(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、車両に搭載される車両用灯具として、長尺な導光レンズを発光させるものが知られている。この種の車両用灯具では、一般に、長手方向の側端面から導光レンズ内に入射した光を、その長手方向に沿って導光させつつ後面のレンズカットで反射させて前面から出射させることによって、当該導光レンズの前面を発光させている。
【0003】
しかし、このような車両用灯具では、その前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って導光レンズが配置された場合に、長手方向前側の側端面から導光レンズ内に入射した光を前方に向けて出射させることができず、ひいては導光レンズの前面を前方向きに発光させることができない。
【0004】
具体的には、
図6(a)に示すように、例えば右側から左側に向かって斜め後方へ傾斜した長尺な導光レンズの前面を発光させる場合、その長手方向前側の側端面と対向した光源(図示省略)からの光は、導光レンズに沿って斜め後方向きに当該導光レンズ内を導光する。そのため、この光を導光レンズの前面から前方向きに出射させるには、後面のレンズカットで鋭角に内部反射させなければならないが、その目的で単純にレンズカットの後側の面を急峻なものとすると、この面から後方へ光が抜けてしまう。したがって、光が抜けることを防止しようとすると、レンズカットの後側の面をあまり急峻には形成できず、結果として、導光レンズから前方向きに光を出射させることができない。
【0005】
そこで、特許文献1に記載の車両用灯具では、導光レンズの後方に反射部材を配置し、導光レンズから後方に抜けた光を反射部材で反射させて導光レンズ内に再入射させることによって前方向きの光を得ている。より詳しくは、
図6(b)に示すように、導光レンズから後方へ一度抜けた光を、反射部材によって比較的に緩やかな角度で反射させ、レンズカットの前側の面で屈折させつつ導光レンズ内に再入射させた後に、このレンズカットの後側の面で前方へ内部反射させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用灯具では、導光レンズ及び反射部材による比較的に緩やかな角度での屈折と反射を繰り返すことで前方向きの光を得ているため、光の屈折と反射の総回数が多くなっている。特に、より大きく光の向きを変える導光レンズへの再入射時には、同一のレンズカットによる屈折と反射が必要となっている。その結果、屈折と反射に伴う光のロスが大きくなり、光利用率が大きく低下してしまう。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、前後方向に対して傾斜した導光レンズの前面を前方向きに発光させるものであって、従来に比べて光利用率を向上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】
【0009】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在するように配置された長尺な導光レンズと、
前記導光レンズの長手方向前側の
第一端部に対向配置された
第一光源と、
前記導光レンズの後方に前記長手方向に沿って配置された反射部材と、
を備える車両用灯具であって、
前記第一端部は、対向する前記第一光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第一光源から出射した第一光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
前記導光レンズは、前記長手方向に略沿った前面と、前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットが形成された後面とを有し、
前記複数のレンズカットは、前記長手方向に対して急峻な
第一角度で後方へ立ち上がる後側の第一プリズム面と、前記前面と略平行な平坦面状に形成されるとともに前記第一プリズム面の後端に連なる前側の第二プリズム面と
、前記長手方向に対して前記第一角度より緩やかな第二角度で前記第二プリズム面の前端に連なる前記長手方向前側の第三プリズム面とをそれぞれ有し、
前記反射部材の前面には、前記導光レンズの後面の前記複数のレンズカット間の窪みと噛み合うように突設された複数の反射突起が前記長手方向に沿って断続的に並設されており、
前記導光レンズの前面は、前記第一端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第一光線を、前記長手方向に対して斜め後方向きに傾斜した方向に内部反射させ、
前記導光レンズの各レンズカットの前記第一プリズム面
は、前記前面に内部反射された前記第一光線を屈折させつつ後方へ出射させ、
前記反射突起は、前記第一プリズム面から後方へ出射した
前記第一光線を、当該レンズカットよりも後側に位置する他のレンズカットの前記第二プリズム面に向けて前方へ反射させ
、
前記他のレンズカットの第二プリズム面は、前記反射突起に反射された前記第一光線を、前記前面に向けて屈折させつつ前記導光レンズ内に再入射させることを特徴とする。
【0010】
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、
前記導光レンズの長手方向の後側の
第二端部に対向配置された
第二光源を備え、
前記第二端部は、対向する前記第二光源側へ膨出する凸面状に形成され、前記第二光源から出射した第二光線を前記長手方向に沿うように集光させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
前記第三プリズム面は、
前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射して前側に向かって導光してきた
前記第二光線を前方に向けて内部反射させることを特徴とする。
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、
前記導光レンズの前面に内部反射された前記第一光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度は、前記第二端部を通じて前記導光レンズ内に入射した前記第二光線が前記長手方向に対して後側に傾斜した角度よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、
第一光源から出射して長手方向前側の
第一端部から導光レンズ内に入射した
第一光線が、当該導光レンズの長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面の複数のレンズカットのうちの第一プリズム面から当該導光レンズの後方へ出射される。この光は、反射部材によって前方へ反射されて、当該光を出射させたレンズカットの後側に位置する他のレンズカットのうち、導光レンズの前面と略平行な平坦面状の第二プリズム面から当該導光レンズ内に再入射した後に、前面から前方へ出射される。
これにより、レンズカットの第二プリズム面を通じて屈折のみを生じさせつつ光を導光レンズ内に再入射させるので、この再入射の際に光の屈折と反射が必要であった従来に比べ、反射の回数を減らして光利用率を向上させることができる。
また、光を導光レンズ内に再入射させるレンズカットの第二プリズム面が、この再入射した光を出射させる前面と略平行な平坦面状に形成されているので、従来に比べて配光制御を容易かつ正確に行うことができ、ひいては光利用率をさらに向上させることができる。
【0012】
請求項2に記載の発明によれば、
第二光源から出射して長手方向後側の
第二端部から導光レンズ内に入射した
第二光線が、当該導光レンズの長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面の複数のレンズカットのうちの第三プリズム面によって前方へ内部反射されて、前面から前方へ出射される。
これにより、第一プリズム面及び第二プリズム面を前側の
第一光源用(の出射面及び再入射面)とし、第三プリズム面を後側の
第二光源用として、各プリズム面の機能を独立させることができる。
したがって、各プリズム面をその機能に特化するよう個別に設計することができ、ひいては光利用率をより一層向上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。
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は、
図1のII−II線での断面図であり、
図3は、
図2のA部の拡大図である。
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、すなわち、当該車両用灯具1が搭載される図示しない車両から見た方向を意味するものとする。
【0015】
図1に示すように、車両用灯具1は、図示しない車両の前部左側に搭載されるヘッドランプであり、その前面を構成する素通しのアウターレンズ10を備えている。アウターレンズ10は、図示しない車両ボディの意匠ラインに沿って、平面視で左方(車両外側)に向かって斜め後方へ傾斜した形状に形成されており、本実施形態では、平面視で左右方向に対して約38°左斜め後方へ傾斜している。このアウターレンズ10に前方を覆われた灯室の内部には、主配光用の2つのランプユニット11が収容されている。
【0016】
また、灯室内の下部には、
図2に示すように、2つのLED(発光ダイオード)2と、導光レンズ3と、反射部材4とが収容されている。
このうち、2つのLED2は、導光レンズ3を発光させる光源であり、導光レンズ3の右端面に発光面を対向させた第一LED21と、導光レンズ3の左端面に発光面を対向させた第二LED22とから構成されている。
【0017】
導光レンズ3は、長尺な棒状に形成されており、平面視で前後方向に対して斜めに傾斜した方向に略沿って延在した状態に配置されている。より詳しくは、導光レンズ3は、アウターレンズ10に沿った(つまり平面視で左右方向に対して約38°左斜め後方へ傾斜した)基準線Sに略沿うように、平面視で左方(車両外側)に向かって斜め後方へ傾斜した状態に配置されている。
また、本実施形態における導光レンズ3は、右端部(前端部)が屈曲部30から右斜め後方へ屈曲されている。但し、この形状は、灯室内のレイアウト上の制約によるものであり、特に限定されるものではない。なお、以下では、特に断りのない限り、導光レンズ3のうち屈曲部30よりも左側の部分(基準線Sに略沿った部分)について説明することとする。
【0018】
導光レンズ3の左右両端面は、対向するLED2から出射した光を当該導光レンズ3内に入射させる入光面31となっている。この入光面31は、対向するLED2側へ膨出する凸面状に形成されており、当該LED2から出射した光を導光レンズ3の長手方向に沿うように集光させつつ当該導光レンズ3内に入射させる。
【0019】
導光レンズ3のうち、屈曲部30よりも左側の部分の前面32は、平面視で基準線Sに略沿いつつ前方への凸状にやや湾曲した長尺な湾曲平面状に形成されている。この前面32は、導光レンズ3内から前方へ光を出射させる出射面であると同時に、入光面31から導光レンズ3内に入射した光を内部反射(全反射)させる全反射面ともなっている。
【0020】
導光レンズ3のうち、屈曲部30よりも左側の部分の後面33には、当該導光レンズ3の長手方向(つまり基準線S)に沿って連続的に並設された複数のレンズカット330が、その略全長に亘って形成されている。
各レンズカット330は、
図3に示すように、上下方向に沿って一様な台形断面形状に形成されており、導光レンズ3の長手方向後側(左側)の第一プリズム面331と、長手方向中央の第二プリズム面332と、長手方向前側(右側)の第三プリズム面333とを有している。
【0021】
このうち、第一プリズム面331は、導光レンズ3の長手方向に対して急峻な角度で後方へ立ち上がる面となっており、より詳しくは、平面視で基準線Sに対して比較的に直角に近い角度α
1(本実施形態では約67°)だけ傾斜した面となっている。この第一プリズム面331は、右側の入光面31から導光レンズ3内に入射してきた光を、やや屈折させつつ導光レンズ3の後方へ出射させる。
第二プリズム面332は、第一プリズム面331及び第三プリズム面333の各後端と滑らかに連なっており、導光レンズ3の長手方向に略沿った平坦面状に形成されている。つまり、第二プリズム面332と導光レンズ3の前面32とは、平面視で互いに略平行となっている。この第二プリズム面332は、第一プリズム面331から導光レンズ3の後方へ出射して反射部材4で反射されてきた光を、当該導光レンズ3内に再入射させる
第三プリズム面333は、導光レンズ3の長手方向に対して比較的に緩やかな角度で後方へ立ち上がる面となっており、より詳しくは、平面視で基準線Sに対して角度α
1よりも小さな角度α
2(本実施形態では約32°)だけ傾斜した面となっている。この第三プリズム面333は、左側の入光面31から導光レンズ3内に入射してきた光を、前方に向けて内部反射(全反射)させる。
【0022】
反射部材4は、導光レンズ3の後面33を覆うように、当該導光レンズ3のうち屈曲部30よりも左側の部分の後方に近接されつつその長手方向に沿って配置されている。この反射部材4の前面には、導光レンズ3の後面33の複数のレンズカット330間の窪みと噛み合うように突設された複数の反射突起41が、導光レンズ3の長手方向に沿って断続的に並設されている。
各反射突起41の前側(右側)の面は、導光レンズ3の各レンズカット330のうちの第一プリズム面331と対向する反射面411となっている。この反射面411は、平面視で基準線Sに対して角度α
3(本実施形態では約57°)だけ傾斜している。当該反射面411は、導光レンズ3の各レンズカット330の第一プリズム面331から後方へ出射した光を、当該レンズカット330よりも後側(本実施形態では後側2番目)に位置する他のレンズカット330の第二プリズム面332に向けて反射させる。
【0023】
以上の構成を具備する車両用灯具1では、
図2に示すように、2つのLED2のうち、右側の第一LED21から略放射状に出射した光が、導光レンズ3の右端の入光面31を通じて集光されつつ当該導光レンズ3内に入射する。導光レンズ3内に入射した光は、導光レンズ3の屈曲部30や前面32によって、平面視で1〜3°の角度範囲で拡散されつつ、基準線Sに対してやや左斜め後方向きに角度β
1(本実施形態では約17°)だけ傾斜した方向に内部反射される。
この光は、
図3に示すように、導光レンズ3後面33の複数のレンズカット330のうち、導光レンズ3の長手方向に対して急峻な角度α
1で後方へ立ち上がる第一プリズム面331から当該導光レンズ3の後方へ出射される。導光レンズ3から後方へ出射した光は、反射部材4前面の反射面411によって前方へ鋭角に反射された後に、出射してきたレンズカット330の後側2番目に位置する他のレンズカット330の平坦面状の第二プリズム面332を通じて、屈折されつつ導光レンズ3内に再入射する。そして、この光は、第二プリズム面332と略平行な導光レンズ3の前面32を通じて前後方向に略沿うように屈折されつつ前方へ出射される。
【0024】
一方、2つのLED2のうち、左側の第二LED22から略放射状に出射された光は、
図2に示すように、導光レンズ3の左端の入光面31を通じて集光されつつ当該導光レンズ3内に入射する。このとき、導光レンズ3内に入射する光は、入光面31によって、平面視で1〜3°の角度範囲で拡散しつつ、基準線Sに対してやや右斜め前方向きに角度β
2(本実施形態では約3°)だけ傾斜した方向に沿うように集光される。
この光は、
図3に示すように、導光レンズ3後面33の複数のレンズカット330のうち、導光レンズ3の長手方向に対して比較的に緩やかな角度α
2で後方へ立ち上がる第三プリズム面333によって前方に向けて内部反射される。そして、この光が、導光レンズ3の前面32を通じて前後方向に略沿うように屈折されつつ前方へ出射される。
【0025】
以上のように、本実施形態の車両用灯具1によれば、第一LED21から出射して長手方向前側の右端部から導光レンズ3内に入射した光が、当該導光レンズ3の長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面33の複数のレンズカット330のうちの第一プリズム面331から当該導光レンズ3の後方へ出射される。この光は、反射部材4によって前方へ反射されて、当該光を出射させたレンズカット330の後側に位置する他のレンズカット330のうち、導光レンズ3の前面32と略平行な平坦面状の第二プリズム面332から当該導光レンズ3内に再入射した後に、前面32から前方へ出射される。
これにより、レンズカット330の第二プリズム面332を通じて屈折のみを生じさせつつ光を導光レンズ3内に再入射させるので、この再入射の際に光の屈折と反射が必要であった従来に比べ、反射の回数を減らして光利用率を向上させることができる。一般に、アクリルなどの導光部材では1回の屈折や反射によって数%のロスが生じるため、従来に比べて、このロス分に相当する光利用率の向上が期待できる。
また、光を導光レンズ3内に再入射させるレンズカット330の第二プリズム面332が、この再入射した光を出射させる前面32と略平行な平坦面状に形成されているので、従来に比べて配光制御を容易かつ正確に行うことができ、ひいては光利用率をさらに向上させることができる。
【0026】
また、第二LED22から出射して長手方向後側の左端部から導光レンズ3内に入射した光が、当該導光レンズ3の長手方向に略沿ってその内部を導光した後に、後面33の複数のレンズカット330のうちの第三プリズム面333によって前方へ内部反射されて、前面32から前方へ出射される。
これにより、第一プリズム面331及び第二プリズム面332を前側の第一LED21用(の出射面及び再入射面)とし、第三プリズム面333を後側の第二LED22用として、各プリズム面の機能を独立させることができる。
したがって、各プリズム面をその機能に特化するよう個別に設計することができ、ひいては光利用率をより一層向上させることができる。
【0027】
さらに、光利用率の向上による副次的な効果として、点灯フィーリングの良化や導光レンズ3の長尺化、さらにはLED2の消費電力低減やこれによる車両の燃費向上なども期待できる。
加えて、特に前側の第一LED21の光利用率が向上するため、後側の第二LED22の負担(出力)を軽減できる。そのため、当該第二LED22のチップ数やヒートシンクなどを削減して、低コスト化や軽量化を図ることができる。
【0028】
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。
【0029】
例えば、上記実施形態では、レンズカット330の第一プリズム面331から導光レンズ3の後方へ出射された光が、反射部材4で反射されて、当該レンズカット330の後側2番目に位置する他のレンズカット330の第二プリズム面332から導光レンズ3内に再入射することとしたが、光を再入射させるレンズカット330は当該光を出射させるレンズカット330よりも後側に位置するものであればよく、例えば
図4に示すように、その後側に隣接するものであってもよい。
但し、この場合には、導光レンズ3の各レンズカット330や反射部材4の各反射突起41の形状等を適宜調整する必要があることは勿論である。例えば
図4に示した例では、基準線Sに対し、レンズカット330の第一プリズム面331のなす角度α
1が約97°、第三プリズム面333のなす角度α
2が約32°、反射突起41の反射面411のなす角度α
3が約50°となっている。またこの例では、前側の第一LED21から導光レンズ3内に入射して後面33に向かう光の角度β
1が基準線Sに対して約15°となっている。
【0030】
また、導光レンズ3の各レンズカット330や反射部材4の各反射突起41の形状は、導光レンズ3の延在方向や、導光レンズ3と反射部材4との距離などに応じても、適宜調整する必要がある。
具体的には、例えば
図5に示すように、導光レンズ3が上記実施形態よりも小さい角度(例えば平面視で左右方向に対して約15°)で傾斜した方向(基準線S)に沿って延在している場合には、この基準線Sに対し、レンズカット330の第一プリズム面331のなす角度α
1を約97°、第三プリズム面333のなす角度α
2を約32°、反射突起41の反射面411のなす角度α
3を約39°等に調整する必要がある。またこの
図5の例では、前側の第一LED21から導光レンズ3内に入射して後面33に向かう光の角度β
1が基準線Sに対して約15°となっている。
【0031】
また、車両用灯具1がヘッドランプであることとしたが、本発明に係る車両用灯具は、前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズを前方向きに発光させるものであれば、ヘッドランプ以外のものにも好適に適用することができる。