JP6848460B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本開示は、車両用灯具に関する。

車両用灯具は、例えば、クリアランスランプやデイタイムランニングランプ等の灯具とすれ違い用配光パターンを形成する灯具とを組合せたものが知られている。

このような車両用灯具は、光源からの光をレンズで成形することで、所望の配光パターンを形成するものがある（例えば、特許文献１等参照）。その従来の車両用灯具は、光源から所定の立体角度で出射された光を、レンズを通して前方に投影する構成とされている。

特開２００８−１７７０６０号公報

しかしながら、上記した従来の車両用灯具は、光源からの光の立体角度を網羅する大きさのレンズを用いる必要があるので、全体の大型化を招いてしまう。ここで、光源からの光の立体角度を小さくすればレンズを小さくすることができるが、例えば、ワンボックスカーの普及に伴うドライバービューの拡大に合わせて拡散された配光パターンや法規を満たすように拡散された配光パターンを形成することが困難となってしまう。

本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、大型化を抑制しつつ所望の配光パターンを形成することのできる車両用灯具を提供することを目的とする。

本開示の車両用灯具は、光源から出射した光を反射するリフレクタ部材と、前記リフレクタ部材で反射された光を第１照射パターンに成形する凸レンズと、前記第１照射パターンを上下方向に拡大して所定の大きさの第２照射パターンに成形する凹レンズと、を備えることを特徴とする。

本開示の車両用灯具によれば、大型化を抑制しつつ所望の配光パターンを形成することができる。

本開示に係る車両用灯具の一実施形態に係る一例としての車両用灯具の構成を概略的な断面で示す説明図である。 車両用灯具の第１レンズ（凸レンズ）が形成する一例としての第１照射パターンを示す説明図である。 車両用灯具の第２レンズ（凹レンズ）が形成する一例としての第２照射パターンを示す説明図である。 車両用灯具の作用を説明するために光源からの光が第１レンズと第２レンズとを進行する様子を簡略化して示す説明図である。 比較例としての車両用灯具の作用を説明するために光源からの光が投影レンズを進行する様子を簡略化して示す説明図である。

以下に、本開示に係る車両用灯具の一例としての車両用灯具１０の実施例１について図面を参照しつつ説明する。なお、図１は、車両用灯具１０の構成の理解を容易とすべく各構成を簡易に示している。

本開示に係る車両用灯具の一実施形態に係る実施例１の車両用灯具１０を、図１から図５を用いて説明する。実施例１の車両用灯具１０は、自動車等の車両の前方を適宜照射する前照灯として用いられ、プロジェクタタイプの前照灯ユニットを構成する。車両用灯具１０は、車両の前部の左右両側でランプハウジングにより形成される灯室に設けられ、その開放された前端をアウターレンズ（後述する第２レンズ２５）で覆っている。

車両用灯具１０は、図１に示すように、光源１１とヒートシンク部材１２とリフレクタ部材１３とシェードユニット１４と投影レンズ１５とを備える。車両用灯具１０は、シェードユニット１４を用いることで配光パターンの切り替えが可能とされる。実施例１の車両用灯具１０は、ロービーム配光パターン（すれ違い配光パターン）とハイビーム配光パターン（走行配光パターン）とで切り換えることが可能とされる。以下の説明では、車両用灯具１０において、後述するリフレクタ部材１３や投影レンズ１５の光軸Ｌに沿う方向を光軸方向（投影レンズ１５側を前側とする）とし、車両に搭載された状態での鉛直方向を上下方向とし、光軸方向および上下方向に直交する方向を車幅方向とする。

光源１１は、発光ダイオード等の発光素子が基板に搭載して構成され、ヒートシンク部材１２（その上面）に固定されている。光源１１は、点灯制御回路から電力が発光素子に供給されて適宜点灯される。

ヒートシンク部材１２は、上面に設けられた光源１１で発生する熱を外部に逃がす放熱部材であり、ランプハウジングに固定されている。ヒートシンク部材１２は、下面に設けた複数の放熱フィン２１から外部に放熱する。この放熱フィン２１の下方には、風を送り込む冷却ファンが適宜設けられる。

リフレクタ部材１３は、光源１１から出射された光を投影レンズ１５側に反射する。リフレクタ部材１３は、内側に楕円を基本とする自由曲面から為る反射面を有するお椀形状とされ、ヒートシンク部材１２（その上面）に位置決めされている。

シェードユニット１４は、ヒートシンク部材１２に固定され、投影レンズ１５によって投影される投影光の配光をロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンとで切り換える。シェードユニット１４は、シェード２２と駆動部２３とを備える。シェード２２は、上縁が水平エッジと傾斜エッジとが繋ぎ合わされた形状とされ、光源１１から出射された光の一部を遮光することで水平エッジと傾斜エッジとによりロービーム配光パターン（後述する第２照射パターン３３（図３参照））におけるカットオフライン（明暗境界線）３１を形成する。シェード２２は、回転軸２２ａを中心として回転可能に駆動部２３に支持されている。駆動部２３は、図１に示す起きた回転姿勢と、そこから投影レンズ１５に接近する回転姿勢と、の間でシェード２２を回転により変位させる。シェード２２は、起きた回転姿勢となると、上縁（各エッジ）がリフレクタ部材１３および投影レンズ１５の焦点位置またはその近傍に位置するように配置される。

投影レンズ１５は、リフレクタ部材１３で反射された光を車両の前方へ投影し、光源１１およびリフレクタ部材１３と協働して所定の配光パターン（ロービーム配光パターンやハイビーム配光パターン）を形成する。投影レンズ１５は、凸レンズの一例としての第１レンズ２４と、凹レンズの一例としての第２レンズ２５とを備える。

第１レンズ２４は、リフレクタ部材１３で反射された光を成形して第１照射パターン３２（図２参照）を形成する。すなわち、第１レンズ２４は、光源１１およびリフレクタ部材１３と協働して第１照射パターン３２を形成する。第１レンズ２４は、実施例１では、自由曲面とされた凸面と平面とから為る平凸レンズとされ、平面を光源１１側に向けて設けられている。第１レンズ２４は、起きた回転姿勢とされたシェード２２（シェードユニット１４）に近接されて設けられている。具体的には、リフレクタ部材１３で反射された光は、広がりつつ第１レンズ２４側に進行するが、その広がり始める位置で第１レンズ２４の平面に入射する位置関係とされている。第１レンズ２４は、シェード２２が起きた回転姿勢とされていると、リフレクタ部材１３で反射されてシェード２２により一部が遮光された光を成形する。

第１レンズ２４は、レンズホルダに支持されており、そのレンズホルダがシェードユニット１４とともにヒートシンク部材１２に固定されている。第１レンズ２４は、図１に示すように、光源１１とリフレクタ部材１３とシェードユニット１４との位置関係が決められた状態とされて光軸Ｌを有する内部ユニット２６を形成する。その内部ユニット２６は、実施例１では、光軸調整機構を介してランプハウジングに設けられている。このため、内部ユニット２６は、光源１１とリフレクタ部材１３とシェードユニット１４と第１レンズ２４との位置関係が決められた状態を維持したままで、光軸Ｌの向きをランプハウジングに対して調整可能とされている。

第１照射パターン３２は、車両の前方に投影する配光パターンとして望む形状（後述するように第２照射パターン３３（図３参照）が相当する）を、上下方向に縮小した形状である。この第１照射パターン３２は、車幅方向に関しては従来のプロジェクタタイプの前照灯ユニットと同様に、所定の配光パターンとして望む形状（第２照射パターン３３）と等しい縮尺とされている。その第１照射パターン３２の一例を図２に示す。図２の第１照射パターン３２は、所定の配光パターンとしてのロービーム配光パターンを上下方向に縮小したものであり、上端に縮小カットオフライン３４が形成されている。この縮小カットオフライン３４は、ロービーム配光パターンのカットオフライン３１（図３参照）を上下方向に縮小したものとなる。縮小カットオフライン３４は、水平ライン部３４ａと傾斜ライン部３４ｂとで形成されている。縮小カットオフライン３４は、実施例１では、水平ライン部３４ａに対して傾斜ライン部３４ｂが為す角度である立上角度θａが５度から３０度の範囲内に設定されている。その立上角度θａは、好適には、５度から１０度に設定される。

第２レンズ２５は、第１レンズ２４を経た光を上下方向（鉛直方向）に拡大して第２照射パターン３３（図３参照）を形成する。第２レンズ２５は、実施例１では自由曲面とされた凹面と平面とから為る平凹レンズとされ、凹面を第１レンズ２４側に向けて設けられている。第２レンズ２５は、周縁に取付部２５ａを有し、その取付部２５ａを介してランプハウジングに固定されている。このため、第２レンズ２５は、光軸調整機構により内部ユニット２６の光軸Ｌの向きがランプハウジングに対して調整される際、自らはランプハウジングに対する位置関係が変化せずに光軸Ｌに対する位置関係が変化する。第２レンズ２５は、実施例１では、車両の外形の一部を形成するアウターレンズを構成している。

第２照射パターン３３は、第１照射パターン３２を上下方向に拡大した形状とされており、車両の前方に投影する配光パターンとして望む形状である。第２照射パターン３３は、実施例１では、図３に示すように、一例としてのロービーム配光パターンとされており、縮小カットオフライン３４が上下方向に拡大されたカットオフライン３１を有する。カットオフライン３１は、水平ライン部３１ａと傾斜ライン部３１ｂとで形成されている。カットオフライン３１では、水平ライン部３１ａに対して傾斜ライン部３１ｂが為す角度である立上角度θｂが所定の値、例えば法規を満たす値とされている。

第２レンズ２５は、第２照射パターン３３を配光パターンとして望む形状とするように、第１照射パターン３２における大きさ（縮小度合）を勘案して、上下方向に拡大する倍率が設定されており、その倍率が５％から１０００％の範囲内に設定されている。その倍率は、好適には、５％から３００％に設定される。

次に、車両用灯具１０における動作について説明する。この説明では、シェードユニット１４が、駆動部２３に電力が供給されずシェード２２を起きた回転姿勢としているものとする。なお、車両用灯具１０における動作は、シェード２２が投影レンズ１５に接近する回転姿勢の場合はハイビーム配光パターンを照射することを除くと同様である。車両用灯具１０は、図１に示すように、光源１１から出射された光を、リフレクタ部材１３で前方へ反射し、起きた回転姿勢のシェード２２により一部を遮光して、投影レンズ１５に進行させる。その光は、投影レンズ１５の第１レンズ２４を通り、第１照射パターン３２（図２参照）とされて第２レンズ２５に進行する。その光は、第２レンズ２５を通ることで、第１照射パターン３２が上下方向に拡大された第２照射パターン３３（図３参照）とされて、アウターレンズとなる第２レンズ２５から前方に投影される。これにより、車両用灯具１０は、ロービーム配光パターン（第２照射パターン３３）を前方に形成することができる。

この車両用灯具１０の特徴を、本開示の車両用灯具１０を示す図４と、比較例としての車両用灯具１を示す図５と、を用いて説明する。その車両用灯具１は、基本的な構成は車両用灯具１０と同様であるが、投影レンズが単一の投影レンズ５で構成されている点が異なる。この図４および図５では、差異の把握を容易とするために、両車両用灯具（１０、１）で互いに等しい構成とされた光源１１、ヒートシンク部材１２、リフレクタ部材１３、シェードユニット１４を、単に光源１１として示しており、以下でも単に光源１１から出射された光として説明する。

車両用灯具１０は、図４に示すように、光源１１から出射された光を、第１レンズ２４で所望の配光パターンが上下方向に縮小された第１照射パターン３２とし、それを第２レンズ２５で上下方向に拡大して所望の配光パターンである第２照射パターン３３とする。この車両用灯具１０は、光源１１から所定の立体角度（所定の強度を超えた光が進行する空間的な広がり）で出射された光を、第１レンズ２４を通ることで上下方向に小さな立体角度として第２レンズ２５まで進行させ、その第２レンズ２５を通ることで上下方向での立体角度を所定の大きさの配光パターンを形成するのに必要な大きさとして前方に投影する。このため、第２レンズ２５に入射する際の光の上下方向での寸法を寸法Ｍ１にできる。

これに対して、車両用灯具１は、図５に示すように、光源１１から出射された光を投影レンズ５を通して前方に投影することで所望の配光パターン（第２照射パターン３３と同様とする）とする。この車両用灯具１は、光源１１から所定の立体角度で出射された光を直接投影レンズ５まで進行させ、その投影レンズ５で所定の大きさの配光パターンを形成するのに必要な立体角度として前方に投影する。このため、投影レンズ５に入射する際の光の上下方向での寸法Ｍ２が、車両用灯具１０の寸法Ｍ１（図４参照）と比較して大きくなる。すると、車両用灯具１は、投影レンズ５を上下方向に大きくする必要があり、全体構成の大型化を招いてしまう。特に、光源１１の光軸Ｌの向きが光軸調整機構により調整可能とされていると、光軸Ｌが上下方向に最も大きく調整された場合であっても光源１１から出射された光の全域（二点鎖線で示す調整された立体角度の上下の端Ｌｅを参照）を包含できる大きさの投影レンズ５（寸法Ｍ３参照）とする必要があるので、さらに大型化してしまう。

よって、車両用灯具１０は、図４、図５に示すように、第２レンズ２５に入射する際の光を寸法Ｍ１にできるため、寸法Ｍ２の光を入射させる投影レンズ５と比較して第２レンズ２５を小さくすることができ、車両用灯具１と比較して全体構成を小型化することができる。特に、車両用灯具１０では、光源１１（内部ユニット２６）の光軸Ｌの向きが光軸調整機構により調整可能とされて、その調整に関わらず光の全域（端Ｌｅ参照）を包含する大きさの第２レンズ２５（寸法Ｍ４参照）としても、同様の場合の投影レンズ５（寸法Ｍ３参照）と比較して第２レンズ２５を小さくすることができ、全体構成をより小型化できる。これは、車両用灯具１０では、光源１１から出射された光を第１レンズ２４が上下方向に小さな立体角度として第２レンズ２５まで進行させるので、光軸Ｌの向きの上下方向での調整量に対する第２レンズ２５に入射する際の光の上下方向での変位量を少なくできることによる（端Ｌｅ参照）。このように、車両用灯具１０は、所望の配光パターンを形成する従来のプロジェクタタイプの構成と比較して、小型化することができる。

本開示に係る車両用灯具の実施例１の車両用灯具１０は、以下の各作用効果を得ることができる。

車両用灯具１０は、光源１１から出射しリフレクタ部材１３で反射した光を、第１レンズ２４（凸レンズ）で上下方向に縮小した第１照射パターン３２とし、それを第２レンズ２５（凹レンズ）で上下方向に拡大して所望の配光パターンである第２照射パターン３３とする。換言すると、車両用灯具１０は、光源１１とリフレクタ部材１３と第１レンズ２４とで所望の配光パターンを上下方向に縮小した形状である第１照射パターン３２を形成し、第２レンズ２５で第１照射パターン３２を上下方向に拡大して所望の配光パターンである第２照射パターン３３を形成する。このため、車両用灯具１０は、所定の立体角度で光源１１から出射された光が第２レンズ２５に入射するまでの立体角度を小さくすることができ、第２レンズ２５に入射する際の上下方向での寸法Ｍ１を小さなものにできる。これにより、車両用灯具１０は、第２レンズ２５を小さくすることができ、全体構成を小型化することができる。

また、車両用灯具１０は、第２照射パターン３３を配光パターンとして望む大きさ形状とするように、第１照射パターン３２における大きさ（縮小度合）を勘案して、第２レンズ２５における上下方向に拡大する倍率を設定している。換言すると、車両用灯具１０は、第２レンズ２５における上下方向に拡大する倍率を勘案して、第１レンズ２４が光源１１およびリフレクタ部材１３と協働して形成する第１照射パターン３２の上下方向の縮小度合を設定している。このため、車両用灯具１０は、大型化を抑制しつつ、所望の配光パターンを適切に形成することができる。

さらに、車両用灯具１０は、第２レンズ２５が、第１照射パターン３２の縮小カットオフライン３４における立上角度θａを大きくすることで、第２照射パターン３３における立上角度θｂを所定の大きさとしている。換言すると、車両用灯具１０は、立上角度θｂが所定の大きさ例えば法規を満たす角度となるように、第２レンズ２５の倍率や、光源１１とリフレクタ部材１３と第１レンズ２４との相対的な設定を、定めている。このため、車両用灯具１０は、大型化を抑制しつつ、例えば法規を満たすカットオフラインを有する配光パターンを適切に形成することができる。

車両用灯具１０は、光源１１とリフレクタ部材１３と第１レンズ２４とが、一体とされて光軸調整機構により光軸調整のための動作が為される。このため、車両用灯具１０は、第１レンズ２４から第２レンズ２５に至る光の上下方向での立体角度を小さくすること（Ｍ１＜Ｍ２）により、第２レンズ２５を小さくできること（Ｍ４＜Ｍ３）を、より効果的なものにできる。

車両用灯具１０は、第２レンズ２５を車両の外形一部を形成するアウターレンズとしている。このため、車両の外観における車両用灯具１０が露見する領域を小さなものにでき、車両のデザインの自由度を向上させることができる。

したがって、本開示に係る車両用灯具としての実施例１の車両用灯具１０では、大型化を抑制しつつ所望の配光パターン（第２照射パターン３３）を形成することができる。

以上、本開示の車両用灯具を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１では、ロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンとの切り替えを可能としている。しかしながら、光源１１とリフレクタ部材１３と第１レンズ２４とで第１照射パターン３２を形成し、第２レンズ２５で第１照射パターン３２を上下方向に拡大して所定の大きさの第２照射パターン３３を形成するものであればよく、実施例１の構成に限定されない。

また、実施例１では、第２レンズ２５がアウターレンズを構成している。しかしながら、例えば、図４に二点鎖線で示すように第２レンズ２５の外側に車両の外形一部を形成するアウターレンズ３５を設けてもよい。この場合であっても、図５に示す車両用灯具１の投影レンズ５よりも第２レンズ２５が小さくされているので、同じく投影レンズ５の外側に設けるアウターレンズ３６と比較して、アウターレンズ３５を小さくできる。

さらに、実施例１では、内部ユニット２６（光源１１、リフレクタ部材１３、シェードユニット１４、第１レンズ２４）が光軸調整機構を介してランプハウジングに設けられている。しかしながら、直接ランプハウジングに設けられていてもよく、実施例１の構成に限定されない。また、第２レンズ２５を内部ユニット２６と一体的な構成とし、それらを光軸調整機構を介してランプハウジングに設けてもよい。その場合には、例えば、上述したように第２レンズ２５の外側にアウターレンズ３５（図４参照）を設けることが考えられる。このような構成とした場合であっても、第２レンズ２５が小さくされているので、アウターレンズ３５を光軸Ｌが最も大きく調整された際に第２レンズ２５から出射される光の全域を包含できる大きさとしても、同じく図５に示す車両用灯具１の投影レンズ５の外側に設けるアウターレンズ３６と比較して、そのアウターレンズ３５を小さくできる。

実施例１では、第１照射パターン３２のカットオフラインである縮小カットオフライン３４を、それぞれ直線とされた水平ライン部３４ａと傾斜ライン部３４ｂとで形成している。しかしながら、第２照射パターン３３のカットオフライン３１がそれぞれ直線とされた水平ライン部３１ａと傾斜ライン部３１ｂとで形成されるように、第２レンズ２５の収差に合わせて（収差の影響を打ち消すように）第１照射パターン３２の縮小カットオフライン３４（その水平ライン部３４ａ、傾斜ライン部３４ｂ）を適宜湾曲させてもよい。このような縮小カットオフライン３４の湾曲は、例えば、リフレクタ部材１３で反射された光の一部を遮光するシェード２２を適宜湾曲させることで実現できる。このような構成とすると、第２レンズ２５の構成（光学的な設定）を容易なものにでき、形状の自由度を高めることができる。このことは、実施例１のように第２レンズ２５がアウターレンズを構成している場合に、車両の外形のデザインに合わせた柔軟な設計が可能となるので、より効果的である。

実施例１では、凸レンズとして平凸レンズの第１レンズ２４を用いており、かつ凹レンズとして平凹レンズの第２レンズ２５を用いており、それぞれを上記したように設けている。しかしながら、凸レンズ（第１レンズ２４）は、光源１１およびリフレクタ部材１３と協働して第１照射パターン３２を形成するものであればよい。このため、凸レンズ（第１レンズ２４）は、平凸レンズとされて向きが異なるものとされていてもよく、両凸レンズや凸メニスカスレンズとされていてもよく、実施例１の構成に限定されない。また、凹レンズ（第２レンズ２５）は、第１照射パターン３２を上下方向に拡大して所定の大きさの第２照射パターン３３を形成するものであればよい。このため、凹レンズ（第２レンズ２５）は、平凹レンズとされて向きが異なるものとされていてもよく、両凹レンズや凹メニスカスレンズとされていてもよく、実施例１の構成に限定されない。

実施例１では、カットオフライン３１および縮小カットオフライン３４が、水平ライン部（３１ａ、３４ａ）と傾斜ライン部（３１ｂ、３４ｂ）とで形成されている。しかしながら、両カットオフラインは、対向車を照らさない観点や法規を満たす観点等から適宜形状や立上角度等を設定すれば、例えば、上下方向で見た位置（高さ位置）の異なる２つの水平ライン部の間を傾斜ライン部で繋がれて形成されていてもよく、他の形状でもよく、実施例１の構成に限定されない。

１０ 車両用灯具
１１ 光源
１２ ヒートシンク部材
１３ リフレクタ部材
２４ （凸レンズの一例としての）第１レンズ
２５ （凹レンズの一例としての）第２レンズ
３１ （第２照射パターンにおける）カットオフライン
３２ 第１照射パターン
３３ 第２照射パターン
３４ （第１照射パターンのカットオフラインの一例としての）縮小カットオフライン
３４ａ 水平ライン部
３４ｂ 傾斜ライン部
θａ （第１照射パターンにおける）立上角度
θｂ （第２照射パターンにおける）立上角度

Claims (6)

1. 光源から出射した光を反射するリフレクタ部材と、
   前記リフレクタ部材で反射された光を第１照射パターンに成形する凸レンズと、
   前記第１照射パターンを上下方向に拡大して所定の大きさの第２照射パターンに成形する凹レンズと、を備え、
   前記凹レンズは、前記第１照射パターンのカットオフラインにおける水平ライン部に対して傾斜ライン部が為す立上角度を大きくすることで、前記第２照射パターンにおける立上角度を所定の大きさとすることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光源と前記リフレクタ部材と前記凸レンズとは、一体とされて光軸調整のための動作が為されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記光源と前記リフレクタ部材と前記凸レンズと前記凹レンズとは、一体とされて光軸調整のための動作が為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. 前記凹レンズは、車両の外形一部を形成するアウターレンズであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記凹レンズの外側には、車両の外形一部を形成するアウターレンズが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. さらに、前記リフレクタ部材で反射された光の一部を遮光して前記第１照射パターンにおけるカットオフラインを形成するシェードを備え、
   前記第１照射パターンは、前記第２照射パターンのカットオフラインが直線の組み合わせで構成されるように、前記シェードが湾曲されることにより前記凹レンズの収差に合わせてカットオフラインが湾曲されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
   

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