JP6042742B2 - 導光レンズ及び灯具 - Google Patents

Description

本発明は、導光レンズ及び灯具に関する。

従来、車両用の灯具に用いられる導光レンズとして、図３に示すような導光レンズ１００が用いられている（例えば特許文献１参照）。
ここで、導光レンズ１００は、光源１０１から出射された光を配光制御しつつ前方へ照射するものであり、上向きの光源１０１の上方に配設されている。

この導光レンズ１００は、入射面１０５、側方反射面１０６、前方反射面１０７及び出射面１０８を有している。

このうち、入射面１０５は、図３（ａ），（ｃ）に示すように、導光レンズ１００の左右方向中央の下部に設けられた凸面であり、光源１０１から出射された光を平行光にして導光レンズ１００内に入射させるようになっている。

側方反射面１０６は、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、光軸Ａｘを含み左右方向に直交する平面に対し４５度の角度で左右方向に傾斜して入射面１０５の上方に設けられた左右一対の平面であり、入射面１０５から導光レンズ１００内に入射した光を、光源１０１の光軸Ａｘを境に左右方向の両側へ内部反射させるようになっている。

前方反射面１０７は、導光レンズ１００の後面のうち、側方反射面１０６の左右両側部分にそれぞれ設けられている。これら前方反射面１０７は、光軸Ａｘから左右方向へ離れるにつれて前方に位置するように傾斜するとともに、略階段状に形成されている。これにより、前方反射面１０７は、側方反射面１０６で左右方向へ内部反射された光を、前方へ内部反射させるようになっている。

出射面１０８は、前後方向に略直交する平面状に形成されており、前方反射面１０７で内部反射された光を通過させ前方へ出射するようになっている。

ところで、上述の光源１０１としては、一般にＬＥＤが用いられる。

特開２００５−１５８３６２号公報

しかしながら、ＬＥＤはランバーシアン特性を有しており、光軸Ａｘを基準として出射角が大きいほど出射光の強度が低くなる。そのため、導光レンズ１００の光源１０１としてＬＥＤを用いると、図３（ｃ）に示すように、光軸Ａｘの近傍領域の出射光、つまり強度の高い出射光は側方反射面１０６のうち、左右方向における光軸Ａｘ側の領域、つまり下側の領域で反射した後、前方反射面１０７で反射して出射面１０８の下側の領域から前方に出射されるのに対し（図３（ｃ）の光線Ｋ１を参照）、光軸Ａｘから離れた領域の出射光、つまり強度の低い出射光は側方反射面１０６のうち、左右方向における光軸Ａｘとは反対側の領域、つまり上側の領域で反射した後、前方反射面１０７で反射して出射面１０８の上側の領域から前方に出射される（図３（ｃ）の光線Ｋ２を参照）。そして、このように、強度の高い光が出射面１０８の下側の領域から出射され、強度の低い光が出射面１０８の上側の領域から出射されると、図３（ａ）に示すように、灯具を正面から見たときに、下部分が明るく、上部分が暗くなってしまい、均一な照射ができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、均一な照射を行うことのできる導光レンズ及び灯具の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
前方に光を照射する灯具に具備されるとともに、前記灯具の前後方向に略直交する向きの光源の照射領域に配設され、この光源から出射される光を前方へ照射する導光レンズにおいて、
前記光源から出射される光を平行光にしつつ、当該導光レンズ内に入射させる入射面と、
前記入射面の対向部分に設けられ、前記入射面から当該導光レンズ内に入射した光を、前記前後方向と略直交する直交方向へ内部反射させる側方反射面と、
当該導光レンズの後面のうち、前記前後方向に対して前記側方反射面の側方に位置する部分に設けられ、前記側方反射面で内部反射された光を前記灯具の前方へ内部反射させる前方反射面と、
当該導光レンズの前面のうち、前記前方反射面の前方に位置する部分に設けられ、前記前方反射面で内部反射された光を当該導光レンズの前方へ出射させる出射面と、
を備え、
前記側方反射面は、
全体として、前記光源の光軸に近い部分ほど当該光源の光軸方向において前記光源の側に位置するよう、前記光軸方向に対して傾斜して形成されるとともに、
前記光軸方向に平行な複数の平行面と、当該光軸方向に交差して前記入射面からの光を前記直交方向へ内部反射させる複数の交差面とが交互に設けられており、
前記複数の平行面は、
前記光軸に近い面ほど、前記光軸方向に長尺に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導光レンズにおいて、
前記平行面のピッチをＰｈ、前記交差面のピッチをＰｋとした場合に、
前記複数の平行面および前記複数の交差面は、
最も前記光軸に近い側でＰｈ：Ｐｋ＝２：１を満たし、
最も前記光軸から遠い側でＰｈ：Ｐｋ＝１：３を満たすことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の導光レンズにおいて、
前記光軸方向と、前記直交方向とは略直交することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の導光レンズにおいて、
前記光軸方向は、前記灯具の上下方向であり、
前記直交方向は、前記灯具の左右方向であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、灯具において、
請求項１〜４の何れか一項に記載の導光レンズと、
前記導光レンズに光を照射する前記光源と、
を備え、
前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、入射面から導光レンズ内に入射した光を、灯具の前後方向と略直交する直交方向へ内部反射させて前方反射面に入射させる側方反射面は全体として、光源の光軸に近い部分ほど当該光源の光軸方向において光源の側に位置するよう、光軸方向に対して傾斜して形成されるとともに、光軸方向に平行な複数の平行面と、当該光軸方向に交差して入射面からの光を前記直交方向へ内部反射させる複数の交差面とが交互に設けられているので、交差面に入射した光は前記直交方向に内部反射して前方反射面に入射するのに対し、平行面に入射した光は内部反射せず、前方反射面に入射しないこととなる。従って、前方反射面のうち、前記直交方向において交差面と対向する領域には、当該交差面からの内部反射光が入射するのに対し、前方反射面のうち、前記直交方向において平行面と対向する領域には、光が入射しないこととなる。
そして、複数の平行面は光軸に近い面、つまり光軸方向において光源に近い面ほど、光軸方向に長尺に形成されているので、側方反射面のうち、光軸方向において光源に近い領域、つまり光軸を基準として出射角が小さく、強度の高い光が入射する領域では、入射面から前方反射面に内部反射させる光の量が少なくなるのに対し、側方反射面のうち、光軸方向において光源から遠い領域、つまり光軸を基準として出射角が大きく、強度の低い光が入射する領域では、入射面から前方反射面に内部反射させる光の量が多くなる。
よって、光源がランバーシアン特性を有する場合であっても、灯具を正面から見たときに前記光軸方向において光源に近い側と、光源から遠い側とで明るさに差が出来てしまうのを防止することができるため、均一な照射を行うことができる。

灯具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 灯具ユニットを示す図である。 従来の灯具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、車両用灯具が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、後ろから前に見て（いわゆる運転手の視点で見て）、左右の向きを定める。

＜灯具の構成＞
図１は、本実施形態における車両用の灯具１を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

これらの図に示すように、灯具１は、左右方向に長尺で上下方向に短尺な正面視矩形状の灯具であり、前方に光を照射するようになっている。
この灯具１は、光源２０と、導光レンズ３とを備えている。

このうち、光源２０は、光を出射するものであり、本実施の形態においてはＬＥＤとなっている。この光源２０は、前後方向に略直交する向きに配設されており、本実施の形態においては、上向きに配設されている。

導光レンズ３は、光源２０から出射される光を灯具１の前方に向かって照射するものであり、光源２０の照射領域、つまり光源２０の上方に配設されている。

この導光レンズ３は、左右方向に長尺に形成されており、入射面３０、側方反射面３１、前方反射面３２及び出射面３３を備えている。

入射面３０は、光源２０から出射される光を、当該光源２０の光軸Ａｘの方向（以下、光軸方向とする。本実施の形態においては上下方向）の平行光にしつつ、当該導光レンズ３内に入射させる面である。この入射面３０は、導光レンズ３の下面における左右方向の中央部分に設けられており、導光レンズ３の下面から下方に膨出した形状となっている。

側方反射面３１は、入射面３０から当該導光レンズ３内に入射した光を、灯具１の前後方向と略直交する直交方向へ内部反射させる面である。ここで、この「直交方向」は、上下方向及び左右方向の何れであっても良いが、導光レンズ３の長尺方向と一致し、光軸方向（上下方向）と略直交することが好ましく、本実施の形態においては左右方向となっている。

この側方反射面３１は、光軸Ａｘを含み左右方向に直交する平面を境界面として対をなして形成されている。より具体的には、側方反射面３１は、上述の境界面に対し４５度の角度で左右方向の両側へ個別に傾斜し、境界面から左右方向へ離れるにつれて上方に位置するよう形成されている。これにより、各側方反射面３１は、全体として、光源２０の光軸Ａｘに近い部分ほど光軸方向（上下方向）において光源２０の側（下側）に位置するよう、光軸Ａｘ方向に対して傾斜して形成された状態となっている。

また、各側方反射面３１は、上下方向に交差する複数の交差面３１１と、上下方向に平行な複数の平行面３１０とが交互に設けられて形成されている。

このうち、交差面３１１は、上下方向（光源２０の光軸方向）に交差することで、入射面３０からの光（光軸方向の平行光）を前記「直交方向」（本実施の形態においては左右方向）へ内部反射させ、後述の前方反射面３２に入射させるようになっている。一方、平行面３１０は、上下方向（光源２０の光軸方向）に平行となっており、入射面３０からの光（光軸方向の平行光）を内部反射させず、前方反射面３２に入射させないようになっている。そのため、前方反射面３２のうち、左右方向において交差面３１１と対向する領域には、当該交差面３１１からの内部反射光が入射するのに対し、前方反射面３２のうち、左右方向において平行面３１０と対向する領域３２ｈには、光が入射しないこととなる。

ここで、複数の平行面３１０は、光軸Ａｘに近い面ほど、つまり下側に位置する面ほど、上下方向に長尺に形成されている。

また、平行面３１０のピッチをＰｈ、交差面３１１のピッチをＰｋとした場合に、複数の平行面３１０および複数の交差面３１１は、最も光軸Ａｘに近い側でＰｈ：Ｐｋ＝２：１を満たし、最も光軸Ａｘから遠い側でＰｈ：Ｐｋ＝１：３を満たすようになっている。

以上の側方反射面３１は、入射面３０の対向部分、より具体的には、導光レンズ３の上面における左右方向の中央部分に設けられている。

前方反射面３２は、側方反射面３１で内部反射された光を前方へ内部反射させる面である。この前方反射面３２は、導光レンズ３の後面のうち、側方反射面３１の左右に位置する部分に対をなして設けられており、互いに平行な複数の段面３２ａを有する階段状に形成されている。各前方反射面３２の段面３２ａは、光軸Ａｘから左右方向へ離れるにつれて段階的に前方に位置しており、側方反射面３１で左右方向へ内部反射された光を、前方へ個別に内部反射させるようになっている。なお、この前方反射面３２は、前後方向に対して側方反射面３１の側方に位置する部分であれば、他の位置に設けられていても良く、例えば側方反射面３１が入射面３０からの光を上下方向に内部反射させる場合には、導光レンズ３の後面のうち側方反射面３１の上下に位置する部分に設けられていても良い。

出射面３３は、前方反射面３２で内部反射された光を導光レンズ３の前方へ出射させる面であり、本実施の形態においては、前後方向に直交する平面となっている。この出射面３３は、導光レンズ３の前面のうち、前方反射面３２の前方に位置する部分に設けられている。

なお、図２（ａ）に示すように、以上の灯具１は、複数個が近接して配設されることで、灯具ユニット５を形成しても良い。ここで、図２（ａ）の灯具ユニット５は３つの灯具１を有しており、これらの灯具１の導光レンズ３同士は一体的に形成されている。また、導光レンズ３の出射面３３には、導光レンズ３から出射される光を左右方向に拡散させるためのレンズカット３３０が左右方向に複数施されている。このような灯具ユニット５は、図２（ｂ）に示すように、車両の前照灯５０などに用いることができる。

＜作用・効果＞
続いて、灯具１の作用効果について説明する。

まず、光源２０が点灯すると、その光が入射面３０から導光レンズ３内に入射する。このとき、光源２０からの光は、光軸方向（上下方向）に略沿った平行光とされる。

次に、導光レンズ３内に入射した光は、一対の側方反射面３１の各交差面３１１によって、左右方向の両側へ分岐して前方反射面３２に入射するように内部反射される。

ここで、側方反射面３１は全体として、光源２０の光軸Ａｘに近い部分ほど当該光源２０の光軸方向（上下方向）において光源２０の側（下側）に位置するよう、光軸方向に対して傾斜して形成されるとともに、光軸方向に平行な複数の平行面３１０と、当該光軸方向に交差して入射面３０からの光を左右方向へ内部反射させる複数の交差面３１１とが交互に設けられているので、交差面３１１に入射した光は左右方向に内部反射して前方反射面３２に入射するのに対し、平行面３１０に入射した光は内部反射せず、前方反射面３２に入射しないこととなる。従って、前方反射面３２のうち、左右方向において交差面３１１と対向する領域には、当該交差面３１１からの内部反射光が入射するのに対し、前方反射面３２のうち、左右方向において平行面３１０と対向する領域３２ｈには、光が入射しないこととなる。そして、複数の平行面３１０は光軸Ａｘに近い面、つまり光軸方向（上下方向）において光源２０に近い面（下側の面）ほど、光軸方向に長尺に形成されているので、側方反射面３１のうち、光軸方向において光源２０に近い領域、つまり光軸Ａｘを基準として出射角が小さく、強度の高い光が入射する領域では、入射面から前方反射面３２に内部反射させる光の量が少なくなるのに対し、側方反射面３１のうち、光軸方向において光源２０から遠い領域、つまり光軸Ａｘを基準として出射角が大きく、強度の低い光が入射する領域では、入射面から前方反射面３２に内部反射させる光の量が多くなる。

そして、側方反射面３１によって内部反射された光は、前方反射面３２における複数の段面３２ａによって前方へ内部反射された後、出射面３３から出射され、灯具１の前方を照射する。

以上のように、導光レンズ３によれば、側方反射面３１のうち、光軸方向において光源２０に近い領域、つまり光軸Ａｘを基準として出射角が小さく、強度の高い光が入射する領域では、入射面から前方反射面３２に内部反射させる光の量を少なくし、側方反射面３１のうち、光軸方向において光源２０から遠い領域、つまり光軸Ａｘを基準として出射角が大きく、強度の低い光が入射する領域では、入射面から前方反射面３２に内部反射させる光の量を多くすることができるため、光源２０がランバーシアン特性を有する場合であっても、灯具１を正面から見たときに光軸方向（上下方向）において光源２０に近い側（下側）と、光源２０から遠い側（上側）とで明るさに差が出来てしまうのを防止し、均一な照射を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、上記の実施形態においては、灯具１や、その導光レンズ３を正面視矩形状として説明したが、正面視において湾曲した弧状としても良い。

１ 灯具
３ 導光レンズ
２０ 光源
３０ 入射面
３１ 側方反射面
３２ 前方反射面
３３ 出射面
３１０ 平行面
３１１ 交差面

Claims (5)

1. 前方に光を照射する灯具に具備されるとともに、前記灯具の前後方向に略直交する向きの光源の照射領域に配設され、この光源から出射される光を前方へ照射する導光レンズにおいて、
   前記光源から出射される光を平行光にしつつ、当該導光レンズ内に入射させる入射面と、
   前記入射面の対向部分に設けられ、前記入射面から当該導光レンズ内に入射した光を、前記前後方向と略直交する直交方向へ内部反射させる側方反射面と、
   当該導光レンズの後面のうち、前記前後方向に対して前記側方反射面の側方に位置する部分に設けられ、前記側方反射面で内部反射された光を前記灯具の前方へ内部反射させる前方反射面と、
   当該導光レンズの前面のうち、前記前方反射面の前方に位置する部分に設けられ、前記前方反射面で内部反射された光を当該導光レンズの前方へ出射させる出射面と、
   を備え、
   前記側方反射面は、
   全体として、前記光源の光軸に近い部分ほど当該光源の光軸方向において前記光源の側に位置するよう、前記光軸方向に対して傾斜して形成されるとともに、
   前記光軸方向に平行な複数の平行面と、当該光軸方向に交差して前記入射面からの光を前記直交方向へ内部反射させる複数の交差面とが交互に設けられており、
   前記複数の平行面は、
   前記光軸に近い面ほど、前記光軸方向に長尺に形成されていることを特徴とする導光レンズ。
2. 請求項１に記載の導光レンズにおいて、
   前記平行面のピッチをＰｈ、前記交差面のピッチをＰｋとした場合に、
   前記複数の平行面および前記複数の交差面は、
   最も前記光軸に近い側でＰｈ：Ｐｋ＝２：１を満たし、
   最も前記光軸から遠い側でＰｈ：Ｐｋ＝１：３を満たすことを特徴とする導光レンズ。
3. 請求項１または２に記載の導光レンズにおいて、
   前記光軸方向と、前記直交方向とは略直交することを特徴とする導光レンズ。
4. 請求項３に記載の導光レンズにおいて、
   前記光軸方向は、前記灯具の上下方向であり、
   前記直交方向は、前記灯具の左右方向であることを特徴とする導光レンズ。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の導光レンズと、
   前記導光レンズに光を照射する前記光源と、
   を備え、
   前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする灯具。

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