JP2018101561A - 車両用前照灯モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】色収差を抑制しつつ意匠出射面の形状の自由度を向上できる車両用前照灯モジュールを提供する。【解決手段】車両用前照灯モジュール10が、屈折率の異なる複数種類の透光部材13を一体的に形成したレンズ体11と、光軸に沿った光線Lをレンズ体11に向けて出射する光源12と、を有し、レンズ体11は、光線Lをレンズ体11の内部に入射させる入射面14と、レンズ体11の内部において他種の透光部材13同士の境界を構成し光線Lを屈折させる境界屈折面15と、光線Lを内部反射させる内部反射面16と、光線Lを車両の前方に向けて出射する意匠出射面17と、を有し、入射面14および意匠出射面17のいずれか一方または双方に光線Lが法線に対して斜めに入射するとともに、境界屈折面15に光線Lが法線に対して斜めに入射する。【選択図】図2
Description
本発明は、車両用前照灯モジュールに関する。
従来、異なる屈折率・分散率の透明樹脂部材の二種類を用いて、二色成形で両凸レンズとメニスカスレンズを一体化した投影レンズを用いることにより、明暗境界線などの配光に着色を生じないプロジェクター型車両用前照灯モジュールが提案されている(下記特許文献1参照)。また、入射屈折、内面反射および出射屈折を制御した導光部材により、屈折光線経路の光線は下向きに配光し、非屈曲光線経路の光線でカットオフを形成した車両用前照灯モジュールが提案されている(下記特許文献2参照)。
特許文献1の投影レンズでは出射面が凸面形状に形成されている。特許文献2では、色収差が生じないように出射面が前方に対して垂直な面に形成されている。従来の車両用前照灯モジュールでは、出射面を傾斜面などの各種の意匠形状に形成すると色収差が生じてしまい、車両用前照灯モジュールの出射面の形状の自由度が小さかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、色収差を抑制しつつ意匠出射面の形状の自由度を向上できる車両用前照灯モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための一実施態様の車両用前照灯モジュールは、車両の前方に向けて配光する車両用前照灯モジュールにおいて、屈折率の異なる複数種類の透光部材を一体的に形成したレンズ体と、光軸に沿った光線を前記レンズ体に向けて出射する光源と、を有し、前記レンズ体は、前記光線をレンズ体の内部に入射させる入射面と、前記レンズ体の内部において他種の前記透光部材同士の境界を構成し前記光線を屈折させる境界屈折面と、前記光線を内部反射させる内部反射面と、前記光線を車両の前方に向けて出射する意匠出射面と、を有し、前記入射面および前記意匠出射面のいずれか一方または双方に前記光線が法線に対して斜めに入射するとともに、前記境界屈折面に前記光線が法線に対して斜めに入射する。
上述の構成によれば、入射面および意匠出射面に光線を斜めに入射させる。すなわち、入射面および意匠出射面を光線の入射方向に対して自由に配置することができ意匠性の高い車両用灯具を実現できる。しかしながら、入射面および意匠出射面に光線を斜めに入射させると、光の波長の屈折率の差に起因して、色収差を生じてしまう。これに対し、上述の構成によれば、レンズ体が内部に光線が斜めに入射する境界屈折面を有する。これにより、入射面および意匠出射面のいずれか一方または双方に光線が斜めに入射することで生じる色収差を、境界屈折面により調整して色収差を低減できる。すなわち、上述の構成によれば、入射面および意匠出射面の各入射角に応じて境界屈折面の入射角を適切に調整することで、意匠出射面が各種の形状を有していても意匠出射面から出射される光線の色収差を抑制することができる。したがって色収差を抑制しつつ意匠出射面の形状の自由度を向上させた車両用前照灯モジュールを提供できる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、前記第1の透光部材は、前記入射面を含み、前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記入射面から入射した前記光線を前記第2の透光部材に入射させる第1の境界屈折面を含み、前記第1の透光部材の屈折率および前記第2の透光部材の屈折率の違いに応じて、前記入射面における前記光線の入射角と前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角とを互いに異ならせていてもよい。
上述の構成によれば、第1の透光部材の屈折率と第2の透光部材の屈折率との違いに応じて、入射面における光線の入射角と第1の境界屈折面における光線の入射角とを適切に異ならせることで、意匠出射面から出射される光線の色収差をより効果的に抑制できる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、前記第1の透光部材は、前記意匠出射面を含み、前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記第2の透光部材の内部を通過した前記光線を前記第1の透光部材に入射させる第2の境界屈折面を含み、前記第1の透光部材の屈折率および前記第2の透光部材の屈折率の違いに応じて、前記意匠出射面における前記光線の入射角と前記第2の境界屈折面における前記光線の入射角を互いに異ならせていてもよい。
上述の構成によれば、第1の透光部材の屈折率と第2の透光部材の屈折率との違いに応じて、意匠出射面における光線の入射角と第2の境界屈折面における光線の入射角とを適切に異ならせることで、意匠出射面から出射される光線の色収差をより抑制し易くできる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、前記第1の透光部材は、前記入射面および前記意匠出射面を含み、前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記入射面から入射した前記光線を前記第2の透光部材に入射させる第1の境界屈折面と、前記第2の透光部材の内部を通過した前記光線を前記第1の透光部材に入射させる第2の境界屈折面と、を含んでいてもよい。
上述の構成によれば、入射面と意匠出射面との間で複数の境界屈折面により色収差を複数回調整することができるので、意匠出射面から出射される光線の色収差をより確実に抑制することができる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角と前記第2の境界屈折面における前記光線の出射角とを互いに異ならせていてもよい。
上述の構成によれば、第1の境界屈折面における屈折角と第2の境界屈折面における屈折角とを確実に異ならせることができるので、色収差を確実に抑制することができる。
上述の構成によれば、第1の境界屈折面における屈折角と第2の境界屈折面における屈折角とを確実に異ならせることができるので、色収差を確実に抑制することができる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、前記第1の透光部材の屈折率は、前記第2の透光部材の屈折率より大きく、前記第2の境界屈折面における前記光線の入射角は、前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角より大きくてもよい。
上述の構成によれば、第1の透光部材の屈折率が第2の透光部材の屈折率より大きいので、第1の境界屈折面における屈折角よりも第2の境界屈折面における屈折角の方が大きくなる。そのため第2の界面屈折面に対する光線の入射角の調整で、より大きく色収差を抑制し易くできる。
上記の車両用前照灯モジュールにおいて、前記意匠出射面が前記車両の上下方向に対して傾斜していてもよい。
上述の構成によれば、車両の上下方向に対して傾斜したデザインを有して色収差を抑制できる意匠出射面を形成することができる。
上述の構成によれば、車両の上下方向に対して傾斜したデザインを有して色収差を抑制できる意匠出射面を形成することができる。
本発明によれば、色収差を抑制しつつ意匠出射面の形状の自由度を向上できる車両用前照灯モジュールを提供することができる。
以下、本発明の一実施形態である車両用前照灯モジュールについて図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る車両用前照灯モジュール10の斜視図であり、図2は図1に示す車両用前照灯モジュールの断面図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る車両用前照灯モジュール10の斜視図であり、図2は図1に示す車両用前照灯モジュールの断面図である。
車両用前照灯モジュール10は、車両の前方に向けて配光する車両用前照灯モジュール10であり、レンズ体11と光源12とを有する。
光源12は、可視光をレンズ体11に向けて出射する各種発光素子からなる。出射される光には光軸に沿った光線Lが含まれる。なお、本明細書において、光軸に沿う光線Lとは、光源12から無数に出射される光線のうち、光軸上に位置する光線を意味する。光線Lは、無数の光線のうち最も輝度の高い代表的な光線である。したがって、光軸に沿う光線Lは、光源12の略中央から出射される。また、光軸に沿う光線Lは、互いに異なる屈折角で屈折する所定幅の波長帯域の光線のうち、略中央の波長帯の光線である。
光源12は、可視光をレンズ体11に向けて出射する各種発光素子からなる。出射される光には光軸に沿った光線Lが含まれる。なお、本明細書において、光軸に沿う光線Lとは、光源12から無数に出射される光線のうち、光軸上に位置する光線を意味する。光線Lは、無数の光線のうち最も輝度の高い代表的な光線である。したがって、光軸に沿う光線Lは、光源12の略中央から出射される。また、光軸に沿う光線Lは、互いに異なる屈折角で屈折する所定幅の波長帯域の光線のうち、略中央の波長帯の光線である。
レンズ体11は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材(高屈折率材料)13aと第2の透光部材(低屈折率材料)13bとから一体に形成されている。第1の透光部材13aの屈折率が第2の透光部材13bの屈折率より大きくなるように選択されており、第1の透光部材13aとして例えばポリカーボネート等を用い、第2の透光部材13bとして例えばメタクリル樹脂等を用いている。レンズ体11は、第1の透光部材13aと第2の透光部材13bとの二色成型により形成できる。
レンズ体11は、光源12からの光線Lをレンズ体11内部に入射させる入射面14と、互いに異なる種類の透光部材13同士の境界からなり光線Lを屈折させる境界屈折面15と、光線Lを内部反射させる内部反射面16と、反射された光線Lを車両の前方に出射する意匠出射面17と、を有する。
入射面14および意匠出射面17は、光線Lが法線に対して斜めに入射する傾斜面により構成されている。また、本実施形態において、入射面14における光線Lの入射角α1と、意匠出射面17における光線Lの出射角β4と、が互いに異なる。このため、レンズ体が1種類の透光部材により形成されている場合においては、色収差が生じる虞がある。後段に説明するように、本実施形態によれば、レンズ体11が、複数種類の透光部材13により形成されるため、かかる色収差を抑制できる。
入射面14は光源12からの光を出来るだけ多く入射できる向きに設定されている。また意匠出射面17は車両用前照灯のデザインにより設定されている。
一方、境界屈折面15は入射面14から入射して意匠出射面17から出射する光線Lの色収差を抑制するように、光線Lが法線に対して適宜調整された角度で斜めに入射する傾斜面により構成されている。
入射面14は光源12からの光を出来るだけ多く入射できる向きに設定されている。また意匠出射面17は車両用前照灯のデザインにより設定されている。
一方、境界屈折面15は入射面14から入射して意匠出射面17から出射する光線Lの色収差を抑制するように、光線Lが法線に対して適宜調整された角度で斜めに入射する傾斜面により構成されている。
第1の透光部材13aにおける入射面14と意匠出射面17との間には、断面略三角形状の凹部が設けられ、第2の透光部材13bが収容されて密着一体化している。第2の透光部材13bが密着することで境界屈折面15が構成されている。
本実施形態のレンズ体11は、入射面14から入射した光線Lを第2の透光部材13bに入射させる第1の境界屈折面15aと、第2の透光部材13bの内部を通過した光線Lを第1の透光部材13aに入射させる第2の境界屈折面15bと、を有している。
第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bは、それぞれ平滑な平面または曲面からなり、光線Lが法線に対して適宜調整された角度で斜めに入射するように傾斜している。
本実施形態のレンズ体11は、入射面14から入射した光線Lを第2の透光部材13bに入射させる第1の境界屈折面15aと、第2の透光部材13bの内部を通過した光線Lを第1の透光部材13aに入射させる第2の境界屈折面15bと、を有している。
第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bは、それぞれ平滑な平面または曲面からなり、光線Lが法線に対して適宜調整された角度で斜めに入射するように傾斜している。
このようなレンズ体11では、入射面14から入射して意匠出射面17から出射する光線Lの色収差を低減するように、好ましくは無くすように第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bの各傾斜角度が調整されている。
第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bの各傾斜角度は、第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2と第2の境界屈折面15bにおける光線Lの出射角β3とが互いに異なるようにするのがよい。
第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bの各傾斜角度は、第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2と第2の境界屈折面15bにおける光線Lの出射角β3とが互いに異なるようにするのがよい。
本実施形態では、第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bの各傾斜角度は、次のように調整することができる。
まず第1の透光部材13aの屈折率および第2の透光部材13bの屈折率の違いに応じて、入射面14における光線Lの入射角α1と第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2とを互いに異ならせるように調整することができる。例えば入射面14における光線Lの入射角α1が第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2より大きくなるように調整してもよい。
まず第1の透光部材13aの屈折率および第2の透光部材13bの屈折率の違いに応じて、入射面14における光線Lの入射角α1と第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2とを互いに異ならせるように調整することができる。例えば入射面14における光線Lの入射角α1が第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2より大きくなるように調整してもよい。
また第1の透光部材13aの屈折率および第2の透光部材13bの屈折率の違いに応じて、第2の境界屈折面15bにおける光線Lの入射角α3と意匠出射面17における光線Lの入射角α4とを互いに異ならせるように調整することができる。例えば意匠出射面17における光線Lの入射角α4が第2の境界屈折面15bにおける光線Lの入射角α3より小さくなるように調整してもよい。
さらに第1の透光部材13aの屈折率および第2の透光部材13bの屈折率の違いに応じて、第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2と第2の境界屈折面15bにおける光線Lの入射角α3とを互いに異ならせるように調整することができる。例えば第2の境界屈折面15bにおける光線Lの入射角α3が第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2より小さくなるように調整してもよい。
このように第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bの傾斜角度がそれぞれ設定されることで、色分離を低減した配光パターンを意匠出射面17から照射することが可能となる。
内部反射面16は、第1の境界屈折面15aおよび第2の境界屈折面15bとは傾斜して対向するように第2の透光部材13bに形成された平滑面に設けられている。内部反射面16は、第1の境界屈折面15aから入射された光線Lを第2の境界屈折面15bに反射可能な位置および角度で設けられている。
この内部反射面16は、入射面14から入射された光の反射を制御することで、車両用前照灯モジュール10から照射される配光パターンを所望の形状に形成することができる。
この内部反射面16は、入射面14から入射された光の反射を制御することで、車両用前照灯モジュール10から照射される配光パターンを所望の形状に形成することができる。
本実施形態では、例えば次のようにして内部反射面16の形状を設定することで、配光パターンを形成している。
まず光源12を中心とした球面を入力波面として、第1の境界屈折面15aを通過した後の光の第1中間波面を設定する。次に、上下方向を軸としたシリンドリカル状の曲面を出力波面として、配光パターンから第2の境界屈折面15b を通過する前の第2中間波面を設定する。そして、第1中間波面と第2中間波面に基づき、第1中間波面から第2中間波面が得られる内部反射面16の形状を設定することができる。
この内部反射面16によりカットオフを有する配光パターンを意匠出射面17から照射可能にしている。
まず光源12を中心とした球面を入力波面として、第1の境界屈折面15aを通過した後の光の第1中間波面を設定する。次に、上下方向を軸としたシリンドリカル状の曲面を出力波面として、配光パターンから第2の境界屈折面15b を通過する前の第2中間波面を設定する。そして、第1中間波面と第2中間波面に基づき、第1中間波面から第2中間波面が得られる内部反射面16の形状を設定することができる。
この内部反射面16によりカットオフを有する配光パターンを意匠出射面17から照射可能にしている。
このような車両用前照灯モジュール10では、光源12から出射した光は、第1の透光部材13aの入射面14で屈折して入射され、第1の透光部材13aと第2の透光部材13bとの界面の第1の境界屈折面15aを屈折して通過する。
この光は第2の透光部材13bの内部反射面16で、第1の透光部材13aと第2の透光部材13bとの界面の第2の境界屈折面15bに向けて反射される。
反射された光は第2の境界屈折面15bで屈折して通過し、第1の透光部材13aの意匠出射面17から屈折して出射され、内部反射面16で形成された所定の配光パターンで前方を照射することができる。
この光は第2の透光部材13bの内部反射面16で、第1の透光部材13aと第2の透光部材13bとの界面の第2の境界屈折面15bに向けて反射される。
反射された光は第2の境界屈折面15bで屈折して通過し、第1の透光部材13aの意匠出射面17から屈折して出射され、内部反射面16で形成された所定の配光パターンで前方を照射することができる。
以上のような車両用前照灯モジュール10によれば、レンズ体11の内部に光線Lが斜めに入射する境界屈折面15を有している。そのため入射面14および意匠出射面17で光線Lが斜めに入射することで生じる色収差を、境界屈折面15により変化させることができる。
これにより入射面14および意匠出射面17の各入射角α1、α4に対して境界屈折面15の入射角α2、α3を適切に調整することで、意匠出射面17が各種の形状を有していても意匠出射面17から出射される光線の色収差を抑制することができる。
従って色収差を抑制しつつ意匠出射面17の形状の自由度を向上することが可能である。
なお、本実施形態では、入射面14および意匠出射面17の双方において、光線Lが斜めに入射する。しかしながら、入射面14および意匠出射面17の何れか一方に、光線が斜めに入射する場合であっても、同様の効果を得ることができる。
これにより入射面14および意匠出射面17の各入射角α1、α4に対して境界屈折面15の入射角α2、α3を適切に調整することで、意匠出射面17が各種の形状を有していても意匠出射面17から出射される光線の色収差を抑制することができる。
従って色収差を抑制しつつ意匠出射面17の形状の自由度を向上することが可能である。
なお、本実施形態では、入射面14および意匠出射面17の双方において、光線Lが斜めに入射する。しかしながら、入射面14および意匠出射面17の何れか一方に、光線が斜めに入射する場合であっても、同様の効果を得ることができる。
この車両用前照灯モジュール10は、入射面14からの光線Lを第2の透光部材13bに入射させる第1の境界屈折面15aと、第2の透光部材13bの内部を通過した光線Lを第1の透光部材13aに入射させる第2の境界屈折面15bと、を有している。
そのため入射面14と意匠出射面17との間で複数の境界屈折面15により色収差を複数回調整することができ、意匠出射面17から出射される光線の色収差を確実に抑制することができる。
そのため入射面14と意匠出射面17との間で複数の境界屈折面15により色収差を複数回調整することができ、意匠出射面17から出射される光線の色収差を確実に抑制することができる。
特に、第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2と第2の境界屈折面15bにおける光線Lの出射角β3とを互いに異ならせているので、第1の境界屈折面15aにおける屈折角と第2の境界屈折面15bにおける屈折角とを確実に異ならせることができる。
即ち、第1の境界屈折面15aから第2の境界屈折面15bへ入射した後で、再び第2の境界屈折面15bから第1の境界屈折面15aに入射するため、第1の境界屈折面15aの入射角α2と第2の境界屈折面15bの出射角β3とが同じであると屈折角も同じになる。そのためこれらを異ならせることで屈折角を確実に異ならせることが可能である。
その結果、意匠出射面17から出射される光線の色収差をより確実に抑制することができる。
即ち、第1の境界屈折面15aから第2の境界屈折面15bへ入射した後で、再び第2の境界屈折面15bから第1の境界屈折面15aに入射するため、第1の境界屈折面15aの入射角α2と第2の境界屈折面15bの出射角β3とが同じであると屈折角も同じになる。そのためこれらを異ならせることで屈折角を確実に異ならせることが可能である。
その結果、意匠出射面17から出射される光線の色収差をより確実に抑制することができる。
この車両用前照灯モジュール10では、第1の透光部材13aの屈折率が第2の透光部材13bの屈折率より大きく、第2の境界屈折面15bにおける光線Lの入射角α3が第1の境界屈折面15aにおける光線Lの入射角α2より大きい。
そのため第1の境界屈折面15aにおける屈折角よりも第2の境界屈折面15bにおける屈折角の方が大きく確保し易く、第2の境界屈折面15bに対する光線Lの入射角α3の調整することで、より大きく色収差を抑制できる。
そのため第1の境界屈折面15aにおける屈折角よりも第2の境界屈折面15bにおける屈折角の方が大きく確保し易く、第2の境界屈折面15bに対する光線Lの入射角α3の調整することで、より大きく色収差を抑制できる。
この車両用前照灯モジュール10では、第1の透光部材13aと第2の透光部材13bとの屈折率の違いに応じて、入射面14の入射角α1と第1の境界屈折面15aの入射角α2とを適切に異ならせたり、意匠出射面17の入射角α4と第2の境界屈折面15bの入射角α3とを適切に異ならせたりすれば、より色収差を抑制し易くできる。
この車両用前照灯モジュール10では、色収差を抑制して光線Lを出射できる意匠出射面17が車両の上下方向に対して傾斜して設けられている。そのため意匠出射面17の意匠を傾斜面でデザインしても色収差を抑制でき、車両用前照灯モジュールのデザインの自由度を確実に向上できる。
次に、図1および図2に示すレンズ体11において色収差を抑制する方法を具体的に説明する。
レンズ体11の入射面14および意匠出射面17は適宜デザインされることで予め設定されている。この例では、光源12からの光軸に沿った光線の入射面14における入射角α1が8.7°に設定されている。一方、意匠出射面17は鉛直方向に対して42°傾斜して設けられており、光軸に沿った光線の意匠出射面17における出射角β4が42°に設定されている。
レンズ体11の入射面14および意匠出射面17は適宜デザインされることで予め設定されている。この例では、光源12からの光軸に沿った光線の入射面14における入射角α1が8.7°に設定されている。一方、意匠出射面17は鉛直方向に対して42°傾斜して設けられており、光軸に沿った光線の意匠出射面17における出射角β4が42°に設定されている。
第1の透光部材13aとしてポリカーボネート樹脂を採用し、第2の透光部材13bとしてメタクリル樹脂を採用する。
ポリカーボネート樹脂の屈折率は、代表値で1.586であり、波長400nm(青)では1.615であり、波長700nm(赤)では1.579である。
一方、メタクリル樹脂の屈折率は、代表値で1.492であり、波長400nmでは1.505であり、波長700nmでは1.489である。
ポリカーボネート樹脂の屈折率は、代表値で1.586であり、波長400nm(青)では1.615であり、波長700nm(赤)では1.579である。
一方、メタクリル樹脂の屈折率は、代表値で1.492であり、波長400nmでは1.505であり、波長700nmでは1.489である。
これらの条件の元で以下のように色収差を抑制する。
まず、光源12からの光線が当たる第1の透光部材13aの入射面14での屈折角をスネルの法則により算出すると、入射面14の入射角α1が8.7°のため、出射角β1は波長700nmでは5.505°となり、波長400nmでは5.384°となる。つまり、波長400nmの光の方が0.121°多く屈折する。
まず、光源12からの光線が当たる第1の透光部材13aの入射面14での屈折角をスネルの法則により算出すると、入射面14の入射角α1が8.7°のため、出射角β1は波長700nmでは5.505°となり、波長400nmでは5.384°となる。つまり、波長400nmの光の方が0.121°多く屈折する。
一方、意匠出射面17から前方に色収差のない状態で光線が出射されるため、逆に意匠出射面17に前方から光線を入射して屈折角をスネルの法則により算出する。すると意匠出射面17の出射角β4が42°のため、入射角α4は波長700nmでは25.07°となり、波長400nmでは24.48°となる。つまり、波長400nmの光の方が0.59°多く屈折する。
そして第1の境界屈折面15aの出射角α2の差と、第2の境界屈折面15bの入射角α3の差が等しくなるように、入射面14に対する第1の境界屈折面15aの傾斜角度と、意匠出射面17に対する第2の境界屈折面15bの傾斜角度を算出する。
この計算により、入射面14および意匠出射面17でそれぞれ生じる光線の屈折角の差が第1の境界屈折面15aと第2の境界屈折面15bとにおける屈折により補正される。
この計算により、入射面14および意匠出射面17でそれぞれ生じる光線の屈折角の差が第1の境界屈折面15aと第2の境界屈折面15bとにおける屈折により補正される。
その際、入射角α3の大きい第2の境界屈折面15bで大きく補正をし、入射角α2の小さい第1の境界屈折面15aは光源12からの光を出来るだけ取り込むように、各傾斜角度を算出するのがよい。
この例では入射面14に対する第1の境界屈折面15aの傾斜角度を15°とし、意匠出射面17に対する第2の境界屈折面15bの傾斜角度を3°とする。
この例では入射面14に対する第1の境界屈折面15aの傾斜角度を15°とし、意匠出射面17に対する第2の境界屈折面15bの傾斜角度を3°とする。
すると入射面14における屈折角より、波長700nmでは、第1の境界屈折面15aでの入射角α2は9.495°(=−5.505+15)であり、第1の境界屈折面15aでの出射角β2は10.073°となる。
一方、波長400nmでは、第1の境界屈折面15aでの入射角α2は9.616(=−5.384+15)°であり、第1の境界屈折面15aでの出射角β2は10.325°となる。
そのため第1の境界屈折面15aにおける出射角度の差は0.252°となる。
一方、波長400nmでは、第1の境界屈折面15aでの入射角α2は9.616(=−5.384+15)°であり、第1の境界屈折面15aでの出射角β2は10.325°となる。
そのため第1の境界屈折面15aにおける出射角度の差は0.252°となる。
また意匠出射面17における屈折角より、波長700nmでは、第2の境界屈折面15bでの出射角β3は28.07°(=25.07+3)であり、第2の境界屈折面15bでの入射角α3は29.927°となる。
一方、波長400nmでは、第2の境界屈折面15bでの出射角β3は27.48(=24.48+3)°であり、第2の境界屈折面15bでの入射角α3は29.675°となる。
そのため第2の境界屈折面15bにおける入射角度の差は0.252°となる。
一方、波長400nmでは、第2の境界屈折面15bでの出射角β3は27.48(=24.48+3)°であり、第2の境界屈折面15bでの入射角α3は29.675°となる。
そのため第2の境界屈折面15bにおける入射角度の差は0.252°となる。
従って、第1の境界屈折面15aの出射角β2の差と、第2の境界屈折面15bの入射角α2の差が等しくなり、入射面14および意匠出射面17でそれぞれ生じる光線の屈折角の差による色収差が、第1の境界屈折面15aと第2の境界屈折面15bとにおける屈折により補正される。
(第2実施形態)
図3は本発明の第2実施形態に係る車両用前照灯モジュール110の斜視図であり、図4は図3に示す車両用前照灯モジュールの断面図である。
第2実施形態に係る車両用前照灯モジュール110は、第1の透光部材113a、第2の透光部材113b、レンズ体111の形状が第1実施形態とは異なり、光源112および入射面114の配置が異なる。また第2の透光部材113bに第1の内部反射面116aと第2の内部反射面116bとが設けられている。
その他は第1実施形態と同様である。
図3は本発明の第2実施形態に係る車両用前照灯モジュール110の斜視図であり、図4は図3に示す車両用前照灯モジュールの断面図である。
第2実施形態に係る車両用前照灯モジュール110は、第1の透光部材113a、第2の透光部材113b、レンズ体111の形状が第1実施形態とは異なり、光源112および入射面114の配置が異なる。また第2の透光部材113bに第1の内部反射面116aと第2の内部反射面116bとが設けられている。
その他は第1実施形態と同様である。
第2実施形態の車両用前照灯モジュール110では、光源112から出射した光は、第1の透光部材113aの入射面114で屈折して入射される。この光が第1の透光部材113aと第2の透光部材113bとの界面の第1の境界屈折面115aを屈折して通過し、第2の透光部材113bの第1の内部反射面116aで反射され、さらに光は第2の透光部材113bの第2の内部反射面116bで反射される。その後、第1の透光部材113aと第2の透光部材113bとの界面の第2の境界屈折面115bを屈折して通過し、第2の透光部材113bの意匠出射面117から屈折して出射される。そして意匠出射面117から車両前方側へ照射される。
このようにレンズ体111が第1の内部反射面116aおよび第2の内部反射面116bを有する第2実施形態であっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができ、色収差を抑制しつつ意匠出射面117の形状の自由度を向上することが可能である。
(第3実施形態)
図5は本発明の第3実施形態に係る車両用前照灯モジュール210の斜視図である。
第3実施形態に係る車両用前照灯モジュール210は、入射面214を有する第1の透光部材213aと、内部反射面216および意匠出射面217を有する第2の透光部材213bとが、1つの境界屈折面215で一体化したレンズ体211を用いている。
その他は第1実施形態と同様である。
図5は本発明の第3実施形態に係る車両用前照灯モジュール210の斜視図である。
第3実施形態に係る車両用前照灯モジュール210は、入射面214を有する第1の透光部材213aと、内部反射面216および意匠出射面217を有する第2の透光部材213bとが、1つの境界屈折面215で一体化したレンズ体211を用いている。
その他は第1実施形態と同様である。
第3実施形態の車両用前照灯モジュール210では、光源212から出射した光は、第1の透光部材213aの入射面214で屈折して入射され、第1の透光部材213aと第2の透光部材213bとの界面の境界屈折面215を屈折して通過し、第2の透光部材213bの内部反射面216で反射され、第2の透光部材213bの意匠出射面217から屈折して出射する。そして意匠出射面217から車両前方側へ照射される。
このように第1の透光部材213aと第2の透光部材213bとが境界屈折面215で一体化されたレンズ体211を用いた第3実施形態であっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができ、色収差を抑制しつつ意匠出射面217の形状の自由度を向上することが可能である。
(第4実施形態)
図6は本発明の第4実施形態に係る車両用前照灯モジュール310の斜視図である。
第4実施形態に係る車両用前照灯モジュール310は、第1実施形態と同じ形状を有するレンズ体311が、屈折率の異なる第1の透光部材313aと第2の透光部材313bと第3の透光部材313cを一体化して形成されている。第1の透光部材313aが入射面314を有し、第2の透光部材313bが内部反射面316を有し、第3の透光部材313cが意匠出射面317を有している。
また第1の透光部材313aと第2の透光部材313bとが第1の境界屈折面315aで一体化され、第2の透光部材313bと第3の透光部材313cとが第2の境界屈折面315bで一体化されている。
その他は第1実施形態と同様である。
図6は本発明の第4実施形態に係る車両用前照灯モジュール310の斜視図である。
第4実施形態に係る車両用前照灯モジュール310は、第1実施形態と同じ形状を有するレンズ体311が、屈折率の異なる第1の透光部材313aと第2の透光部材313bと第3の透光部材313cを一体化して形成されている。第1の透光部材313aが入射面314を有し、第2の透光部材313bが内部反射面316を有し、第3の透光部材313cが意匠出射面317を有している。
また第1の透光部材313aと第2の透光部材313bとが第1の境界屈折面315aで一体化され、第2の透光部材313bと第3の透光部材313cとが第2の境界屈折面315bで一体化されている。
その他は第1実施形態と同様である。
第1の透光部材313a、第2の透光部材313b、第3の透光部材313cの各材料としては、第1の透光部材313aおよび第3の透光部材313cが第2の透光部材313bの屈折率よりも高い屈折率を有している。本実施形態では第1の透光部材313a、第2の透光部材313b、第3の透光部材313cとして、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、シクロオレフィン樹脂を用いていてもよい。
第4実施形態の車両用前照灯モジュールでは、光源312から出射した光は、第1の透光部材313aの入射面314で屈折して入射し、第1の透光部材313aと第2の透光部材313bとの界面の第1の境界屈折面315aを屈折して通過し、第2の透光部材313bの内部反射面316で反射し、第2の透光部材313bと第3の透光部材313cとの界面の第2の境界屈折面315bを屈折して通過し、第3の透光部材313cの意匠出射面317から屈折して出射される。そして意匠出射面317から車両前方側へ照射される。
このようなレンズ体311を用いた第4実施形態の車両用前照灯モジュール310であっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができ、色収差を抑制しつつ意匠出射面317の形状の自由度を向上することが可能である。
なお上記各実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記第1、2、4実施形態において、内部反射面が第2の透光部材に形成された平坦面に設けられた例について説明したが、内部反射面を第1の透光部材に設けることも可能である。
また上記各実施形態では、レンズ体を構成する透光部材の数や内部反射数などは、何ら限定されるものではなく増減可能である。
さらに上記各実施形態において、複数種類の透光部材の屈折率の大小関係を逆にしても、本発明を適用することは可能である。
例えば上記第1、2、4実施形態において、内部反射面が第2の透光部材に形成された平坦面に設けられた例について説明したが、内部反射面を第1の透光部材に設けることも可能である。
また上記各実施形態では、レンズ体を構成する透光部材の数や内部反射数などは、何ら限定されるものではなく増減可能である。
さらに上記各実施形態において、複数種類の透光部材の屈折率の大小関係を逆にしても、本発明を適用することは可能である。
第1の透光部材13aとしてポリカーボネート樹脂を採用し、第2の透光部材13bとしてメタクリル樹脂を採用して、第1実施形態の車両用前照灯モジュールを構成した。
この車両用前照灯モジュールを用いて代表値の波長の光と波長400nmの青色光と波長700nmの赤色光との配光パターンをそれぞれ確認した。
この車両用前照灯モジュールを用いて代表値の波長の光と波長400nmの青色光と波長700nmの赤色光との配光パターンをそれぞれ確認した。
図7は、(a)代表値の波長の光の配光パターン、(b)青色光の配向パターン、(c)赤色光の配向パターンを示す図である。
図7(a)、(b)、(c)のいずれにおいても、明暗境界線の位置が水平線より0.5°〜0.6°下の略同じ位置であり、色収差が生じていないことが確認された。
このような車両用前照灯モジュールでは、意匠出射面を傾斜面としてデザインしても、カットオフラインにおける色分離を防止することが可能である。
図7(a)、(b)、(c)のいずれにおいても、明暗境界線の位置が水平線より0.5°〜0.6°下の略同じ位置であり、色収差が生じていないことが確認された。
このような車両用前照灯モジュールでは、意匠出射面を傾斜面としてデザインしても、カットオフラインにおける色分離を防止することが可能である。
10,110,210,310…車両用前照灯モジュール、11,111,211,311…レンズ体、12,112,312…光源、13…透光部材、13a,113a,213a,313a…第1の透光部材、13b,113b,213b,313b…第2の透光部材、14,114,214,314…入射面、15,215…境界屈折面、15a,115a,315a…第1の境界屈折面、15a,15b,115b,315b…第2の境界屈折面、16,216,316…内部反射面、17,117,217,317…意匠出射面、L…光線
Claims (7)
- 車両の前方に向けて配光する車両用前照灯モジュールにおいて、
屈折率の異なる複数種類の透光部材を一体的に形成したレンズ体と、
光軸に沿った光線を前記レンズ体に向けて出射する光源と、を有し、
前記レンズ体は、
前記光線をレンズ体の内部に入射させる入射面と、
前記レンズ体の内部において他種の前記透光部材同士の境界を構成し前記光線を屈折させる境界屈折面と、
前記光線を内部反射させる内部反射面と、
前記光線を車両の前方に向けて出射する意匠出射面と、を有し、
前記入射面および前記意匠出射面のいずれか一方または双方に前記光線が法線に対して斜めに入射するとともに、前記境界屈折面に前記光線が法線に対して斜めに入射する、
車両用前照灯モジュール。 - 複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、
前記第1の透光部材は、前記入射面を含み、
前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記入射面から入射した前記光線を前記第2の透光部材に入射させる第1の境界屈折面を含み、
前記第1の透光部材の屈折率および前記第2の透光部材の屈折率の違いに応じて、前記入射面における前記光線の入射角と前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角とを互いに異ならせた、
請求項1に記載の車両用前照灯モジュール。 - 複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、
前記第1の透光部材は、前記意匠出射面を含み、
前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記第2の透光部材の内部を通過した前記光線を前記第1の透光部材に入射させる第2の境界屈折面を含み、
前記第1の透光部材の屈折率および前記第2の透光部材の屈折率の違いに応じて、前記意匠出射面における前記光線の入射角と前記第2の境界屈折面における前記光線の入射角を互いに異ならせた、
請求項1または2に記載の車両用前照灯モジュール。 - 複数種類の前記透光部材は、互いに屈折率の異なる第1の透光部材と第2の透光部材と、を含み、
前記第1の透光部材は、前記入射面および前記意匠出射面を含み、
前記第1の透光部材と前記第2の透光部材との前記境界屈折面は、前記入射面から入射した前記光線を前記第2の透光部材に入射させる第1の境界屈折面と、前記第2の透光部材の内部を通過した前記光線を前記第1の透光部材に入射させる第2の境界屈折面と、を含む、
請求項1に記載の車両用前照灯モジュール。 - 前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角と前記第2の境界屈折面における前記光線の出射角とを互いに異ならせた、
請求項4に記載の車両用前照灯モジュール。 - 前記第1の透光部材の屈折率は、前記第2の透光部材の屈折率より大きく、
前記第2の境界屈折面における前記光線の入射角が、前記第1の境界屈折面における前記光線の入射角より大きい、
請求項4または5に記載の車両用前照灯モジュール。 - 前記意匠出射面は、前記車両の上下方向に対して傾斜している、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両用前照灯モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016247746A JP2018101561A (ja) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 車両用前照灯モジュール |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021141052A1 (ja) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
JP2021111447A (ja) * | 2020-01-06 | 2021-08-02 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
-
2016
- 2016-12-21 JP JP2016247746A patent/JP2018101561A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021141052A1 (ja) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
JP2021111447A (ja) * | 2020-01-06 | 2021-08-02 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
JP7439516B2 (ja) | 2020-01-06 | 2024-02-28 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
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