JP6197303B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、光源とレンズとを備え、カットオフラインを有する配光パターンを外部に照射する車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。従来の車両用灯具は、半導体発光素子と、投影レンズと、を備え、投影レンズの入射面に上下方向拡散部を設けたものである。半導体発光素子からの光は、カットオフラインを有する配光パターンとして投影レンズから外部に照射される。半導体発光素子からの光は、投影レンズの入射面に入射する際に、上下方向拡散部により上下方向に拡散される。この結果、配光パターンのカットオフラインが上下方向に拡散されて暈されて、ドライバーの視認性が向上する。

特開２００８−２６２７５５号公報

ところが、従来の車両用灯具は、上下方向拡散部が投影レンズの入射面に凸状の複数のレンズ素子を上下方向に所定間隔をおいて互いに平行に水平方向に形成してなる、ものである。このために、入射面とレンズ素子との間の水平な境界線により、路面に光のスジが発生する場合がある。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、路面に光のスジ（光のスジ斑）が発生する場合がある、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、光源と、光源からの光をカットオフラインを有する配光パターンとして外部に照射するレンズと、を備え、レンズの入射面には、入射光を拡散させる拡散部が設けられていて、拡散部が、連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面を交差させて設けられ、隣接する微小凹曲面もしくは微小凸曲面の間に稜線が形成されるプリズムである、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、拡散部の連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面が、水平軸に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の軸の方向に設けられていて、水平軸に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の軸の交差角度が、約９０°以下である、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、拡散部が、入射面の全面に亘って設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、光源が、半導体型光源であり、レンズが、投影レンズであり、第１焦点が半導体型光源もしくはその近傍に位置する回転楕円面を基本とした反射面が設けられているリフレクタと、縁が反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置して、配光パターンのカットオフラインを形成するシェードと、を備える、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、拡散部が連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面からなるものであるから、隣り合う微小凹曲面と微小凹曲面との間の稜線もしくは微小凸曲面と微小凸曲面との間の稜線により発生する光のスジが従来の車両用灯具の入射面とレンズ素子との間の境界線により発生する光のスジよりも弱い（光が弱い）。しかも、この発明の車両用灯具は、拡散部の連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面が交差して設けられているので、隣り合う微小凹曲面と微小凹曲面との間の稜線もしくは微小凸曲面と微小凸曲面との間の稜線が交差する。この交差する稜線により発生する光のスジが相互に打ち消し合うので、路面に光のスジ（光のスジ斑）が発生するのを防ぐことができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示す一部縦断面図（一部垂直断面図）である。 図２は、レンズを示す背面図（図１におけるＩＩ矢視図）である。 図３は、レンズの拡散部を示す一部拡大図（図２におけるＩＩＩ部の拡大図）である。 図４は、レンズの拡散部を示す一部拡大断面図（図３におけるＩＶＡ−ＩＶＡ線拡大断面図、もしくは、図３におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線拡大断面図）である。 図５は、カットオフラインを有する配光パターンを示す説明図である。 図６は、カットオフラインを有する配光パターンを示す一部拡大説明図である。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の１例を図面に基づいて詳細に説明する。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。図４において、レンズのハッチングを省略してある。図５、図６において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。この明細書において、前、後、上、下、左、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、右側走行の自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。

（車両用灯具１の説明）
図１において、符号１は、この実施形態における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、図１に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、光源２と、レンズ３と、リフレクタ４と、ヒートシンク部材５と、シェード６と、を備える。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記光源２および前記レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５および前記シェード６は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５、６は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。

（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、樹脂や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５は、上側の水平板部と、前記水平板部の下面から一体に設けられている複数のフィン形状部と、から構成されている。前記ヒートシンク部材５は、前記光源２および前記レンズ３および前記リフレクタ４および前記シェード６を取り付ける取付部材を兼用する。

（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記リフレクタ４は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状をなす。前記リフレクタ４の閉塞部分の凹内面には、回転楕円面（楕円）を基本とした自由曲面からなる反射面（収束型反射面）４０が設けられている。

前記反射面４０は、自由曲面から構成されている。このために、前記反射面４０の第１焦点Ｆ１および第２焦点（もしくは第２焦線）Ｆ２においては、厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反射面相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一の焦点を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に第１焦点および第２焦点と称する。また、前記反射面４０においては、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸（図示せず）を有する。

（光源２の説明）
前記光源２は、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記光源２は、発光面を有する発光部２０と、基板部２１と、から構成されている。前記光源２は、前記基板部２１を介して前記ヒートシンク部材５の前記水平板部の上面に取り付けられている。前記光源２の前記発光部２０の発光面は、前記リフレクタ４の前記反射面４０の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記光源２の前記発光部２０の前記発光面は、上に向いていて、前記リフレクタ４の前記反射面４０に対向する。

（レンズ３の説明）
前記レンズ３は、たとえば、ＰＣ材、ＰＭＭＡ材、ＰＣＯ材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記光源２から放射される光Ｌ１は、高い熱を持たないので、前記レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記レンズ３は、ホルダ（図示せず）を介して前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。

前記レンズ３は、前記光源２の前記発光部２０の前記発光面からの光Ｌ１であって、前記反射面４０からの反射光Ｌ１を所定の配光パターンこの例では図５に示すロービーム配光パターンＰとして外部すなわち車両の前方に照射する。前記レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記反射面４０と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記反射面４０に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。

前記レンズ３のレンズ焦点Ｆ３（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２に一致もしくはほぼ一致する。前記レンズ３のレンズ軸（図示せず）と前記反射面４０の前記光軸とは、一致もしくはほぼ一致する。

（拡散部３２の説明）
前記レンズ３の前記入射面３０には、入射光Ｌ１を拡散させる拡散部（プリズム）３２が設けられている。前記拡散部３２は、図３、図４に示すように、連続する微小凹曲面を交差させて設けてなる。前記拡散部３２の連続する前記微小凹曲面は、直径Ｒが約５０ｍｍ〜約１００ｍｍの円の一部（円弧）からなる。また、前記拡散部３２の連続する前記微小凹曲面の深さＤは、約０．０１ｍｍ以下である。ここで、前記拡散部３２の連続する前記微小凹曲面の直径Ｒと深さＤとが決まると、前記拡散部３２の連続する前記微小凹曲面のピッチが決まる。

前記拡散部３２の連続する前記微小凹曲面は、図３に示すように、水平軸３３に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の軸３４、３５の方向に設けられている。前記水平軸３３に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の前記軸３４、３５の交差角度θ°は、約９０°以下である。好ましくは、約２０°〜約４０°である。この例では、約３０°である。

前記拡散部３２は、図１、図２に示すように、前記レンズ３の前記入射面３０の全面に亘って設けられている。なお、前記拡散部３２が設けられている前記入射面３０の全面とは、前記ロービーム配光パターンＰを形成するのに寄与する部分（範囲）である。したがって、前記入射面３０の周縁には、前記拡散部３２は設けられていない。なお、前記入射面３０の周縁に前記拡散部３２を設けてもよい。

（シェード６の説明）
前記シェード６は、光不透過部材から構成されている。前記シェード６は、前記リフレクタ４および前記光源２と前記レンズ３との間に配置されている。前記シェード６は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記シェード６は、前記光源２からの光Ｌ１であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された反射光Ｌ１の一部を遮蔽して、遮蔽されていない反射光Ｌ１で前記レンズ３を介して、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３およびエルボー点Ｅを有する前記ロービーム配光パターンＰの基本配光パターンを形成する。前記シェード６には、エッジ６０が設けられている。前記エッジ６０は、前記レンズ３の前記レンズ焦点Ｆ３、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２もしくはその近傍に位置する。前記エッジ６０は、前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３および前記エルボー点Ｅを形成する。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

光源２を点灯発光させる。すると、光源２から放射された光Ｌ１は、リフレクタ４の反射面４０でレンズ３およびシェード６側に反射する。その反射光Ｌ１の一部は、シェード６により遮蔽される。遮蔽されなかった残りの反射光Ｌ１は、レンズ３を透過して図５に示すカットオフライン（下水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２、上水平カットオフラインＣＬ３）およびエルボー点Ｅを有するロービーム配光パターンＰとして、外部すなわち車両の前方に照射される。

ここで、光源２からの光Ｌ１であって、リフレクタ４の反射面４０からの反射光Ｌ１がレンズ３の入射面３０に入射する際に、拡散部３２によって拡散される。これにより、ロービーム配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３は、図６に示すように、幅Ｔを有する暈し部Ｇとして、拡散されて暈される。すなわち、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、における明暗差が緩やかとなる。この結果、ドライバーの視認性が向上する。この暈し部Ｇの幅Ｔは、スクリーンにおいて、約０．３°〜約０．５°の幅である。この暈し部Ｇの度合いおよび幅Ｔは、拡散部３２の連続する微小凹曲面の直径Ｒと深さＤとピッチ、および、水平軸３３に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の軸３４、３５の交差角度θ°を調整することにより、調整することができる。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の暈しは、ドライバーの視認性を向上させると共に、色収差による色を相互に消し合う色消し効果がある。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態における車両用灯具１は、拡散部３２が連続する微小凹曲面からなるものであるから、隣り合う微小凹曲面と微小凹曲面との間の稜線（３４、３５）により発生する光のスジ（図示せず）が従来の車両用灯具の入射面とレンズ素子との間の境界線により発生する光のスジよりも弱い（光が弱い）。しかも、この実施形態における車両用灯具１は、拡散部３２の連続する微小凹曲面が交差して設けられているので、隣り合う微小凹曲面と微小凹曲面との間の稜線（３４、３５）が交差する。この交差する稜線（３４、３５）により発生する光のスジが相互に打ち消し合うので、路面に光のスジ（光のスジ斑）が発生するのを防ぐことができる。その上、レンズ３の入射面３０の拡散部３２に入射する入射光Ｌ１がさまざまな方向に拡散されるので、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の暈しが自然であり、ドライバーに違和感を与えない。さらに、入射光Ｌ１がさまざまな方向に拡散されることにより、レンズ３の光軸を任意の位置に位置させることができる。すなわち、レンズ３の光軸を、稜線（３４、３５）上に位置させても良いし、稜線（３４、３５）の間に位置させても良い。あるいは、稜線（３４、３５）を、レンズ３の光軸上に設けても良いし、レンズ３の光軸を跨ぐように設けても良い。

この実施形態における車両用灯具１は、２本の軸３４、３５が水平軸３３に対して傾斜している。すなわち、微小凹曲面が水平軸３３に対して傾斜してかつ交差している。これにより、微小凹曲面が水平軸３３に対して平行垂直に交差している拡散部と比較して、光のスジの相互の打ち消し合う効果が大きいので、路面に光のスジが発生するのを確実に防止することができる。ここで、微小凹曲面の水平軸３３に対する傾斜角度、すなわち、２本の軸３４、３５の交差角度θ°が約２０°〜約４０°の場合において、光のスジの相互の打ち消し合う効果が大である。

この実施形態における車両用灯具１は、拡散部３２がレンズ３の入射面３０の全面に亘って設けられているので、ロービーム配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の暈し部Ｇが自然に暈されて、ドライバーに違和感を与えるようなことがない。しかも、光のスジの相互の打ち消し合う効果が大きいので、路面に光のスジが発生するのをさらに確実に防止することができる。

この実施形態における車両用灯具１は、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を暈す手段としての拡散部３２がいわゆるプリズムから構成されているので、同じくカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を暈す手段としてのシボと比較して、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の暈し効果が大きく、しかも、製造が簡単であり、かつ、暈し度合いの設計が簡単である。

（実施形態以外の例の説明）
なお、この実施形態においては、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３およびエルボー点Ｅを有するロービーム配光パターンＰを照射するものである。ところが、この発明においては、ロービーム配光パターンＰ以外のカットオフラインを有する配光パターンたとえばフォグランプ配光パターン、高速道路配光パターンなどを照射するものであっても良い。

また、この実施例においては、右側走行の場合（たとえば、北米タイプの車両用灯具の場合）について説明するものである。ところが、この発明においては、左側走行の場合（たとえば、国内の車両用灯具の場合）にも使用することができる。この場合においては、図５、図６のロービーム配光パターンＰが左右逆となる。

さらに、この実施形態においては、拡散部３２が連続する微小凹曲面を交差させて設けてなるものである。ところが、この発明においては、拡散部３２として、連続する微小凸曲面を交差させて設けてなるものであっても良い。

さらにまた、この実施形態においては、拡散部３２をレンズ３の入射面３０の全面に亘って設けたものである。ところが、この発明においては、拡散部をレンズの入射面の一部すなわちカットオフラインを形成するのに寄与する箇所の面に設けたものであっても良い。

さらにまた、この実施形態においては、光源として自発光半導体型光源（半導体型光源）を使用したプロジェクタタイプの車両用灯具について説明するものである。ところが、この発明においては、光源として自発光半導体型光源以外の光源、たとえば、ハロゲンバルブなどのバルブ光源、ＨＩＤなどの放電灯光源を使用しても良いし、また、プロジェクタタイプ以外の車両用灯具、たとえば、レンズ直射タイプの車両用灯具、リフレクタ反射タイプの車両用灯具に使用しても良い。

１ 車両用灯具
２ 光源
２０ 発光部
２１ 基板部
３ レンズ
３０ 入射面
３１ 出射面
３２ 拡散部
３３ 水平軸
３４、３５ 軸
４ リフレクタ
４０ 反射面
５ ヒートシンク部材
６ シェード
６０ エッジ
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３ カットオフライン
Ｄ 深さ
Ｅ エルボー点
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｆ３ レンズ焦点
Ｇ 暈し部
ＨＬ−ＨＲ スクリーンの左右の水平線
Ｌ１ 光（反射光、入射光）
Ｐ ロービーム配光パターン
Ｒ 直径
Ｔ 幅
ＶＵ−ＶＤ スクリーンの上下の垂直線
θ° 交差角度

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源からの光をカットオフラインを有する配光パターンとして外部に照射するレンズと、
   を備え、
   前記レンズの入射面には、入射光を拡散させる拡散部が設けられていて、
   前記拡散部は、連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面を交差させて設けられ、隣接する微小凹曲面もしくは微小凸曲面の間に稜線が形成されるプリズムである、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記拡散部の連続する前記微小凹曲面もしくは前記微小凸曲面は、水平軸に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の軸の方向に設けられていて、
   水平軸に対して傾斜しかつ相互に交差する２本の前記軸の交差角度は、約９０°以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記拡散部は、前記入射面の全面に亘って設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記光源は、半導体型光源であり、
   前記レンズは、投影レンズであり、
   第１焦点が前記半導体型光源もしくはその近傍に位置する回転楕円面を基本とした反射面が設けられているリフレクタと、
   縁が前記反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置して、前記配光パターンの前記カットオフラインを形成するシェードと、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。

Images