WO2024154751A1 - 車両用灯具 - Google Patents

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light
high beam
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明弘 白石
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Stanley Electric Co Ltd
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Stanley Electric Co Ltd
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    • F21W2102/10Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/13Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region
    • F21W2102/135Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions

Definitions

  • This disclosure relates to vehicle lighting.
  • a vehicle lamp capable of simultaneously forming a low beam light distribution pattern and a high beam light distribution pattern, and configured to reduce the dark areas that occur between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern, is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the vehicle lamp described in Patent Document 1 uses a low beam light guide lens and a high beam light guide lens arranged below it, and the light emitted from the high beam light guide lens passes through a part of the low beam light guide lens to reduce the dark areas.
  • This causes a problem in that there is a large light loss (Fresnel loss) when the light emitted from the high beam light guide lens passes through a part of the low beam light guide lens, reducing the maximum luminous intensity of the low beam light distribution pattern and high beam light distribution pattern (composite light distribution pattern) that are formed at the same time.
  • This disclosure has been made to solve these problems, and aims to provide a vehicle lamp that can reduce the dark area between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern without the light emitted from the high beam light guide lens passing through a portion of the low beam light guide lens.
  • the vehicle lamp according to the present disclosure comprises a projection lens, a first luminous intensity distribution forming means for forming a first luminous intensity distribution corresponding to a light distribution pattern for low beam above the focal point of the projection lens, and a second luminous intensity distribution forming means for forming a second luminous intensity distribution corresponding to a light distribution pattern for high beam below the focal point of the projection lens, the focal point of the projection lens being disposed near the lower edge of the first luminous intensity distribution, the projection lens forming the light distribution pattern for low beam and the light distribution pattern for high beam by projecting the first luminous intensity distribution and the second luminous intensity distribution, and the second luminous intensity distribution is formed closer to the projection lens than the first luminous intensity distribution so that the lower end of the light distribution pattern for high beam overlaps the upper end of the light distribution pattern for low beam.
  • This configuration allows the light emitted from the high beam light guide lens to pass through a portion of the low beam light guide lens, reducing the dark area between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern.
  • the high beam light output surface (second luminous intensity distribution) is positioned closer to the projection lens than the low beam light output surface (first luminous intensity distribution).
  • the first luminous intensity distribution may have a relatively high luminous intensity near its lower edge
  • the second luminous intensity distribution may have a relatively high luminous intensity near its upper edge
  • the lower edge of the first luminous intensity distribution may include a cutoff shape corresponding to the cutoff line that is the upper edge of the low beam light distribution pattern
  • the upper edge of the second luminous intensity distribution may include a cutoff shape corresponding to the cutoff line that is the lower edge of the high beam light distribution pattern.
  • the first luminous intensity distribution forming means is a low beam light guide lens including a low beam light output surface arranged above the focal point of the projection lens and a low beam light guide section that guides the first light output from the low beam light output surface to the low beam light output surface, and the first luminous intensity distribution is formed on the low beam light output surface by the first light emitting from the low beam light output surface
  • the second luminous intensity distribution forming means is a high beam light guide lens including a high beam light output surface arranged below the focal point of the projection lens and a high beam light guide section that guides the second light output from the high beam light output surface to the high beam light output surface, and the second luminous intensity distribution is formed on the high beam light output surface by the second light emitting from the high beam light output surface, and the high beam light output surface may be arranged on the projection lens side of the low beam light output surface.
  • the low beam light guide portion may include a lower surface that is a total reflection surface extending rearward from the lower edge of the low beam light output surface
  • the high beam light guide portion may include an upper surface that is a total reflection surface extending rearward from the upper edge of the high beam light output surface
  • the vehicle lamp may further include a low beam light source disposed behind the low beam light guide lens and emitting the first light, and a high beam light source disposed behind the high beam light guide lens and emitting the second light, the low beam light guide lens further including a low beam light entrance portion facing the low beam light source and into which the first light emitted by the low beam light source enters, the high beam light guide lens further including a high beam light entrance portion facing the high beam light source and into which the second light emitted by the high beam light source enters, the low beam light entrance portion is configured to focus the first light that enters the low beam light guide lens from the low beam light entrance portion toward the lower surface of the low beam light guide portion, and the high beam light entrance portion is configured to focus the second light that enters the high beam light guide lens from the high beam light entrance portion toward the upper surface of the high beam light guide portion.
  • the lower edge of the low beam light output surface may have a shape corresponding to the cutoff line, which is the upper edge of the low beam light distribution pattern
  • the upper edge of the high beam light output surface may have a shape corresponding to the cutoff line, which is the lower edge of the high beam light distribution pattern
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a matrix light source including a group of semiconductor light emitting elements.
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a screen member on which a luminous intensity distribution is formed by light scanned by an optical deflector.
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a DMD (Digital Mirror Device) including a group of micromirrors.
  • DMD Digital Mirror Device
  • This disclosure makes it possible to provide a vehicle lamp that can reduce the dark area between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern without the light emitted from the high beam light guide lens passing through a portion of the low beam light guide lens.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle lamp 10.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along a horizontal plane passing through a low beam light guide lens 30A.
  • FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along a horizontal plane passing through a high beam light guide lens 30B.
  • FIG. The low beam light guiding lens 30A and the high beam light guiding lens 30B are seen from the direction of the arrow A1 in FIG. 2 is a perspective view of a low beam light guide lens 30A (low beam light exit surface 32A) and a high beam light guide lens 30B (high beam light exit surface 32B) as viewed from an oblique direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle lamp 10.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along a horizontal plane passing through a low beam light guide lens 30A.
  • FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along
  • 2 is an example of a low beam light distribution pattern P Lo formed by a vehicle lamp 10.
  • 2 is an example of a high beam light distribution pattern P Hi formed by the vehicle lamp 10.
  • 1 is an example of a composite light distribution pattern P Lo +P Hi obtained by combining a low beam light distribution pattern P Lo and a high beam light distribution pattern P Hi formed by the vehicle lamp 10.
  • 1 is a diagram showing an example of a composite light distribution pattern P Lo +P Hi obtained by combining a low beam light distribution pattern P Lo and a high beam light distribution pattern P Hi formed by a vehicle lamp of a comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle lamp 10.
  • the vehicle lamp 10 of this embodiment is a vehicle headlamp that functions as a low beam or high beam headlamp, and is mounted on both the left and right sides of the front end of a vehicle (not shown) such as an automobile. Since the vehicle lamps 10 mounted on both the left and right sides have a symmetrical configuration, the following description will be representative of the vehicle lamp 10 mounted on the right side of the front end of the vehicle (the right side when facing the front of the vehicle).
  • the vehicle lamp 10 includes a projection lens 20, a low beam light guide lens 30A which is an example of the first light intensity distribution forming means of the present disclosure, a high beam light guide lens 30B which is an example of the second light intensity distribution forming means of the present disclosure, a low beam light source 40A which is disposed behind the low beam light guide lens 30A and emits a first light Ray1, and a high beam light source 40B which is disposed behind the high beam light guide lens 30B and emits a second light Ray2.
  • the XYZ axes are defined below. The X axis extends in the vehicle longitudinal direction, the Y axis extends in the vehicle width direction, and the Z axis extends vertically.
  • the projection lens 20 is an aspheric lens.
  • the focal point F20 of the projection lens 20 is disposed near the lower edge of the low beam light exit surface 32A (first luminous intensity distribution p1) of the low beam light guide lens 30A.
  • the optical axis AX20 of the projection lens 20 extends in the X-axis direction.
  • the low beam light source 40A and the high beam light source 40B are semiconductor light emitting elements such as LEDs.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along a horizontal plane passing through the low beam light guide lens 30A.
  • low beam light sources 40A1 to 40A4 are mounted on the upper stage of the substrate 50 (light source mounting surface 50a) in a row spaced apart from each other in the Y-axis direction.
  • the number of low beam light sources 40 is not limited to four, and may be one or more.
  • low beam light source 40A when there is no particular need to distinguish between the low beam light sources 40A1 to 40A4 , they will be referred to as low beam light source 40A.
  • Figure 3 is a horizontal cross-sectional view of the vehicle lamp 10 taken along a horizontal plane passing through the high beam light guide lens 30B.
  • high beam light sources 40B1 to 40B3 are mounted on the lower stage of the substrate 50 (light source mounting surface 50a) in a row spaced apart from each other in the Y-axis direction.
  • the number of high beam light sources 40B is not limited to three, and may be one or more.
  • high beam light source 40B when there is no particular need to distinguish between the high beam light sources 40B1 to 40B3 , they will be referred to as high beam light source 40B.
  • the low beam light source 40A and the high beam light source 40B each have a light emitting surface.
  • the light emitting surface is, for example, a rectangular light emitting surface of 1 mm square.
  • the low beam light source 40 and the high beam light source 40B are mounted on the substrate 50 (light source mounting surface 50a) with the light emitting surface parallel to the light source mounting surface 50a.
  • the optical axes AX 40A1 to AX 40A4 (see FIG. 2) of the low beam light sources 40A 1 to 40A 4 pass through the center of the light emitting surface and extend in a direction perpendicular to the light emitting surface.
  • the optical axes AX 40B1 to AX 40B3 see FIG. 3) of the high beam light sources 40B 1 to 40B 3 pass through the center of the light emitting surface and extend in a direction perpendicular to the light emitting surface.
  • the low beam light guide lens 30A is disposed above the focal point F20 (and the optical axis AX20 ) of the projection lens 20.
  • the low beam light guide lens 30A includes a low beam light entrance portion 31A disposed on the rear side of the vehicle, a low beam light exit surface 32A disposed on the front side of the vehicle, and a low beam light guide portion 33A disposed between the low beam light entrance portion 31A and the low beam light exit surface 32A.
  • the low beam light entrance sections 31A1 to 31A4 are arranged in a row in the Y-axis direction with the low beam light sources 40A1 to 40A4 facing each other.
  • the low beam light entrance section 31A when there is no particular need to distinguish between the low beam light entrance sections 31A1 to 31A4 , they will be referred to as the low beam light entrance section 31A.
  • the first light emitted by the low beam light source 40A1 enters the low beam light guide lens 30A from the low beam light entrance section 31A1 that the low beam light source 40A1 faces. The same applies to the light emitted by the low beam light sources 40A2 to 40A4 .
  • the low beam light entrance portion 31A is a cap-type light entrance portion including a central light entrance surface 31A1, a cylindrical peripheral light entrance surface 31A2 extending from the outer periphery of the central light entrance surface 31A1 toward the low beam light source 40A, and a cylindrical peripheral reflective surface 31A3 disposed on the outside of the peripheral light entrance surface 31A2.
  • the low beam light entrance portion 31A may be a convex light entrance portion that is convex toward the low beam light source 40A.
  • the surface shape of the central light-entering surface 31A1 is configured (adjusted) so that at least a portion of the light Ray1a (see FIG. 1) of the first light Ray1 (light emitted by the low beam light source 40A) entering from the central light-entering surface 31A1 is refracted and focused (at least in the Z-axis direction) toward the lower surface 33A1 of the low beam light guide 33A.
  • the surface shapes of the peripheral light-entering surface 31A2 and the peripheral reflecting surface 31A3 are configured (adjusted) so that at least a portion of the light Ray1a (see FIG.
  • the low beam entrance sections 31A1 to 31A4 are arranged with their respective optical axes AX31A1 to AX31A4 inclined with respect to the horizontal direction so that the first light Ray1 entering from each of the low beam entrance sections 31A1 to 31A4 is focused near the optical axis AX20 of the projection lens 20 in the horizontal direction.
  • the low beam light output surface 32A is curved in a plan view along the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20. Note that the low beam light output surface 32A only needs to be curved along the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20, and does not have to completely coincide with the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20.
  • FIG. 4 shows the low beam light guide lens 30A and the high beam light guide lens 30B as viewed from the direction of the arrow A1 in FIG. 2.
  • a lower edge 32A1 of the low beam light output surface 32A includes a cutoff shape 32A2 (Z-shaped step portion) corresponding to a cutoff line CL Lo (see FIG. 6A) which is the upper edge of the low beam light distribution pattern P Lo .
  • the high beam light guide lens 30B is disposed below the focal point F20 (and the optical axis AX20 ) of the projection lens 20.
  • the high beam light guide lens 30B includes a high beam light inlet 31B disposed on the rear side of the vehicle, a high beam light exit surface 32B disposed on the front side of the vehicle, and a high beam light guide 33B disposed between the high beam light inlet 31B and the high beam light exit surface 32B.
  • the high beam light entrance sections 31B1 to 31B3 are arranged in a row in the Y-axis direction with the high beam light sources 40B1 to 40B3 facing each other.
  • the high beam light entrance section 31B when there is no particular need to distinguish between the high beam light entrance sections 31B1 to 31B3 , they will be referred to as the high beam light entrance section 31B.
  • the second light emitted by the high beam light source 40B1 enters the high beam light guide lens 30B from the high beam light entrance section 31B1 that the high beam light source 40B1 faces. The same applies to the light emitted by the high beam light sources 40B2 to 40B3 .
  • the high beam light entrance portion 31B is a cap-type light entrance portion including a central light entrance surface 31B1, a cylindrical peripheral light entrance surface 31B2 extending from the outer periphery of the central light entrance surface 31B1 toward the high beam light source 40B, and a cylindrical peripheral reflective surface 31B3 disposed on the outside of the peripheral light entrance surface 31B2.
  • the high beam light entrance portion 31B may be a convex light entrance portion that is convex toward the high beam light source 40B.
  • the surface shape of the central light-entering surface 31B1 is configured (adjusted) so that at least a portion of the light Ray2a (see FIG. 1) of the second light Ray2 (light emitted by the high beam light source 40B) entering from the central light-entering surface 31B1 is refracted and focused (at least in the Z-axis direction) toward the upper surface 33B1 of the high beam light guide 33B.
  • the surface shapes of the peripheral light-entering surface 31B2 and the peripheral reflecting surface 31B3 are configured (adjusted) so that at least a portion of the light Ray2a (see FIG.
  • the high beam entrance sections 31B1 to 31B3 are arranged with their respective optical axes AX31B1 to AX31B3 inclined with respect to the horizontal direction so that the second light Ray2 entering from each of the high beam entrance sections 31B1 to 31B3 is focused near the optical axis AX20 of the projection lens 20 in the horizontal direction, as shown in FIG.
  • the high beam light output surface 32B is curved along the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20 in a plan view.
  • the high beam light output surface 32B is disposed on the projection lens 20 side by a distance L1 from the low beam light output surface 32A (and the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20). This allows the lower end of the high beam light distribution pattern to overlap with the upper end of the low beam light distribution pattern. This will be described further below.
  • Fig. 5 is a perspective view of the low beam light guide lens 30A (low beam light output surface 32A) and the high beam light guide lens 30B (high beam light output surface 32B) as viewed from an oblique direction.
  • an upper edge 32B1 of the high beam output surface 32B includes a cutoff shape 32B2 (Z-shaped step portion) corresponding to a cutoff line CL Hi (see FIG. 6B) which is the lower edge of the high beam distribution pattern P Hi .
  • Fig. 6A is an example of a low beam light distribution pattern P Lo formed by the vehicle lamp 10.
  • Each light distribution pattern shown in Fig. 6A to Fig. 6C is formed on a virtual vertical screen (located approximately 25 m forward from the front of the vehicle) facing the front of the vehicle.
  • the low beam light distribution pattern P Lo shown in FIG. 6A is formed as follows.
  • the low beam light sources 40A 1 to 40A 4 are turned on.
  • the first light Ray1 (see FIG. 1) emitted by the low beam light source 40A 1 enters the low beam light guide lens 30A from the low beam light entrance section 31A 1 facing the low beam light source 40A 1.
  • a part of the first light Ray1 entering from the low beam light entrance section 31A 1 , Ray1a is totally reflected by the lower surface 33A1 of the low beam light guide section 33A and turns back, and exits from the area near the lower edge 32A1 of the low beam light exit surface 32A and near the optical axis AX 20 of the projection lens 20, while the other part of the light Ray1b exits directly from the low beam light exit surface 32A (see FIG. 1).
  • a first luminous intensity distribution p1 (see FIG. 1) is formed on the low beam light output surface 32A (near the rear focal plane FP20 (field curvature)).
  • the first luminous intensity distribution p1 has a relatively high luminous intensity near its lower edge and near the optical axis AX20 of the projection lens 20.
  • the first luminous intensity distribution p1 corresponds to the low beam light distribution pattern P Lo (see FIG. 6A).
  • the lower surface 33A1 of the low beam light guide 33A is a total reflection surface extending rearward from the lower edge of the low beam light output surface 32A.
  • This first luminous intensity distribution p1 is inverted and projected forward by the projection lens 20 to form a low beam light distribution pattern P Lo as shown in Fig. 6A.
  • This low beam light distribution pattern P Lo has excellent long distance visibility with relatively bright areas in the vicinity of the cutoff line CL Lo and in the vicinity of the intersection of the H line and the V line.
  • FIG. 6B is an example of a high beam light distribution pattern P Hi formed by the vehicle lamp 10.
  • the high beam light distribution pattern P Hi shown in FIG. 6B is formed as follows.
  • the high beam light sources 40B 1 to 40B 3 are turned on.
  • the second light Ray2 (see FIG. 1) emitted by the high beam light source 40B 1 enters the high beam light guide lens 30B from the high beam light entrance section 31B 1 facing the high beam light source 40B 1.
  • a second luminous intensity distribution p2 (see FIG. 1) is formed on the high beam light output surface 32B (near the rear focal plane FP20 (field curvature)).
  • the second luminous intensity distribution p2 has a relatively high luminous intensity near its upper edge and near the optical axis AX20 of the projection lens 20.
  • the second luminous intensity distribution p2 corresponds to the high beam light distribution pattern PHi (see FIG. 6B).
  • the upper surface 33B1 of the high beam light guide 33B is a total reflection surface extending rearward from the upper edge of the high beam light output surface 32B.
  • This second luminous intensity distribution p2 is inverted and projected forward by the projection lens 20 to form a high beam light distribution pattern P Hi as shown in Fig. 6B.
  • This high beam light distribution pattern P Hi has excellent long distance visibility with relatively bright areas in the vicinity of the cutoff line CL Hi and in the vicinity of the intersection of the H line and the V line.
  • FIG. 6C shows an example of a composite light distribution pattern P Lo +P Hi obtained by combining a low beam light distribution pattern P Lo and a high beam light distribution pattern P Hi formed by the vehicle lamp 10.
  • the composite light distribution pattern P Lo +P Hi shown in FIG. 6C is formed by simultaneously turning on the low beam light sources 40A 1 to 40A 4 and the high beam light sources 40B 1 to 40B 3 , and then inverting and projecting a first luminous intensity distribution p1 and a second luminous intensity distribution p2 forward by the projection lens 20.
  • the black circle indicated by the symbol f20 represents a position corresponding to the focal point F20 of the projection lens 20 (see FIG. 1)
  • the black circle indicated by the symbol a represents a position corresponding to the black circle indicated by the symbol A in FIG.
  • the composite light distribution pattern P Lo +P Hi includes an overlap region OL where the lower end of the light distribution pattern for high beam P Hi overlaps with the upper end of the light distribution pattern for low beam P Lo .
  • the reason why the two light distribution patterns overlap as described above is that the high beam light output surface 32B is disposed a distance L1 closer to the projection lens 20 than the low beam light output surface 32A (and the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20), as shown in Figures 1 and 5.
  • this is because the second luminous intensity distribution p2 is formed a distance L1 closer to the projection lens 20 than the first luminous intensity distribution p1.
  • the second light Ray2 OL (see FIG. 1) emitted from the vicinity of the upper edge 32B1 of the high beam light output surface 32B looks like the first light Ray1 emitted from the region L2 between the black circle A (see FIG. 1) of the low beam light output surface 32A and the focal point F 20 of the projection lens 20. Therefore, an overlap region OL is formed in which the lower end of the high beam light distribution pattern P Hi and the upper end of the low beam light distribution pattern P Lo overlap.
  • the overlap region OL is relatively brighter than the surroundings. Therefore, the above-mentioned composite light distribution pattern P Lo +P Hi has excellent long-distance visibility.
  • the width L3 of the overlap area OL (see FIG. 6C) can be freely adjusted by changing the distance L1. It is preferable to set the distance L1 to a length that reduces the dark area between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi . It is more preferable to set the distance L1 so that the overlap area OL is formed not only above the horizontal line H but also below the horizontal line H. In this way, the overlap area OL can illuminate the road surface even brighter.
  • the comparative vehicle lamp has the same configuration as the vehicle lamp 10 of the above embodiment, except that the distance L1 (see FIG. 1) between the low beam light output surface 32A and the high beam light output surface 32B is 0 (zero).
  • FIG. 7 shows an example of a composite light distribution pattern P Lo +P Hi obtained by combining a low beam light distribution pattern P Lo and a high beam light distribution pattern P Hi formed by a vehicle lamp of a comparative example.
  • a dark area G (a dark area that is darker than the surroundings) is formed between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi formed by the vehicle lamp of the comparative example.
  • an overlap area OL that is relatively brighter than the surroundings is disposed between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi (see FIG. 6C ), so it can be seen that the above-mentioned dark area G is not formed.
  • the condition for reducing the dark area G between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern (distance L1, see FIG. 1) varies depending on, for example, the sizes of the projection lens 10, the low beam light guide lens 30A, the high beam light guide lens 30B, the low beam light source 40A, and the high beam light source 40B, and the number of low beam light sources 40A and high beam light sources 40B. Therefore, it is difficult to express the condition for reducing the dark area G between the low beam light distribution pattern and the high beam light distribution pattern (distance L1, see FIG. 1) in a specific numerical value.
  • the light emitted from the high beam light guiding lens 30B does not pass through a part of the low beam light guiding lens 30A, and the dark area between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi can be reduced.
  • the high beam light output surface 32B is disposed a distance L1 closer to the projection lens 20 than the low beam light output surface 32A (and the rear focal plane FP20 (field curvature) of the projection lens 20).
  • the second luminous intensity distribution p2 is formed a distance L1 closer to the projection lens 20 than the first luminous intensity distribution p1.
  • the second light Ray2 OL (see FIG. 1) emitted from the vicinity of the upper edge 32B1 of the high beam light output surface 32B looks like the light of the first light Ray1 emitted from the region L2 between the black circle A (see FIG. 1) of the low beam light output surface 32A and the focal point F 20 of the projection lens 20. Therefore, an overlap region OL is formed in which the lower end of the high beam light distribution pattern P Hi and the upper end of the low beam light distribution pattern P Lo overlap.
  • the overlap region OL is relatively brighter than the surroundings. Therefore, it is possible to reduce the dark area between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi . As a result, the composite light distribution pattern P Lo +P Hi has an improved light distribution feeling and excellent long-distance visibility.
  • the second light emitted from the high beam light guide lens 30B does not pass through a part of the low beam light guide lens 30A, so the decrease in maximum luminous intensity is suppressed compared to the vehicle lamp described in Patent Document 1 above.
  • the overlap area OL which is relatively brighter than the surroundings, can illuminate the road surface even brighter.
  • the present embodiment it is possible to simultaneously reduce the dark areas between the low beam light distribution pattern P Lo and the high beam light distribution pattern P Hi , suppress the decrease in maximum luminous intensity, and illuminate the road surface more brightly by the overlap region OL.
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a matrix light source including a group of semiconductor light-emitting elements.
  • the luminous intensity distribution (first luminous intensity distribution p1 or second luminous intensity distribution p2) can be formed by individually controlling the on/off state (including dimming state) of the group of semiconductor light-emitting elements.
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a screen member (e.g., a phosphor plate) on which a luminous intensity distribution (first luminous intensity distribution p1, second luminous intensity distribution p2) is formed by light (e.g., laser light) scanned by an optical deflector (e.g., an optical deflector using a MEMS mirror).
  • a luminous intensity distribution first luminous intensity distribution p1, second luminous intensity distribution p2
  • an optical deflector e.g., an optical deflector using a MEMS mirror
  • At least one of the first luminous intensity distribution forming means and the second luminous intensity distribution forming means may be a DMD (Digital Mirror Device) including a group of micromirrors.
  • the luminous intensity distribution (first luminous intensity distribution p1 or second luminous intensity distribution p2) can be formed by individually controlling the group of micromirrors, etc.
  • the projection lens 20 has a curved rear focal plane FP20 (field curvature), but the present invention is not limited to this.
  • a projection lens one or more lenses having a flat rear focal plane FP20 may be used.

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Abstract

ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部を軽減することができる車両用灯具を提供する。 車両用灯具(10)であって、投影レンズ(20)と、前記投影レンズの焦点(F20)より上方にロービーム用配光パターンに対応する第1光度分布(p1)を形成する第1光度分布形成手段(30A)と、前記投影レンズの焦点より下方にハイビーム用配光パターンに対応する第2光度分布(p2)を形成する第2光度分布形成手段(30B)と、を備え、前記投影レンズの焦点は、前記第1光度分布の下端縁近傍に配置されており、前記投影レンズは、前記第1光度分布及び前記第2光度分布を投影することにより前記ロービーム用配光パターン及び前記ハイビーム用配光パターンを形成し、前記第2光度分布は、前記第1光度分布より前記投影レンズ側に形成される。

Description

車両用灯具
 本開示は、車両用灯具に関する。
 ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを同時に形成可能な車両用灯具であって、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間に発生する暗部を軽減するように構成された車両用灯具が知られている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開2018/043663号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用灯具においては、ロービーム用導光レンズ及びその下方に配置されたハイビーム用導光レンズを用い、ハイビーム用導光レンズから出光した光がロービーム用導光レンズの一部を透過することにより、上記暗部を軽減する構成であるため、ハイビーム用導光レンズから出光した光がロービーム用導光レンズの一部を透過する際の光損失(フレネル損失)が大きく、同時に形成されるロービーム用配光パターン及びハイビーム用配光パターン(合成配光パターン)の最大光度が低下するという課題がある。
 本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ハイビーム用導光レンズから出光した光がロービーム用導光レンズの一部を透過することなく、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部を軽減することができる車両用灯具を提供することを目的とする。
 本開示にかかる車両用灯具は、投影レンズと、前記投影レンズの焦点より上方にロービーム用配光パターンに対応する第1光度分布を形成する第1光度分布形成手段と、前記投影レンズの焦点より下方にハイビーム用配光パターンに対応する第2光度分布を形成する第2光度分布形成手段と、を備え、前記投影レンズの焦点は、前記第1光度分布の下端縁近傍に配置されており、前記投影レンズは、前記第1光度分布及び前記第2光度分布を投影することにより前記ロービーム用配光パターン及び前記ハイビーム用配光パターンを形成し、前記ハイビーム用配光パターンの下端部が前記ロービーム用配光パターンの上端部にオーバーラップするように、前記第2光度分布は、前記第1光度分布より前記投影レンズ側に形成される。
 このような構成により、ハイビーム用導光レンズから出光した光がロービーム用導光レンズの一部を透過することなく、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部を軽減することができる。
 これは、ハイビーム用出光面(第2光度分布)を、ロービーム用出光面(第1光度分布)より投影レンズ側に配置したことによるものである。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布は、その下端縁近傍の光度が相対的に高く、前記第2光度分布は、その上端縁近傍の光度が相対的に高くてもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布の下端縁は、前記ロービーム用配光パターンの上端縁であるカットオフラインに対応するカットオフ形状を含み、前記第2光度分布の上端縁は、前記ハイビーム用配光パターンの下端縁であるカットオフラインに対応するカットオフ形状を含んでいてもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布形成手段は、前記投影レンズの焦点より上方に配置されたロービーム用出光面と、前記ロービーム用出光面から出光する第1の光を当該ロービーム用出光面まで導光するロービーム用導光部と、を含むロービーム用導光レンズであり、前記第1光度分布は、前記第1の光が前記ロービーム用出光面から出光することにより当該ロービーム用出光面に形成され、前記第2光度分布形成手段は、前記投影レンズの焦点より下方に配置されたハイビーム用出光面と、前記ハイビーム用出光面から出光する第2の光を当該ハイビーム用出光面まで導光するハイビーム用導光部と、を含むハイビーム用導光レンズであり、前記第2光度分布は、前記第2の光が前記ハイビーム用出光面から出光することにより当該ハイビーム用出光面に形成され、前記ハイビーム用出光面は、前記ロービーム用出光面より前記投影レンズ側に配置されていてもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記ロービーム用導光部は、前記ロービーム用出光面の下端縁から後方に向かって延びる全反射面である下面を含み、前記ハイビーム用導光部は、前記ハイビーム用出光面の上端縁から後方に向かって延びる全反射面である上面を含んでいてもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記ロービーム用導光レンズの後方に配置され、前記第1の光を発光するロービーム用光源と、前記ハイビーム用導光レンズの後方に配置され、前記第2の光を発光するハイビーム用光源と、をさらに備え、前記ロービーム用導光レンズは、前記ロービーム用光源が対向しかつ当該ロービーム用光源が発光した前記第1の光が入光するロービーム用入光部をさらに含み、前記ハイビーム用導光レンズは、前記ハイビーム用光源が対向しかつ当該ハイビーム用光源が発光した前記第2の光が入光するハイビーム用入光部をさらに含み、前記ロービーム用入光部は、当該ロービーム用入光部から前記ロービーム用導光レンズ内に入光した前記第1の光が前記ロービーム用導光部の前記下面に向かって集光するように構成されており、前記ハイビーム用入光部は、当該ハイビーム用入光部から前記ハイビーム用導光レンズ内に入光した前記第2の光が前記ハイビーム用導光部の前記上面に向かって集光するように構成されていてもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記ロービーム用出光面の下端縁は、前記ロービーム用配光パターンの上端縁であるカットオフラインに対応する形状であり、前記ハイビーム用出光面の上端縁は、前記ハイビーム用配光パターンの下端縁であるカットオフラインに対応する形状であってもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、半導体発光素子群を含むマトリックス光源であってもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、光偏向器により走査される光により光度分布が形成されるスクリーン部材であってもよい。
 また、上記車両用灯具において、前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、マイクロミラー群を含むDMD(Digital Mirror Device)であってもよい。
 本開示により、ハイビーム用導光レンズから出光した光がロービーム用導光レンズの一部を透過することなく、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部を軽減することができる車両用灯具を提供することができる。
車両用灯具10の概略構成図である。 ロービーム用導光レンズ30Aを通る水平面による車両用灯具10の水平断面図である。 ハイビーム用導光レンズ30Bを通る水平面による車両用灯具10の水平断面図である。 図2中の矢印A1方向から見たロービーム用導光レンズ30A及びハイビーム用導光レンズ30Bである。 斜め方向から見たロービーム用導光レンズ30A(ロービーム用出光面32A)及びハイビーム用導光レンズ30B(ハイビーム用出光面32B)の斜視図である。 車両用灯具10により形成されるロービーム用配光パターンPLoの一例である。 車両用灯具10により形成されるハイビーム用配光パターンPHiの一例である。 車両用灯具10により形成されるロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとを合成した合成配光パターンPLo+PHiの一例である。 比較例の車両用灯具により形成されるロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとを合成した合成配光パターンPLo+PHiの一例である。
 以下、本開示の実施形態である車両用灯具10について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
 図1は、車両用灯具10の概略構成図である。
 本実施形態の車両用灯具10は、ロービーム用又はハイビーム用のヘッドランプとして機能する車両用前照灯で、自動車等の車両(図示せず)の前端部の左右両側にそれぞれ搭載される。左右両側に搭載される車両用灯具10は左右対称の構成であるため、以下、代表して、車両の前端部の右側(車両前方に向かって右側)に搭載される車両用灯具10について説明する。
 図1に示すように、車両用灯具10は、投影レンズ20、本開示の第1光度分布形成手段の一例であるロービーム用導光レンズ30A、本開示の第2光度分布形成手段の一例であるハイビーム用導光レンズ30B、ロービーム用導光レンズ30Aの後方に配置され、第1の光Ray1を発光するロービーム用光源40A、ハイビーム用導光レンズ30Bの後方に配置され、第2の光Ray2を発光するハイビーム用光源40Bを備えている。以下、説明の便宜のため、XYZ軸を定義する。X軸は車両前後方向に延びており、Y軸は車幅方向に延びており、Z軸は鉛直方向に延びている。
 投影レンズ20は非球面レンズである。投影レンズ20の焦点F20は、ロービーム用導光レンズ30Aのロービーム用出光面32A(第1光度分布p1)の下端縁近傍に配置されている。投影レンズ20の光軸AX20は、X軸方向に延びている。
 ロービーム用光源40A及びハイビーム用光源40Bは、LED等の半導体発光素子である。
 図2は、ロービーム用導光レンズ30Aを通る水平面による車両用灯具10の水平断面図である。
 図2に示すように、本実施形態では、4個のロービーム用光源40A~40Aが基板50(光源実装面50a)の上段に互いに間隔をあけてY軸方向に一列に配置された状態で実装されている。なお、ロービーム用光源40の個数は、4に限らず、1又は複数であってよい。以下、ロービーム用光源40A~40Aを特に区別しない場合、ロービーム用光源40Aと記載する。
 図3は、ハイビーム用導光レンズ30Bを通る水平面による車両用灯具10の水平断面図である。
 図3に示すように、本実施形態では、3個のハイビーム用光源40B~40Bが基板50(光源実装面50a)の下段に互いに間隔をあけてY軸方向に一列に配置された状態で実装されている。なお、ハイビーム用光源40Bの個数は、3に限らず、1又は複数であってよい。以下、ハイビーム用光源40B~40Bを特に区別しない場合、ハイビーム用光源40Bと記載する。
 ロービーム用光源40A及びハイビーム用光源40Bは、発光面を備えている。発光面は、例えば、1mm角の矩形の発光面である。ロービーム用光源40及びハイビーム用光源40Bは、発光面が光源実装面50aに対して平行の状態で基板50(光源実装面50a)に実装されている。ロービーム用光源40A~40Aの光軸AX40A1~AX40A4(図2参照)は、発光面の中央をとおりかつ発光面に直交する方向に延びている。同様に、ハイビーム用光源40B~40Bの光軸AX40B1~AX40B3(図3参照)は、発光面の中央をとおりかつ発光面に直交する方向に延びている。
 次に、ロービーム用導光レンズ30Aについて説明する。
 図1に示すように、ロービーム用導光レンズ30Aは、投影レンズ20の焦点F20(及び投影レンズ20の光軸AX20)より上方に配置されている。ロービーム用導光レンズ30Aは、車両後方側に配置されたロービーム用入光部31A、車両前方側に配置されたロービーム用出光面32A、ロービーム用入光部31Aとロービーム用出光面32Aとの間に配置されたロービーム用導光部33Aを含む。
 図2に示すように、ロービーム用入光部31A~31Aは、ロービーム用光源40A~40Aが対向した状態でY軸方向に一列に配置されている。以下、ロービーム用入光部31A~31Aを特に区別しない場合、ロービーム用入光部31Aと記載する。ロービーム用光源40Aが発光した第1の光は、当該ロービーム用光源40Aが対向するロービーム用入光部31Aからロービーム用導光レンズ30A内に入光する。ロービーム用光源40A~40Aが発光した光も同様である。
 図1に示すように、ロービーム用入光部31Aは、中央入光面31A1、この中央入光面31A1の外周縁からロービーム用光源40Aに向かって延びる筒状の周囲入光面31A2、この周囲入光面31A2の外側に配置された筒状の周囲反射面31A3を含むキャップ型入光部である。なお、図示しないが、ロービーム用入光部31Aは、ロービーム用光源40Aに向かって凸の凸型入光部であってもよい。
 中央入光面31A1の面形状は、当該中央入光面31A1から入光した第1の光Ray1(ロービーム用光源40Aが発光した光)の少なくとも一部の光Ray1a(図1参照)が屈折してロービーム用導光部33Aの下面33A1に向かって集光(少なくともZ軸方向に関し集光)するように構成(調整)されている。同様に、周囲入光面31A2、周囲反射面31A3それぞれの面形状は、当該周囲入光面31A2から入光し周囲反射面31A3で全反射された第1の光Ray1(ロービーム用光源40Aが発光した光)の少なくとも一部の光Ray1a(図1参照)が屈折してロービーム用導光部33Aの下面33A1に向かって集光(少なくともZ軸方向に関し集光)するように構成(調整)されている。
 その際、各々のロービーム用入光部31A~31Aから入光した第1の光Ray1が水平方向に関し投影レンズ20の光軸AX20近傍に集光するように、図2に示すように、ロービーム用入光部31A~31Aは、各々の光軸AX31A1~AX31A4が水平方向に関し傾斜した状態で配置されている。
 図2に示すように、ロービーム用出光面32Aは、平面視で、投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲)に沿って湾曲している。なお、ロービーム用出光面32Aは、投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲)に沿って湾曲していればよく、投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲)に完全一致していなくてもよい。
 図4は、図2中の矢印A1方向から見たロービーム用導光レンズ30A及びハイビーム用導光レンズ30Bである。
 図4に示すように、ロービーム用出光面32Aの下端縁32A1は、ロービーム用配光パターンPLoの上端縁であるカットオフラインCLLo(図6A参照)に対応するカットオフ形状32A2(Z型段差部)を含む。
 次に、ハイビーム用導光レンズ30Bについて説明する。
 図1に示すように、ハイビーム用導光レンズ30Bは、投影レンズ20の焦点F20(及び投影レンズ20の光軸AX20)より下方に配置されている。ハイビーム用導光レンズ30Bは、車両後方側に配置されたハイビーム用入光部31B、車両前方側に配置されたハイビーム用出光面32B、ハイビーム用入光部31Bとハイビーム用出光面32Bとの間に配置されたハイビーム用導光部33Bを含む。
 図3に示すように、ハイビーム用入光部31B~31Bは、ハイビーム用光源40B~40Bが対向した状態でY軸方向に一列に配置されている。以下、ハイビーム用入光部31B~31Bを特に区別しない場合、ハイビーム用入光部31Bと記載する。ハイビーム用光源40Bが発光した第2の光は、当該ハイビーム用光源40Bが対向するハイビーム用入光部31Bからハイビーム用導光レンズ30B内に入光する。ハイビーム用光源40B~40Bが発光した光も同様である。
 図1に示すように、ハイビーム用入光部31Bは、中央入光面31B1、この中央入光面31B1の外周縁からハイビーム用光源40Bに向かって延びる筒状の周囲入光面31B2、この周囲入光面31B2の外側に配置された筒状の周囲反射面31B3を含むキャップ型入光部である。なお、図示しないが、ハイビーム用入光部31Bは、ハイビーム用光源40Bに向かって凸の凸型入光部であってもよい。
 中央入光面31B1の面形状は、当該中央入光面31B1から入光した第2の光Ray2(ハイビーム用光源40Bが発光した光)の少なくとも一部の光Ray2a(図1参照)が屈折してハイビーム用導光部33Bの上面33B1に向かって集光(少なくともZ軸方向に関し集光)するように構成(調整)されている。同様に、周囲入光面31B2、周囲反射面31B3それぞれの面形状は、当該周囲入光面31B2から入光し周囲反射面31B3で全反射された第2の光Ray2(ハイビーム用光源40Bが発光した光)の少なくとも一部の光Ray2a(図1参照)が屈折してハイビーム用導光部33Bの上面33B1に向かって集光(少なくともZ軸方向に関し集光)するように構成(調整)されている。
 その際、各々のハイビーム用入光部31B~31Bから入光した第2の光Ray2が水平方向に関し投影レンズ20の光軸AX20近傍に集光するように、図3に示すように、ハイビーム用入光部31B~31Bは、各々の光軸AX31B1~AX31B3が水平方向に関し傾斜した状態で配置されている。
 図3に示すように、ハイビーム用出光面32Bは、平面視で、投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲)に沿って湾曲している。その際、図1、図5に示すように、ハイビーム用出光面32Bは、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置されている。これにより、ハイビーム用配光パターンの下端部とロービーム用配光パターンの上端部とをオーバーラップさせることができる。この点についてはさらに後述する。図5は、斜め方向から見たロービーム用導光レンズ30A(ロービーム用出光面32A)及びハイビーム用導光レンズ30B(ハイビーム用出光面32B)の斜視図である。
 図4に示すように、ハイビーム用出光面32Bの上端縁32B1は、ハイビーム用配光パターンPHiの下端縁であるカットオフラインCLHi(図6B参照)に対応するカットオフ形状32B2(Z型段差部)を含む。
 図6Aは、車両用灯具10により形成されるロービーム用配光パターンPLoの一例である。なお、図6A~図6Cに示す各配光パターンは、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に形成される。
 図6Aに示すロービーム用配光パターンPLoは、次のようにして形成される。
 まず、ロービーム用光源40A~40Aを点灯する。例えば、ロービーム用光源40Aが発光する第1の光Ray1(図1参照)は、当該ロービーム用光源40Aが対向するロービーム用入光部31Aからロービーム用導光レンズ30A内に入光する。このロービーム用入光部31Aから入光した第1の光Ray1のうち一部の光Ray1aはロービーム用導光部33Aの下面33A1で全反射されて折り返されロービーム用出光面32Aのうち下端縁32A1近傍及び投影レンズ20の光軸AX20近傍の領域から出光し、一方、他の一部の光Ray1bはロービーム用出光面32Aから直接出光する(図1参照)。ロービーム用光源40A~40Aが発光する第1の光Ray1についても同様である。これにより、第1光度分布p1(図1参照)がロービーム用出光面32A(後方焦点面FP20(像面湾曲)近傍)に形成される。第1光度分布p1は、その下端縁近傍及び投影レンズ20の光軸AX20近傍の光度が相対的に高い。第1光度分布p1は、ロービーム用配光パターンPLo(図6A参照)に対応する。なお、ロービーム用導光部33Aの下面33A1は、ロービーム用出光面32Aの下端縁から後方に向かって延びる全反射面である。
 この第1光度分布p1が、投影レンズ20により前方に反転投影されることにより、図6Aに示すように、ロービーム用配光パターンPLoが形成される。このロービーム用配光パターンPLoは、カットオフラインCLLo近傍及びH線とV線との交点近傍の領域が相対的に明るい遠方視認性に優れたものとなる。
 図6Bは、車両用灯具10により形成されるハイビーム用配光パターンPHiの一例である。
 図6Bに示すハイビーム用配光パターンPHiは、次のようにして形成される。
 まず、ハイビーム用光源40B~40Bを点灯する。例えば、ハイビーム用光源40Bが発光する第2の光Ray2(図1参照)は、当該ハイビーム用光源40Bが対向するハイビーム用入光部31Bからハイビーム用導光レンズ30B内に入光する。このハイビーム用入光部31Bから入光した第2の光Ray2のうち一部の光Ray2aはハイビーム用導光部33Bの上面33B1で全反射されて折り返されハイビーム用出光面32Bのうち上端縁32B1近傍及び投影レンズ20の光軸AX20近傍の領域から出光し、一方、他の一部の光Ray2bはハイビーム用出光面32Bから直接出光する(図1参照)。ハイビーム用光源40B~40Bが発光する第2の光Ray2についても同様である。これにより、第2光度分布p2(図1参照)がハイビーム用出光面32B(後方焦点面FP20(像面湾曲)近傍)に形成される。第2光度分布p2は、その上端縁近傍及び投影レンズ20の光軸AX20近傍の光度が相対的に高い。第2光度分布p2は、ハイビーム用配光パターンPHi(図6B参照)に対応する。なお、ハイビーム用導光部33Bの上面33B1は、ハイビーム用出光面32Bの上端縁から後方に向かって延びる全反射面である。
 この第2光度分布p2が、投影レンズ20により前方に反転投影されることにより、図6Bに示すように、ハイビーム用配光パターンPHiが形成される。このハイビーム用配光パターンPHiは、カットオフラインCLHi近傍及びH線とV線との交点近傍の領域が相対的に明るい遠方視認性に優れたものとなる。
 図6Cは、車両用灯具10により形成されるロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとを合成した合成配光パターンPLo+PHiの一例である。
 図6Cに示す合成配光パターンPLo+PHiは、ロービーム用光源40A~40A及びハイビーム用光源40B~40Bを同時に点灯することにより形成される第1光度分布p1及び第2光度分布p2が投影レンズ20により前方に反転投影されることにより形成される。
 図6C中の符号f20が示す黒丸は投影レンズ20の焦点F20(図1参照)に対応する位置を表し、符号aが示す黒丸は図1中の符号Aが示す黒丸に対応する位置を表す。
 図6Cに示すように、合成配光パターンPLo+PHiは、ハイビーム用配光パターンPHiの下端部とロービーム用配光パターンPLoの上端部とがオーバーラップするオーバーラップ領域OLを含む。
 上記のように両配光パターンがオーバーラップするのは、図1、図5に示すように、ハイビーム用出光面32Bを、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置したことによるものである。すなわち、第2光度分布p2を第1光度分布p1より距離L1だけ投影レンズ20側に形成したことによるものである。
 すなわち、ハイビーム用出光面32Bを、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置したことにより、投影レンズ20から見ると、ハイビーム用出光面32Bのうち上端縁32B1近傍から出光する第2の光Ray2OL(図1参照)が、ロービーム用出光面32Aのうち黒丸A(図1参照)と投影レンズ20の焦点F20との間の領域L2から出光した第1の光Ray1のように見える。そのため、ハイビーム用配光パターンPHiの下端部とロービーム用配光パターンPLoの上端部とがオーバーラップするオーバーラップ領域OLが形成される。オーバーラップ領域OLは、周囲より相対的に明るい。そのため、上記合成配光パターンPLo+PHiは、遠方視認性に優れたものとなる。
 オーバーラップ領域OLの幅L3(図6C参照)は、距離L1を変更することにより自在に調整することができる。距離L1は、ロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間の暗部が軽減される程度の長さに設定するのが望ましい。また、距離L1は、オーバーラップ領域OLが水平線Hより上だけでなく、水平線Hより下にも形成されるように設定するのがさらに望ましい。このようにすれば、オーバーラップ領域OLにより路面をさらに明るく照射することができる。
 上記のようにハイビーム用出光面32Bを、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置したことの効果について、比較例の車両用灯具を用いてさらに説明する。
 比較例の車両用灯具は、ロービーム用出光面32Aとハイビーム用出光面32Bとの間の距離L1(図1参照)が0(ゼロ)である以外、上記実施形態の車両用灯具10と同様の構成である。
 図7は、比較例の車両用灯具により形成されるロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとを合成した合成配光パターンPLo+PHiの一例である。
 図7を参照すると、比較例の車両用灯具により形成されるロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間には、暗部G(周囲より相対的に暗いダーク部)が形成されることが分かる。
 これに対して、本実施形態の車両用灯具10においては、ロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間には周囲より相対的に明るいオーバーラップ領域OLが配置されるため(図6C参照)、上記暗部Gが形成されないことが分かる。
 なお、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部Gを軽減するための条件(距離L1。図1参照)は、例えば、投影レンズ10、ロービーム用導光レンズ30A、ハイビーム用導光レンズ30B、ロービーム用光源40A、ハイビーム用光源40Bそれぞれのサイズ、ロービーム用光源40A、ハイビーム用光源40Bそれぞれの個数により変動する。そのため、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部Gを軽減するための条件(距離L1。図1参照)を具体的な数値で表すのは困難である。
 しかしながら、所定のシミュレーションソフトウエアを用いて、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部Gを軽減するための条件(距離L1。図1参照)を変更(調整)し、変更するごとに、合成配光パターンPLo+PHi(オーバーラップ領域OL)を確認することにより、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間の暗部Gを軽減するための条件(距離L1。図1参照)を見出すことができる。
 以上説明したように、本実施形態によれば、ハイビーム用導光レンズ30Bから出光した光がロービーム用導光レンズ30Aの一部を透過することなく、ロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間の暗部を軽減することができる。
 これは、ハイビーム用出光面32Bを、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置したことによるものである。すなわち、第2光度分布p2を第1光度分布p1より距離L1だけ投影レンズ20側に形成したことによるものである。
 すなわち、ハイビーム用出光面32Bを、ロービーム用出光面32A(及び投影レンズ20の後方焦点面FP20(像面湾曲))より距離L1だけ投影レンズ20側に配置したことにより、投影レンズ20から見ると、ハイビーム用出光面32Bのうち上端縁32B1近傍から出光する第2の光Ray2OL(図1参照)が、ロービーム用出光面32Aのうち黒丸A(図1参照)と投影レンズ20の焦点F20との間の領域L2から出光した第1の光Ray1の光のように見える。そのため、ハイビーム用配光パターンPHiの下端部とロービーム用配光パターンPLoの上端部とがオーバーラップするオーバーラップ領域OLが形成される。オーバーラップ領域OLは、周囲より相対的に明るい。そのため、ロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間の暗部を軽減することができる。その結果、合成配光パターンPLo+PHiは配光フィーリングが改善され、かつ、遠方視認性が優れたものとなる。
 また、本実施形態によれば、ハイビーム用導光レンズ30Bから出光した第2の光がロービーム用導光レンズ30Aの一部を透過することがないため、上記特許文献1に記載の車両用灯具と比べ、最大光度が低下するのが抑制される。
 また、本実施形態によれば、周囲より相対的に明るいオーバーラップ領域OLにより路面をさらに明るく照射することができる。
 以上のように、本実施形態によれば、ロービーム用配光パターンPLoとハイビーム用配光パターンPHiとの間の暗部の軽減、最大光度の低下の抑制、及びオーバーラップ領域OLによる路面をさらに明るく照射することを同時に実現することができる。
 次に変形例について説明する。
 上記実施形態では、第1光度分布形成手段としてロービーム用導光レンズ30Aを用い、かつ、第2光度分布形成手段としてハイビーム用導光レンズ30Bを用いる例について説明したが、これに限らない。
 例えば、第1光度分布形成手段及び第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、半導体発光素子群を含むマトリックス光源であってよい。このようにすれば、半導体発光素子群の点消灯状態(減光状態を含む)を個別に制御することにより、光度分布(第1光度分布p1又は第2光度分布p2)を形成することができる。
 また例えば、第1光度分布形成手段及び第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、光偏向器(例えば、MEMSミラーを用いた光偏向器)により走査される光(例えば、レーザー光)により光度分布(第1光度分布p1、第2光度分布p2)が形成されるスクリーン部材(例えば、蛍光体プレート)であってよい。このようにすれば、光偏向器等を制御することにより、光度分布(第1光度分布p1又は第2光度分布p2)を形成することができる。
 また例えば、第1光度分布形成手段及び第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、マイクロミラー群を含むDMD(Digital Mirror Device)であってよい。このようにすれば、マイクロミラー群等を個別に制御することにより、光度分布(第1光度分布p1又は第2光度分布p2)を形成することができる。
 また、上記実施形態では、後方焦点面FP20が湾曲した(像面湾曲)した投影レンズ20を用いる例について説明したが、これに限らない。例えば、後方焦点面FP20が平面形状の投影レンズ(1又は複数枚)を用いてよい。
 上記実施形態で示した数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。
 上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記実施形態の記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
 この出願は、2023年1月18日に出願された日本出願特願2023-006022を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10…車両用灯具、20…投影レンズ、30A…ロービーム用導光レンズ、30B…ハイビーム用導光レンズ、31A…ロービーム用入光部、31A1…中央入光面、31A2…周囲入光面、31A3…周囲反射面、31B…ハイビーム用入光部、31B1…中央入光面、31B2…周囲入光面、31B3…周囲反射面、32A…ロービーム用出光面、32A1…下端縁、32A2…カットオフ形状、32B…ハイビーム用出光面、32B1…上端縁、32B2…カットオフ形状、33A…ロービーム用導光部、33A1…下面、33B…ハイビーム用導光部、33B1…上面、40…ロービーム用光源、40A…ロービーム用光源、40A~40A…ロービーム用光源、40B…ハイビーム用光源、40B~40B…ハイビーム用光源、50…基板、50a…光源実装面、AX20…光軸、AX31A1…光軸、AX31B1…光軸、AX40A1…光軸、AX40B1…光軸、CLHi…カットオフライン、CLLo…カットオフライン、F20…焦点、FP20…後方焦点面、G…暗部、OL…オーバーラップ領域、PHi…ハイビーム用配光パターン、PLo…ロービーム用配光パターン、Ray1…第1の光、Ray2…第2の光、p1…第1光度分布、p2…第2光度分布

Claims (10)

  1.  投影レンズと、
     前記投影レンズの焦点より上方にロービーム用配光パターンに対応する第1光度分布を形成する第1光度分布形成手段と、
     前記投影レンズの焦点より下方にハイビーム用配光パターンに対応する第2光度分布を形成する第2光度分布形成手段と、を備え、
     前記投影レンズの焦点は、前記第1光度分布の下端縁近傍に配置されており、
     前記投影レンズは、前記第1光度分布及び前記第2光度分布を投影することにより前記ロービーム用配光パターン及び前記ハイビーム用配光パターンを形成し、
     前記ハイビーム用配光パターンの下端部が前記ロービーム用配光パターンの上端部にオーバーラップするように、前記第2光度分布は、前記第1光度分布より前記投影レンズ側に形成される車両用灯具。
  2.  前記第1光度分布は、その下端縁近傍の光度が相対的に高く、
     前記第2光度分布は、その上端縁近傍の光度が相対的に高い請求項1に記載の車両用灯具。
  3.  前記第1光度分布の下端縁は、前記ロービーム用配光パターンの上端縁であるカットオフラインに対応するカットオフ形状を含み、
     前記第2光度分布の上端縁は、前記ハイビーム用配光パターンの下端縁であるカットオフラインに対応するカットオフ形状を含む請求項2に記載の車両用灯具。
  4.  前記第1光度分布形成手段は、前記投影レンズの焦点より上方に配置されたロービーム用出光面と、前記ロービーム用出光面から出光する第1の光を当該ロービーム用出光面まで導光するロービーム用導光部と、を含むロービーム用導光レンズであり、
     前記第1光度分布は、前記第1の光が前記ロービーム用出光面から出光することにより当該ロービーム用出光面に形成され、
     前記第2光度分布形成手段は、前記投影レンズの焦点より下方に配置されたハイビーム用出光面と、前記ハイビーム用出光面から出光する第2の光を当該ハイビーム用出光面まで導光するハイビーム用導光部と、を含むハイビーム用導光レンズであり、
     前記第2光度分布は、前記第2の光が前記ハイビーム用出光面から出光することにより当該ハイビーム用出光面に形成され、
     前記ハイビーム用出光面は、前記ロービーム用出光面より前記投影レンズ側に配置されている請求項1に記載の車両用灯具。
  5.  前記ロービーム用導光部は、前記ロービーム用出光面の下端縁から後方に向かって延びる全反射面である下面を含み、
     前記ハイビーム用導光部は、前記ハイビーム用出光面の上端縁から後方に向かって延びる全反射面である上面を含む請求項4に記載の車両用灯具。
  6.  前記ロービーム用導光レンズの後方に配置され、前記第1の光を発光するロービーム用光源と、
     前記ハイビーム用導光レンズの後方に配置され、前記第2の光を発光するハイビーム用光源と、をさらに備え、
     前記ロービーム用導光レンズは、前記ロービーム用光源が対向しかつ当該ロービーム用光源が発光した前記第1の光が入光するロービーム用入光部をさらに含み、
     前記ハイビーム用導光レンズは、前記ハイビーム用光源が対向しかつ当該ハイビーム用光源が発光した前記第2の光が入光するハイビーム用入光部をさらに含み、
     前記ロービーム用入光部は、当該ロービーム用入光部から前記ロービーム用導光レンズ内に入光した前記第1の光が前記ロービーム用導光部の前記下面に向かって集光するように構成されており、
     前記ハイビーム用入光部は、当該ハイビーム用入光部から前記ハイビーム用導光レンズ内に入光した前記第2の光が前記ハイビーム用導光部の前記上面に向かって集光するように構成されている請求項5に記載の車両用灯具。
  7.  前記ロービーム用出光面の下端縁は、前記ロービーム用配光パターンの上端縁であるカットオフラインに対応する形状であり、
     前記ハイビーム用出光面の上端縁は、前記ハイビーム用配光パターンの下端縁であるカットオフラインに対応する形状である請求項4から6のいずれか1項に記載の車両用灯具。
  8.  前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、半導体発光素子群を含むマトリックス光源である請求項1に記載の車両用灯具。
  9.  前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、光偏向器により走査される光により光度分布が形成されるスクリーン部材である請求項1に記載の車両用灯具。
  10.  前記第1光度分布形成手段及び前記第2光度分布形成手段のうち少なくとも一方は、マイクロミラー群を含むDMD(Digital Mirror Device)である請求項1に記載の車両用灯具。
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