、６の間に配置される。遮光板７は、対向車や前走車を眩惑しないようにするためのカットオフラインを定める。遮光板７は、例えば金属等により形成され、図２に示されるように、平板部７ａと、切り欠き７ｂ、７ｃとを有している。切り欠き７ｂ、７ｃは、光軸の中央側から両側に向かい、直線状または曲線状に入射側に深くなる傾斜部を有している。切り欠き７ｂ、７ｃの形状（特に傾斜部の傾斜の角度、角度変化、深さ等）により、後述する配光の調整が可能となる。図２および図６に示されるように、Ｘ軸方向において、第１のインナーレンズ５の幅よりも第２のインナーレンズ６の幅は大きく、第１のインナーレンズ５は遮光板７の切り欠き７ｂ、７ｃの内側に収まり、第２のインナーレンズ６は遮光板７の切り欠き７ｂ、７ｃの両方に跨っている。また、遮光板７の光軸方向の長さは、第１のインナーレンズ５の光軸方向の長さと略同等である。なお、本実施形態では、遮光板７の後辺の位置を第１のインナーレンズ５の入射面５ａの位置に一致させた状態で、遮光板７の前辺から第１のインナーレンズ５の出射面５ｂがわずかに前方に突き出る長さに設定している。

第２のインナーレンズ６および／または遮光板７は、ロービーム使用時に基準姿勢におけるアウターレンズ８の光軸に直交する面内で、中心となる光軸に対し斜め上方向の配光を付加する構造を有する。上記の斜め上方向の配光を付加する構造として、第２のインナーレンズ６の上側側面６ｄには、出射光の一部をハイビーム側に進行させる全反射面が設けられる。また、斜め上方向の配光を付加する構造として、遮光板７には、出射側の光軸の両側に一対の切り欠き７ｂ、７ｃ（図２）が設けられる。なお、図示の例では、第２のインナーレンズ６における構造と、遮光板７における構造との両者が適用されているが、いずれか一方の構造であってもよい。

アウターレンズ８は、第１および第２のインナーレンズ５、６の光軸上の前方に配置される。アウターレンズ８は、例えば、インナーレンズ５の出射面の位置に設定されたアウターレンズ８の焦点位置に表れるインナーレンズ５、６の照度分布を前方に投影する。

アウターレンズ８は、例えば透明な合成樹脂等により形成され、図４に示されるように、入射面８ａと、出射面８ｂと、側面８ｃとを有している。入射面８ａは、第１のインナーレンズ５の出射面５ｂおよび第２のインナーレンズ６の出射面６ｂと対向し、光軸に略垂直な、円形の上下左右が直線状にカットされた略矩形状のフラットな面となっている。図示の例では、入射面８ａは上側が出射側に若干傾斜しており、入射面８ａは光軸に対して正確に垂直である必要はなく、光軸に対して傾斜していてもよい。出射面８ｂは、略半球面の自由曲面となっている。側面８ｃは、入射面８ａと出射面８ｂとを繋いでいる。

ヘッドランプの基本的な動作として、例えば図５において、ハイビームの使用時には第１の光源３が点灯し、アウターレンズ８の焦点位置に及ぼす第１のインナーレンズ５の出射面５ｂ（図２）の照度分布がアウターレンズ８により上下が反転して前方のやや上側に投影される。なお、図示の例ではアウターレンズ焦点位置Ｌに第１のインナーレンズ５の出射面５ｂが位置決めされているため、第１のインナーレンズ５の出射面５ｂにおける照度分布が投影される。

また、ロービームの使用時には第２の光源４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が点灯し、アウターレンズ焦点位置Ｌに及ぼす第２のインナーレンズ６の出射面６ｂ（図２）における照度分布がアウターレンズ８により上下が反転して前方のやや下側に投影される。

図７は、第２のインナーレンズ６、６’の設計と遮光板７、７’の切り欠き７ｂ、７ｃの有無とによるアウターレンズ焦点位置Ｌにおける照度分布の例を示す図であり、第２のインナーレンズ６、６’側が発光している状態を示している。第２のインナーレンズ６’および遮光板７’は比較例における、実施形態の第２のインナーレンズ６および遮光板７に対応する部材である。図８は、第２のインナーレンズ６、６’の設計と遮光板７、７’の切り欠き７ｂ、７ｃの有無とによるアウターレンズ８の前方におけるスクリーン照射イメージの例を示す図であり、同様に第２のインナーレンズ６側が発光している状態を示している。

図７において、遮光板７’に切り欠きがない場合であって、インナーレンズ設計として第２のインナーレンズ６’の上側側面６ｄ’による全反射面が光軸に対して平行光を出射するようになっている場合の照度分布に対し、インナーレンズ設計として第２のインナーレンズ６の上側側面６ｄによる全反射面が光軸に対してハイビーム側に曲げて進行させて出射するようになっている場合、照度分布としてはインナーレンズ６のハイビーム側が全体的に強くなっている。なお、光軸に対してハイビーム側に曲げて進行させて出射するのは、第２のインナーレンズ６の上側側面６ｄが第２のインナーレンズ６’の上側側面６ｄ’よりも光軸方向（Ｚ軸方向）に対し浅い角度になっているからである。その角度の調整により、ハイビーム側に拡がる配光の調整が可能である。

これが、アウターレンズ８により上下反転されて投影されることにより、図８における同じ組み合わせの欄に示されるように、光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光を付加することになる。これは、アウターレンズ８の焦点位置からの第２のインナーレンズ６の出射面６ｂ（図２）の各部の距離の違いによるものであり、出射面６ｂの中央付近の光はアウターレンズ８の焦点位置に近いためほぼ光軸方向に進むが、出射面６ｂの長手方向の両端に行くにつれアウターレンズ８の焦点位置から離れるため、光が回り込み、広がりをもって出ていくため、図８における斜め上方向の配光が生じる。

また、図７において、インナーレンズ設計としてインナーレンズ６’の上側側面６ｄ’による全反射面が光軸に対して概ね平行光を出射するようになっている場合であって、遮光板７’に切り欠きがない場合の照度分布に対し、遮光板７に切り欠き７ｂ、７ｃが設けられている場合、照度分布の図における斜め下方向が強くなっている。この場合、後段のアウターレンズ８の作用とは関係なく、遮光板７の切り欠き７ｂ、７ｃを抜けてハイビーム側に到達した光により斜め下方向が強くなる。これが、アウターレンズ８により上下反転されて投影されることにより、図８における同じ組み合わせの欄に示されるように、アウターレンズ８の光軸に直交する面内で、中心となる光軸に対し斜め上方向の配光を付加することになる。

また、図７において、インナーレンズ設計としてインナーレンズ６の上側側面６ｄによる全反射面が光軸に対してハイビーム側に曲げて進行させて出射するようになっている場合であって、遮光板７に切り欠き７ｂ、７ｃが設けられている場合、照度分布の図における斜め下方向の強さは、両者の効果が重畳し、より強くなっている。これが、アウターレンズ８により上下反転されて投影されることにより、図８における同じ組み合わせの欄に示されるように、光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光となる。

また、上述した実施形態では、インナーレンズ６の上側側面６ｄにおいて出射光の一部をハイビーム側に進行させる全反射面が設けられる場合について説明したが、それに代え、または、それに加えて、次のような構成をとることができる。例えば、インナーレンズ６の出射面６ｂを上側側面６ｄ側ほど基板２側に近づくように傾けることで、出射光の一部をハイビーム側に進行させることができる。また、インナーレンズ６の出射面６ｂの前面にプリズムを設け、出射光の一部をハイビーム側に進行させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、実施形態に係る照明装置はハイビーム用の第１の光源と、ロービーム用の第２の光源と、前記第１の光源から光を入射し、使用時の基準姿勢における略水平方向に光軸を有するハイビーム用の第１のインナーレンズと、前記第２の光源から光を入射し、前記基準姿勢における前記第１のインナーレンズの上に配置され、前記基準姿勢における略水平方向に光軸を有するロービーム用の第２のインナーレンズと、前記第１および第２のインナーレンズの間に配置される遮光板と、前記第１および第２のインナーレンズの光軸上の前方に配置されるアウターレンズと、を備え、前記第２のインナーレンズおよび／または前記遮光板は、ロービーム使用時に前記基準姿勢における光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光を付加する構造を有する。これにより、ハイビーム用とロービーム用とが一体化された照明装置において、ロービーム使用時に斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

また、前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズの上側側面には、出射光の一部をハイビーム側に進行させる全反射面が設けられる。これにより、一方のインナーレンズの改良により斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

また、前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズの出射面は、上側側面側ほど前記第１および第２の光源が配置される基板側に近づくように傾けられる。これにより、一方のインナーレンズの改良により斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

また、前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズは、出射光の一部をハイビーム側に進行させるプリズムを出射面の前面に有する。これにより、一方のインナーレンズへの光学素子の追加により斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

また、前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記遮光板には、出射側の光軸の両側に一対の切り欠きが設けられる。これにより、遮光版の改良により斜め上方向の配光を容易に実現することができる。

また、前記切り欠きは、光軸の中央側から両側に向かい、直線状または曲線状に入射側に深くなる部分を有する。これにより、切り欠きを容易に実現することができ、配光を容易に調整することができる。

また、前記第１のインナーレンズの光軸方向の長さは、前記第２のインナーレンズの光軸方向の長さよりも長い。これにより、第２のインナーレンズの出射光の一部をハイビーム側に進行させることが容易になる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 照明装置，２ 基板，２ａ～２ｆ 配線，３、４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 光源，３ａ、４Ａａ、４Ｂａ、４Ｃａ 発光面，５ インナーレンズ，５ａ 入射面，５ｂ 出射面，５ｃ 上側側面，５ｄ 下側側面，５ｅ、５ｆ 凸部，６ インナーレンズ，６ａ 入射面，６ｂ 出射面，６ｃ 下側側面，６ｄ 上側側面，６ｅ 右側側面，６ｆ 左側側面，６ｇ、６ｈ 凸部，７ 遮光板，７ａ 平板部，７ｂ、７ｃ 切り欠き，８ アウターレンズ，８ａ 入射面，８ｂ 出射面，８ｃ 側面，Ｌ アウターレンズ焦点位置

Claims (7)

1. ハイビーム用の第１の光源と、
   ロービーム用の第２の光源と、
   前記第１の光源から光を入射し、使用時の基準姿勢における略水平方向に光軸を有するハイビーム用の第１のインナーレンズと、
   前記第２の光源から光を入射し、前記基準姿勢における前記第１のインナーレンズの上に配置され、前記基準姿勢における略水平方向に光軸を有するロービーム用の第２のインナーレンズと、
   前記第１および第２のインナーレンズの間に配置される遮光板と、
   前記第１および第２のインナーレンズの光軸上の前方に配置されるアウターレンズと、
   を備え、
   前記第２のインナーレンズおよび／または前記遮光板は、ロービーム使用時に前記基準姿勢における光軸に直交する面内で、光軸に対し斜め上方向の配光を付加する構造を有する、
   照明装置。
2. 前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズの上側側面には、出射光の一部をハイビーム側に進行させる全反射面が設けられる、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズの出射面は、上側側面側ほど前記第１および第２の光源が配置される基板側に近づくように傾けられる、
   請求項１に記載の照明装置。
4. 前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記第２のインナーレンズは、出射光の一部をハイビーム側に進行させるプリズムを出射面の前面に有する、
   請求項１に記載の照明装置。
5. 前記斜め上方向の配光を付加する構造として、前記遮光板には、出射側の光軸の両側に一対の切り欠きが設けられる、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
6. 前記切り欠きは、光軸の中央側から両側に向かい、直線状または曲線状に入射側に深くなる部分を有する、
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記第１のインナーレンズの光軸方向の長さは、前記第２のインナーレンズの光軸方向の長さよりも長い、
   請求項１に記載の照明装置。

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