JP6725282B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

例えば、車両用前照灯（ヘッドランプ）などの車両用灯具は、光源と、光源から出射された光を車両進行方向に向けて反射するリフレクターと、リフレクターにより反射された光の一部を遮光（カット）するシェードと、シェードにより一部がカットされた光を車両進行方向に向けて投射する投射レンズとを備えている。このような車両用灯具では、シェードの前端によって規定される光源像を投射レンズにより反転投影することで、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成している（例えば、特許文献１を参照。）。

特許第５６７８７７７号公報

ところで、光源から出射された光のうち、シェードによりカットされる光は、車両進行方向に向けて投射されることなく、車両用灯具内で吸収されるため、活用されずに損失となっていた。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、光源から出射された光の利用効率を更に高めることを可能とした車両用灯具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 光源と、
前記光源から出射された光を車両進行方向に向けて反射するリフレクターと、
前記リフレクターにより反射された光の配光を制御する配光制御部と、
前記配光制御部により配光が制御された光を車両進行方向に向けて投射する投射レンズとを備え、
前記配光制御部は、複数の反射素子が車幅方向に並んで設けられた構造を有し、
前記リフレクターにより反射された光のうち、前記複数の反射素子の上方から前記投射レンズに入射した光が、前記複数の反射素子の上端によって規定されるカットオフラインを含む配光パターンを形成し、前記複数の反射素子に入射した光が、前記投射レンズに向けて反射されることによって、前記配光パターンとは異なる補完用配向パターンを形成し、
前記反射素子は、第１の反射面と第２の反射面とを含み、
前記第１の反射面に入射した光が前第２の反射面に向けて反射された後、前記第２の反射面に入射した光が前記投射レンズに向けて反射されることを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 前記複数の反射素子は、前記光源から出射された光の光軸に対して傾斜した状態で配置された複数のミラーであり、
互いに隣り合う一方のミラーと他方のミラーとのうち、前記一方のミラーの前記他方のミラーと対向する傾斜面により前記第１の反射面が形成され、前記他方のミラーの前記一方のミラーと対向する傾斜面により前記第２の反射面が形成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記複数の反射素子は、入射面と、前記第１の反射面と、前記第２の反射面と、出射面とを含む複数のプリズムであり、
前記入射面から前記プリズムの内部に入射した光が、前記第１の反射面と前第２の反射面とにより反射された後、前記出射面から前記プリズムの外部に出射されることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記複数の反射素子は、前記光源から出射された光の光軸を挟んで対称に並んで配置されていることを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載の車両用灯具。
〔５〕 前記補完用配向パターンは、前記カットオフラインの上方に形成されるオーバーヘッド用配光パターンであることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、光源から出射された光の利用効率を更に高めることを可能とした車両用灯具を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の構成を示す断面図である。 図１に示す車両用灯具が備える配光制御部の一構成例を示し、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はその光源側から見た正面図である。 図２に示す配光制御部による配光制御を説明するための図であり、（ａ）は配光制御部によって規定されるカットオフラインを含む配光パターンを示す斜視図、（ｂ）は複数のミラーに入射した光の光路及び配光パターンを示す斜視図、（ｃ）は複数のミラーに入射した光の光路及び配光パターンを示す上面図である。 複数のミラーの変形例を示し、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はその光源側から見た正面図である。 図１に示す車両用灯具が備える配光制御部の別の構成例を示し、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はその光源側から見た正面図、（ｃ）はその配光制御を説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本発明の一実施形態として、例えば図１に示す車両用灯具１について説明する。なお、図１は、車両用灯具１の構成を示す断面図である。また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具１の前後方向、Ｙ軸方向を車両用灯具１の左右方向、Ｚ軸方向を車両用灯具１の上下方向として、それぞれ示すものとする。

本実施形態の車両用灯具１は、例えば図１に示すような車両用前照灯（ヘッドライト）を構成するものであり、光源２と、リフレクター３と、配光制御部４と、投射レンズ５とを概略備えている。また、これら光源２、リフレクター３、配光制御部４及び投射レンズ５は、エクステンション６の内側に保持された構造となっている。

光源２は、パッケージ内にＬＥＤが搭載されたＬＥＤモジュールである。ＬＥＤモジュールには、白色光（以下、単に光という。）Ｌを発するＬＥＤが用いられている。また、ＬＥＤには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。光源２は、回路基板７上に実装されて、ＬＥＤモジュールが発する光Ｌを上方（＋Ｚ方向）に向けて放射状に出射する。

なお、光源２には、上述したＬＥＤ以外にも、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いることができる。光源２の種類については、特に限定されるものではなく、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。また、光源２の数については、１つ限らず、複数であってもよい。

リフレクター３は、例えばアルミダイキャストなどの反射部材からなる。リフレクター３は、光源２の上方に位置して、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に沿った断面において、その基端（後端）側から先端（前端）側に向かって、光源２の中心（発光点）を焦点とする放物線を描くように湾曲して形成されている。リフレクター３は、その光源２と対向する面（内面）が反射面３ａとされている。リフレクター３は、この反射面３ａによって、光源２から出射された光Ｌを車両進行方向（＋Ｘ軸方向）に向けて反射する。

配光制御部４は、リフレクター３により反射された光Ｌの配光を制御するものであり、例えば図２（ａ），（ｂ）に示すような構成を有している。なお、図２（ａ）は、配光制御部４の外観を示す斜視図である。図２（ｂ）は、配光制御部４を光源２側から見た正面図である。

具体的に、この配光制御部４は、図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、シェード８の上に複数のミラー９が車幅方向（Ｙ軸方向）に並んで設けられた構造を有している。

シェード８は、リフレクター３により反射された光Ｌの一部を遮光（カット）するもの（遮光部材）である。シェード８は、光源２よりも前方に位置して、リフレクター３により反射された光Ｌのうち、投射レンズ５の下部側に入射する光をカットするように配置されている。

複数のミラー９は、第１の反射面９ａと第２の反射面９ｂとを含む反射素子である。複数のミラー９には、例えばアルミニウムなどの反射部材を用いることができる。また、複数のミラー９は、シェード８に取り付けられた構成に限らず、シェード８と一体に形成することも可能である。

複数のミラー９は、光源２から出射された光Ｌの光軸に対して同一方向に傾斜した状態で配置されている。また、複数のミラー９は、光源２から出射された光Ｌの光軸を挟んで対称に並んで配置されている。

このうち、配光制御部４の中央に位置するミラー９Ａは、互いに逆向きに傾斜した第１の反射面９ａを一体化することによって、第２の反射面９ｂが省略された構成となっている。なお、ミラー９Ａについては、このような一体化された構成に限らず、他のミラー９と同様に、互いに逆向きに傾斜した２つのミラー９によって構成してもよい。

また、互いに隣り合う一方のミラー９と他方のミラー９とのうち、一方のミラー９の他方のミラー９と対向する傾斜面により第１の反射面９ａが形成され、他方のミラー９の一方のミラー９と対向する傾斜面により第２の反射面９ｂが形成されている。

配光制御部４では、第１の反射面９ａに入射した光Ｌを２の反射面９ｂに向けて反射した後、第２の反射面９ｂに入射した光Ｌを投射レンズ５に向けて反射する。

投射レンズ５は、配光制御部４よりも前方に配置された凸レンズである。投射レンズ５は、配光制御部４により配光が制御された光Ｌを車両進行方向（＋Ｘ軸方向）に向けて拡大して投射する。

以上のような構成を有する車両用灯具１の配光制御部４による配光制御について、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお、図３（ａ）は、複数のミラー９によって規定されるカットオフラインを含むロービーム用配光パターンＬＰを示す斜視図である。図３（ｂ）は、複数のミラー９に入射した光Ｌ２による補完用配光パターンＣＰの一例を示す斜視図である。図３（ｃ）は、複数のミラー９に入射した光Ｌ２によるオーバーヘッド（ＯＨ）用配光パターンＯＰを示す上面図である。

本実施形態の車両用灯具１では、リフレクター３により反射された光Ｌのうち、一部の光（図示せず。）がシェード８により遮光（カット）される。また、図３（ａ）に示すように、複数のミラー９の上方から投射レンズ５に入射した光Ｌ１は、複数のミラー９の上端によって規定されるカットオフラインを含むロービーム用配光パターンＬＰを形成する。

すなわち、本実施形態の車両用灯具１では、複数のミラー９の上端によって規定される光源像を投射レンズ５により反転投影することで、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンＬＰを形成している。

一方、図３（ｂ）に示すように、複数のミラー９に入射した光Ｌ２は、各ミラー９の第１の反射面９ａにより第２の反射面９ｂに向けて反射された後、各ミラー９の第２の反射面９ｂにより投射レンズ５に向けて反射される。なお、光Ｌ２のスポットサイズは、ミラー９に入射する前よりもミラー９から出射した後の方が大きくなっている。

これにより、ロービーム用配光パターンＬＰを補完するための補完用配光パターンＣＰを形成することができる。すなわち、この補完用配光パターンＣＰは、従来のシェードによりカットされる光の一部を利用することによって形成されたものである。

本実施形態の車両用灯具１では、上述した各ミラー９の形状や第１の反射面９ａ及び第２の反射面９ｂの角度等をそれぞれ調整することによって、この補完用配光パターンＣＰの配光（形状や光度分布等）を容易に制御することが可能である。

したがって、本実施形態の車両用灯具１では、ロービーム用配光パターンＬＰを形成する光Ｌ１に対して、複数のミラー９に入射した光Ｌ２、すなわち補完用配光パターンＣＰを形成する光Ｌ２を重畳することによって、ロービーム用配光パターンＬＰをより最適な形状及び光度分布等とすることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１では、図３（ｃ）に示すように、複数のミラー９に入射した光Ｌ２によって、カットオフラインの上方にＯＨ用配光パターンＯＰを形成することも可能である。この場合も、各ミラー９の形状や第１の反射面９ａ及び第２の反射面９ｂの角度等をそれぞれ調整することによって、このＯＨ用配光パターンＯＰの配光（形状や光度分布等）を容易に制御することが可能である。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１では、従来のシェードによりカットされる光の一部を利用することによって、光源２から出射された光Ｌの利用効率を更に高めることが可能である。また、本実施形態の車両用灯具１では、配光制御部４を構成する各ミラー９によって、この車両用灯具１により照射される光の配光を容易に制御することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、本実施形態の車両用灯具１では、上述したカットオフラインを段差形状とするため、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すような複数のミラー９Ａ，９Ｂ，９Ｃにより構成してもよい。なお、図４（ａ）は、複数のミラー９Ａ，９Ｂ，９Ｃの外観を示す斜視図である。図４（ｂ）は、複数のミラー９Ａ，９Ｂ，９Ｃを光源２側から見た正面図である。

図４（ａ），（ｂ）に示す構成では、複数のミラー９Ａ，９Ｂ，９Ｃのうち、中央に位置するミラー９Ａを挟んで右側の各ミラー９Ｂと左側の各ミラー９Ｃとの高さが異なっている。また、中央に位置するミラー９Ａの上端には、右側の各ミラー９Ｂと左側の各ミラー９Ｃとの高さに合わせた段差面９ｃが設けられている。

車両用灯具１では、これら複数のミラー９ａ，９ｂ，９ｃの上端によって規定される光源像を投射レンズ５により反転投影することで、上述したカットオフラインを段差形状とすることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１では、例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示すような配光制御部４Ａを備えた構成としてもよい。なお、図５（ａ）は、配光制御部４Ａの外観を示す斜視図である。図５（ｂ）は、配光制御部４Ａを光源２側から見た正面図である。図５（ｃ）は、配光制御部４Ａによる配光制御を説明するための斜視図である。また、以下の説明では、上記配光制御部４と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

配光制御部４Ａは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上記ミラー９の代わりに、プリズム１０を用いた構成である。すなわち、この配光制御部４Ａは、シェード８の上に複数のプリズム１０が車幅方向（Ｙ軸方向）に並んで設けられた構造を有している。

複数のプリズム１０は、入射面１０ａと、第１の反射面１０ｂと、第２の反射面１０ｃと、出射面１０ｄとを含む反射素子である。プリズム１０には、例えば、ポリカーボネイトやアクリル等の透明樹脂やガラスなど、空気よりも屈折率の高い材質のものを用いることができる。

入射面１０ａ及び出射面１０ｄは、車幅方向（Ｙ軸方向）において互いに平行に配置されている。第１の反射面１０ｂ及び第２の反射面１０ｃは、光源２から出射された光Ｌの光軸に対して同一方向に傾斜した状態で配置されている。また、複数のプリズム１０は、図示を省略するものの、上記複数のミラー９と同様に、光源２から出射された光Ｌの光軸を挟んで対称に並んで配置されている。

配光制御部４Ａでは、図５（ｃ）に示すように、入射面１０ａからプリズム１０の内部に入射した光Ｌ３を、第１の反射面１０ｂと２の反射面１０ｃとで反射した後、出射面１０ｄからプリズム１０の外部に出射する。なお、光Ｌ３のスポットサイズは、プリズム１０に入射する前よりもプリズム１０から出射した後の方が大きくなっている。

この構成の場合、上記複数のミラー９と同様に、複数のプリズム１０の上方から投射レンズ５に入射した光Ｌ１によって、複数のプリズム１０の上端によって規定されるカットオフラインを含むロービーム用配光パターンＬＰを形成することができる。また、上記複数のミラー９と同様に、複数のプリズム１０に入射した光Ｌ３によって、上述した補完用配光パターンＣＰやＯＨ用配光パターンＯＰを形成することが可能である。

なお、第１の反射面１０ｂ及び第２の反射面１０ｃについては、プリズム１０の内部で光を全反射させる構成に限らず、これらの反射面１０ｂ，１０ｃに反射膜（例えばアルミニウムの蒸着膜など。）を設けることによって、この反射膜により光Ｌを反射する構成としてもよい。また、プリズム１０の上面１０ｅについては、遮光膜などを設けてもよい。

１…車両用灯具 ２…光源 ３…リフレクター ４，４Ａ…配光制御部 ５…投射レンズ ６…エクステンション ７…回路基板 ８…シェード ９，９Ａ〜９Ｃ…ミラー（反射素子） ９ａ…第１の反射面 ９ｂ…第２の反射面 １０…プリズム（反射素子） １０ａ…入射面 １０ｂ…第１の反射面 １０ｃ…第２の反射面 １０ｄ…出射面

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を車両進行方向に向けて反射するリフレクターと、
   前記リフレクターにより反射された光の配光を制御する配光制御部と、
   前記配光制御部により配光が制御された光を車両進行方向に向けて投射する投射レンズとを備え、
   前記配光制御部は、複数の反射素子が車幅方向に並んで設けられた構造を有し、
   前記リフレクターにより反射された光のうち、前記複数の反射素子の上方から前記投射レンズに入射した光が、前記複数の反射素子の上端によって規定されるカットオフラインを含む配光パターンを形成し、前記複数の反射素子に入射した光が、前記投射レンズに向けて反射されることによって、前記配光パターンとは異なる補完用配向パターンを形成し、
   前記反射素子は、第１の反射面と第２の反射面とを含み、
   前記第１の反射面に入射した光が前第２の反射面に向けて反射された後、前記第２の反射面に入射した光が前記投射レンズに向けて反射されることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記複数の反射素子は、前記光源から出射された光の光軸に対して傾斜した状態で配置された複数のミラーであり、
   互いに隣り合う一方のミラーと他方のミラーとのうち、前記一方のミラーの前記他方のミラーと対向する傾斜面により前記第１の反射面が形成され、前記他方のミラーの前記一方のミラーと対向する傾斜面により前記第２の反射面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記複数の反射素子は、入射面と、前記第１の反射面と、前記第２の反射面と、出射面とを含む複数のプリズムであり、
   前記入射面から前記プリズムの内部に入射した光が、前記第１の反射面と前第２の反射面とにより反射された後、前記出射面から前記プリズムの外部に出射されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
4. 前記複数の反射素子は、前記光源から出射された光の光軸を挟んで対称に並んで配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用灯具。
5. 前記補完用配向パターンは、前記カットオフラインの上方に形成されるオーバーヘッド用配光パターンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具。

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