(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】
しかしながら、上記従来の車両用灯具では、発光部の広さ(または数量)に応じた数量の光源が必要となるため、部品点数やコストの点で好ましくない。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、単一の光源で広い発光部を発光させることができる車両用灯具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
光軸を基準とする光の出射角が大きくなるに連れてその光度が低くなる特性を有するLE
Dと、当該LEDの前方に配置された導光レンズと
、前記導光レンズの前方に配置されたハーフミラーレンズと、前記導光レンズと前記ハーフミラーレンズとの間に配置されたリフレクタとを備える車両用灯具であって、
前記導光レンズは、
前記LEDから出射された光を当該導光レンズ内に入射させる入光部と、
前記入光部からの光を側方へ反射させる反射面と、
前記反射面の側方の位置であって、前後方向の位置と前記反射面からの距離とがいずれも互いに異なる位置に設けられ、前記反射面からの光を個別に前方へ反射させる複数の他の反射面と、
前記複数の他の反射面に対応して当該複数の他の反射面の前方に設けられた複数の出射面と、
を有
し、
前記反射面は、前記LEDから出射された光のうち、当該LEDの光軸周辺の第一の光を、前記複数の他の反射面のうちの第一の他の反射面に向けて反射させるとともに、前記第一の光よりも前記光軸から離れた第二の光を、前記複数の他の反射面のうちの第二の他の反射面に向けて反射させ、
前記複数の出射面は、前記第一の他の反射面により反射された前記第一の光を前方に出射させる第一の出射面と、前記第一の出射面よりも前方に突出し、前記第二の他の反射面により反射された前記第二の光を前方に出射させる第二の出射面とを有し、
前記ハーフミラーレンズは、
前記導光レンズの前記入光部及び前記反射面の前方を覆いつつ前記第一の出射面の前方に配置され、当該第一の出射面から出射されてきた前記第一の光の一部を前方へ透過させつつ当該第一の光の残りを斜め後方へ反射させるハーフミラー部と、
前記ハーフミラー部よりも側方側の部分であって前記導光レンズの前記第二の出射面の前方に位置し、当該第二の出射面から出射されてきた前記第二の光を前方へ透過させるランプ部と、
を備え、
前記リフレクタは、前記導光レンズの前記入光部及び前記反射面の前方を覆うように配置され、前記ハーフミラー部で反射された前記第一の光を当該ハーフミラー部に向けて前方へ反射させ、
前記ハーフミラー部と前記リフレクタとは、前後方向に対して傾斜しつつ互いに略平行な平板状に形成されていることを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用灯具において、
前記複数の他の反射面は、前記反射面に対して正面視で互いに異なる複数の方向側にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車両用灯具において、
前記複数の方向側に設けられた前記他の反射面は、正面視で互いに交差する略直線状にそれぞれ形成され、
前記LED、前記入光部及び前記反射面は、正面視で、前記複数の方向側に設けられた前記他の反射面の略二等分線上に設けられていることを特徴とする。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用灯具において、
前記第一の出射面及び前記第二の出射面の各々は、正面視でL字状に形成されていることを特徴とする。
【0010】
請求項5に記載の発明は、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用灯具において、
前記ハーフミラーレンズは、前記ハーフミラー部と前記ランプ部とを連結する部分に、光を透過させない遮光部を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、光源であるLEDから出射された光が、入光部から導光レンズ内に入射して反射面で側方へ反射された後に、この反射面の側方の位置であって前後方向の位置と反射面からの距離とがいずれも互いに異なる位置に設けられた複数の他の反射面によって個別に前方へ反射される。そして、この光が、複数の他の反射面の前方に設けられた複数の出射面から導光レンズ外に出射することで、当該複数の出射面が発光する。
したがって、単一のLEDによって、複数の出射面からなる広い発光部を発光させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、本実施形態における車両用灯具1の正面図であり、
図2及び
図3は、車両用灯具1の要部の分解斜視図及び分解側面図であり、
図4は、
図1のIV−IV線での車両用灯具1の断面図である。
なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用灯具1から見た方向を意味するものとする。
【0016】
車両用灯具1は、図示しない車両に搭載されるものであり、本実施形態では、車両後部に搭載されるテールランプである。
具体的には、
図1〜
図4に示すように、車両用灯具1は、前面が開口したハウジング2と、当該ハウジング2の前面開口を覆うアウターレンズ3とを備えている(
図2及び
図3では、ハウジング2の図示を省略)。このうち、アウターレンズ3は、後述するように、前方に向けて発光するハーフミラー部30及びランプ部33を有している。
【0017】
ハウジング2とアウターレンズ3とで画成される灯室の内部には、LED(発光ダイオード)4と、インナーレンズ5と、リフレクタ6とが収容されている。
このうち、LED4は、その光軸Axを前方に向けた状態で基板40の前面に実装され、当該基板40を介してハウジング2に固定されている。このLED4は、光軸Axを基準とする光の出射角が大きくなるに連れてその光度が低くなる、いわゆるランバーシアン分布の指向特性を有している。
【0018】
インナーレンズ5は、前後方向と直交する略三角平板状に形成され、LED4の前方に配置されている。より詳しくは、インナーレンズ5は、正面視で、左右方向に略沿った直線状の下辺と、当該下辺に鋭角に連なってL字状をなす直線状の右辺と、下辺の左端及び右辺の上端を結ぶ左上辺と、を有する正面視略三角形状に形成されている。
【0019】
インナーレンズ5の後面のうち、正面視で下辺と右辺との略二等分線上であって左上辺近傍に位置する部分には、LED4からの光を当該インナーレンズ5内に入射させる入光部51が設けられている。
この入光部51は、LED4の前方に位置しており、当該LED4の光軸Axを回転対称軸として後方に突出する軸対称形状に形成されている。
入光部51の後面中央部には、後方へ膨出する凸面状(非球面)の第一入射面511が設けられている。この第一入射面511は、その焦点近傍にLED4が位置するように設けられており、LED4から出射されて当該第一入射面511に入射した光を、光軸Axに略沿った平行光にしつつ入光部51内に入射させる。
入光部51のうち、第一入射面511よりも外側の部分は、後方に突出する略裁頭円錐状に形成されており、その内周面が第二入射面512となっている。この第二入射面512は、第一入射面511の周縁部から後方へ立設された略円筒面であり、LED4から出射された光のうち第一入射面511よりも側方へ向かうものを入光部51内に入射させる。
入光部51の外周面は、入光部反射面513となっている。この入光部反射面513は、第二入射面512の先端(後端)から前側へ向かって外側へ広がるように傾斜した略裁頭円錐面であり、第二入射面512から入光部51内に入射した光を、光軸Axに略沿うように内部反射(全反射)させて前方への平行光とする。
このような構成により、入光部51は、LED4から前方に出射された光を、光軸Axに略沿った(つまり、前後方向に略沿った)平行光にしつつインナーレンズ5内に入射させる。
【0020】
インナーレンズ5の前面のうち、入光部51の前方に位置する部分には、凹状の第一反射面52が設けられている。
この第一反射面52は、光軸Axを回転軸とする円錐面状に形成されており、その母線が光軸Axに対して略45°の角度をなしている。そのため、第一反射面52は、入光部51から光軸Axに略沿って前方に導光してきた光を、光軸Axと略直交する平面内において光軸Axから正面視で放射状に拡散させるように、側方へ内部反射(全反射)させる。
【0021】
インナーレンズ5の後面のうちの下端部及び右端部は、端部に近づくに連れて段階的に前方に位置する一段だけの階段状にそれぞれ形成されている。この階段状部分のうち、内側(光軸Axに近い側)の段部には下側と右側とで2つの第二反射面53が形成されており、外側の段部(すなわち、外側面と連なる部分)には下側と右側とで2つの第三反射面54が形成されている。これら第二反射面53及び第三反射面54は、後述するように、第一反射面52の側方の位置であって、前後方向の位置と第一反射面52からの距離(光軸Axを含む面内における側方への距離)とがいずれも互いに異なる位置に設けられている。
【0022】
このうち、2つの第二反射面53は、正面視でインナーレンズ5の下辺と右辺に個別に沿った直線状にそれぞれ形成されるとともに、2つでL字状をなしている。そして、各第二反射面53は、正面視での延在方向(つまり、左右方向または斜め上下方向)と直交する断面において前後方向に対して45°の角度をなすような傾斜面となっている。また、各第二反射面53は、第一反射面52の後側略半部の側方に位置するとともに、当該第一反射面52から正面視で放射状に導光してきた光を前方へ内部反射(全反射)させるための複数のレンズカット(図示省略)を全面に亘って有している。
なお、以下の説明では、2つの第二反射面53のうち、正面視でインナーレンズ5の下辺に沿ったものを「下側の第二反射面53」といい、同じく右辺に沿ったものを「右側の第二反射面53」ということとする。2つの第三反射面54や、後述する2つの第一出射部55(第一出射面55a)及び2つの第二出射部56(第二出射面56a)についても同様にいうこととする。
【0023】
一方、2つの第三反射面54は、正面視でインナーレンズ5の下辺と右辺に個別に沿った直線状にそれぞれ形成されるとともに、2つで第二反射面53よりも一回り大きいL字状をなしている。そして、各第三反射面54は、正面視での延在方向(つまり、左右方向または斜め上下方向)と直交する断面において前後方向に対して45°の角度をなすような傾斜面となっている。また、各第三反射面54は、第一反射面52の前側略半部の側方に位置するとともに、当該第一反射面52から正面視で放射状に導光してきた光を前方へ内部反射(全反射)させるための複数のレンズカット(図示省略)を全面に亘って有している。
【0024】
インナーレンズ5の前面のうち、2つの第二反射面53及び2つの第三反射面54の前方に位置する部分には、2つの第一出射部55及び2つの第二出射部56が設けられている。
【0025】
このうち、2つの第一出射部55は、その周囲の前面部分よりも前方にやや突出しつつ、2つの第二反射面53に対応して設けられている。つまり、2つの第一出射部55は、正面視でインナーレンズ5の下辺と右辺に個別に沿った直線状にそれぞれ形成されるとともに、2つでL字状をなしている。各第一出射部55は、その前面が第一出射面55aとなっており、対応する第二反射面53で内部反射されて前方に導光してきた光を当該第一出射面55aから前方に出射させる。
【0026】
一方、2つの第二出射部56は、第一出射部55よりも大きく前方に突出しつつ、2つの第三反射面54に対応して設けられている。つまり、2つの第二出射部56は、正面視でインナーレンズ5の下辺と右辺に個別に沿った直線状にそれぞれ形成されるとともに、2つで第一出射部55よりも一回り大きいL字状をなしている。各第二出射部56は、その前面が第二出射面56aとなっており、対応する第三反射面54で内部反射されて前方に導光してきた光を当該第二出射面56aから前方に出射させる。
【0027】
リフレクタ6は、正面視でインナーレンズ5よりも一回り大きい矩形板状に形成され、インナーレンズ5の前方を覆うように配置されている。
このリフレクタ6のうち、正面視でインナーレンズ5の2つの第一出射部55よりも内側(つまり、下側の第一出射部55よりも上側、かつ、右側の第一出射部55よりも左側)の部分は、正面視で左上部に向かうに連れて前方に隆起する角錐台板状に形成された反射部60となっている。
【0028】
この反射部60は、後述するアウターレンズ3のハーフミラー部で後側に反射された光を前方に反射させる部分であり、下側反射部61と右側反射部62とを有している。これら下側反射部61と右側反射部62とは、正面視における2つの第一出射部55の略二等分線上で連結している。
【0029】
このうち、下側反射部61は、下側の第一出射部55よりも直ぐ上側に位置する下縁を基端部として、正面視での当該第一出射部55の延在方向(つまり左右方向)と直交する断面において、前後方向と直交する平面を所定の傾斜角(鋭角)だけ前側に傾斜させた傾斜平板状に形成されている。
この下側反射部61の前面は、後述するアウターレンズ3の下側ハーフミラー部31で後側へ反射された光を前方に反射させる反射面となっている。
【0030】
一方、右側反射部62は、右側の第一出射部55よりも直ぐ左側に位置する右縁を基端部として、正面視での当該第一出射部55の延在方向(つまり斜め上下方向)と直交する断面において、前後方向と直交する平面を所定の傾斜角(鋭角)だけ前側に傾斜させた傾斜平板状に形成されている。
この右側反射部62の前面は、後述するアウターレンズ3の右側ハーフミラー部32で後側へ反射された光を前方に反射させる反射面となっている。
【0031】
また、リフレクタ6のうち、反射部60よりも外側(つまり、下側の第一出射部55よりも下側、かつ、右側の第一出射部55よりも右側)の部分は、外側に向かうに連れて段階的(2段)に前方に位置する階段状に形成されている。この階段状部分のうち、下段の段面部と中段の段面部とには、2つの第一出射部55及び2つの第二出射部56に対応した正面視各L字状の貫通孔63及び貫通孔64が形成されている。これら貫通孔63及び貫通孔64には2つの第一出射部55及び2つの第二出射部56が個別に挿通されており、これらの2つの第一出射面55a及び2つの第二出射面56aがリフレクタ6よりも前側に露出している。
【0032】
アウターレンズ3は、正面視でリフレクタ6よりも一回り大きい矩形板状に形成され、リフレクタ6の前方を覆うように配置されている。
このアウターレンズ3のうち、正面視でインナーレンズ5の2つの第二出射部56よりも内側(つまり、下側の第二出射部56よりも上側、かつ、右側の第二出射部56よりも左側)の部分は、正面視で左上部に向かうに連れて前方に隆起する角錐台板状に形成されたハーフミラー部30となっている。
【0033】
このハーフミラー部30は、透過率と反射率とが略等しく、後方からの光の一部を前方へ透過させつつ残りを後方へ反射させる部分であり、下側ハーフミラー部31と右側ハーフミラー部32とを有している。これら下側ハーフミラー部31と右側ハーフミラー部32とは、正面視における2つの第一出射部55の二等分線よりも正面視でやや下側の直線上で連結している。
【0034】
このうち、下側ハーフミラー部31は、下側の第二出射部56よりも直ぐ上側に位置する下縁を基端部として、正面視での当該第二出射部56の延在方向(つまり左右方向)と直交する断面において、前後方向と直交する平面を所定の傾斜角(鋭角)だけ前側に傾斜させた傾斜平板状に形成されている。この傾斜角はリフレクタ6の下側反射部61のものと略同一であり、つまり、下側ハーフミラー部31は下側反射部61と略平行に設けられている。
【0035】
一方、右側ハーフミラー部32は、右側の第二出射部56よりも直ぐ左側に位置する右縁を基端部として、正面視での当該第二出射部56の延在方向(つまり斜め上下方向)と直交する断面において、前後方向と直交する平面を所定の傾斜角(鋭角)だけ前側に傾斜させた傾斜平板状に形成されている。この傾斜角はリフレクタ6の右側反射部62のものと略同一であり、つまり、右側ハーフミラー部32は右側反射部62と略平行に設けられている。
【0036】
また、アウターレンズ3のうち、ハーフミラー部30よりも外側の部分であって、インナーレンズ5の2つの第二出射部56の前方に位置する部分は、ランプ部33となっている。このランプ部33は、その周囲よりも前方に突出しつつ第二出射部56よりも幅広の正面視L字状に形成されるとともに、その前面が赤色に塗布されている。
また、アウターレンズ3のうち、ハーフミラー部30及びランプ部33を連結する立壁部分と、ハーフミラー部30及びランプ部33の周囲の平板部分とは(
図4に太線で示す部分)、黒色樹脂で成形(または黒色塗料が塗布)されており、光を透過させない遮光部となっている。
【0037】
続いて、車両用灯具1の発光態様について説明する。
図4に示すように、本実施形態の車両用灯具1では、LED4から前方へ出射された光は、まず、インナーレンズ5の入光部51によって光軸Axに略沿った平行光とされつつ当該インナーレンズ5内に入射する。
【0038】
この入射光のうち、光軸Ax周辺の比較的に高光度の光は、第一反射面52のうちの後側部分によって正面視放射状に側方へ内部反射され、このうち下側及び右側に向かうものが、2つの第二反射面53によって前方へ内部反射される。そして、この光は、2つの第二反射面53の前方に位置する2つの第一出射面55aから前方へ出射される。
【0039】
2つの第一出射面55aからインナーレンズ5外へ出射した光は、アウターレンズ3のハーフミラー部30(下側ハーフミラー部31及び右側ハーフミラー部32)により、その一部が当該ハーフミラー部30を透過して灯具前方へ照射されるとともに、残りが後方へ反射される。このとき、ハーフミラー部30で後方へ反射される光は、当該ハーフミラー部30の傾斜角度に応じて、その内側(上側または左側)に向けて反射される。
ハーフミラー部30で反射された光は、リフレクタ6の反射部60によって再びハーフミラー部30に向けて前方へ反射される。具体的には、下側ハーフミラー部31で反射された光が下側反射部61によって前方へ反射され、右側ハーフミラー部32で反射された光が右側反射部62によって前方へ反射される。このとき、下側ハーフミラー部31と下側反射部61、及び、右側ハーフミラー部32と右側反射部62は、それぞれ互いに略平行であるため、下側反射部61及び右側反射部62からの反射光は略前後方向に沿ったもの(正しくは、第一出射面55aからの光と平行なもの)となる。
そして、同様にしてハーフミラー部30での透過・反射と反射部60での反射とが連続的に繰り返されることにより、インナーレンズ5の2つの第一出射面55aからの光による正面視L字状の実像の内側に、同じく正面視L字状の複数の虚像が奥行きをもって現れることとなる(
図5参照)。
【0040】
一方、入光部51からインナーレンズ5内に入射した光のうち、上述した第二反射面53に向かうものよりも光軸Axから離れた比較的に低光度の光は、第一反射面52のうちの前側部分によって正面視放射状に側方へ内部反射され、このうち下側及び右側に向かうものが、2つの第三反射面54によって前方へ内部反射される。そして、この光は、2つの第三反射面54の前方に位置する2つの第二出射面56aから前方へ出射される。
2つの第二出射面56aからインナーレンズ5外へ出射した光は、その前方に位置するアウターレンズ3のランプ部33を透過して、灯具前方に照射される。
【0041】
こうして、
図5に示すように、アウターレンズ3では、ランプ部33が発光するとともに、その内側で2つの第一出射面55aからの光による実像とその複数の虚像とが形成されることにより、正面視で多重のL字状に発光する。
【0042】
以上のように、本実施形態の車両用灯具1によれば、LED4から出射された光が、入光部51からインナーレンズ5内に入射して第一反射面52で側方へ反射された後に、この第一反射面52の側方の位置であって前後方向の位置と第一反射面52からの距離とがいずれも互いに異なる位置に設けられた第二反射面53及び第三反射面54によって個別に前方へ反射される。そして、この光が、第二反射面53及び第三反射面54に対応してその前方に設けられた第一出射面55a及び第二出射面56aからインナーレンズ5外に出射してアウターレンズ3を透過することで、アウターレンズ3のうち第一出射面55a及び第二出射面56aの前方に位置する部分が発光する。
したがって、単一のLED4によって、第一出射面55a及び第二出射面56aからなる広い発光部を発光させることができる。
【0043】
また、LED4からの光のうち光軸Ax周辺のものは、インナーレンズ5の第一反射面52の後側部分及び第二反射面53で内部反射されて第一出射面55aから出射した後に、アウターレンズ3のハーフミラー部30(下側ハーフミラー部31及び右側ハーフミラー部32)での透過・反射とリフレクタ6の反射部60(下側反射部61及び右側反射部62)での反射とが連続的に繰り返される。
これにより、インナーレンズ5の第一出射面55aからの光による実像の内側に、同じ形状の複数の虚像が奥行きをもって現れることとなる。
したがって、LED4から出射される光軸Ax周辺の高光度の光によって、広い発光範囲に亘る多重の光像を形成することができる。
【0044】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0045】
例えば、上記実施形態では、インナーレンズ5の第一反射面52で内部反射された光が第二反射面53及び第三反射面54の2つの他の反射面に向かうこととしたが、当該他の反射面は、第一反射面52の側方の位置であって前後方向の位置と第一反射面52からの距離とがいずれも互いに異なる位置に設けられ、第一反射面52からの光を個別に前方へ反射させるものであれば、3つ以上設けられていてもよい。
具体的には、例えば
図6(a)に示すように、インナーレンズ5は、入光部51Aを通じて光軸Axに沿った平行光とされた光を、第一反射面52Aで側方へ内部反射させた後に、前後方向の位置と第一反射面52Aからの距離とがいずれも互いに異なる位置に設けられた第二反射面53A,第三反射面54A及び第四反射面55Aによって個別に前方へ内部反射させるように構成されていてもよい。
【0046】
また、インナーレンズ5では、LED4からの光のうち光軸Ax周辺の光が、第一反射面52の後側部分で内部反射された後に、相対的に後側であって第一反射面52に近い第二反射面53で内部反射される一方で、光軸Axからより離れた光が、第一反射面52の前側部分で内部反射された後に、相対的に前側であって第一反射面52から遠い第三反射面54で内部反射されることとしたが、光軸Ax周辺の光を第一反射面52からより遠い反射面で前方に内部反射させることとしてもよい。
具体的には、例えば
図6(b)に示すように、インナーレンズ5は、入光部51Bを通じて光軸Axに沿った平行光とされた光を、第一反射面52Bで側方へ内部反射させた後に、光軸Axに近い光ほど、相対的に後側で且つ第一反射面52Bから遠い第二反射面53B、第三反射面54B及び第四反射面55Bのいずれかで内部反射させるように構成されていてもよい。
【0047】
また、インナーレンズ5の第一反射面52で側方へ内部反射された光を、当該インナーレンズ5とは別体の反射板によって前方へ反射させることとしてもよい。
具体的には、例えば
図6(c)に示すように、インナーレンズ5は、入光部51Cを通じて光軸Axに沿った平行光とされた光を、前後方向の位置及び光軸Axからの距離がいずれも互いに異なる複数の第一反射面52Cで側方へ内部反射させて出射させるように構成されるとともに、その側方に、複数の第一反射面52Cに対応した複数の反射板7Cを設けてもよい。
【0048】
また、アウターレンズ3のハーフミラー部30の透過率と反射率とは等しくなくともよく、所望の発光態様(点灯フィーリング)等に応じてこの透過率と反射率との割合を調整してもよい。
【0049】
また、本発明に係る車両用灯具は、テールランプ以外の車両用灯具にも広く適用可能である。