JP6028487B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、光源と非球面レンズとを備える車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。従来の車両用灯具は、光源（発光素子）と、上部が水平に切除された形状を有している非球面レンズの投影レンズと、リフレクタと、を備えるプロジェクタ型の灯具である。従来の車両用灯具は、光源である発光素子からの光がリフレクタで反射され、その反射光が投影レンズを透過してロービーム用配光パターンとして外部すなわち車両の前方に照射されるものである。従来の車両用灯具は、投影レンズの上部を切除することにより、ロービーム用配光パターンのカットオフライン付近に現れる分光色を抑制することができる。

特開２０１１−２４３４７４号公報

ところが、従来の車両用灯具は、ロービーム用配光パターンのカットオフライン付近に現れる分光色を抑制することはできるが、太陽光が投影レンズの下方のある位置に集中するのを防ぐ手段が設けられていない。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、太陽光が投影レンズの下方のある位置に集中するのを防ぐ手段が設けられていないという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、発光面を有する光源と、光源の発光面からの光を所定の配光パターンで外部に照射する非球面のレンズと、を備え、レンズのうち、配光パターンを照射する範囲以外の範囲で、かつ、太陽光が入射する範囲には、太陽光を拡散処理もしくは遮蔽処理する処理部が設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、光源が半導体型光源であり、レンズが投影レンズであり、リフレクタを備え、リフレクタには、第１焦点が半導体型光源の発光面もしくはその近傍に位置する回転楕円面を基本とした反射面が設けられていて、半導体型光源の発光面が、上に向いていて、かつ、反射面に対向し、処理部が、投影レンズの上部に設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、投影レンズの上部が、切除されていて、処理部が、少なくとも投影レンズの上部の切除面に設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、レンズが、樹脂製のレンズからなり、処理部が、太陽光を拡散させる小凹凸群から構成されている、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、レンズのうち、配光パターンを照射する範囲以外の範囲で、かつ、太陽光が入射する範囲には、太陽光を拡散処理もしくは遮蔽処理する処理部が設けられているものである。このために、太陽光がレンズに入射しても、処理部により太陽光を拡散処理もしくは遮蔽処理する。この結果、太陽光がレンズの下方のある位置に集中するのを防ぐことができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す一部縦断面図（一部垂直断面図）である。 図２は、処理部を設ける範囲を示す一部縦断面説明図（一部垂直断面説明図）である。 図３は、太陽光の光路の説明図である。 図４は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す一部縦断面図（一部垂直断面図）である。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）のうちの２例を図面に基づいて詳細に説明する。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。図１、図２、図４において、レンズのハッチングを省略してある。この明細書、特許請求の範囲において、前、後、上、下、左、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態１の構成の説明）
図１〜図３は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す。以下、この実施形態１における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。

（車両用灯具１の説明）
図において、符号１は、この実施形態１における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、図１〜図３に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、光源２と、レンズ３と、リフレクタ４と、ヒートシンク部材５と、シェード６と、インナーパネル（インナーハウジング）７と、を備える。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記光源２および前記レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５および前記シェード６は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５、６は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。前記インナーパネル７は、同じく、前記灯室内に配置されていて、かつ、前記ランプハウジングに取り付けられている。

（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、樹脂や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５は、上側の水平板部と、前記水平板部の下面から一体に設けられている複数のフィン形状部と、から構成されている。前記ヒートシンク部材５は、前記光源２および前記レンズ３および前記リフレクタ４および前記シェード６を取り付ける取付部材を兼用する。

（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記リフレクタ４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をなす。前記リフレクタ４の閉塞部分の凹内面には、回転楕円面を基本とした自由曲面からなる反射面４０が設けられている。

前記反射面４０は、自由曲面から構成されている。このために、前記反射面４０の第１焦点Ｆ１および第２焦点（もしくは第２焦線）Ｆ２においては、厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反射面相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一の焦点を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に第１焦点および第２焦点と称する。また、前記反射面４０においては、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸（図示せず）を有する。

（光源２の説明）
前記光源２は、この例では、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施形態１ではＬＥＤ）の半導体型光源を使用する。前記光源２は、発光面を有する発光部２０と、基板部２１と、から構成されている。前記光源２は、前記基板部２１を介して前記ヒートシンク部材５の前記水平板部の上面に取り付けられている。前記光源２の前記発光部２０の発光面は、前記リフレクタ４の前記反射面４０の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記光源２の前記発光部２０の前記発光面は、上に向いていて、前記リフレクタ４の前記反射面４０に対向する。

（レンズ３の説明）
前記レンズ３は、たとえば、ＰＣ材、ＰＭＭＡ材、ＰＣＯ材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記光源２から放射される光は、高い熱を持たないので、前記レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記レンズ３は、ホルダ（図示せず）を介して前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。

前記レンズ３は、前記光源２の前記発光面からの光を所定の配光パターンこの例ではロービーム用配光パターン（図示せず）で外部すなわち車両の前方に照射する。前記レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記反射面４０と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記反射面４０に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。

前記レンズ３のレンズ焦点Ｆ３（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２に一致もしくはほぼ一致する。前記レンズ３のレンズ軸（図示せず）と前記反射面４０の前記光軸とは、一致もしくはほぼ一致する。

前記レンズ３のうち、上部３２（図１中の二点鎖線を参照）は、切除されている。前記レンズ３のうち、切除された部分（上部）３２は、図２に示すように、前記ロービーム用配光パターンを照射する範囲（前記レンズ３のうち、図１中の実線で示されている範囲）以外の範囲Ｈ１で、かつ、太陽光ＬＳ（図３参照）が入射する範囲Ｈ２内に存在する部分である。

（処理部８の説明）
前記レンズ３のうち、前記ロービーム用配光パターンを照射する範囲以外の範囲Ｈ１で、かつ、太陽光ＬＳが入射する範囲Ｈ２には、太陽光ＬＳを拡散処理もしくは遮蔽処理する処理部８が設けられている。

前記処理部８は、この例では、前記レンズ３の上部３２の切除面（図１中の実線の小三角形の凹凸を参照）、および、前記レンズ３の出射面３１のうち上部３２の近傍（図１中の破線の小三角形の凹凸を参照）に設けられている。前記処理部８は、この例では、太陽光ＬＳを拡散させる小凹凸群（拡散プリズム群）から構成されている。

（シェード６の説明）
前記シェード６は、光不透過部材から構成されている。前記シェード６は、前記リフレクタ４および前記光源２と前記レンズ３との間に配置されている。前記シェード６は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記シェード６は、前記光源２からの光であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された反射光の一部を遮蔽して、遮蔽されていない反射光で前記レンズ３を介して、カットオフライン（図示せず）およびエルボー点（図示せず）を有する前記ロービーム用配光パターンを形成する。前記シェード６には、エッジが設けられている。前記エッジは、前記カットオフラインおよびエルボー点を形成する。

（インナーパネル７の説明）
前記インナーパネル７は、光不透過部材から構成されている。前記インナーパネル７は、前記ランプユニット２、３、４、５、６と、前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズとの間に配置されている。なお、図面では、前記インナーパネル７は、前記ランプユニット２、３、４、５、６の下側に配置されている。前記インナーパネル７は、前記ランプユニット２、３、４、５、６の構造物、前記上下方向用光軸調整機構および前記左右方向用光軸調整機構、その他の構造物を、覆い隠して、前記の構造物が前記ランプレンズを通して見えるのを防ぎ、見栄えを向上させるものである。また、前記インナーパネル７は、前記灯室内の意匠（デザイン）をも構成する。

（実施形態１の作用の説明）
この実施形態１における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

光源２を点灯発光させる。すると、光源２から放射された光Ｌ１は、リフレクタ４の反射面４０でレンズ３およびシェード６側に反射する。その反射光の一部は、シェード６により遮蔽される。遮蔽されなかった残りの反射光Ｌ１は、レンズ３を透過してロービーム用配光パターンとして、外部すなわち車両の前方に照射される。

一方、太陽光ＬＳの一部ＬＳ１は、レンズ３の出射面３１からレンズ３中に入射して、レンズ３の入射面３０で反射する。その反射した太陽光は、出射太陽光ＬＳ１０として、レンズ３の出射面３１から再び外部に出射する。この出射太陽光ＬＳ１０のうちの少量は、レンズ３の下方のある位置Ｐ１において集中する。

また、太陽光ＬＳの残りすなわち他の一部ＬＳ２は、レンズ３の処理部８からレンズ３中に拡散しながら入射して、レンズ３の入射面３０で反射する。その反射した太陽光は、出射太陽光ＬＳ２０として、レンズ３の出射面３１から再び外部に拡散しながら出射する。すなわち、この出射太陽光ＬＳ２０は、前記のある位置Ｐ１に集中しない。なお、図３（Ｂ）中の太陽光ＬＳの他の一部ＬＳ２の光路およびその出射太陽光ＬＳ２０の光路は、処理部８において拡散されるので、実際の光路とは異なる。

このように、この実施形態１における車両用灯具１は、太陽光ＬＳがレンズ３を通してレンズ３の下方のある位置Ｐ１に集中するのを防ぐことができる。

（実施形態１の効果の説明）
この実施形態１における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態１における車両用灯具１は、レンズ３のうち、ロービーム用配光パターンを照射する範囲以外の範囲Ｈ１で、かつ、太陽光ＬＳが入射する範囲Ｈ２には、太陽光ＬＳの他の一部ＬＳ２を拡散処理する処理部８が設けられているものである。このために、太陽光ＬＳがレンズ３に入射しても、処理部８により太陽光ＬＳの他の一部ＬＳ２を拡散処理する。この結果、太陽光ＬＳ、すなわち、出射太陽光ＬＳ１０、ＬＳ２０が大量にレンズ３の下方のある位置Ｐ１に集中するのを防ぐことができる。

ここで、処理部８が設けられていないレンズ３００の場合について、図３（Ａ）を参照して説明する。このレンズ３００の場合は、太陽光ＬＳの全てが、レンズ３００の出射面３１からレンズ３００中に入射して、レンズ３００の入射面３０で反射する。その反射した太陽光が、出射太陽光ＬＳ０として、レンズ３００の出射面３１から再び外部に出射する。この出射太陽光ＬＳ０のうちの大量が、レンズ３００の下方のある位置Ｐ１０において集中する。このために、レンズ３００の下方のある位置Ｐ１０にインナーパネル（図示せず）が配置されていると、インナーパネルが樹脂製の場合溶ける場合がある。特に、インナーパネルが黒色の場合溶ける度合いが高い。そこで、インナーパネルをレンズ３００の下方のある位置Ｐ１０よりもさらに下方に配置させる必要がある。すると、インナーパネルのデザイン上の自由度が低下する傾向にある。また、インナーパネルのデザイン上の自由度を維持するために、インナーパネルにたとえばアルミ蒸着を施したり、アルミ板を設けたり、レンズ３００の上方に遮光板を設けたりする場合がある。この場合においては、製造コストが高価となる。

これに対して、この実施形態１における車両用灯具１は、太陽光ＬＳ、すなわち、出射太陽光ＬＳ１０、ＬＳ２０が大量にレンズ３の下方のある位置Ｐ１に集中するのを防ぐことができるので、レンズ３の下方に配置されている樹脂製のインナーパネル７が溶けるのを防ぐことができる。これにより、インナーパネル７をレンズ３の下方のある位置Ｐ１よりもさらに下方に配置させる必要がないので、インナーパネル７のデザイン上の自由度が維持される。しかも、インナーパネル７にたとえばアルミ蒸着を施したり、アルミ板を設けたり、レンズ３の上方に遮光板を設けたりする必要が無いので、製造コストを安価に維持することができる。

この実施形態１における車両用灯具１は、光源２の発光部２０の発光面が、上に向いていて、かつ、リフレクタ４の反射面４０に対向するものであるから、光源２の発光部２０の発光面からの光Ｌ１が、リフレクタ４の反射面４０で反射して、その反射光Ｌ１が、レンズ３の中央から下方にかけての部分の入射面３０に入射する。このために、レンズ３の上部３２に処理部８が設けられていても、光源２の発光部２０の発光面からの光Ｌ１がレンズ３中を透過する際にカットされるようなことが無い。すなわち、ロービーム用配光パターンを形成する光量が軽減されるようなことが無い。このように、この実施形態１における車両用灯具１は、光源２の発光部２０の発光面が上に向いていてかつリフレクタ４の反射面４０に対向するプロジェクタタイプのランプユニットに最適である。

この実施形態１における車両用灯具１は、レンズ３の上部３２が切除されていて、処理部８が少なくともレンズ３の上部３２の切除面に設けられているので、図３（Ｂ）に示すように、太陽光ＬＳのうち、レンズ３の上部３２の切除面に入射した他の一部ＬＳ２の光路が、レンズ３の出射面３１から入射した一部ＬＳ１の光路と異なる。この結果、レンズ３の下方のある位置Ｐ１に集中する出射太陽光ＬＳ１０の量をさらに少なくすることができる。しかも、レンズ３の上部３２の切除面には、処理部８が設けられているので、レンズ３の上部３２の切除面の処理部８に拡散しながら入射した他の一部ＬＳ２の光路と、レンズ３の出射面３１から入射した一部ＬＳ１の光路とが、確実に異なる。これにより、レンズ３の下方のある位置Ｐ１に集中する出射太陽光ＬＳ１０の量を確実に少なくすることができる。

この実施形態１における車両用灯具１は、レンズ３の上部３２が切除されていて、処理部８が少なくともレンズ３の上部３２の切除面に設けられているので、図３（Ｂ）に示すように、レンズ３に対して斜め上方から入射する太陽光ＬＳに対して、処理部８が効率良く拡散処理することができる。

この実施形態１における車両用灯具１は、レンズ３の上部３２が切除されているので、レンズ３の上下寸法を小型化することができる。なお、レンズ３は、正面視（正面から見て）円形形状の上部３２が切除された形状をなすものであるが、その円形形状の上部３２が切除された形状の左右両側部もしくは一側部を切除しても良い。

この実施形態１における車両用灯具１は、レンズ３が樹脂製のレンズからなり、処理部８が太陽光ＬＳの他の一部ＬＳ２を拡散させる小凹凸群から構成されているので、金型成形で、レンズ３と処理部８とを一体に形成することができる。このために、製造コストを安価にすることができる。

（実施形態２の構成の説明）
図４は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す。以下、この実施形態２における車両用灯具について説明する。図中、図１〜図３と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施形態１の車両用灯具１は、レンズ３の上部３２の切除面およびレンズ３の出射面３１のうち上部３２の近傍に処理部８を設けたものである。これに対して、この実施形態２における車両用灯具１００は、レンズ３の上部を切除せずに、このレンズ３の上部の出射面３１に処理部８（図４中の実線の小三角形の凹凸を参照）を設けるものである。この実施形態２における処理部８を設ける範囲は、前記の実施形態１における処理部８を設ける範囲（Ｈ１、Ｈ２）とほぼ同等の範囲である。なお、レンズ３は、正面視円形形状をなすものであるが、左右両側部もしくは一側部を切除しても良い。

（実施形態２の作用効果の説明）
この実施形態２における車両用灯具１００は、前記の実施形態１における車両用灯具１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。特に、この実施形態２の車両用灯具１００は、レンズ３の上部を切除しないので、既存のレンズ成形金型のマイナーチェンジで済み、その分、製造コストを安価にすることができる。

（実施形態１、２以外の例の説明）
なお、この実施形態１、２においては、処理部８が太陽光ＬＳを拡散させる小凹凸群（拡散プリズム群）から構成されているものである。ところが、この発明においては、処理部として、太陽光を遮蔽処理する処理部、たとえば、遮光塗装などであっても良い。

また、この実施形態１、２においては、シェード６を使用してロービーム用配光パターンを照射するものである。ところが、この発明においては、シェード６を使用せずにロービーム用配光パターン以外の配光パターンたとえばハイビーム用配光パターンを照射するものであっても良い。

１、１００ 車両用灯具
２ 光源
２０ 発光部
２１ 基板部
３ レンズ
３０ 入射面
３１ 出射面
３２ 上部
４ リフレクタ
４０ 反射面
５ ヒートシンク部材
６ シェード
７ インナーパネル
８ 処理部
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｆ３ レンズ焦点
Ｈ１ ロービーム用配光パターンを照射する範囲以外の範囲
Ｈ２ 太陽光が入射する範囲
Ｌ１ 光源からの光（反射光）
ＬＳ 太陽光
ＬＳ１ 太陽光の一部
ＬＳ２ 太陽光の他の一部
ＬＳ０、ＬＳ１０、ＬＳ２０ 出射太陽光
Ｐ１、Ｐ１０ ある位置

Claims (3)

1. 発光面を有する半導体型光源と、
   前記光源の前記発光面からの光を所定の配光パターンで外部に照射する非球面の投影レンズと、
   第１焦点が前記半導体型光源の前記発光面もしくはその近傍に位置する回転楕円面を基本とした反射面が設けられたリフレクタと、
   を備え、
   前記半導体型光源の前記発光面は、上に向いていて、かつ、前記反射面に対向し、
   前記投影レンズの上部のうち前記配光パターンを照射する範囲以外の範囲かつ太陽光が入射する範囲は、切除されていて、
   少なくとも前記投影レンズの上部の切除面には、太陽光を拡散処理もしくは遮蔽処理する処理部が設けられている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記投影レンズは、樹脂製のレンズからなり、
   前記処理部は、太陽光を拡散させる小凹凸群から構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記処理部は、前記投影レンズの出射面のうち前記上部の近傍に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。