WO2019181506A1 - 車両用灯具 - Google Patents

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WO2019181506A1
WO2019181506A1 PCT/JP2019/008848 JP2019008848W WO2019181506A1 WO 2019181506 A1 WO2019181506 A1 WO 2019181506A1 JP 2019008848 W JP2019008848 W JP 2019008848W WO 2019181506 A1 WO2019181506 A1 WO 2019181506A1
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lens
vehicular lamp
light guide
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Inventor
佑輔 藤井
栄二 新倉
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/236—Light guides characterised by the shape of the light guide
    • F21S43/237—Light guides characterised by the shape of the light guide rod-shaped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/242—Light guides characterised by the emission area
    • F21S43/245—Light guides characterised by the emission area emitting light from one or more of its major surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/247—Light guides with a single light source being coupled into the light guide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape

Definitions

  • the present invention relates to a vehicular lamp.
  • Some vehicle lamps function as direction indicators and hazard lamps (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 is a vehicular lamp having a plurality of LEDs (Light Emitting Diode).
  • the vehicular lamp includes a plurality of LEDs, a holder portion of an elastic member that holds the plurality of LEDs, and a plurality of light guides corresponding to the plurality of LEDs.
  • the plurality of LEDs are sequentially lit at equal intervals from the center side to the side of the automobile. By doing so, an electrical illumination effect can be obtained.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize illumination having movement such as sequential lighting with a small number of light sources.
  • the vehicular lamp according to the present invention includes a light source that emits light, a lens having a variable focal length that collects the light, and the collected light that is incident and deflects the incident light.
  • a light guide member that emits light at an angle that does not satisfy the reflection, and changes a region in which the deflected light is emitted by changing a focal length of the lens.
  • the present invention can realize illumination having movements such as sequential lighting even when the number of light sources is reduced.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the scale of dimensions may be varied depending on the components.
  • the z axis is the longitudinal direction of the light guide bar 15.
  • the + z-axis direction is a direction from the surface 16 to the surface 19 of the light guide bar 15.
  • the + z axis direction is the right direction, and the ⁇ z axis direction is the left direction.
  • the y axis is the vertical direction.
  • the + y axis direction is upward (the sky direction), and the ⁇ y axis direction is downward (the ground direction).
  • the x-axis is the front-rear direction.
  • the + x axis direction is the back direction.
  • -The x-axis direction is the front direction.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a vehicular lamp 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the vehicular lamp 1 according to the first embodiment when viewed from another angle.
  • the vehicular lamp 1 is, for example, a direction indicator or a hazard lamp.
  • the vehicle lamp 1 includes a light source 10, a variable focus lens 12, and a light guide rod 15.
  • the light source 10 emits light.
  • the light source 10 is a collimated light source that emits parallel light, for example.
  • the light emitted from the light source 10 may be diverging light or convergent light.
  • the variable focus lens 12 is a lens that can change the focal length.
  • the light guide bar 15 emits light by the incident light.
  • the light guide bar 15 has, for example, a rectangular parallelepiped shape.
  • the incident surface of the light guide bar 15 is the surface 16.
  • the surface 16 is, for example, a square.
  • the exit surface of the light guide bar 15 is the surface 17.
  • the surface 18 of the light guide bar 15 is the back surface (opposite surface) of the surface 17.
  • the surface 19 of the light guide bar 15 is the back surface (opposite surface) of the surface 16.
  • the shape of the light guide rod 15 is not limited to a rod shape, but may be other shapes.
  • the light guide bar 15 is, for example, a light guide plate.
  • the light guide bar 15 is a light guide member.
  • the variable focus lens 12 is arranged on the + z axis side with respect to the light source 10.
  • the light guide bar 15 is disposed on the + z axis side with respect to the variable focus lens 12.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of the light source 10 according to the first embodiment.
  • the light source 10 is, for example, a light source that emits light with high directivity.
  • the light source 10 is, for example, an LED 22 with a lens including an LED light source 20 and a lens 21 as shown in FIG.
  • the LED light source 20 is a light source using LEDs.
  • the lens 21 is a lens that collects light.
  • the lens 21 enhances the directivity of light emitted from the LED light source 20.
  • the diameter of the lens-equipped LED 22 is S.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating another example of the light source 10 according to the first embodiment.
  • the light source 10 is a light source unit 27 as shown in FIG.
  • the light source unit 27 includes a laser light source 23, a condenser lens 24, a fluorescent unit 25, and a collimator lens 26.
  • the laser light source 23 is a light source that emits laser light.
  • the laser light source 23 is a light source provided with a laser diode, for example.
  • the laser light source 23 is, for example, a blue laser light source.
  • the blue laser light source has a peak wavelength in the wavelength range of 380 to 470 nm.
  • the condenser lens 24 is a lens that converges incident light.
  • the condensing lens 24 is, for example, a biconvex lens. In the biconvex lens, both the entrance surface and the exit surface are convex lenses.
  • the material of the condenser lens 24 is, for example, an acrylic resin.
  • the fluorescent part 25 includes a phosphor.
  • the phosphor absorbs energy of light from the outside and emits light having different energy.
  • the fluorescent part 25 changes the color of light.
  • the fluorescent part 25 is arranged at a position of the focal length f3 from the principal point of the condenser lens 24.
  • the energy density of the collected light is set to 30 to 70 W / mm 2 on the fluorescent portion 25.
  • the desirable energy density depends on the performance of the phosphor and is not limited to this.
  • the fluorescent part 25 is, for example, a phosphor plate.
  • the phosphor plate is obtained by, for example, coating a phosphor having a dominant wavelength of 585 to 610 nm on a sapphire substrate.
  • the fluorescent part 25 may include a dichroic mirror between the phosphor and the sapphire substrate. By doing in this way, the fluorescence diffused in all directions by the phosphor can be efficiently diffused in the direction of the collimating lens 26.
  • the collimating lens 26 increases the directivity of light.
  • the collimating lens 26 converts, for example, radiation light into parallel light.
  • the collimating lens 26 increases the directivity of the light diffused by the fluorescent part 25.
  • the collimating lens 26 emits parallel light, for example.
  • the collimating lens 26 uses refraction and total reflection.
  • the material of the collimating lens 26 is, for example, an acrylic resin.
  • the light emitted from the laser light source 23 is condensed on the fluorescent part 25 by the condenser lens 24.
  • the fluorescent part 25 diffuses the collected light.
  • the diffused light is emitted as light with improved directivity by the collimating lens 26.
  • the color of light emitted from the light source 10 can be changed by changing the wavelength of the laser light source 23 or the type of phosphor.
  • the peak wavelength of the laser light source 23 exists in the range of 380 to 470 nm
  • the dominant wavelength of the fluorescent part 25 exists in the range of 585 to 610 nm.
  • the diameter of the light source unit 27 is S.
  • variable focus lens 12 is a lens that can change the focal length f.
  • the focal length f is variable in the range from f1 to f2 (f1 ⁇ f ⁇ f2).
  • f1 is 50 mm and f2 is 120 mm.
  • the variable focus lens 12 can be composed of a plurality of lenses.
  • the variable focus lens 12 is, for example, a varifocal lens.
  • the varifocal lens can change the focal length depending on the positional relationship between a plurality of lenses.
  • the variable focus lens 12 is, for example, a liquid crystal lens.
  • the liquid crystal lens can change the focal length with one lens.
  • the liquid crystal lens is a liquid crystal optical device that can change the focal length by changing the refractive index by controlling the orientation of liquid crystal molecules.
  • the variable focus lens 12 is, for example, a liquid lens.
  • the liquid lens can change the focal length with a single lens.
  • the curvature of the lens changes at high speed by applying pressure with an electromagnetic actuator to a container sealed with an elastic polymer film filled with an optical fluid.
  • the variable focus lens 12 is an example of an optical mechanism having a function of changing a focal length f (more specifically, a condensing position), and an optical mechanism (not only an optical system but also a drive unit or the like) having a similar function.
  • a drive system such as a voltage control unit is also included).
  • Examples of such an optical mechanism include a combination of a single lens and a drive unit that moves the single lens in the direction of the optical axis, a concave mirror, and an optical system that changes the light collection position of the mirror or The combination with a drive part etc. are mentioned.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram in which a part of the light guide bar 15 according to the first embodiment is enlarged.
  • the light guide rod 15 may be made of a material that transmits light, such as acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, or glass.
  • the light guide bar 15 includes, for example, a plurality of prisms 40 on the surface 18. Light propagating through the light guide rod 15 is deflected by the prism 40. The deflected light is emitted from the surface 17 of the light guide bar 15. The deflected light is emitted at an angle that does not satisfy total reflection at the surface 17. The light propagating through the light guide rod 15 without entering the prism 40 is reflected by the surface 17 and is not emitted from the surface 17, for example.
  • the prism 40 is a deflection unit having a deflection function.
  • the deflecting unit can be replaced by a member having a deflecting function other than the prism 40.
  • the prism 40 may be continuously arranged in the z-axis direction. When continuously arranged, the surface 17 continuously emits light in the z-axis direction.
  • the prism 40 may be intermittently disposed in the z-axis direction. When intermittently arranged, the surface 17 emits light intermittently in the z-axis direction.
  • the prism 40 extends in a direction in which the focal length of the variable focus lens 12 is changed. To extend here means to exist in a certain direction. In that case, it may exist continuously or intermittently.
  • the size of each prism may be constant. In the prism 40, the size of each prism may change according to the + z-axis direction. In order to make the light emission from the surface 17 uniform, the size of each prism is increased toward the + z-axis direction.
  • a printing pattern can be substituted for the prism 40.
  • the printing pattern diffuses and reflects light.
  • the shape of the surface 16 and the surface 19 of the light guide rod 15 is a square.
  • the shape of the surface 16 and the surface 19 is not limited to this, and may be other shapes such as a circle.
  • Other examples of the shape of the surface 16 and the surface 19 include a semi-cylindrical shape composed of straight lines and arcs, a shape having two or more arcs with different curvatures, and a polygon other than a square.
  • the length of one side of the surface 16 and the surface 19 is W.
  • the above W is read as the length of the light guide bar 15 in the depth direction (x-axis direction). Further, the surface 17 corresponding to the emission surface is read as a front surface portion, and the surface 18 as the back surface is read as a back surface portion.
  • the front surface portion is from the central axis of the light guide rod 15 among the surfaces corresponding to the side surfaces when the surface 16 that is the incident surface is a three-dimensional bottom surface (in this example, a surface parallel to the z axis). Is a part (region) that can be emitted as light traveling forward ( ⁇ x direction).
  • the central axis of the light guide bar 15 is a z-axis passing through the center of the incident surface of the light guide bar 15.
  • Light traveling forward refers to light emitted in the range of ⁇ 90 ° to + 90 ° (excluding ⁇ 90 ° and + 90 °) with respect to the ⁇ x axis. Accordingly, it is possible to make the emission range smaller than the above range.
  • the front portion refers to a portion of the surface corresponding to the side surface that can emit light from the central axis of the light guide rod 15 forward and in a desired angle range.
  • the back portion refers to a portion (region) that faces the front portion in the x-axis direction.
  • the cross-sectional shape (xz plane) of the light guide bar 15 is a circular shape
  • the portion facing the front surface portion in the x-axis direction may be the back surface portion.
  • the cross-sectional shape (xz plane) of the light guide rod 15 is a semi-cylindrical shape constituted by a straight line parallel to the z-axis and an arc convex in the ⁇ x direction
  • the side surface with respect to the central axis The part located in the ⁇ x direction or a part within a predetermined range from the center of the part may be the front part, and the part facing the front part in the x-axis direction may be the back part.
  • the length of each side of the surface 16 and the surface 19 of the light guide bar 15 is preferably larger than the diameter S of the light source 10.
  • the length of the long side of the surface 17 and the surface 18 of the light guide bar 15 is L.
  • the surface 17 may have a fine shape.
  • the fine shape is a shape having fine irregularities on the surface.
  • the fine shape has functions such as light diffusion, light collection, and deflection.
  • the light is deflected by the surface 18 and emitted by the surface 17.
  • the light can be deflected by the surface 18 and emitted.
  • FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing the principle of change of the light emission start point according to the first embodiment.
  • FIG. 6A shows the light emission start point A1 when the focal length f of the variable focus lens 12 is f1.
  • FIG. 6B shows the light emission start point A2 when the focal length f of the variable focus lens 12 is f2.
  • Light emitted from the light source 10 enters the variable focus lens 12.
  • the light incident on the variable focus lens 12 is emitted at an emission angle corresponding to the focal length f.
  • the light emitted from the varifocal lens 12 enters the surface 16 of the light guide bar 15 while maintaining the emission angle.
  • the light incident on the surface 16 is deflected by the prism 40 in the light guide rod 15 and is emitted from the surface 17.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a light path to the light emission start point according to the first embodiment.
  • the parallel light emitted from the outermost side in the radial direction of the light source 10 enters the variable focus lens 12.
  • the variable focus lens 12 changes the focal length f in the range of f1 to f2 (f1 ⁇ f ⁇ f2).
  • the light incident from the outermost periphery of the variable focus lens is emitted from the variable focus lens 12 at an angle ⁇ i corresponding to the focal length f.
  • the surface 16 of the light guide rod 15 is disposed at a distance f1 from the exit surface 14 of the variable focus lens 12.
  • the distance between the emission surface 14 and the surface 16 may not be f1.
  • the light emitted from the variable focus lens 12 is incident at an angle ⁇ i from the position P1 on the surface 16.
  • the distance lp and the angle ⁇ i from the center of the surface 16 of the light guide bar 15 to the position P1 can be obtained from the following expressions 1 and 2.
  • D is the diameter of the variable focus lens 12.
  • lp is obtained by subtracting the vertical movement distance when the light has moved the distance f1 in the horizontal direction at the angle ⁇ i from the radius (D / 2) of the varifocal lens 12.
  • the light moves in the vertical direction by the radius (D / 2) of the variable focus lens 12 at the position of the focal length f.
  • n is the refractive index of the base material of the light guide bar 15.
  • sin ( ⁇ p) and sin ( ⁇ i) is proportional to the refractive index n.
  • W is the length of the light guide rod 15 in the x-axis direction.
  • the length L in the z-axis direction of the light guide rod 15 satisfies the following formula 5.
  • the focal length f of the variable focus lens 12 is f1
  • the position P1 is the center of the surface 16.
  • the length L is made larger than the distance la.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a change in the distance la to the light emission start point A due to a change in the focal length f of the variable focus lens 12 according to the first embodiment.
  • the diameter S of the light source 10 was 10 mm
  • the diameter D of the variable focus lens 12 was 10 mm
  • the length W of one side of the surface 16 of the light guide rod 15 was 10 mm.
  • the change range of the focal length f of the variable focus lens 12 was set to 50 mm to 120 mm (50 mm ⁇ f ⁇ 120 mm).
  • the refractive index n of the base material of the light guide rod 15 was 1.49.
  • the horizontal axis of the graph indicates the focal length f of the variable focus lens 12
  • the vertical axis of the graph indicates the distance la from the incident surface 16 of the light guide bar 15 to the light emission start point A.
  • the light emission start point A approaches the incident end surface 16 as the focal length f decreases.
  • the focal length f increases, the light emission start point A approaches the terminal surface 19 of the light guide bar 15. That is, when the focal distance f is small, light is emitted from the vicinity of the incident surface 16 of the light guide rod 15 to the surface 19 of the light guide 15.
  • the focal length f is large, only the vicinity of the end surface 19 of the light guide bar 15 emits light. Therefore, by changing the focal length f from the larger side to the smaller side, the light emission range of the light guide bar 15 seems to extend from the end surface 19 toward the incident end surface 16. By such an operation, sequential lighting of the light guide bar 15 can be realized.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C are explanatory diagrams showing changes in the light emission range due to changes in the focal length of the variable focus lens 12 according to the first embodiment.
  • FIG. 9A shows the light emission range of the light guide 15 when the focal length f of the variable focus lens 12 is 120 mm.
  • FIG. 9B shows the light emission range of the light guide unit 15 when the focal length f of the variable focus lens 12 is 90 mm.
  • FIG. 9C shows the light emission range of the light guide 15 when the focal length f of the variable focus lens 12 is 50 mm.
  • the focal length f of the varifocal lens 12 decreases, the light emitting area increases.
  • the focal length f of the varifocal lens 12 When the focal length f of the varifocal lens 12 is continuously changed from f2 to f1, the light emitting area extends from only the left part to the right side. Therefore, the light emission range seems to extend from the terminal end toward the incident end, and the light guide bar 15 can be sequentially turned on.
  • the light source 10 emits diverging light the light is condensed at a position farther than the focal length f of the variable focus lens 12. Therefore, the light emission start point A is located farther than in the case of parallel light.
  • the light source 10 emits convergent light the light is collected at a position closer to the focal length f of the variable focus lens 12. For this reason, the light emission start point A is closer to the position of parallel light.
  • the range of the focal length f of the variable focus lens 12 can be adjusted to move the light guide bar 15 in the same manner as when parallel light is emitted. Can be realized.
  • Modification 1 is an example in which a mirror 101 is provided between the light source 10 and the variable focus lens 12.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of the vehicular lamp 100 according to the first modification of the first embodiment.
  • the same components as those in the vehicular lamp 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the light source 10 is arranged so that the center light of the light source 10 is inclined by ⁇ t with respect to the z-axis.
  • the center light is a light beam at the center of the light beam emitted from the light source 10.
  • the center light of the light source 10 is emitted from the center of the emission surface 11.
  • the reflection surface 102 of the mirror 101 is disposed at a position where the straight line connecting the center of the incident surface 16 of the light guide bar 15 and the center of the terminal surface 19 intersects with the central light of the light source 10.
  • the reflecting surface 102 is disposed with an inclination of ⁇ m with respect to the z axis.
  • ⁇ m is defined by the following Equation 6.
  • the light emitted from the light source 10 is reflected in the z-axis direction by the reflecting surface 102 of the mirror 101.
  • the light reflected by the reflecting surface 102 enters the variable focus lens 12 and is output at an output angle corresponding to the focal length f of the variable focus lens 12.
  • the light emitted from the variable focus lens 12 enters the light guide rod 15 at an incident angle corresponding to the focal length f of the variable focus lens 12.
  • the position of the light source 10 can be changed. Therefore, the length of the vehicular lamp 100 in the z-axis direction can be shortened.
  • the present invention can be expressed as, for example, the following supplementary notes.
  • ⁇ Appendix 1> A light source that emits light; A lens having a variable focal length for condensing the light; A light guide member that enters the collected light, deflects the incident light, and emits the light as an angle that does not satisfy total reflection; and A vehicular lamp characterized in that a region in which the deflected light is emitted is changed by changing a focal length of the lens.
  • the light guide member includes a deflecting unit that deflects the incident light to an angle that does not satisfy total reflection,
  • the vehicular lamp according to claim 1 wherein the lens changes the position at which the outermost light beam of the collected light reaches the deflecting unit by changing the focal length.
  • Appendix 3 The vehicular lamp according to appendix 2, wherein the deflecting portion extends in a direction in which the focal length is changed.

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Abstract

光源の数を減らした状態でも、順次点灯などの動きを有する照明を実現する。　車両用灯具（１）は、光を出射する光源（１０、２２、２７）と、前記光を集光する集光位置が可変な光学機構（１２）と、前記光学機構により集光された前記光を入射して、入射した前記光を偏向して所定の出射面から出射する導光部材（１５）とを備え、前記光学機構による前記集光位置の変化に応じて、前記導光部材の前記出射面において偏向後の前記光が出射される領域を変える。

Description

車両用灯具
　本発明は、車両用灯具に関する。
　車両用灯具には、方向指示器やハザードランプとして機能するものがある（例えば特許文献１）。
　特許文献１は、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を有する車両用灯具である。車両用灯具は、複数個のＬＥＤと、複数個のＬＥＤを保持する弾性部材のホルダ部と、前記複数個のＬＥＤと対応する複数個の導光体を備える。車両用灯具をバンパーに取り付け、ＬＥＤの点灯回路を制御することにより、複数のＬＥＤが自動車の中央側から側方側にかけて順次等間隔で点灯する。こうすることで電気的電飾効果が得られる。
特開２００４－２５５９２９号公報（第７頁００３６～００４３、図１）
　しかしながら、複数のＬＥＤを順次点灯する場合、複数の光源を備える必要があるという課題があった。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、少ない光源数で、順次点灯などの動きを有する照明を実現することを目的とする。
　本発明に係る車両用灯具は、光を出射する光源と、前記光を集光する焦点距離が可変なレンズと、集光された前記光を入射して、入射した前記光を偏向して全反射を満たさない角度として出射する導光部材とを備え、前記レンズの焦点距離を変更することによって、偏向された前記光が出射される領域を変えることを特徴とするものである。
　本発明は、光源の数を減らした状態でも、順次点灯などの動きを有する照明を実現することができる。
本発明の実施の形態１に係る車両用灯具の概略構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用灯具の概略構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の１例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の１例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る導光棒の形状を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る発光開始点の変化の原理を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る発光開始点までの光の経路を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る可変焦点レンズの焦点距離の変化による発光開始点の変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る可変焦点レンズの焦点距離の変化による発光範囲の変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る変形例１の車両用灯具の概略構成を示す構成図である。
実施の形態１．
　以下、実施の形態１について、図１～図１０を用いて説明する。以下の各図面においては、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
　図の説明を容易にするためにｘｙｚ座標を用いる。車両用灯具１の構成品である導光棒１５を水平に設置した場合の座標とする。ｚ軸は、導光棒１５の長手方向である。＋ｚ軸方向は、導光棒１５の面１６から面１９に向かう方向である。＋ｚ軸方向は右方向で、－ｚ軸方向は左方向である。ｙ軸は上下方向である。＋ｙ軸方向は上方（空の方向）で、－ｙ軸方向は下方（地面の方向）である。ｘ軸は前後方向である。＋ｘ軸方向は奥の方向である。－ｘ軸方向は手前方向である。
＜車両用灯具１の構成＞
　図１は実施形態１に係る車両用灯具１の概略構成を示す構成図である。図２は実施形態１に係る車両用灯具１を別の角度から見た構成図である。車両用灯具１は、例えば、方向指示器またはハザードランプなどである。
　車両用灯具１は、光源１０、可変焦点レンズ１２、および導光棒１５を備える。光源１０は光を出射する。光源１０は、例えば平行光を出射するコリメート光源である。光源１０から出射される光は、発散光または収束光でもよい。可変焦点レンズ１２は、焦点距離を変えることができるレンズである。導光棒１５は、入射した光によって発光する。導光棒１５は、例えば、直方体の形状である。導光棒１５の入射面は面１６である。面１６は、例えば、正方形である。導光棒１５の出射面は面１７である。導光棒１５の面１８は、面１７の裏面（対向側表面）である。導光棒１５の面１９は、面１６の裏面（対向側表面）である。導光棒１５の形状は棒状に限らず、他の形状でもよい。導光棒１５は、例えば、導光板である。導光棒１５は、導光部材である。
　光源１０の出射面１１の中心と、可変焦点レンズ１２の入射面１３の中心および出射面１４の中心と、導光棒１５の入射端の面１６の中心および出射端の面１９の中心とは、同一直線上にある。可変焦点レンズ１２は、光源１０に対して＋ｚ軸側に配置される。導光棒１５は、可変焦点レンズ１２に対して＋ｚ軸側に配置される。
≪光源１０≫
　光源１０の構成について説明する。図３は実施形態１に係る光源１０の１例を示す構成図である。
　光源１０は、例えば、指向性の高い光を出射する光源である。
　光源１０は、例えば、図３のように、ＬＥＤ光源２０およびレンズ２１を備えたレンズ付ＬＥＤ２２である。ＬＥＤ光源２０は、ＬＥＤを用いた光源である。レンズ２１は、光を集光するレンズである。レンズ２１は、ＬＥＤ光源２０からの出射光の指向性を高める。レンズ付ＬＥＤ２２の直径はＳである。
　図４は実施形態１に係る光源１０の他の１例を示す構成図である。光源１０は、例えば図４のように、光源ユニット２７である。光源ユニット２７は、レーザー光源２３、集光レンズ２４、蛍光部２５、及びコリメートレンズ２６を備える。
　レーザー光源２３は、レーザー光を出射する光源である。レーザー光源２３は、例えば、レーザーダイオードを備えた光源である。レーザー光源２３は、例えば、青色レーザー光源である。青色レーザー光源は、波長３８０～４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有する。
　集光レンズ２４は、入射光線を収束するレンズである。集光レンズ２４は、例えば、両凸レンズである。両凸レンズは、入射面と出射面との両方が凸レンズである。集光レンズ２４の材料は、例えば、アクリル樹脂である。
　蛍光部２５は、蛍光体を備える。蛍光体は、外部からの光のエネルギーを吸収し、エネルギーの異なる光を放出する。蛍光部２５は、例えば、光の色を変化させる。蛍光部２５は、例えば、集光レンズ２４の主点から焦点距離ｆ３の位置に配置する。このとき、例えば、集光した光のエネルギー密度は、蛍光部２５上で３０～７０Ｗ／ｍｍ２とする。ただし、望ましいエネルギー密度は蛍光体の性能に依存し、この限りではない。蛍光部２５は、例えば、蛍光体プレートである。蛍光体プレートは、例えば、５８５～６１０ｎｍにドミナント波長を有する蛍光体をサファイア基板の上に塗付したものである。蛍光部２５は、蛍光体とサファイア基材の間にダイクロイックミラーを備えてもよい。このようにすることで、蛍光体により全方向へ拡散した蛍光を効率よくコリメートレンズ２６方向へ拡散することができる。
　コリメートレンズ２６は、光の指向性を高める。コリメートレンズ２６は、例えば、放射光を平行光に変換する。コリメートレンズ２６は、蛍光部２５によって拡散された光の指向性を高める。コリメートレンズ２６は、例えば、平行光を出射する。コリメートレンズ２６は、屈折と全反射を利用する。コリメートレンズ２６の材料は、例えば、アクリル樹脂である。
　レーザー光源２３から出射された光は、集光レンズ２４によって蛍光部２５上に集光される。蛍光部２５は、集光された光を拡散する。そして拡散された光は、コリメートレンズ２６により、指向性を高めた光として出射される。
　レーザー光源２３の波長又は蛍光体の種類を変えることで、光源１０から出射される光の色を変化させることができる。例えば、レーザー光源２３のピーク波長は３８０～４７０ｎｍの範囲に存在し、蛍光部２５のドミナント波長は５８５～６１０ｎｍの範囲に存在する。光源ユニット２７の直径はＳである。
≪可変焦点レンズ１２≫
　可変焦点レンズ１２は、焦点距離ｆを可変にできるレンズである。焦点距離ｆは、ｆ１からｆ２の範囲で可変となる（ｆ１≦ｆ≦ｆ２）。例えば、ｆ１は５０ｍｍ、ｆ２は１２０ｍｍである。
　可変焦点レンズ１２は、複数のレンズで構成することができる。可変焦点レンズ１２は、例えば、バリフォーカルレンズである。バリフォーカルレンズは、複数のレンズの位置関係によって焦点距離を変化できる。
　可変焦点レンズ１２は、例えば、液晶レンズである。液晶レンズは、１つのレンズで焦点距離を可変にできる。液晶レンズは、液晶分子の配向を制御して屈折率を変化させて、焦点距離を可変にできる液晶光学デバイスである。
　可変焦点レンズ１２は、例えば、液体レンズである。液体レンズは、１つのレンズで焦点距離を可変にできる。液体レンズは、光学流体で満たされた弾性高分子膜で封止されているコンテナに、電磁アクチュエータで圧力を加えることで、レンズの曲率が高速に変化する。
　可変焦点レンズ１２は、焦点距離ｆ（より具体的には集光位置）を可変にする機能を有する光学機構の一例であって、同様の機能を有する光学機構（光学系だけでなく駆動部や電圧制御部などの駆動系も含まれる）で代用可能である。そのような光学機構の例としては、単一レンズと、その単一レンズを光軸方向に移動させる駆動部との組み合わせや、凹型鏡面ミラーと、そのミラーの集光位置を変化させる光学系もしくは駆動部との組み合わせなどが挙げられる。
≪導光棒１５≫
　以下に、導光棒１５の構成について図５を参照して説明する。図５は実施形態１に係る導光棒１５の一部を拡大した説明図である。
　導光棒１５は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ガラスなどの光を透過する材料を採用できる。導光棒１５は、例えば、面１８に、複数のプリズム４０を備える。導光棒１５内を伝搬する光は、プリズム４０によって偏向される。そして偏向された光は、導光棒１５の面１７から出射される。偏向された光は、面１７で全反射を満たさない角度として出射される。プリズム４０に入射せずに導光棒１５内を伝搬する光は、例えば、面１７で反射され、面１７からは出射されない。
　プリズム４０は、偏向機能を有する偏向部である。偏向部は、プリズム４０以外の偏向機能を有する部材で代用可能である。
　プリズム４０は、ｚ軸方向に連続的に配置されてもよい。連続的に配置された場合には、面１７はｚ軸方向に連続的に発光する。プリズム４０は、ｚ軸方向に間欠的に配置されてもよい。間欠的に配置された場合には、面１７はｚ軸方向に間欠的に発光する。プリズム４０は、可変焦点レンズ１２の焦点距離が変更される方向に延在する。ここで延在するとは、ある方向に向かって、存在することである。その際、連続的に存在しても、間欠的に存在してもよい。
　プリズム４０は、個々のプリズムの大きさが一定でもよい。プリズム４０は、個々のプリズムの大きさが＋ｚ軸方向に応じて変化してもよい。面１７からの発光を均一にするためには、個々のプリズムの大きさを＋ｚ軸方向に向かって大きくする。
　プリズム４０は、例えば、印刷パターンなどを代用することができる。この場合、印刷パターンは、光を拡散、反射させる。印刷パターンは、＋ｚ軸方向に単位面積当たりのパターンの密度が＋ｚ軸方向に向かって増加することが望ましい。
　実施の形態１において、導光棒１５の面１６及び面１９の形状は正方形である。ただし面１６及び面１９の形状はこれに限らず、円形などほかの形状であってもよい。面１６及び面１９の形状の他の例としては、円形以外にも、直線と円弧とで構成されるかまぼこ状、異なる曲率の２以上の円弧を有する形状、正方形以外の多角形などが挙げられる。面１６及び面１９の一辺の長さはＷである。
　なお、面１６及び面１９の形状が正方形以外の場合、上記のＷは、導光棒１５の奥行き方向（ｘ軸方向）の長さと読み替える。また、出射面に相当する面１７は前面部、その裏面である面１８は背面部と読み替える。ここで、前面部は、入射面である面１６を立体の底面とした場合の側面に相当する面（本例の場合、ｚ軸に平行な面）のうち、導光棒１５の中心軸からの光を、前方（－ｘ方向）に進行する光として出射可能な部位（領域）をいう。ここで、導光棒１５の中心軸は、導光棒１５の入射面の中心を通るｚ軸である。また、「前方に進行する光」は、－ｘ軸に対して－９０°～＋９０°の範囲（ただし、－９０°および＋９０°は含まれない）に出射される光をいうが、仕様に応じて出射範囲を上記よりも小さい範囲にすることも可能である。その場合、前面部は、側面に相当する面のうち、導光棒１５の中心軸からの光を前方かつ所望の角度範囲で出射可能な部位をいう。なお、前面部を出射部と呼んでもよい。背面部は、そのような前面部にｘ軸方向において対向する部位（領域）をいう。
　例えば、導光棒１５の断面形状（ｘｚ平面）が円形状であれば、側面のうち中心軸に対して－ｘ方向に位置する部位またはその部位のうち中心から所定範囲内の部位を前面部とし、該前面部に対してｘ軸方向において対向する部位を背面部としてもよい。また、例えば、導光棒１５の断面形状（ｘｚ平面）がｚ軸に平行な直線と－ｘ方向に凸となる円弧とで構成されるかまぼこ状であれば、側面のうち中心軸に対して－ｘ方向に位置する部位またはその部位のうち中心から所定範囲内の部位を前面部とし、該前面部に対してｘ軸方向において対向する部位を背面部としてもよい。
　導光棒１５の面１６及び面１９の各辺の長さは、光源１０の直径Ｓよりも大きいことが望ましい。導光棒１５の面１７及び面１８の長辺の長さはＬである。
　面１７からの発光を均一化するために、面１７を微細形状としてもよい。ここで、微細形状とは、表面に微細な凹凸を有する形状である。凹凸のパターンによって、微細形状は光の拡散、集光、及び偏向などの機能を有する。
　光は、面１８によって偏向され、面１７よって出射される例を示したが、面１８によって偏向され、出射することも可能である。
＜車両用灯具１の効果＞
　以下に、車両用灯具１の効果について図６～図８を参照して説明する。
≪発光開始点Ａの一般化≫
　図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は実施形態１に係る発光開始点の変化の原理を示す説明図である。図６（Ａ）は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆがｆ１の場合の発光開始点Ａ１を示す。図６（Ｂ）は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆがｆ２の場合の発光開始点Ａ２を示す。光源１０から出射した光は、可変焦点レンズ１２に入射する。そして、可変焦点レンズ１２に入射した光は、焦点距離ｆに応じた出射角で出射される。可変焦点レンズ１２から出射された光は、出射角を保ったまま、導光棒１５の面１６に入射する。面１６に入射した光は、導光棒１５内のプリズム４０によって偏向されて、面１７から出射される。
　導光棒１５内を伝搬する光がプリズム４０によって偏向される際に、入射面１６に最も近い偏向位置を発光開始点Ａとする。可変焦点レンズ１２の焦点距離が短い（ｆ＝ｆ１）場合、発光開始点Ａ１は入射面１６から近い位置になる。可変焦点レンズ１２の焦点距離が長い（ｆ＝ｆ２）場合、発光開始点Ａ２は入射面１６から遠い位置になる。発光開始点Ａは、可変焦点レンズ１２で集光される光の最も外側の光線が到達する位置である。可変焦点レンズ１２の焦点距離を連続的に変更することで、発光開始点Ａも連続的に移動する。
　図７は実施形態１に係る発光開始点までの光の経路を示す説明図である。光源１０の径方向の最も外側から出射した平行光は、可変焦点レンズ１２に入射する。可変焦点レンズ１２は、焦点距離ｆをｆ１からｆ２の範囲で変化させる（ｆ１≦ｆ≦ｆ２）。そして、可変焦点レンズの最外周から入射した光は、焦点距離ｆに応じた角度θiで、可変焦点レンズ１２から出射される。
　可変焦点レンズ１２の出射面１４から距離ｆ１の位置に、導光棒１５の面１６を配置する。出射面１４と面１６との間の距離はｆ１でなくてもよい。可変焦点レンズ１２から出射された光は、面１６上の位置Ｐ１から角度θｉで入射する。このとき、導光棒１５の面１６の中心から位置Ｐ１までの距離ｌｐ、角度θｉは、以下の式１、式２から求められる。ただし、Ｄは可変焦点レンズ１２の直径である。ｌｐは、可変焦点レンズ１２の半径（Ｄ／２）から、光が角度θｉで水平方向に距離ｆ１移動した時の垂直方向の移動距離を引いたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、光は、焦点距離ｆの位置で、可変焦点レンズ１２の半径（Ｄ／２）分だけ垂直方向に移動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　導光棒１５の面１６より角θｉで入射した光は、面１６で屈折され、角θｐで伝搬する。角θｐは以下の式３で定義される。ただしｎは導光棒１５の母材の屈折率である。ｓｉｎ（θｐ）とｓｉｎ（θｉ）の関係は、屈折率ｎに比例する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　面１６から発光開始点Aまでのｚ軸方向の距離ｌａは、以下の式４で表される。Ｗは導光棒１５のｘ軸方向の長さである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また導光棒１５のｚ軸方向の長さＬは、以下の式５を満たすことが望ましい。可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆをｆ１とした時、位置Ｐ１は面１６の中心となる。このとき発光開始点Ａが導光棒１５内に存在する必要があるため、長さＬを距離ｌａより大きくする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図８は実施形態１に係る可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆの変化による発光開始点Ａまでの距離ｌａの変化を示す説明図である。ここで、光源１０の直径Ｓは１０ｍｍとし、可変焦点レンズ１２の直径Ｄは１０ｍｍとし、導光棒１５の面１６の１辺の長さＷは１０ｍｍとした。可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆの変化範囲は、５０ｍｍから１２０ｍｍまでとした（５０ｍｍ≦ｆ≦１２０ｍｍ）。導光棒１５の母材の屈折率ｎは１．４９とした。
　図８において、グラフの横軸は可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆを示し、グラフの縦軸は導光棒１５の入射面１６から発光開始点Ａまでの距離ｌａを示す。
　図８からわかるように、焦点距離ｆが小さいほど、発光開始点Ａは入射端の面１６に近づく。焦点距離ｆが大きいほど、発光開始点Ａは導光棒１５の終端の面１９に近づく。つまり、焦点距離ｆが小さい時は導光棒１５の入射端の面１６近傍から導光部１５の面１９まで発光する。焦点距離ｆが大きい時は導光棒１５の終端の面１９の近傍のみが発光する。そのため、焦点距離ｆを大きい方から小さい方へ変化させることで、導光棒１５の発光範囲が終端の面１９から入射端の面１６に向かって伸びていくように見える。このような動作によって、導光棒１５の順次点灯が実現できる。
　図９（Ａ）、図９（Ｂ）、及び図９（Ｃ）は実施形態１に係る可変焦点レンズ１２の焦点距離の変化による発光範囲の変化を示す説明図である。図９（Ａ）は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆが１２０ｍｍの場合の導光部１５の発光範囲を示す。図９（Ｂ）は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆが９０ｍｍの場合の導光部１５の発光範囲を示す。図９（Ｃ）は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆが５０ｍｍの場合の導光部１５の発光範囲を示す。可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆが小さくなるほど発光領域が大きくなる。可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆをｆ２からｆ１に連続的に変化させると、発光領域は左側の部分だけから右側へと広がる。そのため、発光範囲が終端から入射端に向かって伸びていくように見え、導光棒１５の順次点灯が実現できる。
　また、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆの変化の態様に応じて、順次点灯以外にも順次消灯や、順次点灯と順次消灯とを組み合わせるなど、発光開始位置の動的変化により生じる様々な動きを有する照明が可能である。また、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆの変化と光源１０のオン／オフ制御とを組み合わせれば、自由な間隔による間欠的な動きや、連続的な動きと間欠的な動きを組み合わせた動きを有する照明も可能である。
　光源１０が平行光を出射することを前提に説明したが、発散光又は収束光を出射する場合でも同様の効果を得ることができる。光源１０が発散光を出射する場合、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆより遠い位置で集光することになる。そのため、発光開始点Ａは、平行光の場合より遠い位置になる。光源１０が収束光を出射する場合、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆより近い位置で集光することになる。そのため、発光開始点Ａは、平行光の場合より近い位置になる。発散光又は収束光を出射する場合は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆの値のとりうる範囲を調整することで、平行光を出射する場合と同じように導光棒１５の順次点灯など動きを有する照明が実現できる。
＜変形例１＞
　次に、実施の形態１に係る変形例１について説明する。変形例１は、光源１０と可変焦点レンズ１２との間にミラー１０１を備えた例である。
　図１０は、実施の形態１における変形例１に係る車両用灯具１００の構成図である。車両用灯具１００において、車両用灯具１と共通する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
　車両用灯具１００において、光源１０の中心光がｚ軸に対してθｔ傾くように、光源１０は配置される。ここで中心光とは、光源１０から出射される光の光束の中心の光線である。光源１０の中心光は、出射面１１の中心から出射される。
　ミラー１０１の反射面１０２は、導光棒１５の入射端の面１６の中心と終端の面１９の中心とを結ぶ直線と、光源１０の中心光とが交差する位置に配置される。反射面１０２は、ｚ軸に対してθｍ傾いて配置される。ただしθｍは以下の式６で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　光源１０から出射された光は、ミラー１０１の反射面１０２によってｚ軸方向へ反射される。反射面１０２で反射された光は、可変焦点レンズ１２に入射し、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆに応じた出射角度で出射される。可変焦点レンズ１２から出射された光は、可変焦点レンズ１２の焦点距離ｆに応じた入射角度で導光棒１５に入射する。
　変形例１では、光源１０の位置を変更することが可能となる。そのため、車両用灯具１００のｚ軸方向の長さを短くすることができる。
　以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
　以上の実施の形態を基にして、本発明は例えば、以下の付記のように表現することも可能である。
＜付記１＞
　光を出射する光源と、
　前記光を集光する焦点距離が可変なレンズと、
　集光された前記光を入射して、入射した前記光を偏向して全反射を満たさない角度として出射する導光部材と
を備え、
　前記レンズの焦点距離を変更することによって、偏向された前記光が出射される領域を変えることを特徴とする車両用灯具。
＜付記２＞
　前記導光部材は、前記入射した光を偏向して全反射を満たさない角度とする偏向部を備え、
　前記レンズは、前記焦点距離を変更することで前記集光された光の最も外側の光線が前記偏向部に到達する位置を変更することを特徴とする付記１に記載の車両用灯具。
＜付記３＞
　前記偏向部は、前記焦点距離が変更される方向に延在することを特徴とする付記２に記載の車両用灯具。
　１　車両用灯具、　１０　光源、　１１　出射面、１２　可変焦点レンズ、　１３　入射面、　１４　出射面、　１５　導光棒、　１６，１７，１８，１９　面、　２０　ＬＥＤ光源、　２１　レンズ、　２２　レンズ付ＬＥＤ、　２３　レーザー光源、　２４　集光レンズ、　２５　蛍光部、　２６　コリメートレンズ、　２７　光源ユニット、　４０　プリズム、　１００　車両用灯具、　１０１　ミラー、　１０２　反射面、　ｆ，ｆ１，ｆ２，ｆ３　焦点距離、　Ｓ，Ｄ　直径、　Ｗ，Ｌ　長さ、　Ａ，Ａ１，Ａ２　発光開始点、ｌａ，ｌｐ　距離。

Claims (10)

  1. 　光を出射する光源と、
    　前記光を集光する集光位置が可変な光学機構と、
    　前記光学機構により集光された前記光を入射して、入射した前記光を偏向して所定の出射面から出射する導光部材と
    を備え、
    　前記光学機構による前記集光位置の変化に応じて、前記導光部材の前記出射面において偏向後の前記光が出射される領域を変えることを特徴とする車両用灯具。
  2. 　前記光学機構は、前記光源から出射される前記光を集光するレンズであって焦点距離を変化させることが可能な可変焦点レンズを有する
    　請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 　前記導光部材は、入射した前記光を、前記出射面において全反射を満たさない角度に偏向して出射する偏向部を備え、
    　前記光学機構は、前記集光位置を変更することで、前記偏向部が設けられた前記導光部材の領域内において、前記集光された光の最も外側の光線が到達する位置を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。
  4. 　前記偏向部は、前記集光位置の変化方向に延在して設けられている請求項３に記載の車両用灯具。
  5. 　前記偏向部は、前記集光位置の変化方向に連続して設けられている
    　請求項３または４に記載の車両用灯具。
  6. 　前記偏向部は、前記集光位置の変化方向に間欠して設けられている
    　請求項３または４に記載の車両用灯具。
  7. 　前記集光位置の変化方向は、当該車両用灯具の出射光の進行方向を前方向とした場合の横方向であり、
    　前記偏向部は、当該車両用灯具の奥行方向において前記出射面と対向する面に設けられており、
    　前記光学機構による前記集光位置の変化に応じて、前記導光部材の前記出射面における発光開始点の位置を横方向に変更する
    　請求項３から６のうちのいずれかに記載の車両用灯具。
  8. 　前記偏向部は、プリズムであり、
    　前記プリズムのサイズが、前記集光位置の変化方向において、前記集光された光が入射する面である入射面から離れるにつれて大きくなっている
    　請求項７に記載の車両用灯具。
  9. 　前記偏向部は、拡散機能および反射機能を有する印刷パターンである
    　請求項３～７のうちのいずれかに記載の車両用灯具。
  10. 　前記可変焦点レンズは、複数のレンズを有するバリフォーカルレンズ、液晶レンズまたは液体レンズである
    　請求項２に記載の車両用灯具。
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