JP6517556B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に関する。

従来から、車両用灯具として、光源の光をリフレクタで反射し、その光を投影レンズで前方照射するプロジェクタ型のヘッドランプが知られている。
かかる車両用灯具の一例が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１の車両用灯具では、投影レンズ２２の後方に、２つの光源ユニット３０Ａ、３０Ｂが左右対称に配置されている。光源ユニット３０Ａは発光素子２４Ａとリフレクタ２６Ａとを備え、光源ユニット３０Ｂも発光素子２４Ｂとリフレクタ２６Ｂとを備え、リフレクタ２６Ａ、２６Ｂが互いに一体で構成されている。かかる構成により、２つの発光素子２４Ａ、２４Ｂの光をリフレクタ２６Ａ、２６Ｂでそれぞれ反射し、十分な照射光量を確保しようとしている（段落００３５−００３８、００５５−００５６、００６２、図２、図６（ａ）参照）。

特許文献２の車両用灯具でも、２つの光源５、６と、２つの反射面２ａ、２ｂが一体に構成されたリフレクタ２とを備え、かかる構成によりロービーム照明機能を実現している（段落００４７、００５９−００６０、図１、図４、図５参照）。特許文献２の車両用灯具ではさらに、リフレクタ２の下側に、光源７と第２のリフレクタ３とを備え、かかる構成によりハイビーム照明機能も実現しようとしている（段落００４８、００６１−００６２、図２、図４、図５参照）。

特許第４４５９７０２号公報 特表２０１２−５２４９５８号公報

しかしながら、特許文献１、２の車両用灯具では、光源とリフレクタとが１対１で対応しており、一方の光源の光を、それとは非対応の他方のリフレクタで反射しうるところまで言及されておらず、光源の光が有効利用されているかどうか不明であるし、配光パターンにも光の照射むらが発生すると考えられる。

実際に本発明者がこの点を考慮し、一方の光源の光を、それとは非対応の他方のリフレクタで反射しうる、図１０の車両用灯具１００を試作してみた。

図１０の車両用灯具１００では、２つの光源１１０、１２０と２枚のリフレクタ１３０、１４０とを備え、リフレクタ１３０、１４０の前方には投影レンズ１５０が、リフレクタ１３０、１４０の下方にはリフレクタ１３０、１４０の反射光を遮光し配光制御するシェード１６０がそれぞれ配置されている。図１１に示すとおり、シェード１６０の上面１６２にはアルミニウム皮膜が蒸着され、上面１６２は鏡面処理され反射面として構成されている。
なお、図１０では光源１１０を覆うリフレクタ（１３０）を省略し、光源１２０を覆うリフレクタ１４０のみ図示している。

かかる構成において、光源１１０、１２０を点灯させると、光源１１０、１２０の光は基本的にそれに対応するリフレクタ１３０、１４０に入射して前方に反射され、その後に投影レンズ１５０に入射して水平よりも下向きで前方へ照射される。このように配光される結果、光源１１０、１２０の光によって、上端に明暗境界線を有する、図１２（ａ）の配光パターンが形成される。図１２（ａ）の配光パターンでは左側と右側とに光の照射むら２００、２０２が存在している。

そこで照射むら２００、２０２の原因を追究するため、一方の光源１１０のみを点灯させると、図１２（ｂ）の配光パターンが形成された。図１２（ｂ）では光の照射むら２０４が顕著に出現しており、照射むら２０４が照射むら２００の発生源と考えられた。
この点、本発明者がさらに検討を加えたところ、図１０に示すとおり、一方の光源１１０を点灯させた場合、一方の光源１１０の光は試作目標どおりにそれとは非対応の他方のリフレクタ１４０で反射され、その後に投影レンズ１５０に入射するものの、リフレクタ１４０で反射された光はシェード１６０の側部１６４で反射され、束を形成した状態で投影レンズ１５０に入射している。かかる光によっては、図１２（ｃ）の配光パターンが形成される。図１２（ｃ）は光度を１００倍にした配光パターンである。図１２（ｃ）では照射むら２０４の出現位置近傍に光が局所的に集中しているのがわかる。そこでシェード１６０の側部１６４をみると、図１１に示すとおり、側部１６４、１６６は上面１６２の中央部１６３と同一のフラットな平坦面となっており、このことが照射むら２０４、ひいては照射むら２００、２０２の発生源であると考えられた。
したがって本発明の主な目的は、光の照射むらを抑制することができる車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、
左右に配置された２つの光源と、
前記２つの光源の光をそれぞれ反射するとともに、互いに連続的に形成された自由曲面形状の反射面を有する２枚のリフレクタと、
前記２枚のリフレクタで反射された光の一部を遮光するシェードとを備え、
前記シェードは、前面部と上面とを有し、
前記上面は、平坦な中央部と、当該中央部の左右の側部とを有し、
前記前面部と前記中央部は、前記２つの光源のそれぞれに対応した一方の前記リフレクタで反射された光の一部を遮光し、
前記左右の側部は、前記２つの光源のそれぞれに対応していない他方の前記リフレクタに入射した光を拡散させるように、当該左右の側部がそれぞれ内側から外側に向けて水平より下方に傾斜していることを特徴とする車両用灯具が提供される。

本発明によれば、シェードの側部が内側から外側に向けて水平より下方に傾斜しているため、一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタに入射した場合に、当該リフレクタの反射面とシェードの側部との間で反射が繰り返され、その間に光の束は徐々に広がり拡散していき、その後に投影レンズに入射しうる。その結果、照射むらの発生源たる光が広く分散し、光の照射むらを抑制することができる。

車両用灯具の概略構成を示す平面図である。 リフレクタを透視した場合の車両用灯具の概略構成を示す平面図である。 （ａ）リフレクタを含むホルダーの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）ホルダーを前方から見た正面図である。 シェードの概略構成を示す斜視図であって、（ａ）すれ違い配光パターンを形成する場合の状態を、（ｂ）走行配光パターンを形成する場合の状態を、それぞれ示す図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタで反射された場合の光線軌跡を概略的に示す図であって、すれ違い配光パターンを形成する場合の光線軌跡を示す図である。 車両用灯具が前方の仮想スクリーンに形成するすれ違い配光パターンを概略的に説明するための図であって、（ａ）両方の光源を点灯させた場合を、（ｂ）一方の光源のみを点灯させた場合を、（ｃ）一方の光源のみを点灯させ、当該一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタで反射された場合で、その光の光度を１００倍にしたときを、それぞれ示す図である。 一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタで反射された場合の光線軌跡を概略的に示す図であって、走行配光パターンを形成する場合の光線軌跡を示す図である。 車両用灯具が前方の仮想スクリーンに形成する走行配光パターンを概略的に説明するための図であって、（ａ）両方の光源を点灯させた場合を、（ｂ）一方の光源のみを点灯させた場合を、（ｃ）一方の光源のみを点灯させ、当該一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタで反射された場合で、その光の光度を１００倍にしたときを、それぞれ示す図である。 従来の車両用灯具の概略構成を示す斜視図である。 従来のシェードの概略構成を示す斜視図である。 図１０の車両用灯具が前方の仮想スクリーンに形成する配光パターンを概略的に説明するための図であって、（ａ）両方の光源を点灯させた場合を、（ｂ）一方の光源のみを点灯させた場合を、（ｃ）一方の光源のみを点灯させ、当該一方の光源の光がそれとは非対応の他方のリフレクタで反射された場合で、その光の光度を１００倍にしたときを、それぞれ示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」の記載は、車両用灯具（運転席に着座した運転手）から見た方向を意味するものとする。

車両用灯具は車両前面に搭載され、車両前方にすれ違い配光パターン（ロービーム）と走行配光パターン（ハイビーム）とを形成するプロジェクタ型のヘッドランプである。
図１および図２に示すとおり、車両用灯具１は２つ光源１０、２０、２枚のリフレクタ３０、４０、投影レンズ５０、シェード６０およびこれらを保持するホルダー８０を備えている。
２つの光源１０、２０はそれぞれＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。ＬＥＤは光源の一例であり、当該光源として他の光源が使用されてもよい。光源１０、２０は左右対称に配置されている。光源１０は発光面を上方に向けた状態で支持部材１２に設置され、光源２０も発光面を上方に向けた状態で支持部材２２に設置されている（図６参照）。２つの支持部材１２、２２はそれぞれホルダー８０に保持されている。

リフレクタ３０、４０も光源１０、２０と同様に左右対称に配置され、ホルダー８０に保持されている。
リフレクタ３０は、主に光源１０からの光を反射させるための樹脂製の反射部材であり、光源１０の上方を覆うように配置されている。
図３（ａ）に示すとおり、リフレクタ３０は下方斜め前方へ開口する湾曲板状に形成されている。図３（ｂ）に示すとおり、リフレクタ３０の開口内面（下面）にはアルミニウム皮膜が蒸着された反射面３２が形成されている。

リフレクタ４０は、主に光源２０からの光を反射させるための樹脂製の反射部材であり、光源２０の上方を覆うように配置されている。
図３（ａ）に示すとおり、リフレクタ４０も下方斜め前方へ開口する湾曲板状に形成され、図３（ｂ）に示すとおり、リフレクタ４０の開口内面（下面）にもアルミニウム皮膜が蒸着された反射面４２が形成されている。

リフレクタ３０、４０は一体に構成されており、それら開口内面においても反射面３２、４２が連続的に形成されている。
反射面３２、４２は、光源２０の近傍（光源２０の位置を含むその近傍）に位置する第１焦点と、当該第１焦点の前方に位置する第２焦点とを有する回転楕円面が基調とされた自由曲面である。反射面３２、４２の回転軸（対称軸）は互いに交差しており、反射面３２の第２の焦点と反射面４２の第２の焦点とがそれら回転軸の交点に一致するようになっている。

図１、図２および図５に示すとおり、投影レンズ５０は、前後方向に沿った光軸５２を有する非球面凸レンズである。投影レンズ５０はリフレクタ３０、４０の前方に配置されている。投影レンズ５０は、反射面３２、４２の第２焦点の近傍（第二焦点の位置を含むその近傍）に位置する焦点５４を有している。投影レンズ５０は、焦点５４を含む焦点面上に形成される光源像を、より左右方向へ広げつつ前方へ反転投影するようになっている。

シェード６０は、リフレクタ３０、４０の反射面３２、４２で反射された光の一部を遮光し、すれ違い配光パターン上端の明暗境界線（カットオフライン）を形成するための遮光部材であり、ホルダー８０に着脱自在に保持されている。
図４に示すとおり、シェード６０の上面６２は主に、中央部６３とその左右の側部６４、６６とで構成されている。中央部６３は平面視してほぼＨ字状を呈しており、側部６４、６６は平面視して左右対称の３角形状を呈している。
シェード６０の上面６２にはアルミニウム被膜が蒸着され、上面６２は鏡面処理されている。上面６２は、反射面３２、４２で反射された光の一部を投影レンズ５０に向けて反射させる反射面となっている。
シェード６０の中央部６３はフラットな平坦面であるのに対し、側部６４、６６はそれぞれ内側から外側に向けて水平より下方に傾斜している。側部６４、６６と反射面３２、４２とのなす角度は、中央部６３と反射面３２、４２とのなす角度（中央部６３を左右に延長して反射面３２、４２と交差させた場合の角度）より小さくなっている。
シェード６０の前面部６７は前方へ開口する凹状に湾曲しており、その上縁部６８が反射面３２、４２の焦線とほぼ一致して第２焦点の近傍に位置するように設けられている。

図５に示すとおり、シェード６０の下部には回動機構７０が設置され、回動軸７２を中心としてシェード６０を上下に回動しうるようになっている。回動機構７０はホルダー８０に保持されている。
図４（ａ）はシェード６０を上方に回動させた状態を、図４（ｂ）はシェード６０を下方に回動させた状態をそれぞれ示している。
車両用灯具１では、シェード６０を上方に回動させた場合はすれ違い配光パターンを（図７参照）、逆にシェード６０を下方に回動させた場合は走行配光パターンを（図９参照）を、それぞれ形成しうるようになっている。

ホルダー８０は、上記した各部品を保持する樹脂製の保持部材である。
図３に示すとおり、ホルダー８０は、ベースとなる基体部８２と、基体部８２の前端に連結された円環状の環状部８４とを、備えている。基体部８２には支持部材１２、２２を介した光源１０、２０、リフレクタ３０、４０およびシェード６０が支持されている。環状部８４には投影レンズ５０の周縁部が嵌合され投影レンズ５０が支持されている。

続いて、車両用灯具１で形成しうる配光パターンについて説明する。

［すれ違い配光パターン］
シェード６０を上方に回動させた状態で、光源１０、２０を点灯させると、光源１０、２０の光は基本的にリフレクタ３０、４０に入射して反射面３２、４２で前方に反射され、その後に投影レンズ５０に入射して水平よりも下向きで前方へ照射される。

わかりやすく説明するため、一方の光源１０のみを点灯させた場合で説明すると、光源１０の光は主にリフレクタ３０に入射して反射面３２で反射される。
かかる場合、図５に示すとおり、光源１０の光の一部であって反射面３２で反射された光（光ａ）は、シェード６０の上面６２で水平よりも上向きに反射され、その後に投影レンズ５０に入射する。
光源１０の光の一部であって反射面３２で反射された光（光ｂ）は、シェード６０の上方を通過して投影レンズ５０に入射する。
他方、図６に示すとおり、光源１０の光の一部（光ｃ）は、光源１０とは非対応の他方のリフレクタ４０にも入射し、反射面４２とシェード６０の側部６４とで繰り返し反射され、その後に投影レンズ５０に入射する。

このように配光される結果、光源１０、２０の光によって、上端に明暗境界線を有する、図７（ａ）のすれ違い配光パターンが形成される。図７（ａ）のすれ違い配光パターンでは、図１２（ａ）の照射むら２００、２０２に相当する照射むらが消失している。
かかる場合、一方の光源１０のみの光ａ、ｂ、ｃによっては、図７（ｂ）のすれ違い配光パターンが形成される。図７（ｂ）のすれ違い配光パターンでも、図１２（ｂ）の照射むら２０４に相当する照射むらが消失しており、光ｃに起因するような照射むらは確認されない。

特に光ｃによっては、図７（ｃ）のすれ違い配光パターンが形成される。図７（ｃ）は光度を１００倍にしたすれ違い配光パターンである。図７（ｃ）のすれ違い配光パターンでは、図１２（ｃ）で光が局所的に集中していたのとは対照的に、光が広く分散しているのがわかる。すなわち、光ｃは反射面４２と側部６４とで繰り返し反射され、光ｃの束が徐々に広がって拡散していき、光ｃは密から疎となって投影レンズ５０に入射する。その結果、光ｃは図７（ｂ）のすれ違い配光パターンでは確認できない光度まで低減され、図７（ｂ）のすれ違い配光パターンでは光ｃに起因するような照射むらは消失している。

［走行配光パターン］
シェード６０を下方に回動させた状態で、光源１０、２０を点灯させた場合も、光源１０、２０の光は基本的にリフレクタ３０、４０に入射して反射面３２、４２で前方に反射され、その後に投影レンズ５０に入射して水平よりも下向きで前方へ照射される。
特に光源１０の光の一部であってリフレクタ４０に入射した光（光ｄ）も、図８に示すとおり、反射面４２とシェード６０の側部６４とで繰り返し反射され、その後に投影レンズ５０に入射する。
このように配光される結果、光源１０、２０の光によって、図９（ａ）の走行配光パターンが形成される。
かかる場合、一方の光源１０のみの光ａ、ｂ、ｄによっては、図９（ｂ）の走行配光パターンが形成される。図９（ｂ）の走行配光パターンでも、光ｄに起因するような照射むらは確認されない。

特に光ｄによっては、図９（ｃ）の走行配光パターンが形成される。図９（ｃ）は光度を１００倍にした走行配光パターンである。図９（ｃ）の走行配光パターンでも、図７（ｃ）と同様に、光が広く分散しているのがわかる。光ｄも反射面４２と側部６４とで繰り返し反射され、光ｄの束が徐々に広がって拡散していき、光ｄは密から疎となって投影レンズ５０に入射する。その結果、光ｄも図９（ｂ）の走行配光パターンでは確認できない光度まで低減され、図９（ｂ）の走行配光パターンでも光ｄに起因するような照射むらは消失している。

以上の本実施形態によれば、シェード６０の側部６４、６６が下方に傾斜し反射面３２、４２と対向しているため、一方の光源１０（２０）の光がそれとは非対応の他方（反対）のリフレクタ３０（４０）に入射した場合に、反射面３２（４２）と側部６４（６６）との間で反射が繰り返され、その間に光の束は徐々に広がって拡散していき、密から疎となって投影レンズ５０に入射する。その結果、照射むらの発生源たる光が広く分散し、光の照射むらを抑制することができる。

なお、本発明の実施形態は上記に限定されず適宜改良されてもよい。
たとえば、シェード６０の側部６４、６６の傾斜角度は水平より下方に傾斜していればよく、その傾斜角度は適宜変更されてもよい。
シェード６０の側部６４、６６は平面視して３角形状でなくてもよく、４角形状以上の多角形状を呈していてもよい。かかる場合、多角形状を構成する面同士で傾斜角度が多段階に変更されてもよい。

１ 車両用灯具
１０ 光源
１２ 支持部材
２０ 光源
２２ 支持部材
３０ リフレクタ
３２ 反射面
４０ リフレクタ
４２ 反射面
５０ 投影レンズ
５２ 光軸
５４ 焦点
６０ シェード
６２ 上面
６３ 中央部
６４、６６ 側部
６７ 前面部
６８ 上縁部
７０ 回動機構
７２ 回動軸
８０ ホルダー
８２ 基体部
８４ 環状部

Claims (2)

1. 左右に配置された２つの光源と、
   前記２つの光源の光をそれぞれ反射するとともに、互いに連続的に形成された自由曲面形状の反射面を有する２枚のリフレクタと、
   前記２枚のリフレクタで反射された光の一部を遮光するシェードとを備え、
   前記シェードは、前面部と上面とを有し、
   前記上面は、平坦な中央部と、当該中央部の左右の側部とを有し、
   前記前面部と前記中央部は、前記２つの光源のそれぞれに対応した一方の前記リフレクタで反射された光の一部を遮光し、
   前記左右の側部は、前記２つの光源のそれぞれに対応していない他方の前記リフレクタに入射した光を拡散させるように、当該左右の側部がそれぞれ内側から外側に向けて水平より下方に傾斜していることを特徴とする車両用灯具。
2. 請求項１に記載の車両用灯具において、
   前記シェードを上下に回動させる回動機構を備えることを特徴とする車両用灯具。