特開 2024-56109 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024056109

(43)【公開日】2024-04-22

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 43/20 20180101AFI20240415BHJP

   F21S 43/27 20180101ALI20240415BHJP

   F21S 43/15 20180101ALI20240415BHJP

   F21S 43/14 20180101ALI20240415BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20240415BHJP

   F21W 103/35 20180101ALN20240415BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240415BHJP

【ＦＩ】

F21S43/20

F21S43/27

F21S43/15

F21S43/14

F21V5/04 250

F21V5/04 300

F21V5/04 650

F21W103:35

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162841

(22)【出願日】2022-10-10

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100081433

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 章夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太

(57)【要約】

【課題】複数の光源を配列したランプにおけるランプ発光面での輝度むらを低減した車両用灯具を提供する。
【解決手段】一方向に配列された複数のＬＥＤ（光源）３２と、各ＬＥＤ３２から出射された光を屈折して偏向する格子状のレンズステップ７１を有する第２インナーレンズ７を備える。レンズステップ７１は、各ＬＥＤ３２からの光を所要方向に向けて偏向するメインレンズステップ（専用レンズステップ）７２と、隣接する２つのＬＥＤ３２からの光をそれぞれ所要方向に向けて偏向するサブレンズステップ（共用レンズステップ）７３を含む。サブレンズステップ７３において各ＬＥＤ３２の光を合成することにより輝度むらが低減される。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方向に配列された複数の光源と、各光源から出射された光を屈折して偏向する格子状のレンズステップを有するインナーレンズを備えており、前記レンズステップは前記光源からの光を所要方向に向けて偏向するメインレンズステップと、前記光源からの光及びこれに隣接する光源からの光をそれぞれ所要方向に向けて偏向するサブレンズステップを含んで構成されることを特徴とする車両用灯具。

【請求項2】

前記メインレンズステップと前記サブレンズステップは前記複数の光源の配列方向に交互に配列されている請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項3】

前記メインレンズステップは前記光源から出射される所要の出射角範囲内の光を偏向し、前記サブレンズステップは前記所要の出射角範囲外の光を偏向する請求項２に記載の車両用灯具。

【請求項4】

前記メインレンズステップと前記サブレンズステップは前記インナーレンズの長手方向に配列された複数の格子状のステップとして構成され、前記メインレンズステップはコリメートレンズに基づいて形成されたフレネルステップで構成され、前記サブレンズステップは前記光源の配列方向に沿って双方向の光屈折を行うプリズムステップで構成される請求項３に記載の車両用灯具。

【請求項5】

前記インナーレンズは、前記サブレンズステップにおいて内面反射された光が前記メインレンズステップにまで導光される構成である請求項４に記載の車両用灯具。

【請求項6】

前記インナーレンズは、前記光源の光が入射される入光側レンズ部と、当該入光側レンズ部を透過された光が入射される出光側レンズ部を備えており、これら入光側レンズ部と出光側レンズ部は前記所要方向に所要の間隔をおいて対向配置されるとともに連結部により一体に構成されている請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項7】

前記出光側レンズ部は、前記入光側レンズ部から出射された光を前記格子状のレンズステップによる偏向方向と同じ方向及びこれと交差する方向にそれぞれ偏向するレンズステップを備える請求項６に記載の車両用灯具。

【請求項8】

前記インナーレンズは第２インナーレンズとして構成されており、前記光源と当該第２インナーレンズとの間に、光源から出射された光を前記光源の配列方向と交差する方向に偏向制御する第１インナーレンズを備える請求項６に記載の車両用灯具。

【請求項9】

ランプボディと、このランプボディの開口に取着された透光性のアウターレンズとを備えるランプハウジングを備えており、前記光源と前記第１及び第２のインナーレンズは当該ランプハウジングに内装され、前記第２インナーレンズから出射された光は前記アウターレンズを透過して外部に出射される構成であり、当該アウターレンズに光を発散ないし拡散するレンズステップを備える請求項１ないし８のいずれかに記載の車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自動車等の車両に装備して好適な車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用の灯具として、細長い発光面を有する灯具が提供されている。例えば、自動車の車体の後部に配設されているハイマウントストップランプ（以下、ＨＭＳＬと略称する）は、水平方向に延びる帯状のランプ発光面を有する灯具として構成されている。このような灯具においては、複数個の光源、例えば複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）が灯具の水平方向、すなわち長手方向に所要の間隔で配置された構成がとられている。また、ランプ発光面の長手方向の輝度の均一化を図るために、各光源から出射した光をインナーレンズにより長手方向に偏向制御する構成がとられている。

【0003】

特許文献１の灯具は３つのＬＥＤが長手方向に配置されており、各ＬＥＤから発散状態で出射される光をインナーレンズに設けたレンズステップにより略平行な光線束となるようにコリメートする構成された灯具である。この構成により、各ＬＥＤから出射された光は、それぞれ対向配置されたレンズステップにより偏向されて平行光線束とされ、インナーレンズから出射される光は長手方向に均一に配光され、アウターレンズの出射面、すなわちランプ発光面から出射される光の輝度の均一化が図られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１１２０６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は光をコリメートする３つのレンズステップが一方向に配列された構成であり、詳細については後述するが、個々のＬＥＤから出射された光のうち、発光主軸から離れた領域に向けて出射された光の一部が隣接するＬＥＤに対応して設けられたレンズステップに入射される。そのため、この光は入射したレンズステップに対して正規の方向から入射されず、このレンズステップにおいてコリメートされずに迷光となって配光に寄与しなくなる。これにより、各ＬＥＤの発光主軸を離れた領域、特に隣接するＬＥＤの中間領域においてランプ発光面での輝度が低下され、ランプ発光面における輝度むらが生じる要因になる。

【0006】

本発明の目的は、ランプ発光面における輝度むらを低減した車両用灯具を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の車両用灯具は、少なくとも一方向に配列された複数の光源と、各光源から出射された光を屈折して偏向する格子状のレンズステップを有するインナーレンズを備えており、レンズステップは光源からの光を所要方向に向けて偏向するメインレンズステップと、光源からの光及び隣接する光源からの光をそれぞれ所要方向に向けて偏向するサブレンズステップを含んで構成されている。

【0008】

本発明において、メインレンズステップとサブレンズステップは複数の光源の配列方向に交互に配列されることが好ましい。また、メインレンズステップは光源から出射される光の所要の出射角範囲内の光を偏向し、サブレンズステップは所要の出射角範囲外の光を偏向する構成とされることが好ましい。

【0009】

また、本発明においては、インナーレンズは、光源の光が入射される入光側レンズ部と、入光側レンズ部を透過された光が入射される出光側レンズ部を備え、これら入光側レンズ部と出光側レンズ部は所要方向に所要の間隔をおいて対峙されるとともに連結部により一体に構成される構成であることが好ましい。特に、出光側レンズ部は、入光側レンズ部から出射された光を格子状のレンズステップによる偏向方向と同じ方向及びこれと交差する方向にそれぞれ偏向するレンズステップを備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、サブレンズステップで偏向された光がメインレンズステップで偏向された光と合成されるので、隣接する光源の中間領域における輝度の低下が抑制され、輝度むらが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の灯具（ＨＭＳＬ）を備える自動車の一部の外観図。

【図2】ＨＭＳＬの部分分解斜視図。

【図3】ＨＭＳＬの水平断面図。

【図4】ＨＭＳＬの鉛直断面図。

【図5】光学ユニットの一部の拡大水平断面図。

【図6】光学ユニットの一部を省略した拡大鉛直断面図。

【図7】第２インナーレンズの一部の斜視図。

【図8】第２レンズステップの構成を説明するための模式的な平面図であり、（ａ）はその一部の平面図、（ｂ）はさらにその一部の拡大平面図。

【図9】第２レンズステップにおける光の偏向作用を説明するための模式図であり、（ａ）は本実施形態、（ｂ）は参考例。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の車両用灯具として、自動車ＣＡＲの車体後部に設けられたリアスポイラーＲＳの下面部に配設されたＨＭＳＬ１に適用した実施形態の外観図である。同図の下部にこのＨＭＳＬ１の外観を示しており、自動車ＣＡＲに装備された状態では、そのランプ発光面１ａはリアスポイラーＲＳの下面に沿って車幅方向に延びる細長い帯状に形成される。このＨＭＳＬ１は、自動車ＣＡＲの減速時や停車時に点灯され、ランプ発光面１ａが赤色に発光された状態とされる。

【0013】

図２はＨＭＳＬ１の部分分解斜視図である。なお、以降の説明において、鉛直方向と水平方向は、ＨＭＳＬ１が図１の自動車ＣＡＲに装備された状態に基づく方向である。また、ＨＭＳＬ１の長さ方向を長手方向と称し、ＨＭＳＬ１のランプ発光面１ａから光を出射する方向を正面方向と称する。

【0014】

ＨＭＳＬ１は水平方向に延びる細長い板状をしたランプボディ２１と、このランプボディ２１の正面を覆うように装着されたアウターレンズ２２とでランプハウジング２が構成されている。このアウターレンズ２２は、ハウジング２のアウターカバーとして構成されているが、後述するインナーレンズとの対比からアウターレンズと称されている。このアウターレンズ２２は、赤色又は無色の光透過性部材により水平方向に延びる横長の容器状に形成され、その帯状をした正面部２２ａが前記したＨＭＳＬ１のランプ発光面１ａとして構成されている。

【0015】

ランプハウジング２内には、ＨＭＳＬ１の点灯時に発光する光源を備えた光源ユニット３と、光源で発光された光を偏向制御してアウターレンズから出射させる光学ユニット４が配設されている。この光学ユニット４は第１インナーレンズ５と第２インナーレンズ６で構成されており、これら第１インナーレンズ５と第２インナーレンズ６での光偏向制御により、光源ユニット３から出射された光は発散ないし拡散されてアウターレンズ２２から出射され、その正面部２２ａ、すなわちＨＭＳＬ１のランプ発光面１ａでの輝度の均一化が図られる。

【0016】

図３はＨＭＳＬの水平断面図であり、図４はその鉛直断面図である。前記光源ユニット３は、ランプボディ２１とほぼ同様に水平方向に延びる細長い帯状の回路基板３１を備えており、ランプボディ２１の正面側に支持されている。この支持において、回路基板３１の一部に設けられた孔３３にランプボディ２１の正面に立設されたロッド２１１が挿通されることにより回路基板３１の位置決めが行われる。この回路基板３１の正面には、光源としての複数個の半導体発光素子３２、ここではそれぞれ赤色光を発光する９つの表面実装型のＬＥＤ（発光ダイオード）が配設されている。

【0017】

各ＬＥＤ３２は、その発光面（ＬＥＤ発光面）を正面方向に向けた状態で、すなわち各ＬＥＤ３２の発光主軸Ｏｘ（ＬＥＤ発光面の発光中心Ｏｃを通る仮想軸）を正面に向けた状態で、回路基板３１の長手方向に所要の間隔をおいて直列状態に実装されている。これらのＬＥＤ３２は回路基板３１に設けられている図示を省略した回路配線により図外の車両ＥＣＵ（電子制御ユニット）やランプＥＣＵ等に接続され、自動車ＣＡＲの減速時や停車時に給電されて発光されるようになっている。これらＥＣＵを使用することなく、いわゆる給電回路を介して給電を行うことも可能である。

【0018】

前記光学ユニット４の第１インナーレンズ５と第２インナーレンズ６は透光性部材によりそれぞれ独立した部材として構成され、前記ランプボディ２１に支持されている。第１インナーレンズ５は水平方向に長い帯状をした一つの板状のレンズとして構成されており、光源ユニット３の正面側に配設されている。この第１インナーレンズ５は、一部に設けられた孔５３にランプボディ２１の正面に立設されたロッド２１２が挿入されることにより第１インナーレンズ５の位置決めが行われる。このロッド２１２は回路基板３１に設けられた孔３４に挿通されており、これにより第１インナーレンズ５は回路基板３１に対しても位置決めされる。

【0019】

第２インナーレンズ６は第１インナーレンズ５の正面側に配設されており、ランプボディ２１に直接に支持されている。第２インナーレンズ６はＬＥＤ３２の発光主軸Ｏｘに沿った方向に所要の間隙をおいて離間配置された２つの板状をした入光側レンズ部７と出光側レンズ部８を備えている。また、この入光側レンズ部７と出光側レンズ部８はそれぞれの下縁が連結部９により一体に連結され、全体として長手方向に延びる樋状に形成されている。これら入光側レンズ部７と出光側レンズ部８と連結部９は、ここでは透光性樹脂の一体成形により形成されている。

【0020】

前記した光学ユニット４の詳細について説明する。図５は光学ユニット４の一部を拡大した水平断面図、図６は光学ユニット４の一部を拡大した鉛直断面図である。第１インナーレンズ５は透光性樹脂で形成されており、長さ方向の９箇所、すなわち前記９つのＬＥＤ３２にそれぞれ対向する部位に、第１レンズステップ５１が形成されている。これら第１レンズステップ５１を除く他の部位は所要の板厚をした平板部５０として形成されている。この第１レンズステップ５１は第１インナーレンズ５の長手方向（水平方向）には実質的な屈折力を有せず、幅方向（鉛直方向）にのみ正の屈折力を有するレンズステップとして形成されている。

【0021】

すなわち、第１レンズステップ５１の水平断面形状は、ＬＥＤ３２に対面される第１インナーレンズ５の光入射面５ｉに円弧状の凹面部５１１を有し、反対側の光出射面５ｏに正面方向に長円形状に突出された凸面部５１２を有している。凹面部５１１はＬＥＤ３２の発光中心Ｏｃを中心とする円弧状に形成されている。凸面部５１２はＬＥＤ３２の発光中心Ｏｃを中心とする円弧面の一部で構成されているが、ＬＥＤ３２の発光主軸Ｏｘとその近傍領域となる中央部は幾分凹んだ円弧状の凹面として形成されている。

【0022】

一方、第１レンズステップ５１の鉛直断面形状は、第１インナーレンズ５の光入射面５ｉがコリメートレンズを構成するいわゆるＴＩＲ（Total Internal Reflection）レンズのレンズ面（以下、ＴＩＲ面）５１３として形成されている。すなわち、ＬＥＤ３２の発光主軸Ｏｘを含むその近傍領域は球面ないし非球面の凸状面部とされ、この領域に入射された光をそのまま収束して平行光線束に偏向する。また、周囲領域は円環状をした断面がテーパ状の面部に形成され、この領域に入射された光を一旦内部で反射することにより収束して平行光線束に偏向する。これらの凸状面部とテーパ状面部でＴＩＲ面５１３が形成されている。

【0023】

第２インナーレンズ６は、前記したように入光側レンズ部７と出光側レンズ部８が連結部９を介して一体化されている。図７は第２インナーレンズ６の一部の外観斜視図であり、入光側レンズ部７と出光側レンズ部８は、平面視では平行に配設されており、側面視では入光側レンズ部７は第１インナーレンズ５と略平行な鉛直方向に向けられ、出光側レンズ部８は上縁部が下縁部よりも幾分肉厚にされ、かつこの上縁部は正面方向に向けて幾分傾斜された構成とされている。

【0024】

この第２インナーレンズ６においては、入光側レンズ部７は第１インナーレンズ５の光出射面５ｏに対向配設され、第１インナーレンズ５から出射された光が当該入光側レンズ部７に入射されるように構成されている。また、出光側レンズ部８は、入光側レンズ部７を透過して出射された光が入射され、さらにこれを透過された上でアウターレンズ２２に向けて出射されるように構成されている。そして、入光側レンズ部７に第２レンズステップ７１が形成され、連結部９に第３レンズステップ９１が形成され、出光側レンズ部８に第４レンズステップ８１と第５レンズステップ８２が形成されている。

【0025】

入光側レンズ部７の光入射面７ｉ、すなわち第１インナーレンズ５に向けられた側の面は平坦面として構成されている。一方、反対側の光出射面７ｏには長手方向のほぼ全域にわたって第２レンズステップ７１が形成されている。この第２レンズステップ７１は、第２インナーレンズ７の長手方向に沿って略等ピッチ寸法で配設された縦格子状のステップとして構成されている。ここでは第２レンズステップ７１は、水平断面が略三角形をして第２インナーレンズ７の光出射面７ｏから正面方向に突出され、かつ第２インナーレンズ７の長手方向に連続して配列されて縦格子を構成する縦格子状のレンズステップとして構成されている。

【0026】

この第２レンズステップ７１は、図８（ａ）に一部の拡大図を示すように、長手方向に離間配置された複数の専用レンズステップ７２と、これら専用レンズステップ７２の長手方向の間に配置された共用レンズステップ７３とで構成されている。専用レンズステップ７２は図３に示した９つのＬＥＤ３２にそれぞれ対向する９つの領域、特にＬＥＤ３２の発光中心Ｏｃを基準にして発光光軸Ｏｘを長手方向に挟んだ所定角度θ、換言すればＬＥＤ３２から発散状態に出射される光の出射角度領域よりも幾分狭い角度領域に配置された専用レンズステップ７２として構成される。また、共用レンズステップ７３はこれら９つの専用レンズステップ７２の長手方向の間に配置されている。これら専用レンズステップ７２と共用レンズステップ７３はそれぞれ本発明におけるメインレンズステップとサブレンズステップである。

【0027】

図８（ｂ）はさらにその一部の拡大図であり、専用レンズステップ７２は、ＬＥＤ３２から出射された発散光を水平方向に収束して平行光線束に偏向制御するコリメートレンズに基づいて構成された縦格子状のフレネルステップで形成されている。このようなフレネルステップについては既に知られているので詳細な説明は省略するが、コリメートレンズを平凸レンズで構成した場合に、当該レンズの凸面を水平方向に細分し、細分した凸面を水平方向に配列した構成である。また、この実施形態においては、専用レンズステップ７２はＬＥＤ３２の発光主軸Ｏｘが通る中央部位のレンズ厚が最も薄くされ、両側の共用レンズステップ７３に向けて徐々にレンズ厚が増加される構成がとられている。

【0028】

一方、共用レンズステップ７３は、水平断面が水平方向に対称な三角形ステップ、ここでは頂点を正面方向に向けた二等辺三角形をした格子状のプリズムステップで形成されている。この共用レンズステップ７３は、２つのＬＥＤ３２、すなわち当該共用レンズステップ７３を長手方向に挟む両側に配置されている２つのＬＥＤ３２から出射された光を、いずれも正面方向に偏向制御して偏向を行うことが可能な双方向型のステップ形状に形成されている。また、この共用レンズステップ７３が光出射面７ｏから正面方向に突出されている高さ寸法は、専用レンズステップ７２の突出高さ寸法よりも高くされている。

【0029】

一方、第２インナーレンズ６の出光側レンズ部８では、その光入射面８ｉ、すなわち入光側レンズ部７に向けられた面に第４レンズステップ８１が形成されている。この第４レンズステップ８１は、第２レンズステップ７１と略同じピッチ寸法で配列され、水平方向の断面形状が円弧状をした縦格子状の複数の格子状ステップとして構成されている。ここでは、第４レンズステップは複数のシリンドリカルステップが長手方向に沿って並ぶように立面配列された構成とされている。

【0030】

この出光側レンズ部８の光出射面８ｏには第５レンズステップ８２が形成されている。この第５レンズステップ８２は長手方向に延びる複数のステップが鉛直方向に配列された横格子状の構成とされている。ここでは、第５レンズステップ８２の鉛直方向の断面形状が円弧状とされたシリンドリカルステップとして構成されており、第５レンズステップ８２は複数のシリンドリカルステップが鉛直方向に沿って並ぶように立面配列された構成とされている。

【0031】

図７に示したように、入光側レンズ部７と出光側レンズ部８を連結する連結部９の上底面には、入光側レンズ部７に形成されている第２レンズステップ７１と、出光側レンズ部８に形成されている第４レンズステップ８１の各格子状ステップを正面方向に沿って連結するように延長された格子状の第３レンズステップ９１が形成されている。この第３レンズステップ９１は、断面形状が円弧形状とされたシリンドリカルステップとして構成されている。すなわち、第３レンズステップ９１は複数のシリンドリカルステップが長手方向に沿って並ぶように平面配列された構成とされている。

【0032】

前記ランプハウジング２のアウターレンズ２２は、図４に示すように、ランプ発光面としての正面部２２ａが幾分下方を向くように傾斜された形状とされている。そして、この正面部２２ａの光入射面としての内面には、図示は簡略するが、透過する光を水平方向及び鉛直方向に発散させるための、あるいは拡散（散乱）させるための光学ステップ２３が形成されている。例えば、当該内面を粗面加工したシボ面として構成されている。あるいは、複数の微小な凸曲面をマトリクス配置したフライアイレンズステップとして構成されてもよい。また、正面部２２ａの外面は平坦面で構成されているが、適宜のレンズステップが形成されてもよい。

【0033】

以上の構成のＨＭＳＬ１によれば、自動車の減速時や停車時に各ＬＥＤ３２が発光されると、ＬＥＤ３２から出射された光は第１インナーレンズ５を透過され、次いで第２インナーレンズ６の入光側レンズ部７と出光側レンズ部８を透過される。さらに、アウターレンズ２２の正面部２２ａを透過され、ランプ正面方向、すなわち自動車の後方に向けて照射される。このとき、ＬＥＤ３２の光は第１インナーレンズ５、第２インナーレンズ６及びアウターレンズ２２を透過する際にそれぞれ所要の形態で偏向制御されることにより、アウターレンズ２２の正面部２２ａ透過される際に所要の輝度分布に制御される。

【0034】

この偏向制御される光の光路を図５と図６に概略図示する。ＬＥＤ３２から出射された光は、所要の角度領域に向けて発散状態に出射される。このＬＥＤ３２の出射光は、例えば、ランバート特性であり、出射角が大きくなるのに伴って徐々に輝度が低下される配光特性である。この光は第１インナーレンズ５に入射されて第１レンズステップ５１により偏向制御される。

【0035】

第１レンズステップ５１における水平方向の偏向制御では、図５に示すように、凹面部５１１と凸面部５１２はそれぞれＬＥＤ３２の発光中心Ｏｃを中心とした円弧状であるので、水平方向には実質的な屈折力を有しておらず、殆ど偏向制御されることなく、その発散状態が保たれたまま出射される。なお、発光主軸Ｏｘの近傍領域では凸面部５１２が幾分凹面に形成されているので、ＬＥＤ３２からの光の発散が幾分拡大され、この近傍領域の単位面積当たりの光量が低下され、水平方向の輝度分布が均一化される方向に制御される。

【0036】

第１レンズステップ５１における鉛直方向の偏向制御では、図６に示すように、ＴＩＲ面５１３はコリメートレンズとして構成されているので、ＬＥＤ３２からの発散光は略平行な光線束となるように偏向されて正面方向に向けて出射される。このＴＩＲ面５１３における光の偏向かつ収束作用については、既に知られているので詳細な説明は省略するが、特に発光主軸Ｏｘから離れた周辺部の光をレンズ内において全反射して収束させるので、この周辺部の輝度を高めることができ、第１インナーレンズ５の鉛直方向の輝度の均一化を高めた偏向制御が行われる。

【0037】

第１インナーレンズ５から出射された光は第２インナーレンズ６の入光側レンズ部７に入射され、第２レンズステップ７１により偏向されて出射される。第２レンズステップ７１は縦格子の格子状ステップで構成されているので、図６に示したように、鉛直方向には殆ど偏向されることなく出射される。

【0038】

一方、水平方向の偏向制御では、図８（ａ）に示すように、第２レンズステップ７１の専用レンズステップ７２と共用レンズステップ７３においてそれぞれ平行ないしは略平行な光線束となるように偏向され、正面方向に向けて出射される。したがって、入光側レンズ部７の長手方向の略全域にわたって連続された平行な光線束として出射される。

【0039】

この第２レンズステップ７１における水平方向の偏向制御について説明する。図８（ａ）に示したように、１つのＬＥＤ（以下、第１ＬＥＤと称する）３２ａから出射され、第１インナーレンズ５を透過して出射された光のうち、第１ＬＥＤ３２ａの発光主軸Ｏｘを長手方向に挟む所要角度θ内の光は、当該第１ＬＥＤ３２ａに対向する専用レンズステップ７２に入射される。専用レンズステップ７２はコリメートレンズを構成するフレネルステップとして構成されているので、入射された光はそれぞれ発光主軸Ｏｘに平行な光に偏向され、専用レンズステップ７２から平行光線束として出射される。入射された光は、前記したように第１レンズステップ５１により輝度の均一化が進められているので平行光線束の輝度分布の均一化が更に進められる。この光は必ずしも平行光線束でなくてもよく、水平方向に発散、あるいは幾分拡散された状態に偏向制御されてもよい。

【0040】

一方、第１ＬＥＤ３２ａから出射された光のうち、所要角度θの両外側に出射された光は、それぞれ専用レンズステップ７２の両側の共用レンズステップ７３に入射される。共用レンズステップ７３は所要の頂角を有する二等辺三角形の格子状のプリズムステップで構成されているので、入射された光の殆どは共用レンズステップ７３により屈折されて発光光軸Ｏｘに平行な方向に偏向される。

【0041】

このことは、隣接するＬＥＤ（以下、第２ＬＥＤと称する）３２ｂについても同様であり、第２ＬＥＤ３２ｂにおいても所要角度θ内の光は当該ＬＥＤに対向配設された専用レンズステップ７２により平行光線束として偏向される。また、この所要角度θの両外側の光は専用レンズステップ７２の両側の共用レンズステップ７３に入射される。すなわち、この光は第１ＬＥＤ３２ａの専用レンズステップ７２の第２ＬＥＤ３２ｂ側に配設されている共用レンズステップ７３にも入射される。図８（ｂ）に示したように共用レンズステップ７３は長手方向に対称で双方向に屈折可能なプリズムステップとして構成されているので、この第２ＬＥＤ３２ｂからの光についても、その殆どは発光光軸Ｏｘに平行な方向に偏向される。

【0042】

図９（ａ）はこの実施形態において、第２レンズステップ７１から出射される光の輝度分布を示す図である。第１ＬＥＤ３２ａから出射される光の輝度は、ランバート特性であり、前記したように発光光軸Ｏｘの近傍領域では第１レンズステップ５１により幾分均一化され、第２レンズステップ７１の専用レンズステップ７２において平行光線束に制御される。一方、発光光軸Ｏｘから離れた光は共用レンズステップ７３での偏向により平行光線束に制御される。この共用レンズステップ７３では、隣接する第３ＬＥＤ３２ｂの光も入射されており、偏向により平行光線束に制御される。したがって、共用レンズステップ７３から出射される光は、重畳状態に入射された第１ＬＥＤ３２ａと第２ＬＥＤ３２ｂの光が同じ方向に向けられた平行光線束として合成（加算）されることになり、同図の実線のように、第１ＬＥＤ３２ａと第２ＬＥＤ３２ｂの中間領域の輝度が高められ輝度むらが抑制される。

【0043】

また、第２レンズステップ７１は、入光側レンズ部７の光出射面に形成されているので、第２レンズステップ７１の内面で反射された光の有効活用を図ることもできる。特に、共用レンズステップ７３の領域は専用レンズステップ７２に比較して第２インナーレンズ７の厚さが大きくされているので、図８（ｂ）に矢印破線で示すように、専用レンズステップ７２において屈折されずに内面反射された光の一部は入光側レンズ部７内を導光され、共用レンズステップ７３から所要方向に出射される。これにより、隣接するＬＥＤ３２の中間領域の輝度がさらに高められ、輝度むらが抑制される。

【0044】

因みに、図９（ｂ）は参考例を示しており、第２レンズステップ７１が専用レンズステップ７２のみで構成されており、ＬＥＤ３２ａ，３２ｂのそれぞれに対応する専用レンズステップ７２が長手方向に配列された構成である。すなわち、実施形態の共用レンズステップが存在しない構成である。この参考例では、隣接する各ＬＥＤ３２の各光が隣接された専用レンズステップ７２の境界領域に重畳して入射されると、一方のＬＥＤ３２ａの光は専用レンズステップ７２により正面方向に向けられるが、他方のＬＥＤ３２ｂの光は正面方向には偏向されることなく迷光として不特定な方向に偏向される。そのため、この光はランプの配光に寄与されることがなく、同図に実線で示すように、隣接するＬＥＤ３２ａ，３２ｂの中間領域における輝度が低下され、輝度むらを解消することが難しい。

【0045】

以上のように入光側レンズ部７の光出射面７ｏから出射された光は、出光側レンズ部８との間隙を通過した上で出光側レンズ部８の光入射面８ｉに入射される。また、この光出射面７ｏから出射された光の一部は、間隙を通過する際に連結部９の上底面において反射され、出光側レンズ部８の光入射面８ｉに入射される。連結部９の上底面には水平格子状のシリンドリカルステップからなる第３レンズステップ９１が設けられており、出光側レンズ部８の光入射面８ｉには縦格子状のシリンドリカルステップからなる第４レンズステップ８１が設けられているので、出光側レンズ部８に入射された光は第２インナーレンズ６の長手方向に発散ないし拡散された状態となる。

【0046】

このように、出光側レンズ部８に入射された光が第３レンズステップ９１及び第４レンズステップ８１によって第２インナーレンズ６の長手方向に発散ないし拡散されることにより、長手方向の輝度の均一化が促進される。したがって、第２レンズステップ７１が縦格子状に構成されていることが要因となる輝度むら、特にランプ発光面１ａに長手方向に沿った周期的な明暗縞が生じることによる縞状の輝度むらは解消される。

【0047】

特に、入光側レンズ部７と出光側レンズ部８との間には、連結部９によって所要長さの間隙が設けられているので、入光側レンズ部７から出射された光はこの間隙を通過する際に光線束が収束あるいは発散される。これにより、入光側レンズ部７を出射されたときの縞状の輝度むらがそのまま出光側レンズ部８に入射されることはなく、このことからも縞状の輝度むらが抑制される。

【0048】

さらに、出光側レンズ部８の光出射面８ｏには複数のシリンドリカルステップが鉛直方向に並んで立面配列された第５レンズステップ８２が形成されている。出光側レンズ部８を透過された光は、この第５レンズステップ８２により鉛直方向に発散ないし拡散される。これにより、第１インナーレンズ５の第１ステップ５１を構成しているＴＩＲ面５１３における偏向によって鉛直方向に幾分の輝度むらが生じている場合においても、この鉛直方向の輝度むらが解消される。

【0049】

なお、出光側レンズ部８は下端側から上端側に向けて厚みが徐々増加するテーパ状断面形状であるので、出光側レンズ部８から出射される光線は僅かに上方に向けて偏向される。また第２インナーレンズ６の出光側レンズ部８から出射された光は、アウターレンズ２２の正面部２２ａに入射され、ここを透過して外部に向けて出射される。この正面部の内面には詳細な説明は省略したが光を発散ないし拡散する光学ステップ２３が形成されているので、出射される光の水平方向及び鉛直方向の輝度むらがさらに抑制される。したがって、ＨＭＳＬ１が自動車のリアスポイラーＲＳの下面部に水平方向に配設されていても、あるいはアウターレンズ２２の正面部２２ａが幾分下方に向けて配設されていても鉛直方向について所要の配光を確保することができるとともに、当該正面部２２ａにおける輝度むらが改善される。

【0050】

実施形態では、光源として赤色光を発光するＬＥＤを用いているが、少なくともアウターカバーあるいはインナーレンズが赤色透光性部材で構成されている場合には白色光を発光するＬＥＤで構成されてもよい。また、赤色光を発光するＬＥＤを用いる場合にはアウターカバーとインナーレンズは無色の透光性部材で構成されてもよい。

【0051】

本発明にかかる光源はＬＥＤに限られるものではなく、ＬＥＤのように所要の角度範囲に向けて光を発散状態に出射する構成の発光素子や発光体であれば適用できる。また、光源は一方向に配列された構成に限られるものではなく、互いに交差する方向に配列された構成についても本発明が適用できる。

【0052】

本発明において、ランプの長手方向の輝度むらを解消するためには、インナーレンズは少なくとも第２レンズステップを備える構成であればよく、長手方向と交差する方向（鉛直方向）の輝度むらを解消するための第１レンズステップは省略することも可能である。特に、実施形態のように細長いランプ発光面を有する灯具の場合には、長手方向に交差する幅方向の輝度むらは目立たないので、第１インナーレンズを省略してもよい。第１レンズステップを設ける場合には、当該第１レンズステップを第２インナーレンズの入光側レンズ部の光入射面に配設してもよく第１インナーレンズを省略することもできる。

【0053】

本発明における第２インナーレンズの構成は実施形態の構成に限られるものではなく、第２レンズステップにより輝度むらが好適に抑制されるのであれば、出光側レンズ部を省略してもよい。また、連結部や出光側レンズ部に形成される第３ないし第５のレンズステップは異なる形態のものに構成してもよい。例えば、実施形態に記載の構成のレンズステップの上下左右形状や凹凸形状を適宜変更した構成としてもよい。

【0054】

以上の説明は、本発明を車体後部に配設されたＨＭＳＬに適用した例であるが、複数の光源をランプの長手方向に沿って配列する構成のランプであれば本発明を同様にして適用することが可能である。

【符号の説明】

【0055】

１ 車両用灯具(ＨＭＳＬ)
２ ランプハウジング
３ 光源ユニット
４ 光学ユニット
５ 第１インナーレンズ
６ 第２インナーレンズ
７ 入光側レンズ部
８ 出光側レンズ部
９ 連結部
２１ ランプボディ
２２ アウターレンズ
３２ 光源（ＬＥＤ）
５１ 第１レンズステップ
７１ 第２レンズステップ
７２ 専用レンズステップ（メインレンズステップ）
７３ 共用レンズステップ（サブレンズステップ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】