JP2020102429A - 車両用前照灯のレンズ及び車両用前照灯 - Google Patents
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Abstract
【課題】複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高める。【解決手段】車両用前照灯100のレンズ30は、樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源10からの光が入射する入射面31と、光を出射する出射面32と、を備え、入射面31は、光軸AXに垂直な平面状の直立部33と、直立部33に対して下方に配置され光軸AXの軸線方向におけるリフレクタ20側(光源10側)に傾斜する傾斜部34と、を有する。【選択図】図1
Description
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。
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、を備える車両用灯具が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記のような車両用前照灯は、車両における高さ位置によって車両前方の照射範囲が決定される。例えば車両用前照灯の取り付け高さが高くなると、車両の直前の領域等の近方領域に光が十分に照射されず、視認性が低下する可能性がある。このため、レンズ及びリフレクタを複合的に設計することで、光が車両の近方領域に十分到達するようにしている。しかしながら、このような構成では、複雑な光学設計が必要であり、製造コストが高くなってしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高め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。
本発明に係る車両用前照灯のレンズは、樹脂材料によって形成され、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、前記光を出射する出射面と、を備え、前記入射面は、レンズ光軸に垂直な平面状の直立部と、前記直立部に対して車両搭載状態における下方に配置され前記レンズ光軸の軸線方向における前記光源側に傾斜する傾斜部と、を有する。
また、前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部に対して前記傾斜部が境界部において折れ曲がった形状を有してもよい。
また、前記入射面には、当該入射面を車両搭載状態における水平方向及び垂直方向に区画するプリズム部が形成され、前記境界部は、前記プリズム部同士の間に設けられてもよい。
また、前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部と前記傾斜部との境界部が滑らかに形成されてもよい。
また、前記境界部は、水平方向に平行な直線であってもよい。
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いずれかの車両用前照灯のレンズとを備える。
本発明によれば、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高め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。
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。
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、取付部材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、取付部材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。
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。車両用前照灯100は、地面からの高さが例えば0.9m程度の位置に取り付けられるが、これに限定されない。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。
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。
光源10は、本実施形態において、例えばLEDやOEL、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。
光源10は、取付部材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、ヒートシンク43に連結されている。ヒートシンク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からヒートシンク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とヒートシンク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。
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取付部材40に固定されている。
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。
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。反射面21は、第1焦点F1、第2焦点F2、及び第1焦点F1と第2焦点F2とを結ぶ光軸(不図示)とを有する。第1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。第2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。
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なっている。
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、例えばレンズホルダ41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。
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。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。
図2及び図3は、入射面31の一例を示す図である。図2は、リフレクタ20側から見た場合の構成を示している。図3は、光軸AXを含みかつ水平面に垂直な平面に沿った断面構成を示している。図2及び図3に示すように、入射面31は、直立部33及び傾斜部34を有する。直立部33及び傾斜部34は、上下方向に並んだ状態で配置され、直立部33が上側、傾斜部34が下側に配置される。直立部33は、光軸AXに垂直な平面状である。
傾斜部34は、直立部33の下方に配置される。例えば平面状であり、直立部33に対して光軸AXの軸線方向におけるリフレクタ20側(光源10側)に所定角度傾斜した状態で設けられる。つまり、傾斜部34は、リフレクタ20側に斜め上方に向けられた状態となっている。このため、直立部33に入射する光に比べて、傾斜部34に入射する光は、レンズ30内において下方に屈折して進行することになる。所定角度としては、例えば2°以上5°以下とすることができる。
図2に示すように、傾斜部34は、直立部33との境界部35において直立部33に対して折れ曲がった形状を有している。本実施形態において、境界部35は、例えば水平面に平行な直線状となっている。境界部35は、例えば入射面31の下端部から上下方向において4分の1以内の範囲に形成される。この場合、傾斜部34は、入射面31の下端部から上下方向において4分の1以内の範囲に設けられる。なお、境界部35の位置は、入射面31の下端部から4分の1以内の範囲に限定されない。
ヒートシンク43は、光源10で生じる熱を外部に放熱する。ヒートシンク43は、上記の光源10、リフレクタ20、レンズホルダ41等を固定する。ヒートシンク43は、例えば金型成形等を用いて製造可能である。
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。
図4は、リフレクタ20からの光が本実施形態に係るレンズ30に入射する場合を示している。図4に示すように、入射面31のうち直立部33に入射した光L1は、出射面32から出射され、遠方を含む領域に照射される。また、入射面31のうち傾斜部34に入射した光L2は、傾斜部34によってより下方に屈折されてレンズ30内を進行し、出射面32から出射されて近方を含む領域に照射される。
ここで、傾斜部34が設けられないレンズが用いられる場合、傾斜部34に対応する部分は、光軸AXに垂直な平面状(図4の一点鎖線)である。この場合、当該平面状部分に入射する光L0は、傾斜部34に入射する光L2に比べて上側に傾いた状態でレンズ30内を進行し、出射面32から出射される。このため、出射面32から出射される光L0は、光L2よりも遠方に照射される。つまり、傾斜部34が設けられることにより、出射面32から出射される光L2は、傾斜部34が設けられない場合に比べて、より近方に照射されることになる。
図5から図7は、本実施形態に係る車両用前照灯100から照射されるパターンの例を示す図である。図5は、前照灯パターンPの全体を示している。図6は、前照灯パターンPのうち直立部33に入射した光による直立部パターンP1を示している。図7は、傾斜部34に入射した光による傾斜部パターンP2を示している。図5から図7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。また、図5から図7において、傾斜部34が設けられない場合のパターンを比較例としてそれぞれ一点鎖線で示している。
図5に示すように、傾斜部34が設けられる場合の前照灯パターンPは、傾斜部34が設けられない場合のパターン(図5の一点鎖線部分)に比べて、下部がより下方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部34が設けられる場合の前照灯パターンPは、傾斜部34が設けられない場合のパターンに比べて、車両のより近方を照射可能となっている。
図6に示すように、直立部パターンP1は、傾斜部34が設けられない場合のパターンと同様の範囲に形成される。これに対して、図7に示すように、傾斜部パターンP2は、傾斜部34が設けられない場合のパターンに対して下部が下方に広がった形状となっている。このように、傾斜部34が設けられることにより、傾斜部パターンP2の下部が下方に広がる形状に形成される。これにより、前照灯パターンPの下部が下方に広がる形状が構成されることになる。
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、樹脂材料によって形成され、車両に搭載される車両用前照灯のレンズであって、光源10からの光が入射する入射面31と、光を出射する出射面32と、を備え、入射面31は、光軸AXに垂直な平面状の直立部33と、直立部33に対して下方に配置され光軸AXの軸線方向におけるリフレクタ20側(光源10側)に傾斜する傾斜部34と、を有する。
したがって、傾斜部34に入射する光L2は、直立部33に入射する光L1に比べて、レンズ30内においてより下方に向けて屈折されて進行する。このため、傾斜部34に入射する光L2は、直立部33に入射する光L1に比べて、出射面32からより下方に向けて出射される。したがって、傾斜部34が設けられない構成に比べて、車両のより近方の領域を照射することができる。また、リフレクタ20側の設計変更が不要であるため、複雑な光学設計が不要となり、製造コストの低下を図ることができる。これにより、複雑な光学設計が必要なく、製造コストの低下を抑え、前方の視認性を高めることが可能な車両用前照灯100のレンズ30を提供できる。
また、本実施形態に係る車両用前照灯100のレンズ30は、光軸AXを含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、直立部33に対して傾斜部34が境界部35において折れ曲がった形状を有する。このため、傾斜部34に入射する光L2を確実に車両の近方の領域に照射することができる。
また、境界部35は、水平方向に平行な直線である。この構成によれば、容易にレンズ30を製造可能となる。
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。これにより、より車両の近方を照射可能なレンズ30を備えるため、前照灯の位置が高い車両に取り付けられる場合、ボンネットフードが短い車両等に取り付けられる場合には、車両の直前に光を照射可能となる。したがって、前方の視認性を高めることが可能となる。
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、直立部33及び傾斜部34が滑らかな平面である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図8は、変形例に係るレンズ30Aの一例を示す図である。
図8に示すように、レンズ30Aは、直立部33及び傾斜部34に、プリズム部36を有する構成であってもよい。プリズム部36は、入射面31を例えば水平方向及び垂直方向に区画する。この場合、直立部33と傾斜部34との境界部35は、プリズム部36同士の間に設けられてもよい。このように、レンズ30Aは、プリズム部36同士の境界に、直立部33と傾斜部34との境界部35を設定することにより、別途境界部35を設定する場合に比べて、設計及び製造が容易となる。なお、図8では、プリズム部36が入射面31の全体に亘って形成された構成を例に挙げて示しているが、これに限定されない。例えば、プリズム36は、境界部35の近傍にのみ配置される構成であってもよい。また、直立部33に入射する光によるパターン(直立部パターン)と、傾斜部34に入射する光によるパターン(傾斜部パターン)との間の光量の変化が滑らかになるようにプリズム部36が形成されてもよい。
また、上記実施形態では、直立部33に対して傾斜部34が境界部35において折れ曲がった形状を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図9は、変形例に係るレンズ30Bの断面構成を示す図である。図9に示すように、レンズ30Bは、光軸AXを含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、直立部33と傾斜部34との境界部35Bが滑らかに形成されてもよい。境界部35Bが滑らかに形成されることにより、傾斜部34に入射する光をより遠方に向けて照射させることができる。なお、傾斜部34は、境界部35Bに接続される領域のみが湾曲された形状であってもよいし、傾斜部34が上下方向の全体に亘って湾曲された形状であってもよい。
図10から図12は、レンズ30Bが用いられる車両用前照灯100Bから照射されるパターンの例を示す図である。図10は、前照灯パターンPBの全体を示している。図11は、前照灯パターンPBのうち直立部33に入射した光による直立部パターンP1Bを示している。図12は、傾斜部34に入射した光による傾斜部パターンP2Bを示している。図10から図12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。また、図10から図12において、傾斜部34が設けられない場合のパターンを比較例としてそれぞれ一点鎖線で示している。また、図10から図12において、上記実施形態におけるレンズ30の前照灯パターンPを破線で示している。
図10に示すように、前照灯パターンPBの全体としては、上記実施形態の前照灯パターンPと同様となっている。具体的には、前照灯パターンPBは、傾斜部34が設けられない場合のパターン(図10の一点鎖線部分)に比べて、下部がより下方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部34が設けられる場合の前照灯パターンPBは、傾斜部34が設けられない場合のパターンに比べて、車両のより近方を照射可能となっている。
図11に示すように、直立部パターンP1Bは、傾斜部34が設けられない場合のパターンと同様の範囲に形成される。これに対して、図12に示すように、傾斜部パターンP2Bは、傾斜部34が設けられない場合のパターンに対して下部が下方に広がった形状となっている。このように、傾斜部34が設けられることにより、傾斜部パターンP2Bの下部が下方に広がる形状に形成される。これにより、前照灯パターンPBの下部が下方に広がる形状が構成されることになる。
また、傾斜部パターンP2Bは、上記実施形態の傾斜部パターンP2(図12の破線部分)に比べて、上部がより上方に広がった状態となっている。つまり、傾斜部パターンP2Bは、上記実施形態の傾斜部パターンP2に比べて、直立部パターンP1Bとの接続部分が広く確保されることになる。このため、前照灯パターンPBは、上記実施形態の前照灯パターンPに比べて、上下方向についての光量の変化が滑らかとなる。
また、上記実施形態では、境界部35が水平面に平行な直線上である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図13は、変形例に係るレンズ30Cをリフレクタ20側から見た場合の構成を示す図である。図13に示すレンズ30Cのように、直立部33と傾斜部34との境界部35Cが、曲線又は曲線部を有する形状であってもよい。図10に示す境界部35Cは、左右方向の両端部が上下方向における中央に位置している。また、境界部35Cは、左右方向の中央に至るにつれて上下方向における下側に湾曲した形状となっている。例えば、図13に示す領域37は、前照灯パターンPのうちカットオフラインCL(図6等参照)を含む領域を形成する光が入射する。境界部35Cは、この領域37に沿って湾曲した形状となっている。この構成では、カットオフラインCL(図6等参照)を含む領域に照射される光を確保しつつ、車両近方に照射する光を確保することができる。
また、上記実施形態では、傾斜部34に入射する光については、出射面32において出射方向を調整することなく、出射面32を素通しさせる構成であってもよい。
L0,L1,L2…光、P,PB…前照灯パターン、P1,P1B…直立部パターン、P2,P2B…傾斜部パターン、CL…カットオフライン、AX…光軸、10…光源、11…発光面、20…リフレクタ、21…反射面、30,30A,30B,30C…レンズ、31…入射面、32…出射面、33…直立部、34…傾斜部、35,35C…境界部、36…プリズム部、37…領域、40…取付部材、41…レンズホルダ、42…光源固定部、43…ヒートシンク、50…シェード、100,100B…車両用前照灯
Claims (6)
- 樹脂材料によって形成され、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、
前記光を出射する出射面と、を備え、
前記入射面は、レンズ光軸に垂直な平面状の直立部と、前記直立部に対して車両搭載状態における下方に配置され前記レンズ光軸の軸線方向における前記光源側に傾斜する傾斜部と、を有する
車両用前照灯のレンズ。 - 前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部に対して前記傾斜部が境界部において折れ曲がった形状を有する
請求項1に記載の車両用前照灯のレンズ。 - 前記入射面には、当該入射面を車両搭載状態における水平方向及び垂直方向に区画するプリズム部が形成され、
前記境界部は、前記プリズム部同士の間に設けられる
請求項2に記載の車両用前照灯のレンズ。 - 前記レンズ光軸を含み車両搭載状態における水平面に直交する平面による断面視において、前記直立部と前記傾斜部との境界部が滑らかに形成される
請求項1に記載の車両用前照灯のレンズ。 - 前記境界部は、水平方向に平行な直線である
請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の車両用前照灯のレンズ。 - 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。
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