(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-25
(45)【発行日】2023-10-03
(54)【発明の名称】車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯
(51)【国際特許分類】
F21S 41/265 20180101AFI20230926BHJP
F21S 41/255 20180101ALI20230926BHJP
F21S 41/148 20180101ALI20230926BHJP
F21S 41/155 20180101ALI20230926BHJP
F21W 102/155 20180101ALN20230926BHJP
F21W 102/18 20180101ALN20230926BHJP
【ＦＩ】
F21S41/265
F21S41/255
F21S41/148
F21S41/155
F21W102:155
F21W102:18
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019150595
(22)【出願日】2019-08-20
(65)【公開番号】P2021034160
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-07-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000000136
【氏名又は名称】市光工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三菅 大
【審査官】河村 勝也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１１８２４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６５０８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０３２２５７８０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００８－２２６５４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２１Ｓ ４１／００
Ｆ２１Ｗ １０２／１５５
Ｆ２１Ｗ １０２／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源からの光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した光を出射する出射面と、を備え、
前記出射面は、車両搭載状態で上端を含む上縁領域において、前記入射面から入射する光のうち前記出射面で前記入射面側に内面反射され前記入射面で前記出射面側に内面反射されて前記上縁領域に到達する光を車両搭載状態における後方に内面反射する形状を有し、
前記入射面は、前記上縁領域に対応する対応領域を有し、
前記対応領域は、当該対応領域と前記上縁領域とで形成されるレンズ部分の焦点が、他の部分の焦点の下方に位置する形状を有する
車両用前照灯のレンズ。
【請求項2】
前記出射面は、車両搭載状態における前方から見て円形状である請求項１に記載の車両用前照灯のレンズ。
【請求項3】
前記上縁領域は、光軸に垂直な平面、又は、当該光軸に垂直な平面に対して車両搭載状態の上側が前記光源側に所定角度傾いた平面に沿った形状を有する請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯のレンズ。
【請求項4】
前記出射面は、前記入射面から入射する光を車両前方に照射して主照射パターンを形成する主照射領域を有し、前記上縁領域は、前記入射面から入射して直接当該上縁領域に到達する光を車両前方のうち前記主照射パターンの上方に照射して補助照射パターンを形成する形状に形成される
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用前照灯のレンズ。
【請求項5】
前記上縁領域は、前記主照射領域よりも上方に配置される
請求項４に記載の車両用前照灯のレンズ。
【請求項6】
光源と、前記光源からの光を反射するリフレクタと、
前記リフレクタで反射された前記光を車両前方に照射する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用前照灯のレンズと
を備える車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【0002】
光源と、光源からの光を反射するリフレクタと、リフレクタで反射された光を入射面から入射して出射面から車両前方の照射領域に出射するレンズと、を備える車両用前照灯が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような車両用前照灯においては、レンズの入射面から入射した光の一部が出射面で入射面側に内面反射される場合がある。この内面反射された光は、更に入射面で出射面側に内面反射されて出射面の上部に到達し、出射面の上部から上方に出射される場合がある。このように出射される光は、グレア光となる可能性がある。このため、グレア光の発生を抑制することが可能なレンズが求められている。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、グレア光の発生を抑制することが可能な車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯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】
【0006】
本発明に係る車両用前照灯のレンズは、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光を出射する出射面と、を備え、前記出射面は、車両搭載状態で上端を含む上縁領域において、前記入射面から入射する光のうち前記出射面で前記入射面側に内面反射され前記入射面で前記出射面側に内面反射されて前記上縁領域に到達する光を車両搭載状態における後方に内面反射する形状を有する。
【0007】
また、前記出射面は、車両搭載状態における前方から見て円形状であってもよい。
【0008】
また、前記上縁領域は、光軸に垂直な平面、又は、当該光軸に垂直な平面に対して車両搭載状態の上側が前記光源側に所定角度傾いた平面に沿った形状を有してもよい。
【0009】
また、前記出射面は、前記入射面から入射する光を車両前方に照射して主照射パターンを形成する主照射領域を有し、前記上縁領域は、前記主照射領域よりも上方に配置され、前記入射面から入射して直接当該上縁領域に到達する光を車両前方のうち前記主照射パターンの上方に照射して補助照射パターンを形成する形状に形成されてもよい。
【0010】
また、前記入射面は、前記上縁領域に対応する対応領域を有し、前記対応領域は、当該対応領域と前記上縁領域とで形成されるレンズ部分の焦点が、他の部分の焦点の下方に位置する形状を有してもよい。
【0011】
本発明に係る車両用前照灯は、光源と、前記光源からの光を反射するリフレクタと、前記リフレクタで反射された前記光を車両前方に照射する上記の車両用前照灯のレンズとを備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、グレア光の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。以下の説明において、前後、上下、左右の各方向は、車両用前照灯が車両に搭載された車両搭載状態における方向であって、運転席から車両の進行方向を見た場合における方向を示す。なお、本実施形態では、上下方向は鉛直方向に平行であり、左右方向は水平方向であるとする。
【0015】
図１は、本実施形態に係る車両用前照灯１００の一例を示す図である。図１に示すように、車両用前照灯１００は、光源１０と、リフレクタ２０と、レンズ３０と、放熱部材４０と、シェード５０とを備えている。光源１０、リフレクタ２０、レンズ３０、放熱部材４０、及びシェード５０は、いわゆるプロジェクタ型のランプユニットを構成している。
【0016】
車両用前照灯１００は、車両前部の左側及び右側にそれぞれ取り付けられる。車両に取り付けられる場合、車両用前照灯１００は、不図示のランプハウジングとランプレンズ（例えば、素通しのアウターレンズなど）とで形成される灯室に収容され、不図示の光軸調整機構に接続される。光軸調整機構は、車両用前照灯１００は、上下方向及び左右方向の光軸調整が可能となっている。
【0017】
灯室内には、上記ランプユニットの他、例えばクリアランスランプユニット、ターンシグナルランプユニット、デイタイムランニングランプユニットなどが配置される場合がある。また、灯室内には、インナーパネル（図示せず）やインナーハウジング（図示せず）やインナーレンズ（図示せず）などが配置される場合がある。
【0018】
光源１０は、本実施形態において、例えばＬＥＤやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの半導体型光源である。光源１０は、発光面１１を有する。光源１０は、発光面１１がランバーシアン分布を形成するように光を出射する。車両用前照灯１００が車両に取り付けられた場合、発光面１１は例えば上方に向けられ、水平面に平行に配置される。
【0019】
光源１０は、放熱部材４０の光源固定部４２に固定されている。なお、光源固定部４２は、フィン４３に連結されている。フィン４３には、不図示のフィンが設けられている。このため、半導体型光源である光源１０において生じた熱が光源固定部４２からフィン４３を介して外部に放出されるようになっている。なお、光源固定部４２とフィン４３とは、ヒートシンクとして一体に形成されていてもよい。
【0020】
リフレクタ２０は、光源１０からの光をレンズ３０に向けて反射する。リフレクタ２０は、光源１０の上方に配置され、例えば樹脂部材など、耐熱性が高くかつ光不透過性の材料を用いて形成されている。リフレクタ２０は、スクリューなどの固定部材によって放熱部材４０に固定されている。
【0021】
リフレクタ２０は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状となっている。リフレクタ２０の内面には、反射面２１が形成されている。反射面２１は、光源１０からの光をレンズ３０に向けて反射する。
【0022】
反射面２１は、回転楕円面又は当該回転楕円面を基調とした自由曲面となっている。本実施形態において、反射面２１は、焦点Ｆ１及び焦点Ｆ２を有する楕円形の反射面である。焦点Ｆ１は、光源１０の発光面１１の中心若しくはその近傍に配置される。焦点Ｆ２は、後述のレンズ３０の焦点と重なる位置に配置される。
【0023】
また、シェード５０は、例えば金属板など、光源１０からの光を遮光可能な部材で構成されている。シェード５０は、光源１０とレンズ３０との間に配置されている。シェード５０は、不図示の駆動部に接続されており、例えばリフレクタ２０によって反射された光の一部を遮光する第１位置と、当該光を遮光しない第２位置との間を移動可能としてもよい。
【0024】
レンズ３０は、リフレクタ２０に対して車両の前方に配置される。レンズ３０は、例えばポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂材料によって形成される。レンズ３０は、例えば不図示のレンズホルダに支持される。レンズ３０は、焦点（図示せず）と、光軸（レンズ光軸）ＡＸとを有する。レンズ３０の光軸ＡＸは、リフレクタ２０の光軸と一致もしくはほぼ一致する。レンズ３０は、反射面２１からの反射光を車両の前方に照射する。
【0025】
レンズ３０は、入射面３１及び出射面３２を有する。入射面３１は、リフレクタ２０からの反射光が入射する。入射面３１は、光源１０側に凸形状を有する非球面状である。入射面３１は、上部に対応領域３１ａが設けられる。対応領域３１ａは、後述する出射面３２の上縁領域３２ａに対応する領域である。対応領域３１ａの詳細な構成については、後述する。
【0026】
出射面３２は、入射面３１から入射した光を車両前方に向けて出射する。出射面３２は、全体としては光源１０とは反対側に向けて凸形状を有する。出射面３２は、上端部３２ｂを含む上縁領域３２ａを有する。上縁領域３２ａは、光源１０側に凹状となる凹状部である。
【0027】
図２は、レンズ３０の上部の一例を示す断面図である。図３は、レンズ３０を車両前方から見た場合の一例を示す図である。図２及び図３に示すように、本実施形態において、上縁領域３２ａは、出射面３２のうち、上下方向において上端部３２ｂから下方（光軸ＡＸ側）に所定距離Ｄ１だけ離れた位置までの範囲であって、左右方向の全体に亘る範囲である。光軸ＡＸから上縁領域３２ａの上端部３２ｂまでの距離、すなわちレンズ３０の半径Ｄ２に対する所定距離Ｄ１の割合は、例えば１０％以上、２０％以下とすることができる。なお、距離Ｄ２に対する距離Ｄ１の割合は、上記に限定されず、他の値とすることができる。
【0028】
上縁領域３２ａは、主照射領域３２ｃよりも上方に配置される。主照射領域３２ｃは、入射面３１から入射する光を車両前方に照射して主照射パターンＰ１（図８参照）を形成する。本実施形態において、主照射パターンとしては、例えばロービームパターン等が挙げられる。
【0029】
上縁領域３２ａは、上端部３２ｂから下方にかけて形成される後方反射部３２ｄを有する。後方反射部３２ｄは、入射面３１から入射する光のうち出射面３２で入射面３１側に内面反射され入射面３１で出射面３２側に内面反射されて上縁領域３２ａに到達する光Ｌ２を車両搭載状態における後方に内面反射する。
【0030】
後方反射部３２ｄは、例えば光軸ＡＸに垂直な平面Ｓ１、又は、当該平面Ｓ１に対して車両搭載状態の上側が光源１０側に所定角度α傾いた平面Ｓ２に沿った形状を有する。後方反射部３２ｄは、平面又は曲面とすることができる。所定角度αは、例えば０°より大きく１５°より小さい角度とすることができる。
【0031】
後方反射部３２ｄの下端側は、出射面３２の主照射領域３２ｃに接続する接続部３２ｅが形成される。接続部３２ｅは、後方反射部３２ｄの下端から下方に向けて徐々に車両前方への突出量が大きくなる形状（車両後方に凸の形状）となる部分と、途中から徐々に突出量が小さくなる形状（車両前方に凸の形状）となる部分とを有する。この構成により、主照射領域３２ｃから後方反射部３２ｄにおいては、滑らかに接続されている。
【0032】
図４は、レンズ３０における焦点を説明するための図である。図４においてレンズ３０を通過する光線は、光源１０からの光を示すものではなく、レンズ３０の焦点を通る代表的な光の光路を示している。入射面３１の対応領域３１ａは、上縁領域３２ａに対応する範囲に設けられる。対応領域３１ａは、当該対応領域３１ａと上縁領域３２ａとで形成されるレンズ部分３０ａの焦点Ｆ３が、他の部分３０ｂの焦点Ｆ２の下方に位置する形状を有する。対応領域３１ａは、焦点Ｆ３からの光が対応領域３１ａに入射する場合に、対応領域３１ａに入射した光が上縁領域３２ａから出射され、車両前方に補助照射パターンＰ２（図８参照）を形成する形状に形成される。補助照射パターンＰ２としては、例えばオーバーヘッドパターン等が挙げられる。このような形状として、例えば、対応領域３１ａは、上端３１ｂ側に至るにつれて車両前方への湾曲量が大きくなる形状となっている。
【0033】
上記のように構成された車両用前照灯１００において、例えば車両に設けられた点灯スイッチがオフの場合、光源１０は消灯した状態である。この状態から点灯スイッチがオンに切り替えられた場合、光源１０が点灯する。光源１０が点灯すると、発光面１１から光が放射され、リフレクタ２０の反射面２１によってレンズ３０側に反射される。リフレクタ２０によって反射された光は、入射面３１に入射する。
【0034】
図５は、比較例に係る車両用前照灯２００の一例を示す図である。車両用前照灯２００は、光源１１０、リフレクタ１２０及びレンズ１３０（光軸ＡＸＡ）を有する。レンズ１３０は、入射面１３１及び出射面１３２を有する。出射面１３２には、本実施形態に係る車両用前照灯１００とは異なり、後方反射部を有する上縁領域は設けられておらず、入射面１３１には対応領域が設けられていない構成である。車両用前照灯２００の他の構成については、車両用前照灯１００と同様とすることができる。
【0035】
このような車両用前照灯２００において、リフレクタ１２０によって反射された光ＬＡが入射面１３１に入射した場合、一部の光ＬＡ１が出射面１３２から出射されるが、一部の光ＬＡ２が出射面１３２において入射面１３１側に内面反射される場合がある。この内面反射された光ＬＡ２は、更に入射面１３１で出射面１３２側に内面反射されて出射面１３２の上部に到達し、出射面１３２の上部から上方に出射される場合がある。このように出射される光ＬＡ２は、グレア光となる可能性がある。
【0036】
図６は、本実施形態に係る車両用前照灯１００の一例を示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯１００において、リフレクタ２０によって反射された光Ｌが入射面３１に入射した場合、一部の光Ｌ１が出射面３２から出射される。図８は、車両用前照灯から照射される前照灯パターンＰの一例を示す図である。図８におけるＨ－Ｈ線は水平面を示し、Ｖ－Ｖ線は水平面に垂直であり車両の中心を示す線である。出射面３２から出射された光Ｌ１により、例えば図８に示すように、カットオフラインＣＬを有するロービームパターン等の主照射パターンＰ１が車両前方に形成される。
【0037】
一方、上記比較例における場合と同様に、一部の光Ｌ２が出射面３２において入射面３１側に内面反射される場合がある。本実施形態において、この内面反射された光Ｌ２は、更に入射面３１で出射面３２側に内面反射されて出射面３２の上部に到達するが、出射面３２の上縁領域３２ａの後方反射部３２ｄにおいて後方に反射される。後方反射部３２ｄにおいて反射された光Ｌ２は、レンズ３０の上部又は入射面３１から外部に出射され、不図示のハウジング等の部材により吸収される。このように、後方反射部３２ｄにより光Ｌ２を車両後方に反射することで、グレア光の発生が抑制される。
【0038】
図７は、他の例に係る車両用前照灯１００Ａを示す図である。図７に示すように、車両用前照灯１００Ａは、上記車両用前照灯１００と同様の光源１０、リフレクタ２０、及びレンズ３０を有する。また、車両用前照灯１００Ａは、サブリフレクタ２５及びシェード５５を有する。
【0039】
サブリフレクタ２５は、リフレクタ２０に対して車両前方側に配置される。サブリフレクタ２５は、反射面２６を有する。反射面２６は、例えば回転楕円面又は当該回転楕円面を基調とした自由曲面となっている。反射面２６は、光源１０からの光Ｌのうちリフレクタ２０の反射面２１から車両前方側にはみ出す光Ｌ３をシェード５５に向けて反射する。
【0040】
シェード５５は、例えば平板状であり、リフレクタ２０の反射面２１で反射された光Ｌの一部を車両後方側において遮光する。また、シェード５５は、車両前方側に反射面５６を有する。反射面５６は、サブリフレクタ２５で反射された光Ｌ３をレンズ３０側に反射する。
【0041】
サブリフレクタ２５及びシェード５５は、当該シェード５５で反射される光Ｌ３が、焦点Ｆ３からレンズ３０のレンズ部分３０ａに向けた光路に沿ってレンズ部分３０ａに向けて進行するように配置される。この構成により、光Ｌ３は、レンズ部分３０ａの入射面３１、つまり対応領域３１ａに入射する。対応領域３１ａから入射した光Ｌ３は、出射面３２、つまり上縁領域３２ａに到達した場合、内面反射されることなく上縁領域３２ａから出射される。上縁領域３２ａから出射された光Ｌ３により、例えば図８に示すようなオーバーヘッドパターン等の補助照射パターンＰ２が車両前方に形成される。このように、上縁領域３２ａにおいて、主照射パターンＰ１を形成する主照射領域３２ｃから外れた位置に到達する光を利用することで、車両前方に主照射パターンＰ１とは異なる補助照射パターンＰ２を形成することができる。
【0042】
以上のように、本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０は、車両に搭載される車両用前照灯１００のレンズ３０であって、光源１０からの光が入射する入射面３１と、入射面３１から入射した光を出射する出射面３２と、を備え、出射面３２は、車両搭載状態で上端を含む上縁領域３２ａにおいて、入射面３１から入射する光のうち出射面３２で入射面３１側に内面反射され入射面３１で出射面３２側に内面反射されて上縁領域３２ａに到達する光を車両搭載状態における後方に内面反射する形状を有する。また、本実施形態に係る車両用前照灯１００は、光源１０と、光源１０からの光を反射するリフレクタ２０と、リフレクタ２０で反射された光を車両前方に照射する上記のレンズ３０とを備える。
【0043】
この構成によれば、入射面３１に入射した一部の光Ｌ２が出射面３２において入射面３１側に内面反射され、更に入射面３１で出射面３２側に内面反射されて出射面３２の上部に到達する場合、出射面３２の上縁領域３２ａの後方反射部３２ｄにおいて光Ｌ３を後方に反射することができる。これにより、光Ｌ３が出射面３２から出射されることが抑制されるため、グレア光の発生を抑制することができる。
【0044】
本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０において、出射面３２は、車両搭載状態における前方から見て円形状である。これにより、前方から見た場合の円形状の外観を維持しつつ、グレア光を抑制できる。
【0045】
本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０において、上縁領域３２ａは、光軸ＡＸに垂直な平面、又は、当該光軸ＡＸに垂直な平面に対して車両搭載状態の上側が光源１０側に所定角度傾いた平面に沿った形状を有する。これにより、レンズ３０で内面反射されて上縁領域３２ａに到達した光を、確実に後方に反射することができる。
【0046】
本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０において、出射面３２は、入射面３１から入射する光を車両前方に照射して主照射パターンＰ１を形成する主照射領域３２ｃを有し、上縁領域３２ａは、主照射領域３２ｃよりも上方に配置され、入射面３１から入射して直接当該上縁領域３２ａに到達する光を車両前方のうち主照射パターンＰ１の上方に照射して補助照射パターンＰ２を形成する形状に形成される。この構成では、上縁領域３２ａにおいて、主照射パターンＰ１を形成する主照射領域３２ｃから外れた位置に到達する光を利用することにより、車両前方に主照射パターンＰ１とは異なる補助照射パターンＰ２を形成することができる。
【0047】
本実施形態に係る車両用前照灯１００のレンズ３０において、入射面３１は、上縁領域３２ａに対応する対応領域３１ａを有し、対応領域３１ａは、当該対応領域３１ａと上縁領域３２ａとで形成されるレンズ部分３０ａの焦点Ｆ３が、他の部分３０ｂの焦点の下方に位置する形状を有する。この構成により、例えば焦点Ｐ３とレンズ部分３０ａとを結ぶ光路に沿って光源１０からの光を進行させることで、対応領域３１ａにより多くの光を到達させることができる。
【0048】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、レンズ３０において入射面３１に対応領域３１ａが設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。対応領域３１ａは、設けられなくてもよいし、例えば上縁領域３２ａの一部に対応する範囲に設けられてもよい。
【0049】
また、上記実施形態では、レンズ３０が車両前方から見て円形状である構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。レンズ３０は、車両前方から見て円形状とは異なる形状であってもよい。
【符号の説明】
【0050】
ＡＸ…光軸、ＣＬ…カットオフライン、Ｄ１，Ｄ２…距離、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…焦点、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，ＬＡ，ＬＡ１，ＬＡ２…光、Ｐ…前照灯パターン、Ｐ１…主照射パターン、Ｐ２…補助照射パターン、Ｓ１，Ｓ２…平面、１０，１１０…光源、１１…発光面、２０，１２０…リフレクタ、２１，２６，５６…反射面、２５…サブリフレクタ、３０，１３０…レンズ、３０ａ…レンズ部分、３０ｂ…部分、３１，１３１…入射面、３１ａ…対応領域、３１ｂ…上端、３２，１３２…出射面、３２ａ…上縁領域、３２ｂ…上端部、３２ｃ…主照射領域、３２ｄ…後方反射部、３２ｅ…接続部、４０…放熱部材、４１…レンズホルダ、４２…光源固定部、４３…フィン、５０，５５…シェード、１００，１００Ａ，２００…車両用前照灯
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】