JP2014007049A - 光学系ユニットおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる目的で用いられる複数の光学系ユニットを灯室内に収容しつつも、灯具の小型化を可能とする
【解決手段】投射レンズ１０は、第１半導体発光素子６の前方に配置され、後方から入射した光を前方に照射する構成とされる。第１リフレクタ７は、第１半導体発光素子６から出射された光の一部を反射し、投射レンズ１０の後方に収束させる。導光部材１５は、投射レンズ１０の前方を横切るように配置され、第２半導体素子１４から入射された光を所定の方向へ出射する。第２リフレクタ１４は、第１リフレクタ７により反射された光の一部を投射レンズ１０に向けて反射する。第２リフレクタ１４により反射されて投射レンズ１０に入射した光は、導光部材１５を避けて投射レンズ１０より出射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される灯具、および車両に搭載される灯具の灯室に収容される光学系ユニットに関する。

この種の灯具としては、異なる目的で用いられる複数の光学系ユニットが灯室内に収容されたものが知られている。例えば特許文献１に記載の構成においては、車両前方の所定領域を照明するヘッドライトを構成する第１の光学系ユニットと、前方車両や歩行者等に自車の存在を知らしめるために用いられる、デイタイムランニングライトを構成する第２の光学系ユニットとが灯室内に収容されている。

特開２０１０−２６７４６８号公報

近年、車両用灯具に対して小型化の要求が高まっている。特許文献１に記載のように、２つの光学系ユニットが上下に配列される構成の場合、このような要求に応えにくい。

よって本発明は、異なる目的で用いられる複数の光学系ユニットを灯室内に収容しつつも、灯具の小型化を可能とする技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、車両用灯具の灯室に収容される光学系ユニットであって、
第１半導体発光素子と、
前記第１半導体発光素子の前方に配置され、後方から入射した光を前方に照射する構成とされた投射レンズと、
前記第１半導体発光素子から出射された光の一部を反射し、前記投射レンズの後方に収束させる第１リフレクタと、
第２半導体発光素子と、
前記投射レンズの前方を横切るように配置され、前記第２半導体素子から入射された光を所定の方向へ出射する導光部材と、
前記第１リフレクタにより反射された光の一部を前記投射レンズに向けて反射する第２リフレクタとを備え、
前記第２リフレクタにより反射されて前記投射レンズに入射した光は、前記導光部材を避けて当該投射レンズより出射される構成とされている。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、車両用灯具であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに装着されて灯室を区画形成する透光カバーと、
前記灯室内に配置された第１半導体発光素子と、
前記第１半導体発光素子の前方に配置され、入射した光を前記透光カバーを通じて前方に照射する構成とされた投射レンズと、
前記灯室内に配置され、前記第１半導体発光素子から出射された光の一部を反射し、前記投射レンズの後方に収束させる第１リフレクタと、
前記灯室内に配置された第２半導体発光素子と、
前記灯室内において前記投射レンズの前方を横切るように配置され、前記第２半導体素子から入射された光を所定の方向へ出射する導光部材と、
前記灯室内に配置され、前記第１リフレクタにより反射された光の一部を前記投射レンズに向けて反射する第２リフレクタとを備え、
前記第２リフレクタにより反射されて前記投射レンズに入射した光は、前記導光部材を避けて当該投射レンズより出射される構成とされている。

このような構成によれば、車両前方を照明する用途とは異なる目的で使用される導光部材が投射レンズを横切るように配置されるため、用途が異なる複数の光学系ユニットが車両の上下方向に配列される構成と比較すると、灯具の車両上下方向の寸法を大幅に小さくすることができる。また第２リフレクタにより反射されて投射レンズに入射した光は、導光部材を避けて当該投射レンズより出射される構成とされているため、投射レンズの前方を横切るように配置された導光部材が、第１半導体発光素子から出射された光による照明を阻害することはない。したがって灯具の小型化と光源光の利用効率維持を両立させることができる。

前記第２リフレクタの端縁は、前記第１リフレクタにより反射された光が前記投射レンズを通過することにより形成される配光パターンの端縁の一部を形成する構成としてもよい。

このような構成によれば、車両の前方に配光パターンを形成する際のシェードとして、第２リフレクタを機能させることができる。そのため部品点数が削減され、灯具の小型化・軽量化に寄与する。また配光パターンの非照射領域を区画形成するために遮られた光は、第２リフレクタの反射面により投射レンズへ向かって反射される。そのため第１半導体発光素子から出射された光を最大限活用することができ、配光パターンの照度を高めることができる。

前記導光部材の少なくとも一部は、前記投射レンズに形成された凹部内に配置されている構成としてもよい。この場合、灯具の車両前後方向の寸法を小さくすることができる。

前記導光部材は、内部反射を利用して光を前記所定の方向へ出射する透明部材である構成としてもよい。この場合、導光部材の非発光時において投射レンズの外観に生ずる違和感を抑制することができる。一方発光時においては、斬新かつ魅力的な外観を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の構成を模式的に示す正面図である。 図１の線II−IIに沿う縦断面図である。 図１の線III−IIIに沿う横断面図である。 図１の車両用灯具が備える第２リフレクタの前端部の形状と、これにより形成される配光パターンを説明するための図である。

添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明の一実施形態に係る前照灯１を模式的に示す正面図である。図２は、図１における線II−IIに沿って前照灯１の内部構成を模式的に示す縦断面図である。図３は、図１における線III−IIIに沿って前照灯１の内部構成を模式的に示す横断面図である。

本発明の車両用灯具としての前照灯１は、車両の前部に装着されて車両の前方を照明する灯具である。これらの図に示すように、前照灯１は、本発明のハウジングとしてのランプハウジング３の前部に透光カバー２を装着することにより区画形成された灯室４を備えている。図１においては、透光カバー２の図示を省略している。

灯室４には光学系ユニット５が収容されている。光学系ユニット５は、第１ＬＥＤ６、第１リフレクタ７、ベース部材８、ヒートシンク９、投射レンズ１０、レンズホルダ１１、姿勢調節機構１２、第２ＬＥＤ１３、第２リフレクタ１４、および導光部材１５を備えている。

光学系ユニット５は、第１ＬＥＤ６から出射された光を投射レンズ１０を通じて車両の前方へ投射するものである。図１および図３に示すように、２つの第１ＬＥＤ６と投射レンズ１０が、車両の左右方向に並んで灯室４内に配置されており、それぞれが独立した光学系を構成している。図２において符号Ａｘは、当該光学系の光軸を示している。

ベース部材８は熱伝導性の高い金属等の材料から成り、上面に第１ＬＥＤ６を支持している。ベース部材８の前面からはレンズホルダ１１が前方に延在しており、その前端部に投射レンズ１０が支持されている。

ベース部材８の後部にはフランジ８ａが形成されており、その後方にヒートシンク９が設けられている。ヒートシンク９は、第１ＬＥＤ６から発生する熱を効率よく逃がすための適宜の形状および配置とされている。

光学系ユニット５は、姿勢調節機構１２を介してランプハウジング３に固定されている。姿勢調節機構６はボルト部材とナット部材を備えており、ボルト部材の後端部はランプハウジング３にねじ止め固定されている。ボルト部材の前端部はナット部材を介してベース部材８のフランジ８ａに固定されている。複数箇所に設けられた姿勢調節機構１２においてナット部材のボルト部材に対する螺合位置を調節することにより、光学系ユニット５の灯室４内における姿勢を調整することができる。

本発明の第１半導体発光素子としての第１ＬＥＤ６は、回路基板上に実装され、図示しない信号線を介して車両側制御部から入力される制御信号に応じて発光する。

第１リフレクタ７は、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状の反射面を有している。第１ＬＥＤ６は反射面の鉛直断面を構成する楕円の第１焦点に配置されており、第１ＬＥＤ６から出射された光が上記楕円の第２焦点Ｆに収束するように構成されている。

投射レンズ１０は前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであり、第１ＬＥＤ６の前方における光軸Ａｘ上に配置されている。投射レンズ１０は、後側焦点が第１リフレクタ７の反射面の第２焦点Ｆに一致するように配置されている。

したがって第１リフレクタ７は、第１ＬＥＤ６から出射された光の一部を反射し、投射レンズ１０の後方に収束させる。投射レンズ１０は、後方より入射した光を前方に照射し、後側焦点上の像を車両前方の鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影する。

導光部材１５は、ポリメチルメタクリレートやポリカーボネート等の樹脂からなる透明な部材である。図３に示すように、導光部材１５は、車両の左右方向に延びる第１部分１５ａと、車両の前後方向に延びる第２部分１５ｂとを有している。導光部材１５の第１部分１５ａは、光軸Ａｘ上において投射レンズ１０の前方を横切るように配置され、図２に示すように、投射レンズ１０の前面に形成された凹部１０ａ内に収容されている。

本発明の第２半導体発光素子としての第２ＬＥＤ１３は、図３に示すように、導光部材１５の第２部分１５ｂの後端に形成された端面１５ｃに対向する位置に配置される。

導光部材１５は、内部反射を利用して入射した光を所定の方向へ出射する周知の構成を有している。第２ＬＥＤ１３から出射された光は、導光部材１５の端面１５ｃに入射し、内部反射を受けて車両の外側へ向けて出射される。当該出射光が透光カバー２を通じて視認されることにより、導光部材１５全体が発光して見える。発光する導光部材１５は、クリアランスライトやデイタイムランニングライトの光源として用いられる。

レンズホルダ１１の上面の一部は、第１リフレクタ７により反射された光の一部を投射レンズ１０へ向けて反射する第２リフレクタ１４とされている。第２リフレクタ１４の有する反射面の前端部１４ａは、第１リフレクタ７が備える反射面の第２焦点Ｆのやや前方に配置される。第２リフレクタ１４の反射面は、前端部１４ａより後方に向かうにつれ光軸Ａｘから下方に離間するように傾斜している。これにより、第２リフレクタ１４により反射されて投射レンズ１０に入射した光Ｌは、導光部材１５を避けて投射レンズ１０より出射される。

第２リフレクタ１４の前端部１４ａが第１リフレクタ７の第２焦点Ｆのやや前方に配置されているため、第１ＬＥＤ６から出射され第１リフレクタ７により反射された光の一部は、当該前端部１４ａにより遮られることとなる。その結果、図４の（ｂ）に符号ＰＬで示すロービーム配光パターンを車両前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成する。ロービーム配光パターンは、車両の近距離前方を照明するためのものである。

図４の（ａ）は、第２リフレクタ１４の前端部１４ａを前方から見た外観を模式的に示す正面図である。前端部１４ａは、第１水平上端縁１４ａ１、第２水平上端縁１４ａ２、および傾斜上端縁１４ａ３を備えている。第１水平上端縁１４ａ１は、鉛直線Ｖ−Ｖの車幅方向右側（図の左側）において水平線Ｈ−Ｈに沿って延在している。第２水平上端縁１４ａ２は、鉛直線Ｖ−Ｖの車幅方向左側（図の右側）において水平線Ｈ−Ｈのやや上方において水平に延在している。傾斜上端縁１４ａ３は、第１水平上端縁１４ａ１と第２水平上端縁１４ａ２を接続するように傾斜して延在している。傾斜上端部１４ａ３の傾斜角は、例えば４５度である。

ロービーム配光パターンＰＬは、左側配光パターン（車両が左車線を走行することを義務付けられている地域において使用されるもの）であり、その上端縁に第１カットオフラインＣＢ１、第２カットオフラインＣＢ２、および第３カットオフラインＣＢ３を有している。第１カットオフラインＣＢ１と第２カットオフラインＣＢ２は、鉛直線Ｖ−Ｖを境にして左右段違いで水平方向に延在している。以降の説明においては、必要に応じて第１〜３カットオフラインＣＢ１〜ＣＢ３を「カットオフラインＣＢ」と総称する。

第１カットオフラインＣＢ１は、第２リフレクタ１４の第１水平上端縁１４ａ１により形成されて水平線Ｈ−Ｈに沿って延在しており、自車線側カットオフラインとして利用される。第２カットオフラインＣＢ２は、第２リフレクタ１４の第２水平上端縁１４ａ２により形成されて水平線Ｈ−Ｈのやや下方において水平に延在しており、対向車線側カットオフラインとして利用される。第３カットオフラインＣＢ３は、第２リフレクタ１４の傾斜上端縁１４ａ３により形成され、第１カットオフラインＣＢ１の右端部から右下方に向かって斜めに延在し、第２カットオフラインＣＢ２の左端部に接続している。

すなわち第２リフレクタ１４の端縁としての第１水平上端縁１４ａ１、第２水平上端縁１４ａ２、傾斜上端縁１４ａ３は、第１リフレクタ７により反射された光が投射レンズ１０を通過して形成されるロービーム配光パターンＰＬの端縁の一部である、カットオフラインＣＢを形成するものである。

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、例えばクリアランスライトやデイタイムランニングライトのように、車両前方の所定領域を照明する用途とは異なる目的で使用される導光部材１５が投射レンズ１０を横切るように配置される。そのため用途が異なる複数の光学系ユニットが車両の上下方向に配列される構成と比較すると、前照灯１の車両上下方向の寸法を大幅に小さくすることができる。

さらに導光部材１５の一部は、投射レンズ１０の前面に形成された凹部１０ａ内に配置されているため、前照灯１の車両前後方向の寸法を小さくすることができる。

また第２リフレクタ１４により反射されて投射レンズ１０に入射する光は、導光部材１５を避けて投射レンズ１０から出射するように、第２リフレクタ１４および投射レンズ１０が構成されているため、投射レンズ１０の前方を横切るように配置された導光部材１５が第１ＬＥＤ６から出射された光による照明を阻害することはない。したがって前照灯１の小型化と光源光の利用効率維持を両立させることができる。

また図４を参照して説明したように、第２リフレクタ１４は、車両の前方にロービーム配光パターンＰＬを形成するためのシェードとしても機能している。そのため部品点数が削減され、前照灯１の小型化・軽量化に寄与する。またロービーム配光パターンＰＬの非照射領域を区画形成するために遮られた光は、第２リフレクタ１４の反射面により投射レンズ１０へ向かって反射される。そのため第１ＬＥＤ６から出射された光を最大限活用することができ、ロービーム配光パターンＰＬの照度を高めることができる。

また投射レンズ１０の前方を横切る導光部材１５は、内部反射を利用して入射光を所定の方向へ出射させる透明部材により構成されている。したがって導光部材１５の非発光時において投射レンズ１０の外観に生ずる違和感を抑制することができる。一方発光時においては、斬新かつ魅力的な外観を提供することができる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

光源として用いる半導体発光素子は、ＬＥＤに限られるものではない。レーザダイオードや有機ＥＬ発光素子を用いてもよい。

導光部材１５は、必ずしも光軸Ａｘ上において投射レンズ１０の前方を横切ることを要しない。搭載される車両の仕様上の要請に応じて、適宜の位置と数をもって投射レンズ１０の前方を横切る構成とすることができる。この場合、第２リフレクタ１４により反射されて投射レンズ１０に入射する光が、導光部材１５を避けて投射レンズ１０から出射されるように、第２リフレクタ１４と投射レンズ１０の形状と配置を適宜調整することを要する。

導光部材１５は、その全体が投射レンズ１０の前面に形成された凹部１０ａ内に配置される構成としてもよい。

導光部材１５は、必ずしも内面反射を利用する透明部材を用いることを要しない。第２ＬＥＤ１３から出射された光を所定方向へ向けて出射することができる限りにおいて、適宜の形状を有する反射面を備えたリフレクタを用いる構成としてもよい。

第１ＬＥＤ６、第１リフレクタ７、投射レンズ１０、第２ＬＥＤ１３、第２リフレクタ１４、導光部材１５は、必ずしも光学系ユニット５として一体部品を構成することを要しない。第１リフレクタ７が第１ＬＥＤ６から出射された光の一部を反射して投射レンズ１０の後方に収束させ、投射レンズ１０が第１ＬＥＤ６の前方に配置されて入射した光を透光カバー２を通じて前方に照射し、導光部材１５が投射レンズ１０の前方を横切るように配置されて第２ＬＥＤ１３から入射された光を所定の方向に出射し、第２リフレクタ１４が第１リフレクタ７により反射された光の一部を投射レンズ１０に向けて反射し、第２リフレクタ１４により反射されて投射レンズ１０に入射した光が導光部材１５を避けて投射レンズ１０より出射される限りにおいて、これらの要素部品は、個別に灯室４内に配置される構成としてもよい。

第１ＬＥＤ６は、ロービーム配光パターンＰＬを形成する用途に限られず、導光部材１５の発光時において常時点灯されることのない各種用途の光源として用いられる構成としてもよい。この場合、必ずしも第２リフレクタ１４が配光パターンを形成するためのシェードとして用いられることを要しない。

本発明の車両用灯具は、前照灯１の用途に限られるものではない。すなわち投射レンズ１０が光を照射する「前方」とは、車両の前方に限られるものではない。本発明は、自身の「前方」に光を照射し、所定の配光パターンを形成するために用いられる投射レンズ１０を備える、あらゆる車両用灯具に適用することができる。

１：前照灯、２：透光カバー、３：ランプハウジング、４：灯室、５：光学系ユニット、６：第１ＬＥＤ、７：第１リフレクタ、１０：投射レンズ、１０ａ：凹部、１３：第２ＬＥＤ、１４：第２リフレクタ、１４ａ：第２リフレクタの前端部、１５：導光部材、ＣＢ：カットオフライン、ＰＬ：ロービーム配光パターン

Claims (5)

1. 車両用灯具の灯室に収容される光学系ユニットであって、
   第１半導体発光素子と、
   前記第１半導体発光素子の前方に配置され、後方から入射した光を前方に照射する構成とされた投射レンズと、
   前記第１半導体発光素子から出射された光の一部を反射し、前記投射レンズの後方に収束させる第１リフレクタと、
   第２半導体発光素子と、
   前記投射レンズの前方を横切るように配置され、前記第２半導体素子から入射された光を所定の方向へ出射する導光部材と、
   前記第１リフレクタにより反射された光の一部を前記投射レンズに向けて反射する第２リフレクタとを備え、
   前記第２リフレクタにより反射されて前記投射レンズに入射した光は、前記導光部材を避けて当該投射レンズより出射される構成とされている、光学系ユニット。
2. 前記第２リフレクタの端縁は、前記第１リフレクタにより反射された光が前記投射レンズを通過することにより形成される配光パターンの端縁の一部を形成する、請求項１に記載の光学系ユニット。
3. 前記導光部材の少なくとも一部は、前記投射レンズに形成された凹部内に配置されている、請求項１または２に記載の光学系ユニット。
4. 前記導光部材は、内部反射を利用して光を前記所定の方向へ出射する透明部材である、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系ユニット。
5. ハウジングと、
   前記ハウジングに装着されて灯室を区画形成する透光カバーと、
   前記灯室内に配置された第１半導体発光素子と、
   前記第１半導体発光素子の前方に配置され、入射した光を前記透光カバーを通じて前方に照射する構成とされた投射レンズと、
   前記灯室内に配置され、前記第１半導体発光素子から出射された光の一部を反射し、前記投射レンズの後方に収束させる第１リフレクタと、
   前記灯室内に配置された第２半導体発光素子と、
   前記灯室内において前記投射レンズの前方を横切るように配置され、前記第２半導体素子から入射された光を所定の方向へ出射する導光部材と、
   前記灯室内に配置され、前記第１リフレクタにより反射された光の一部を前記投射レンズに向けて反射する第２リフレクタとを備え、
   前記第２リフレクタにより反射されて前記投射レンズに入射した光は、前記導光部材を避けて当該投射レンズより出射される構成とされている、車両用灯具。

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