(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
光源とこの光源の前方側に配置されたレンズとを備え、上記光源からの直射光を上記レンズで偏向制御することにより所要の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、
上記レンズが、該レンズの前面よりも後面の曲率が大きい凸レンズ状に形成されており、
上記レンズの後方側に、上記光源からの直射光を上記レンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されており、
上記光源が、該光源の発光面を上記レンズに対向させた状態で配置されている、ことを特徴とする車両用灯具。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような直射型の車両用灯具においては、光源からの出射光に対する利用効率を高めることが容易でなく、このため配光パターンの明るさを十分に確保することができない、という問題がある。
【0005】
これに対し、レンズの後方側に、光源からの直射光をレンズへ向けて反射させるリフレクタが配置された構成とすれば、このリフレクタからの反射光の分だけ光源からの出射光に対する利用効率を高めることが可能となる。
【0006】
しかしながら、一般に直射型の車両用灯具におけるレンズは、その後面よりも前面の曲率が大きい凸レンズ状に形成されているので、単にリフレクタを追加配置しただけでは、レンズに入射したリフレクタからの反射光は、その一部がレンズの前面で全反射してしまうこととなる。このため、レンズからの出射効率を十分に高めることができず、したがって配光パターンの明るさを確保する上で不十分である、という問題がある。
【0007】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光源からの直射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所要の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、リフレクタの追加配置によって配光パターンの明るさを十分に確保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ものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明は、レンズの後方側にリフレクタが配置された構成とした上で、レンズの形状に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【0009】
すなわち、本願発明に係る車両用灯具は、
光源とこの光源の前方側に配置されたレンズとを備え、上記光源からの直射光を上記レンズで偏向制御することにより所要の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、
上記レンズが、該レンズの前面よりも後面の曲率が大きい凸レンズ状に形成されており、
上記レンズの後方側に、上記光源からの直射光を上記レンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されて
おり、
上記光源が、該光源の発光面を上記レンズに対向させた状態で配置されている、ことを特徴とするものである。
【0010】
上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子あるいは光源バルブ等が採用可能である。
【0011】
上記「レンズ」は、該レンズの前面よりも後面の曲率が大きい凸レンズ状に形成されていれば、これら前面および後面の各々の具体的な曲率の大きさは特に限定されるものではない。
【0012】
上記「所要の配光パターン」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン、フォグランプ用配光パターン等が採用可能である。
【0013】
上記「リフレクタ」は、光源からの直射光を上記レンズへ向けて反射させるように構成されていれば、その具体的な配置やその光反射構造等は特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0014】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具は、光源からの直射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所要の配光パターンを形成するように構成されているが、上記レンズの後方側には、光源からの直射光を該レンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されているので、このリフレクタからの反射光の分だけ光源からの出射光に対する利用効率を高めることができる。
【0015】
その際、上記レンズは、その前面よりも後面の曲率が大きい凸レンズ状に形成されているので、リフレクタからの反射光をレンズの後面および前面において少しずつ屈折させるようにすることができる。このため、レンズに入射したリフレクタからの反射光のうち、レンズの前面において全反射してしまう光の割合をゼロまたは従来よりも大幅に小さくすることができ、これによりレンズからの出射効率を十分に高めることができる。
【0016】
したがって、リフレクタを追加配置したことによって、配光パターンの明るさを十分に確保することができる。
【0017】
このように本願発明によれば、光源からの直射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所要の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、リフレクタの追加配置によって配光パターンの明るさを十分に確保することができる。
【0018】
しかも、本願発明のように、レンズの後面の曲率を相対的に大きくすることにより、リフレクタを配置するためのスペースを容易に確保することが可能となるので、リフレクタの追加配置により灯具が大型化してしまうのを未然に防止することができる。
【0019】
上記構成において、リフレクタとして多段式の反射面を備えた構成すれば、このリフレクタからの反射光によって形成される配光パターンの大きさや形成位置を木目細かく制御することが可能となる。そしてこれにより、全体の配光パターンを光ムラの少ないものとすることができる。
【0020】
上記構成において、レンズの後面においてリフレクタと対向する部分が直線状の断面形状を有する構成とすれば、リフレクタからの反射光がレンズの後面において大きく屈折してレンズの前面で全反射してしまうのを容易に防止することが可能となる。
【0021】
上記構成において、レンズの周囲にパネル部材が配置された構成とすれば、灯具の意匠性を高めることが可能となる。
【0022】
その際、このパネル部材の構成として、レンズの外周縁の近くから前方へ向けて延びる壁面部が形成されている場合には、上記リフレクタを、光源を通るようにして前後方向に延びる軸線に関して壁面部とは反対側に配置した上で、該リフレクタで反射した光源からの光をレンズから上記軸線に関して壁面部側の方向へ向けて出射させるように形成された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【0023】
すなわち、レンズからの出射光の一部がパネル部材の壁面部によって遮光されてしまうと、配光パターンにおいては壁面部が配置されている側の端部の明るさが低下してしまうこととなる。これに対し、リフレクタからの反射光をレンズから上記軸線に関して壁面部側の方向へ向けて出射させるようにすれば、パネル部材の壁面部によって遮光された分の明るさをリフレクタからの反射光によって補うことが可能となる。したがって、配光パターンにおいて壁面部が配置されている側の端部の明るさが低下してしまうのを未然に防止することができ、これにより配光パターンを所期の明るさで形成することが可能となる。
【0024】
上記構成において、リフレクタが、光源を通るようにして前後方向に延びる軸線に関して車幅方向外側に配置された構成とした上で、該リフレクタで反射した光源からの光をレンズから上記軸線に関して車幅方向内側へ向けて出射させるように形成された構成とすれば、レンズ周辺の構造物によって、配光パターンにおいて壁面部が配置されている側の端部の明るさが不用意に低下してしまうのを未然に防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【0027】
図1は、本願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。
【0028】
同図に示すように、この車両用灯具10は、車両の右前端部に設けられるヘッドランプであって、ランプボディ12と素通し状の透光カバー14とで形成される灯室内に2つの灯具ユニット20A、20Bが収容された構成となっている。
【0029】
透光カバー14は、その車幅方向内側から車幅方向外側へ向けて後方へ回り込むように形成されている。そして、上記灯室内には、透光カバー14に沿ってパネル部材16が配置されており、このパネル部材16における各灯具ユニット20A、20Bに対応する位置には、これらを囲む開口部16a、16bが各々形成されている。
【0030】
2つの灯具ユニット20A、20Bは、車幅方向外側に位置する灯具ユニット20Aが車幅方向内側に位置する灯具ユニット20Bに対して後方側に変位した状態で配置されている。
【0031】
これら2つの灯具ユニット20A、20Bは、いずれも同様の構成を有している。そこで以下においては、車幅方向外側に位置する灯具ユニット20Aの構成について説明する。
【0032】
図2は、
図1のII部詳細図である。また、
図3は、
図2のIII−III線断面図であり、
図4は、
図2のIV方向矢視図である。
【0033】
これらの図にも示すように、灯具ユニット20Aは、光源22と、この光源22の前方側に配置されたレンズ24と、左右1対のリフレクタ26L、26Rとを備えた構成となっており、その光源22からの直射光および両リフレクタ26L、26Rで反射した光をレンズ24で偏向制御することによりハイビーム用配光パターンを形成するように構成されている。
【0034】
光源22は、白色発光ダイオードであって、その発光チップ22aは横長矩形状(例えば、縦1mm×横4mm程度の矩形)の発光面を有している。この光源22は、その発光チップ22aを灯具正面方向へ向けるようにして配置されている。そして、この光源22は、光源支持部材32に位置決めされた状態でヒートシンク34に固定されている。
【0035】
レンズ24は、その前面24aよりも後面24bの曲率が大きい凸レンズ状に形成されている。その際、このレンズ24の前面24aは、発光チップ22aの発光中心を通るようにして灯具前後方向に延びる軸線Axと直交する平面に沿って延びる平面で構成されており、その後面24bは後方へ向けて凸状に膨らんだ自由曲面で構成されている。
【0036】
このレンズ24においては、その前面24aの各位置において、光源22からの直射光が該レンズ24から前方へ向けて出射する際の目標出射角を設定した上で、光源22からレンズ24に到達した直射光が上記目標出射角に対応する光路でレンズ24に入射するよう、その後面24bを構成する自由曲面の形状が設定されている。
【0037】
上記目標出射角は、レンズ24の前面24aにおける位置が軸線Axから左右両側に離れるに従って左右方向への出射角度が徐々に大きくなるとともに軸線Axから上下両側に離れるに従って上下方向への出射角度が徐々に大きくなり、かつその際、左右方向の変化量が上下方向の変化量よりも大きくなるように設定されている。
【0038】
このレンズ24は、灯具正面視において横長矩形状の外形形状を有しており、その外周縁部24cはフランジ状に形成されている。
【0039】
左右1対のリフレクタ26L、26Rは、レンズ24の後方側において軸線Axの左右両側に配置されている。その際、両リフレクタ26L、26Rは、軸線Axを含む鉛直面に関して左右対称の位置関係で配置されておりかつ左右対称の反射面形状を有している。そして、これら各リフレクタ26L、26Rは、光源22からの直射光をレンズ24へ向けて反射させるようになっている。
【0040】
これら各リフレクタ26L、26Rは、多段式の反射面26aを備えている。この反射面26aは、各リフレクタ26L、26Rの前面にアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことにより形成されており、上下方向に帯状に延びる3つの反射面26a1、26a2、26a3が階段状に配置された構成となっている。
【0041】
これら各反射面26a1、26a2、26a3は、いずれも軸線Axを含む鉛直面に対して前方へ向けて側方へ拡がる方向に延びる傾斜平面で構成されている。その際、軸線Axを含む鉛直面に対する傾斜角度は、軸線Axに最も近い反射面26a1が最も大きく、反射面26a2、反射面26a3の順で徐々に小さくなるように設定されている。
【0042】
そして、左側(灯具正面視においては右側)すなわち車幅方向内側に位置するのリフレクタ26Lは、その反射面26aで反射した光源22からの光の大半をレンズ24から車幅方向外側へ向けて出射させるように構成されている。また、右側のリフレクタ26Rは、その反射面26aで反射した光源22からの光の大半をレンズ24から車幅方向内側へ向けて出射させるように構成されている。
【0043】
レンズ24の後面24bは、軸線Axから左右両側に離れた位置において左右1対のリフレクタ26L、26Rと対向している。そして、この後面24bにおいて各リフレクタ26L、26Rの反射面26aと対向するリフレクタ対向部分24bL、24bRは、直線状の水平断面形状で形成されている。
【0044】
各リフレクタ26L、26Rの前端部にはフランジ部26bが形成されており、このフランジ部26bにおいてレンズ24の外周縁部24cに固定されるとともにランプボディ12に固定されている。
【0045】
ヒートシンク34は、軸線Axと直交する平面に沿って配置されており、その後面には複数の冷却フィン34aが形成されている。このヒートシンク34は、その外周縁部においてランプボディ12に固定されている。
【0046】
パネル部材16の開口部16aには、その車幅方向内側に位置する部分に、灯具ユニット20Aのレンズ24の外周縁の近くから前方へ向けて延びる壁面部16a1が形成されている。
【0047】
また、
図1に示すように、パネル部材16の開口部16bには、その車幅方向内側に位置する部分に、灯具ユニット20Bのレンズ24の外周縁の近くから前方へ向けて延びる壁面部16b1が形成されている。
【0048】
各灯具ユニット20A、20Bにおいて、そのレンズ24の左側領域(すなわち軸線Axよりも車幅方向内側に位置する領域)から前方へ出射した光は、車幅方向内側へ向けて出射するが、その一部はパネル部材16の壁面部16a1、16a2に到達して該壁面部16a1、16a2によって遮光されてしまうこととなる。
【0049】
一方、各灯具ユニット20A、20Bにおいて、その右側のリフレクタ26Rで反射してレンズ24から前方へ出射した光は、その大半が車幅方向内側へ向かう光となるが、その出射光はパネル部材16の壁面部16a1、16a2によって遮光されてしまうことなく、そのまま前方へ照射されることとなる。
【0050】
図5(a)は、車幅方向外側に位置する灯具ユニット20Aから前方へ照射される光により、車両前方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ハイビーム用配光パターンPHを透視的に示す図である。
【0051】
このハイビーム用配光パターンPHは、
図5(b)に示す基本配光パターンP0と
図5(c)に示す2つの付加配光パターンPAL、PARとの合成配光パターンとして形成されている。
【0052】
基本配光パターンP0は、光源22からレンズ24に到達した直射光によって形成される配光パターンである。
【0053】
一方、左側の付加配光パターンPALは、光源22から右側のリフレクタ26Rで反射してレンズ24に到達した光によって形成される配光パターンである。また、右側の付加配光パターンPARは、光源22から左側のリフレクタ26Lで反射してレンズ24に到達した光によって形成される配光パターンである。
【0054】
基本配光パターンP0は、灯具正面方向の消点であるH−Vを中心にして左右両側に大きく拡がるとともに上下方向にも多少拡がる横長の配光パターンとして形成されており、H−Vを中心とする高光度領域HZを有している。
【0055】
ただし、この基本配光パターンP0は、H−Vを通る鉛直線であるV−V線に関して右側への最大拡散角度よりも左側への最大拡散角度が多少小さくなっている。すなわち、左側への最大拡散角度は、同図(b)に2点鎖線で示す拡散角度よりも小さい拡散角度となっている。これは、灯具ユニット20Aにおいてレンズ24の左側領域から前方へ出射した光の一部が、パネル部材16の壁面部16a1によって遮光されてしまうことによるものである。
【0056】
一方、2つの付加配光パターンPAL、PARは、いずれもやや横長の配光パターンとして形成されている。その際、これら2つの付加配光パターンPAL、PARは、V−V線に関して左右対称の位置関係で形成されており、V−V線の位置において互いに部分的に重複している。
【0057】
なお、車幅方向内側に位置する灯具ユニット20Bにおいても、そのレンズ24の左側領域から前方へ出射した光の一部が、パネル部材16の壁面部16b1によって遮光されてしまうので、
図5に示すハイビーム用配光パターンPHと同様のハイビーム用配光パターンが形成されることとなる。
【0058】
そして、両灯具ユニット20A、20Bからの照射光によって形成される2つのハイビーム用配光パターンが重畳されることにより、ハイビームとしての全体の配光パターンが形成されるようになっている。
【0059】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【0060】
本実施形態に係る車両用灯具10の灯具ユニット20Aは、光源22からの直射光を、その前方側に配置されたレンズ24で偏向制御することにより、ハイビーム用配光パターンPHを形成するように構成されているが、レンズ24の後方側には、光源22からの直射光を該レンズ24へ向けて反射させる左右1対のリフレクタ26L、26Rが配置されているので、両リフレクタ26L、26Rからの反射光の分だけ光源22からの出射光に対する利用効率を高めることができる。
【0061】
そしてこれにより、ハイビーム用配光パターンPHを、光源22からの直射光により形成される基本配光パターンP0と、両リフレクタ26L、26Rからの反射光により形成される2つの付加配光パターンPAL、PARとの合成配光パターンとして形成することができる。
【0062】
その際、レンズ24は、その前面24aよりも後面24bの曲率が大きい凸レンズ状に形成されているので、各リフレクタ26L、26Rからの反射光をレンズ24の後面24aおよび前面24bにおいて少しずつ屈折させるようにすることができる。このため、レンズ24に入射した各リフレクタ26L、26Rからの反射光のうち、レンズ24の前面24aにおいて全反射してしまう光の割合をゼロまたは従来よりも大幅に小さくすることができ、これによりレンズ24からの出射効率を十分に高めることができる。
【0063】
したがって、両リフレクタ26L、26Rを追加配置したことによって、ハイビーム用配光パターンPHの明るさを十分に確保することができる。
【0064】
このように本実施形態によれば、光源22からの直射光を、その前方側に配置されたレンズ24で偏向制御することにより、ハイビーム用配光パターンPHを形成するように構成された灯具ユニット20Aにおいて、両リフレクタ26L、26Rの追加配置によってハイビーム用配光パターンPHの明るさを十分に確保することができる。
【0065】
しかも、本実施形態に係る灯具ユニット20Aにおいては、レンズ24の後面24bの曲率が相対的に大きくなっているので、両リフレクタ26L、26Rを配置するためのスペースを容易に確保することが可能となる。そしてこれにより、灯具ユニット20Aが大型化してしまうのを未然に防止することができる。
【0066】
その際、本実施形態に係る灯具ユニット20Aにおいては、各リフレクタ26L、26Rが多段式の反射面26aを備えているので、その反射面26aからの反射光によって形成される付加配光パターンPAR、PALの大きさや形成位置を木目細かく制御することが可能となる。そしてこれにより、ハイビーム用配光パターンPHを光ムラの少ないものとすることができる。
【0067】
また、本実施形態に係る灯具ユニット20Aは、レンズ24の後面24bにおいて各リフレクタ26L、26Rの反射面26aと対向するリフレクタ対向部分24bL、24bRが直線状の水平断面形状を有しているので、各リフレクタ26L、26Rからの反射光がレンズ24の後面24bにおいて大きく屈折してレンズ24の前面24aで全反射してしまうのを容易に防止することが可能となる。
【0068】
なお、各リフレクタ対向部分24bL、24bRの水平断面形状が正確な直線ではなく直線に近い曲線状の断面形状を有している場合においても、同様の作用効果を得ることが可能である。
【0069】
さらに、本実施形態においては、灯具ユニット20Aのレンズ24の周囲にパネル部材16が配置されているので、灯具の意匠性を高めることが可能となる。
【0070】
その際、このパネル部材16の開口部16aにおける車幅方向内側に位置する部分には、灯具ユニット20Aのレンズ24の外周縁の近くから前方へ向けて延びる壁面部16a1が形成されているが、車幅方向外側(すなわち軸線Axに関して壁面部16a1とは反対側)に配置された右側のリフレクタ26Rは、その反射面26aが、該反射面26aで反射した光源22からの光をレンズ24から車幅方向内側(すなわち軸線Axに関して壁面部16a1側の方向)へ向けて出射させるように形成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【0071】
すなわち、レンズ24からの出射光の一部がパネル部材16の壁面部16a1によって遮光されてしまうと、ハイビーム用配光パターンPHにおいては、その左側端部(すなわち壁面部16a1が配置されている車幅方向内側の端部)の明るさが低下してしまうこととなる。これに対し、本実施形態においては、リフレクタ26Rからの反射光をレンズ24から車幅方向内側へ向けて出射させるようになっているので、パネル部材16の壁面部16a1によって遮光された分の明るさをリフレクタ26Rからの反射光によって補うことが可能となる。したがって、ハイビーム用配光パターンPHにおいてその左側端部の明るさが不用意に低下してしまうのを未然に防止することができ、これによりハイビーム用配光パターンPHを所期の明るさで形成することが可能となる。
【0072】
本実施形態においては、レンズ24の後方側でかつ軸線Axに関して左右両側に左右1対のリフレクタ26L、26Rが左右対称の形状および位置関係で配置されているので、灯具前方から灯具ユニット20Aを観察したときに、レンズ24を透して、両リフレクタ26L、26Rの反射面26aが左右対称の形状および位置関係で見えることとなる。したがって、これにより灯具ユニット20Aの見映え向上を図ることができる。しかも、両リフレクタ26L、26Rの反射面26aは、いずれも3つの反射面26a1、26a2、26a3が縦縞状に配置された多段式の反射面として構成されているので、灯具ユニット20Aの見映えを十分に高めることができる。
【0073】
本実施形態においては、灯具ユニット20Bに関しても、灯具ユニット20Aの場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0074】
上記実施形態においては、各灯具ユニット20A、20Bのレンズ24が、灯具正面視において横長矩形状の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状(例えば円形や楕円形等)を有している構成とすることも可能である。
【0075】
上記実施形態においては、各灯具ユニット20A、20Bが左右1対のリフレクタ26L、26Rを備えているものとして説明したが、いずれか一方のみを備えた構成とすることも可能である。また、上記実施形態においては、各リフレクタ26L、26Rが、多段式の反射面26aを備えているものとして説明したが、単一の反射面を備えた構成とすることも可能である。さらに、上記実施形態においては、各リフレクタ26L、26Rが、その前面に鏡面処理を施された反射面26aを備えているものとして説明したが、透明部材の内部に微小の反射粒子が混入された構成を採用することも可能である。
【0076】
上記実施形態においては、車両用灯具10が2つの灯具ユニット20A、20Bを備えているものとして説明したが、灯具ユニット20Aのみを備えた構成あるいは灯具ユニット20A、20B以外の灯具ユニットを備えた構成とすることも可能である。
【0077】
上記実施形態においては、車両用灯具10が、車両の右前端部に設けられるハイビーム用のヘッドランプであるものとして説明したが、車両の左前端部に設けられるハイビーム用のヘッドランプとして構成することも可能であり、また、ロービーム用配光パターン形成用のヘッドランプとして構成することも可能であり、さらに、フォグランプやデイタイムランニングランプとして構成することも可能である。
【0078】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0079】
図6は、本変形例に係る車両用灯具110の要部を示す、
図2と同様の図である。
【0080】
同図に示すように、この車両用灯具110の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、その灯具ユニット120Aにおけるレンズ124の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
【0081】
すなわち、本変形例のレンズ124は、その前面124aおよび後面124bがいずれも凸曲面状に形成されており、その際、前面
124aの曲率よりも後面124bの曲率が大きい値に設定されている。
【0082】
そして、このレンズ124においては、その前面124aの各位置において、光源22からの直射光が該レンズ124から前方へ向けて出射する際の目標出射角を設定した上で、光源22からレンズ124に到達した直射光が上記目標出射角に対応する光路でレンズ124に入射するよう、その後面124bを構成する自由曲面の形状が設定されている。
【0083】
その際、レンズ124の後面124bは、各リフレクタ26L、26Rの反射面26aと対向するリフレクタ対向部分124bL、124bRが直線状の水平断面形状で形成されている。
【0084】
本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0085】
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【0086】
また、本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。