JP7238605B2 - 車両用導光体及び車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用導光体及び車両用前照灯に関する。

光源からの光をレンズの入射面に直接入射させ、当該レンズの出射面から光を出射して車両前方に配光パターンを形成する、いわゆる直射型の車両用前照灯が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－２１３１５６号公報

特許文献１に記載のような直射型の車両用前照灯では、レンズのサイズが配光性能に影響する。近年では、サイズの小さいレンズが求められており、特に車両搭載状態における上下方向のサイズを小さくすることが求められている。しかしながら、レンズのサイズが小さくなると、光源からの光を有効利用できる範囲が狭くなるため、光の利用効率が低下する等の課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光の利用効率を向上させることが可能な車両用導光体及び車両用前照灯を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用導光体は、光源からの光を入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光を内面反射して略平行光とする第１反射面と、前記第１反射面からの前記略平行光を車両搭載状態における前方に向けて内面反射する第２反射面と、前記第２反射面で内面反射された前記光を出射して車両前方に配光パターンを照射する出射面とを備え、前記出射面は、車両搭載状態において、水平面に垂直であって前後方向に沿った平面による断面視で前後方向に並ぶ２つの焦点を有する楕円形を基調とする形状を有し、前記第２反射面は、前記平面による断面視で前記出射面の車両搭載状態における後方側の前記焦点と一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線を基調とする形状であって前記出射面側に凸となる形状を有する。

また、前記第２反射面は、前記前後方向について前記出射面の２つの前記焦点の間の位置に配置されてもよい。

また、前記第２反射面は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１部分と、前記第１部分よりも車両搭載状態における前後方向についての曲率が大きい第２部分とが前記左右方向に並んだ状態で配置されてもよい。

また、前記第２反射面は、前記左右方向の両端に前記第１部分を有してもよい。

また、前記第２反射面は、前記左右方向の中央部に前記第２部分を有してもよい。

また、前記第２反射面は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１面及び当該第１面よりも曲率の大きい第２面を有しており、前記車両用導光体の左右方向端部には、前記第１面が位置してもよい。

また、前記第１面は、当該第１面により反射されて前記出射面から出射される前記光が前記配光パターンの内側に照射されるように形成されてもよい。

本発明に係る車両用前照灯は、光源と、前記光源からの光を導光して出射し、車両前方に配光パターンを照射する上記の車両用導光体とを備える。

本発明によれば、光の利用効率を向上させることが可能な車両用導光体及び車両用前照灯を提供することができる。

図１は、車両用灯具の一例を示す平面図である。 図２は、車両用灯具の一例を示す断面図である。 図３は、車両用導光体の一例を示す図である。 図４は、車両用前照灯の動作の一例を示す平面図である。 図５は、車両前方の仮想のスクリーンに照射される集光パターン及び拡散パターンの一例を示す図である。 図６は、他の例に係る車両用前照灯を示す図である。 図７は、他の例に係る車両用前照灯を示す図である。

以下、本発明に係る車両用導光体及び車両用前照灯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、車両用前照灯が車両に搭載された車両搭載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。

図１は、本実施形態に係る車両用前照灯１００の一例を示す平面図である。車両用前照灯１００は、後述する配光パターンＰ（図５参照）を車両前方に照射する。本実施形態では、配光パターンＰとして、例えばハイビームパターン、ＡＤＢパターン等が挙げられる。車両用前照灯１００は、光源１０と、車両用導光体２０とを備えている。

［光源］
光源１０は、例えば半導体光源が用いられる。このような半導体光源としては、例えばＬＥＤ等が挙げられる。光源１０は、ランバーシアン分布を形成するように光を出射する発光面１１を有する。発光面１１は、後述の車両用導光体２０の入射面２１に対向して配置される。発光面１１が車両用導光体２０に向けられた状態で配置される。本実施形態において、光源１０は、左右方向に複数、例えば５つ配置される。なお、光源１０の個数は、５つに限定されず、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。本実施形態において、光源１０は、車両用導光体２０に対して下方に配置され、発光面１１が上方に向けられている。

［車両用導光体］
図２は、車両用導光体の一例を示す断面図である。図２は、図１におけるＡ－Ａ断面に沿った構成を示す図である。図３は、車両用導光体の一例を示す図である。図３は、図２の車両用灯具を出射面とは反対側から見た一例を示す図である。車両用導光体２０は、光源１０からの光を導光して車両搭載状態における前方に出射する。本実施形態に係る車両用導光体２０は、入射面２１と、第１反射面２２と、第２反射面２３と、出射面２４とを備える。

［入射面］
入射面２１は、複数、例えば光源１０毎に設けられる。入射面２１は、車両用導光体２０の下部に配置される。なお、入射面２１は、光源１０とは１対１に対応しない位置に設けられてもよい。例えば、１つの光源１０に対して、入射面２１が複数設けられる構成であってもよい。複数の入射面２１は、車両搭載状態における左右方向に並んで配置される。入射面２１は、例えば円錐台状に形成される。本実施形態では、例えば５つの入射面２１が配置される。

各入射面２１は、第１面２１ａ及び第２面２１ｂと、を有する。第１面２１ａ及び第２面２１ｂは、光源１０からの光が入射する。第１面２１ａは、発光面１１に対向する。第１面２１ａは、平面又は光源１０側に突出する凸面である。第２面２１ｂは、光源１０の側方に配置され、光源１０の発光面１１及び第１面２１ａを囲うように円筒面状に配置される。

［第１反射面］
第１反射面２２は、入射面２１から入射した光を内面反射して略平行光にする。第１反射面２２は、入射面２１の第２面２１ｂを囲うように配置され、当該第２面２１ｂから入射した光を第２反射面２３に向けて反射する。本実施形態において、第１反射面２２は、入射面２１に対応して設けられる。本実施形態において、第１反射面２２は、例えば入射面２１毎（光源１０毎）に設けられ、５つの入射面２１に対応する位置に配置される。

［第２反射面］
第２反射面２３は、第１反射面２２からの略平行光を前方（出射面２４側）に向けて内面反射する。第２反射面２３は、図２に示す断面視において、後述する出射面２４の後方側の焦点Ｆ１と一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線ＰＢを基調とする形状である。第２反射面２３は、前方（出射面２４側）に向けて凸となっている。なお、車両用導光体２０を外部から見た場合、第２反射面２３に対応する部分は、車両用導光体２０の内側に向けて凹状となっている。

第２反射面２３は、車両用導光体２０の後側に設けられる。本実施形態において、第２反射面２３は、例えば車両用導光体２０の後側端部に設けられる。なお、車両用導光体２０において、第２反射面２３の後側端部に、車両用導光体２０を取り付けるための取付部が設けられる構成であってもよい。第２反射面２３は、出射面２４の２つの焦点Ｆ１、Ｆ２の間の位置に配置される。つまり、第２反射面２３は、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２とを結ぶ仮想線分上に配置される。

第２反射面２３は、左右方向に延びた状態で形成される第１部分２３ａと、左右方向の両端から中央部にかけて前方に向けて凸となる第２部分２３ｂとが左右方向に並んだ状態で配置される。第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、第１反射面２２に対応して配置される。第１部分２３ａは、左右方向の両端に配置される第１反射面２２と、左右方向の外側から２番目の位置に配置される第１反射面２２とに対応する位置に設けられる。第１部分２３ａは、左右方向に直線状に延びる構成であってもよいし、前後方向に湾曲された構成であってもよい。第２部分２３ｂは、左右方向の中央部に配置される。つまり、第２部分２３ｂは、左右方向の中央部に配置される第１反射面２２に対応して設けられる。第２部分２３ｂは、第１部分２３ａよりも前後方向についての曲率が大きい。

第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、例えば左右方向のどの位置においても、水平面に垂直で前後方向に沿った平面による断面を見た場合に、放物線ＰＢを基調とし出射面２４側に凸の曲線となる形状の曲面である。このため、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、第１反射面２２で内面反射される略平行光を上下方向に拡散するように反射する。

また、第１部分２３ａは、このような曲面が左右方向に延びた状態で形成される。このため、第１反射面２２で内面反射される光を左右方向について略平行光の状態で反射する。一方、第２部分２３ｂは、左右方向の両端から中央部にかけて前方に向けて凸となる形状であるため、第１反射面２２で内面反射される略平行光を左右方向に拡散するように反射する。

本実施形態では、第２部分２３ｂが左右方向の中央部に配置される。このように第２部分２３ｂを左右方向の中央部に配置することで、左右方向に拡散光を広い角度で形成できる。また、第２部分２３ｂを中央部に配置し、第１部分２３ａを左右方向の両側に配置することで、左右対称な構成となり、左右方向に均等な角度で拡散光を形成することが可能となる。

また、第２部分２３ｂを左右方向の中央部に配置することにより、左右方向の端部側に配置する場合に比べて、例えば車両用導光体２０に対して左右方向の側方にハウジング等の構造物の一部が配置された場合であっても、当該構造物の一部によって光が遮蔽されにくい構成となる。なお、この場合、第２部分２３ｂを左右方向の中央部に配置する構成に限定されず、左右方向の端部よりも中央側の位置に第２部分２３ｂが配置された構成であってもよいし、左右方向の端部に第２部分２３ｂが配置された構成であってもよい。左右方向の端部に第２部分２３ｂが配置される場合の例としては、例えば第２部分２３ｂのうち車両用導光体２０の内側に位置する面の曲率が大きく、外側に位置する面の曲率が第１部分２３ａと同程度である構成が挙げられる。

［出射面］
出射面２４は、第２反射面２３で内面反射された光を出射して車両前方に照射して配光パターンＰ（図５参照）を形成する。出射面２４は、図２に示す断面視において、焦点Ｆ１、Ｆ２を有する楕円形を基調とした形状である。出射面２４は、このような楕円形を基調とした形状が、左右方向に延びた状態で形成される。なお、車両用導光体２０のうち第２反射面２３と出射面２４との間の部分に、例えばプリズム部２５が設けられてもよい。プリズム部２５は、例えば車両用導光体２０の上面に配置されるが、他の位置に設けられてもよい。また、プリズム部２５は、設けられなくてもよい。

［動作］
次に、上記のように構成された車両用前照灯１００の動作を説明する。図４は、車両用前照灯１００の動作の一例を示す平面図である。図４では、光の経路を判別しやすくするため、プリズム部２５の一部の図示を省略している。図５は、車両前方の仮想のスクリーンに照射される集光パターン及び拡散パターンの一例を示す図である。図５において、Ｖ－Ｖ線がスクリーンの垂直線を示し、Ｈ－Ｈ線がスクリーンの左右の水平線を示す。また、ここでは、垂直線と水平線との交点が、水平方向の基準位置であるとする。

車両用前照灯１００におけるそれぞれの光源１０を点灯させることにより、発光面１１から光が放射される。この光のうち、入射面２１の第１面２１ａに入射した光は、当該第１面２１ａによって略平行光となる。また、入射面２１の第２面２１ｂに入射した光は、第１反射面２２によって内面反射されて略平行光となる。このように形成された略平行光は、第２反射面２３において出射面２４に向けて内面反射される。第２反射面２３において内面反射された光は、出射面２４から車両前方に向けて出射され、車両前方に配光パターンＰが形成される。

図２に示すように、本実施形態では、第２反射面２３が放物線状であり、出射面２４側に凸となる形状である。このため、第２反射面２３で内面反射される光Ｌは、上下方向に拡散された状態で出射面２４に向かう。また、本実施形態では、出射面２４が焦点Ｆ１、Ｆ２を有する楕円形状であり、第２反射面２３が焦点Ｆ１に一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線状である。そのため、第２反射面２３で反射された光Ｌは、出射面２４によって上下方向について略平行光となるように集光された状態で車両前方に出射される。

また、図４に示すように、第２反射面２３のうち第１部分２３ａにより内面反射されて出射面２４から出射される光Ｌ１は、左右方向に集光された状態で車両前方に出射される。この光Ｌ１により、図５に示す集光パターンＰ１が形成される。一方、第２反射面２３のうち第２部分２３ｂにより内面反射されて出射面２４から出射される光Ｌ２は、図４に示すように、左右方向に拡散された状態で車両前方に出射される。この光Ｌ２により、図５に示す拡散パターンＰ２が形成される。拡散パターンＰ２は、集光パターンＰ１に対して左右に広がった領域に形成される。配光パターンＰは、集光パターンＰ１及び拡散パターンＰ２を含んだ状態で形成される。

図６は、他の例に係る車両用前照灯１００Ａを示す図である。図６では、光の経路を判別しやすくするため、プリズム部２５の一部の図示を省略している。図６に示すように、車両用前照灯１００Ａは、光源１０及び車両用導光体２０Ａを有する。車両用導光体２０Ａは、平面視において、出射面２４Ａが左右方向の両端側から中央側にかけて前方に凸となるように湾曲した形状を有している。第２反射面２３は、出射面２４Ａの後方の焦点に一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線を基調としつつ、出射面２４Ａに対応した形状となるように形成される。車両用導光体２０Ａの他の構成については、上記実施形態と同様である。

図６に示す構成において、光源１０を点灯させた場合、上記実施形態と同様に、入射面２１に入射した光Ｌが第１反射面２２において内面反射されて略平行光となる。第１反射面２２からの光Ｌのうち、第２反射面２３の第１部分２３ａで内面反射された光Ｌ３は、左右に拡散した状態で出射面２４Ａに到達する。出射面２４Ａに到達した光は、出射面２４Ａにおいて左右方向について集光され、略平行光として車両前方に出射される。一方、第１反射面２２からの光Ｌのうち、第２反射面２３の第２部分２３ｂで内面反射された光Ｌ４は、左右に拡散した状態で出射面２４Ａに到達する。出射面２４Ａに到達した光は、出射面２４Ａにおいて、左右方向に拡散する拡散光として車両前方に出射される。

図７は、他の例に係る車両用前照灯１００Ｂを示す図である。図７では、光の経路を判別しやすくするため、プリズム部２５の一部の図示を省略している。図７に示すように、車両用前照灯１００Ｂは、光源１０及び車両用導光体２０Ｂを有する。車両用導光体２０Ｂにおいて、第２反射面２３は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１面２３ｃと、当該第１面２３ｃよりも曲率の大きい第２面２３ｄとを有している。第１面２３ｃは、第２反射面２３のうち左右方向の外側端部と、左右方向の中央部とに配置される。第１面２３ｃは、第１反射面２２からの光Ｌを略平行光として反射する。第２面２３ｄは、左右方向の外側から内側にかけて車両方向の後方に湾曲されている。第２面２３ｄは、第１反射面２２からの光Ｌを左右方向に拡散させて反射する。第２面２３ｄは、第１面２３ｃに比べて曲率が大きくなっている。第２面２３ｄは、例えば第２反射面２３のうち左右方向の外側端部に配置される第１面２３ｃと、左右方向の中央部に配置される第１面２３ｃとの間の位置にそれぞれ配置される。なお、第２面２３ｄは、第２反射面２３のうち左右方向の中央部に隣り合って配置されてもよい。また、第２面２３ｄは、１つ又は３つ以上設けられてもよい。

図７に示す構成において、光源１０を点灯させた場合、上記実施形態と同様に、入射面２１に入射した光Ｌが第１反射面２２において内面反射されて略平行光となる。第１反射面２２からの光Ｌのうち、第２反射面２３の第１面２３ｃに到達する光Ｌ５は、第１面２３ｃで略平行光として反射し、出射面２４を介して配光パターンのうち内側に位置する箇所に照射される。また、第１面２２からの光Ｌのうち第２反射面２３の第２面２３ｄに到達する光Ｌ６は、第２面２３ｄで反射して左右方向に拡散され、出射面２４を介して配光パターンのうち外側に位置する箇所に照射される。車両用導光体２０Ｂの左右方向の両端には端面による壁部が存在する。図７に示す構成では、第１面２３ｃにおいて光Ｌ５を略平行光として車両前方に反射することにより、車両用導光体２０Ｂの端面側（外側）に光を反射することを抑制でき、漏れ光の発生を抑制できる。

以上のように、本実施形態に係る車両用前照灯１００は、光源１０からの光を入射する入射面２１と、入射面２１から入射した光を内面反射して略平行光とする第１反射面２２と、第１反射面２２からの略平行光を車両搭載状態における前方に向けて内面反射する第２反射面２３と、第２反射面２３で内面反射された光を出射して車両前方に配光パターンＰを照射する出射面２４とを備え、出射面２４は、車両搭載状態において、水平面に垂直であって前後方向に沿った平面による断面視で前後方向に並ぶ２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を有する楕円形ＥＬを基調とする形状を有し、第２反射面２３は、平面による断面視で出射面２４の車両搭載状態における後方側の焦点Ｆ１と一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線ＰＢを基調とする形状であって出射面２４側に凸となる形状を有する。

この構成によれば、第２反射面２３が放物線状であり、出射面２４側に凸となる形状であるため、第２反射面２３で内面反射される光Ｌは、上下方向に拡散された状態で出射面２４に向かう。また、出射面２４が焦点Ｆ１、Ｆ２を有する楕円形状であり、第２反射面２３が焦点Ｆ１に一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線状であるため、第２反射面２３で反射された光Ｌは、出射面２４によって上下方向について略平行光となるように集光された状態で車両前方に出射される。

このように、本実施形態に係る車両用前照灯１００は、光源１０から入射面２１に入射した光を内部で拡散させて出射面２４に到達させ、出射面２４から上下方向に集光した状態で出射するため、上下方向のサイズが小さい場合であっても、光源１０からの光の多くを有効利用することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１００において、第２反射面２３は、前後方向について出射面２４の２つの焦点Ｆ１、Ｆ２の間の位置に配置される。これにより、第２反射面２３で反射される光を車両前方の出射面２４に向けて確実に拡散させることができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１００において、第２反射面２３は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１部分２３ａと、左右方向の両端から中央部にかけて前方に向けて凸となる第２部分２３ｂとが左右方向に並んだ状態で配置される。これにより、光を出射面２４側に向けて拡散させた状態で内面反射することが可能な第２部分２３ｂを有するため、拡散パターンＰ２を含む配光パターンＰを容易に形成することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１００において、第２反射面２３は、左右方向の両端に第１部分２３ａを有する。この構成により、第２部分２３ｂが左右方向の両端に配置されないようにすることができる。第２部分２３ｂが左右方向の両端に配置される構成では、例えば車両用導光体２０に対して左右方向の側方にハウジング等の構造物の一部が配置された場合に、当該構造物の一部によって拡散光の一部が遮蔽される可能性がある。これに対して、本実施形態では、第２部分２３ｂが左右方向の両端に配置されないため、拡散光の一部が遮蔽されることを抑制できる。これにより、光源１０からの光を有効利用することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１００において、第２反射面２３は、左右方向の中央部に第２部分２３ｂを有する。この構成により、左右方向の中央部から両端側に向けて広い角度で拡散光を形成することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１００は、光源１０と、光源１０からの光を導光して出射し、車両前方に配光パターンＰを照射する車両用導光体２０とを備える。この構成によれば、車両用導光体２０を上下方向に小型化する場合でも光源１０からの光の利用効率を向上させることができるため、光の利用効率が高くコンパクトな車両用前照灯１００を提供することができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に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で適宜変更を加えることができる。上記実施形態では、第２反射面２３のうち第２部分２３ｂが左右方向の中央部の１箇所に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第２部分２３ｂが複数箇所、例えば複数の第１反射面２２に対応する位置に配置されてもよい。また、第２部分２３ｂが左右方向の両端から２番目の位置（計２箇所）にそれぞれ第２部分２３ｂを配置してもよい。この場合、集光パターンＰ１の光量を抑え、拡散パターンＰ２の光量及び拡散幅を増加させることができる。

また、上記実施形態では、光源１０が車両用導光体２０の下方に配置される構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、光源１０が車両用導光体２０の上方に配置された構成であってもよい。この場合、入射面２１及び第１反射面２２については、車両用導光体２０の上方に向けて突出する部分に設けることができる。また、第２反射面２３については、上記実施形態に係る構成とは上下が反転した構成とすることができる。

Ｆ１，Ｆ２…焦点、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６…光、Ｐ…配光パターン、Ｐ１…集光パターン、Ｐ２…拡散パターン、ＥＬ…楕円形、ＰＲ…放物線、１０…光源、１１…発光面、２０，２０Ａ…車両用導光体、２１…入射面、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２２…第１反射面、２３…第２反射面、２３ａ…第１部分、２３ｂ…第２部分、２４，２４Ａ…出射面、２５…プリズム部、１００，１００Ａ，１００Ｂ…車両用前照灯

Claims (8)

1. 光源からの光を入射する入射面と、
   前記入射面から入射した前記光を内面反射して略平行光とする第１反射面と、
   前記第１反射面からの前記略平行光を車両搭載状態における前方に向けて内面反射する第２反射面と、
   前記第２反射面で内面反射された前記光を出射して車両前方に配光パターンを照射する出射面と
   を備え、
   前記出射面は、車両搭載状態において、水平面に垂直であって前後方向に沿った平面による断面視で前後方向に並ぶ２つの焦点を有する楕円形を基調とする形状を有し、
   前記第２反射面は、前記平面による断面視で前記出射面の車両搭載状態における後方側の前記焦点と一致又はほぼ一致する焦点を有する放物線を基調とする形状であって前記出射面側に凸となる形状を有する
   車両用導光体。
2. 前記第２反射面は、前記前後方向について前記出射面の２つの前記焦点の間の位置に配置される
   請求項１に記載の車両用導光体。
3. 前記第２反射面は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１部分と、前記第１部分よりも車両搭載状態における前後方向についての曲率が大きい第２部分とが前記左右方向に並んだ状態で配置される
   請求項１又は請求項２に記載の車両用導光体。
4. 前記第２反射面は、前記左右方向の両端に前記第１部分を有する
   請求項３に記載の車両用導光体。
5. 前記第２反射面は、前記左右方向の中央部に前記第２部分を有する
   請求項３又は請求項４に記載の車両用導光体。
6. 前記第２反射面は、車両搭載状態における左右方向に延びた状態で形成される第１面及び当該第１面よりも曲率の大きい第２面を有しており、
   前記車両用導光体の左右方向端部には、前記第１面が位置する
   請求項１又は請求項２に記載の車両用導光体。
7. 前記第１面は、当該第１面により反射されて前記出射面から出射される前記光が前記配光パターンの内側に照射されるように形成される
   請求項６に記載の車両用導光体。
8. 光源と、
   前記光源からの光を導光して出射し、車両前方に配光パターンを照射する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車両用導光体と
   を備える車両用前照灯。

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