(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
各光源から出射された光はリフレクタにより反射され、所定の配光パターンを得るための指向性を与えられて対応するレンズに入射する。しかしながら光源から出射された光の一部が、指向制御に供されることなく隣接する光学系に侵入することがある。
【0005】
上述のように各光源は異なる照明機能に対応付けられており、異なる領域に配光パターンを形成するように構成されているため、隣接する光源が本来照明する領域を侵入した光が照らしてしまう。例えばロービーム照射用の光源からの出射光の一部がハイビーム照射用のレンズに侵入した場合、前走車にグレアを与えてしまうことがある。
【0006】
このような侵入光の影響は、特許文献1や2に記載のように各光源から出射された光が共通のレンズを通過する構成においてより顕著となる。
【0007】
よって本発明は、ある灯具ユニットの光源から出射された光の一部が他の灯具ユニットの光学系に侵入することによる不具合を解消可能な技術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】
上記の目的を達成するために本発明がとりうる第1の態様は、灯具ユニットであって、
光源と、
前記光源から出射された光が通過するレンズと、
前記光源と前記レンズの間に配置された第1リフレクタとを備え、
前記第1リフレクタの光反射面には、前記光源の発光中心と前記レンズの入射面の端縁を結ぶ仮想線に向かって突出する複数の突起が形成されており、
前記複数の突起は前記光の出射方向に沿って規則的に配列されている。
【0009】
光源より出射されて仮想線の外側を進行する光は、レンズの入射面に入射されないために隣接する灯具ユニットに侵入するおそれがある。上記の構成によれば、規則的に配列された複数の突起間でそのような光を繰り返し反射させて、その光度を大幅に減衰させることができる。したがって配光制御を受けない光が、十分な光度で隣接する灯具ユニットの光学系に侵入することが防止される。
【0010】
前記光源と前記第1リフレクタの間に配置され、前記光源から出射された光の一部を前記光源と前記レンズの間に収束させる第2リフレクタをさらに備える構成としてもよい。すなわち本発明は、楕円体形状の反射面を有するリフレクタを用いる光学系にも適用可能である。
【0011】
上記目的を達成するために本発明がとりうる第2の態様は、車両用灯具であって、
第1レンズと第2レンズを有するレンズ部と、
前記第1レンズを通じて光を照射する第1光源と、
前記第2レンズを通じて光を照射する第2光源と、
前記第1光源と前記第1レンズの間の第1空間と、前記第2光源と前記第2レンズの間の第2空間とを隔てる隔壁部とを備え、
前記隔壁部は、前記第1空間および前記第2空間に向かって突出する複数の突起を有し、
前記複数の突起の先端は、前記第1光源の発光中心と前記第1レンズの入射面の端縁を結ぶ仮想線の外側、および前記第2光源の発光中心と前記第2レンズの入射面の端縁を結ぶ仮想線の外側に配置されている。
【0012】
各光源より出射されて各仮想線の外側を進行する光は、各レンズの入射面に入射されないために隣接するレンズに侵入するおそれがある。上記の構成によれば、複数の突起間でそのような光を繰り返し反射させて、その光度を大幅に減衰させることができる。したがって配光制御を受けない光が、十分な光度をもって隣接するレンズに侵入することが防止される。
【0013】
複数の突起の先端は、各光源の発光中心と各レンズの入射面の端縁を結ぶ各仮想線の外側に配置されているため、各光源が本来意図している配光を妨げることがない。したがって所望の配光パターンを得つつ、不要な光のみを効果的に除去することができる。特に前記第1光源と前記第2光源が異なる領域に光を照射するものである場合、不要な光が所望の照明領域以外を照らしてしまうことを効果的に防止できる。
【0014】
また前記第1レンズと前記第2レンズが一体に形成されてレンズ間距離が小さい場合においても、隣接するレンズへの不要な光の侵入を確実に防止できる。換言すると、侵入光を気にすることなく隣接する灯具ユニット同士をできる限り接近させることが可能であり、車両用灯具全体の小型化にも寄与する。
【発明を実施するための形態】
【0016】
添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【0017】
本発明の一実施形態に係る車両用灯具としての左前照灯ユニット1の一部を、水平面で切断して上方から見た構成を
図1に示す。
【0018】
左前照灯ユニット1は車両左側の前端部に設置され、ランプボディ2および透光カバー3を備えている。透光カバー3は透光性を有する樹脂等によって形成され、金属または樹脂からなるランプボディ2の前端部に装着されて灯室4を区画形成する。灯室2内には、第1灯具ユニット10、第2灯具ユニット20、第3灯具ユニット30、第4灯具ユニット40、複合レンズ50、および支持部材60が配置されている。
【0019】
第1灯具ユニット10は、車両の近距離前方を照明するロービームを照射するために用いられる。第2灯具ユニット20は、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するハイビームを照射するために用いられる。
【0020】
第3灯具ユニット30は、車両の左旋回時に車両の進行方向を補助的に照明するために、ロービーム照射領域の左方に光を照射するために用いられる。同様にして第4灯具ユニット40は、車両の左旋回時に必要に応じて、第3灯具ユニット30による照射領域のさらに左方に光を照射するために用いられる。すなわち第3灯具ユニット30および第4灯具ユニット40は、いわゆるコーナリングランプとして用いられる。
【0021】
複合レンズ50は、第1投射レンズ部51、第2投射レンズ部52、第3投射レンズ部53、および第4投射レンズ部54が一体に成形された複合投射レンズとして構成されている。複合レンズ50は図示しないホルダを介して灯室4内の所定位置に支持されている。
【0022】
支持部材60は熱伝導性の高い金属等の材料からなり、姿勢調整ねじ51を介してランプボディ2に支持されている。姿勢調整ねじ51を適宜回転させることにより、支持部材60の複合レンズ50に対する位置および姿勢を変化させることができ、各灯具ユニットの光軸合わせに用いられる。
【0023】
ロービーム照射用の第1灯具ユニット10は、第1発光素子11、第1遮蔽リフレクタ12、楕円面リフレクタ13、シェード14、およびホルダ15を備え、これらと複合レンズ50の第1投射レンズ部51により構成されている。
【0024】
第1投射レンズ部51は、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置されている。第1投射レンズ部51は、前方(車両外側)が凸面の出射面51aとされ、後方(車両内側)も凸面の入射面51bとされた両凸非球面レンズを形成している。
【0025】
第1発光素子11は、白色発光ダイオードである。第1発光素子11は、第1投射レンズ部51の後方焦点よりも後方に配置され、その発光面を鉛直上向きにしてホルダ15に支持されている。
【0026】
ホルダ15は、熱伝導性の高い金属等の材料からなり、支持部材60の第1支持部61aに固定されている。第1支持部61aの後方には複数のフィンからなる第1放熱部61bが形成されている。
【0027】
第1遮蔽リフレクタ12は、第1発光素子11と第1投射レンズ部51の間に配置された筒状の部材である。第1遮蔽リフレクタ12の内壁面は光反射面とされており、複数の突起16が形成されている。
【0028】
楕円面リフレクタ13は、第1発光素子11を上方から覆うドーム状の反射面を有しており、ホルダ15上に固定されている。反射面は、第1発光素子11から上方に出射された光を第1投射レンズ部51へ向けて光軸Ax寄りに反射させる形状とされている。具体的には、反射面の光軸Axを含む水平面に沿う断面が、第1発光素子11の発光中心11aを第1焦点とするとともに、第1投射レンズ部51の後方焦点を第2焦点とする楕円形状とされている。
【0029】
上記のような形状を有する反射面は、第1発光素子11から出射された光を第1投射レンズ部51の後方焦点に収束させる。後方焦点を通過した光は第1投射レンズ部51の入射面51bに入射し、光L1として出射面51aを通過する。
【0030】
光L1は、
図2に符号PLで示すロービーム配光パターンを車両前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成する。ロービーム配光パターンPLは左側配光パターン(車両が左車線を走行することを義務付けられている地域において使用)であり、その上端縁に第1カットオフラインCL1、第2カットオフラインCL2、および第3カットオフラインCL3を有している。
【0031】
自車線側カットオフラインとして利用される第1カットオフラインCL1と、対向車線側カットオフラインとして利用される第2カットオフラインCL2は、鉛直線V−Vを境にして左右段違いで水平線H−H方向に延在している。第3カットオフラインCL3は、第1カットオフラインCL1の右端部から右下方に向かって斜めに延在し、第2カットオフラインCL2の左端部に接続している。以降の説明においては、必要に応じて第1〜3カットオフラインCL1〜CL3を「カットオフラインCL」と総称する。
【0032】
カットオフラインCLは、楕円面リフレクタ13の反射面により反射された光の一部がシェード14により遮蔽されることにより、シェード14の上端縁形状の反転投影像として形成されるものである。シェード14は第1投射レンズ部51の後方焦点の近傍に配置される。
【0033】
ハイビーム照射用の第2灯具ユニット20は、第2発光素子21、第2遮蔽リフレクタ22、およびホルダ23を備え、これらと複合レンズ50の第2投射レンズ部52により構成されている。第2投射レンズ部52は、前方(車両外側)が凸面の出射面52aとされ、後方(車両内側)も凸面の入射面52bとされた両凸非球面レンズを形成している。
【0034】
第2発光素子21は、白色発光ダイオードである。第2発光素子21は、第2投射レンズ部52の後方焦点近傍に配置され、その発光面を車両前方に向けてホルダ23に支持されている。
【0035】
ホルダ23は、熱伝導性の高い金属等の材料からなり、支持部材60の第2支持部62aに固定されている。第2支持部62aの後方には複数のフィンからなる第2放熱部62bが形成されている。
【0036】
第2遮蔽リフレクタ12は、第2発光素子21と第2投射レンズ部52の間に配置された筒状の部材である。第2遮蔽リフレクタ22の内壁面は光反射面とされており、複数の突起26が形成されている。
【0037】
第2発光素子21から出射された光は、第2投射レンズ部52の入射面52bに入射し、光L2として出射面52aを通過する。光L2は、
図2に符号PHで示すハイビーム配光パターンを形成する。ハイビーム配光パターンPHは、鉛直線V−Vと水平線H−Hの交点近傍を中心として上下左右に広がっている。
【0038】
コーナリングランプ用の第3灯具ユニット30は、第3発光素子31、第3遮蔽リフレクタ32、およびホルダ33を備え、これらと複合レンズ50の第3投射レンズ部53により構成されている。第3投射レンズ部53は、前方(車両外側)が凸面の出射面53aとされ、後方(車両内側)も凸面の入射面53bとされた両凸非球面レンズを形成している。
【0039】
第3発光素子31は、白色発光ダイオードである。第3発光素子31は、第3投射レンズ部53の後方焦点近傍に配置され、その発光面を車両前方に向けてホルダ33に支持されている。
【0040】
ホルダ33は、熱伝導性の高い金属等の材料からなり、支持部材60の第3支持部63aに固定されている。第3支持部63aの後方には複数のフィンからなる第3放熱部63bが形成されている。
【0041】
第3遮蔽リフレクタ32は、第3発光素子31と第3投射レンズ部53の間に配置された筒状の部材である。第3遮蔽リフレクタ32の内壁面は光反射面とされており、複数の突起36が形成されている。
【0042】
第3発光素子31から出射された光は、第3投射レンズ部53の入射面53bに入射し、光L3として出射面53aを通過する。光L3は、
図2に符号PC1で示す第1コーナリング配光パターンを形成する。第1コーナリング配光パターンPC1は、車両の左旋回時においてハイビーム配光パターンPHに加えあるいは代えて、ハイビーム配光パターンPHの左方に形成される。
【0043】
コーナリングランプ用の第4灯具ユニット40は、第4発光素子41、第4遮蔽リフレクタ42、およびホルダ43を備え、これらと複合レンズ50の第4投射レンズ部54により構成されている。第4投射レンズ部54は、前方(車両外側)が凸面の出射面54aとされ、後方(車両内側)も凸面の入射面54bとされた両凸非球面レンズを形成している。
【0044】
第4発光素子41は、白色発光ダイオードである。第4発光素子41は、第4投射レンズ部54の後方焦点近傍に配置され、その発光面を車両の左斜め前方に向けてホルダ43に支持されている。
【0045】
ホルダ43は、熱伝導性の高い金属等の材料からなり、支持部材60の第4支持部64aに固定されている。第4支持部64aの後方には複数のフィンからなる第4放熱部64bが形成されている。
【0046】
第4遮蔽リフレクタ42は、第4発光素子41と第4投射レンズ部54の間に配置された筒状の部材である。第4遮蔽リフレクタ42の内壁面は光反射面とされており、複数の突起46が形成されている。
【0047】
第4発光素子41から出射された光は、第4投射レンズ部54の入射面54bに入射し、光L4として出射面54aを通過する。光L4は、
図2に符号PC2で示す第2コーナリング配光パターンを形成する。第2コーナリング配光パターンPC1は、車両の左旋回時において第1コーナリング配光パターンPC1に加えあるいは代えて、第1コーナリング配光パターンPC1の左方に形成される。
【0048】
車両右側の前端部には、上記の左前照灯ユニット1と左右対称の構成を有する右前照灯ユニットが配置される。ロービーム配光パターンPLおよびハイビーム配光パターンPHは、それぞれ左右の前照灯ユニットにおける第1灯具ユニット10および第2灯具ユニット20から照射される光の合成により形成される。右前照灯ユニットにおける第3灯具ユニット30および第4灯具ユニット40は、必要に応じて車両の右旋回時に進行方向を補助的に照明するコーナリングランプとして用いられる。
【0049】
次に
図3を参照しつつ、第1灯具ユニット10が備える第1遮蔽リフレクタ12の構成について詳細に説明する。本発明の第1リフレクタとしての第1遮蔽リフレクタ12は、本発明の光源としての第1発光素子11と、本発明のレンズとしての第1投射レンズ部51の間に配置されている。
【0050】
光反射面である第1遮蔽リフレクタ12の内壁面には、複数の突起16が形成されている。複数の突起16は、第1発光素子11の発光中心11aと第1投射レンズ部51の入射面51bの端縁51cを結ぶ仮想線17に向かって突出している。また複数の突起16は、第1発光素子11からの光の出射方向に沿って規則的に配列されている。
【0051】
遮蔽リフレクタ12と第1発光素子11の間に配置された楕円面リフレクタ13は、本発明の第2リフレクタとして機能する。すなわち、第1発光素子11から出射される光の一部は、楕円面リフレクタ13の反射面によって第1発光素子11と第1投射レンズ部51の間に収束された後、入射面51bに入射する。この入射光は、楕円面リフレクタ13により指向性を制御されているため、隣接する第2灯具ユニット20の光学系に侵入することはない。
【0052】
第1発光素子11から出射された光の別の一部は、仮想線17の内側の空間を通過して入射面51bに入射する、いわゆる直接入射光である。この入射光もまた隣接する第2灯具ユニット20の光学系に侵入することはない。
【0053】
第1発光素子11から出射された光は、楕円面リフレクタ13によって反射されることもなく入射面51bに直接入射することもない光を含んでいる。すなわち仮想線17の外側を進行しつつ楕円面リフレクタ13の反射にも供されない光である。このような配光制御を受けない光は、入射面51bに入射することなく隣接する第2灯具ユニット20の光学系に侵入するおそれがある。
【0054】
本実施形態の複数の突起16は、このような光を捕捉するために設けられている。
図4は、この捕捉作用について説明するための模式図であり、説明の便宜のために各部材の縮尺は適宜変更している。
【0055】
同図に示すように、複数の突起16のそれぞれは、傾斜面16aと傾斜面16bにより形成される先端16cを有している。各傾斜面16a同士、各傾斜面16b同士はそれぞれ同一の傾斜角とされることにより、複数の突起16の配列の規則性が確保されている。
【0056】
仮想線17の外側の空間を進行し、楕円面リフレクタ13の反射にも供されない光は、複数の傾斜面16aのいずれかにより反射され、さらに当該傾斜面16aに対向する傾斜面16bによって反射される。そのような光の一部は突起16の谷間で反射を繰り返しながら減衰する。別の光の一部は再び第1発光素子11と第1投射レンズ部51の間の空間に進入するものの、複数回の反射を経ることによって光度は大幅に減衰されている。また別の光の一部は、遮蔽リフレクタ12の後方へと反射されて出射光としての指向性を失う。
【0057】
反射光の一部は、わずかながら第1投射レンズ部51と遮蔽リフレクタ12の前端部の隙間19に到達しうるが、複数の突起16により多数回の反射を経ているため光度は十分に減衰されており、隣接する第2灯具ユニット20の光学系に与える影響はほとんどない。
【0058】
したがって本実施形態の遮蔽リフレクタ12によれば、第1発光素子11から出射された光の一部が、配光制御を受けることなく第2の灯具ユニット20の第2投射レンズ部52に侵入することを防止できる。したがってロービームとして照射される光の一部がハイビームの照射領域に侵入し、前走車にグレアを与えてしまうといった不具合の発生を防止することができる。
【0059】
全ての突起16の先端16cは、第1発光素子11の発光中心11aと第1投射レンズ部51の入射面51bの端縁51cを結ぶ仮想線17の外側に配置されているため、発光素子11が本来意図している配光を妨げることがない。したがって所望の配光パターンを得つつ、不要な光のみを効果的に除去することができる。
【0060】
特に本実施形態のように、第1投射レンズ部51と第2投射レンズ部52が複合レンズ50として一体成形されてレンズ間距離が小さい場合においても、隣接する灯具ユニットへの不要な光の侵入を確実に防止できる。換言すると、侵入光を気にすることなく隣接する灯具ユニット同士をできる限り接近させることが可能であり、前照灯ユニット全体の小型化にも寄与する。
【0061】
次に
図5を参照しつつ、第2灯具ユニット20が備える第2遮蔽リフレクタ22の構成について詳細に説明する。本発明の第1リフレクタとしての第2遮蔽リフレクタ22は、本発明の光源としての第2発光素子21と、本発明のレンズとしての第2投射レンズ部52の間に配置されている。
【0062】
光反射面である第2遮蔽リフレクタ22の内壁面には、複数の突起26が形成されている。複数の突起26は、第2発光素子21の発光中心21aと第2投射レンズ部52の入射面52bの端縁52cを結ぶ仮想線27に向かって突出している。また複数の突起26は、第2発光素子21からの光の出射方向に沿って規則的に配列されている。
【0063】
第2発光素子21から出射された光の一部は、仮想線27の内側の空間を通過して入射面52bに入射する、いわゆる直接入射光である。この入射光は隣接する第1灯具ユニット10および第3灯具ユニット30の光学系に侵入することはない。
【0064】
第2発光素子21から出射された光は、入射面52bに直接入射することのない光を含んでいる。すなわち仮想線27の外側を進行する光は、配光制御を受けることなく、隣接する第1灯具ユニット10および第3灯具ユニット30の光学系に侵入するおそれがある。
【0065】
本実施形態の複数の突起26は、このような光を捕捉するために設けられている。複数の突起26の具体的な構成および作用は、
図4を参照して説明した第1遮蔽リフレクタ12と同じであるため、繰り返しとなる説明は割愛する。
【0066】
第3灯具ユニット30が備える第3遮蔽リフレクタ32、および第4灯具ユニットが備える第4遮蔽リフレクタ42は、第2灯具ユニット20が備える第2遮蔽リフレクタ22と同様の構成を備えている。複数の突起36、46の具体的構成および作用は、
図4を参照して説明した第1遮蔽リフレクタ12と同じであるため、繰り返しとなる説明は割愛する。
【0067】
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。
【0068】
各灯具ユニットが備える光源としての発光素子は、白色発光ダイオードに限られるものではない。レーザダイオード等を用いることもできる。
【0069】
光源から出射された光が通過するレンズは、投射レンズに限られるものではない。所望の配光パターンが得られるのであれば、周知のレンズを適宜採用することができる。
【0070】
複数の突起16の形状は、必ずしも
図4に示した通りであることを要しない。例えば尖った先端16cにより区画される傾斜面16aと16bによって各突起16が形成されている必要はない。配列の規則性が確保されていれば、複数の突起16により形成される谷部と稜部の少なくとも一方は湾曲形状としてもよい。
【0071】
また各突起16の一部により反射される光に対し、別の突起16の一部に向かう指向性を積極的に与えることができるのであれば、各突起16の形状および寸法は適宜に定めることができる。すなわち本発明における「反射面」は、反射光に無指向性を与える散乱面とは区別される。
【0072】
図1を参照して第1灯具ユニット10と第2灯具ユニット20に着目すると、第1遮蔽リフレクタ12と第2遮蔽リフレクタ22のうち第1発光素子11と第2発光素子21の間に位置する壁部12aと22aは、隣接する灯具ユニットの光学系を隔てる隔壁部としての機能を有している。
【0073】
すなわち、車両用灯具としての左前照灯ユニット1は、レンズ部としての複合レンズ50を備えている。複合レンズ50は第1レンズとしての第1投射レンズ部51と第2レンズとしての第2投射レンズ部52を有している。第1光源としての第1発光素子11は、第1投射レンズ部51を通じて光を照射し、第2光源としての第2発光素子21は、第2投射レンズ部52を通じて光を照射する。隔壁部は、第1発光素子11と第1投射レンズ部51の間の第1空間18と、第2発光素子21と第2投射レンズ部52の間の第2空間28とを隔てている。
【0074】
隔壁部は、第1空間18に向かって突出する複数の突起16と、第2空間28に向かって突出する複数の突起26とを備えている。
図2に示すように、複数の突起16の先端16cは、第1発光素子11の発光中心11aと第1投射レンズ部51の入射面51bの端縁51cを結ぶ仮想線17の外側に配置されている。また
図4に示すように、複数の突起26の先端26cは、第2発光素子21の発光中心21aと第2投射レンズ部52の入射面52bの端縁52cを結ぶ仮想線27の外側に配置されている。
【0075】
隔壁部という機能の観点からは、壁部12aと22aは別体として設けられている必要はなく、一体の部材として構成されていてもよい。また各遮蔽リフレクタの内壁面全面に突起が形成されていることを要しない。少なくとも隣接する発光素子と投射レンズ部の間の空間同士を隔てる隔壁部として機能する部分に複数の突起が形成されていればよい。
【0076】
この場合、各灯具ユニットが配列される方向は、本実施形態のように水平方向に限られず、鉛直方向であってもよい。また第1レンズおよび第2レンズとしての隣接する投射レンズは、本実施形態のように一体成形されている必要はなく、別体の複数のレンズが設けられる構成としてもよい。
【0077】
第1灯具ユニット10、第2灯具ユニット20、第3灯具ユニット30、および第4灯具ユニット40の照明機能は、本実施形態のようにそれぞれロービーム照射用、ハイビーム照射用、第1コーナリングランプ用、および第2コーナリングランプ用に対応付けられている必要はない。隣接する光源が異なる領域に光を照射するものであれば、これらを適宜の順に並び替えることができるし、昼間点灯用、方向指示用、車幅灯用等のその他の照明機能に対応付けることもできる。
【0078】
上記の第1光源および第2光源は、必ずしもそれぞれ第1発光素子11および第2発光素子に対応付けられることを要しない。第1発光素子11、第2発光素子21、第3発光素子31、および第4発光素子41から隣接する任意の一組を選ぶことができる。