(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
車両前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズである第1レンズと、該第1レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、前記面状光源からの直射光を前記凸レンズで偏向制御することにより、照射面上で上端部に水平および斜めカットオフラインを有する第1配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、
前記面状光源の下端縁が前記光軸を含む平面上に位置するとともに、該下端縁における一方の端点が前記後側焦点に位置するように、前記面状光源が前向きに配置されており、
前記第1レンズの周囲に一体形成され、凸レンズの中央部がくり抜かれた形状である第2レンズをさらに備え、
前記第2レンズは、前記面状光源からの直射光を水平方向に拡散する光として出射させ、前記第1配光パターンに重畳して照射される、前記水平カットオフラインを有する第2配光パターンを形成するように構成され、
車両前後方向における前記第1レンズと前記第2レンズの厚さが略等しく、前記第1レンズの後端面と前記第2レンズの後端面とが面一かつ平面であることを特徴とする車両用灯具。
前記第2レンズの前記光軸よりも上部から出射される光が、前記光軸よりも下部から出射される光よりも照射面上で光軸付近に集中するように前記第2レンズが構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用灯具。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載の車両用照明灯具では、凸レンズの周囲に形成された付加レンズが、光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成されているので、レンズ全体の厚みがかなり大きくなってしまう。そのため、成型が困難でありコストも増大してしまうという問題がある。
【0007】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、凸レンズからの出射光により形成される基本配光パターンに対して、凸レンズの周囲に一体的に形成された付加レンズからの出射光により付加配光パターンを付加的に形成するように構成された車両用灯具において、凸レンズおよび付加レンズの形状を簡素化した構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズである第1レンズと、第1レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、面状光源からの直射光を凸レンズで偏向制御することにより、照射面上で上端部に水平および斜めカットオフラインを有する第1配光パターンを形成するように構成された車両用灯具である。面状光源の下端縁が光軸を含む平面上に位置するとともに、下端縁における一方の端点が後側焦点に位置するように、面状光源が前向きに配置されている。第1レンズの周囲に一体形成され、凸レンズの中央部がくり抜かれた形状である第2レンズをさらに備える。第2レンズは、面状光源からの直射光を水平方向に拡散する光として出射させ、第1配光パターンに重畳して照射される、水平カットオフラインを有する第2配光パターンを形成するように構成される。車両前後方向における第1レンズと第2レンズの厚さが略等しい。
【0009】
この態様によると、第1レンズからの出射光により形成される基本の第1配光パターンに対して、第1レンズの周囲に一体的に形成された第2レンズからの出射光により第2配光パターンを付加的に形成するように構成された車両用灯具において、第1レンズと第2レンズの厚さが略等しいため、成型、保管または取り扱いが容易になる。
【0010】
第1レンズの後端面と第2レンズの後端面とが面一であってもよい。これによると、レンズの成型がさらに容易になる。
【0011】
第2レンズの後端面は前記面状光源からの直射光の入射面であり、第2レンズは、入射面で屈折された光を凸レンズ形状である出射面でさらに屈折させて、水平方向に拡散する光を形成してもよい。レンズ内での全反射を利用しないので、出射光の制御が簡単になる。
【0012】
第2レンズの光軸よりも上部から出射される光が、光軸よりも下部から出射される光よりも照射面上で光軸付近に集中するように、第2レンズが構成されてもよい。これによると、付加的な第2配光パターンを、第1配光パターン下方の広い範囲に照射することが可能になる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、凸レンズからの出射光により形成される基本配光パターンに対して、凸レンズの周囲に一体的に形成された付加レンズからの出射光により付加配光パターンを付加的に形成するように構成された車両用灯具において、凸レンズおよび付加レンズの形状を簡素化することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具10を示す正面図である。また、
図2は、
図1のXII−XII線に沿った断面図である。
【0016】
図1および
図2に示すように、本実施形態に係る車両用灯具10は、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置された凸レンズ12と、この凸レンズ12を全周にわたって帯状に囲むようにして凸レンズ12と一体形成された付加レンズ22と、凸レンズ12の後側焦点F近傍に配置された面状光源である発光素子14と、この発光素子14を支持する金属プレート16と、金属プレート16および付加レンズ22を位置決め支持する金属製の支持部材18と、から構成される。車両用灯具10は、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられる。
【0017】
車両用灯具10は、光軸調整が完了した段階では、その光軸Axが車両前後方向に対して0.5〜0.6°程度下向きの方向に延びた状態で配置される。
【0018】
凸レンズ12は、前方側表面12aが凸面で後方側表面12bが平面の平凸非球面レンズに近い形状を有する凸レンズであって、光軸Ax上に配置されている。その際、この凸レンズ12の前方側表面12aは、その光軸Axを含む鉛直面に沿った断面形状が、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を有しているが、鉛直面に沿った断面形状以外の断面形状は、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を幾分変形させた形状を有している。したがって、この凸レンズ12の後側焦点Fとは、正確には、光軸Axを含む鉛直面内における後側焦点のことである。この凸レンズ12の前方側表面12aの詳細については後述する。
【0019】
発光素子14は、例えば白色発光ダイオードであって、横長矩形状(例えば縦1mm横2mm程度の長方形)の発光面を有する発光チップ14aと、この発光チップ14aを支持する基板14bとからなっている。その際、発光チップ14aは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。なお、発光素子14は、出射面が略平面であれば発光ダイオード以外の光源を使用するものであってもよい。
【0020】
発光素子14は、その発光チップ14aの下端縁14a1を、光軸Axを含む水平面に対して自車線側へ向けて所定角度θ(具体的にはθ=15°)上向きに傾斜した傾斜面上に位置させるとともに、下端縁14a1における対向車線側の端点を凸レンズ12の後側焦点Fに位置させるようにして、前向きに配置されている。
【0021】
付加レンズ22は、発光素子14の発光中心(すなわち灯具正面視における発光チップ14aの中心)Oを通る、光軸Axと平行な軸線Ax1を中心とした、凸レンズの中央部分がくり抜かれた略円環状に形成されている。付加レンズ22は、発光素子14からの直射光を軸線Ax1から離れる方向へ屈折させる態様で付加レンズ22に入射させる入射面22bと、入射面22bから入射した光を前方へ向けて出射させる出射面22aとを備えた構成となっている。
【0022】
車両前後方向、すなわち光軸Ax方向における付加レンズ22の出射面22aの厚みは、凸レンズ12の厚みと略同一となっている。付加レンズ22の入射面22bにおける前端縁(すなわち、付加レンズ22の内周側)22cの径は、凸レンズ12の前方側表面12aと付加レンズ22の出射面22aとの境界線12a1の径と略同じ値に設定されている。
【0023】
また、付加レンズ22の入射面22bは、凸レンズ12の入射面12bと面一になるように形成される。すなわち、レンズの発光素子14と面する側は、全体として略平面となるように構成されている。
【0024】
付加レンズ22における出射面22aの外周側には、軸線Ax1と直交する方向へ突出するフランジ部22eが形成されている。
【0025】
支持部材18は、金属プレート16を位置決め支持した状態で、凸レンズ12および付加レンズ22の略下半部をその後方側から囲むように配置されている。支持部材18の前端部は、付加レンズ22をその全周にわたって囲むリング部18aとして構成されており、このリング部18aには、光軸Axを中心として所定角度範囲にわたって形成された位置決め溝18bが形成されている。
【0026】
この位置決め溝18bに付加レンズ22のフランジ部22eが嵌め込まれることにより、凸レンズ12および付加レンズ22が支持部材18に対して位置決め支持されるようになっている。その際、凸レンズ12および付加レンズ22は、前後方向に位置決めされるとともに、これと直交する平面内における上下左右および回転方向にも位置決めされるようになっている。
【0027】
図2には、発光素子14の発光中心Oから出射した光の光路も示されている。発光素子14から凸レンズ12に入射した光は、上下方向に関しては僅かに下向きの平行光として出射し、また、左右方向に関しては右水平方向にある程度拡散する光として出射するとともに、左斜め上方向にある程度拡散する光として出射するようになっている。
【0028】
図3(a)、(b)は、発光素子14から付加レンズ22に入射した光の出射光の光路を示す図である。
【0029】
本実施形態の付加レンズ22は、光軸Axの上部と下部とで出射光の傾向が異なるように構成されている。これを表すため、
図3(a)はレンズ10の光軸Axを含む水平断面の概略断面図を示し、
図3(b)はレンズ10の光軸Axを含む鉛直断面の概略断面図を示す。
【0030】
図3(a)に示すように、付加レンズ22は、水平方向に関して、入射面22bで屈折された光を凸レンズの周縁部に相当する形状である出射面22aでさらに屈折させて、凸レンズ12からの出射光よりもさらに大きく左右両側に拡散する光として出射するように構成される。
【0031】
これに対し、
図3(b)に示すように、付加レンズ22は、鉛直方向に関しては凸レンズ12からの出射光よりもさらにやや下向きの光として出射する。このとき、光軸Axよりも上部にある出射面22a1から出射する光が、光軸Axよりも下部にある出射面22a2から出射される光よりも鉛直方向の拡散の幅が小さくなるように、付加レンズ22が設計されている。さらに、出射面22a1から出射した光によって仮想鉛直スクリーン上に構成される配光パターン(以下「上部付加配光パターン」と呼ぶ)の方が、出射面22a2から出射した光によって仮想鉛直スクリーン上に構成される配光パターン(以下「下部付加配光パターン」と呼ぶ)よりも、光軸付近に集中するようになっている。
【0032】
これらの上部付加配光パターンおよび下部付加配光パターンは、凸レンズによる配光パターンに重畳して照射される。
【0033】
図4は、本実施形態の凸レンズ12を発光チップ14aと共に示す、
図1の要部拡大図である。
【0034】
図4に示すように、凸レンズ12の前方側表面12aは、光軸Axを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する全領域が水平方向拡散領域Z1として構成されるとともに、光軸Axを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が斜め方向拡散領域Z2として構成されている。
【0035】
水平方向拡散領域Z1は、複数のセルC1に区分けされており、これら各セルC1毎に光出射方向が設定されている。
【0036】
具体的には、
図4において矢印で示すように、境界線Bに近いセルC1においては、出射光の向きをやや大きい角度で左向きとし、凸レンズ12の外周縁に近いセルC1においては、出射光の向きを比較的大きい角度で右向きとし、その中間に位置するセルC1においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Bに隣接するセルC1から凸レンズ12の外周縁に隣接するセルC1まで、出射光の向きを水平面内において徐々に変化させるようになっている。
【0037】
一方、斜め方向拡散領域Z2は複数のセルC2に区分けされており、これら各セルC2毎に光出射方向が設定されている。
【0038】
具体的には、
図4において矢印で示すように、境界線Bに近いセルC2においては、出射光の向きを曲線L2cに沿って小さい角度で左向きとし、凸レンズ12の外周縁に近いセルC2においては、出射光の向きをある程度大きい角度で左向きとし、その中間に位置するセルC2においては、その中間の向きとするようになっている。本実施形態においては、光軸Axから斜め下方へ延びる曲線L2mと境界線Bとで囲まれた扇形の領域内のセルC2においても、出射光の向きを曲線L2cに沿ってやや左向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Bに隣接するセルC2から凸レンズ12の外周縁に隣接するセルC2まで、出射光の向きを、水平面に対して角度θ傾斜した傾斜平面内において徐々に変化させるようになっている。
【0039】
この斜め方向拡散領域Z2は、その上部領域Z2aおよび下部領域Z2b(
図4において斜線で示す領域)においては、領域Z2に到達した発光素子14からの光を、下方側(正確には上記傾斜平面に対して下方側)へ拡散する光として出射させるように構成されている。その際、下方側への出射光偏向量は、境界線Bの上端点および光軸Axから斜め下方へ延びる曲線L2mの下端点の各々に近いセルC2におけるものほど、大きくなるように設定されている。
【0040】
なお、
図4において、各セルC1、C2の中心位置から延びる矢印は、発光チップ14aの下端縁14a1における対向車線側の端点(すなわち凸レンズ12の後側焦点Fの位置)から凸レンズ12に入射した光が、各セルC1、C2から出射する向きを示すものである。
【0041】
このように凸レンズ12の前方側表面12aを形成することにより、この前方側表面12aは水平方向拡散領域Z1と斜め方向拡散領域Z2との境界線Bにおいて不連続な表面形状となり、この境界線Bが稜線として形成されることとなる。
【0042】
図5〜
図7は、本実施形態に係る車両用灯具10から前方へ照射される光により、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される基本配光パターンPC、上部付加配光パターンPB1および下部付加配光パターンPB2を透視的に示す図である。
【0043】
基本配光パターンPCは、凸レンズ12からの出射光により形成される配光パターンである(
図5)。上部付加配光パターンPB1は、付加レンズ22の上部出射面22a1からの出射光により形成される配光パターンである(
図6)。下部付加配光パターンPB2は、付加レンズ22の下部出射面22a2からの出射光により形成される配光パターンである(
図7)。これら基本配光パターンPC、上部付加配光パターンPB1、下部付加配光パターンPB2と、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンPL2が形成される。
【0044】
このロービーム用配光パターンPL2は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部に水平および斜めカットオフラインCL1、CL2を有している。その際、灯具正面方向の消点であるH−Vを通る鉛直線であるV−V線に対して、対向車線側に水平カットオフラインCL1が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインCL2が形成されており、両カットオフラインCL1、CL2の交点であるエルボ点Eは、灯具正面方向の消点であるH−Vの0.5〜0.6°程度下方に位置している。このロービーム用配光パターンPL2においては、エルボ点Eを左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンHZが形成される。
【0045】
基本配光パターンPCは、第1の配光パターンPC1と第2の配光パターンPC2との合成配光パターンとして形成されている。配光パターンPC1は、水平方向拡散領域Z1からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインCL1に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンPC2は、斜め方向拡散領域Z2からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を斜めカットオフラインCL2に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンPL2のホットゾーンHZは、主として、これら2つの配光パターンPC1、PC2の重複部分により形成されるようになっている。
【0046】
上部付加配光パターンPB1は、その上端縁を水平カットオフラインCL1に略一致させるようにして左右方向に拡散する配光パターンである。また、下部付加配光パターンPB2は、上部付加配光パターンPB1よりも鉛直方向下方に位置するように、左右方向に拡散する配光パターンである。
【0047】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具10においては、配光パターンPC1、PC2の合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインCL1、CL2を有する基本配光パターンPCが形成される。
【0048】
また、凸レンズ12の周囲に一体形成された付加レンズ22によって、水平および斜めカットオフラインCL1、CL2の下方近傍において左右方向に拡散する付加配光パターンPB1、PB2を形成することができる。
【0049】
また、本実施形態では、凸レンズ12と付加レンズ22の車両前後方向における厚みが略等しくなるように構成されている。したがって、特許文献1の特開2009−14666号公報に記載された発明と比べて、レンズ全体を薄型化することができる。また、本実施形態では、凸レンズ12と付加レンズ22の後端面、すなわち入射面12bと22bとが面一となっている。したがって、レンズの成型が容易になり、製造コストが低下し、また保管や取り扱いも容易になる。
【0050】
また、本実施形態では、付加レンズ22は、発光素子14から入射した光を屈折のみによって前方に出射するように構成されている。レンズ内での全反射を利用しないので、出射光の制御がより簡単になる。
【0051】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【0052】
実施の形態では、発光素子14を自車線側に傾斜させて配置することを述べたが、
図8(a)に示すように、発光素子14の下端縁が水平になるように配置してもよい。すなわち、発光チップ14aの下端縁14a1を、光軸Axを含む水平面上に位置させるとともに、下端縁14a1における自車線側(すなわち左側(灯具正面視では右側))の端点を、凸レンズ12の後側焦点Fに位置させるようにして、発光素子14を配置してもよい。
【0053】
図8(b)は、発光素子14を
図8(a)のように配置したときに仮想鉛直スクリーン上に形成される基本配光パターンPCを示す図である。斜めカットオフラインCL2が配光パターンPC2の上端縁で形成されるのではなく、配光パターンPC2の右上角で形成される点が、
図5の例と異なる。
【0054】
また、発光素子は長方形でなくてもよい。例えば、
図9(a)に示すように、発光素子14’が横長五角形の発光面14’Aを有する構成であってもよい。この発光素子14’は、発光面14’Aの下端縁における第1辺14’A1を光軸Axを含む水平面上に位置させるとともに、その第1辺14’A1と第2辺14’A2との交点を凸レンズ12の後側焦点Fに位置させるようにして、前向きに配置されている。このとき、第2辺14’A2は、自車線側(すなわち左側(灯具正面視では右側))へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びることとなる。
【0055】
図9(b)は、発光素子14’を
図9(a)のように配置したときに仮想鉛直スクリーン上に形成される基本配光パターンPCを示す図である。この場合、基本配光パターンPCを構成する配光パターンPC1、PC2は、それぞれ略台形状のパターンとなる。そして、水平カットオフラインCL1が略台形状パターンの上辺で形成され、斜めカットオフラインCL2が略台形状パターンの斜辺で形成される。