JP2024025228A - ランプユニット、車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両に搭載された状態での傾きの増大を抑制しつつ、搭載された車両の近傍に照射パターンを形成することのできるランプユニットを提供する。【解決手段】複数の光源(34、35)と、複数の光源(34、35)からの光を集光する集光レンズ23と、集光レンズ23で集光された光を部分的に通す複数のスリット部46が設けられた遮光部材(24)と、遮光部材(24)を通した光を投影することにより、複数のスリット部46に対応する複数の照射図柄Diを有する照射パターンPiを形成する投影レンズ25と、を備えるランプユニット20である。複数の光源(34、35)は、投影レンズ25の投影レンズ光軸Alよりも上方に設けられ、複数のスリット部46は、投影レンズ光軸Alよりも上方に設けられている。【選択図】図6

Description

本開示は、ランプユニット、車両用灯具に関する。
車両用灯具は、ランプユニットを用いて車両の周辺の路面に照射パターンを形成するものが考えられている(例えば、特許文献1等参照)。この従来のランプユニットは、光源からの光をシェード(遮光部材)のスリットを通して投影することにより照射パターンを形成して、見た者に何らかの意図を知らせることができる。この従来のランプユニットは、下向きに傾けることにより、路面に照射パターンを形成するものとしている。
特開2020-102332号公報
ところで、このようなランプユニットでは、搭載された車両の近傍に照射パターンを形成することが求められ、ランプユニットの下方への傾きを大きくすることで照射パターンの形成する位置を車両に近づけることができる。しかしながら、ランプユニットは、例えば、他の灯具と同じ灯室に設けられて車両用灯具を構成することが考えられるが、大きく傾けると他の灯具と干渉してしまう虞があり、そのような干渉を回避するためには灯室を大きくする必要がある。
本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、車両に搭載された状態での傾きの増大を抑制しつつ、搭載された車両の近傍に照射パターンを形成することのできるランプユニットと、それを用いた車両用灯具と、を提供することを目的とする。
本開示の車両用灯具は、複数の光源と、複数の前記光源からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された光を部分的に通す複数のスリット部が設けられた遮光部材と、前記遮光部材を通した光を投影することにより、複数の前記スリット部に対応する複数の照射図柄を有する照射パターンを形成する投影レンズと、を備え、複数の前記光源は、前記投影レンズの投影レンズ光軸よりも上方に設けられ、複数の前記スリット部は、前記投影レンズ光軸よりも上方に設けられていることを特徴とする。
本開示の車両用灯具によれば、車両に搭載された状態での傾きの増大を抑制しつつ、搭載された車両の近傍に照射パターンを形成することができる。
本開示に係る実施例1の車両用灯具が車両に搭載されてそれぞれ照射パターンを形成した様子を示す説明図である。 車両用灯具におけるランプユニットの構成を示す説明図である。 ランプユニットの構成を分解して示す説明図である。 図2に示すI-I線に沿って得られた断面で示す説明図である。 光源部における第1光源、第2光源の位置関係を示す説明図である。 シェードにおける第1スリット部、第2スリット部、第3スリット部の構成および位置関係を示す説明図である。 集光レンズを光源部側から見た様子を示す説明図である。 集光レンズをシェード側から見た様子を示す説明図である。 ランプユニットにおいて、横断面(水平断面)上で第1光源からの光が傾斜入射面から第1レンズ部に入射した後に反射面で反射されてシェード(その第1スリット部、第2スリット部)を経て投影レンズへと進行する様子を示す説明図である。 傾斜入射面から第1レンズ部に入射して反射面で反射された後に第1外側出射面部から出射した第1光源からの光がシェード上に形成する第1照射領域での光束分布を示す説明図である。 ランプユニットにおいて、横断面(水平断面)上で第1光源からの光が対向入射面から第1レンズ部に入射した後にシェード(その第1スリット部、第2スリット部)を経て投影レンズへと進行する様子を示す説明図である。 対向入射面から第1レンズ部に入射して第1内側出射面部から出射した第1光源からの光がシェード上に形成する第2照射領域での光束分布を示す説明図である。 ランプユニットにおいて、横断面(水平断面)上で第2光源からの光が第2入射面から第2レンズ部に入射した後にシェード(その第3スリット部)を経て投影レンズへと進行する様子を示す説明図である。 第2入射面から第2レンズ部に入射して第2出射面部ら出射した第2光源からの光がシェード上に形成する第3照射領域での光束分布を示す説明図である。
以下に、本開示に係る車両用灯具の一例としてのランプユニット20、車両用灯具10の実施例1について図面を参照しつつ説明する。なお、図1では、車両用灯具10が設けられている様子の把握を容易とするために、車両1に対して車両用灯具10を強調して示しており、必ずしも実際の様子とは一致するものではない。また、図4では、シェード24の各スリット部46を省略して示している。さらに、図9、図11、図13では、光が進行する様子の把握を容易とするために、シェード24を模式的に示すとともに、集光レンズ23において光学的に影響の大きい第1レンズ部51における対向入射面53、傾斜入射面54、反射面55、内側出射面部57、外側出射面部58、および第2レンズ部52における第2入射面61、第2出射面62と、投影レンズ25における入射面および出射面と、を強調して示している。図10、図12、図14では、光束(光量)の高さに応じた領域を線で区画して配光(光束)分布を示しており、その領域の中心に向かうほど光束が高くなる等高線のように示している。
本開示に係る車両用灯具の一実施形態に係る実施例1の車両用灯具10を、図1から図14を用いて説明する。実施例1の車両用灯具10は、図1に示すように、自動車等の車両1の灯具として用いられるもので、車両1に設けられるバックランプ(ストップランプ)やターンランプ等の信号灯とは別に、車両1の後方の周辺の路面2に照射パターンPiを形成するもので、車両1の後部に設けられる。その車両1の後方の周辺とは、車両1からの距離が法規等で定められており、一例として車両1から3m以内の領域とされる。
車両用灯具10は、実施例1では、車両1に設けられるバックランプやターンランプ等の信号灯を構成するもので、実施例1ではバックランプとされて車両1の後側において左右で対を為して設けられている。なお、車両用灯具10は、他の信号灯、例えば、クリアランスランプやターンランプやテールランプ等を構成してもよく、実施例1に限定されない。2つの車両用灯具10は、取り付けられる位置および照射パターンPiを形成する位置等が異なることを除くと、基本的に等しい構成とされているので、以下では、単に車両用灯具10として説明する。
車両用灯具10は、ランプハウジングの開放端がランプレンズで覆われて形成された灯室内に、信号灯ユニットとランプユニット20とが設けられて構成される。この車両用灯具10は、実施例1では、車両1の前端における路面2よりも高い位置に配置されており、投影光軸Lpが路面2に対して傾斜した状態でランプユニット20(図2等参照)が設けられる。以下の説明では、ランプユニット20において、光を照射(投影)する方向となる投影光軸Lpが伸びる方向を光軸方向(図面ではZとする)とし、光軸方向を水平面に沿う状態とした際の鉛直方向を上下方向(図面ではYとする)とし、光軸方向および上下方向に直交する方向(水平方向)を幅方向(図面ではXとする)とする(図2等参照)。
ランプユニット20は、図2、図3に示すように、設置台部21に、光源部22と集光レンズ23とシェード24と投影レンズ25とが取り付けられ、単一の投射光学系とされて、プロジェクタタイプの路面投影ユニットを構成する。設置台部21は、光源部22が設けられる箇所であり、熱伝導性を有するアルミダイカストや樹脂で形成され、全体として光源部22で発生する熱を外部に逃がすヒートシンクとして機能する。設置台部21は、ベース部31と、一対の取付腕部32と、を有する。
ベース部31は、光軸方向に直交する平板状とされ、真ん中の光源取付個所に光源部22が取り付けられる。この光源取付個所は、平坦な面とされており、2つのネジ孔31aと2つの位置決め突起31bとが設けられている。また、ベース部31では、複数の放熱フィン31cが設けられており、光源取付個所に設置された光源部22で発生した熱を主に各放熱フィン31cから外部に放熱する。
一対の取付腕部32は、光源部22の幅方向での両外側で対を為して設けられ、ベース部31から光軸方向の前方側に突出されている。両取付腕部32は、光軸方向の前方側の端部が光軸方向に直交する平面とされている。各端部には、位置決め突起32aとネジ孔32bとが設けられている。位置決め突起32aは、各取付腕部32の端部における上下方向の下部に設けられ、光軸方向の前方側に突出されている。ネジ孔32bは、端部における上下方向の上部に設けられ、ネジ33の捻じ込みによる集光レンズ23とシェード24と投影レンズ25との固定が可能とされている。
光源部22は、第1光源34と、第2光源35と、それらが実装される基板36と、を有する。この2つの光源(34、35)は、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子で構成されている。2つの光源(34、35)は、実施例1では、出射光軸を中心とするランバーシアン分布で白色の光(白色光)を出射する。なお、2つの光源(34、35)は、色(波長帯域)や、分布の態様や、色の数等は適宜設定すればよく、実施例1の構成に限定されない。実施例1の2つの光源(34、35)は、図5等に示すように、投影光軸Lpよりも上方に位置されて上下方向に並べられて設けられ、投影光軸Lp側に第1光源34が位置され、第2光源35が第1光源34よりも上方に位置されている。実施例1の両光源(34、35)は、略正方形状とされている。
基板36は、ガラスエポキシ基板等の樹脂材料で形成された板状とされ、各光源(34、35)が実装される。基板36では、設置台部21のベース部31の光源取付個所の各ネジ孔31aに対応して2つのネジ通し孔36aが設けられるとともに、光源取付個所の各位置決め突起31bに対応して2つの位置決め孔36bが設けられている。この基板36は、各位置決め孔36bに対応する位置決め突起31bが通されつつ、各ネジ通し孔36aに通されたネジ37が対応するネジ孔31aに捻じ込まれることにより、ベース部31に取り付けられる。これにより、基板36は、実装された各光源(34、35)を、集光レンズ23に対向させる。基板36では、配線パターンと電気的に接続されてコネクタ端子が設けられ、そのコネクタ端子を介して点灯制御回路から電力を適宜供給して各光源(34、35)を適宜点灯させる。
集光レンズ23は、各光源(34、35)から出射された光を集光するものであり、シェード24上における後述する各スリット部46の周辺、すなわちシェード24上において3つの各スリット部46が設けられた領域に光を集める。集光レンズ23は、各光源(34、35)からの光を集光する集光レンズ本体41と、そこから幅方向に延びる一対の集光レンズ取付片部42と、を有する。この集光レンズ本体41と集光レンズ取付片部42とは、一体とされて形成されており、実施例1では型枠を用いた樹脂成形により一体に形成されている。集光レンズ本体41は、シェード24上に所定の配光領域を形成すべく光学特性が設定されている。これについては、後述する。
両集光レンズ取付片部42は、光軸方向に直交する板状とされ、設置台部21のベース部31の両取付腕部32の端部に宛がうことが可能とされている。各集光レンズ取付片部42には、集光レンズ位置決め孔42aと集光レンズネジ通し孔42bとが設けられている。各集光レンズ位置決め孔42aは、集光レンズ取付片部42が両取付腕部32の端部に宛がわれた状態で、その位置決め突起32aを嵌め入れることができる。各集光レンズネジ通し孔42bは、集光レンズ取付片部42が両取付腕部32の端部に宛がわれた状態で、そのネジ孔32bに捻じ込まれるネジ33を通すことができる。集光レンズ23は、各集光レンズ位置決め孔42aに対応する位置決め突起32aが通されつつ、各集光レンズネジ通し孔42bに通された各ネジ33が対応するネジ孔32bに捻じ込まれることにより、設置台部21の両取付腕部32(その端部)に取り付けられる。
シェード24は、集光レンズ23で集光された各光源(34、35)からの光を後述する各スリット部46から部分的に通すことで照射パターンPiを形成する遮光部材の一例である。その照射パターンPiは、図1に示すように、3つの照射図柄Diが車両1から遠ざかる方向に略等しい間隔で整列されている。ここで、各照射図柄Diは、個別に示す際には、車両1から最も遠いものを第1照射図柄Di1とし、そこから車両1に近づくにつれて順に、第2照射図柄Di2、第3照射図柄Di3とする。実施例1では、各照射図柄Diは、車両1側を短辺とする略長方形とされており、互いに略等しい大きさで略等しい形状とされて、略等しい間隔で並べられている。
この照射パターンPiは、投影面となる路面2上において、第1照射図柄Di1と第2照射図柄Di2と第3照射図柄Di3とが、車両1から遠ざかるように同一直線上に並べて形成されている。このため、照射パターンPiは、3つの照射図柄Diが並べられることで、その並べられた方向に伸びる光のラインとして認識させることができる。この3つの照射図柄Diからなる照射パターンPiは、シェード24により形成される。
シェード24は、図3、図6に示すように、基本的に光の透過を阻む板状の部材で形成されており、シェード部43と一対のシェード取付片部44とを有する。シェード取付片部44は、シェード部43から幅方向の両側に延びており、設置台部21の両取付腕部32の端部に取り付けられた集光レンズ23の各集光レンズ取付片部42に宛がうことが可能とされている。各シェード取付片部44には、シェード位置決め孔44aとシェードネジ通し孔44bとが設けられている。各シェード位置決め孔44aは、シェード取付片部44が集光レンズ取付片部42に宛がわれた状態で、そこに通された位置決め突起32aを嵌め入れることが可能とされている。各シェードネジ通し孔44bは、シェード取付片部44が集光レンズ取付片部42に宛がわれた状態で、その集光レンズネジ通し孔42bに通されるネジ33を通すことが可能とされている。シェード24は、各シェード位置決め孔44aに対応する位置決め突起32aが通されつつ、各シェードネジ通し孔44bに通された各ネジ33が対応するネジ孔32bに捻じ込まれることにより、集光レンズ23を介して設置台部21の両取付腕部32に取り付けられる。シェード24は、シェード取付片部44が両取付腕部32に取り付けられることで、シェード部43の中心位置が投影光軸Lp上に位置される。
シェード部43は、板状の部材が部分的に切り欠かれて貫通された複数のスリット部46が設けられている。各スリット部46は、集光レンズ23(その集光レンズ本体41)で集光された各光源(34、35)からの光を部分的に通すことで、投影する照射パターンPiを所定の形状に成形する。実施例1のスリット部46は、照射パターンPiに対応されており、実施例1では3つ設けられている。
この3つのスリット部46は、3つの照射図柄Diに一対一で対応している。その各スリット部46は、投影レンズ25がシェード24に設けられた各スリット部46の開口形状を反転させて路面2に投影することから、照射パターンPiの各照射図柄Diの位置関係に対して、投影光軸Lpを中心として回転対称な位置関係とされている。このため、各スリット部46は、上下方向の最も下側の第1スリット部461が照射パターンPiの第1照射図柄Di1に対応し、その上の第2スリット部462が第2照射図柄Di2に対応し、その上の第3スリット部463が第3照射図柄Di3に対応する。
各スリット部46は、路面2上で各照射図柄Diが狙った大きさでかつ狙った位置関係となるように、シェード部43上での位置および大きさが設定されている。実施例1のシェード24では、図6に示すように、3つのスリット部46が投影光軸Lpよりも上方に位置されて上下方向に並べられて設けられ、最も投影光軸Lp側に第1スリット部461が位置され、第2スリット部462が第1スリット部461よりも上方に位置され、第3スリット部463が第2スリット部462よりも上方に位置されている。そして、第1スリット部461と第2スリット部462とが第1光源34に対応されており、第3スリット部463が第2光源35に対応されている。その第1スリット部461と第2スリット部462とは、上下方向において、その中心位置C1が第1光源34(その中心位置C2)よりも下方に位置されている。その第1スリット部461と第2スリット部462との中心位置C1とは、それらが設けられた領域における上下方向での中心となる位置であり、実施例1では第2スリット部462の下端近傍となる。また、第3スリット部463は、上下方向において、その中心位置C3が第2光源35の中心位置C4よりも下方に位置されている。このため、各スリット部46は、それぞれの中心位置(C1からC4)で見て対応する光源(34、35)よりも下方に位置されている。このシェード24(各スリット部46)を透過した光は、投影レンズ25により路面2に投影される。
その各スリット部46は、それぞれが略台形状とされている。3つのスリット部46は、路面2上で各照射図柄Diが上記した図1に示す大きさで略等間隔の長方形状となるように、それぞれ路面2までの距離に応じて大きさ、形状および間隔が設定されている。すなわち、ランプユニット20は、各スリット部46から投影レンズ25を経て路面2に至るまでの光学的な距離が異なるので、投影レンズ25により路面2上に投影されると各スリット部46(そこを透過した光である各照射図柄Di)がその距離に応じた大きさおよび間隔とされる。実施例1では、第1スリット部461が最も小さい略台形とされ、第2スリット部462が第1スリット部461よりも大きな略台形とされ、第3スリット部463が第2スリット部462よりも大きな略台形とされている。そして、各スリット部46は、それぞれ対応する照射図柄Diよりも幅方向に拡げられており、第1スリット部461と第2スリット部462との間隔よりも、第2スリット部462と第3スリット部463との間隔の方が大きくされている。
このように、3つのスリット部46は、各照射図柄Diとは異なる大きさおよび形状とされるとともに異なる間隔とされている。各スリット部46では、第1スリット部461が最も小さくされており、通った光が路面2上に投影される際に最も大きな拡大率で拡大されて第1照射図柄Di1を形成する。また、各スリット部46では、第3スリット部463が最も大きくされており、通った光が路面2上に投影される際に最も小さな拡大率で拡大されて第3照射図柄Di3を形成する。
投影レンズ25は、図2から図4に示すように、シェード24を通した光を投影する投影レンズ本体47と、そこから幅方向に延びる一対の投影レンズ取付片部48と、を有する。投影レンズ本体47は、光軸方向で見て円形状の凸レンズとされており、実施例1では、入射面および出射面が凸面とされた自由曲面とされている。投影レンズ本体47は、シェード24の各スリット部46を投影することで、投影光軸Lpに対して傾斜する路面2上に照射パターンPiを形成する(図1参照)。なお、入射面と出射面とは、投影レンズ本体47を凸レンズとするものであれば、凸面でもよく凹面でもよく、実施例1の構成に限定されない。
両投影レンズ取付片部48は、光軸方向に直交する板状とされ、設置台部21の両取付腕部32の端部に取り付けられたシェード24の各シェード取付片部44に宛がうことが可能とされている。各投影レンズ取付片部48には、投影レンズ位置決め孔48aと投影レンズネジ通し孔48bとが設けられている。各投影レンズ位置決め孔48aは、投影レンズ取付片部48がシェード取付片部44に宛がわれた状態で、そこに通された位置決め突起32aを嵌め入れることができる。各投影レンズネジ通し孔48bは、投影レンズ取付片部48がシェード取付片部44に宛がわれた状態で、そのシェードネジ通し孔44bに通されるネジ33を通すことができる。投影レンズ25は、各投影レンズ位置決め孔48aに対応する位置決め突起32aが通されつつ、各投影レンズネジ通し孔48bに通された各ネジ33が対応するネジ孔32bに捻じ込まれることにより、設置台部21の両取付腕部32(その端部)に取り付けられる。これにより、投影レンズ25は、投影レンズ本体47の光軸である投影レンズ光軸Alが所定の方向に向けられる。この投影レンズ光軸Alは、ランプユニット20の投影光軸Lpを規定する。
次に、集光レンズ23の集光レンズ本体41の構成について、主に図7から図14を用いて説明する。この集光レンズ本体41は、第1光源34に対応する第1レンズ部51と、第2光源35に対応する第2レンズ部52と、を有する。実施例1の集光レンズ本体41では、第1レンズ部51の上に第2レンズ部52が載せられた状態で、その第1レンズ部51と第2レンズ部52とが一体に形成されている。実施例1の集光レンズ23は、光源部22すなわち各光源(34、35)から出射された光により、シェード24の各スリット部46を適切に照射すべく、第1レンズ部51と第2レンズ部52との形状すなわち光学的な設定が定められている。
第1レンズ部51は、第1光源34と光軸方向で対向(第1光源34の出射光軸上に位置)されており、第1光源34からの光をシェード24の第1スリット部461および第2スリット部462が設けられた領域に光を集める。その第1レンズ部51では、第1光源34に対向されたレンズ側の面において、図4、図7、図8等に示すように、中央部分を集光レンズ23の内側(光源部22とは反対側)に凹ませて、その中央で外側に凸に湾曲された対向入射面53と、それを取り巻く傾斜入射面54と、その傾斜入射面54を円錐台状に取り巻く反射面55と、が設けられている。
対向入射面53は、光軸方向で第1光源34と対向してその出射光軸上に設けられており、後側の焦点(後側焦点)の近傍に第1光源34が位置される。対向入射面53は、第1光源34から出射される光を第1レンズ部51の軸線と略平行に進行する平行光として第1レンズ部51内に入射させ、後述する内側出射面部57へ向けて進行させる(図11参照)。なお、この平行光(平行な光)とは、光が対向入射面53を経ることでコリメートされた状態の光のことをいう。
傾斜入射面54は、第1光源34側へと突出して設けられており、第1光源34からの光のうち、対向入射面53へと進行しないものを第1レンズ部51内に入射させる。反射面55は、傾斜入射面54から集光レンズ23内に入射した光が進行する位置に設けられている(図9参照)。反射面55は、傾斜入射面54から入射した光を反射し、第1レンズ部51の軸線と略平行に進行する平行光として、後述する外側出射面部58へ向けて進行させる(図9参照)。なお、反射面55は、全反射を利用して光を反射してもよく、蒸着や塗装等によりアルミや銀等を接着させることで光を反射してもよい。
この第1レンズ部51では、シェード24の第1スリット部461および第2スリット部462が設けられた領域に対向して第1出射面56が設けられ、第1光源34からの光をシェード24の第1スリット部461および第2スリット部462が設けられた領域に光を集める。第1レンズ部51では、対向入射面53を経た光が直接第1出射面56に向かう直射光となるとともに、傾斜入射面54を経て反射面55で反射された光が内部で反射されてから第1出射面56に向かう反射光となる。この第1レンズ部51は、このような構成とされているので、対応する第1光源34から出射された光を効率良く利用できる。
その第1出射面56は、図8等に示すように、正面視して上下の一部を切り欠いた円形状とされており、光学的な設定の異なる内側出射面部57と外側出射面部58とを有する。内側出射面部57は、第1出射面56において対向入射面53を経た光が進行する領域に設けられ(図11参照)、正面視して略円形状とされている。内側出射面部57は、外側出射面部58よりも集光レンズ23における外側(投影レンズ25側(前後方向の前側))に突出している。この内側出射面部57は、第1光源34から対向入射面53を経た光を屈折させることで、シェード24の第1スリット部461および第2スリット部462上において、光学特性に応じた位置に第1光源34の複数の配光像を適宜重ねて形成する。この光学特性は、対向入射面53とともに内側出射面部57の曲率(面形状)を場所毎に調整することで設定でき、実施例1ではその曲率を漸次的に変化させて設定されている。
外側出射面部58は、内側出射面部57を幅方向で挟む領域および内側出射面部57の下側の領域を取り囲むように設けられており、第1光源34から傾斜入射面54を経て反射面55で反射された光が進行する領域に位置されている(図9参照)。外側出射面部58は、内側出射面部57よりも集光レンズ23における内側(前後方向の後側)に位置している。外側出射面部58は、第1光源34から傾斜入射面54を経て反射面55で反射された光を屈折させることで、シェード24の第1スリット部461および第2スリット部462上において、光学特性に応じた位置に第1光源34の複数の配光像を適宜重ねて形成する。この光学特性は、反射面55とともに外側出射面部58の曲率(面形状)を場所毎に調整することで設定でき、実施例1ではそれらの曲率が漸次的に変化されて設定されている。
ここで、第1レンズ部51では、外側出射面部58が、図9に示すように、少なくとも横断面(水平断面)において、第1光源34から傾斜入射面54を経て反射面55で反射された光を、シェード24を少し超えた第1位置P1で集光するように設定されている。この第1位置P1は、投影レンズ25(その投影レンズ本体47)における周縁部に光が進行しないようにする観点から位置が設定されている。また、第1位置P1は、第1スリット部461および第2スリット部462に対して大きい外側出射面部58からの光を、第1スリット部461および第2スリット部462に集めることができるように、シェード24の近傍に設定されている。この第1レンズ部51は、第1光源34から傾斜入射面54を経て反射面55で反射された光を外側出射面部58からシェード24上に照射することにより、図10に示す第1照射領域A1を形成する。この第1照射領域A1は、第1スリット部461と第2スリット部462との全体を照射して光束密度を高くしており、第1スリット部461の略上側半分と第2スリット部462の略下側半分とを特に光束密度を高くしている。
また、第1レンズ部51では、内側出射面部57が、図11に示すように、少なくとも横断面(水平断面)において、第1光源34から対向入射面53を経た光を、シェード24を超えた第2位置P2で集光するように設定されている。この第2位置P2は、投影レンズ25(その投影レンズ本体47)における周縁部に光が進行しないようにする観点から位置が設定されている。また、第2位置P2は、第1位置P1よりもシェード24から離れた位置、すなわち第1位置P1よりも投影レンズ25側に変位した位置とされている。この第2位置P2は、外側出射面部58の内側に設けられた内側出射面部57からの光を、第1スリット部461および第2スリット部462に集めることができるように、シェード24と投影レンズ25との間に設定されている。この第1レンズ部51は、第1光源34から対向入射面53を経た光を内側出射面部57からシェード24上に照射することにより、図12に示す第2照射領域A2を形成する。この第2照射領域A2は、第1スリット部461全体を照射して光束密度を最も高くしており、第2スリット部462の全体も照射している。
このため、第1レンズ部51は、第1光源34からの光で第1照射領域A1および第2照射領域A2を重ねてシェード24上に形成する。これにより、第1レンズ部51は、第1スリット部461を最も光束密度を高くするとともに、第2スリット部462を次に光束密度を高くして、第1スリット部461と第2スリット部462との全域を照射できる。なお、第1レンズ部51は、対応する第1照射図柄Di1、第2照射図柄Di2を適切に形成する観点から第1スリット部461と2スリット部462とを明るくする配光領域を形成するものであれば、内側出射面部57と外側出射面部58とが形成する配光領域における明るさの分布や形状等は適宜設定すればよく、実施例1に限定されない。
第2レンズ部52は、図4、図7、図8等に示すように、光軸方向で正面視して幅方向に長尺な略長方形状とされた凸レンズとされ、全体として第2光源35から出射された広がりのある光を、シェード24の第3スリット部463が設けられた領域に光を集める(図13参照)。この第2レンズ部52は、第2光源35に対向された第2入射面61と、その反対側に向けられた第2出射面62と、を有する。第2レンズ部52は、実施例1では、第2入射面61および第2出射面62が凸面とされた自由曲面とされている。なお、第2入射面61と第2出射面62とは、第2レンズ部52を凸レンズとするものであれば、凸面でもよく凹面でもよく、実施例1の構成に限定されない。
第2入射面61は、光軸方向で第2光源35と対向しており、後側の焦点(後側焦点)の近傍に第2光源35が位置される。第2入射面61は、第2光源35から出射される光を第2レンズ部52の軸線と略平行に進行する平行光として第2レンズ部52内に入射させる(図13参照)。第2出射面62は、第2入射面61と反対側に設けられており、第2入射面61を経た光を屈折させることで、集光しつつ前後方向の前側へ向けて進行させる。第2出射面62は、第2光源35から第2入射面61を経た光を照射することで、シェード24(シェード部43)上において、光学特性に応じた位置に第2光源35の複数の配光像を適宜重ねて形成する。この光学特性は、第2入射面61とともに第2出射面62の曲率(面形状)を場所毎に調整することで設定でき、実施例1ではその曲率を漸次的に変化させて設定されている。
ここで、第2レンズ部52では、第2出射面62が、図13に示すように、少なくとも横断面(水平断面)において、第2光源35から第2入射面61を経た光を、シェード24を大きく超えた第3位置P3で集光するように設定されている。この第3位置P3は、投影レンズ25(その投影レンズ本体47)における周縁部に光が進行しないようにする観点から位置が設定されている。また、第3位置P3は、第3スリット部463が第3照射図柄Di3に対応されており、その第3照射図柄Di3が各照射図柄Diの中で最も近い位置に形成される観点から、第2出射面62からの光を第3スリット部463に過度に集めないように、第2位置P2よりもシェード24から離れた位置、すなわち第2位置P2よりも投影レンズ25側に変位した位置とされている。そして、第2レンズ部52は、第2光源35から第2入射面61を経た光を第2出射面62からシェード24上に照射することにより、図14に示す第3照射領域A3を形成する。この第3照射領域A3は、第3スリット部463の下半分の光束密度を高くしつつ、第3スリット部463の全体を照射している。この第3照射領域A3は、全体として、第1レンズ部51による第1スリット部461や第2スリット部462の照射よりも光束が低いものとされている。
この集光レンズ23は、第1レンズ部51により第1光源34からの光で第1スリット部461および第2スリット部462の全域を照射し、第2レンズ部52により第2光源35からの光で第3スリット部463の全域を照射する。そして、集光レンズ23は、第1スリット部461の光束密度を最も高くしており、その次に第2スリット部462の光束密度を高くしており、その次に第3スリット部463の光束密度を高くしている。これにより、集光レンズ23は、シェード24上において、第1スリット部461と第2スリット部462と第3スリット部463とを適切に照射できる。
次に、車両用灯具10の作用について説明する。車両用灯具10は、ランプユニット20において、点灯制御回路からの電力を基板36から各光源(34、35)に供給することで、それらを点灯および消灯できる。各光源(34、35)からの光は、集光レンズ23で集光されてシェード24を照射し、その各スリット部46を透過した後に、投影レンズ25により投影されることで、照射パターンPiを路面2上に形成する。その照射パターンPiは、上記の配光(光束)分布とされたシェード24の各スリット部46を透過した光が、投影レンズ25により投影されることで、3つの照射図柄Diが直線上に並べられた位置に同時に形成される。
車両用灯具10は、ランプユニット20をバックランプと連動させており、バックランプが点灯されると、左右双方の各光源(34、35)が点灯されて、照射パターンPiを路面2上に形成する。このため、車両用灯具10は、車両1が後退しようとしている場面において、例えばスマホを見ている歩行者のように前方をあまり見ていない場合であっても、路面2上に形成された照射パターンPiを視認させることができる。また、車両用灯具10は、車両1の運転手が、車両1を後退させる際に実際に後退している方向として照射パターンPiを視認させることができ、運転を支援できる。
ここで、先行技術文献に記載の従来の車両用灯具は、光源と遮光部材と投影レンズとが組み合わされたランプユニットを下向きに傾けることにより、路面に照射パターンを形成している。このような車両用灯具では、搭載された車両の近傍に照射パターンを形成することが求められるので、その求めに応じてランプユニットの傾きを大きくすることが考えられる。しかしながら、車両用灯具では、例えば、ランプユニットと同じ灯室に他の灯具も設けることが考えられるが、灯室には大きさの制限があり、大きく傾けたランプユニットが他の灯具と干渉してしまう虞がある。このため、従来の車両用灯具は、ランプユニットが形成する照射パターンの位置を、搭載された車両に近づけることには限界がある。
これに対して、車両用灯具10は、ランプユニット20において、2つの光源(34、35)を投影レンズ25の投影レンズ光軸Alすなわち投影光軸Lpよりも上方に設けるとともに、各スリット部46を投影レンズ光軸Al(投影光軸Lp)よりも上方に設けている。このため、ランプユニット20は、各スリット部46を通して投影レンズ25へと向かう各光源(34、35)からの光の進行方向を、投影光軸Lpに対して下向きにでき、投影レンズ25が投影する光の進行方向を投影光軸Lp(投影レンズ光軸Al)に対して下向きにできる。このため、ランプユニット20は、照射パターンPiを形成する位置を搭載された車両1の近傍とすることを、投影レンズ25に対する光源部22およびシェード24の位置関係で補助できる。これにより、ランプユニット20は、灯室内での投影光軸Lpの下向きへの傾きを抑えることができ、その傾きを抑えた状態でも車両1から3m以内の領域に照射パターンPiを形成できる。また、ランプユニット20は、投影レンズ25に対する光源部22およびシェード24の位置関係で車両1の近傍に照射パターンPiを形成することを補助できるので、集光レンズ23における光学的な設定を簡易なものにできる。
また、ランプユニット20は、第1スリット部461と第2スリット部462との中心位置C1が第1光源34の中心位置C2よりも下方に位置されるとともに、第3スリット部463の中心位置C3が第2光源35の中心位置C4よりも下方に位置されている。このため、ランプユニット20は、各光源(34、35)から対応する各スリット部46に向かう光の進行方向を投影光軸Lpに対して下向きにでき、投影レンズ25に対する光源部22およびシェード24の位置関係による下向きとする作用をさらに高めることができる。このため、ランプユニット20は、集光レンズ23における光学的な設定を無理のないものにできるとともに、灯室内での投影光軸Lpの下向きへの傾きを抑えることができ、車両1から3m以内の領域により適切に照射パターンPiを形成できる。
さらに、ランプユニット20は、シェード24側から順に、反射面55で反射して外側出射面部58から出射させた光の集光位置(第1位置P1)と、対向入射面53を経て内側出射面部57から出射させた光の集光位置(第2位置P2)と、第2入射面61を経て第2出射面62から出射させた光の集光位置(第3位置P3)と、を設定している。このため、ランプユニット20は、上記の各集光位置を調節することにより、シェード24上における各スリット部46での光束密度や分布を調節しているので、簡易な構成で照射パターンPiを適切に形成できる。特に、実施例1のランプユニット20は、投影レンズ25(その投影レンズ本体47)における周縁部に光が進行しないようにする観点から上記の各集光位置が設定されているので、投影レンズ25が光学設定に従い収差の少ない状態で光を投影でき、照射パターンPiを適切に形成できる。このことは、ランプユニット20は、各光源(34、35)を白色としているので、照射パターンPiにカラーフリンジ(複数の色が帯状に並列された箇所が形成されること)が生じることを抑制できる。
実施例1のランプユニット20および車両用灯具10は、以下の各作用効果を得ることができる。
ランプユニット20は、複数の光源(34、35)と、そこからの光を集光する集光レンズ23と、そこで集光された光を部分的に通す複数のスリット部46が設けられたシェード24と、そこを通した光を投影することにより、複数のスリット部46に対応する複数の照射図柄Diを有する照射パターンPiを形成する投影レンズ25と、を備える。そのランプユニット20では、複数の光源(34、35)を、投影レンズ25の投影レンズ光軸Alよりも上方に設け、複数のスリット部46を、投影レンズ光軸Alよりも上方に設けている。このため、ランプユニット20は、各スリット部46を通して投影レンズ25へと向かう各光源(34、35)からの光の進行方向を、投影光軸Lpに対して下向きにでき、投影レンズ25が投影する光の進行方向を投影光軸Lp(投影レンズ光軸Al)に対して下向きにできる。これにより、ランプユニット20は、投影光軸Lpを下向きに傾けることを抑制しつつ車両1の近傍に照射パターンPiを形成できるとともに、集光レンズ23における光学的な設定を簡易なものにできる。
ランプユニット20では、光源(34、35)を少なくとも1つ以上のスリット部46に対応して設け、その光源(34、35)を、対応する少なくとも1つ以上のスリット部46の中心位置(C1、C3)よりも上方に設けている。このため、ランプユニット20は、各光源(34、35)から対応する各スリット部46に向かう光の進行方向を投影光軸Lpに対して下向きにでき、投影レンズ25に対する光源部22およびシェード24の位置関係による下向きとする作用をさらに高めることができる。
ランプユニット20では、照射図柄Diが、第1照射図柄Di1と第2照射図柄Di2と第3照射図柄Di3とを有し、複数のスリット部46として、第1照射図柄Di1に対応する第1スリット部461と、第2照射図柄Di2に対応する第2スリット部462と、第3照射図柄Di3に対応する第3スリット部463と、を有する。また、ランプユニット20は、光源として、第1スリット部461および第2スリット部462に対応する第1光源34と、第3スリット部463に対応する第2光源35と、を有する。そして、ランプユニット20は、第1光源34の中心位置C2を、第1スリット部461と第2スリット部462とが設けられた領域の中心位置C1よりも上方に位置させ、第2光源35の中心位置C4を、第3スリット部463の中心位置C3よりも上方に位置させている。このため、ランプユニット20は、両光源(34、35)から対応する各スリット部46に向かう光の進行方向を投影光軸Lpに対して下向きにでき、投影レンズ25から投影される光の進行方向を投影光軸Lpに対してより効果的に下向きにできる。
ランプユニット20では、集光レンズ23は、第1光源34に対応する第1レンズ部51と、第2光源35に対応する第2レンズ部52と、が重ねられた構成とされている。そして、ランプユニット20では、第1レンズ部51が、第1光源34に対向する対向入射面53と、対向入射面53を取り巻く傾斜入射面54と、傾斜入射面54を取り巻く反射面55と、を有し、第2レンズ部52が、対応する第2光源35からの光を集光する凸レンズとされている。このため、ランプユニット20は、第1光源34からの光を効率良く利用できるとともに、第1レンズ部51の構成を簡易なものとしつつ、第1スリット部461や第2スリット部462に所定の光束分布を形成できる。また、ランプユニット20は、第2光源35からの光により、第3スリット部463に対しては第2レンズ部52を用いて一様な光束分布を形成できる。これらのことから、ランプユニット20は、単一の集光レンズ23を用いても、各スリット部46に対して様々な光束分布を形成でき、より適切な照射パターンPiを形成できる。
ランプユニット20では、第1レンズ部51において、対向入射面53を経た光の集光位置(第2位置P2)をシェード24よりも投影レンズ25側に設定するとともに、反射面55で反射した光の集光位置(第1位置P1)をシェード24よりも投影レンズ25側に設定している。また、ランプユニット20では、第2レンズ部52において、第2光源35からの光の集光位置(第3位置P3)をシェード24よりも投影レンズ25側に設定している。このため、ランプユニット20は、シェード24上において、過度に光を集めることなく対応するスリット部46の全域に亘って所定の光束分布を形成でき、照射パターンPiを適切に形成できる。
ランプユニット20では、第1レンズ部51において、対向入射面53を経た光の集光位置(第2位置P2)を、第2レンズ部52における第2光源35からの光の集光位置(第3位置P3)よりもシェード24側に設定し、反射面55で反射した光の集光位置(第1位置P1)を、対向入射面53を経た光の集光位置(第2位置P2)よりもシェード24側に設定している。このため、ランプユニット20は、上記の各集光位置を調節することにより、シェード24上における各スリット部46での光束密度や分布を調節することができるとともに投影レンズ25の周縁部に光が進行しないように設定でき、簡易な構成で照射パターンPiを適切に形成できる。
車両用灯具10は、上記したランプユニット20を備える。このため、車両用灯具10は、投影光軸Lpが下向きに大きく傾くようにランプユニット20を設けなくても、搭載された車両1の近傍に照射パターンPiを形成でき、灯室の大型化を防止しつつランプユニット20を設けることができる。
したがって、本開示に係るランプユニット(車両用灯具)としての実施例1のランプユニット20(車両用灯具10)は、車両1に搭載された状態での傾きの増大を抑制しつつ、搭載された車両1の近傍に照射パターンPiを形成することができる。
以上、本開示の車両用灯具を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
なお、実施例1では、3つの照射図柄Diを車両1側を短辺とする略長方形として、車両1から遠ざかる方向に略等しい間隔で整列させて照射パターンPiを構成している。しかしながら、照射パターンは、シェード(遮光部材)により形成する複数の照射図柄Diで構成されるものであれば、照射図柄Diとしての記号の図柄や形成る位置や照射図柄Diの数等は適宜設定すればよく、実施例1の構成に限定されない。
また、実施例1では、各光源(34、35)を白色の光を出射するものとしている。しかしながら、光源から出射する光の色は、設ける箇所や伝える内容に合わせて適宜設定すればよく、実施例1の構成に限定されない。
実施例1では、遮光部材として、集光レンズ23で集光された光を各スリット部46から通すシェード24を用いている。しかしながら、遮光部材は、集光レンズ23で集光された光を部分的に通す複数のスリット部46が設けられたものであれば、他の構成でもよく、実施例1の構成に限定されない。その他の構成としては、例えば、光の透過を阻む板状のフィルム部材に、光を部分的に透過させる複数の照射スリットを設け、集光レンズ23を経た光を複数の照射スリットから透過させる遮光板(フィルタ)とすることができる。
実施例1では、運転手が運転する車両1にランプユニット20(車両用灯具10)を設けている。しかしながら、車両用灯具は、自動運転機能を有する車両に設けられてもよく、実施例1の構成に限定されない。この場合、車両用灯具は、設けられる用途に応じたタイミング、すなわち車両1の動作に関する何らかの意図に応じたタイミングで照射パターンを形成すればよく、実施例1の構成に限定されない。
実施例1では、車両用灯具10の灯室の中にランプユニット20を設けている。しかしながら、ランプユニットは、上記の特徴を有するものであって車両に搭載されるものであれば、車両における任意の箇所に設けてもよく、実施例1の構成に限定されない。また、車両用灯具10は、ランプユニット20のみで構成されていてもよく、実施例1の構成に限定されない。
実施例1では、光源部22がヒートシンクとしての機能を有する設置台部21に設けられており、この設置台部21に集光レンズ23とシェード24と投影レンズ25とが取り付けられる構成としている。しかしながら、車両用灯具は、光源からの光を集光レンズで遮光部材上に集光し、投影レンズで投影することで照射パターンを形成するものであれば、他の構成でもよく、実施例1の構成に限定されない。
実施例1では、2つの光源34、35を設けるものとしている。しかしながら、光源は、複数設けるものであれば、数や配置は適宜設定すればよく、実施例1の構成に限定されない。
10 車両用灯具 20 ランプユニット 23 集光レンズ 24 (遮光部材の一例としての)シェード 25 投影レンズ 34 第1光源 35 第2光源 461 第1スリット部 462 第2スリット部 463 第3スリット部 51 第1レンズ部 52 第2レンズ部 53 対向入射面 54 傾斜入射面 55 反射面 Al 投影レンズ光軸 Di1 第1照射図柄 Di2 第2照射図柄 Di3 第3照射図柄 Pi 照射パターン

Claims (8)

  1. 複数の光源と、
    複数の前記光源からの光を集光する集光レンズと、
    前記集光レンズで集光された光を部分的に通す複数のスリット部が設けられた遮光部材と、
    前記遮光部材を通した光を投影することにより、複数の前記スリット部に対応する複数の照射図柄を有する照射パターンを形成する投影レンズと、を備え、
    複数の前記光源は、前記投影レンズの投影レンズ光軸よりも上方に設けられ、
    複数の前記スリット部は、前記投影レンズ光軸よりも上方に設けられていることを特徴とするランプユニット。
  2. 前記光源は、少なくとも1つ以上の前記スリット部に対応して設けられ、
    前記光源は、対応する少なくとも1つ以上の前記スリット部の中心位置よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のランプユニット。
  3. 前記照射図柄は、前記照射パターンにおいて離れた位置に投影される第1照射図柄と、前記照射パターンにおいて前記第1照射図柄よりも近い位置に投影される第2照射図柄と、前記照射パターンにおいて前記第2照射図柄よりも近い位置に投影される第3照射図柄と、を有し、
    複数の前記スリット部は、前記第1照射図柄に対応する第1スリット部と、前記第2照射図柄に対応する第2スリット部と、前記第3照射図柄に対応する第3スリット部と、を有し、
    前記光源は、前記第1スリット部および前記第2スリット部に対応する第1光源と、前記第3スリット部に対応する第2光源と、を有することを特徴とする請求項2に記載のランプユニット。
  4. 前記第1光源は、その中心位置が、前記第1スリット部と前記第2スリット部とが設けられた領域の中心位置よりも上方に位置され、
    前記第2光源は、その中心位置が、前記第3スリット部の中心位置よりも上方に位置されていることを特徴とする請求項3に記載のランプユニット。
  5. 前記集光レンズは、前記第1光源に対応する第1レンズ部と、前記第2光源に対応する第2レンズ部と、が重ねられ、
    前記第1レンズ部は、前記第1光源に対向する対向入射面と、前記対向入射面を取り巻く傾斜入射面と、前記傾斜入射面を取り巻く反射面と、を有し、
    前記第2レンズ部は、対応する前記第2光源からの光を集光する凸レンズとされていることを特徴とする請求項4に記載のランプユニット。
  6. 前記第1レンズ部は、前記対向入射面を経た光の集光位置が前記遮光部材よりも前記投影レンズ側に設定されるとともに、前記反射面で反射した光の集光位置が前記遮光部材よりも前記投影レンズ側に設定され、
    前記第2レンズ部は、前記第2光源からの光の集光位置が前記遮光部材よりも前記投影レンズ側に設定されていることを特徴とする請求項5に記載のランプユニット。
  7. 前記第1レンズ部は、前記対向入射面を経た光の集光位置が、前記第2レンズ部における前記第2光源からの光の集光位置よりも前記遮光部材側に設定され、前記反射面で反射した光の集光位置が、前記対向入射面を経た光の集光位置よりも前記遮光部材側に設定されていることを特徴とする請求項6に記載のランプユニット。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のランプユニットを備えることを特徴とする車両用灯具。
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