JP6608223B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用灯具に関し、特に、前後方向に対して斜めに傾斜した長尺な導光レンズを前方向きに発光させる技術に関する。

従来、車両に搭載される車両用灯具として、長尺な導光レンズを発光させるものが知られている。この種の車両用灯具では、一般に、長手方向の側端面から導光レンズ内に入射した光を、その長手方向に沿って導光させつつ後面のレンズカットで反射させて前面から出射させることによって、当該導光レンズの前面を発光させている。

しかし、このような車両用灯具では、その前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って導光レンズが配置された場合に、長手方向前側の側端面から導光レンズ内に入射した光を前方に向けて出射させることができず、ひいては導光レンズの前面を前方向きに発光させることができない。

具体的には、図６（ａ）に示すように、例えば右側から左側に向かって斜め後方へ傾斜した長尺な導光レンズの前面を発光させる場合、その長手方向前側の側端面と対向した光源（図示省略）からの光は、導光レンズに沿って斜め後方向きに当該導光レンズ内を導光する。そのため、この光を導光レンズの前面から前方向きに出射させるには、後面のレンズカットで鋭角に内部反射させなければならないが、その目的で単純にレンズカットの後側の面を急峻なものとすると、この面から後方へ光が抜けてしまう。したがって、光が抜けることを防止しようとすると、レンズカットの後側の面をあまり急峻には形成できず、結果として、導光レンズから前方向きに光を出射させることができない。

そこで、特許文献１に記載の車両用灯具では、導光レンズの後方に反射部材を配置し、導光レンズから後方に抜けた光を反射部材で反射させて導光レンズ内に再入射させることによって前方向きの光を得ている。より詳しくは、図６（ｂ）に示すように、導光レンズから後方へ一度抜けた光を、反射部材によって比較的に緩やかな角度で反射させ、レンズカットの前側の面で屈折させつつ導光レンズ内に再入射させた後に、このレンズカットの後側の面で前方へ内部反射させている。

特開２０１１−１９８５３７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用灯具では、導光レンズ及び反射部材による比較的に緩やかな角度での屈折と反射を繰り返すことで前方向きの光を得ているため、光の屈折と反射の総回数が多くなっている。特に、より大きく光の向きを変える導光レンズへの再入射時には、同一のレンズカットによる屈折と反射が必要となっている。その結果、屈折と反射に伴う光のロスが大きくなり、光利用率が大きく低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、前後方向に対して傾斜した導光レンズの前面を前方向きに発光させるものであって、従来に比べて光利用率を向上させることができる車両用灯具の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在するように配置された長尺な導光レンズと、
前記導光レンズの長手方向前側の第一端部に対向配置された第一光源と、
前記導光レンズの後方に前記長手方向に沿って配置された反射部材と、
を備える車両用灯具であって、
前記第一端部は、対向する前記第一光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第一光源から出射した第一光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
前記導光レンズは、前記長手方向に略沿った前面と、前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットが形成された後面とを有し、
前記複数のレンズカットは、前記長手方向に対して急峻な第一角度で後方へ立ち上がる後側の第一プリズム面と、前記前面と略平行な平坦面状に形成されるとともに前記第一プリズム面の後端に連なる前側の第二プリズム面と、前記長手方向に対して前記第一角度より緩やかな第二角度で前記第二プリズム面の前端に連なる前記長手方向前側の第三プリズム面とをそれぞれ有し、
前記反射部材の前面には、前記導光レンズの後面の前記複数のレンズカット間の窪みと噛み合うように突設された複数の反射突起が前記長手方向に沿って断続的に並設されており、
前記導光レンズの前面は、前記第一端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第一光線を、前記長手方向に対して斜め後方向きに傾斜した方向に内部反射させ、
前記導光レンズの各レンズカットの前記第一プリズム面は、前記前面に内部反射された前記第一光線を屈折させつつ後方へ出射させ、
前記反射突起は、前記第一プリズム面から後方へ出射した前記第一光線を、当該レンズカットよりも後側に位置する他のレンズカットの前記第二プリズム面に向けて前方へ反射させ、
前記他のレンズカットの第二プリズム面は、前記反射突起に反射された前記第一光線を、前記前面に向けて屈折させつつ前記導光レンズ内に再入射させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記導光レンズの長手方向の後側の第二端部に対向配置された第二光源を備え、
前記第二端部は、対向する前記第二光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第二光源から出射した第二光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
前記第三プリズム面は、前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射して前側に向かって導光してきた前記第二光線を前方に向けて内部反射させることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用灯具において、
前記導光レンズの前面に内部反射された前記第一光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度は、前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第二光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度よりも大きいことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第一光源から出射して長手方向前側の第一端部から導光レンズ内に入射した第一光線が、当該導光レンズの長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面の複数のレンズカットのうちの第一プリズム面から当該導光レンズの後方へ出射される。この光は、反射部材によって前方へ反射されて、当該光を出射させたレンズカットの後側に位置する他のレンズカットのうち、導光レンズの前面と略平行な平坦面状の第二プリズム面から当該導光レンズ内に再入射した後に、前面から前方へ出射される。
これにより、レンズカットの第二プリズム面を通じて屈折のみを生じさせつつ光を導光レンズ内に再入射させるので、この再入射の際に光の屈折と反射が必要であった従来に比べ、反射の回数を減らして光利用率を向上させることができる。
また、光を導光レンズ内に再入射させるレンズカットの第二プリズム面が、この再入射した光を出射させる前面と略平行な平坦面状に形成されているので、従来に比べて配光制御を容易かつ正確に行うことができ、ひいては光利用率をさらに向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、第二光源から出射して長手方向後側の第二端部から導光レンズ内に入射した第二光線が、当該導光レンズの長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面の複数のレンズカットのうちの第三プリズム面によって前方へ内部反射されて、前面から前方へ出射される。
これにより、第一プリズム面及び第二プリズム面を前側の第一光源用（の出射面及び再入射面）とし、第三プリズム面を後側の第二光源用として、各プリズム面の機能を独立させることができる。
したがって、各プリズム面をその機能に特化するよう個別に設計することができ、ひいては光利用率をより一層向上させることができる。

実施形態における車両用灯具の正面図である。 図１のII−II線での断面図である。 図２のＡ部の拡大図である。 実施形態における車両用灯具の変形例を説明するための図である。 実施形態における車両用灯具の他の変形例を説明するための図である。 従来の車両用灯具を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における車両用灯具１の正面図であり、図２は、図１のII−II線での断面図であり、図３は、図２のＡ部の拡大図である。
なお、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から見た方向、すなわち、当該車両用灯具１が搭載される図示しない車両から見た方向を意味するものとする。

図１に示すように、車両用灯具１は、図示しない車両の前部左側に搭載されるヘッドランプであり、その前面を構成する素通しのアウターレンズ１０を備えている。アウターレンズ１０は、図示しない車両ボディの意匠ラインに沿って、平面視で左方（車両外側）に向かって斜め後方へ傾斜した形状に形成されており、本実施形態では、平面視で左右方向に対して約３８°左斜め後方へ傾斜している。このアウターレンズ１０に前方を覆われた灯室の内部には、主配光用の２つのランプユニット１１が収容されている。

また、灯室内の下部には、図２に示すように、２つのＬＥＤ（発光ダイオード）２と、導光レンズ３と、反射部材４とが収容されている。
このうち、２つのＬＥＤ２は、導光レンズ３を発光させる光源であり、導光レンズ３の右端面に発光面を対向させた第一ＬＥＤ２１と、導光レンズ３の左端面に発光面を対向させた第二ＬＥＤ２２とから構成されている。

導光レンズ３は、長尺な棒状に形成されており、平面視で前後方向に対して斜めに傾斜した方向に略沿って延在した状態に配置されている。より詳しくは、導光レンズ３は、アウターレンズ１０に沿った（つまり平面視で左右方向に対して約３８°左斜め後方へ傾斜した）基準線Ｓに略沿うように、平面視で左方（車両外側）に向かって斜め後方へ傾斜した状態に配置されている。
また、本実施形態における導光レンズ３は、右端部（前端部）が屈曲部３０から右斜め後方へ屈曲されている。但し、この形状は、灯室内のレイアウト上の制約によるものであり、特に限定されるものではない。なお、以下では、特に断りのない限り、導光レンズ３のうち屈曲部３０よりも左側の部分（基準線Ｓに略沿った部分）について説明することとする。

導光レンズ３の左右両端面は、対向するＬＥＤ２から出射した光を当該導光レンズ３内に入射させる入光面３１となっている。この入光面３１は、対向するＬＥＤ２側へ膨出する凸面状に形成されており、当該ＬＥＤ２から出射した光を導光レンズ３の長手方向に沿うように集光させつつ当該導光レンズ３内に入射させる。

導光レンズ３のうち、屈曲部３０よりも左側の部分の前面３２は、平面視で基準線Ｓに略沿いつつ前方への凸状にやや湾曲した長尺な湾曲平面状に形成されている。この前面３２は、導光レンズ３内から前方へ光を出射させる出射面であると同時に、入光面３１から導光レンズ３内に入射した光を内部反射（全反射）させる全反射面ともなっている。

導光レンズ３のうち、屈曲部３０よりも左側の部分の後面３３には、当該導光レンズ３の長手方向（つまり基準線Ｓ）に沿って連続的に並設された複数のレンズカット３３０が、その略全長に亘って形成されている。
各レンズカット３３０は、図３に示すように、上下方向に沿って一様な台形断面形状に形成されており、導光レンズ３の長手方向後側（左側）の第一プリズム面３３１と、長手方向中央の第二プリズム面３３２と、長手方向前側（右側）の第三プリズム面３３３とを有している。

このうち、第一プリズム面３３１は、導光レンズ３の長手方向に対して急峻な角度で後方へ立ち上がる面となっており、より詳しくは、平面視で基準線Ｓに対して比較的に直角に近い角度α₁（本実施形態では約６７°）だけ傾斜した面となっている。この第一プリズム面３３１は、右側の入光面３１から導光レンズ３内に入射してきた光を、やや屈折させつつ導光レンズ３の後方へ出射させる。
第二プリズム面３３２は、第一プリズム面３３１及び第三プリズム面３３３の各後端と滑らかに連なっており、導光レンズ３の長手方向に略沿った平坦面状に形成されている。つまり、第二プリズム面３３２と導光レンズ３の前面３２とは、平面視で互いに略平行となっている。この第二プリズム面３３２は、第一プリズム面３３１から導光レンズ３の後方へ出射して反射部材４で反射されてきた光を、当該導光レンズ３内に再入射させる
第三プリズム面３３３は、導光レンズ３の長手方向に対して比較的に緩やかな角度で後方へ立ち上がる面となっており、より詳しくは、平面視で基準線Ｓに対して角度α₁よりも小さな角度α₂（本実施形態では約３２°）だけ傾斜した面となっている。この第三プリズム面３３３は、左側の入光面３１から導光レンズ３内に入射してきた光を、前方に向けて内部反射（全反射）させる。

反射部材４は、導光レンズ３の後面３３を覆うように、当該導光レンズ３のうち屈曲部３０よりも左側の部分の後方に近接されつつその長手方向に沿って配置されている。この反射部材４の前面には、導光レンズ３の後面３３の複数のレンズカット３３０間の窪みと噛み合うように突設された複数の反射突起４１が、導光レンズ３の長手方向に沿って断続的に並設されている。
各反射突起４１の前側（右側）の面は、導光レンズ３の各レンズカット３３０のうちの第一プリズム面３３１と対向する反射面４１１となっている。この反射面４１１は、平面視で基準線Ｓに対して角度α₃（本実施形態では約５７°）だけ傾斜している。当該反射面４１１は、導光レンズ３の各レンズカット３３０の第一プリズム面３３１から後方へ出射した光を、当該レンズカット３３０よりも後側（本実施形態では後側２番目）に位置する他のレンズカット３３０の第二プリズム面３３２に向けて反射させる。

以上の構成を具備する車両用灯具１では、図２に示すように、２つのＬＥＤ２のうち、右側の第一ＬＥＤ２１から略放射状に出射した光が、導光レンズ３の右端の入光面３１を通じて集光されつつ当該導光レンズ３内に入射する。導光レンズ３内に入射した光は、導光レンズ３の屈曲部３０や前面３２によって、平面視で１〜３°の角度範囲で拡散されつつ、基準線Ｓに対してやや左斜め後方向きに角度β₁（本実施形態では約１７°）だけ傾斜した方向に内部反射される。
この光は、図３に示すように、導光レンズ３後面３３の複数のレンズカット３３０のうち、導光レンズ３の長手方向に対して急峻な角度α₁で後方へ立ち上がる第一プリズム面３３１から当該導光レンズ３の後方へ出射される。導光レンズ３から後方へ出射した光は、反射部材４前面の反射面４１１によって前方へ鋭角に反射された後に、出射してきたレンズカット３３０の後側２番目に位置する他のレンズカット３３０の平坦面状の第二プリズム面３３２を通じて、屈折されつつ導光レンズ３内に再入射する。そして、この光は、第二プリズム面３３２と略平行な導光レンズ３の前面３２を通じて前後方向に略沿うように屈折されつつ前方へ出射される。

一方、２つのＬＥＤ２のうち、左側の第二ＬＥＤ２２から略放射状に出射された光は、図２に示すように、導光レンズ３の左端の入光面３１を通じて集光されつつ当該導光レンズ３内に入射する。このとき、導光レンズ３内に入射する光は、入光面３１によって、平面視で１〜３°の角度範囲で拡散しつつ、基準線Ｓに対してやや右斜め前方向きに角度β₂（本実施形態では約３°）だけ傾斜した方向に沿うように集光される。
この光は、図３に示すように、導光レンズ３後面３３の複数のレンズカット３３０のうち、導光レンズ３の長手方向に対して比較的に緩やかな角度α₂で後方へ立ち上がる第三プリズム面３３３によって前方に向けて内部反射される。そして、この光が、導光レンズ３の前面３２を通じて前後方向に略沿うように屈折されつつ前方へ出射される。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１によれば、第一ＬＥＤ２１から出射して長手方向前側の右端部から導光レンズ３内に入射した光が、当該導光レンズ３の長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面３３の複数のレンズカット３３０のうちの第一プリズム面３３１から当該導光レンズ３の後方へ出射される。この光は、反射部材４によって前方へ反射されて、当該光を出射させたレンズカット３３０の後側に位置する他のレンズカット３３０のうち、導光レンズ３の前面３２と略平行な平坦面状の第二プリズム面３３２から当該導光レンズ３内に再入射した後に、前面３２から前方へ出射される。
これにより、レンズカット３３０の第二プリズム面３３２を通じて屈折のみを生じさせつつ光を導光レンズ３内に再入射させるので、この再入射の際に光の屈折と反射が必要であった従来に比べ、反射の回数を減らして光利用率を向上させることができる。一般に、アクリルなどの導光部材では１回の屈折や反射によって数％のロスが生じるため、従来に比べて、このロス分に相当する光利用率の向上が期待できる。
また、光を導光レンズ３内に再入射させるレンズカット３３０の第二プリズム面３３２が、この再入射した光を出射させる前面３２と略平行な平坦面状に形成されているので、従来に比べて配光制御を容易かつ正確に行うことができ、ひいては光利用率をさらに向上させることができる。

また、第二ＬＥＤ２２から出射して長手方向後側の左端部から導光レンズ３内に入射した光が、当該導光レンズ３の長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面３３の複数のレンズカット３３０のうちの第三プリズム面３３３によって前方へ内部反射されて、前面３２から前方へ出射される。
これにより、第一プリズム面３３１及び第二プリズム面３３２を前側の第一ＬＥＤ２１用（の出射面及び再入射面）とし、第三プリズム面３３３を後側の第二ＬＥＤ２２用として、各プリズム面の機能を独立させることができる。
したがって、各プリズム面をその機能に特化するよう個別に設計することができ、ひいては光利用率をより一層向上させることができる。

さらに、光利用率の向上による副次的な効果として、点灯フィーリングの良化や導光レンズ３の長尺化、さらにはＬＥＤ２の消費電力低減やこれによる車両の燃費向上なども期待できる。
加えて、特に前側の第一ＬＥＤ２１の光利用率が向上するため、後側の第二ＬＥＤ２２の負担（出力）を軽減できる。そのため、当該第二ＬＥＤ２２のチップ数やヒートシンクなどを削減して、低コスト化や軽量化を図ることができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、レンズカット３３０の第一プリズム面３３１から導光レンズ３の後方へ出射された光が、反射部材４で反射されて、当該レンズカット３３０の後側２番目に位置する他のレンズカット３３０の第二プリズム面３３２から導光レンズ３内に再入射することとしたが、光を再入射させるレンズカット３３０は当該光を出射させるレンズカット３３０よりも後側に位置するものであればよく、例えば図４に示すように、その後側に隣接するものであってもよい。
但し、この場合には、導光レンズ３の各レンズカット３３０や反射部材４の各反射突起４１の形状等を適宜調整する必要があることは勿論である。例えば図４に示した例では、基準線Ｓに対し、レンズカット３３０の第一プリズム面３３１のなす角度α₁が約９７°、第三プリズム面３３３のなす角度α₂が約３２°、反射突起４１の反射面４１１のなす角度α₃が約５０°となっている。またこの例では、前側の第一ＬＥＤ２１から導光レンズ３内に入射して後面３３に向かう光の角度β₁が基準線Ｓに対して約１５°となっている。

また、導光レンズ３の各レンズカット３３０や反射部材４の各反射突起４１の形状は、導光レンズ３の延在方向や、導光レンズ３と反射部材４との距離などに応じても、適宜調整する必要がある。
具体的には、例えば図５に示すように、導光レンズ３が上記実施形態よりも小さい角度（例えば平面視で左右方向に対して約１５°）で傾斜した方向（基準線Ｓ）に沿って延在している場合には、この基準線Ｓに対し、レンズカット３３０の第一プリズム面３３１のなす角度α₁を約９７°、第三プリズム面３３３のなす角度α₂を約３２°、反射突起４１の反射面４１１のなす角度α₃を約３９°等に調整する必要がある。またこの図５の例では、前側の第一ＬＥＤ２１から導光レンズ３内に入射して後面３３に向かう光の角度β₁が基準線Ｓに対して約１５°となっている。

また、車両用灯具１がヘッドランプであることとしたが、本発明に係る車両用灯具は、前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズを前方向きに発光させるものであれば、ヘッドランプ以外のものにも好適に適用することができる。

１ 車両用灯具
２ ＬＥＤ
２１ 第一ＬＥＤ（第一光源）
２２ 第二ＬＥＤ（第二光源）
３ 導光レンズ
３１ 入光面
３２ 前面
３３ 後面
３３０ レンズカット
３３１ 第一プリズム面
α₁ 角度
３３２ 第二プリズム面
３３３ 第三プリズム面
α₂ 角度
４ 反射部材
４１ 反射突起
４１１ 反射面
α₃ 角度
Ｓ 基準線

Claims (3)

1. 前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在するように配置された長尺な導光レンズと、
   前記導光レンズの長手方向前側の第一端部に対向配置された第一光源と、
   前記導光レンズの後方に前記長手方向に沿って配置された反射部材と、
   を備える車両用灯具であって、
   前記第一端部は、対向する前記第一光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第一光源から出射した第一光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
   前記導光レンズは、前記長手方向に略沿った前面と、前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットが形成された後面とを有し、
   前記複数のレンズカットは、前記長手方向に対して急峻な第一角度で後方へ立ち上がる後側の第一プリズム面と、前記前面と略平行な平坦面状に形成されるとともに前記第一プリズム面の後端に連なる前側の第二プリズム面と、前記長手方向に対して前記第一角度より緩やかな第二角度で前記第二プリズム面の前端に連なる前記長手方向前側の第三プリズム面とをそれぞれ有し、
   前記反射部材の前面には、前記導光レンズの後面の前記複数のレンズカット間の窪みと噛み合うように突設された複数の反射突起が前記長手方向に沿って断続的に並設されており、
   前記導光レンズの前面は、前記第一端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第一光線を、前記長手方向に対して斜め後方向きに傾斜した方向に内部反射させ、
   前記導光レンズの各レンズカットの前記第一プリズム面は、前記前面に内部反射された前記第一光線を屈折させつつ後方へ出射させ、
   前記反射突起は、前記第一プリズム面から後方へ出射した前記第一光線を、当該レンズカットよりも後側に位置する他のレンズカットの前記第二プリズム面に向けて前方へ反射させ、
   前記他のレンズカットの第二プリズム面は、前記反射突起に反射された前記第一光線を、前記前面に向けて屈折させつつ前記導光レンズ内に再入射させることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記導光レンズの長手方向の後側の第二端部に対向配置された第二光源を備え、
   前記第二端部は、対向する前記第二光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第二光源から出射した第二光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
   前記第三プリズム面は、前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射して前側に向かって導光してきた前記第二光線を前方に向けて内部反射させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記導光レンズの前面に内部反射された前記第一光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度は、前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第二光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。

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