JP6196087B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

従来、発光ダイオード等の発光素子から出射した光を、水平面に沿って横長の導光板に対して、その後端面から入射させた後、その前端面から灯具前方へ向けて出射させるように構成された車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２６００８号公報

近年、車両用前照灯の新たな意匠の創出が種々試みられている。その中で、従来の円形レンズではなく、正面視で細長いレンズを用いた車両用前照灯が考案されている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、細長いレンズに光源の光束をより多く入射させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用前照灯は、車幅方向を長手方向とする細長の入射面および出射面を有するとともに、車両前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと、投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、光源から出射した光の少なくとも一部を投影レンズに向かうように反射するリフレクタと、を備える。光源は、発光面の正面がリフレクタの側方に向くように配置されている。

光源から出射した光のうち、光源の上方でリフレクタにより反射されて下方に向かう光の多くは、車幅方向を長手方向とする細長の入射面を有する投影レンズに対して入射しないことになる。そのため、投影レンズにおける光束の取り込みという観点では、更なる改良の余地がある。この態様によると、光源の発光面の正面から出射した光は、リフレクタの側方（車幅方向）に向かい、リフレクタで反対側（車幅方向）に反射される。一般的に、光源は、その発光面の正面方向の光束の量が多い。そのため、発光面の正面方向から出射し、車両の鉛直方向ではなく車幅方向に反射される光は、車幅方向を長手方向とする細長の入射面により多く入射する。

光源は、横長の発光面を有し、該発光面の長手方向が車両前後方向に沿うように配置されていてもよい。光源は、発光面の正面がリフレクタの側方に向くように配置されているため、横長の発光面が発する光がリフレクタで反射されると、車幅方向に広がった形状となり、より多くの光束が投影レンズに入射する。

リフレクタは、楕円反射面を有し、前側にある第１焦点が投影レンズの後側焦点の近傍となるように配置されているとともに、楕円反射面の長軸が光軸に対して車幅方向に斜めになるように配置されていてもよい。光源は、楕円反射面の後側にある第２焦点の近傍に配置されているとともに、発光面が光軸を挟んで反対側にあるリフレクタの楕円反射面と対向するように配置されていてもよい。これにより、投影レンズの全面を有効に活用し、光束の利用率を高めることができる。

光源とリフレクタとの間に設けられ、光源から出射した光をリフレクタの反射面に向けて集光する集光部材を更に備えてもよい。これにより、光源から出射した光が鉛直方向へ発散することが抑制され、リフレクタの側方に向けて効率よく集光できる。

光源は、発光面の正面が水平方向に向くように配置されていてもよい。これにより、細長いレンズに光源の光束をより多く入射させることができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、細長いレンズに光源の光束をより多く入射させることができる。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る細長の投影レンズの斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ方向から見た投影レンズの側面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すＢ方向から見た投影レンズの正面図である。 比較例に係る車両用前照灯の概略構成を示す模式図である。 第１の実施の形態に係る車両用前照灯の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る車両用前照灯の概略構成を示す模式図である。 第２に実施の形態に係る車両用前照灯の概略構成を示す模式図である。 図６（ａ）は、光源をリフレクタの焦点位置から上方にずらした状態の正面視を示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す構成の配光パターンを示す図、図６（ｃ）は、光源をリフレクタの焦点位置から下方にずらした状態の正面視を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の場合の配光パターンを示す図である。 第４の実施の形態に係る車両用前照灯の正面視の概略構成を示す模式図である。 第５の実施の形態に係る車両用前照灯の斜視図である。 第６の実施の形態に係る車両用前照灯の正面視の概略構成を示す模式図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、図９に示す各灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、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合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（第１の実施の形態）
はじめに、細長の投影レンズについて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る細長の投影レンズの斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ方向から見た投影レンズの側面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すＢ方向から見た投影レンズの正面図である。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す投影レンズ１０は、球面または非球面の凸レンズや平凸レンズの中央部を残して輪切りにしたような形状であり、車幅方向Ｙを長手方向とする細長の入射面１０ａおよび出射面１０ｂを有するとともに、車両前後方向Ｘに延びる光軸Ａｘを有する。以下では、このような投影レンズ１０を車両用前照灯に適用する場合について説明する。

図２は、比較例に係る車両用前照灯２００の概略構成を示す模式図である。車両用前照灯２００は、投影レンズ１０と、光源１２と、リフレクタ１４と、シェード１６と、を備える。リフレクタ１４は、楕円反射面１４ａと、光源１２が載置される載置部１４ｂと、を有する。シェード１６は、その先端部が、リフレクタ１４の前側にある第１焦点Ｆ１の近傍に位置するように配置されている。光源１２は、リフレクタ１４の後側にある第２焦点Ｆ２の近傍に配置されている。なお、投影レンズ１０は、後側焦点Ｆがリフレクタ１４の第１焦点Ｆ１とほぼ一致するように配置されている。

図２に示す光源１２は、発光面１２ａの正面がリフレクタ１４の上方を向くように配置されている。この場合、光源１２から出射した光（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）のうち、光源１２の上方でリフレクタ１４により反射されて下方に向かう光の多く（例えば、Ｌ２，Ｌ３）は、車幅方向を長手方向とする細長の入射面１０ａを有する投影レンズ１０に対して入射しないことになる。つまり、光源１２の発光面１２ａから後方に出射し、反射角が小さい光Ｌ１だけが投影レンズ１０に入射する。そのため、投影レンズ１０における光束の取り込みという観点では、更なる改良の余地がある。

そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、以下の構成にすることで、細長いレンズに光源の光束をより多く入射させることができる点に想到した。図３は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯１００の概略構成を示す斜視図である。図４は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯１００の概略構成を示す模式図である。なお、図４では、シェードの図示を省略している。

車両用前照灯１００は、投影レンズ１０と、投影レンズ１０の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された光源１２と、光源１２から出射した光の少なくとも一部を投影レンズ１０に向かうように反射するリフレクタ１４と、を備える。光源１２は、発光面１２ａの正面がリフレクタ１４の側方に向くように配置されている。

これにより、光源１２の発光面１２ａの正面から出射した光は、リフレクタ１４の側方（車幅方向Ｙ）に向かい、リフレクタ１４で反対側（車幅方向Ｙ）に反射される。一般的に、光源１２は、その発光面１２ａの正面方向の光束の量が多い。特に、光源１２が半導体発光素子（例えば、ＬＥＤ素子、ＬＤ素子、ＥＬ素子等）の場合、その傾向が顕著である。ここで、発光面１２ａの正面とは、発光面１２ａに鉛直な方向ということもできるし、最も明るい方向ということもできる。

図３、図４に示す光源１２は、発光面１２ａの正面がリフレクタ１４の側方を向くように配置されている。この場合、発光面１２ａの正面方向から出射し、リフレクタ１４によって車両の鉛直方向Ｚ（図３参照）ではなく車幅方向Ｙに反射される光は、車幅方向Ｙを長手方向とする細長の入射面１０ａにより多く入射する。つまり、図４に示すように、光源１２の発光面１２ａから斜め後方に出射し、反射角が小さい光Ｌ１’だけでなく、発光面１２ａから真横や斜め前方に出射し、反射角が大きい光Ｌ２’，Ｌ３’も投影レンズ１０に入射する。このように、車両用前照灯１００は、投影レンズ１０に光源１２の光束をより多く入射させるように構成されている。

なお、本実施の形態に係る光源１２は、発光面１２ａの正面が水平方向（投影レンズ１０の入射面１０ａの長手方向）に向くように配置されている。これにより、細長い投影レンズ１０に光源１２の光束をより多く入射させることができる。

上述のように、光源１２は、発光面１２ａの正面が真横（水平方向）になるように配置することが好ましいが、必ずしもこれに限られない。例えば、光源１２は、発光面１２ａの正面が水平方向から６０°以下、好ましくは４５°以下、より好ましくは３０°以下となるように配置されていてもよい。

また、本実施の形態に係る光源１２は、図３に示すように、複数の半導体発光素子を並べて横長の発光面１２ａを構成している。また、発光面１２ａの長手方向が車両前後方向Ｘに沿うように配置されている。光源１２は、発光面１２ａの正面がリフレクタ１４の側方に向くように配置されているため、横長の発光面１２ａが発する光がリフレクタで反射されると、車幅方向Ｙに広がった形状となり、より多くの光束が投影レンズ１０に入射する。

（第２の実施の形態）
図５は、第２に実施の形態に係る車両用前照灯１１０の概略構成を示す模式図である。なお、図５では、シェードの図示を省略している。

前述のように、リフレクタ１４は、楕円反射面１４ａを有し、前側にある第１焦点Ｆ１が投影レンズ１０の後側焦点Ｆの近傍となるように配置されている。また、楕円反射面１４ａの長軸ＡＬが光軸Ａｘに対して車幅方向Ｙに斜めになるように配置されている。そして、光源１２は、楕円反射面１４ａの後側にある第２焦点Ｆ２の近傍に配置されているとともに、発光面１２ａが光軸Ａｘを挟んで反対側にあるリフレクタの楕円反射面１４ａの一部と対向するように配置されている。これにより、投影レンズ１０の光軸Ａｘ近傍に入射させる光を増やすことができる。

また、斜めに配置したリフレクタ１４による反射光は、投影レンズ１０の全面に入射するため、光束の利用率を高めることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、光源をリフレクタの焦点位置からずらした場合の車両用前照灯の配光パターンについて説明する。図６（ａ）は、光源をリフレクタの焦点位置から上方にずらした状態の正面視を示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す構成の配光パターンを示す図、図６（ｃ）は、光源をリフレクタの焦点位置から下方にずらした状態の正面視を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の場合の配光パターンを示す図である。なお、図６（ａ）、図６（ｃ）では、投影レンズの図示を省略している。

図６（ａ）に示す光源１２は、リフレクタ１４の楕円反射面１４ａの第２焦点Ｆ２より上方にずれた位置に配置されている。これにより、図６（ｂ）に示すようなロービーム用配光パターンＰＬが形成される。また、図６（ｃ）に示す光源１２は、リフレクタ１４の楕円反射面１４ａの第２焦点Ｆ２より下方にずれた位置に配置されている。これにより、図６（ｄ）に示すようなロービーム用配光パターンＰＬが形成される。このように、光源１２の位置を焦点からずらすことで、ロービーム用配光パターンＰＬの照射範囲を変えることができる。

（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態に係る車両用前照灯の正面視の概略構成を示す模式図である。なお、図７では、投影レンズの図示を省略している。車両用前照灯１２０は、光源１２とリフレクタ１４との間に集光部材１８が設けられている。集光部材１８は、光源１２の発光面１２ａから出射した光をリフレクタ１４の楕円反射面１４ａに向けて集光する。集光部材１８は、例えばリフレクタや導光部材等で構成されている。これにより、光源１２から出射した光が鉛直方向へ発散することが抑制され、配光パターンの形成に有効な反射面領域であるリフレクタ１４の側方に向けて効率よく集光される。

（第５の実施の形態）
図８は、第５の実施の形態に係る車両用前照灯の斜視図である。第５の実施の形態に係る車両用前照灯１３０は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯１００におけるシェード１６の代わりに、シェード上面が反射面となっているビームシェイパー２０を備えている点が特徴である。

ビームシェイパー２０は、ロービーム用配光パターンＰＬのカットラインを形成する扇状のシェード本体２０ａと、シェード本体２０ａの上端部から灯具後方に向けて延伸するように設けられている反射上面２０ｂと、を有する。反射上面２０ｂは、金属部材や金属膜によって反射面が形成されている。これにより、光源１２から出射し、リフレクタ１４で反射された光の一部（光Ｌ’）は、ビームシェイパー２０の反射上面２０ｂで反射され、細長の投影レンズ１０の入射面１０ａに入射する。そのため、車両用前照灯１３０においては、反射上面２０ｂがなければシェード本体２０ａで遮光されていた光も投影レンズ１０に入射させることができる。

（第６の実施の形態）
図９は、第６の実施の形態に係る車両用前照灯の正面視の概略構成を示す模式図である。なお、図９では、投影レンズの図示を省略している。車両用前照灯１４０は、複数のプロジェクタ光学系を組み合わせて所定の配光パターンを形成する。車両用前照灯１４０は、三つの灯具ユニット１４２，１４４，１４６を有する。灯具ユニット１４２は、前述の車両用前照灯１００と同じ構成である。また、灯具ユニット１４４，１４６は、光源１５０から上方に出射した光をリフレクタ１５２で前方へ反射するとともに、一部の光をシェード１５４で遮光することで、所定の範囲を照射する。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、図９に示す各灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す図である。図１０（ａ）に示す配光パターンＰＬ１は、集光用の配光パターンである。図１０（ｂ）は、中拡散用の配光パターンを示す図である。図１０（ｃ）は、大拡散用の配光パターンを示す図である。車両用前照灯１４０は、三つの灯具ユニット１４２，１４４，１４６により形成される複数の配光パターンを組み合わせることで、正面中央付近の明るさを増大させつつ、より広範囲の照射を実現できる。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の各実施の形態に係る車両用前照灯は、ロービーム用配光パターンを形成するものとして説明しているが、ハイビーム用配光パターンを形成するものであっても本願発明を適用できる。また、車両用前照灯は、フォグランプやデイランニングランプ等であってもよい。また、投影レンズの入射面および出射面は自由曲面で構成されていてもよい。

Ｆ１ 第１焦点、 Ｆ２ 第２焦点、 １０ 投影レンズ、 １０ａ 入射面、 １０ｂ 出射面、 １２ 光源、 １２ａ 発光面、 １４ リフレクタ、 １４ａ 楕円反射面、 １４ｂ 載置部、 １６ シェード、 １８ 集光部材、 ２０ ビームシェイパー、 ２０ａ シェード本体、 ２０ｂ 反射上面、 １００ 車両用前照灯。

Claims (8)

1. 車幅方向を長手方向とする細長の入射面および出射面を有するとともに、車両前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと、
   前記投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、
   前記光源から出射した光の少なくとも一部を前記投影レンズに向かうように反射するリフレクタと、
   一部に水平方向のカットラインを有するロービーム用配光パターンを形成するように構成されたシェードと、を備え、
   前記光源は、発光面の正面がリフレクタの側方に向くように配置されており、
   前記シェードは、車両の上下方向に延びており、上端部が扇状に形成されていることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記光源は、横長の発光面を有し、該発光面の長手方向が車両前後方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記リフレクタは、楕円反射面を有し、前側にある第１焦点が前記投影レンズの後側焦点の近傍となるように配置されているとともに、楕円反射面の長軸が前記光軸に対して車幅方向に斜めになるように配置されており、
   前記光源は、前記楕円反射面の後側にある第２焦点の近傍に配置されているとともに、前記発光面が前記光軸を挟んで反対側にあるリフレクタの楕円反射面と対向するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
4. 前記光源と前記リフレクタとの間に設けられ、前記光源から出射した光を前記リフレクタの反射面に向けて集光する集光部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
5. 前記光源は、発光面の正面が水平方向に向くように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
6. 前記シェードは、前記上端部から灯具後方に向けて延伸するように設けられている反射面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
7. 第１の灯具ユニットと、
   前記第１の灯具ユニットと構成が異なる光学系を有する第２の灯具ユニットと、を備える車両用前照灯であって、
   前記第１の灯具ユニットは、
   車幅方向を長手方向とする細長の入射面および出射面を有するとともに、車両前後方向に延びる光軸を有する投影レンズと、
   前記投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、
   前記光源から出射した光の少なくとも一部を前記投影レンズに向かうように反射するリフレクタと、
   一部に水平方向のカットラインを有するロービーム用配光パターンを形成するように構成されたシェードと、を有し、
   前記光源は、発光面の正面がリフレクタの側方に向くように配置されており、
   前記シェードは、車両の上下方向に延びており、上端部が扇状に形成されていることを特徴とする車両用前照灯。
8. 前記光源は、前記リフレクタの焦点位置から上方または下方にずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。

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