WO2018012058A1 - 照明装置および車両用前照灯 - Google Patents

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WO2018012058A1
WO2018012058A1 PCT/JP2017/014057 JP2017014057W WO2018012058A1 WO 2018012058 A1 WO2018012058 A1 WO 2018012058A1 JP 2017014057 W JP2017014057 W JP 2017014057W WO 2018012058 A1 WO2018012058 A1 WO 2018012058A1
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lens
light
lighting device
incident
entrance
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孝司 松田
真弘 笠野
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/13—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region

Definitions

  • the present disclosure relates to a lighting device and a vehicle headlamp using the lighting device.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the illumination device 100 described in Patent Document 1.
  • the lighting device 100 includes a light emitting diode (LED) 101, a substrate 102, a reflecting plate 103, and an opening 104. The light diverging from the LED 101 is reflected by the reflecting plate 103 and is irradiated in a predetermined direction through the opening 104.
  • LED light emitting diode
  • the stripe unevenness refers to, for example, a bright line or a dark line generated between light distributions of a plurality of lighting devices when a road surface is illuminated. When such streak unevenness occurs, an unnatural pattern appears on the road surface, and the driver's visibility decreases.
  • an illumination device includes a light emitting element, a first lens that captures light generated by the light emitting element and emits the light, and captures light emitted from the first lens.
  • a second lens that emits light in a predetermined direction, wherein the first lens is incident on the first lens entrance through which light generated by the light emitting element is incident, and the first lens is incident from the first lens entrance.
  • a first lens exit that emits light that has passed through the interior; and a plurality of first lens side wall surfaces provided between the first lens entrance and the first lens exit.
  • the plurality of first lens side wall surfaces have a reflection side surface for reflecting light incident on the first lens from the first lens entrance and a light intensity smaller than the light intensity of the light incident on the reflection side surface. Sides configured to receive incident light And a portion.
  • the plurality of first lens side wall surfaces of the first lens have side portions configured so that light having a light intensity smaller than the light intensity incident on the reflective side surface portion is incident. .
  • a part of the light / dark boundary of the light distribution of the illuminating device is blurred and inconspicuous.
  • the luminous intensity gradient of the combined light distribution when the light distributions of a plurality of lighting devices are superposed becomes gentle, and the unevenness of the stripes does not occur, thereby improving the visibility of the irradiation target. .
  • FIG. 1A is a perspective view of a lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a diagram showing a structure and an optical path of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a front view of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a plan view of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3A is a front view of the first lens of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3B is a plan view of the first lens of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating the luminous intensity distribution in the horizontal direction and the height direction of the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a luminous intensity distribution in the horizontal direction and the height direction of a conventional lighting device.
  • FIG. 6 is a perspective view of the lighting apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 7A is a front view of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 7B is a plan view of the second lens of the illumination apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of the second lens exit of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a perspective view of the lighting apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 9A is a front view of the second lens of the illumination apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 9A is a front view of the second lens of the illumination apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 9B is a plan view of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 9C is an enlarged cross-sectional view of the second lens exit of the second lens of the lighting apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 10A is a front view of the first lens of the lighting apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 10B is a plan view of the first lens of the lighting apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 11A shows the light distribution of the lighting device according to the first embodiment, the lighting device according to the second embodiment, and the lighting device according to the third embodiment in the vehicle headlamp according to the fourth embodiment. It is a figure which shows the synthetic light distribution which piled up these.
  • FIG. 11B is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 11A shows the positions of the respective cut-off lines of the illumination device according to Embodiment 1 and the illumination device according to Embodiment 2.
  • FIG. 11C is a view of a vehicle including the vehicle headlamp according to Embodiment 4 as viewed from the front.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a combined light distribution obtained by superimposing the light distribution of the lighting apparatus according to Embodiment 1 and a part of the light distribution of the lighting apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 13 is a diagram showing a table of each single luminous intensity and combined luminous intensity of the lighting apparatus according to the first to third embodiments in the vehicle headlamp according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a simulation result of light distribution of the vehicle headlamp according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a conventional lighting device.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the entire illumination device 1, and FIG. 1B shows the structure and optical path of the illumination device 1.
  • the illumination device 1 includes a first lens 10, a second lens 20, and a light emitting element L (see FIG. 1B). Note that the horizontal line at the bottom of the drawing in FIG. 1B indicates the substrate.
  • the right side of the page shows the lower side of the vehicle, the left side shows the upper side of the vehicle, the upper side of the page shows the front of the vehicle, and the lower side of the page shows the rear side of the vehicle.
  • the light emitting element L generates and emits light, and is, for example, a light emitting diode (LED).
  • the first lens 10 is configured to capture, collect, and emit light generated from the light emitting element L.
  • the second lens 20 is configured so as to form a desired light distribution by capturing the emitted light from the first lens 10 and emitting it in a predetermined direction.
  • the material of the first lens 10 and the second lens 20 may be inorganic glass, or organic plastic represented by acrylic or polycarbonate.
  • the first lens 10 includes a first lens incident port 11 through which light generated by the light emitting element L is incident, and a first lens that is incident from the first lens incident port 11 and emits light that has passed through the first lens 10. It has a lens exit port 12 and a plurality of first lens side wall surfaces 13 provided between the first lens entrance port 11 and the first lens exit port 12.
  • the first lens entrance 11 has a concave shape surrounding the light emitting element L, and includes a first entrance surface 11a that is a concave bottom surface and a second entrance surface 11b that is a concave side surface. It consists of and.
  • the light beam generated from the light emitting element L enters the first lens 10 through either the first incident surface 11 a or the second incident surface 11 b of the first lens entrance 11 of the first lens 10.
  • the plurality of first lens side wall surfaces 13 have a first reflecting surface 13a, a second reflecting surface 13b, and a side surface portion 13c.
  • the first reflecting surface 13a reflects light incident from the second incident surface 11b.
  • the second reflecting surface 13b reflects light incident from the first incident surface 11a and light reflected by the first reflecting surface 13a.
  • the side surface portion 13c is provided at a position where most of the light incident on the first incident surface 11a and the light reflected by the first reflecting surface 13a cannot reach.
  • the first reflecting surface 13a has one end connected to the first lens entrance 11 and the other end connected to the second reflecting surface 13b or the side surface portion 13c.
  • One end of the second reflecting surface 13b and the side surface portion 13c is connected to the first reflecting surface 13a, and the other end is connected to the first lens exit port 12.
  • the second reflecting surface 13 b is provided on the first lens side wall surface 13 on the lower side of the first lens 10
  • the side surface portion 13 c is provided on the first lens side wall surface 13 on the upper side of the first lens 10. ing.
  • Arrows R1 to R4 show examples of light rays generated by the light emitting element L and condensed on the first lens exit 12 of the first lens.
  • the light ray R1 reaches the first lens exit 12 as it is through the first incident surface 11a.
  • the light ray R2 is reflected by the second reflecting surface 13b and guided to the first lens exit port 12.
  • the light ray R3 is incident on the second incident surface 11b, is reflected by the first reflecting surface 13a, and is guided to the first lens exit port 12.
  • the light ray R4 enters the second incident surface 11b, is reflected by the first reflecting surface 13a, is further reflected by the second reflecting surface 13b, and is guided to the first lens exit port 12.
  • the first lens side wall surface 13 of the illumination device 1 is configured such that most of the light rays incident on the first lens 10 do not reach the side surface portion 13c.
  • the side surface portion 13c is incident on the first reflecting surface 13a and the second reflecting surface 13b (hereinafter, the first reflecting surface 13a and the second reflecting surface 13b may be collectively referred to as a reflecting side surface portion). It is a surface on which light having a light intensity smaller than the light intensity of the incident light is incident. That is, the number of light rays incident on the side surface portion 13c is smaller than the number of light rays incident on the reflection side surface portion.
  • the side surface portion 13c may be a surface that can reflect light, a surface that can absorb light, or a surface that can transmit light.
  • the shape of the first incident surface 11a is convex toward the light emitting element L, and the light incident on the first reflecting surface 13a is changed to the light emitting element L.
  • a method of refracting toward a horizontal line A passing through the center is mentioned.
  • a method of adjusting the angle of the first reflecting surface 13a so that almost no light beam reaches the side surface portion 13c is also conceivable.
  • the side surface portion 13c is made substantially parallel to the horizontal line A passing through the center of the light emitting element L, or as it goes from the first lens entrance port 11 side to the first lens exit port 12 side (that is, toward the front side of the vehicle).
  • a method of forming the side surface portion 13c so as to move away from the horizontal line A can be considered.
  • the side surface portion 13c may be formed so as to approach the horizontal line A as it goes from the first lens entrance 11 to the first lens exit 12 as long as it does not reach the light beam.
  • the second lens 20 is disposed on the front side of the vehicle with respect to the first lens 10.
  • the second lens 20 includes a flat second lens entrance 21 through which light emitted from the first lens exit 12 of the first lens 10 enters, and the second lens 20 incident from the second lens entrance 21.
  • a convex second lens exit port 22 through which light passing through the interior exits, and a second lens side wall surface 23 provided between the second lens entrance port 21 and the second lens exit port 22 are provided. Yes.
  • the light condensed by the first lens 10 is emitted in a predetermined direction through the flat second lens entrance 21 and the convex second lens exit 22.
  • the second lens exit port 22 has a convex shape toward the side opposite to the light emitting element L (the front side of the vehicle), whereby the light emitted from the second lens exit port 22 becomes substantially parallel light.
  • a light shielding member 24 is provided at the outer edge of the second lens entrance 21 to block light that is about to enter the second lens side wall 23 through the second lens entrance 21. Thereby, it is possible to prevent light unnecessary for light distribution formation from being totally reflected by the second lens side wall surface 23 of the second lens 20, and to reduce glare of headlight light.
  • the second lens side wall surface 23 of the second lens 20 has a concave-convex structure (not shown), and diffuses unnecessary light incident on the second lens side wall surface 23 so that the headlight. The glare of light can be reduced.
  • the depth size of the concavo-convex structure may be several tens of microns or several millimeters.
  • the concavo-convex structure may be a spherical shape, a semi-cylindrical shape, or a quadrangular pyramid shape, and is not particularly limited as long as it can diffuse light.
  • FIG. 2A is a front view of the second lens 20.
  • FIG. 2B is a plan view of the second lens 20.
  • FIG. 3A is a front view of the first lens 10.
  • FIG. 3B is a plan view of the first lens 10. 2A and 3A, the front side of the page is the front side of the vehicle, and the depth side of the page is the rear side of the vehicle. 2B and 3B, the upper side of the page is the front side of the vehicle, and the lower side of the page is the rear side of the vehicle.
  • FIG. 1B shows the first lens 10 and the second lens 20 in the section aa ′ in FIG. 2A and the section bb ′ in FIG. 3A.
  • the shape of the first lens exit port 12 of the first lens 10 is designed to correspond to the light distribution shape to be projected, and here, a cut-off line required for a passing headlamp (so-called low beam) of a vehicle headlamp.
  • a step 14 (see FIGS. 1A and 3A) is formed.
  • the cut-off line indicates a portion where the light / dark boundary is bent, and the light distribution is partially cut away so as not to dazzle the oncoming vehicle.
  • the step 14 is provided only on the second reflecting surface 13b.
  • the side surface portion 13d and the side surface portion 13e in FIG. 3A are side surfaces to which the light incident on the first lens 10 hardly reaches, like the side surface portion 13c. That is, in the first lens 10, light reaches only the second reflection surface 13b provided with the step 14 in the first lens side wall surface 13, and almost no light is transmitted to the other side surfaces 13c, 13d, and 13e. Not reach.
  • FIG. 4 shows a light distribution diagram when light is projected using the illumination device 1 according to the present embodiment (see FIG. 1A or FIG. 1B), and a distribution diagram of luminous intensity in the horizontal direction and the height direction.
  • the angle in the horizontal direction is referred to as the horizontal angle
  • the angle in the height direction is referred to as the elevation angle.
  • the portion where the luminous intensity is large is shown in white, and the small portion is shown in black.
  • a cut-off line C1 is formed, and a bright and dark boundary is conspicuous due to a steep light intensity gradient.
  • the left and right and lower parts of the light distribution map are not noticeable because the borders of light and dark are blurred.
  • the boundary of the light distribution of the light reflected by the surface is conspicuous, while the light incident on the first lens 10
  • the light distribution boundary becomes inconspicuous because light is hardly reflected on the surfaces.
  • the side surface portion 13c emits light that is about to be emitted to the outside of the side surface portion 13c.
  • the second reflecting surface 13b reflects light to be emitted outward from the second reflecting surface 13b, and the light is superimposed on the inner light, whereby the luminous intensity change at the boundary becomes steep. .
  • FIG. 5 shows the light intensity distribution in the horizontal direction and the height direction of the conventional lighting device.
  • the conventional illuminating device all the side wall surfaces are reflection surfaces, and when configured in this manner, all boundaries are conspicuous as shown in FIG. As a result, streak unevenness occurs and the visibility of the irradiation target is reduced.
  • the advantage of the inconspicuous boundary as shown in FIG. 4 is that the light intensity gradient of the combined light distribution becomes gentle when the lights of a plurality of lighting devices are overlapped. In other words, there is no unevenness in the light distribution, and the light distribution becomes natural and the visibility of the irradiation target is improved.
  • the passing headlamp it is preferable to make the light / dark boundary of the cutoff line (the upper boundary of the light distribution) conspicuous.
  • the cut-off line is formed by blocking light with a light shielding plate.
  • the light absorbed by the light shielding plate is not effectively used, and the energy efficiency is deteriorated.
  • the cut-off line C1 is formed by reflecting light from the second reflecting surface 13b of the first lens 10, and therefore, the light is effectively used without being wasted. Energy efficiency can be improved.
  • FIG. 6 is a perspective view of the illumination device 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a front view of the second lens 30 of the lighting device 2.
  • FIG. 7B is a plan view of the second lens 30 of the illumination device 2.
  • reference numeral 31 denotes a second lens entrance
  • 32 denotes a second lens exit
  • 33 denotes a second lens side wall surface
  • 34 denotes a light shielding member.
  • a plurality of spherical recesses 32a are provided at the left and right centers (the center in the width direction of the vehicle) of the second lens exit port 32 of the second lens 30.
  • a plurality of the recesses 32a are arranged in the width direction and the height direction of the vehicle.
  • FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of the recess 32a.
  • the recess 32a has an effect of concentrically expanding a part of the light incident on the second lens entrance 31 and emitting it. At this time, by appropriately adjusting the curvature and depth 32b of the spherical shape, the spread of light distribution and the luminous intensity can be arbitrarily adjusted.
  • the overhead portion D21 is useful, for example, for illuminating a guide plate and the like above the road surface when the vehicle is traveling.
  • the light intensity of the overhead part D21 is preferably 10 candela or more and 625 candela or less. If it is less than 10 candela, the light is too weak to illuminate the guide plate. On the other hand, if it is larger than 625 candela, it is too bright and dazzles oncoming vehicles and pedestrians.
  • the light emitted from the portion of the second lens exit port 32 where the recess 32a is not provided forms a light distribution having the same shape as in the first embodiment.
  • this light distribution is referred to as a main body D22 (see FIG. 11A).
  • the spherical recess 32a is provided in the second lens exit port 32 of the second lens 30, the light distribution and overhead of the main body D22 is achieved with one illumination device 2. It is excellent in that the light distribution of the part D21 can be formed simultaneously.
  • FIG. 8 is a perspective view of the illumination device 3 according to the third embodiment.
  • FIG. 9A is a front view of the second lens 40 of the illumination device 3.
  • FIG. 9B is a plan view of the second lens 40 of the illumination device 3. 8 to 9B, reference numeral 41 denotes a second lens entrance, reference numeral 42 denotes a second lens exit, and reference numeral 43 denotes a second lens side wall surface.
  • the second lens entrance 41 of the second lens 40 has a shape (concave shape) in which the center in the width direction of the vehicle is recessed, as shown in FIG. 9B. Further, the entire surface of the second lens exit 42 of the second lens 40 is provided with wavy irregularities (periodic structure) in the horizontal direction.
  • FIG. 9C is an enlarged cross-sectional view of the bottom surface of the second lens exit port 42 of the second lens 40. With this structure, the light distribution of the light emitted from the second lens 40 is spread in the horizontal direction.
  • FIG. 10A is a front view of first lens 50 of lighting apparatus 3 (see FIG. 8) according to Embodiment 3.
  • FIG. 10B is a plan view of the first lens 50 of the illumination device 3.
  • the first lens 50 is different from the first lens according to Embodiment 1 in that a step for a cut-off line is not provided.
  • reference numeral 52 is a first lens exit
  • reference numerals 53a and 53b are reflection surfaces (reflection side portions according to the present disclosure)
  • reference numerals 53c, 53d, and 53e are almost all light incident on the first lens 50. Each side part that does not reach is shown.
  • the lighting device 3 according to the third embodiment it is possible to improve the visibility of both the left and right sides when viewed from the driver of the vehicle. Details will be described below.
  • the lighting devices according to Embodiments 1 and 2 are suitable for illuminating a far front because the light intensity in front of the vehicle is strong, while the range of light distribution in the horizontal direction is narrow.
  • the left and right pedestrians and the like look dark when viewed from the side, and the brightness of the boundary of the light distribution is generated and the visibility is lowered.
  • the lighting device 3 according to the third embodiment has a light intensity in front of the vehicle that is weaker than that in the first and second embodiments, but has a wide light distribution range in the horizontal direction, so Visibility can be improved.
  • the lighting device 3 according to Embodiment 3 is suitable for illuminating the lower part of the cut-off line. Therefore, the present embodiment is an aspect in which the first lens 50 is not provided with a step for a cut-off line. However, a step for a cut-off line may be provided.
  • the light distribution range at this time is preferably wider than the range of ⁇ 30 ° to + 30 ° in the horizontal direction and wider than the range of ⁇ 10 ° to 0 ° in the height direction.
  • it is wider than the range of ⁇ 30 ° to + 30 ° in the horizontal direction and wider than the range of ⁇ 10 ° to 0 ° in the height direction, it is sufficient to improve the left / right visibility as viewed from the driver of the vehicle.
  • Illuminating device 4 according to Embodiment 4 is vehicle headlamp 120 (see FIG. 11C) configured by combining lighting devices 1 to 3 according to Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 11C is a view of the vehicle 110 including the vehicle headlamp 120 according to Embodiment 4 as viewed from the front.
  • the vehicle headlamps 120 are mounted symmetrically on the left and right sides of the front surface of the vehicle 110 at positions lower than the driver's viewpoint.
  • the vehicle headlamp is composed of a high beam 130 (traveling headlamp) and a low beam 140 (passing headlamp).
  • a case where the illumination device 4 is applied to the low beam 140 will be described as an example.
  • FIG. 11A shows the light distribution of the lighting devices 1 to 3.
  • Reference sign D1 is the light distribution of the illumination device 1 according to Embodiment 1 (see FIG. 1A or 1B)
  • reference sign D2 is the light distribution of the illumination device 2 according to Embodiment 2 (see FIG. 6)
  • reference sign D3 is The light distribution of the illuminating device 3 (refer FIG. 8) which concerns on Embodiment 3 is each shown.
  • the illumination devices 1 to 3 include the light emitting element, the first lens that captures the light generated by the light emitting element and emits the light, and the light emitted from the first lens.
  • a second lens that captures and emits the light in a predetermined direction.
  • the first lens includes a first lens entrance through which light generated by the light emitting element is incident, a first lens exit through which light is incident from the first lens entrance and passes through the first lens;
  • a plurality of first lens side wall surfaces provided between the one lens entrance and the first lens exit. The plurality of first lens side wall surfaces receive a reflection side surface portion that reflects light incident on the inside of the first lens from the first lens entrance, and light having a light intensity smaller than that of light incident on the reflection side surface portion.
  • a side portion configured as described above.
  • the first lens entrance according to the illumination devices 1 to 3 has a concave shape surrounding the light emitting element, and a first entrance surface that is a concave bottom surface; A second incident surface that is a concave side surface.
  • the reflection side surface portions of the plurality of first lens side wall surfaces reflect the first reflection surface that reflects the light incident on the second incident surface, the light incident on the first incident surface, and the light reflected by the first reflection surface.
  • Side surfaces of the plurality of first lens side wall surfaces are configured such that light having a light intensity smaller than the light intensity incident on the first reflection surface and the second reflection surface is incident thereon.
  • the vehicle headlamp 120 is configured by combining a plurality of illumination devices (illumination devices 1 to 3), and is configured so that light emitted from the second lens of each illumination device (illumination devices 1 to 3) overlaps. Has been.
  • the illumination device 1 includes the first lens 10 having a step on the second reflecting surface 13b.
  • the illuminating device 2 includes the first lens 10 in which a step is provided on the second reflecting surface 13b and a plurality of hollows having a spherical shape, an elliptical spherical shape, or a quadrangular pyramid shape. And a second lens 30 provided at the lens exit port 32.
  • the illumination device 3 includes the second lens 40 in which a wavy or conical periodic structure is provided at the second lens exit port 42.
  • the lighting device 1 corresponds to the first lighting device according to the present disclosure
  • the lighting device 2 corresponds to the second lighting device according to the present disclosure
  • the lighting device 3 corresponds to the third lighting device according to the present disclosure. It corresponds to the lighting device.
  • the light distribution D2 includes an overhead part D21 that is concentrically spread and a main body part D22 other than the overhead part D21.
  • FIG. 11B is an enlarged view of the light distribution focusing on only the light distribution D1 and the main body D22 of the light distribution D2 in FIG. 11A.
  • the light distribution D1 and the main body D22 have cut-off lines C1 and C2, respectively.
  • the cut-off line C1 is formed by the step of the second reflecting surface 13b of the first lens 10, and the light intensity gradient of the cut-off line C1 is steeper than the light intensity gradient of other parts. It is preferable.
  • the cut-off line C2 is formed by the step of the second reflecting surface 13b of the first lens 10, and the light intensity gradient of the cut-off line C2 is steeper than the light intensity gradient of other parts.
  • the range of the light distribution D2 is wider than that of the lighting device 1 and the maximum luminous intensity is lower than that of the lighting device 1.
  • the cut-off line C1 of the light distribution D1 and the cut-off line C2 of the main body D22 are slightly shifted. This is because the light intensity gradient at the boundary between light and dark can be adjusted gently.
  • FIG. 12 shows a combined light distribution obtained by superimposing the light distribution D1 and the main body D22. It can be seen that the boundary is formed so that the cut-off line is not conspicuous and the luminous intensity changes slowly.
  • the first embodiment it has been described that it is preferable to make the light / dark boundary conspicuous in the cut-off line, but if it is too conspicuous, it may be mistaken for the contour of the irradiated object. preferable.
  • the cut-off line C1 of the light distribution D1 is provided inside the cut-off line C2 of the main body D22.
  • the present embodiment is not limited to this form, and the cut-off line of the light distribution D1. You may match in the aspect in which C1 is provided in the outer side of the cut-off line C2 of the main-body part D22.
  • the curved surface of the convex second lens exit port 22 of the second lens 20 of at least one of the lighting devices of the first and second embodiments is 1 micron or more.
  • the undulation of the deviation amount from the curved surface having a size of 100 microns or less, it is possible to adjust the boundary in the cut-off line to a natural and not too steep luminous intensity gradient in the same manner as described above. If the undulation of the amount of deviation from the curved surface is less than 1 micron, the effect is low, and if it is greater than 100 microns, the overall light distribution shape is degraded.
  • FIG. 13 shows an example of the conditions of the single peak luminous intensity of each of the lighting apparatuses 1 to 3 of Embodiments 1 to 3, the combined luminous intensity of the three lighting apparatuses 1 to 3, and the light source luminous flux (output of the light emitting element).
  • the first and second lenses of the illumination devices 1 to 3 are set so that the peak luminous intensity increases in the order of the illumination device 1 of the first embodiment, the illumination device 2 of the second embodiment, and the illumination device 3 of the third embodiment. Is designed.
  • the present embodiment it is possible to obtain a vehicular headlamp that irradiates light over a wide range while ensuring the maximum luminous intensity required for regulations.
  • the boundary between the regions where the light of each of the lighting devices 1 to 3 overlaps is not conspicuous because the light intensity gradient becomes gentle. Therefore, when the vehicle headlamp illuminates the road surface, streak unevenness does not occur, and it is possible to prevent the visibility of the driver of the vehicle from being hindered.
  • FIG. 14 shows a simulation result of the light distribution of the vehicle headlamp according to the fourth embodiment.
  • the horizontal axis indicates the horizontal angle
  • the vertical axis indicates the elevation angle
  • the contour lines indicate the luminous intensity.
  • the light intensity at the center is strong, and the light distribution is such that the light intensity gradient changes gradually from left to right and downward.
  • the upper center is a light distribution of overhead light with a weak light of several hundred candela.
  • Embodiment 4 is an application example to a passing headlamp (low beam 140 illustrated in FIG. 11C), the present disclosure is not limited to this application example.
  • the passing headlamp in addition to the passing headlamp, it is possible to form an arbitrary light distribution by overlapping light. Therefore, a traveling headlamp (high beam 130 shown in FIG. 11C), a daytime running lamp, It is also possible to apply to.
  • the second lens exit port 32 of the second lens 30 of the illumination device 2 according to Embodiment 2 is an aspect in which a spherical recess 32a is formed.
  • a lighting device is not limited to this mode.
  • an elliptical spherical recess, a 1/4 spherical recess, or a quadrangular pyramid recess can be obtained.
  • the shape of the overhead portion changes corresponding to the shape of the depression.
  • the second lens exit port 42 of the second lens 40 of the illumination device 3 according to Embodiment 3 is an aspect in which wavy unevenness is provided on the surface.
  • the lighting device according to is not limited to this aspect.
  • the same effect can be obtained even if a conical unevenness or a triangular pyramid unevenness is used instead of the wavy unevenness.
  • the arrangement of the lighting devices 1 to 3 according to the first to third embodiments is arbitrary.
  • they may be arranged in a row in the horizontal direction (vehicle width direction), in a row in the height direction, and in a row in an oblique direction.
  • you may arrange
  • the lighting device according to the present disclosure is useful for a lighting device that constitutes a vehicle headlamp.

Landscapes

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Abstract

照明装置は、発光素子と、発光素子で生成された光を取り込んだうえで出射させる第１レンズと、第１レンズからの出射光を取り込んで所定方向へ出射させる第２レンズと、を備える。第１レンズは、発光素子で生成された光が入射する第１レンズ入射口と、第１レンズ入射口から入射して第１レンズ内部を通った光を出射させる第１レンズ出射口と、第１レンズ入射口と第１レンズ出射口との間に設けられた複数の第１レンズ側部壁面と、を有している。複数の第１レンズ側部壁面は、第１レンズ入射口から第1レンズ内部に入射した光を反射させる反射側面部と、反射側面部に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成された側面部と、を有する。

Description

照明装置および車両用前照灯
　本開示は、照明装置およびその照明装置を用いた車両用前照灯に関する。
　従来の車両用前照灯（いわゆるヘッドライト）は、例えば、特許文献１に記載の照明装置が使用されている。図１５は、特許文献１に記載の照明装置１００の断面図である。この照明装置１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１と、基板１０２と、反射板１０３と、開口１０４とからなる。ＬＥＤ１０１から発散した光は、反射板１０３で反射され、開口１０４を通って所定方向へ照射される。
　ここで、ＬＥＤ１０１から発散した光のほとんどが反射板１０３で反射されて所定方向へ照射されるため、この照明装置１００の配光の光度勾配は急峻になり、明暗の境界が目立ってしまう。したがって、照明装置１００が複数設けられたときに、それらの合成配光の光度勾配は急峻になり、配光に筋ムラが発生してしまうという問題がある。ここで、筋ムラとは、例えば路面を照らしたときに、複数の照明装置の配光同士の間に生ずる明線や暗線をいう。このような筋ムラが発生することで、路面に不自然な模様が映ってしまい、運転者の視認性が低下してしまう。
特開２００５－５３７６６５号公報
　上記課題を解決するため、本開示に係る照明装置は、発光素子と、前記発光素子で生成された光を取り込んだうえで出射させる第１レンズと、前記第１レンズからの出射光を取り込んで所定方向へ出射させる第２レンズと、を備え、前記第１レンズは、前記発光素子で生成された光が入射する第１レンズ入射口と、前記第１レンズ入射口から入射して第１レンズ内部を通った光を出射させる第１レンズ出射口と、前記第１レンズ入射口と前記第１レンズ出射口との間に設けられた複数の第１レンズ側部壁面と、を有しており、前記複数の第１レンズ側部壁面は、前記第１レンズ入射口から前記第1レンズ内部に入射した光を反射させる反射側面部と、前記反射側面部に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成された側面部と、を有することを特徴とする。
　本開示に係る照明装置によれば、第１レンズの複数の第１レンズ側部壁面が反射側面部に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成された側面部を有する。これによって、照明装置の配光の明暗の境界の一部がぼやけて目立たなくなる。明暗の境界が目立たなくなることによって、複数の照明装置の配光を重ね合わせたときの合成配光の光度勾配が緩やかになり、筋ムラが生じず、照射対象の視認性を向上させることができる。
図１Ａは、実施の形態１に係る照明装置の斜視図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る照明装置の構造と光路を示す図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る照明装置の第２レンズの正面図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係る照明装置の第２レンズの平面図である。 図３Ａは、実施の形態１に係る照明装置の第１レンズの正面図である。 図３Ｂは、実施の形態１に係る照明装置の第１レンズの平面図である。 図４は、実施の形態１に係る照明装置の水平方向および高さ方向における光度分布を示す図である。 図５は、従来の照明装置の水平方向および高さ方向における光度分布を示す図である。 図６は、実施の形態２に係る照明装置の斜視図である。 図７Ａは、実施の形態２に係る照明装置の第２レンズの正面図である。 図７Ｂは、実施の形態２に係る照明装置の第２レンズの平面図である。 図７Ｃは、実施の形態２に係る照明装置の第２レンズの第２レンズ出射口の拡大断面図である。 図８は、実施の形態３に係る照明装置の斜視図である。 図９Ａは、実施の形態３に係る照明装置の第２レンズの正面図である。 図９Ｂは、実施の形態３に係る照明装置の第２レンズの平面図である。 図９Ｃは、実施の形態３に係る照明装置の第２レンズの第２レンズ出射口の拡大断面図である。 図１０Ａは、実施の形態３に係る照明装置の第１レンズの正面図である。 図１０Ｂは、実施の形態３に係る照明装置の第１レンズの平面図である。 図１１Ａは、実施の形態４に係る車両用前照灯において、実施の形態１に係る照明装置、実施の形態２に係る照明装置、および実施の形態３に係る照明装置のそれぞれの配光と、これらを重ねあわせた合成配光を示す図である。 図１１Ｂは、図１１Ａの部分拡大図で、実施の形態１に係る照明装置と実施の形態２に係る照明装置の各カットオフラインの位置を示す図である。 図１１Ｃは、実施の形態４に係る車両用前照灯を備えた車両を前方から見た図である。 図１２は、実施の形態１に係る照明装置の配光と、実施の形態２に係る照明装置の配光の一部とを重ねあわせた合成配光を示す図である。 図１３は、実施の形態４に係る車両用前照灯において、実施の形態１～３に係る照明装置の各単体光度と合成光度の表を示す図である。 図１４は、実施形態４に係る車両用前照灯の配光のシミュレーション結果を示す図である。 図１５は、従来の照明装置の断面図である。
　（実施の形態１）
　実施の形態１に係る照明装置について、図１Ａ～図４を参照しながら説明する。本実施の形態に係る照明装置１は、例えば、車両用前照灯のすれ違い用前照灯（いわゆるロービーム）の一部を構成するものである。図１Ａは、照明装置１の全体を示す斜視図であって、図１Ｂは、照明装置１の構造と光路を示す。照明装置１は、第１レンズ１０と、第２レンズ２０と、発光素子Ｌ（図１Ｂ参照）とを備える。なお、図１Ｂの紙面下端の横線は基板を示している。図１Ｂにおいて紙面右側が車両の下方側、左側が車両の上方側、紙面上側が車両の前方、紙面下側が車両の後方側をそれぞれ示している。
　発光素子Ｌは、光を生成し、放射するものであり、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第１レンズ１０は、この発光素子Ｌから生成された光を取り込み、集光して出射させるように構成されている。第２レンズ２０は、第１レンズ１０からの出射光を取り込み、所定方向へ出射させることによって所望の配光を形成するように構成されている。第１レンズ１０及び第２レンズ２０の材質は、無機ガラスでもよく、アクリルやポリカーボネートに代表される有機プラスチックでもよい。以下、各構成の具体的な態様を説明する。
　第１レンズ１０は、発光素子Ｌで生成された光が入射する第１レンズ入射口１１と、その第１レンズ入射口１１から入射して第１レンズ１０内部を通った光を出射させる第１レンズ出射口１２と、第１レンズ入射口１１と第１レンズ出射口１２との間に設けられた複数の第１レンズ側部壁面１３とを有している。具体的には、第１レンズ入射口１１は、発光素子Ｌの周りを囲う凹形状であって、凹形状の底面である第１入射面１１ａと、凹形状の側面である第２入射面１１ｂとで構成されている。発光素子Ｌから生成された光線は、第１レンズ１０の第１レンズ入射口１１のうち、第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂのいずれかを経て第１レンズ１０に入射する。
　複数の第１レンズ側部壁面１３は、第１反射面１３ａと、第２反射面１３ｂと、側面部１３ｃとを有している。第１反射面１３ａは、第２入射面１１ｂから入射した光を反射させるものである。第２反射面１３ｂは、第１入射面１１ａから入射した光および第１反射面１３ａで反射した光を反射させるものである。側面部１３ｃは、第１入射面１１ａに入射した光および第１反射面１３ａで反射した光のほとんどが届かない位置に設けられている。
　具体的な構成としては、第１反射面１３ａは、一端が第１レンズ入射口１１と接続されており、他端が第２反射面１３ｂまたは側面部１３ｃと接続されている。第２反射面１３ｂおよび側面部１３ｃは、一端が第１反射面１３ａと接続されており、他端が第１レンズ出射口１２と接続されている。第２反射面１３ｂは、第１レンズ１０の下側の第１レンズ側部壁面１３に設けられており、側面部１３ｃは、第１レンズ１０の上側の第１レンズ側部壁面１３に設けられている。
　矢印Ｒ１～Ｒ４は、発光素子Ｌで生じて第１レンズの第１レンズ出射口１２に集光される光線の例を示したものである。光線Ｒ１は、第１入射面１１ａを経てそのまま第１レンズ出射口１２へと辿り着く。光線Ｒ２は、第１入射面１１ａを通過した後、第２反射面１３ｂで反射して第１レンズ出射口１２へと導かれる。光線Ｒ３は、第２入射面１１ｂに入射した後に第１反射面１３ａで反射されて第１レンズ出射口１２へと導かれる。光線Ｒ４は、第２入射面１１ｂに入射し、第１反射面１３ａで反射された後、さらに第２反射面１３ｂで反射されて第１レンズ出射口１２へと導かれる。
　ここで、本実施の形態に係る照明装置１の第１レンズ側部壁面１３は、第１レンズ１０内部に入射した光線のほとんどが側面部１３ｃに届かないように構成されている。具体的には、側面部１３ｃは、第１反射面１３ａおよび第２反射面１３ｂ（以下、第１反射面１３ａおよび第２反射面１３ｂをまとめて反射側面部と称することがある。）に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射する面である。すなわち、側面部１３ｃに入射する光線の本数は、反射側面部に入射する光線の本数よりも少ない。なお、側面部１３ｃは、光を反射可能な面であってもよく、光を吸収可能な面であってもよく、さらには光を透過可能な面であってもよい。
　このように光線をコントロールするための方法としては、例えば、第１入射面１１ａの形状を、発光素子Ｌに向かって凸形状にして、第１反射面１３ａに入射する光を、発光素子Ｌの中央を通る水平線Ａに向かって屈折される方法が挙げられる。また、第１反射面１３ａの角度を調整して、側面部１３ｃに光線がほとんど届かないようにする方法も考えられる。あるいは、側面部１３ｃを発光素子Ｌの中央を通る水平線Ａと略平行にするか、若しくは、第１レンズ入射口１１側から第１レンズ出射口１２側にいくにつれて（すなわち、車両の前方側にいくにつれて）水平線Ａから離れていくように側面部１３ｃを形成する方法等が考えられる。ただし、光線が届かない範囲であれば、第１レンズ入射口１１から第１レンズ出射口１２側にいくにつれて水平線Ａに近づくように側面部１３ｃを形成してもよい。
　第２レンズ２０は、第１レンズ１０よりも車両の前方側に配置されている。第２レンズ２０は、第１レンズ１０の第１レンズ出射口１２から出射された光が入射する平坦形状の第２レンズ入射口２１と、第２レンズ入射口２１から入射して第２レンズ２０内部を通った光が出射する凸形状の第２レンズ出射口２２と、第２レンズ入射口２１と第２レンズ出射口２２との間に設けられた第２レンズ側部壁面２３とを備えている。第１レンズ１０によって集光された光は、平坦形状の第２レンズ入射口２１と凸形状の第２レンズ出射口２２とを経て所定方向へ出射される。第２レンズ出射口２２は発光素子Ｌと反対側（車両の前方側）に向かって凸形状であって、これにより、第２レンズ出射口２２から出射した光は略平行光となる。
　また、第２レンズ入射口２１の外縁には、第２レンズ入射口２１を経て第２レンズ側部壁面２３に入射しようとする光を遮断する遮光部材２４が設けられている。これにより、配光形成上不要な光が第２レンズ２０の第２レンズ側部壁面２３で全反射することを防止することができ、ヘッドライト光の眩しさを軽減することができる。また、第２レンズ２０の第２レンズ側部壁面２３には凹凸構造（図示は省略する）が形成されており、第２レンズ側部壁面２３に入射する不要な光を拡散させて、ヘッドライト光の眩しさを軽減することができる。凹凸構造の深さサイズは数十ミクロンであってもよく、数ミリであってもよい。凹凸構造は、球面形状でも半円筒形状でも四角錐形状であってもよく、光を拡散可能な形状であれば特に限定されない。
　図２Ａは、第２レンズ２０の正面図である。図２Ｂは、第２レンズ２０の平面図である。図３Ａは、第１レンズ１０の正面図である。図３Ｂは、第１レンズ１０の平面図である。図２Ａおよび３Ａにおいて、紙面手前側が車両の前方側、紙面奥行側が車両の後方側である。また、図２Ｂおよび３Ｂにおいて、紙面上側が車両の前方側、紙面下側が車両の後方側である。図１Ｂは、図２Ａのａ－ａ´断面および図３Ａのｂ－ｂ´断面における第１レンズ１０および第２レンズ２０を示したものである。
　第１レンズ１０の第１レンズ出射口１２の形状は、投影したい配光形状に対応して設計されており、ここでは車両用前照灯のすれ違い前照灯（いわゆるロービーム）で求められるカットオフラインのための段差１４（図１Ａ、３Ａ参照）が形成されている。ここで、カットオフラインは、明暗の境界が折れ曲がった部分を示しており、対向車に対して眩惑を与えないようにするため、配光が部分的に切り欠かれている。段差１４は、第２反射面１３ｂにのみ設けられている。
　図３Ａの側面部１３ｄおよび側面部１３ｅは、側面部１３ｃと同様に、第１レンズ１０に入射した光がほとんど届かない側面部である。すなわち、第１レンズ１０は、その第１レンズ側部壁面１３のうち、段差１４が設けられた第２反射面１３ｂのみに光が届き、その他の側面部１３ｃ、１３ｄ、１３ｅにはほとんど光が届かない。
　図４は、本実施の形態に係る照明装置１（図１Ａ又は図１Ｂ参照）を用いて光を投影した際の配光図と、水平方向および高さ方向における光度の分布図を示す。以下、水平方向の角度を水平角、高さ方向の角度を仰俯角と称する。光度が大きい部分は白色に、小さい部分は黒色で示されている。配光図の上部は、カットオフラインＣ１が形成されるとともに、光度勾配が急俊であることで明暗の境界が目立つ。一方で、配光図の左右と下部は明暗の境界がぼやけて目立たなくなる。
　水平方向における光度分布図から、水平方向において光度が緩やかに変化していることがわかる。光度が緩やかに変化することで、配光の境界が目立たなくなる。また、高さ方向における光度分布図から、高さ方向下部においては光度が緩やかに変化するが、高さ方向上部においては光度が急峻に変化していることがわかる。
　このように、第１レンズ１０の第１レンズ側部壁面１３が、第２反射面１３ｂである場合、その面で反射した光の配光の境界が目立つ一方、第１レンズ１０に入射した光がほとんど届かない側面部１３ｃ、１３ｄ、１３ｅである場合、その面でほとんど光が反射しないため光の配光の境界は目立たなくなる。例えば、側面部１３ｃは、その側面部１３ｃよりも外側に出射しようとする光がそのまま出射される。一方で、第２反射面１３ｂは、第２反射面１３ｂよりも外側に出射しようとする光を反射させ、その光は内側の光に重ね合わせられ、これにより、境界における光度変化が急峻になる。
　図５は、従来の照明装置の水平方向および高さ方向における光度分布を示す。従来の照明装置では、各側部壁面すべてが反射面であり、このような構成にすると、図５に示すように、すべての境界が目立ってしまう。これにより、筋ムラが発生して照射対象の視認性を低下させてしまう。本実施の形態に係る照明装置１において、図４に示すように境界が目立たないことによる利点は、複数の照明装置の光を重ね合わせた場合に、その合成配光の光度勾配が緩やかになり、配光に筋ムラがでずに自然な配光となり、照射対象の視認性を向上することにある。一方、すれ違い前照灯においては、カットオフライン（配光の上部の境界）の明暗の境界を目立たせることが好ましい。
　さらに、従来の構造では、カットオフラインは、遮光板で光が遮断されることによって形成されていた。この場合、遮光板で吸収される光が有効に利用されず、エネルギー効率が悪化することになる。本実施の形態に係る照明装置１の構成では、カットオフラインＣ１は、光が第１レンズ１０の第２反射面１３ｂで反射されることによって形成されるため、光が無駄にならず有効に活用することができ、エネルギー効率を向上させることが可能となる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る照明装置について、図６～図７Ｃを参照しながら説明する。第１レンズおよび発光素子の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。図６は、実施の形態２に係る照明装置２の斜視図である。図７Ａは、照明装置２の第２レンズ３０の正面図である。図７Ｂは、照明装置２の第２レンズ３０の平面図である。図６から図７Ｂにおいて、符号３１は第２レンズ入射口、符号３２は第２レンズ出射口、符号３３は第２レンズ側部壁面、符号３４は遮光部材をそれぞれ示している。
　この第２レンズ３０の第２レンズ出射口３２の左右の中央（車両の幅方向中央）には、球面形状の窪み３２ａが複数設けられている。これら複数の窪み３２ａは、例えば、車両の幅方向および高さ方向に複数並んでいる。図７Ｃは、窪み３２ａを拡大した断面図である。窪み３２ａは、第２レンズ入射口３１に入射した光の一部分を同心円状に広げて出射する効果がある。このとき、球面形状の曲率および深さ３２ｂを適宜調整することで、配光の広がりと光度を任意に調整可能である。以下、窪み３２ａによって同心円状に広げられた配光をオーバーヘッド部Ｄ２１（図１１Ａ参照）と称す。オーバーヘッド部Ｄ２１は、例えば、車両走行時において路面上方の案内板等を照らすために有用である。
　このオーバーヘッド部Ｄ２１の光度は、１０カンデラ以上６２５カンデラ以下であることが好ましい。１０カンデラ未満では光が弱すぎてしまい、案内板を照らすのに不十分である一方で、６２５カンデラより大きいと明るすぎて対向車や歩行者に眩惑を与えてしまうためである。
　ここで、第２レンズ出射口３２のうち窪み３２ａが設けられていない部分から出射する光は、実施の形態１と同形状の配光を形成する。以下、この配光を本体部Ｄ２２（図１１Ａ参照）と称する。
　実施の形態２に係る照明装置２は、第２レンズ３０の第２レンズ出射口３２に球面形状の窪み３２ａが設けられているため、１つの照明装置２で、本体部Ｄ２２の配光とオーバーヘッド部Ｄ２１の配光とを同時に形成できる点で優れている。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る照明装置について説明を行う。実施の形態１と同じ構成については、詳細な説明を省略し、主に実施の形態１と異なる構成について説明を行う。図８は、実施の形態３に係る照明装置３の斜視図である。図９Ａは、照明装置３の第２レンズ４０の正面図である。図９Ｂは、照明装置３の第２レンズ４０の平面図である。図８から図９Ｂにおける符号４１は第２レンズ入射口、符号４２は第２レンズ出射口、符号４３は第２レンズ側部壁面をそれぞれ示している。
　第２レンズ４０の第２レンズ入射口４１は、図９Ｂに示すように、車両の幅方向の中央が凹んだ形状（凹形状）となっている。また、第２レンズ４０の第２レンズ出射口４２の全面は、水平方向に波状の凹凸（周期構造）が設けられている。図９Ｃは第２レンズ４０の第２レンズ出射口４２の底面を拡大した断面図である。この構造により、第２レンズ４０から出射した光の配光は、水平方向に広げられる。
　図１０Ａは、実施の形態３における照明装置３（図８参照）の第１レンズ５０の正面図である。図１０Ｂは、照明装置３の第１レンズ５０の平面図である。第１レンズ５０は、カットオフラインのための段差が設けられていない点で、実施の形態１に係る第１レンズと異なる。図１０Ａおよび図１０Ｂにおける符号５２は第１レンズ出射口、符号５３ａおよび５３ｂは反射面（本開示に係る反射側面部）、符号５３ｃ、５３ｄ、５３ｅは、第１レンズ５０に入射した光がほとんど届かない側面部をそれぞれ示している。
　実施の形態３に係る照明装置３によれば、車両の運転者から見て左右両側の視認性を向上させることができる。以下、詳細を説明する。例えば、実施の形態１や２に係る照明装置では、車両前方の光度が強いため遠く離れた前方を照らすのに適している一方で、水平方向の配光の範囲が狭いため、車両の運転者から見て左右の歩行者等が暗く見えてしまい、配光の境界の明暗が生じて視認性が低くなってしまう。実施の形態３に係る照明装置３は、車両前方の光度が実施の形態１および２と比較して弱いが、水平方向における配光の範囲が広いため、車両の運転者から見て左右両側の視認性を向上させることができる。
　また、実施の形態３に係る照明装置３は、カットオフラインよりもやや下方を照らすのに適している。そのため、本実施の形態は、第１レンズ５０にカットオフラインのための段差が設けられていない態様である。ただし、カットオフラインのための段差が設けられていてもよい。
　このときの配光の範囲は、水平方向に－３０°～＋３０°の範囲より広く、高さ方向に－１０°～０°の範囲より広いことが好ましい。水平方向に－３０°～＋３０°の範囲より広く、高さ方向に－１０°～０°の範囲より広い場合、車両の運転者から見て左右の視認性を向上させるのに十分である。
　（実施の形態４）
　実施の形態４に係る照明装置４(図１１Ｃ参照)は、実施の形態１～３に係る照明装置１～３を組み合わせて構成された車両用前照灯１２０（図１１Ｃ参照）である。
　ここで、図１１Ｃは、実施の形態４に係る車両用前照灯１２０を備えた車両１１０を前方から見た図である。車両用前照灯１２０は、車両１１０の前面の左右に１個ずつ、ドライバーの視点より低い位置に左右対称に取り付けられている。車両用前照灯は、ハイビーム１３０（走行用前照灯）、とロービーム１４０（すれ違い用前照灯）とで構成されている。本実施の形態においては、照明装置４をロービーム１４０へ適用する場合を例にとって説明する。
　図１１Ａは、照明装置１～３の配光を示している。符号Ｄ１は、実施の形態１に係る照明装置１（図１Ａ又は１Ｂ参照）の配光、符号Ｄ２は、実施の形態２に係る照明装置２（図６参照）の配光、符号Ｄ３は、実施の形態３に係る照明装置３（図８参照）の配光をそれぞれ示している。
　実施の形態１～３で説明したように、照明装置１～３は、発光素子と、発光素子で生成された光を取り込んだうえで出射させる第１レンズと、第１レンズからの出射光を取り込んで所定方向へ出射させる第２レンズと、を備える。第１レンズは、発光素子で生成された光が入射する第１レンズ入射口と、第１レンズ入射口から入射して第１レンズ内部を通った光を出射させる第１レンズ出射口と、第１レンズ入射口と第１レンズ出射口との間に設けられた複数の第１レンズ側部壁面と、を有する。複数の第１レンズ側部壁面は、第１レンズ入射口から第1レンズ内部に入射した光を反射させる反射側面部と、反射側面部に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成された側面部と、を有する。
　実施の形態１～３で説明したように、照明装置１～３に係る第１レンズ入射口は、発光素子の周りを囲う凹形状であって、凹形状の底面である第１入射面と、凹形状の側面である第２入射面と、を有する。複数の第１レンズ側部壁面の反射側面部は、第２入射面に入射した光を反射させる第１反射面と、第１入射面に入射した光および前記第１反射面で反射した光を反射させる第２反射面と、を有する。複数の第１レンズ側部壁面の側面部は、第１反射面および第２反射面に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成されている。
　車両用前照灯１２０は、照明装置を複数組み合わせて（照明装置１～３）構成されており、それぞれの照明装置（照明装置１～３）の第２レンズから出射する光が重なり合うように構成されている。
　実施の形態１で説明したように、照明装置１は、第２反射面１３ｂに段差が設けられている第１レンズ１０を有する。
　実施の形態２で説明したように、照明装置２は、第２反射面１３ｂに段差が設けられている第１レンズ１０と、球面形状または楕円球面形状または四角錐形状の複数の窪みが第２レンズ出射口３２に設けられている第２レンズ３０とを有する。
　実施の形態３で説明したように、照明装置３は、波状または円錐状の周期構造が第２レンズ出射口４２に設けられた第２レンズ４０を有する。
　ここで、照明装置１は、本開示に係る第１の照明装置に相当し、照明装置２は、本開示に係る第２の照明装置に相当し、照明装置３は、本開示に係る第３の照明装置に相当する。
　配光Ｄ２は、実施の形態２で説明したように、同心円状に広げられたオーバーヘッド部Ｄ２１と、それ以外の本体部Ｄ２２とで構成されている。
　図１１Ｂは、図１１Ａの配光Ｄ１および配光Ｄ２の本体部Ｄ２２のみに着目して、これらの配光を拡大したものである。配光Ｄ１および本体部Ｄ２２は、それぞれカットオフラインＣ１、Ｃ２を有している。
　照明装置１による配光Ｄ１は、第１レンズ１０の第２反射面１３ｂの段差によってカットオフラインＣ１が形成されており、カットオフラインＣ１の光度勾配は、他の部分の光度勾配よりも急峻であることが好ましい。照明装置２による配光Ｄ２は、第１レンズ１０の第２反射面１３ｂの段差によってカットオフラインＣ２が形成されており、カットオフラインＣ２の光度勾配は、他の部分の光度勾配よりも急峻であるとともに、配光Ｄ２の範囲が照明装置１よりも広く、かつ最大光度が照明装置１よりも低いことが好ましい。
　ここで、配光Ｄ１のカットオフラインＣ１と、本体部Ｄ２２のカットオフラインＣ２は、わずかにずれていることが好ましい。このようにすることで、明暗の境界の光度勾配を緩やかに調整することができるためである。
　図１２は、配光Ｄ１と本体部Ｄ２２を重ね合わせた合成配光を示す。カットオフラインが目立ち過ぎず、緩やかに光度が変化するように境界が形成されていることがわかる。実施の形態１では、カットオフラインにおいては明暗の境界を目立たせることが好ましいことを説明したが、目立ちすぎると被照射物体の輪郭と誤認するおそれがあるため、ある程度緩やかな光度勾配とすることが好ましい。
　なお、図１１Ｂでは、配光Ｄ１のカットオフラインＣ１が本体部Ｄ２２のカットオフラインＣ２の内側に設けられている態様であるが、本実施の形態ではこの態様に限られず、配光Ｄ１のカットオフラインＣ１が本体部Ｄ２２のカットオフラインＣ２の外側に設けられる態様で合ってもよい。
　また、カットオフラインＣ１、Ｃ２をずらす態様に代えて、実施の形態１および２の少なくとも何れか一方の照明装置の第２レンズ２０の凸形状の第２レンズ出射口２２の曲面に、１ミクロン以上１００ミクロン以下の大きさの曲面からのずれ量のうねりが形成されることにより、上記と同様にカットオフラインにおける境界を自然で急峻すぎない光度勾配に調整することも可能である。曲面からのずれ量のうねりが１ミクロン未満だと効果が薄く、１００ミクロンより大きいと全体の配光形状がくずれてしまう。
　図１３は、実施の形態１～３のそれぞれの照明装置１～３の単体ピーク光度と、３つの照明装置１～３の合成光度、および光源光束（発光素子の出力）の条件の一例を示す。ピーク光度は、実施の形態１の照明装置１、実施の形態２の照明装置２、実施の形態３の照明装置３の順番に高くなるように、照明装置１～３の第１および第２レンズが設計されている。
　本実施の形態によれば、法規に必要となる最大光度を確保しつつ、広い範囲に光を照射する車両用前照灯が得られる。このとき、それぞれの照明装置１～３の光が重なりあう領域の境界は、光度勾配が緩やかになるため明暗の境界が目立たない。そのため、この車両用前照灯が路面を照らした際に筋ムラが発生することがなく、車両の運転者の視認性を妨げることを防止できる。
　図１４は、実施の形態４に係る車両用前照灯の配光のシミュレーション結果を示す。横軸は水平角、縦軸は仰俯角、等高線は光度を示す。このように中央の光度は強く、そこから左右と下方向にかけて光度勾配が緩やかに変化する配光となっている。中央上方は数百カンデラ程度の弱い光でオーバーヘッド部の配光である。
　なお、実施の形態４は、すれ違い前照灯（図１１Ｃに示すロービーム１４０）への適用事例であるが、本開示はこの適用事例に限定されない。本開示は、すれ違い前照灯以外にも、光の重なりで任意の配光を形成することが可能であることから、走行用前照灯（図１１Ｃに示すハイビーム１３０）や、デイタイムランニングランプなどに適用することも可能である。
　また、図６等に示すように、実施の形態２に係る照明装置２の第２レンズ３０の第２レンズ出射口３２は、球面形状の窪み３２ａが形成される態様であるが、本開示に係る照明装置はこの態様に限定されるものではない。例えば、球面形状の窪み３２ａに代えて、楕円球面形状の窪みや、１／４球面形状の窪み、あるいは四角錐形状の窪み等であっても、同様の効果を得ることができる。窪みの形状に対応してオーバーヘッド部の形状が変化する。
　さらに、図８等に示すように、実施の形態３に係る照明装置３の第２レンズ４０の第２レンズ出射口４２は、表面に波状の凹凸が設けられている態様であるが、本開示に係る照明装置はこの態様に限定されない。例えば、波状の凹凸に代えて、円錐状の凹凸や三角錐状の凹凸等であっても同様の効果を得ることができる。
　また、実施の形態４において、実施の形態１～３に係る照明装置１～３のそれぞれの配置については任意である。例えば、水平方向（車両の幅方向）に一列に並べても、高さ方向に一列に並べて、斜め方向に一列に並べてもよい。さらには、奥行き方向（車両の前後方向）の手前側から奥行き側に斜めに配置してもよい。照明装置の数を増やして円状に配置しても、目標となる配光がくずれることなく形成できる。
　本開示に係る照明装置は、車両用前照灯を構成する照明装置に有用である。
１，２，３，４，１００　　　照明装置
１０，５０　　　第１レンズ
１１　　　第１レンズ入射口
１１ａ　　　第１入射面
１１ｂ　　　第２入射面
１２，５２　　　第１レンズ出射口
１３　　　第１レンズ側部壁面
１３ａ　　　第１反射面（反射側面部）
１３ｂ　　　第２反射面（反射側面部）
１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ　　　側面部
２０，３０，４０　　　第２レンズ
２１，３１，４１　　　第２レンズ入射口
２２，３２，４２　　　第２レンズ出射口
２３，３３，４３　　　第２レンズ側部壁面
２４　　　遮光部材
５３ａ，５３ｂ　　　反射面（反射側面部）
１１０　　　車両
１２０　　　車両用前照灯
１３０　　　ハイビーム
１４０　　　ロービーム
Ｌ　　　発光素子

Claims (16)

  1. 　発光素子と、
    　前記発光素子で生成された光を取り込んだうえで出射させる第１レンズと、
    　前記第１レンズからの出射光を取り込んで所定方向へ出射させる第２レンズと、を備え、
    　前記第１レンズは、
    　　前記発光素子で生成された光が入射する第１レンズ入射口と、
    　　前記第１レンズ入射口から入射して第１レンズ内部を通った光を出射させる第１レンズ出射口と、
    　　前記第１レンズ入射口と前記第１レンズ出射口との間に設けられた複数の第１レンズ側部壁面と、を有しており、
    　前記複数の第１レンズ側部壁面は、
    　　前記第１レンズ入射口から前記第1レンズ内部に入射した光を反射させる反射側面部と、
    　　前記反射側面部に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成された側面部と、を有する
    　ことを特徴とする照明装置。
  2. 　前記第１レンズ入射口は、
    　　前記発光素子の周りを囲う凹形状であって、
    　　凹形状の底面である第１入射面と、
    　　凹形状の側面である第２入射面と、を有しており、
    　前記複数の第１レンズ側部壁面の反射側面部は、
    　　前記第２入射面に入射した光を反射させる第１反射面と、
    　　前記第１入射面に入射した光および前記第１反射面で反射した光を反射させる第２反射面と、を有しており、
    　前記複数の第１レンズ側部壁面の前記側面部は、前記第１反射面および第２反射面に入射する光の光度よりも小さい光度の光が入射するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記第１レンズの前記第２反射面には、段差が設けられている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記第２レンズが有している第２レンズ出射口には、球面形状または楕円球面形状または四角錐形状の複数の窪みが設けられている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  5. 　前記第２レンズが有している第２レンズ出射口には、波状または円錐状の周期構造が設けられている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  6. 　請求項２に記載の照明装置を複数組み合わせて構成されており、それぞれの照明装置の第２レンズから出射する光が重なり合うよう構成されている
    　ことを特徴とする車両用前照灯。
  7. 　第２反射面に段差が設けられている第１レンズを有する請求項２に記載の照明装置である第１の照明装置と、
    　第２反射面に段差が設けられている第１レンズと、球面形状または楕円球面形状または四角錐形状の複数の窪みが第２レンズ出射口に設けられている第２レンズと、を有する請求項２に記載の照明装置である第２の照明装置と、
    　波状または円錐状の周期構造が第２レンズ出射口に設けられた第２レンズを有する請求項１に記載の照明装置である第３の照明装置と、を備える
    　ことを特徴とする請求項６に記載の車両用前照灯。
  8. 　前記第１の照明装置による配光は、前記第１レンズの第２反射面の段差によってカットオフラインが形成されており、前記カットオフラインの光度勾配は、他の部分の光度勾配よりも急峻である
    　ことを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。
  9. 　前記第２の照明装置による配光は、
    　　前記第１レンズの第２反射面の段差によってカットオフラインが形成されており、前記カットオフラインの光度勾配は、他の部分の光度勾配よりも急峻であるとともに、
    　　配光の範囲が前記第１の照明装置よりも広く、かつ最大光度が前記第１の照明装置よりも低い
    　ことを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。
  10. 　前記第２の照明装置による配光は、前記第２レンズ出射口の窪みによって形成される配光部を有しており、その配光部の光度は、１０カンデラ以上６２５カンデラ以下である
    　ことを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。
  11. 　前記第３の照明装置による配光は、水平方向に－３０°～＋３０°の範囲よりも広い範囲で、かつ、高さ方向に－１０°～０°の範囲よりも広い範囲の配光である
    　ことを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。
  12. 　前記第１の照明装置および前記第２の照明装置による配光は、それぞれ前記第１レンズの第２反射面の段差によってカットオフラインが形成されており、前記カットオフラインの光度勾配は、他の部分の光度勾配よりも急峻であり、
    　前記第１の照明装置の配光のカットオフラインと前記第２の照明装置のカットオフラインとがずれるように構成されている
    　ことを特徴とする請求項７に記載の車両用前照灯。
  13. 　前記側面部は、前記発光素子の中央を通る水平線と平行であるか、若しくは前記第１レンズ入射口側から前記第１レンズ出射口側にいくにつれて前記水平線から離れていくように形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  14. 　前記第２レンズが有している第２レンズ出射口は、前記発光素子と反対側に向かって凸形状の曲面を有しており、その曲面には、１ミクロン以上１００ミクロン以下の大きさの曲面からのずれ量のうねりが形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  15. 　前記第２レンズは、前記第２レンズが有している第２レンズ入射口と第２レンズ出射口との間に設けられた第２レンズ側部壁面を有しており、
    　前記第２レンズ入射口の外縁には、前記第２レンズ側部壁面への光を遮断する遮光部材が設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  16. 　前記第２レンズは、前記第２レンズが有している第２レンズ入射口と第２レンズ出射口との間に設けられた第２レンズ側部壁面を有しており、
    　前記第２レンズ側部壁面には、光を拡散させる凹凸構造が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
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