JP7495932B2

JP7495932B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP7495932B2
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Inventors: 貴彦本多
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
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Description

本発明は、車両用灯具に関する。

車両用灯具として、自動車用ヘッドライトに代表される車両用前照灯や、路面等に画像を描画する描画装置等が知られている。ところで、車両用灯具では、出射する光の配光パターンを所定の配光パターンとするために様々な構成が検討されている。例えば、下記特許文献１には、光を反射する装置であるＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いて所定の配光パターンを形成する車両用灯具が開示されている。

下記特許文献１に記載の車両用灯具は、光源と、ＤＭＤと、リフレクタと、筐体とを備える。光源、ＤＭＤ、及びリフレクタは筐体によって囲われ、光源から出射する光はリフレクタによってＤＭＤに導光されている。ＤＭＤは、傾倒状態を個別に切り替え可能である複数の反射素子の反射面によって構成される反射制御面を有し、光を反射制御面によって反射して複数の反射素子の傾倒状態に応じる配光パターンを形成する。このため、下記特許文献１の車両用灯具は、ＤＭＤにおける複数の反射素子の傾倒状態を制御することで、出射する光の配光パターンを変更できる。

特開２０１４－５６７４６号公報

一般的に、光源から出射する光は拡散する。このため、特許文献１に記載の車両用灯具のように光源から出射する光をＤＭＤに導光するリフレクタを有していても、光源から出射する光の一部がリフレクタに入射せずにＤＭＤに導光されない場合がある。リフレクタに入射しない光はＤＭＤに導光されず、例えば光源やＤＭＤ等を囲う筐体等に吸収される。このように光源から出射する光の一部が車両用灯具から出射しない場合があり、エネルギー効率を向上したいとの要請がある。

そこで、本発明は、出射する光の配光パターンを変更し得るとともに、エネルギー効率を向上し得る車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的の達成のため、本発明の車両用灯具は、光源と、入射する光を反射して所定の配光パターンを有する光を出射するとともに、前記所定の配光パターンを変更可能な配光パターン形成部と、前記光源から出射する光の一部を前記配光パターン形成部に導光する導光部材と、前記光源から出射する光の他の一部を特定の配光パターンとなるように反射するリフレクタユニットと、を備えることを特徴とする。

この車両用灯具は、配光パターン形成部から出射する所定の配光パターンを有する光と、リフレクタユニットから出射する特定の配光パターンを有する光とを車外に出射できる。また、配光パターン形成部は所定の配光パターンを変更可能である。このため、この車両用灯具は、これら光を含む光によって所望の配光パターンを形成し得るとともに、この配光パターンを変更し得る。また、この車両用灯具では、光源から出射する光の一部が導光部材によって配光パターン形成部に導光され当該配光パターン形成部で反射され、光源から出射する光の他の一部がリフレクタユニットで反射される。つまり、リフレクタユニットは、光源から出射する光のうち配光パターン形成部に導光されない光を反射する。そして、この車両用灯具は、導光部材によって配光パターン形成部に導光される光と配光パターン形成部に導光されない光とを含む光によって、配光パターンを形成できる。従って、この車両用灯具は、光源から出射して導光部材に入射しない光が生じるとともに当該光を含まない光によって配光パターンを形成する場合と比べて、エネルギー効率を向上し得る。

前記リフレクタユニットは、前記光源から出射する光の前記他の一部を反射する第１反射部と、前記第１反射部で反射する光を前記特定の配光パターンとなるように反射する第２反射部と、を有することとしてもよい。

光を反射して当該光を導光する場合、一般的に反射の回数を多くすることで当該光を導光可能な範囲を広げ得る。この車両用灯具では、リフレクタユニットは、光源から出射する光のうちリフレクタユニットに入射する光を第１反射部で反射し、この反射した光を更に第２反射部で反射することで、特定の配光パターンの光を出射する。このため、このリフレクタユニットは、光を第１反射部で１回だけ反射する場合と比べて、第１反射部における光を反射する領域内の各部位で反射した各光を導光可能な範囲を広げ得る。このため、この車両用灯具は、光源からの光をリフレクタユニットが１回だけ反射する場合と比べて、リフレクタユニットから出射する光によって形成される特定の配光パターンの自由度を向上し得る。

リフレクタユニットが第１反射部と第２反射部とを有する場合、前記配光パターン形成部の光を出射する出射面と平行な所定の方向において、前記第１反射部は前記配光パターン形成部よりも前記光源側と反対側に位置し、前記第２反射部は前記第１反射部よりも前記配光パターン形成部側かつ前記配光パターン形成部よりも前記第１反射部側に位置することとしてもよい。

リフレクタユニットが第１反射部と第２反射部とを有する場合、上記車両用灯具は、前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、前記第２反射部は、前記配光パターン形成部の光を出射する出射面を含む基準面と交わることとしてもよい。

このような構成にすることで、投影レンズを備えない場合と比べて、配光パターン形成部から出射する光の所定の配光パターンの大きさ、及びリフレクタユニットから出射する光の特定の配光パターンの大きさを所望の大きさにし易い。また、第２反射部が配光パターン形成部における出射面を含む基準面と交わらない場合と比べて、配光パターン形成部から投影レンズに向かう方向における配光パターン形成部と第２反射部とのずれを小さくし得る。このため、上記の場合と比べて、配光パターン形成部から投影レンズに向かう所定の配光パターンを有する光の一部が第２反射部によって遮られたり、第２反射部から投影レンズに向かう特定の配光パターンを有する光の一部が配光パターン形成部によって遮られたりすることを抑制し得る。

上記車両用灯具は、前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、前記投影レンズの入射面における前記配光パターン形成部から出射する光が入射する第１入射領域と、前記リフレクタユニットで反射した光が入射する第２入射領域とが互いに重ならないこととしてもよい。

配光パターン形成部から出射する光とリフレクタユニットで反射した光とは互いに異なる位置から出射するため、これら光の投影レンズへの入射角は異なる。このため、これら光が投影レンズの入射面の同じ領域に入射する場合、当該領域における入射面の設計が難しくなる傾向にある。しかし、この車両用灯具では、これら光が投影レンズの入射面の互いに異なる領域に入射するため、投影レンズの設計を容易にし得る。

上記車両用灯具は、前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、前記導光部材は、反射面を有するリフレクタとされ、前記投影レンズと前記光源との間の領域全体を横切ることとしてもよい。

このような構成にすることで、光源から出射する光が直接投影レンズに入射することを抑制して意図しない光が出射することを抑制し得る。

以上のように本発明によれば、出射する光の配光パターンを変更し得るとともに、エネルギー効率を向上し得る車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態における車両用灯具を備える車両を概略的に示す正面図である。図１のII－II線における１つの灯具の鉛直方向の断面図である。投影レンズを概略的に示す正面図である。ハイビームの配光パターンを示す図である。

以下、本発明に係る車両用灯具を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。

図１は、本発明の実施形態における車両用灯具を備える車両を概略的に示す正面図である。本実施形態の車両用灯具１は自動車用の前照灯とされる。図１に示すように車両１００は、前方の左右方向のそれぞれに一対の車両用灯具１を備える。車両１００に備わる一対の車両用灯具１は、互いに左右方向に対称な形状とされる。本実施形態の車両用灯具１は、複数の灯具１ａ，１ｂが互いに横並びに並べられており、灯具１ａは灯具１ｂよりも車両１００の外側に配置され、灯具１ｂは灯具１ａよりも車両１００の中央側に配置される。本実施形態の車両用灯具１は、以下に説明するように、灯具１ａ及び１ｂから光を出射することで、ハイビームを出射するように構成される。なお、灯具１ｂの構成は特に限定されるものではない。例えば、灯具１ｂは、パラボラ型の灯具やプロジェクター型の灯具や直射レンズ型の灯具等とされてもよい。また、これら灯具１ａ，１ｂの並び順も特に限定されるものではない。

図２は、図１のII－II線における断面図であり、灯具１ａの鉛直方向の断面を概略的に示す図である。図２に示すように、車両用灯具１の一部である灯具１ａは、筐体１０と、灯具ユニット２０とを主な構成として備える。本実施形態において灯具ユニット２０は、ハイビームの一部を出射する灯具ユニットとされる。

筐体１０は、ランプハウジング１１、フロントカバー１２及びバックカバー１３を主な構成として備える。ランプハウジング１１の前方は開口しており、当該開口を塞ぐようにフロントカバー１２がランプハウジング１１に固定されている。また、ランプハウジング１１の後方には前方よりも小さな開口が形成されており、当該開口を塞ぐようにバックカバー１３がランプハウジング１１に固定されている。

ランプハウジング１１と、当該ランプハウジング１１の前方の開口を塞ぐフロントカバー１２と、当該ランプハウジング１１の後方の開口を塞ぐバックカバー１３とによって形成される空間は灯室Ｒであり、この灯室Ｒ内に灯具ユニット２０が収容されている。

本実施形態の灯具ユニット２０は、光源３０と、導光部材としてのリフレクタ４０と、配光パターン形成部５０と、リフレクタユニット６０と、投影レンズ７０と、光吸収部材８０とを主な構成として備え、不図示の構成により筐体１０に固定されている。

光源３０は、光を出射する発光素子とされ、本実施形態では光を出射する出射面が概ね長方形で白色の拡散光を出射する表面実装型のＬＥＤ（Light Emitting Diode）とされる。光源３０は、回路基板３１に実装され、光を出射する出射面が前方かつ上方を向くように配置される。なお、光源３０の数や種類は特に限定されるものではなく、例えば、光源３０はレーザ光を出射するレーザ素子とされてもよい。

導光部材としてのリフレクタ４０は、光源３０から出射する光の一部を後述する配光パターン形成部５０に導光する部材であり、光源３０から出射する光の一部を反射面４０ｒによって配光パターン形成部５０に向けて反射するように構成される。また、光源３０から出射する光の他の一部はリフレクタ４０に入射しない。

本実施形態のリフレクタ４０は、曲面状の板状部材とされ、前方側から光源３０に被さるように配置される。リフレクタ４０における光源３０側の面が光源３０から出射する光を反射する反射面４０ｒとされる。この反射面４０ｒは光源３０側と反対側に凹状となるように湾曲し、例えば、回転楕円曲面を基調として光源３０から出射する光を集光して配光パターン形成部５０に照射するように構成される。

配光パターン形成部５０は、入射する光を反射して所定の配光パターンを有する光を出射するとともに、この所定の配光パターンを変更可能に構成される。本実施形態の配光パターン形成部５０は、所謂ＤＭＤとされ、反射部５１と、縁部カバー５２と、保護カバー５３とを主な構成として備える。なお、図２では反射部５１の内部の記載が省略されている。反射部５１は、入射する光を反射する反射制御面５１Ｓを有し、この反射制御面５１Ｓによって反射する光によって所定の配光パターンを形成するように構成される。本実施形態では、反射部５１は、正面視において概ね長方形に形成され、正面視における全領域が反射制御面５１Ｓとされている。縁部カバー５２は、反射部５１の側面の全周及び反射制御面５１Ｓと反対側を覆っている。保護カバー５３は、透光性を有する板状部材とされ、反射制御面５１Ｓを覆うように縁部カバー５２に固定される。

配光パターン形成部５０は、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射した光が保護カバー５３を介して反射制御面５１Ｓに照射されるように配置される。本実施形態では、配光パターン形成部５０は、光源３０よりも後方側かつ上方側に位置するとともに、保護カバー５３の面５３Ｓが概ね鉛直かつ左右方向に延在するように配置される。そして、反射制御面５１Ｓで反射した光は、保護カバー５３を介して配光パターン形成部５０から出射する。このため、保護カバー５３の反射制御面５１Ｓ側と反対側の面５３Ｓは、配光パターン形成部５０における入射面及び出射面である。なお、縁部カバー５２は特に限定されるものではなく、例えば反射部５１の背面側を覆っていなくてもよい。また、配光パターン形成部５０は縁部カバー５２や保護カバー５３を備えなくてもよい。

反射部５１は、不図示の二次元配列される複数の反射素子を有し、反射部５１の反射制御面５１Ｓはこれら複数の反射素子の反射面によって構成されている。複数の反射素子は、不図示の基板に個別に傾倒可能に支持される。この複数の反射素子は、一方側に所定の角度傾倒する第１傾倒状態と他方側に所定の角度傾倒する第２傾倒状態とにそれぞれ個別に切り替え可能とされている。反射部５１には不図示の反射部駆動回路が接続され、この反射部駆動回路によるそれぞれの反射素子に対する印加電圧に応じてそれぞれの反射素子の傾倒状態が切り換えられる。このため、それぞれの反射素子は、傾倒状態に応じて入射する光を所定の方向または他の所定の方向に反射する。なお、複数の反射素子の傾倒状態が当該複数の反射素子の反射面が同一平面上に位置する状態とされる場合の反射制御面５１Ｓは、保護カバー５３の面５３Ｓと概ね平行である。

このような配光パターン形成部５０は、反射部５１の複数の反射素子の傾倒状態を制御することで、反射制御面５１Ｓから所定の方向に向けて出射する光によって所定の配光パターンを形成できるとともに、この配光パターンを変更できる。また、配光パターン形成部５０は、反射素子の傾倒状態を経時的に制御することで、所定の配光パターンにおける光の強度分布を所定の強度分布にできる。なお、反射制御面５１Ｓによって所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて反射される光の多くは、後述する光吸収部材８０によって熱に変換される。

リフレクタユニット６０は、光源３０から出射する光のうち導光部材としてのリフレクタ４０に入射せずに配光パターン形成部５０に導光されない光の少なくとも一部を特定の配光パターンとなるように反射する。このため、光源３０から出射する光の一部は、リフレクタ４０で反射されて配光パターン形成部５０に入射し、当該配光パターン形成部５０で反射される。また、光源３０から出射する光の他の一部は、リフレクタユニット６０に入射して当該リフレクタユニット６０で反射される。本実施形態では、リフレクタユニット６０は、第１反射部６１と、第２反射部６２とを有する。そして、リフレクタユニット６０は、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射されない光の少なくとも一部を第１反射部６１によって第２反射部６２に向けて反射する。また、リフレクタユニット６０は、第１反射部６１で反射した光を第２反射部６２によって特定の配光パターンとなるように反射する。つまり、リフレクタユニット６０は、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射されない光を２回反射することで、特定の配光パターンの光を出射している。また、第１反射部６１は第２反射部６２に光を導光している。また、本実施形態では、配光パターン形成部５０の反射制御面５１Ｓから所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて出射する光が第１反射部６１に入射し、第１反射部６１は当該光を後述する光吸収部材８０に向けて反射する。

本実施形態の第１反射部６１は、前後方向及び左右方向に延在する曲面状の板状部材とされる。第１反射部６１は、配光パターン形成部５０よりも前方かつ上方に配置される。このため、配光パターン形成部５０の光を出射する出射面である面５３Ｓと平行な上下方向において、第１反射部６１は配光パターン形成部５０よりも光源３０側と反対側に位置していると理解できる。第１反射部６１における光源３０側の面が光源３０から出射してリフレクタ４０で反射されない光を反射する反射面６１ｒとされ、上下方向において、この反射面６１ｒと光源３０とが互いに重なっている。

本実施形態の第２反射部６２は、上下方向及び左右方向に延在する曲面状の板状部材とされる。第２反射部６２は、第１反射部６１と離隔しており、第１反射部６１よりも下方かつ配光パターン形成部５０よりも上方に配置されている。このため、配光パターン形成部５０の光を出射する出射面である面５３Ｓと平行な上下方向において、第２反射部６２は第１反射部６１よりも配光パターン形成部５０側かつ配光パターン形成部５０よりも第１反射部６１側に位置すると理解できる。また、第２反射部６２は、配光パターン形成部５０における保護カバー５３の面５３Ｓを含む基準面ＲＰ１と交わっている。なお、この基準面ＲＰ１は平面である。第２反射部６２における前方側の面が第１反射部６１の反射面６１ｒで反射した光を反射する反射面６２ｒとされる。なお、第２反射部６２は、第１反射部６１に接続していてもよく、第１反射部６１と第２反射部６２とが一体に形成されていてもよく、反射面６１ｒと反射面６２ｒとが接続していてもよい。

第１反射部６１の反射面６１ｒは、光源３０側と反対側に凹状となるように湾曲している。この反射面６１ｒは、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射されない光の少なくとも一部が第２反射部６２の反射面６２ｒに集光するように当該光を反射する。具体的には、この反射面６１ｒは、一方の焦点が光源３０と重なり他方の焦点が第２反射部６２の反射面６２ｒと重なる回転楕円曲面を基調とする曲面とされ、この回転楕円曲面の少なくとも一部を含んでいる。この回転楕円曲面における反射面６２ｒと重なる焦点は、この反射面６２ｒの中心またはその近傍に位置している。一方、第２反射部６２の反射面６２ｒは、左右方向において後方側に凹状となるように湾曲し、第１反射部６１で反射した光を特定の配光パターンとなるように前方へ向けて反射する。そして、リフレクタユニット６０から特定の配光パターンを有する光が出射する。また、本実施形態では、第１反射部６１の反射面６１ｒは、配光パターン形成部５０の反射制御面５１Ｓから所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて出射する光を後述する光吸収部材８０に向けて反射する。つまり、この光が反射面６１ｒによって光吸収部材８０に向けて反射するように、第１反射部６１及び配光パターン形成部５０の配置、及び反射面６１ｒの形状が調節されている。なお、第１反射部６１の反射面６１ｒは、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射されない光の少なくとも一部を第２反射部６２の反射面６２ｒに向けて反射すればよく、例えば平面とされもよい。また、第２反射部６２の反射面６２ｒは、第１反射部６１で反射した光を特定の配光パターンとなるように反射すればよく、例えば平面とされてもよい。

投影レンズ７０は、入射する光の発散角を調節するレンズである。投影レンズ７０は、配光パターン形成部５０、及び第２反射部６２よりも前方に配置される。配光パターン形成部５０から出射する所定の配光パターンを有する光、及びリフレクタユニット６０から出射する特定の配光パターンを有する光が投影レンズ７０に入射し、これら光の発散角が投影レンズ７０で調整される。このように投影レンズ７０で発散角が調整されたこれら光がフロントカバー１２を介して灯具１ａから出射する。本実施形態では、投影レンズ７０は、入射面７０ｉ及び出射面７０ｏが凸状に形成されたレンズとされる。投影レンズ７０の光軸７０ａは、配光パターン形成部５０における反射制御面５１Ｓの中心またはその近傍を通り、投影レンズ７０の後方焦点は、反射制御面５１Ｓ上またはその近傍に位置している。また、投影レンズ７０の光軸７０ａは、反射制御面５１Ｓと概ね垂直である。この投影レンズ７０の光軸７０ａを基準とする場合、配光パターン形成部５０の光を出射する出射面である面５３Ｓと平行な上下方向において、リフレクタユニット６０の第１反射部６１は、この光軸７０ａよりも光源３０側と反対側に位置している。また、第２反射部６２は、第１反射部６１よりも光軸７０ａ側かつ光軸７０ａよりも第１反射部６１側に位置している。また、投影レンズ７０と光源３０との間の領域全体を導光部材としてのリフレクタ４０が横切っている。なお、投影レンズ７０の上部や下部が切り欠かれてもよい。

図３は、投影レンズ７０を概略的に示す正面図であり、投影レンズ７０を入射面７０ｉ側から見る図である。図３に示すように、入射面７０ｉは、第１領域７０ｉａと、第２領域７０ｉｂとを含んでいる。なお、図３において、第２領域７０ｉｂにはハッチングが施されている。第１領域７０ｉａは、第２領域７０ｉｂよりも上方側に位置している。つまり、第１領域７０ｉａは、第２領域７０ｉｂよりも光源３０側と反対側に位置している。第２領域７０ｉｂには、光を拡散する不図示の複数の拡散素子が設けられている。拡散素子として、突起や窪みが挙げられる。このような拡散素子の上下左右の幅は概ね１ｍｍであることが好ましい。また、拡散素子が突起とされる場合、拡散素子の高さは概ね１０μｍよりも小であることが好ましい。また、拡散素子が窪みとされる場合、拡散素子の深さは概ね１０μｍよりも小であることが好ましい。また、隣接する拡散素子間の距離は概ね１ｍｍであることが好ましい。そして、配光パターン形成部５０から出射する所定の配光パターンを有する光は、第１領域７０ｉａ内に入射し、リフレクタユニット６０で反射した光は、第２領域７０ｉｂ内に入射する。このため、配光パターン形成部５０から出射する所定の配光パターンを有する光が入射する第１入射領域と、リフレクタユニット６０で反射した光が入射する第２入射領域とが互いに重ならず、この第２入射領域には複数の拡散素子が設けられていると理解できる。なお、第２入射領域には拡散素子が設けられていなくてもよい。また、第１入射領域と第２入射領域とが互いに重なっていてもよい。

光吸収部材８０は、光吸収性を有する部材であり、入射する光の多くを熱に変換するように構成される。図２に示すように、本実施形態では、光吸収部材８０は、光吸収性を有する板状部材とされ、配光パターン形成部５０よりも下方、及び光源３０よりも後方に配置される。このため、配光パターン形成部５０の面５３Ｓと平行な上下方向において、光吸収部材８０は配光パターン形成部５０よりも光源３０側に位置していると理解できる。また、配光パターン形成部５０の面５３Ｓと垂直な前後方向において、光吸収部材８０は光源３０よりも配光パターン形成部５０側に位置していると理解できる。なお、前後方向において、配光パターン形成部５０の一部は、配光パターン形成部５０よりも光源３０側に位置している。そして、配光パターン形成部５０の反射制御面５１Ｓから所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて出射してリフレクタユニット６０における第１反射部６１の反射面６１ｒで反射する光が光吸収部材８０に入射し、この光の多くが熱に変換される。光吸収部材８０として、例えばアルミニウム等の金属から構成されて表面に黒アルマイト加工等が施される板状部材が挙げられる。なお、光吸収部材８０は、筐体１０のランプハウジング１１と一体に形成されて、ランプハウジング１１の一部とされてもよい。また、灯具ユニット２０が光源３０や配光パターン形成部５０が搭載されるヒートシンクを更に備える場合、光吸収部材８０は、このヒートシンクと一体に形成されて、ヒートシンクの一部とされてもよい。

次に車両用灯具１の動作について説明する。具体的には、ハイビームを出射する動作について説明する。

本実施形態では、車両用灯具１の灯具１ａ，１ｂから出射する光によってハイビームの配光パターンが形成される。図２に示すように、灯具１ａでは、不図示の電源から電力が供給されることで、光源３０から白色の光が出射する。光源３０から出射する光の一部は、導光部材としてのリフレクタ４０の反射面４０ｒによって配光パターン形成部５０に向かって反射される。このリフレクタ４０の反射面４０ｒで反射した光Ｌ１Ａは、集光して配光パターン形成部５０の反射制御面５１Ｓに照射され、反射制御面５１Ｓによって反射される。本実施形態では、この光Ｌ１Ａは、反射制御面５１Ｓの全面に照射される。そして、配光パターン形成部５０から所定の方向に所定の配光パターンを有する光Ｌ１Ｂが出射し、この光Ｌ１Ｂは、投影レンズ７０を透過し、フロントカバー１２を介して灯具１ａから出射する。なお、反射制御面５１Ｓから所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて出射する光Ｌ１Ｃの多くは、リフレクタユニット６０における第１反射部６１の反射面６１ｒで反射され、光吸収部材８０に入射して熱に変換される。また、光源３０から出射する光の他の一部でありリフレクタ４０の反射面４０ｒで反射されない光の少なくとも一部は、リフレクタユニット６０における第１反射部６１の反射面６１ｒで第２反射部６２に向かって反射される。この第１反射部６１の反射面６１ｒで反射された光Ｌ２Ａは、第２反射部６２の反射面６２ｒによって特定の配光パターンとなるように反射される。そして、リフレクタユニット６０から特定の配光パターンを有する光Ｌ２Ｂが出射し、この光Ｌ２Ｂは、投影レンズ７０を透過し、フロントカバー１２を介して灯具１ａから出射する。

図４はハイビームの配光パターンを示す図である。図４においてＳは水平線を示す。図４に示すように、ハイビームの配光パターンＰＨは、複数の配光パターンから形成される。具体的には、ハイビームの配光パターンＰＨは、光Ｌ１Ｂによって形成される所定の配光パターンＰＴ１と、光Ｌ２Ｂによって形成される特定の配光パターンＰＴ２と、灯具１ｂから出射する光によって形成される配光パターンＰＴ３とによって形成される。なお、図４において、ハイビームの配光パターンＰＨの輪郭は太線で示され、所定の配光パターンＰＴ１の輪郭は点線で示され、特定の配光パターンＰＴ２の輪郭は一点鎖線で示され、配光パターンＰＴ３の輪郭は二点鎖線で示されている。また、所定の配光パターンＰＴ１の輪郭及び配光パターンＰＴ３の輪郭のうち、ハイビームの配光パターンＰＨの輪郭と重なる部位は、ハイビームの配光パターンＰＨの輪郭からずらして示されている。

図４に示すように、ハイビームの配光パターンＰＨのうち上部は所定の配光パターンＰＴ１によって形成され、下部は特定の配光パターンＰＴ２と配光パターンＰＴ３によって形成される。所定の配光パターンＰＴ１の下部と配光パターンＰＴ３の上部とは互いに重なっている。つまり、灯具１ａの配光パターン形成部５０における反射部５１の複数の反射素子の傾倒状態は、このような所定の配光パターンＰＴ１が形成されるように制御される。また、特定の配光パターンＰＴ２の全体は、配光パターンＰＴ３と重なっている。また、特定の配光パターンＰＴ２と所定の配光パターンＰＴ１とは互いに重なっていない。つまり、灯具１ａのリフレクタユニット６０は、特定の配光パターンＰＴ２がこのようになるように構成されている。

本実施形態の車両用灯具１は、上記のように、灯具１ａから所定の配光パターンＰＴ１を有する光Ｌ１Ｂ及び特定の配光パターンＰＴ２を有する光Ｌ２Ｂを出射し、灯具１ｂから配光パターンＰＴ３を有する光を出射する。そして、これら光によってハイビームの配光パターンＰＨが形成され、車両用灯具１からハイビームが出射される。このように出射されるハイビームの配光パターンＰＨの一部は、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂを含む光によって形成される。このため、ハイビームの配光パターンＰＨのうちこの光Ｌ１Ｂを含む光によって形成される領域であり、図４における所定の配光パターンＰＴ１と重なる領域の配光パターンを変更することができる。従って、例えば、車両１００前方の状況に応じてこの領域の配光パターンを変更することができ、車両用灯具１から出射するハイビームをＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）とすることができる。なお、特定の配光パターンＰＴ２は、所定の配光パターンＰＴ１と重なっていてもよい。また、特定の配光パターンＰＴ２の少なくとも一部は、所定の配光パターンＰＴ１及び灯具１ｂから出射する光の配光パターンＰＴ３と重なっていなくてもよい。この場合、車両用灯具１から出射される光が照射される領域を拡大することができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具は、光源３０と、導光部材としてのリフレクタ４０と、配光パターン形成部５０と、リフレクタユニット６０と、を備える。リフレクタ４０は、光源３０から出射する光の一部を配光パターン形成部５０に導光する。配光パターン形成部５０は、入射する光Ｌ１Ａを反射して所定の配光パターンＰＴ１を有する光Ｌ１Ｂを出射するとともに、当該所定の配光パターンＰＴ１を変更可能である。リフレクタユニット６０は、光源３０から出射する光の他の一部を特定の配光パターンＰＴ２となるように反射する。

本実施形態の車両用灯具１は、配光パターン形成部５０から出射する所定の配光パターンＰＴ１を有する光Ｌ１Ｂと、リフレクタユニット６０から出射する特定の配光パターンＰＴ２を有する光Ｌ２Ｂとを車外に出射できる。また、配光パターン形成部５０は所定の配光パターンＰＴ１を変更可能である。このため、本実施形態の車両用灯具１は、これら光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂを含む光によって所望の配光パターンを形成し得るとともに、この配光パターンを変更し得、例えば上記のようにＡＤＢを出射することができる。また、本実施形態の車両用灯具１では、光源３０から出射する光の一部が導光部材としてのリフレクタ４０によって配光パターン形成部５０に導光され当該配光パターン形成部５０で反射される。また、光源３０から出射する光の他の一部がリフレクタユニット６０で反射される。つまり、リフレクタユニット６０は、光源３０から出射する光のうち配光パターン形成部５０に導光されない光を反射する。そして、本実施形態の車両用灯具１は、リフレクタ４０によって配光パターン形成部５０に導光される光と配光パターン形成部５０に導光されない光とを含む光によって、配光パターンを形成できる。従って、本実施形態の車両用灯具１は、光源３０から出射してリフレクタ４０に入射しない光が生じるとともに当該光を含まない光によって配光パターンを形成する場合と比べて、エネルギー効率を向上し得る。

本実施形態の車両用灯具１では、リフレクタユニット６０は、第１反射部６１と、第２反射部６２と、を有する。第１反射部６１は、光源３０から出射する光のうち配光パターン形成部５０に導光されない光の少なくとも一部を反射する。第２反射部６２は、第１反射部６１で反射する光Ｌ２Ａを特定の配光パターンとなるように反射する。光を反射して当該光を導光する場合、一般的に反射の回数を多くすることで当該光を導光可能な範囲を広げ得る。本実施形態のリフレクタユニット６０は、光源３０から出射する光のうちリフレクタユニット６０に入射する光を第１反射部６１で反射し、この反射した光Ｌ２Ａを更に第２反射部６２で反射することで、特定の配光パターンＰＴ２の光Ｌ２Ｂを出射する。このため、本実施形態のリフレクタユニット６０は、光を第１反射部６１で１回だけ反射する場合と比べて、第１反射部６１における光を反射する領域内の各部位で反射した各光を導光可能な範囲を広げ得る。このため、本実施形態の車両用灯具１は、光源３０からの光をリフレクタユニット６０が１回だけ反射する場合と比べて、リフレクタユニット６０から出射する光Ｌ２Ｂによって形成される特定の配光パターンＰＴ２の自由度を向上し得る。

本実施形態の車両用灯具１では、第１反射部６１の反射面６１ｒは、一方の焦点が光源３０と重なり他方の焦点が第２反射部６２の反射面６２ｒと重なる回転楕円曲面の少なくとも一部を含む曲面とされる。このため、第１反射部６１の反射面６１ｒが平面とされる場合と比べて、第１反射部６１で反射して第２反射部６２に入射する光量を増加し得、リフレクタユニット６０から出射する光の光量を増加し得る。

本実施形態の車両用灯具１は、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂ、及びリフレクタユニット６０で反射した光Ｌ２Ｂが透過する投影レンズ７０を更に備える。このため、本実施形態の車両用灯具１は、投影レンズ７０を備えない場合と比べて、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂの所定の配光パターンの大きさ、及びリフレクタユニット６０から出射する光Ｌ２Ｂの特定の配光パターンの大きさを所望の大きさにし易い。

本実施形態の車両用灯具１は、上記の投影レンズ７０を備え、第２反射部６２は、配光パターン形成部５０における所定の配光パターンを有する光Ｌ１Ｂを出射する出射面である保護カバー５３の面５３Ｓを含む基準面ＲＰ１と交わる。このため、第２反射部６２が配光パターン形成部５０におけるこの基準面ＲＰ１と交わらない場合と比べて、配光パターン形成部５０から投影レンズ７０に向かう方向における配光パターン形成部５０と第２反射部６２とのずれを小さくし得る。このため、本実施形態の車両用灯具１は、上記の場合と比べて、配光パターン形成部５０から投影レンズ７０に向かう所定の配光パターンを有する光Ｌ１Ｂの一部が第２反射部６２によって遮られたり、第２反射部６２から投影レンズ７０に向かう特定の配光パターンを有する光Ｌ２Ｂの一部が配光パターン形成部５０によって遮られたりすることを抑制し得る。

本実施形態の車両用灯具１では、投影レンズ７０の入射面７０ｉにおける配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂが入射する第１入射領域と、リフレクタユニット６０で反射した光Ｌ２Ｂが入射する第２入射領域とが互いに重ならない。配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂとリフレクタユニット６０で反射した光Ｌ２Ｂとは互いに異なる位置から出射するため、これら光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂの投影レンズ７０への入射角は異なる。このため、これら光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂが投影レンズ７０の入射面７０ｉの同じ領域に入射する場合、当該領域における入射面７０ｉの設計が難しくなる傾向にある。しかし、本実施形態の車両用灯具では、これら光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂが投影レンズ７０の入射面７０ｉの互いに異なる領域に入射するため、投影レンズ７０の設計を容易にし得る。

本実施形態の車両用灯具１では、投影レンズ７０の入射面７０ｉにおける上記の第２入射領域に、光を拡散する複数の拡散素子が設けられている。このため、リフレクタユニット６０から出射する光Ｌ２Ｂによって形成される特定の配光パターンＰＴ２の輪郭をぼやかすことができる。このため、特定の配光パターンＰＴ２の輪郭を目立ちにくくして運転者が違和感を覚えることを抑制し得る。なお、特定の配光パターンＰＴ２の輪郭をぼやかす観点では、第２入射領域、及び投影レンズ７０の出射面７０ｏにおけるリフレクタユニット６０で反射してこの第２入射領域に入射する光Ｌ２Ｂが出射する出射領域の少なくとも一方に、複数の拡散素子が設けられていればよい。

本実施形態の車両用灯具１では、リフレクタ４０は、投影レンズ７０と光源３０との間の領域全体を横切る。このため、本実施形態の車両用灯具１は、光源３０から出射する光が直接投影レンズ７０に入射することを抑制して意図しない光が出射することを抑制し得る。

以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、車両用灯具１は、ハイビームを照射するものとされたが、本発明は特に限定されない。例えば、車両用灯具１は、ロービームとともに画像を構成する光を路面等の被照射体に照射するものとされてもよい。この場合、例えば、上記実施形態の灯具１ａにおける灯具ユニット２０を上下反転させた構成にする。つまり、配光パターン形成部５０は光源３０よりも下方に配置され、リフレクタユニット６０の第１反射部６１は、配光パターン形成部５０よりも前方かつ下方に配置される。また、第２反射部６２は、第１反射部６１よりも上方かつ配光パターン形成部５０よりも下方に配置される。また、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ２Ｂが車両前方の路面に照射されるように、配光パターン形成部５０の向きや投影レンズ７０の形状が調節される。また、光Ｌ２Ｂによって形成される特定の配光パターンＰＴ２の全体が灯具１ｂから出射する光によって形成される配光パターンＰＴ３と重なるように、第１反射部６１の反射面６１ｒ及び第２反射部６２の反射面６２ｒの形状、投影レンズ７０の形状等が調節される。そして、この特定の配光パターンＰＴ２と配光パターンＰＴ３とによってロービームの配光パターンを形成する。つまり、光源３０から出射する光のうち配光パターン形成部５０に導光されない光の少なくとも一部がロービームに利用される。また、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂが画像を構成する光となるように、配光パターン形成部５０における反射部５１の複数の反射素子の傾倒状態を制御する。このようにすることで、ロービームとともに画像を構成する光を路面に照射することができる。また、反射素子の傾倒状態を制御することで、この画像を変化させることができる。この場合、車両用灯具１から出射する光の配光パターンは、ロービームと画像を構成する光とによって形成される配光パターンと理解できる。そして、灯具１ａがこのような構成とされたとしても、車両用灯具１は、上記実施形態と同様に、光源３０から出射してリフレクタ４０に入射しない光が生じるとともに当該光を含まない光によって配光パターンを形成する場合と比べて、エネルギー効率を向上し得る。

また、上記実施形態では、配光パターン形成部５０から出射する光Ｌ１Ｂ、及びリフレクタユニット６０から出射する光Ｌ２Ｂは、灯具１ａから車両１００の前方に向かって出射された。しかし、こられ光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂの灯具１ａから出射方向は、互いに異なっていてもよい。例えば、灯具１ａから光Ｌ１Ａを車両１００の側方の路面に向けて出射し、灯具１ａから光Ｌ１Ｂを車両１００の前方に向けて出射してもよい。また、車両用灯具１が画像を構成する光を路面等の被照射体に照射可能とされる場合、車両用灯具１が出射する光の方向や車両用灯具１が車両に取り付けられる位置は特に限定されない。

また、上記実施形態では、灯具１ａから出射する光と灯具１ｂから出射する光とによってハイビームの配光パターンが形成されていた。しかし、車両用灯具１は、灯具１ａから出射する光のみによってハイビーム等の配光パターンを形成してもよい。また、車両用灯具１は、灯具１ａ，１ｂとは異なる更に別の灯具を備え、これら灯具から出射する光によってハイビーム等の配光パターンを形成してもよい。

また、上記実施形態では、車両用灯具１は、光源３０から出射する光を配光パターン形成部５０に導光する導光部材として、リフレクタ４０を備えていた。しかし、導光部材は特に限定されるものではない。例えば導光部材がレンズとされ、当該レンズによって光源３０から出射する光を配光パターン形成部５０に導光してもよい。

また、上記実施形態では、配光パターン形成部５０の出射面である面５３Ｓと平行な方向において、第１反射部６１は、配光パターン形成部５０よりも光源３０側と反対側に位置していた。また、第２反射部６２は、上記の方向において、第１反射部６１よりも配光パターン形成部５０側かつ配光パターン形成部５０よりも第１反射部６１側に位置していた。しかし、第１反射部６１や第２反射部６２の位置は特に限定されるものではない。例えば、上記の方向において、第２反射部６２は、配光パターン形成部５０よりも第１反射部６１側と反対側に位置していてもよい。つまり、第１反射部６１と第２反射部６２との間に配光パターン形成部５０が位置するように第１反射部６１と第２反射部６２とが配置されてもよい。また、第１反射部６１は、上記の方向において、光源３０よりも配光パターン形成部５０側と反対側に配置されてもよい。

また、上記実施形態では、リフレクタユニット６０は、第１反射部６１の反射面６１ｒと第２反射部６２の反射面６２ｒとによって光を２回反射して、特定の配光パターンＰＴ２の光Ｌ２Ｂを出射していた。しかし、リフレクタユニット６０は、光源３０から出射する光のうち配光パターン形成部５０に導光されない光の少なくとも一部を特定の配光パターンＰＴ２となるように反射できればよい。例えば、リフレクタユニット６０は、第１反射部６１から構成され、光源３０から出射する光のうち配光パターン形成部５０に導光されない光の少なくとも一部を第１反射部６１の反射面６１ｒによって特定の配光パターンＰＴ２となるように反射してもよい。

また、上記実施形態では、リフレクタユニット６０は、配光パターン形成部５０の反射制御面５１Ｓから所定の方向と異なる他の所定の方向に向けて出射する光Ｌ１Ｃがリフレクタユニット６０に入射し、リフレクタユニット６０はこの光Ｌ１Ｃを光吸収部材８０に向けて反射していた。しかし、反射制御面５１Ｓから出射するこの光Ｌ１Ｃが直接光吸収部材８０に入射するように、光源３０、リフレクタ４０、配光パターン形成部５０、リフレクタユニット６０、及び光吸収部材８０が配置されてもよい。この際、光源３０から出射してリフレクタ４０で反射した光Ｌ１Ａ、光源３０から出射してリフレクタユニット６０の第1反射部６１で反射した光Ｌ２Ａ、反射制御面５１Ｓから出射する所定の配光パターンを有する光Ｌ１Ｂ、及びリフレクタユニット６０から出射する光Ｌ２Ｂが光吸収部材８０に入射しないように、これらの部材が配置されることが好ましい。

また、上記実施形態では、車両用灯具１は、１つのレンズから成る投影レンズ７０を備えていた。しかし、車両用灯具１が備える投影レンズ７０は、光軸方向に並列される複数のレンズから成るレンズ群とされてもよく、並列される複数のレンズは、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面レンズ等のうち複数種類のレンズを含んでいてもよい。また、車両用灯具１は、投影レンズ７０を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態では、配光パターン形成部５０は、所謂ＤＭＤとされた。しかし、配光パターン形成部５０は、入射する光を反射して所定の配光パターンを有する光を出射するとともに、当該所定の配光パターンを変更可能であればよい。例えば、配光パターン形成部として、反射型の液晶パネルであるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いることができる。配光パターン形成部がＬＣＯＳとされる場合、車両用灯具１は光吸収部材８０を備えなくてもよい。

ＬＣＯＳは、それぞれ独立して電位が制御される複数の電極が表面にマトリックス状に配置されたシリコン基板、透明電極、及び電極と透明電極とに挟まれる液晶層を備える。ＬＣＯＳでは、複数の電極の電位がそれぞれ独立して制御されることによって、それぞれの電極と透明電極とに挟まれる液晶層の屈折率が独立して変化する。このため、透明電極側から入射して電極で反射して透明電極側から出射する光は、電極の電位に応じる屈折率とされる液晶層を透過する。従って、ＬＣＯＳに入射する光の位相は各電極に対応する部位ごとに調節され、位相分布が変調された光がＬＣＯＳから出射する。位相が互いに異なる光は干渉し合って回折するため、ＬＣＯＳは、各電極に対応する液晶層の屈折率から成るパターンに応じて入射する光を回折し、この屈折率のパターンに基づく配光パターンの光を出射する。上記のように、ＬＣＯＳでは、透明電極側から入射する光は、電極で反射して透明電極側から出射し、この透明電極側から出射する光によって配光パターンが形成される。このため、ＬＣＯＳでは、電極の透明電極側の面が光を反射する反射面であり、電極の透明電極側の面によって反射する光によって配光パターンが形成されると理解できる。また、ＬＣＯＳは、複数の電極の電位を制御することで、電極の透明電極側の面によって反射する光によって形成される配光パターンを変更できる。

本発明によれば、出射する光の配光パターンを変更し得るとともに、エネルギー効率を向上し得る車両用灯具が提供され、自動車等の車両用灯具などの分野において利用可能である。

Claims

光源と、
二次元配列され傾倒状態を個別に切り替え可能な複数の反射素子を含み、入射する光を前記複数の反射素子で反射して前記複数の反射素子の傾倒状態に応じる配光パターンを有する光を出射する配光パターン形成部と、
前記光源から出射する光の一部を前記配光パターン形成部に導光する導光部材と、
前記光源から出射する光のうち前記導光部材に入射しない光の少なくとも一部を特定の配光パターンとなるように反射するリフレクタユニットと、
を備える
ことを特徴とする車両用灯具。
前記リフレクタユニットは、前記光源から出射する光のうち前記導光部材に入射しない光の少なくとも一部を反射する第１反射部と、前記第１反射部で反射する光を前記特定の配光パターンとなるように反射する第２反射部と、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。
前記配光パターン形成部の光を出射する出射面と平行な所定の方向において、前記第１反射部は前記配光パターン形成部よりも前記光源側と反対側に位置し、前記第２反射部は前記第１反射部よりも前記配光パターン形成部側かつ前記配光パターン形成部よりも前記第１反射部側に位置する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、
前記第２反射部は、前記配光パターン形成部の光を出射する出射面を含む基準面と交わる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の車両用灯具。
前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、
前記投影レンズの入射面における前記配光パターン形成部から出射する光が入射する第１入射領域と、前記リフレクタユニットで反射した光が入射する第２入射領域とが互いに重ならない
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
前記配光パターン形成部から出射する光、及び前記リフレクタユニットで反射した光が透過する投影レンズを更に備え、
前記導光部材は、反射面を有するリフレクタとされ、前記投影レンズと前記光源との間の領域全体を横切る
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用灯具。