JP6709655B2 - 車両用灯具、および当該車両用灯具を備えた車両 - Google Patents

車両用灯具、および当該車両用灯具を備えた車両 Download PDF

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Description

本発明は、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを照射可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両に関する。
特許文献１には、自車両の進行軌跡を予測する軌跡予測部および歩行者等の低速移動体を検知する低速移動体検知部を備え、自車両の進行軌跡と低速移動体の移動軌跡の交差位置あるいは交差位置近傍を中心とする所定範囲に亘って所定の照射形状（例えば、縦長の線からなる停止線図形）となるように、レーザ投光器から出射されるレーザ光を路面に描画する車両用走行支援装置が開示されている。
特開２００５−１６１９７７号公報
特許文献１に記載のように、レーザ光を用いて所定のマークを路面描画する装置は、通常の前方照射用の灯具とは別体として搭載されるため、前照灯などの灯具ユニット内のスペースの確保が必要であった。
本発明の目的は、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両を提供することにある。
本発明に係る車両用灯具は、
少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
前記第一の光源群から出射された光を透過させる第一の投影レンズと、
前記第二の光源群から出射された光を透過させる第二の投影レンズと、
前記第一の光源群からの光と前記第二の光源群からの光が前記第一の投影レンズおよび前記第二の投影レンズにそれぞれ入射する前に交差しないように、前記第一の光源群および前記第二の光源群と前記第一の投影レンズおよび前記第二の投影レンズとの間に配置された遮光部材と、を備え、
前記第一の投影レンズの配光制御機能と、前記第二の投影レンズの配光制御機能とが異なる。
この構成によれば、単一の灯具ユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成できるため、前方照射と路面描画の機能を両立させながら省スペース化を図ることができる。
前記第一の投影レンズの後方焦点の位置と前記第二の投影レンズの後方焦点の位置とが異なることが好ましい。
この構成によれば、第一の光源群と第二の光源群を第一の投影レンズおよび第二の投影レンズのそれぞれの後方焦点付近に位置させることで、鮮明な配光パターンを得ることができる。
前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとは一体的に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、単一の投影レンズにより、異なる複数の配光制御機能を両立させることができる。
前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとの間には、前記第一の光源群および前記第二の光源群から出射された光が透過されない無透過領域が形成されていることが好ましい。
この構成によれば、第一の投影レンズと第二投影レンズとの境界に入射される光による意図しない配光を防止することができる。
前記無透過領域は、前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとの間の入射面または出射面に形成された反射材料の蒸着面であることが好ましい。
この構成によれば、無透過領域を蒸着面（例えば、金属蒸着面）から形成することで、意図しない配光をより一層防止することができる。
前記第一の投影レンズには、前記第一の光源群の光源像を灯具左右方向および灯具上下方向に同程度に延伸させる第一の拡散ステップが形成され、
前記第二の投影レンズには、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第二の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
前記第一の光源群と前記投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた第一の付加光学系をさらに備え、
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
前記第二の投影レンズには、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第二の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
これらの構成によれば、路面描画用の配光パターンとして左右方向よりも上下方向に大きく延伸された配光パターンを形成しつつ、前方照射用の配光パターンとして左右方向と上下方向とにほぼ等しい平行光となるように延伸された配光パターンを形成することができる。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面と前記投影レンズと対向する出射面とを備えた付加レンズから構成され、前記出射面に前記第一の光源群の光源像を延伸させる第三の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する面と前記投影レンズと対向する面とにそれぞれ開口部を備えたリフレクタから構成され、
前記投影レンズと対向する面の開口部は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面および前記投影レンズと対向する出射面とを備えた導光体から構成され、
前記出射面は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第一の付加光学系は、シリンドリカルレンズから構成され、
前記シリンドリカルレンズは、その焦線方向が前記灯具左右方向に平行に配置されていることが好ましい。
これらの構成によれば、簡便な構成で、前方照射用の配光パターンを得ることができる。
前記第一の光源群と前記第一の投影レンズとの間に配置された第一の付加光学系と、前記第二の光源群と前記第二の投影レンズとの間に配置された第二の付加光学系と、をさらに含み、
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させることが好ましい。
この構成によれば、第一の付加光学系と第二の付加光学系との組み合わせにより、前方照射用および路面描画用の所望の配光パターンを得ることができる。
前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に高反射処理が施されていることが好ましい。
この構成によれば、遮光部材で反射された光も配光に利用することができるため、第一の光源群および第二の光源群の各光から形成される各配光パターンの照射範囲を広げることができる。
前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に低反射処理が施されていることが好ましい。
この構成によれば、第一の光源群からの光が投影レンズの第二の領域に入ってしまったり、第二の光源群からの光が投影レンズの第一の領域に入ってしまったりすることがなくなるため、意図しない配光を防止することができる。
前記第一の光源群は、複数の発光素子を含み、
前記複数の発光素子は、灯具前後方向において前記投影レンズの後方焦点よりも後方に位置していることが好ましい。
この構成によれば、第一の光源群の各発光素子により形成される各配光パターンの一部が互いにオーバーラップして照射されるため、各配光パターン間の非照射領域の発生を抑えることができる。
また、本発明に係る車両は、
車両前部の左右の一方に上記に記載の車両用灯具を搭載し、
前記車両前部の左右の他方に前方照射用灯具を搭載している。
車両前方の左右に搭載された一対の灯具のうち、片方の灯具には前方照射用および路面描画用の２つの機能を備えた多機能型灯具ユニットを搭載し、他方の灯具には前方照射用の単機能型ユニットを搭載することで、前方照射と路面描画の両立を図りつつ、前方照射用の配光の光度を確保することができる。
本発明によれば、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両を提供することができる。
本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 本実施形態に係る光源ユニットの正面図である。 本実施形態に係る車両用灯具において光源から出射される光の光路を示す鉛直断面図である。 本実施形態の第一の光源から出射された光および第二の光源群から出射された光により形成される各配光パターンの一例を示す図である。 本実施形態に係る車両用灯具の車両への搭載例を示す図である。 （ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第一の光源からの光による配光パターンを示す図であり、（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第一の光源からの光による配光パターンを示す図である。 （ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第二の光源からの光による配光パターンを示す図であり、（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第二の光源からの光による配光パターンを示す図である。 本実施形態の変形例１に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 本実施形態の変形例２に係る投影レンズを示す鉛直断面図である。 本実施形態の変形例３に係る投影レンズを示す鉛直断面図である。 本実施形態の変形例４に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 図１１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の変形例５に係る光源ユニットおよび付加レンズの側面図である。 変形例５に係る光源ユニットおよび付加レンズの上面図である。 （ａ）は、本実施形態の変形例６に係る光源ユニットおよびリフレクタの鉛直方向断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリフレクタの斜視図である。 （ａ）は、本実施形態の変形例６に係る光源ユニットおよび導光体の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す導光体の斜視図である。 本実施形態の変形例７に係る光源ユニットおよびシリンドリカルレンズの斜視図である。
以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図であり、図２は、本実施形態に係る光源ユニットの正面図である。
本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯の少なくとも一方に搭載された路面描画用の灯具ユニット（路面描画装置）である。図１には車両用灯具１として一方の前照灯に搭載された路面描画用灯具ユニットの構造を示す。
図１に示すように、車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、光源ユニット１０と、投影レンズ２０と、遮光部材３０と、が収容されている。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。
図１および図２に示すように、光源ユニット１０は、基板１１と、基板１１上に搭載された第一の光源群１２および第二の光源群１５とを備えている。第一の光源群１２は、車両用灯具１の左右方向に沿って配列された複数（ここでは８個）のＬＥＤチップ（発光素子の一例）から構成されている。また、第二の光源群１５は、第一の光源群１２の上部に配置された例えば１個のＬＥＤチップ（発光素子の一例）から構成されている。なお、第一および第二の光源群１２，１５は、ＬＥＤチップ以外の半導体発光素子によって構成されていてもよい。また、第一および第二の光源群１２，１５を構成するＬＥＤチップの数は、図示のものに限られない。図２に示すように、第一の光源群１２および第二の光源群１５を構成するＬＥＤチップのそれぞれは、略正方形の発光面を有する。なお、各ＬＥＤチップが、例えば長方形など正方形以外の発光面を有していても良い。各ＬＥＤチップからの光によって形成される光源像は、車両左右方向の幅を１とすると、左右方向の幅に対する上下方向の幅のアスペクト比が例えば０．５以上１．５以下であることが好ましい。また、各ＬＥＤチップは、制御部４０からの制御信号に応じて個別に点消灯が可能である。
図１に示すように、投影レンズ２０は、入射面２０ａと、出射面２０ｂとを備えている。入射面２０ａは、第一の光源群１２および第二の光源群１５の発光面に対向して配置されており、出射面２０ｂは、灯具前方に向けられている。投影レンズ２０は、第一の光源群１２からの光および第二の光源群１５からの光の入射角度に対して出射方向を連続的に所定方向に屈折して出射させるように、その出射面２０ｂが非球面状に形成されている。投影レンズ２０の第一の光源群１２からの光が透過される領域を第一の領域２０Ａとし、投影レンズの第二の光源群１５からの光が透過される領域を第二の領域２０Ｂとすると、投影レンズ２０は、その出射面２０ｂにおいて第一の領域２０Ａと第二の領域２０Ｂとが異なる配光制御機能を備えたレンズとして形成されている。投影レンズ２０は、例えば、その入射面２０ａあるいは出射面２０ｂの表面形状を適宜に決定することで、所望の配光特性を備えることができる。例えば、本実施形態においては、投影レンズ２０は、第一の領域２０Ａにおいて、灯具上下方向および灯具左右方向に光を拡散させる上下左右方向拡散レンズとして作用し、第二の領域２０Ｂにおいて灯具上下方向に光を拡散させる上下方向拡散レンズとして作用する。なお、本実施形態に係る投影レンズ２０は、第一の領域２０Ａの後方焦点ｆ１の位置と第二の領域２０Ｂの後方焦点ｆ２の位置とが異なっており、後方焦点ｆ１，ｆ２のそれぞれに第一の光源群１２と第二の光源群１５とが配置されていることが好ましい。
遮光部材３０は、光源ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置された平板板状の部材である。遮光部材３０は、第一の光源群１２からの光と第二の光源群１５からの光が投影レンズ２０に入射する前に交差しないような位置に設けられている。すなわち、図１に示す鉛直方向断面視において、遮光部材３０は、複数のＬＥＤチップからなる第一の光源群１２の並列幅よりも一定以上長い幅を有し、第一の光源群１２と第二の光源群１５との間の領域から、投影レンズ２０の入射面２０ａの近傍まで延出するように配置されている。遮光部材３０の下面３１および上面３２には、艶消しの黒色塗装などが行われて低反射処理が施されている。これにより、第一の光源群１２および第二の光源群１５からの光が遮光部材３０の上下面３１,３２でそれぞれ吸収される。
第一の光源群１２および第二の光源群１５を構成する各ＬＥＤチップの点消灯や、各ＬＥＤチップからの光の出射強度調節、点滅速度調節は、制御部４０によりなされる。これにより、制御部４０は、各ＬＥＤチップの個別点消灯や、各ＬＥＤチップの光度や点滅速度を変化させることができる。制御部４０は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵや記憶部などの素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部４０は、図１では灯室３の外部に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部４０は、図示しないランプスイッチ等からの信号を受信し、受信した信号に応じて、各ＬＥＤチップに各種の制御信号を送信する。
図３に示すように、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップから出射された光Ｌ１は、遮光部材３０の下面３１よりも下側の領域を通過して、投影レンズ２０の入射面２０ａから入射され、出射面２０ｂから出射される。すなわち、第一の光源群１２から出射された光Ｌ１は、投影レンズ２０の第一の領域２０Ａを透過する。投影レンズ２０の第一の領域２０Ａは、上下左右方向拡散レンズとして作用するため、光Ｌ１により形成される光源像は、当該第一の領域２０Ａを透過することで、上下方向および左右方向に同程度に延伸される。なお、第一の光源群１２から上方へ向けて出射された光Ｌ２は、遮光部材３０の下面３１により吸収されるため、投影レンズ２０に入射することは殆どない。
また、図３に示すように、第二の光源群１５から出射された光Ｌ３は、遮光部材３０の上面３２よりも上側の領域を通過して、投影レンズ２０の入射面２０ａから入射され、出射面２０ｂから出射される。すなわち、第二の光源群１５から出射された光Ｌ３は、投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂに入射する。投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂは、上下方向拡散レンズとして作用するため、光Ｌ３により形成される光源像は、当該第二の領域２０Ｂを透過することで、左右方向よりも上下方向により大きく延伸される。なお、第二の光源群１５から下方へ向けて出射された光Ｌ４は、遮光部材３０の上面３２により吸収されるため、投影レンズ２０に入射することは殆どない。
図４は、第一の光源群から出射された光および第二の光源群から出射された光により形成される各配光パターンの一例を示す図である。
上述の通り、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップからの光Ｌ１は、上下方向および左右方向のどちらにも同程度に延伸された光源像を形成するように拡散されて灯具前方に照射される。すなわち、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップの光源像は、車両前方の仮想スクリーン上において略四角形の配光パターンＰを形成する。第一の光源群１２の各ＬＥＤチップは、車両用灯具１の左右方向に沿って複数配列されているため、すべてのＬＥＤチップを点灯させることで、略四角形の配光パターンＰが左右方向に複数並列された横長の配光パターンＰｈ（例えば、ハイビーム配光パターン）を形成することができる。また、制御部４０からの制御信号により第一の光源群１２の各ＬＥＤチップを個別点消灯することで、図４に示すように、対向車ＶＡが存在する領域のみを消灯させ、対向車ＶＡに対するグレアを防止することができる。
図４に示すように、第二の光源群１５からの光Ｌ３は、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された光源像を形成するように拡散されて灯具前方に照射される。すなわち、第二の光源群１５からの光源像は、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された長方形（線状）の配光パターンＰｒを形成可能である。線状配光パターンＰｒは、例えば、車両左右方向の幅を１とすると、左右方向の幅に対する前後方向の幅のアスペクト比が５以上である。線状配光パターンＰｒのアスペクト比は、左右方向の幅に対する前後方向の幅のアスペクト比が１：１０以上であることが特に好ましい。これにより、例えば、線状配光パターンＰｒは、車両の１０ｍ前方から１００ｍ前方の範囲を照射可能である。上記の例よりもアスペクト比のより大きい縦長の線状配光パターンが必要な場合は、投影レンズ２０による光源像の拡大率を変更させる方法の他に、光源像自体のアスペクト比を大きくすることでも対応可能である。例えば、第二の光源群１５を構成するＬＥＤチップからの光によって形成される光源像のアスペクト比を、車両左右方向の幅を１とした場合に、左右方向の幅に対する上下方向の幅のアスペクト比が例えば１．５〜５とすることも可能である。光源像自体のアスペクト比を変更させる方法としては、第二の光源群１５のＬＥＤチップの形状そのものが当該アスペクト比を実現するように変更しても良く、ＬＥＤチップを複数並列させて当該アスペクト比を実現してもよい。
なお、第二の光源群１５を２つのＬＥＤチップから構成し、２つのＬＥＤチップにより２本の線状配光パターンＰｒを形成することで、図４に示すように、路面上に車両の車幅に沿った平行な２本のラインを描画することができる。また、車両の左右前照灯にそれぞれ車両用灯具１を搭載し、各灯具１により線状配光パターンＰｒを形成することで２本のラインを描画してもよい。
以上説明したように、本実施形態においては、車両用灯具１は、前方照射用の第一の光源群１２と、路面描画用の第二の光源群１５と、第一の光源群１２から出射された光および第二の光源群１５から出射された光を透過させる投影レンズ２０と、第一の光源群１２からの光と第二の光源群１５からの光が投影レンズ２０にそれぞれ入射する前に交差しないように、第一の光源群１２および第二の光源群１５と投影レンズ２０との間に配置された遮光部材３０と、を備えている。そして、投影レンズ２０の第一の領域２０Ａの配光制御機能と、投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂの配光制御機能とが異なる。この構成によれば、単一のユニットで前方照射用の配光パターンＰｈと路面描画用の配光パターンＰｒとを形成することができるため、前方照射と路面描画の機能を両立させながらも省スペース化を図ることができる。また、第一の光源群１２からの光Ｌ１と第二の光源群１５からの光Ｌ３が投影レンズ２０に入射する前に交差しないように、光源ユニット１０と投影レンズ２０との間に遮光部材３０を配置しているため、第一の光源群１２からの光が投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂに入ってしまったり、第二の光源群１５からの光が投影レンズ２０の第一の領域２０Ａに入ってしまったりすることによる意図しない配光を防止することができる。
また、本実施形態においては、投影レンズ２０の出射面２０ｂが非球面状に形成されているため、第一の領域２０Ａの後方焦点ｆ１の位置と第二の領域２０Ｂの後方焦点ｆ２の位置とが異なっている。そのため、基板１１上に搭載された第一の光源群１２を第一の領域２０Ａの後方焦点ｆ１付近に配置し、第二の光源群１５を第二の領域２０Ｂの後方焦点ｆ２付近に位置させることで、鮮明な配光パターンＰｈ，Ｐｒを得ることができる。
図５は、本実施形態に係る車両用灯具の車両への搭載例を示す図である。
図５に示すように、車両Ｖは、その前方の左右に配置される一対の前照灯５０Ｌ，５０Ｒを備えている。そして、例えば、左側の前照灯５０Ｌには、本実施形態に係るハイビーム配光用および路面描画用の両機能を備えた車両用灯具１と、ロービーム配光を形成するロービーム用灯具５５とが搭載されている。一方、右側の前照灯５０Ｒには、ロービーム用灯具５５と、ハイビーム配光を形成するハイビーム用灯具５７とが搭載されている。このように、左右の前照灯５０Ｌ，５０Ｒのいずれか一方にハイビーム用および路面描画用の機能を備えた多機能型の車両用灯具１を搭載することで、ハイビーム用灯具と路面描画用灯具を別個で設けていた従来例と比べて、前照灯５０Ｌ，５０Ｒの小型化を図ることができる。また、車両用灯具１が搭載されていない側の前照灯（本例では、右側前照灯５０Ｒ）には、ロービーム用灯具５５およびハイビーム用灯具５７を搭載することで、ハイビーム配光の要求光度を満たすことができる。
なお、車両用灯具１の配光方向を左右に旋回させるスイブル機構を備え、スイブル機構が車両用灯具１を機械的に旋回させることで、配光方向（投影レンズ２０の光軸Ａｘの向き）を左右に移動させる構成としても良い。これにより、ハイビーム用配光パターンＰｈや線状配光パターンＰｒを形成する光の照射方向を任意に変更することができる。そのため、例えば歩行者等の対象物を検知して検知された対象物がいる方向に向けて線状配光パターンＰｒを路面描画することができる。
図６および図７は、車両用灯具１の前方に設けた仮想スクリーンに投影した車両用灯具１が形成する配光パターン（の照度分布）を示す図である。図６（ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第一の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、図６（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第一の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。図７（ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第二の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、図７（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第二の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。
上記の実施形態においては、遮光部材３０の下面３１および上面３２に低反射処理が施されている構成としているが、この例に限られない。例えば、遮光部材３０の下面３１および上面３２に、金属蒸着などが行われて高反射処理が施されていても良い。この場合、第一の光源群１２から出射されて遮光部材３０の下面３１で反射された光は投影レンズ２０の入射面２０ａにおける第一の領域２０Ａに入射される。これにより、図６（ｂ）に示す高反射処理が施されていた場合のハイビーム用配光パターンは、図６（ａ）に示す高反射処理が施されていない場合のハイビーム用配光パターンと比べて、配光の範囲を下方向に広げることができる。また、第二の光源群１５から出射されて遮光部材３０の上面３２で反射された光は投影レンズ２０の入射面２０ａにおける第二の領域２０Ｂに入射される。これにより、図７（ｂ）に示す高反射処理が施されていた場合の路面描画用配光パターンは、図７（ａ）に示す高反射処理が施されていない場合の路面描画用配光パターンと比べて、配光の範囲を下方向に広げることができる。
なお、遮光部材３０の下面３１には、高反射処理を施す一方、上面３２には低反射処理を施しても良く、その逆の構成としても良い。
図８は、本実施形態の変形例１に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。
図８に示すように、変形例１に係る車両用灯具１Ａは、その光源ユニット１０Ａが、基板１１Ａと、第一の光源群１２と、第二の光源群１５とを備えている。そして、基板１１Ａは、灯具上下方向において、階段状に屈曲して形成されており、第一の面１１Ａ１と、第一の面１１Ａ１から灯具後方に屈曲するように連続的に設けられた第二の面１１Ａ２とを備えている。第一の面１１Ａ１には、第二の光源群１５が搭載されており、第二の面１１Ａ２には第一の光源群１２が搭載されている。このような車両用灯具１Ａでは、第二の光源群１５の発光面が、投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂの後方焦点ｆ２付近に配置されている。一方、第一の光源群１２の発光面は、投影レンズ２０の第一の領域２０Ａの後方焦点ｆ１よりも後方に位置している。
上記の実施形態においては、図４に示すように、左右方向に複数配列された第一の光源群１２の各ＬＥＤチップからの光Ｌ１により略四角形の配光パターンＰを形成し、当該略四角形の配光パターンＰが左右方向に複数並列されることでハイビーム用配光パターンＰｈが形成されている。そのため、各配光パターンＰの境界に輝度の低い部分（いわゆる、暗すじ）が生じてしまうことがある。
これに対して、図８に示す変形例１のように、第一の光源群１２を投影レンズ２０の第一の領域２０Ａの後方焦点ｆ１よりも後方に位置するように配置する構成によれば、焦点ずれによるぼかし効果により、略四角形の配光パターンＰの外縁部が拡がり、各配光パターンＰの境界を目立たせなくすることができる。
図９は、本実施形態の変形例２に係る投影レンズを示す鉛直断面図である。
図９に示す投影レンズ１２０は、出射面１２０ｂにおいて、第一の光源群からの光が透過される第一の領域１２０Ａと第二の光源群からの光が透過される第二の領域１２０Ｂとの間に、直線状の無透過領域１２０Ｃが設けられている。この無透過領域１２０Ｃは、金属膜等の反射材料が蒸着された蒸着面として形成されていることが好ましい。これにより、無透過領域１２０Ｃに入射した光は出射面１２０ｂから外部に漏れることが無い。そのため、第一の領域１２０Ａと第二の領域１２０Ｂとの境界に入射される光による意図しない配光を防止することができる。
なお、無透過領域１２０Ｃは、投影レンズ１２０の出射面１２０ｂではなく、入射面１２０ａ側に設けても良い。
図１０は、本実施形態の変形例３に係る投影レンズを示す鉛直断面図である。
図１０に示すように、図１等に示される一体化された投影レンズ２０の代わりに、第一の光源群１２からの光が透過される第一の投影レンズ２２０Ａと、第二の光源群１５からの光が透過される第二の投影レンズ２２０Ｂとを一定の間隔で離隔された別体の投影レンズとして配置することができる。このとき、第一の投影レンズ２２０Ａの下面２２０Ａ１および第二の投影レンズ２２０Ｂの上面２２０Ｂ１には、例えば、金属蒸着面等からなる遮光面を形成しても良い。このように、第一の投影レンズ２２０Ａと第二の投影レンズ２２０Ｂを別体として設けることで、前方照射用および路面描画用の各配光を得るために、レンズ形状を適宜設計することが容易となる。また、第一の投影レンズ２２０Ａと第二の投影レンズ２２０Ｂとが離隔して配置されているため、各投影レンズ２２０Ａ，２２０Ｂの境界に入射される光による意図しない配光を防止することができる。
なお、第一の投影レンズ２２０Ａと第二の投影レンズ２２０Ｂとは、図１０のように一定の間隔で離隔配置する構成に限られない。例えば、金属蒸着面等からなる遮光面を挟んで第一の投影レンズ２２０Ａの下面２２０Ａ１と第二の投影レンズ２２０Ｂの上面２２０Ｂ１とを当接させても良い。
図１１は、本実施形態の変形例４に係る投影レンズを示す鉛直断面図であり、図１２は、図１１のＡ−Ａ線断面図である。
図１１に示すように、投影レンズ３２０の入射面３２０ａには、灯具上下方向に沿って並列されたシリンドリカル状の複数の拡散ステップＳ１（第一の拡散ステップの一例）が形成されている。また、図１２に示すように、投影レンズ３２０の出射面３２０ｂの第一の領域３２０Ａには、灯具左右方向に沿って並列されたシリンドリカル状の複数の拡散ステップＳ２（第二の拡散ステップの一例）が形成されている。
このように、投影レンズ３２０は、第一の領域３２０Ａにおいては、入射面３２０ａに上下方向に並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成され、出射面３２０ｂに左右方向に並列されたシリンドリカルステップＳ２が形成されている。また、投影レンズ３２０は、第二の領域３２０Ｂにおいては、入射面３２０ａには上下方向に並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成されているが、出射面３２０ｂには拡散ステップ等は形成されていない。なお、投影レンズ３２０に形成される拡散ステップは、シリンドリカル状のものに限られず、接線連続形状のステップ（接線連続性を有する凹凸形状）や曲率連続形状のステップ（曲率連続性を有する凹凸形状）であってもよい。また、拡散ステップは曲面に限定されず、三角形状等でもよい。
本例においては、投影レンズ３２０の入射面３２０ａに灯具上下方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成されているため、第一の光源群３１２からの光Ｌ５は、当該シリンドリカルステップＳ１により、上下方向に拡散された拡散光として出射面３２０ｂから外部に出射される。また、図１２に示すように、投影レンズ３２０の出射面３２０ｂの第一の領域３２０Ａには左右方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ２が形成されているため、第一の光源群３１２からの光Ｌ５は、左右方向に拡散された拡散光として出射面３２０ｂから外部に出射される。これにより、第一の光源群３１２の光源像は、投影レンズ３２０を透過することで、上下方向および左右方向に同程度に延伸される。
また、図１２に示すように、第二の光源群３１５から出射された光Ｌ６は、投影レンズ３２０の入射面３２０ａに形成されたシリンドリカルステップＳ１により、上下方向に拡散された拡散光として出射面３２０ｂから外部に出射される。しかし、投影レンズ３２０の出射面３２０ｂの第二の領域３２０Ｂにはシリンドリカルステップ等は形成されていないため、第二の光源群１５からの光Ｌ６は、左右方向には拡散されることなく略平行光として出射面３２０ｂから外部に出射される。これにより、第二の光源群３１５の光源像は、投影レンズ３２０を透過することで、左右方向よりも上下方向により大きく延伸される。
変形例４の構成によれば、第一の実施形態と同様に、単一のユニットで、第一の光源群３１２からの光Ｌ５によって、左右上下方向にほぼ等しく延伸された前方照射用の配光パターンＰｈを形成することができるとともに、第二の光源群３１５からの光Ｌ６によって、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された路面描画用の配光パターンＰｒを形成することができる。
上記の変形例４においては、投影レンズ３２０の入射面３２０ａに、第一の光源群３１２からの光Ｌ５および第二の光源群１５からの光Ｌ６を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸するように拡散させるシリンドリカルステップＳ１が形成されているが、この例に限られない。例えば、投影レンズ３２０の入射面３２０ａにはステップを設けず、投影レンズ３２０の出射面３２０ｂの第二の領域３２０Ｂにおいて、上下方向に並列された拡散ステップ（例えばシリンドリカルステップ）を形成しても良い。これにより、投影レンズ３２０の出射面３２０ｂは、第二の領域３２０Ｂである上半部に上下方向に並列されたシリンドリカルステップが形成され、第一の領域３２０Ａである下半部に左右方向に並列されたシリンドリカルステップＳ２が形成されることとなる。この場合、第二の光源群３１５の光源像は、変形例３と同様に、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された配光パターンを形成する一方、第一の光源群３１２の各ＬＥＤチップの光源像は、変形例３とは異なり、上下方向よりも左右方向により大きく延伸された配光パターンを形成することとなる。
図１３は、本実施形態の変形例５に係る光源ユニットおよび付加レンズを示す側面図であり、図１４は、図１３に示す光源ユニットおよび付加レンズの上面図である。
図１３および図１４に示すように、変形例５においては、第一の光源群１１２の発光面と対向して、複数の付加レンズ１３０が配置されている。各付加レンズ１３０は、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップと近接するように、左右方向に並列された平凸型の小型レンズである。付加レンズ１３０は、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップと対向して各ＬＥＤチップから出射される光が入射する入射面１３０ａと、投影レンズ１２０の入射面１２ａと対向する出射面１３０ｂとを備えている。付加レンズ１３０の出射面１３０ｂには、図１４に示す左右方向断面において、拡散ステップＳ３（ステップ形状の図示は省略する）が形成されている。拡散ステップＳ３（第三の拡散ステップの一例）は、例えば、灯具左右方向に沿って並列された複数のシリンドリカルステップである。これにより、付加レンズ１３０は左右方向拡散レンズとして作用する。
本変形例においては、第一の光源群１１２から付加レンズ１３０に入射された光Ｌ７は、図１３に示す上下方向断面においては、略平行光として付加レンズ１３０の出射面１３０ｂから出射される。一方、図１４に示す左右方向断面においては、出射面１３０ｂに灯具左右方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ３が形成されているため、光Ｌ７は、左右方向に拡散された拡散光として出射面１３０ｂから出射される。すなわち、第一の光源群１１２の光源像は、付加レンズ１３０を透過することで、上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像となる。
本変形例においては、投影レンズ（図示省略）として、第一の光源群１１２および第二の光源群１１５からの光を上下方向に拡散させる配光制御機能を有した投影レンズ（上下方向拡散レンズ）が用いられることが好ましい。このような投影レンズを用いることにより、第一の光源群１１２から出射されて付加レンズ１３０を透過した光により形成された光源像（上下方向よりも左右方向により大きく延伸された横長の光源像）が、投影レンズを透過することで左右方向よりも上下方向により大きく延伸される。すなわち、第一の光源群１１２の光源像は、左右方向拡散レンズである付加レンズ１３０および上下方向拡散レンズである投影レンズを透過することで、左右方向および上下方向に同程度に延伸された配光パターンＰｈを形成することができる。一方、第二の光源群１１５の光源像は、上下方向拡散レンズである投影レンズを透過することにより、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された配光パターンＰｒを形成することができる。この構成によれば、上記の実施形態と同様に、単一のユニットで、第一の光源群１１２の光源像により左右上下方向にほぼ等しく延伸された前方照射用の配光パターンＰｈを形成するとともに、第二の光源群１１５の光源像により左右方向よりも上下方向により大きく延伸された路面描画用の配光パターンＰｒを形成することができる。
また、図示は省略するが、本変形例においても、光源ユニット１１０と投影レンズとの間に、第一実施形態の遮光部材３０を配置する構成としても良い。これにより、第一の光源群１１２からの光と第二の光源群１１５からの光が交差することによる意図しない配光を防止することができる。
図１５は、本実施形態の変形例６に係る光源ユニットおよびリフレクタを示す鉛直断面図である。
本変形例においては、第一の光源群１１２の近傍に、リフレクタ１４０が配置されている。リフレクタ１４０は、第一の光源群１１２と対向する面および投影レンズ（不図示）と対向する面にそれぞれ開口部１４０ａ，１４０ｂを備えた矩形箱型状に成形されている。開口部１４０ａは、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップ以上の大きさを備えており、開口部１４０ｂは、横長の（上下方向よりも左右方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第一の光源群１１２側の開口部１４０ａからリフレクタ１４０に入射された光Ｌ８は、リフレクタ１４０の反射面１４０ｃで反射されて、開口部１４０ｂから出射される。このとき、出射面側の開口部１４０ｂが横長の矩形状を有しているため、第一の光源群１１２からの光Ｌ８は、当該開口部１４０ｂにおいて上下方向よりも左右方向により大きい光源像を形成する。
図示は省略するが、本変形例においても、例えば、入射面あるいは出射面のいずれかに上下方向に複数配列されたシリンドリカルステップが形成された投影レンズ（上下方向拡散レンズ）を用いることができる。このような投影レンズを用いることで、第一の光源群１１２から出射されリフレクタ１４０を通過した光、および第二の光源群１１５からの光が上下方向に拡散される。そのため、リフレクタ１４０と投影レンズとを組み合わせることにより、前方照射用の配光パターンＰｈおよび路面描画用配光パターンＰｒを得ることができる。
また、第二の光源群１１５の近傍に、リフレクタ１４０を投影レンズの光軸に平行な軸を中心に９０度回転させて配置することにより、縦長矩形の開口部を備えたリフレクタを別途設けても良い。この構成によっても、上下方向よりも左右方向により大きく延伸された配光パターンＰｈを形成しつつ、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された配光パターンＰｒを形成することができる。
図１６は、本実施形態の変形例７に係る光源ユニットおよび導光体を示す鉛直断面図である。
本変形例においては、第一の光源群１１２の近傍に、導光体１５０が配置されている。導光体１５０は、略台形錐形状に成形されており、第一の光源群１１２と対向する入射面１５０ａと、投影レンズ（不図示）と対向する出射面１５０ｂとを備えている。入射面１５０ａは、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップ以上の大きさを備えており、出射面１５０ｂは、横長の（上下方向よりも左右方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第一の光源群１１２から出射され導光体１５０の入射面１５０ａから入射された光は、導光体１５０内を透過し、出射面１５０ｂから出射される。このとき、出射面１５０ｂが横長の矩形状を有しているため、第一の光源群１１２からの光は、当該出射面１５０ｂにおいて上下方向よりも左右方向により大きい光源像を形成する。
また、第二の光源群１１５の近傍には、導光体１６０が配置されている。導光体１６０は、略台形錐形状に成形されており、第二の光源群１１５と対向する入射面１６０ａと、投影レンズ（不図示）と対向する出射面１６０ｂとを備えている。入射面１６０ａは、第二の光源群１１５のＬＥＤチップ以上の大きさを備えており、出射面１６０ｂは、縦長の（左右方向よりも上下方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第二の光源群１１５から出射され導光体１６０の入射面１６０ａから入射された光は、導光体１６０内を透過し、出射面１６０ｂから出射される。このとき、出射面１６０ｂが縦長の矩形状を有しているため、第二の光源群１１５からの光は、当該出射面１６０ｂにおいて左右方向よりも上下方向により大きい光源像を形成する。
この構成によれば、第一の光源群１１２からの光を上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像として投影レンズに入射させるとともに、第二の光源群１１５からの光を左右方向よりも上下方向により大きく延伸された光源像として投影レンズに入射させることができる。投影レンズについては、所定の拡散ステップが形成されていても良く、縦長あるいは横長の楕円形状や非球面形状を有していても良い。
なお、なお、導光体１５０，１６０の入射面１５０ａ，１６０ａおよび出射面１５０ｂ，１６０ｂ以外の側面に反射面処理を施してもよい。これにより、第一の光源群１１２または第二の光源群１１５からの光を導光体１５０，１６０の反射面処理された側面で全反射させることで、出射面１５０ａ，１６０ａから出射される光の光度を高めることができる。
図１７は、本実施形態の変形例８に係る車両用灯具で用いられる光源ユニットおよびシリンドリカルレンズを示す斜視図である。
図１７に示すシリンドリカルレンズ１７０は、円筒状平凸レンズであって、その焦線方向Ｄが、鉛直方向となるように配置されている。シリンドリカルレンズ１７０は、水平方向には凸レンズの曲率を持ち、鉛直方向には曲率のないレンズとして構成され、これにより、シリンドリカルレンズ１７０の水平方向のみが平凸レンズとして作用し、光が集束される方向に屈折される。このシリンドリカルレンズ１７０を例えば第二の光源群１１５の近傍に配置することにより、第二の光源群１１５からの光は左右方向に集光作用をうけ、シリンドリカルレンズ１７０を透過した段階で左右方向よりも上下方向により大きな光源像を形成することができる。また、シリンドリカルレンズ１７０の向きを灯具の光軸を中心に９０度回転させたものを第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップの近傍に配置することで、シリンドリカルレンズを透過した段階で上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像を形成することができる。そのため、当該シリンドリカルレンズと、上述の投影レンズとを組み合わせることにより、前方照射および路面描画用の所望の配光パターンを得ることができる。
なお、シリンドリカルレンズに代えてトーリックレンズを用いることもできる。
以上において本発明の実施形態の例を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することが可能である。
１：車両用灯具、２：ランプボディ、３：灯室、４：透光カバー、１０：光源ユニット、１１：基板、１２：第一の光源群、１５：第二の光源群、２０：投影レンズ、２０ａ：入射面、２０ｂ：出射面、２０Ａ：第一の領域、２０Ｂ：第二の領域、３０：遮光部材、４０：制御部、Ｓ１〜Ｓ３：シリンドリカルステップ（第一の拡散ステップ〜第三の拡散ステップの一例）、Ｐｈ：前方照射（ハイビーム）用配光パターン、Ｐｒ：路面描画用配光パターン、ＶＡ：対向車

Claims (15)

  1. 少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
    前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
    前記第一の光源群から出射された光を透過させる第一の投影レンズと、
    前記第二の光源群から出射された光を透過させる第二の投影レンズと、
    前記第一の光源群からの光と前記第二の光源群からの光が前記第一の投影レンズおよび前記第二の投影レンズにそれぞれ入射する前に交差しないように、前記第一の光源群および前記第二の光源群と前記第一の投影レンズおよび前記第二の投影レンズとの間に配置された遮光部材と、を備え、
    前記第一の投影レンズの配光制御機能と、前記第二の投影レンズの配光制御機能とが異なり、
    前記第一の光源群と前記第一の投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた第一の付加光学系をさらに備え、
    前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
    前記第二の投影レンズには、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第二の拡散ステップが形成されている、車両用灯具。
  2. 前記第一の投影レンズの後方焦点の位置と前記第二の投影レンズの後方焦点の位置とが異なる、請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとは一体的に形成されている、請求項１または２に記載の車両用灯具。
  4. 前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとの間には、前記第一の光源群および前記第二の光源群から出射された光が透過されない無透過領域が形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  5. 前記無透過領域は、前記第一の投影レンズと前記第二の投影レンズとの間の入射面または出射面に形成された反射材料の蒸着面である、請求項４に記載の車両用灯具。
  6. 前記第一の投影レンズには、前記第一の光源群の光源像を灯具左右方向および灯具上下方向に同程度に延伸させる第一の拡散ステップが形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  7. 前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面と前記第一の投影レンズと対向する出射面とを備えた付加レンズから構成され、前記出射面に前記第一の光源群の光源像を延伸させる第三の拡散ステップが形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  8. 前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する面と前記第一の投影レンズと対向する面とにそれぞれ開口部を備えたリフレクタから構成され、
    前記第一の投影レンズと対向する面の開口部は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長い、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  9. 前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面および前記第一の投影レンズと対向する出射面とを備えた導光体から構成され、
    前記出射面は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長い、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  10. 前記第一の付加光学系は、シリンドリカルレンズから構成され、
    前記シリンドリカルレンズは、その焦線方向が前記灯具左右方向に平行に配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  11. 前記第二の光源群と前記第二の投影レンズとの間に配置された第二の付加光学系と、をさらに含み、
    前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  12. 前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
    前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に高反射処理が施されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  13. 前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
    前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に低反射処理が施されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  14. 前記第一の光源群は、複数の発光素子を含み、
    前記複数の発光素子は、灯具前後方向において前記第一の投影レンズの後方焦点よりも後方に位置している、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  15. 車両の前部の左右の一方に請求項１から１４のいずれか一項に記載の車両用灯具を搭載し、
    前記左右の他方に前方照射用灯具を搭載している、車両。
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