JP7187988B2

JP7187988B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP7187988B2
Application number: JP2018205764A
Authority: JP
Inventors: 和則岩▲崎▼
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: JP2020072020A

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、所定の配光パターンを形成するプロジェクタ型の車両用灯具に関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、光源と、光源からの光を平行光とする光学部材と、入力レンズと、出力レンズと、入力レンズと出力レンズとの間に配置されたシェードとを備える装置が開示されている。この装置では、入力レンズと出力レンズとが焦点を共有し、シェードが焦点の近傍に配置され、入力レンズから出射される光の一部をシェードによって遮光して、配光パターンのカットオフラインを形成している。

国際公開第２０１７／０６６８１８号

上記特許文献１に記載の装置では、入力レンズから出射されてシェードにより遮光される光量が多く、配光パターンにおいて所望の光量を得ることができない可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配光パターンの光量を十分に確保可能な車両用灯具の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源からの光を平行光とする光学部材と、前記光学部材からの平行光を入射する凸レンズである第一レンズと、前記第一レンズから出射された光の一部を遮光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部材と、前記シェード部材を通過した光を入射する凸レンズである第二レンズと、を備え、前記第一レンズは、車両搭載状態において、光軸に対して上側に位置する上半部と、前記光軸に対して下側に位置する下半部とを有し、前記第二レンズは、前記第一レンズの前記下半部の後側焦点と重なる前側焦点を有し、前記シェード部材は、前記光軸に沿った方向において、前記後側焦点および前記前側焦点の位置またはその近傍に配置され、前記第一レンズの入射面は、垂直断面形状において、前記上半部の曲率が前記下半部の曲率よりも小さいことを特徴とする。

また、前記第一レンズは、前記光源側に凸形状を呈する入射面と、前記光軸に対して垂直に延びる出射面とを有し、前記第二レンズは、前記光軸に対して垂直に延びる入射面と、前記光源とは反対側に向けて凸形状を呈する出射面とを有することが好ましい。

また、前記第一レンズは、前記上半部における前記入射面の曲率が徐変することが好ましい。

また、前記第一レンズは、前記上半部における前記入射面の曲率が前記光軸から離れるにつれて小さくなることが好ましい。

また、前記第一レンズ、前記第二レンズおよび前記シェード部材は、複数がアレイ状に配置されることが好ましい。

本発明にかかる車両用灯具は、配光パターンの光量を十分に確保可能な車両用灯具を得ることができるという効果を奏する。

図１は、第一実施形態にかかる車両用灯具を示す斜視図である。図２は、第一実施形態にかかる車両用灯具の要部を示す縦断面図である。図３は、第一実施形態にかかる車両用灯具において車両前方のスクリーンに照射される配光パターンの一例を示す図である。図４は、比較例としての車両用灯具において車両前方のスクリーンに照射される配光パターンの一例を示す図である。図５は、第二実施形態にかかる車両用灯具を示す説明図である。図６は、第二実施形態にかかる車両用灯具が備える第１レンズ、シェード部材および第２レンズを示す斜視図である。

以下、本発明にかかる車両用灯具の実施形態を図面に基づいて説明する。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。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。以下の説明において、前後、上下、左右の各方向は、車両用灯具が車両に取り付けられた状態における方向であって、運転席から車両の進行方向を見た場合における方向を示す。なお、本実施形態では、上下方向は鉛直方向に平行であり、左右方向は水平方向であるとする。

[第一実施形態]
図１は、第一実施形態にかかる車両用灯具を示す斜視図であり、図２は、第一実施形態にかかる車両用灯具の要部を示す縦断面図である。車両用灯具１００は、図１に示すように、光源１０と、光学部材２０と、第一レンズ３０と、第二レンズ４０と、シェード部材５０とを備える。車両用灯具１００は、車両に搭載され、所定の配光パターンを形成するプロジェクタ型のランプユニットである。車両用灯具１００は、不図示のランプハウジングとランプレンズ（例えば、素通しのアウターレンズなど）とで形成される灯室に収容される。

光源１０は、例えばＬＥＤやＯＥＬ、ＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの半導体型光源である。光源１０は、光を出射する発光面１１を有する。車両用灯具１００が車両に取り付けられた場合、発光面１１は、前方側に向けられる。光学部材２０は、光源１０に対して前方側に配置される。光学部材２０は、光源１０の発光面１１から出射された光を入射し、入射した光を平行光として前方に向けて出射する。なお、光学部材２０は、光を前方に向けて平行光とすることができれば、いかなるものであってもよく、例えばリフレクタであってもよい。

第一レンズ３０は、光学部材２０に対して前方に配置される。第一レンズ３０は、図２に示すように、光軸ＡＸと、後述する下半部３０Ｄにおける後側焦点Ｆ１を有している。第一実施形態において、第一レンズ３０は、図１および図２に示すように、光源１０側に向けて凸形状を呈する入射面３１と、光軸ＡＸに対して垂直に延びる出射面３２とを有する非球面の平凸レンズである。第一レンズ３０は、光学部材２０から出射された平行光を入射面３１で入射し、出射面３２から前方側へと出射する。

第二レンズ４０は、第一レンズ３０に対して前方に配置される。第二レンズ４０は、図２に示すように、第一レンズ３０と同一の光軸ＡＸと、前側焦点Ｆ２とを有している。第一実施形態において、第二レンズ４０は、図１および図２に示すように、光軸ＡＸに対して垂直に延びる入射面４１と、光源１０と反対側に向けて凸形状を呈する出射面４２とを有する非球面の平凸レンズである。第二レンズ４０は、前側焦点Ｆ２が第一レンズ３０の後側焦点Ｆ１と重なるように配置される。第二レンズ４０は、第一レンズ３０から出射され、シェード部材５０を通過した光を入射面４１で入射し、出射面４２から前方側へと出射する。

シェード部材５０は、第一レンズ３０と第二レンズ４０との間に配置された板状部材である。シェード部材５０は、図２に示すように、光軸ＡＸに沿った方向において、第一レンズ３０の後側焦点Ｆ１および第二レンズ４０の前側焦点Ｆ２の位置またはその近傍に配置される。シェード部材５０は、第一レンズ３０から出射された光の一部を遮光し、上端部であるエッジ５１の形状に応じた配光パターンＰ１（図３参照）のカットオフラインＣＬ（図３参照）を形成する。なお、図１は、シェード部材５０を模式的に矩形状に示しているが、シェード部材５０の形状（エッジ５１の形状）は、所望のカットオフラインＣＬに応じて決定されればよい。

次に、第一実施形態にかかる車両用灯具１００の要部について、図２を参照しながら説明する。第一実施形態において、第一レンズ３０は、光軸ＡＸに対して上側に位置する上半部３０Ｕと、光軸ＡＸに対して下側に位置する下半部３０Ｄとを有している。上半部３０Ｕと下半部３０Ｄとは、入射面３１を２つの領域に区分している。以下、上半部３０Ｕにおける入射面３１を「上側入射面３１Ｕ」と称し、下半部３０Ｄにおける入射面３１を「下側入射面３１Ｄ」と称する。なお、出射面３２は、上半部３０Ｕと下半部３０Ｄとの双方において、光軸ＡＸに垂直に延びる一つの面として形成されている。また、第一レンズ３０の屈折率は、上半部３０Ｕおよび下半部３０Ｄともに同一である。

第一実施形態において、上側入射面３１Ｕおよび下側入射面３１Ｄは、上述したように、非球面の凸面として形成される。下側入射面３１Ｄは、垂直断面形状において、下半部３０Ｄにおける出射面３２から出射された光が後側焦点Ｆ１に集光するように、その曲率が設定されている。一方、上側入射面３１Ｕは、垂直断面形状において、下側入射面３１Ｄよりも曲率が小さく（曲率半径が大きく）形成される。すなわち、光軸ＡＸから任意の距離ｈ１だけ離れた位置における上側入射面３１Ｕの曲率半径ｒ_ｕ１は、光軸ＡＸから同じ距離ｈ１だけ離れた位置における下側入射面３１Ｄの曲率半径ｒ_ｄ１よりも大きな値となる。なお、上側入射面３１Ｕと下側入射面３１Ｄとの接続部は、曲率が値０とされる。

上側入射面３１Ｕは、非球面の凸面であるため、垂直断面形状において、その曲率（曲率半径ｒ_ｕ）が徐変する。第一実施形態において、上側入射面３１Ｕは、光軸ＡＸから離れるにつれて、すなわち上側に向かうにつれて、その曲率が小さくなる。言い換えると、図２に示すように、光軸ＡＸから任意の距離ｈ１、ｈ２、ｈ３（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３）だけ離れた位置における曲率半径ｒ_ｕ１、ｒ_ｕ２、ｒ_ｕ３は、ｒ_ｕ１＞ｒ_ｕ２＞ｒ_ｕ３となる。

次に、第一実施形態にかかる車両用灯具１００の作用について説明する。光源１０から出射された光は、光学部材２０によって平行光とされ、図２に示すように、第一レンズ３０の入射面３１に入射される。第一レンズ３０において、下側入射面３１Ｄに入射して下半部３０Ｄから出射された光線は、後側焦点Ｆ１に集光する。下半部３０Ｄから出射された光線は、後側焦点Ｆ１に配置されたシェード部材５０により一部が遮光され、第二レンズ４０を介して前方側へと出射される。

同様に、上半部３０Ｕから出射された光線は、後側焦点Ｆ１に配置されたシェード部材５０を通過して、第二レンズ４０を介して前方側へと出射される。上述したように、第一レンズ３０は、垂直断面形状において、上側入射面３１Ｕの曲率が下側入射面３１Ｄの曲率よりも小さい。そのため、上側入射面３１Ｕに入射して上半部３０Ｕから出射された各光線の焦点距離は、後側焦点Ｆ１よりも第一レンズ３０から離れた位置となる。その結果、上半部３０Ｕから出射された各光線は、後側焦点Ｆ１よりも上側を通過する。したがって、上半部３０Ｕから出射された光は、後側焦点Ｆ１に集光する場合に比べて、シェード部材５０により遮光される光量が少なくなる。

以上説明したように、第一実施形態にかかる車両用灯具１００は、光源１０と、光源１０からの光を平行光とする光学部材２０と、光学部材２０からの平行光を入射する凸レンズである第一レンズ３０と、第一レンズ３０から出射された光の一部を遮光して配光パターンＰ１のカットオフラインＣＬを形成するシェード部材５０と、シェード部材５０を通過した光を入射する凸レンズである第二レンズ４０と、を備え、第一レンズ３０は、車両搭載状態において、光軸ＡＸに対して上側に位置する上半部３０Ｕと、光軸ＡＸに対して下側に位置する下半部３０Ｄとを有し、第二レンズ４０は、第一レンズ３０の下半部３０Ｄの後側焦点Ｆ１と重なる前側焦点Ｆ２を有し、シェード部材５０は、光軸ＡＸに沿った方向において、後側焦点Ｆ１および前側焦点Ｆ２の位置またはその近傍に配置され、第一レンズ３０の入射面３１は、垂直断面形状において、上半部３０Ｕの曲率が下半部３０Ｄの曲率よりも小さい。

この構成により、第一レンズ３０の上半部３０Ｕから出射された光は、後側焦点Ｆ１よりも上側を通過するため、第一レンズ３０から出射された光がすべて後側焦点Ｆ１に集光する場合に比べて、シェード部材５０よりも上側を通過する光の光量が増加する。ここで、図３は、第一実施形態にかかる車両用灯具において車両前方のスクリーンに照射される配光パターンの一例を示す図である。また、図４は、比較例としての車両用灯具において車両前方のスクリーンに照射される配光パターンの一例を示す図である。図３および図４において、符号「ＶＵ－ＶＤ」は、スクリーンの垂直線を示し、符号「ＨＬ－ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。図４に示す比較例の車両用灯具による配光パターンＰ２は、第一レンズ３０から出射された光が、すべて後側焦点Ｆ１に集光された場合の例を示すものである。

図示するように、第一実施形態にかかる車両用灯具１００により形成される配光パターンＰ１は、比較例としての車両用灯具により形成される配光パターンＰ２に比べて、下側の領域が広くなっていることがわかる。このように、第一実施形態にかかる車両用灯具１００は、第一レンズ３０から出射された光がすべて後側焦点Ｆ１を通過する場合に比べて、配光パターンＰ１の光量を増加させることが可能となる。したがって、配光パターンＰ１の光量を十分に確保可能な車両用灯具１００を得ることができる。また、光源１０の数を増加させることなく、配光パターンＰ１の光量を十分に確保できるため、車両用灯具１００の部品点数の削減および小型化を図ることができる。

また、第一レンズ３０は、光源１０側に凸形状を呈する入射面３１と、光軸ＡＸに対して垂直に延びる出射面３２とを有し、第二レンズ４０は、光軸ＡＸに対して垂直に延びる入射面４１と、光源１０とは反対側に向けて凸形状を呈する出射面４２とを有する。

この構成により、平凸レンズである第一レンズ３０および第二レンズ４０を用いて、配光パターンＰ１の光量を十分に確保可能な車両用灯具１００を得ることができる。なお、第一レンズ３０および第二レンズ４０は、平凸レンズに限られず、第一レンズ３０の後側焦点Ｆ１と第二レンズ４０の前側焦点Ｆ２とが重なるように配置される凸レンズであればよい。

また、第一レンズ３０は、上半部３０Ｕにおける上側入射面３１Ｕの曲率が徐変する。

この構成により、第一レンズ３０の上半部３０Ｕから出射された光のうち、カットオフラインＣＬを形成するシェード部材５０により遮光されない光の光量を、より細やかに調整することが可能となる。なお、上側入射面３１Ｕの曲率は、一定であってもよい。

また、第一レンズ３０は、上半部３０Ｕにおける上側入射面３１Ｕの曲率が光軸ＡＸから離れるにつれて小さくなる。

この構成により、光軸ＡＸから離れた位置ほど、光量を増加させることができる。その結果、配光パターンＰ１の厚みを良好に確保することが可能となる。

[第二実施形態]
図５は、第二実施形態にかかる車両用灯具を示す説明図であり、図６は、第二実施形態にかかる車両用灯具が備える第１レンズ、シェード部材および第２レンズを示す斜視図である。第二実施形態にかかる車両用灯具２００は、第一実施形態にかかる車両用灯具１００の第一レンズ３０に代えて第一レンズ６０を備え、第二レンズ４０に代えて第二レンズ７０を備える。また、車両用灯具２００は、複数のシェード部材５０を備えている。

第一レンズ６０は、光軸ＡＸ１を有している。また、第一レンズ６０は、入射面６１と、出射面６２とを有する。入射面６１は、図６に示すように、複数に区画されている。入射面６１の各区画６１ａは、第一実施形態の第一レンズ３０の入射面３１と同一の曲率で形成されている。すなわち、図２に示すように、各区画６１ａが、垂直断面形状において、図２に示す上側入射面３１Ｕと下側入射面３１Ｄとを有している。また、出射面６２は、光軸ＡＸ１に対して垂直に延びる。言い換えると、第一レンズ６０は、第一実施形態における第一レンズ３０と同一の曲率で形成されたレンズ部６０Ａが、光軸ＡＸ１と直交する方向において複数並んでアレイ状に配置され、一体化されたものであるといえる。各レンズ部６０Ａは、図２に示す光軸ＡＸと、後側焦点Ｆ１とを有している。なお、第二実施形態において、第一レンズ６０は、図５および図６に示すように、円形状に形成されている。そのため、第一レンズ６０の周縁においては、第一実施形態で示したレンズ部６０Ａの一部がカットされた形状となっている。ただし、第一レンズ６０は、円形状に限られず、四角形状に形成されてもよい。

第二レンズ７０は、第一レンズ６０と同一の光軸ＡＸ１を有する。また、第二レンズ７０は、入射面７１と、出射面７２とを有する。入射面７１は、光軸ＡＸ１に対して垂直に延びる。また、出射面７２は、複数に区画されている。出射面７２の各区画７２ａは、図２に示すように、第一実施形態における第二レンズ４０の出射面４２と同一の曲率で形成されている。したがって、第二レンズ７０は、第一実施形態における第二レンズ４０と同一の曲率で形成されたレンズ部７０Ａが、光軸ＡＸ１と直交する方向において複数並んでアレイ状に配置され、一体化されたものであるといえる。各レンズ部７０Ａは、第一レンズ６０の各レンズ部６０Ａに対応して設けられる。そして、各レンズ部６０Ａと各レンズ部７０Ａとは、図２に示すように、第一実施形態における第一レンズ３０と第二レンズ４０と同じ位置関係を満たすように配置されている。すなわち、各レンズ部７０Ａは、図２に示す光軸ＡＸと、前側焦点Ｆ２とを有し、前側焦点Ｆ２が対応するレンズ部６０Ａの後側焦点Ｆ１と重なっている。なお、第二実施形態において、第二レンズ７０は、図５に示すように、円形状に形成されている。そのため、第二レンズ７０の周縁においては、第一実施形態で示したレンズ部７０Ａの一部がカットされた形状となっている。ただし、第二レンズ７０は、円形状に限られず、四角形状に形成されてもよい。

第二実施形態において、各シェード部材５０は、第一実施形態で示したシェード部材５０と同一の形状であるものとする。そして、複数のシェード部材５０は、図５に示すように、光軸ＡＸ１と直交する方向において複数並んでアレイ状に配置されている。各シェード部材５０は、第一レンズ６０の各レンズ部６０Ａおよび第二レンズ７０の各レンズ部７０Ａに対応して設けられる。したがって、各レンズ部６０Ａ、各レンズ部７０Ａおよび各シェード部材５０は、図２に示すように、第一実施形態における第一レンズ３０、第二レンズ４０およびシェード部材５０と同じ位置関係を満たすように配置されている。

このように、第二実施形態にかかる車両用灯具２００は、第一レンズ３０に相当するレンズ部６０Ａ、第二レンズ４０に相当するレンズ部７０Ａおよびシェード部材５０が、アレイ状に複数配置されている。第二実施形態にかかる車両用灯具２００は、各レンズ部６０Ａ、レンズ部７０Ａおよびシェード部材５０により形成される配光パターンを重ねて照射することができる。そして、各レンズ部６０Ａ、レンズ部７０Ａおよびシェード部材５０により形成される配光パターンは、第一実施形態と同様の作用により、その光量を増加させることができる。したがって、配光パターンＰ１の光量を十分に確保可能な車両用灯具２００を得ることができる。

第二実施形態では、レンズ部６０Ａのすべてについて、第一実施形態の第一レンズ３０と同様の構成を有するものとした。ただし、レンズ部６０Ａのうち、一部のみが第一実施形態の第一レンズ３０と同様の構成を有してもよい。この場合、複数のレンズ部６０Ａのうち、少なくとも、光軸ＡＸの方向からみて光源１０と重なる位置に配置されるものについて、第一レンズ３０と同様の構成とすることが好ましい。それにより、特に光量が多い光源１０と重なる位置に配置されるレンズ部６０Ａについて、配光パターンの光量を増加させることができる。

１０光源
１１発光面
２０光学部材
３０、６０第一レンズ
３０Ｕ上半部
３０Ｄ下半部
３１、４１、６１、７１入射面
３１Ｕ上側入射面
３１Ｄ下側入射面
３２、４２、６２、７２出射面
４０、７０第二レンズ
５０シェード部材
５１エッジ
６０Ａ、７０Ａレンズ部
６１ａ、７２ａ区画
１００、２００車両用灯具
ＡＸ、ＡＸ１光軸
Ｆ１後側焦点
Ｆ２前側焦点

Claims

光源と、
前記光源からの光を平行光とする光学部材と、
前記光学部材からの平行光を入射する凸レンズである第一レンズと、
前記第一レンズから出射された光の一部を遮光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部材と、
前記シェード部材を通過した光を入射する凸レンズである第二レンズと、
を備え、
前記第一レンズは、車両搭載状態において、光軸に対して上側に位置する上半部と、前記光軸に対して下側に位置する下半部とを有し、
前記第二レンズは、前記第一レンズの前記下半部の後側焦点と重なる前側焦点を有し、
前記シェード部材は、前記光軸に沿った方向において、前記後側焦点および前記前側焦点の位置またはその近傍に、前記第一レンズから射出された光の一部を遮光し、配光パターンのカットオフラインを形成するエッジが配置され、
前記第一レンズの入射面は、垂直断面形状において、前記上半部の曲率が前記下半部の曲率よりも小さく、
前記第一レンズは、前記上半部から射出された光線が前記後側焦点よりも上側を通過することを特徴とする車両用灯具。
前記第一レンズは、前記光源側に凸形状を呈する入射面と、前記光軸に対して垂直に延びる出射面とを有し、
前記第二レンズは、前記光軸に対して垂直に延びる入射面と、前記光源とは反対側に向けて凸形状を呈する出射面とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記第一レンズは、前記上半部における前記入射面の曲率が徐変することを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
前記第一レンズは、前記上半部における前記入射面の曲率が前記光軸から離れるにつれて小さくなることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
前記第一レンズ、前記第二レンズおよび前記シェード部材は、複数がアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用灯具。