JP2015170423A

JP2015170423A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2015170423A
Application number: JP2014043226A
Authority: JP
Inventors: 裕介仲田; Yusuke Nakada
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-28
Also published as: US20150252975A1; US9574732B2

Abstract

【課題】複数の発光素子を有する車両用灯具の小型化を図るための技術を提供する。【解決手段】本発明のある態様の車両用灯具１は、発光面１４２が灯具前方側を向くようにして配列された複数の発光素子１４０と、複数の発光素子１４０のそれぞれに対向し、対向する発光素子１４０の光源像を灯具前方に投影する複数の投影領域１６２を有する投影レンズ１６０とを備える。投影レンズ１６０の灯具後方面１６０ｂは、対向する発光素子側に突出する***部を各投影領域１６２に有する。投影レンズ１６０の灯具前方面１６０ａは、灯具後方面１６０ｂよりも平坦である。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に自動車などの車両に用いられる車両用灯具に関する。

特許文献１には、複数の発光素子と、各発光素子に対応する複数の投影レンズとを備えた車両用灯具が開示されている。この車両用灯具では、各投影レンズ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構成され、間隔をおいてマトリクス状に配列されている。

特許第４６７５８７４号公報

一般に、車両には車両用灯具の設置スペースを小さくしたいという要求がある。よって、車両用灯具には小型化が求められる。本発明者は、複数の発光素子を有する車両用灯具について鋭意研究を重ねた結果、従来の車両用灯具にはさらなる小型化の余地があることを見出した。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の発光素子を有する車両用灯具の小型化を図るための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具である。当該車両用灯具は、発光面が灯具前方側を向くようにして配列された複数の発光素子と、複数の発光素子のそれぞれに対向し、対向する発光素子の光源像を灯具前方に投影する複数の投影領域を有する投影レンズと、を備える。投影レンズの灯具後方面は、対向する発光素子側に突出する***部を各投影領域に有し、投影レンズの灯具前方面は、灯具後方面よりも平坦である。この態様によれば、複数の発光素子を有する車両用灯具の小型化を図ることができる。

上記態様において、***部は、投影領域の光照射方向に対して垂直な第１方向と、光照射方向及び第１方向に対して垂直な第２方向とについて、光源像の投影像が、光源像の形状に対して第２方向よりも第１方向により拡散された形状となるような***形状を有してもよい。また、上記いずれかの態様において、***部は、尾根部を有してもよい。また、上記態様において、一部の***部は、その尾根部の延在方向が他の***部における尾根部の延在方向に対して傾いてもよい。さらに、上記いずれかの態様において、発光面は略長方形状を有し、その長手方向が、対向する***部における尾根部の延在方向に対して平行であってもよい。これらの態様によれば、多様な配光パターンをより簡単に形成することができる。

本発明によれば、複数の発光素子を有する車両用灯具の小型化を図るための技術を提供することができる。

実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す正面図である。実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。灯具後方側から見た投影レンズの斜視図である。発光面と、第１の投影領域と、第１の投影領域により投影される投影像とを示す模式図である。発光面と第１の投影領域との位置関係を示す模式図である。発光面と、第２の投影領域と、第２の投影領域により投影される投影像とを示す模式図である。発光面と第２の投影領域との位置関係を示す模式図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す正面図である。図２は、実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。本実施の形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として車両左側の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、灯具ユニット１００が収容される。灯具ユニット１００は、いわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットであり、光源搭載部１２０と、複数の発光素子１４０と、投影レンズ１６０と、レンズホルダ１８０とを備える。

光源搭載部１２０は、略平板状の部材であり、その主表面が灯具前後方向を向くように配置される。灯具前方側を向く主表面には、複数の発光素子１４０が搭載される。また、当該主表面には、発光素子１４０が電気的に接続される配線パターン（図示せず）が形成される。灯具後方側を向く主表面には、放熱フィン１２２が設けられる。発光素子１４０で生じる熱は、光源搭載部１２０を介して放熱フィン１２２に伝達される。

発光素子１４０は、例えばＬＥＤ等の半導体発光素子で構成される。発光素子１４０は、略長方形状の発光面１４２を有する（図４、図６参照）。発光素子１４０は、半導体発光素子と、半導体発光素子の光を波長変換する蛍光体とが組み合わされた構造を有してもよい。複数の発光素子１４０は、発光面１４２が灯具前方側、すなわち投影レンズ１６０側を向くようにして光源搭載部１２０の素子搭載面上に配列される。

投影レンズ１６０は、複数の発光素子１４０の灯具前方側に配置され、各発光素子１４０の光源像を灯具前方に投影するレンズである。投影レンズ１６０は、複数の投影領域１６２を有する。複数の投影領域１６２のそれぞれは、複数の発光素子１４０のそれぞれに対向し、対向する発光素子１４０の光源像を灯具前方に投影する。発光素子１４０の光源像は、発光面１４２の形状に対応する。投影レンズ１６０が有する投影領域１６２には、第１の投影領域１６２ａと、第２の投影領域１６２ｂとが含まれる。第１の投影領域１６２ａと第２の投影領域１６２ｂとの相違については後に詳細に説明する。投影レンズ１６０は、複数の投影領域１６２が互いに結合した一部材（一枚のレンズの表面を加工して複数の投影領域１６２を作り込んだ部材）で構成されている。なお、各投影領域１６２に対応する個別の小レンズを配列して、投影レンズ１６０が構成されてもよい。

本実施の形態では、９個の投影領域１６２が３×３のマトリクス状に配列されている。また、投影レンズ１６０は、６つの第１の投影領域１６２ａと３つの第２の投影領域１６２ｂを有し、第２の投影領域１６２ｂが斜めに配列されている。なお、投影レンズ１６０が有する投影領域１６２の数、配列、第１の投影領域１６２ａと第２の投影領域１６２ｂの数の比率は特に限定されない。各投影領域１６２は、隣り合う投影領域１６２が互いに共通の辺を有するように配列されている。これにより、隣り合う投影領域１６２間の距離を小さくすることができるため、投影レンズ１６０の小型化、ひいては灯具ユニット１００の小型化を図ることができる。また、各投影領域１６２は、灯具正面から見て矩形状、さらには正方形状である。これによっても、隣り合う投影領域１６２間の距離を小さくすることができるため、投影レンズ１６０及び灯具ユニット１００の小型化が可能である。

投影レンズ１６０はその周縁部が、筒状のレンズホルダ１８０の灯具前方側端部に固定される。レンズホルダ１８０の灯具後方側端部は、光源搭載部１２０に固定される。これにより、投影レンズ１６０は、各投影領域１６２が各発光素子１４０と対向するよう姿勢が保持された状態で光源搭載部１２０に支持される。

光源搭載部１２０の周縁部には螺孔が設けられており、ランプボディ２の壁面に回転自在に支持されたエイミングスクリュー６がこの螺孔に螺合する。また、光源搭載部１２０にはジョイント受け部１２４が灯具後方に突出するように設けられており、ランプボディ２の壁面を貫通して灯具前方に延出するレベリングシャフト８がジョイント受け部１２４に連結される。また、レベリングシャフト８は、レベリングアクチュエータ１０に接続される。車両用灯具１は、エイミングスクリュー６と、レベリングシャフト８及びレベリングアクチュエータ１０とにより、灯具ユニット１００の光軸を上下左右に調整可能である。なお、灯具ユニット１００の支持機構は特にこの構造に限定されない。

続いて、投影レンズ１６０の構造、投影レンズ１６０と発光素子１４０の配置等について詳細に説明する。図３は、灯具後方側から見た投影レンズ１６０の斜視図である。図４は、発光面１４２と、第１の投影領域１６２ａと、第１の投影領域１６２ａにより投影される投影像Ｐａとを示す模式図である。図５は、発光面１４２と第１の投影領域１６２ａとの位置関係を示す模式図である。図６は、発光面１４２と、第２の投影領域１６２ｂと、第２の投影領域１６２ｂにより投影される投影像Ｐｂとを示す模式図である。図７は、発光面１４２と第２の投影領域１６２ｂとの位置関係を示す模式図である。図４及び図６は、灯具斜め後方から見た投影領域と発光面とを図示している。図５及び図７は、灯具正面から見た投影領域と発光面とを図示している。また、図３〜図７では、灯具後方面１６０ｂに設けられる***形状を理解しやすくするために、灯具後方面１６０ｂに***形状に沿った線を伏している。

投影レンズ１６０は、その灯具後方面１６０ｂに***部１６４を有する。***部１６４は、各投影領域１６２に設けられる。各***部１６４は、対向する発光素子１４０側に突出する形状を有する。一方、投影レンズ１６０の灯具前方面１６０ａには***部１６４が設けられておらず、灯具前方面１６０ａは平面、あるいはわずかに湾曲した形状を有する。したがって、灯具前方面１６０ａは、灯具後方面１６０ｂよりも平坦である。

各***部１６４は、投影領域１６２の光照射方向Ｘ（図３，４，６における矢印Ｘ）に対して垂直な第１方向Ｙ（図４，６における矢印Ｙ）と、光照射方向Ｘ及び第１方向Ｙに対して垂直な第２方向Ｚ（図４，６における矢印Ｚ）とについて、光源像を灯具前方に投影して形成される投影像Ｐａ，Ｐｂが、光源像の形状（すなわち発光面１４２の形状）に対して第２方向Ｚよりも第１方向Ｙにより拡散された形状となるような***形状を有する。ここで、投影領域１６２の光照射方向Ｘとは、例えば当該投影領域１６２とこれに対向する発光素子１４０との組み合わせからなるサブユニットの光軸と平行な方向である。各サブユニットの光軸は、例えば発光面１４２の中心Ｏと、灯具前方に投影される投影像の中心とを通る軸である。

本実施の形態の***部１６４は、第２方向Ｚよりも第１方向Ｙに光源像を拡大する***形状として、尾根部１６４ａを有する。尾根部１６４ａは、言い換えれば峰形状部あるいは稜線部である。尾根部１６４ａは、第１方向Ｙに対して平行に延在する。すなわち、***部１６４は、第１方向Ｙに対して垂直な断面の形状が、少なくとも投影領域１６２の中心を含む第１方向Ｙの所定範囲ではいずれの第１方向Ｙ位置においても凸状であり、凸状の頂部が連続して尾根部１６４ａが形成されている。そして、***部１６４は、シリンドリカルレンズと同様の作用により、発光面１４２の形状を第２方向Ｚよりも第１方向Ｙにより拡大して灯具前方に投影することができる。

一部の***部１６４は、その尾根部１６４ａの延在方向が他の***部１６４における尾根部１６４ａの延在方向に対して傾いている。本実施の形態では、第１の投影領域１６２ａにおける尾根部１６４ａの延在方向に対して、第２の投影領域１６２ｂにおける尾根部１６４ａの延在方向が傾いている。例えば、第１の投影領域１６２ａにおける尾根部１６４ａの延在方向は水平方向に対して平行であり、第２の投影領域１６２ｂにおける尾根部１６４ａは、水平方向に対して１５°傾いている。

また、図５，７に示すように、略長方形状の発光面１４２は、その長手方向Ｌ１が、対向する***部１６４における尾根部１６４ａの延在方向Ｌ２に対して平行である。よって、第１の投影領域１６２ａの***部１６４と対向する発光面１４２は、その長手方向Ｌ１が水平方向に延在する。また、第２の投影領域１６２ｂの***部１６４と対向する発光面１４２は、その長手方向Ｌ１が水平方向に対して１５°傾いている。

さらに、発光素子１４０は、灯具正面から見たときの発光面１４２の中心Ｏが、尾根部１６４ａの中心Ｑに対してずれるように、投影領域１６２に対して配置される。第１の投影領域１６２ａでは、発光面１４２の中心Ｏが尾根部１６４ａの中心Ｑに対して鉛直方向上側にずれている。同様に、第２の投影領域１６２ｂでも、発光面１４２の中心Ｏが尾根部１６４ａの中心Ｑに対して鉛直方向上側にずれている。このように、発光面１４２の中心Ｏを***部１６４の中心Ｑに対してずらすことで、発光面１４２の辺を用いて灯具前方に明瞭な明暗境界線を形成することができる。

このような構成を備える車両用灯具１は、第１の投影領域１６２ａによって、図４に示すような水平方向に延在する投影像Ｐａを形成することができる。また、第２の投影領域１６２ｂによって、図６に示すような斜めに傾いた投影像Ｐｂを形成することができる。投影像Ｐａ，Ｐｂは、投影領域１６２によって光源像が第２方向Ｚに対して第１方向Ｙにより拡散された像であるため、その短辺に対する長辺の比（長辺／短辺）が、発光面１４２の短辺に対する長辺の比に比べて大きい。

そして、車両用灯具１は、複数の投影像Ｐａと複数の投影像Ｐｂとを重ね合わせることで、水平方向に延在する水平カットオフラインと、水平方向に対して斜めに延在する斜めカットオフラインとを有する配光パターンを形成することができる。このような配光パターンとしては、例えばロービーム用配光パターンを挙げることができる。ロービーム用配光パターンの形状は公知であるため、その詳細な説明は省略する。第２の投影領域１６２ｂにおける尾根部１６４ａの傾斜角度は、形成する配光パターンの形状に応じて調整することができる。

車両用灯具１は、複数の発光素子１４０をそれぞれ独立に点灯させることができる。このため、形成する配光パターンの形状や、照度等を変更することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る車両用灯具１は、複数の発光素子１４０と、複数の発光素子１４０のそれぞれに対向し、対向する発光素子１４０の光源像を灯具前方に投影する複数の投影領域１６２を有する投影レンズ１６０と、を備える。そして、投影レンズ１６０の灯具後方面１６０ｂは、発光素子１４０側に突出する***部１６４を各投影領域１６２に有し、投影レンズ１６０の灯具前方面１６０ａは、灯具後方面１６０ｂよりも平坦である。これにより、複数の投影レンズが間隔をおいて配列されていた従来の車両用灯具に比べて小型化を図ることができる。また、前方側表面が凸面で後方側表面が平面である従来の平凸非球面レンズと、前方側表面が平面で後方側表面が凸面の各投影領域１６２とを比較した場合、それぞれの灯具上下方向及び灯具左右方向の長さを一致させたとき、投影領域１６２の方が、従来の平凸非球面レンズに比べて、灯具前後方向の長さを短縮することができる。これによっても、車両用灯具１の小型化を図ることができる。

また、***部１６４は、投影領域１６２の光照射方向Ｘに対して垂直な第１方向Ｙと、光照射方向Ｘ及び第１方向Ｙに対して垂直な第２方向Ｚとについて、投影像Ｐａ，Ｐｂが、光源像の形状に対して第２方向Ｚよりも第１方向Ｙにより拡散された形状となるような***形状を有する。具体的には、***部１６４は尾根部１６４ａを有する。また、***部１６４の一部は、尾根部１６４ａの延在方向Ｌ２が他の***部１６４における尾根部１６４ａの延在方向Ｌ２に対して傾いている。さらに、***部１６４は略長方形状を有し、その長手方向Ｌ１が、対向する***部１６４における尾根部１６４ａの延在方向Ｌ２に対して平行である。これらにより、水平方向に拡散された配光パターンや斜めカットオフラインを有する配光パターンを含む多様な配光パターンを、より簡単に形成することができる。また、多様な配光パターンの形成を実現する上で、シェード等の他の部材を追加する必要がないため、車両用灯具の大型化を回避することができる。

また、投影レンズ１６０は、複数の投影領域１６２を有し、各投影領域１６２に対応する発光素子１４０が互いに独立に点灯する。さらに、灯具前方面１６０ａは略平面である。このため、車両用灯具１の意匠性を向上させることができる。さらに、上述したように斜めカットオフラインの形成を尾根部１６４ａと発光面１４２とを傾けるだけで実現しているため、車両用灯具１の意匠性を保持したまま、また投影レンズ１６０の設置スペースを変更することなく、斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態と以下の変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

１車両用灯具、１４０発光素子、１４２発光面、１６０投影レンズ、１６０ａ灯具前方面、１６０ｂ灯具後方面、１６２投影領域、１６４ ***部、１６４ａ尾根部、Ｌ１長手方向、Ｌ２延在方向、Ｐａ，Ｐｂ投影像、Ｘ光照射方向、Ｙ第１方向、Ｚ第２方向。

Claims

発光面が灯具前方側を向くようにして配列された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子のそれぞれに対向し、対向する発光素子の光源像を灯具前方に投影する複数の投影領域を有する投影レンズと、を備え、
前記投影レンズの灯具後方面は、対向する発光素子側に突出する***部を各投影領域に有し、
前記投影レンズの灯具前方面は、前記灯具後方面よりも平坦であることを特徴とする車両用灯具。
前記***部は、前記投影領域の光照射方向に対して垂直な第１方向と、前記光照射方向及び前記第１方向に対して垂直な第２方向とについて、前記光源像の投影像が、前記光源像の形状に対して前記第２方向よりも前記第１方向により拡散された形状となるような***形状を有する請求項１に記載の車両用灯具。
前記***部は、尾根部を有する請求項１又は２に記載の車両用灯具。
一部の前記***部は、その前記尾根部の延在方向が他の***部における尾根部の延在方向に対して傾いている請求項３に記載の車両用灯具。
前記発光面は略長方形状を有し、その長手方向が、対向する前記***部における前記尾根部の延在方向に対して平行である請求項３又は４に記載の車両用灯具。