JP2020004483A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用灯具における光の利用効率を向上させる。【解決手段】車両用灯具は、光源６と、第１方向に長い出射面１４を有し、光源６の光を内部で導光しながら出射面１４から光を出射する棒状の第１導光部１０と、光源６の光の入射面２０を有し、光源６の光を内部で導光しながら第１導光部１０に導く第２導光部１２と、を備える。第２導光部１２は、入射面２０から入射した光を平行光に変換する変換部２２を有する。【選択図】図４

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。

従来、光源の光を導光体を介して灯具前方へ出射する車両用灯具が知られている。例えば特許文献１には、導光体が棒状部と、棒状部の周面から分岐する複数の入光部とを有し、入光部から入射した光を棒状部の周面に設けられたステップによって灯具前方へ出射する構造が開示されている。

特開２０１６−２１２９８８号公報

本発明者らは、棒状部の周面に入光部を接続した導光体を有する車両用灯具について鋭意検討を重ねた結果、従来の車両用灯具には、光の利用効率を向上させる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、車両用灯具における光の利用効率を向上させる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、光源と、第１方向に長い出射面を有し、光源の光を内部で導光しながら前記出射面から光を出射する棒状の第１導光部と、光源の光の入射面を有し、光源の光を内部で導光しながら第１導光部に導く第２導光部と、を備える。第２導光部は、入射面から入射した光を平行光に変換する変換部を有する。この態様によれば、車両用灯具における光の利用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様も車両用灯具である。当該車両用灯具は、光源と、第１方向に長い出射面を有し、光源の光を内部で導光しながら出射面から光を出射する棒状の第１導光部と、光源の光の入射面を有し、光源の光を内部で導光しながら第１導光部に導く第２導光部と、を備える。第２導光部は、入射面から入射した光を反射する放物反射面を有する。この態様によっても、車両用灯具における光の利用効率を向上させることができる。

上記態様において、光源は、発光面が放物反射面の焦点を含むように配置されてもよい。また、上記態様において、第２導光部は、第１導光部の、出射面に背向する裏面に接続され、裏面は、第１導光部内の光を出射面から出射させるための光学構造を有し、第１導光部は、出射面側に、第２導光部から入射する光を内面で全反射する反射面を有してもよい。また、上記いずれかの態様において、第２導光部は、第１方向における第１導光部の中間領域に配置されてもよい。また、上記いずれかの態様において、車両用灯具が複数の第２導光部を有し、複数の第２導光部は、第１方向に所定の間隔をあけて配置されてもよい。また、上記いずれかの態様において、車両用灯具が第１導光部に沿って延びる棒状の第３導光部を有し、第２導光部は、第３導光部に接続され、光源の光は、第２導光部から第３導光部を経由して第１導光部に入射してもよい。

本発明によれば、車両用灯具における光の利用効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る車両用灯具の概略構造を示す正面図である。 導光体および光源の概略構造を示す平面図である。 導光体の一部分を拡大して示す平面図である。 図４（Ａ）は、図３におけるＡ−Ａ線に沿った導光体の断面形状の模式図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った導光体の断面形状の一部分の模式図である。 実施の形態２に係る車両用灯具の一部分の概略構造を示す鉛直断面図である。

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。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。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、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１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、導光体および光源の概略構造を示す平面図である。本実施の形態に係る車両用灯具１は、例えば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概ね左右対称の構造を有し、実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１（１Ａ）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、透光性のアウターカバー４とを備える。ランプボディ２とアウターカバー４とにより形成される灯室内には、複数の光源６と、導光体８とが収容される。

光源６は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）で構成される。なお、光源６は、ＬＤ（レーザーダイオード）、有機または無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）等の他の半導体発光素子や、白熱球、ハロゲンランプ、放電球等であってもよい。光源６が搭載された基板（図示せず）は、例えばランプボディ２に固定される。

導光体８は、任意の第１方向に長い透光性部材である。本実施の形態では、導光体８はおおよそ車幅方向に延在している。導光体８は、支持部材（図示せず）を介してランプボディ２に固定される。例えば導光体８は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透光性を有する樹脂材料で形成される。

導光体８は、第１導光部１０と、第２導光部１２とを有する。第１導光部１０は、棒状の透光性部材であって第１方向に延在する。第１導光部１０の灯具前方側を向く周面は、光源６の光を出射する出射面１４を構成する。周面とは、棒状部材の延伸軸（延伸方向の中心軸）に沿って延びる表面である。つまり、第１導光部１０は、第１方向に長い出射面１４を有する。第１導光部１０は、光源６の光を内部で導光しながら出射面１４から光を出射する。出射面１４は、灯具外部から発光部として視認される。

第２導光部１２は、光源６と第１導光部１０との間に介在して、光源６の光を内部で導光しながら第１導光部１０に導く透光性部材である。本実施の形態の第２導光部１２は、第１導光部１０の、出射面１４に背向する裏面１６に接続されている。また、本実施の形態の第２導光部１２は、第１方向における第１導光部１０の中間領域に配置されている。より具体的には、導光体８は、複数の第２導光部を有する。図２には、２つの第２導光部１２ａ，１２ｂが図示されている。複数の第２導光部１２ａ，１２ｂは、第１方向に所定の間隔をあけて、第１導光部１０の中間領域に配置されている。

第２導光部１２ａの近傍には、第２導光部１２ａに光を入射するための光源６ａが配置される。同様に、第２導光部１２ｂの近傍には、第２導光部１２ｂに光を入射するための光源６ｂが配置される。光源６ａの光は、第２導光部１２ａを経由して第１導光部１０に入射され、光源６ｂの光は、第２導光部１２ｂを経由して第１導光部１０に入射される。

また、第１導光部１０の一方の端面１８の近傍には、光源６ｃが配置される。端面とは、棒状部材の端部において延伸軸と交わる方向に延びる表面である。光源６ｃは、その発光面が第１導光部１０の端面１８と対向するように配置される。したがって、光源６ｃの光は、端面１８から直に第１導光部１０に入射される。第１導光部１０の他方の端面１９の近傍には、光源６は配置されない。本実施の形態では、端面１８は車幅方向外側に位置し、端面１９は車幅方向内側に位置する。

以下、導光体８の形状をより詳細に説明する。図３は、導光体の一部分を拡大して示す平面図である。図４（Ａ）は、図３におけるＡ−Ａ線に沿った導光体の断面形状の模式図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った導光体の断面形状の一部分の模式図である。以下では、第２導光部１２ａを例に挙げて、第２導光部１２の構造を説明する。第２導光部１２ｂの構造は、第２導光部１２ａと実質的に同一である。

第２導光部１２は、入射面２０と、変換部２２とを有する。入射面２０は、第２導光部１２の一端側に配置され、光源６の発光面２４と対向する。したがって、光源６の光は、入射面２０から第２導光部１２内に入射する。本実施の形態の入射面２０は、灯具後方側の端部に配置される。また、光源６と入射面２０とが並ぶ方向は、灯具前後方向、言い換えれば第１導光部１０と第２導光部１２とが並ぶ方向に対して交わる方向である。

変換部２２は、入射面２０から入射した光を平行光に変換する光学要素である。本実施の形態の変換部２２は、入射面２０から第２導光部１２内に入射した光を、第１導光部１０に向かう平行光に変換する。より具体的には、変換部２２は、入射面２０から入射した光を第１導光部１０に向けて反射する放物反射面で構成される。変換部２２は、第２導光部１２の表面のうち、光源６と入射面２０とが並ぶ方向で入射面２０と背向する領域に配置される。また、光源６は、発光面２４が放物反射面の焦点Ｆを含むように配置される。好ましくは、焦点Ｆは、放物反射面と第２導光部１２の屈折率と空気の屈折率とで規定される仮想焦点である。第２導光部１２の屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。このため、入射面２０から第２導光部１２に入射する光は屈折し、光線経路にずれが生じる。仮想焦点の位置は、当該ずれを考慮して放物反射面の形状に応じた焦点の位置を補正したものである。図４（Ａ）において、焦点Ｆの位置、すなわち仮想焦点の位置は、放物反射面の形状に応じた焦点の位置から紙面上方にずれた位置である。

入射面２０から第２導光部１２内に入射した光源６の光は、放物反射面で構成される変換部２２によって反射される。これにより、光源６の光は、第１導光部１０に向かう平行光に変換される。平行光は、第２導光部１２の内部を第１導光部１０に向かって進行する。また、平行光は、入射面２０側の端部と反対側の端部とをつなぐ２つの平面（本実施の形態では上面および下面）の延在方向に対して平行に進行する。第２導光部１２は、入射面２０側とは反対側の端部が第１導光部１０の裏面１６に接続されている。つまり、第２導光部１２は、第１導光部１０の裏面１６から突き出して、その先端に入射面２０および変換部２２が配置された構造を有する。

また、変換部２２は、第１導光部１０に向けて反射した平行光の進行方向と、第１導光部１０の延在方向とのなす角度が鋭角となるように設計されている。本実施の形態の変換部２２は、平行光が第１導光部１０に近づくにつれて第１導光部１０の端面１９側、言い換えれば車幅方向内側に向かうように設計されている。

第２導光部１２内の光は、裏面１６から第１導光部１０内に入射される。第２導光部１２から第１導光部１０に入射した平行光は、第１導光部１０の周面で内面反射を繰り返し、第１導光部１０の内部を端面１９側に進んでいく。第１導光部１０の裏面１６は、第１導光部１０内の光を出射面１４から出射させるための光学構造２６を有する。本実施の形態では、光学構造２６は複数の反射ステップで構成されている。反射ステップは、裏面１６のうち、第２導光部１２が接続される領域を除く領域に配列される。第１導光部１０内を内面反射しながら進む光は、その一部が光学構造２６に当たって反射される。光学構造２６によって反射された光は、出射面１４から第１導光部１０の外に出射される。

第１導光部１０の灯具前方側の周面のうち、変換部２２から第１導光部１０に向かう平行光の進行方向と交わる領域は、第２導光部１２から入射して光学構造２６を経ずに直に到達した平行光に対しては内面で全反射する反射面２８として機能する。つまり、第１導光部１０は、出射面１４側に、第２導光部１２から入射する光を内面で全反射する反射面２８を有する。また、当該領域は、光学構造２６で反射されて到達した光に対しては第１導光部１０外に出射する出射面１４として機能する。例えば、第２導光部１２ａに対応する反射面２８は、端面１８から入射した光源６ｃの光に対して出射面１４として機能し、第２導光部１２ｂに対応する反射面２８は、第２導光部１２ａから入射した光源６ａの光に対して出射面１４として機能する。

変換部２２は、平行光と反射面２８とのなす角度が、反射面２８によって平行光が全反射される角度となるように配置される。これにより、反射面２８は、第２導光部１２から入射した平行光を裏面１６側に向けて全反射することができる。反射面２８で反射された光の一部は、直に光学構造２６に向かい、光学構造２６で反射されて出射面１４から出射される。反射面２８で反射された光の他の一部は、第１導光部１０の周面で内面反射した後に光学構造２６に当たって反射され、出射面１４から出射される。

本実施の形態の導光体８は、突出部３０を有する。突出部３０は、第１導光部１０の裏面１６から灯具後方側に突出するとともに、裏面１６に沿って第１方向に広がる板状の透光性部材である。突出部３０は、第２導光部１２ａから第２導光部１２ｂにかけて延在している。また、突出部３０は、端面１８から第２導光部１２ａまでの領域と、第２導光部１２ｂから端面１９の近傍までの領域とにも延在している（図２参照）。

第１導光部１０内で内面反射を繰り返しながら進行する光は、その一部が裏面１６から突出部３０に入射し得る。突出部３０の灯具後方側を向く端面は、裏面１６から突出部３０内に入射した光が端面で反射されて第１導光部１０側に戻るように、第１導光部１０に対して角度が定められている。これにより、裏面１６から突出部３０に入射した光を、出射面１４から出射させることができる。したがって、光の利用効率を高めることができる。本実施の形態では、第１導光部１０、第２導光部１２および突出部３０は一体成形品である。

車両用灯具１は、第１導光部１０の出射面１４から光を出射することで、例えばターンシグナルランプ、デイタイムランニングランプ、クリアランスランプ等の標識灯として機能することができる。光源６ａ〜６ｃを同時に発光することで、第１方向に長い発光面を形成することができる。また、光源６ａ〜６ｃを順番に点灯させることで、いわゆるシーケンシャル発光を実現することができる。例えば、光源６ｂ、光源６ａ、光源６ｃの順に点灯させることで、車幅方向内側から外側に延びていくシーケンシャル発光を実現することができる。なお、車両用灯具１は、ヘッドランプとして用いることもできる。さらに、車両用灯具１は、車両後方に配置されて、テールランプ、ブレーキランプ等として用いることもできる。

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、光源６と、第１方向に長い出射面１４を有し、光源６の光を内部で導光しながら出射面１４から光を出射する棒状の第１導光部１０と、光源６の光の入射面２０を有し、光源６の光を内部で導光しながら第１導光部１０に導く第２導光部１２とを備える。第２導光部１２は、入射面２０から第１導光部１０に入射する光を平行光に変換する変換部２２を有する。あるいは、第２導光部１２は、入射面２０から入射する光を反射する放物反射面を有する。

また、第２導光部１２は、第１導光部１０における出射面１４に背向する裏面１６に接続され、裏面１６は、第１導光部１０内の光を出射面１４から出射させるための光学構造２６を有する。そして、第１導光部１０は、出射面１４側に、第２導光部１２から入射する平行光を内面で全反射する反射面２８を有する。

第２導光部１２に入射した光を変換部２２によって平行光に変換して第１導光部１０に導光することで、導光中に第２導光部１２の内壁面で光が反射されることを抑制することができる。このため、光が意図しない入射角度で第２導光部１２から第１導光部１０に入射すること、つまり第１導光部１０の反射面２８により全反射できない角度で反射面２８に光が当たることを抑制することができる。また、第２導光部１２からの漏光も抑制することができる。これにより、出射面１４からの出射光量を増やすことができるため、光の利用効率を向上させることができる。

また、第１導光部１０に到達した光が意図しない方向に出射されること、例えば、第２導光部１２の延長上にある反射面２８から直に出射されることを抑制することができる。これにより、出射面１４の一部が他の領域に比べて明るく光って見えてしまう点光り現象が抑制され、導光体８の発光の均一性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、光源６は、その発光面２４が変換部２２を構成する放物反射面の焦点Ｆを含むように配置される。これにより、第２導光部１２に入射するより多くの光を平行光に変換することができる。したがって、光利用率と導光体８の発光均一性とを、より向上させることができる。

また、本実施の形態の第２導光部１２は、第１導光部１０が延びる第１方向における中間領域に配置されている。これにより、第１方向に長い出射面１４における発光均一性を向上させることができる。さらに、本実施の形態の導光体８は、複数の第２導光部１２を有し、これらが第１方向に所定の間隔をあけて配置されている。これにより、発光均一性のさらなる向上を図ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る車両用灯具１は、導光体８の形状を除いて実施の形態１に係る車両用灯具１の構成と概ね共通する。以下、実施の形態２に係る車両用灯具１について、実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。

図５は、実施の形態２に係る車両用灯具の一部分の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施の形態に係る車両用灯具１（１Ｂ）が備える導光体８は、第１導光部１０および第２導光部１２に加えて、第３導光部３２を有する。第３導光部３２は、第１導光部１０に沿って延びる棒状の透光性部材である。第１導光部１０と第３導光部３２とは、それぞれの周面同士が接している。また、第２導光部１２は、第３導光部３２に接続される。第２導光部１２は、第３導光部３２の周面における灯具後方側を向く領域に接続される。

光源６の光は、第２導光部１２から第３導光部３２を経由して第１導光部１０に入射する。第２導光部１２に入射した光は、変換部２２によって第３導光部３２に向かう平行光に変換され、第３導光部３２に入射する。実施の形態１における第１導光部１０と第２導光部１２との接続態様と同様に、第２導光部１２の変換部２２は、第３導光部３２に向けて反射した平行光の進行方向と、第３導光部３２の延在方向とのなす角度が鋭角となるように設計されている。例えば変換部２２は、平行光が、第３導光部３２に近づくにつれて第１導光部１０の端面１９側に向かうように設計されている。

第３導光部３２は、灯具前方側の周面のうち第２導光部１２から入射する平行光の進行方向と交わる領域に、平行光を内面で全反射する反射面２８を有する。第２導光部１２から第３導光部３２に入射した平行光は、反射面２８で内面反射された後、第３導光部３２内で内面反射を繰り返して端面１９側に向かって進行する。この過程で一部の光は、第３導光部３２の周面と第１導光部１０の周面とが接する領域から、第１導光部１０内に入射する。そして、第１導光部１０の周面で内面反射を繰り返して端面１９側に向かって進行する。

第１導光部１０の裏面１６には、第１導光部１０内の光を出射面１４から出射させるための光学構造２６が設けられている。このため、第１導光部１０内を進む光の一部は、光学構造２６によって反射され、出射面１４から第１導光部１０の外に出射される。なお、第３導光部３２は光学構造２６を有しない。導光体８の灯具前方側には、透光性のインナーカバー３４が配置されている。出射面１４から出射した光は、インナーカバー３４およびアウターカバー４を通過して、灯具前方に照射される。

インナーカバー３４は、エクステンション部材３６に固定される。エクステンション部材３６は、ランプボディ２に固定される。エクステンション部材３６は、出射面１４から出射される光の灯具前方への進行を許容する開口部３８を有する。開口部３８は、インナーカバー３４で覆われている。開口部３８の縁部４０は、灯具前方側から見て第３導光部３２の少なくとも一部と重なるように配置される。これにより、第３導光部３２の少なくとも一部と第２導光部１２とを、灯具外部に対して隠すことができる。この結果、車両用灯具１の意匠性、見映えを向上させることができる。

本実施の形態において、第１導光部１０、第２導光部１２および第３導光部３２は一体成形品である。また、導光体８は、ホルダ４２に嵌め込まれて、ランプボディ２に支持される。ホルダ４２は、第２導光部１２の変換部２２を除く全体と、第３導光部３２および第１導光部１０の裏面側とを覆っている。ホルダ４２は、リフレクタとして機能してもよい。

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、第１導光部１０に沿って延びる棒状の第３導光部３２を有し、第２導光部１２は第３導光部３２に接続される。そして、光源６の光は、第２導光部１２から第３導光部３２を経由して第１導光部１０に入射する。変換部２２は、入射面２０から入射した光を平行光に変換して、第３導光部３２に入射させる。これにより、第２導光部１２または第３導光部３２からの漏光を抑制することができるため、光の利用効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

実施の形態に係る車両用灯具１は、２つの第２導光部１２を備えるが、その数は特に限定されず、１つでもよいし３つ以上でもよい。変換部２２は、放物反射面に限定されない。例えば変換部２２は、第１導光部１０に向かう光が通過することで平行光に変換されるコリメートレンズ等であってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

１ 車両用灯具、 ６ 光源、 １０ 第１導光部、 １２ 第２導光部、 １４ 出射面、 １６ 裏面、 ２０ 入射面、 ２２ 変換部、 ２６ 光学構造、 ２８ 反射面、 ３２ 第３導光部。

Claims (7)

1. 光源と、
   第１方向に長い出射面を有し、前記光源の光を内部で導光しながら前記出射面から光を出射する棒状の第１導光部と、
   前記光源の光の入射面を有し、前記光源の光を内部で導光しながら前記第１導光部に導く第２導光部と、を備え、
   前記第２導光部は、前記入射面から入射する光を平行光に変換する変換部を有することを特徴とする車両用灯具。
2. 光源と、
   第１方向に長い出射面を有し、前記光源の光を内部で導光しながら前記出射面から光を出射する棒状の第１導光部と、
   前記光源の光の入射面を有し、前記光源の光を内部で導光しながら前記第１導光部に導く第２導光部と、を備え、
   前記第２導光部は、前記入射面から入射する光を反射する放物反射面を有することを特徴とする車両用灯具。
3. 前記光源は、発光面が前記放物反射面の焦点を含むように配置される請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記第２導光部は、前記第１導光部の、前記出射面に背向する裏面に接続され、
   前記裏面は、前記第１導光部内の光を前記出射面から出射させるための光学構造を有し、
   前記第１導光部は、前記出射面側に、前記第２導光部から入射する光を内面で全反射する反射面を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記第２導光部は、前記第１方向における前記第１導光部の中間領域に配置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 複数の前記第２導光部を有し、
   複数の前記第２導光部は、前記第１方向に所定の間隔をあけて配置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
7. 前記第１導光部に沿って延びる棒状の第３導光部を有し、
   前記第２導光部は、前記第３導光部に接続され、
   前記光源の光は、前記第２導光部から前記第３導光部を経由して前記第１導光部に入射する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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