JP6709654B2 - 車両用灯具、および当該車両用灯具を備えた車両 - Google Patents

車両用灯具、および当該車両用灯具を備えた車両 Download PDF

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Description

本発明は、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを照射可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両に関する。
特許文献１には、自車両の進行軌跡を予測する軌跡予測部および歩行者等の低速移動体を検知する低速移動体検知部を備え、自車両の進行軌跡と低速移動体の移動軌跡の交差位置あるいは交差位置近傍を中心とする所定範囲に亘って所定の照射形状（例えば、縦長の線からなる停止線図形）となるように、レーザ投光器から出射されるレーザ光を路面に描画する車両用走行支援装置が開示されている。
特開２００５−１６１９７７号公報
特許文献１に記載のように、レーザ光を用いて所定のマークを路面描画する装置は、通常の前方照射用の灯具とは別体として搭載されるため、前照灯などの灯具ユニット内のスペースの確保が必要であった。
本発明の目的は、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両を提供することにある。
本発明に係る車両用灯具は、
少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
前記第一の光源群および前記第二の光源群のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズと、
前記第一の光源群からの光と前記第二の光源群からの光が前記投影レンズに入射する前に交差しないように、前記第一および第二の光源群と前記投影レンズとの間に配置された遮光部材と、を備え、
前記投影レンズは、前記第一の光源群からの光が透過する第一の領域と、前記第二の光源群からの光が透過する第二の領域とを備えている。
この構成によれば、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成できるため、前方照射と路面描画の機能を両立させながら省スペース化を図ることができる。
前記投影レンズには、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第一の拡散ステップと、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させる第二の拡散ステップとが形成されていることが好ましい。
この構成によれば、投影レンズに第一の拡散ステップおよび第二の拡散ステップを形成することで、路面描画用の配光パターンとして車両の左右方向よりも上下方向に大きく延伸された配光パターンを形成しつつ、前方照射用の配光パターンとして車両の上下方向よりも左右方向に大きく延伸された配光パターンを形成することができる。
前記第一の拡散ステップは、前記第一の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させるステップを含むことが好ましい。
この構成によれば、前方照射用の配光パターンとして車両の左右方向と上下方向とにほぼ等しい平行光となるように延伸された配光パターンを形成することができる。
前記投影レンズの入射面に前記第一の拡散ステップが形成されており、
前記投影レンズの出射面において、前記第一の領域に、前記第二の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
投影レンズの領域ごとに光学特性を変えることで、簡便に所望の配光パターンを得ることができる。
前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に高反射処理が施されていることが好ましい。
この構成によれば、遮光部材で反射された光も配光に利用することができるため、第一の光源群および第二の光源群の各光源像から形成される各配光パターンの照射範囲を広げることができる。
前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に低反射処理が施されていることが好ましい。
この構成によれば、第一の光源群からの光が投影レンズの第二の領域に入ってしまったり、第二の光源群からの光が投影レンズの第一の領域に入ってしまったりすることがなくなるため、意図しない配光を防止することができる。
前記第一の光源群と前記投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた付加光学系をさらに備え、
前記付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
前記投影レンズには、前記第一の光源群および前記第二の光源群の各光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第一の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
この構成によれば、付加光学系と、投影レンズのステップとの組み合わせにより、単一のユニットで前方照射用の配光パターンと路面描画用の配光パターンとを形成することができる。
また、本発明に係る車両用灯具は、
少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
前記第一の光源群および前記第二の光源群のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズと、
前記第一の光源群と前記投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた第一の付加光学系と、を備え、
前記投影レンズは、前記第一の光源群および前記第二の光源群の各光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させ、
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させる。
また、本発明に係る車両用灯具は、
少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
前記第一の光源群および前記第二の光源群のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズと、
前記第一の光源群と前記投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた第一の付加光学系と、
前記第二の光源群と前記投影レンズとの間で前記第二の光源群に近接して設けられた第二の付加光学系と、を備え、
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる。
これらの構成によれば、単一のユニットで、上下方向および左右方向にほぼ等しい幅を有する前方照射用の配光パターンに加えて、左右方向よりも上下方向の幅がより大きい路面描画用の配光パターンを形成可能となるため、前方照射と路面描画の機能を両立させながら省スペース化を図ることができる。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面と前記投影レンズと対向する出射面とを備えた付加レンズから構成され、前記出射面に前記第一の光源群の光源像を延伸させる第三の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群と対向する入射面と前記投影レンズと対向する出射面とを備えた付加レンズから構成され、前記出射面に前記第二の光源群の光源像を延伸させる第四の拡散ステップが形成されていることが好ましい。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する面と前記投影レンズと対向する面とにそれぞれ開口部を備えたリフレクタから構成され、
前記投影レンズと対向する面の開口部は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群と対向する面と前記投影レンズと対向する面とにそれぞれ開口部を備えたリフレクタから構成され、
前記投影レンズと対向する面の開口部は、前記灯具上下方向の幅が前記灯具左右方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第一の付加光学系は、前記第一の光源群と対向する入射面および前記投影レンズと対向する出射面とを備えた導光体から構成され、
前記出射面は、前記灯具左右方向の幅が前記灯具上下方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第二の付加光学系は、前記第二の光源群と対向する入射面および前記投影レンズと対向する出射面とを備えた導光体から構成され、
前記出射面は、前記灯具上下方向の幅が前記灯具左右方向の幅よりも長いことが好ましい。
前記第一の付加光学系は、シリンドリカルレンズから構成され、
前記シリンドリカルレンズは、その焦線方向が前記灯具左右方向に平行に配置されていることが好ましい。
前記第二の付加光学系は、シリンドリカルレンズから構成され、
前記シリンドリカルレンズは、その焦線方向が前記灯具上下方向に平行に配置されていることが好ましい。
これらの構成によれば、簡便な構成で、前方照射用の配光パターンと路面描画用の配光パターンとを得ることができる。
前記第一の光源群は、複数の発光素子を含み、
前記複数の発光素子は、灯具前後方向において前記投影レンズの後方焦点よりも後方に位置していることが好ましい。
この構成によれば、第一の光源群の各発光素子により形成される各配光パターンの一部が互いにオーバーラップして照射されるため、各配光パターン間の非照射領域の発生を抑えることができる。
また、本発明に係る車両は、
車両前部の左右の一方に上記に記載の車両用灯具を搭載し、
前記車両前部の左右の他方に前方照射用灯具を搭載している。
車両前方の左右に搭載された一対の灯具のうち、片方の灯具には前方照射用および路面描画用の２つの機能を備えた多機能型灯具ユニットを搭載し、他方の灯具には前方照射用の単機能型ユニットを搭載することで、前方照射と路面描画の両立を図りつつ、前方照射用の配光の光度を確保することができる。
本発明によれば、単一のユニットで車両前方照射用の配光パターンに加えて路面描画用の配光パターンを形成可能な車両用灯具および当該車両用灯具を備えた車両を提供することができる。
本発明の第一実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 第一実施形態に係る光源ユニットを投影レンズ側から見た正面図である。 第一実施形態に係る投影レンズのＡ−Ａ線断面図である。 第一実施形態に係る投影レンズ、遮光部材および光源の配置例を示す斜視図である。 第一実施形態に係る車両用灯具において光源から出射される光の光路を示す鉛直断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 第一実施形態の第一の光源から出射された光および第二の光源群から出射された光により形成される各配光パターンの一例を示す図である。 第一実施形態に係る車両用灯具の車両への搭載例を示す図である。 （ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第一の光源からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第一の光源からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。 （ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第二の光源からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第二の光源からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。 第一実施形態の変形例に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 本発明の第二実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 第二実施形態に係る投影レンズの正面斜視図である。 図１３のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ）は、第二実施形態の別の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す鉛直方向断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリフレクタの斜視図である。 （ａ）は、第二実施形態のさらに別の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す鉛直方向断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す導光体の斜視図である。 第二実施形態のさらに別の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図であり、図２は、第一実施形態に係る光源ユニットを投影レンズ側から見た正面図である。
本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯の少なくとも一方に搭載された路面描画用の灯具ユニット（路面描画装置）である。図１には車両用灯具１として一方の前照灯に搭載された路面描画用灯具ユニットの構造を示す。
図１に示すように、車両用灯具１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の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、光源ユニット１０と、投影レンズ２０と、遮光部材３０と、が収容されている。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。
図１および図２に示すように、光源ユニット１０は、基板１１と、基板１１上に搭載された第一の光源群１２および第二の光源群１５とを備えている。第一の光源群１２は、車両用灯具１の左右方向に沿って配列された複数（ここでは８個）のＬＥＤチップ（発光素子の一例）から構成されている。また、第二の光源群１５は、第一の光源群１２の上部に配置された例えば１個のＬＥＤチップ（発光素子の一例）から構成されている。なお、第一および第二の光源群１２，１５は、ＬＥＤチップ以外の半導体発光素子によって構成されていてもよい。また、第一および第二の光源群１２，１５を構成するＬＥＤチップの数は、図示のものに限られない。図２に示すように、第一の光源群１２および第二の光源群１５を構成するＬＥＤチップのそれぞれは、略正方形の発光面を有する。なお、各ＬＥＤチップが、例えば長方形など正方形以外の発光面を有していても良い。各ＬＥＤチップからの光によって形成される光源像は、車両左右方向の幅を１とすると、左右方向の幅に対する上下方向の幅のアスペクト比が例えば０．５以上１．５以下であることが好ましい。また、各ＬＥＤチップは、制御部４０からの制御信号に応じて個別に点消灯が可能である。
図１に示すように、投影レンズ２０は、入射面２０ａと、凸状の出射面２０ｂとを備えている。入射面２０ａは、第一の光源群１２および第二の光源群１５の発光面に対向して配置されており、出射面２０ｂは、灯具前方に向けられている。投影レンズ２０は、光軸Ａｘ上の後方焦点ｆに直交する平面上に第一の光源群１２および第二の光源群１５を構成するＬＥＤチップの発光面が位置するように配置される。なお、投影レンズ２０の光軸Ａｘは、投影レンズ２０を透過した光が灯具前方の所定範囲の路面を照射するような方向に向けられていることが好ましい。
投影レンズ２０の入射面２０ａには、図１に示す鉛直方向断面視において、灯具上下方向に沿って並列されたシリンドリカル状の複数のステップＳ１（第一の拡散ステップの一例）が形成されている。一方、図３に示すように、投影レンズ２０の出射面２０ｂの下半部側には、水平方向断面視において、灯具左右方向に沿って並列されたシリンドリカル状の複数のステップＳ２（第二の拡散ステップの一例）が形成されている。なお、投影レンズ２０に形成されるステップは、シリンドリカル状のものに限られず、接線連続形状のステップ（接線連続性を有する凹凸形状）や曲率連続形状のステップ（曲率連続性を有する凹凸形状）であってもよい。また、ステップは曲面に限定されず、三角形状等でもよい。
図１および図４に示すように、遮光部材３０は、光源ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置された平板板状の部材である。遮光部材３０は、第一の光源群１２からの光と第二の光源群１５からの光が投影レンズ２０に入射する前に交差しないような位置に設けられている。すなわち、図１に示す鉛直方向断面視において、遮光部材３０は、複数のＬＥＤチップからなる第一の光源群１２の並列幅よりも一定以上長い幅を有し、第一の光源群１２と第二の光源群１５との間の領域から、投影レンズ２０の入射面２０ａの近傍まで延出するように配置されている。遮光部材３０の下面３１および上面３２には、艶消しの黒色塗装などが行われて低反射処理が施されている。これにより、第一の光源群１２および第二の光源群１５からの光が遮光部材３０の上下面３１,３２でそれぞれ吸収される。
第一の光源群１２および第二の光源群１５を構成する各ＬＥＤチップの点消灯や、各ＬＥＤチップからの光の出射強度調節、点滅速度調節は、制御部４０によりなされる。これにより、制御部４０は、各ＬＥＤチップの個別点消灯や、各ＬＥＤチップの光度や点滅速度を変化させることができる。制御部４０は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵや記憶部などの素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部４０は、図１では灯室３の外部に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部４０は、図示しないランプスイッチ等からの信号を受信し、受信した信号に応じて、各ＬＥＤチップに各種の制御信号を送信する。
図５に示すように、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップから出射された光は、遮光部材３０の下面３１よりも下側の領域を通過して、投影レンズ２０の入射面２０ａから入射され、出射面２０ｂから出射される。このとき、第一の光源群１２から光軸Ａｘに平行あるいは光軸Ａｘに対して下方へ向けて出射された光Ｌ１は、投影レンズ２０の入射面２０ａの下半部の領域に入射する。投影レンズ２０の入射面２０ａには、灯具上下方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成されているため、第一の光源群１２の光源像は、当該シリンドリカルステップＳ１により光軸Ａｘに直交する灯具上下方向の平面内において、上下方向に延伸された像として出射面２０ｂから灯具前方に照射される。一方、図６に示すように、投影レンズ２０の出射面２０ｂの下半部の領域には左右方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ２が形成されているため、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップの光源像は、光軸Ａｘを含む灯具左右方向の平面内において、左右方向に延伸された像として出射面２０ｂから灯具前方に照射される。このように、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップの光源像は、投影レンズ２０を透過することで、上下方向および左右方向のどちらにも延伸された光源像として灯具前方に照射される。なお、第一の光源群１２から光軸Ａｘに対して上方へ向けて出射された光Ｌ２は、遮光部材３０の下面３１により吸収されるため、投影レンズ２０に入射することは殆どない。
図５に示すように、第二の光源群１５から出射された光Ｌ３は、遮光部材３０の上面３２よりも上側の領域を通過して、投影レンズ２０の入射面２０ａから入射され、出射面２０ｂから出射される。このとき、第二の光源群１５から光軸Ａｘに平行あるいは光軸Ａｘに対して上方へ向けて出射された光Ｌ３は、投影レンズ２０の入射面２０ａの上半部の領域に入射する。第二の光源群１５の光源像は、投影レンズ２０の入射面２０ａに形成されたシリンドリカルステップＳ１により、光軸Ａｘに直交する灯具上下方向の平面内において、上下方向に延伸された像として出射面２０ｂから灯具前方に照射される。一方、図７に示すように、投影レンズ２０の出射面２０ｂの上半部の領域にはシリンドリカルステップ等は形成されていないため、第二の光源群１５の光源像は、光軸Ａｘを含む灯具左右方向の平面内において延伸されることなく、略平行光として出射面２０ｂから灯具前方に照射される。このように、第二の光源群１５からの光源像は、左右方向には延伸されず上下方向のみに延伸された光源像として灯具前方に照射される。なお、第二の光源群１５から光軸Ａｘに対して下方へ向けて出射された光Ｌ４は、遮光部材３０の上面３２により吸収されるため、投影レンズ２０に入射することは殆どない。
このように、投影レンズ２０は、第一の光源群１２から出射されて入射面２０ａの下半部から入射した光Ｌ１を透過する第一の領域２０Ａと、第二の光源群１５から出射されて入射面２０ａの上半部から入射した光Ｌ３を透過する第二の領域２０Ｂとを備えている。投影レンズ２０の下半部である第一の領域２０Ａにおいては、入射面２０ａに上下方向に並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成され、出射面２０ｂに左右方向に並列されたシリンドリカルステップＳ２が形成されている。一方、投影レンズ２０の上半部である第二の領域２０Ｂにおいては、入射面２０ａには上下方向に並列されたシリンドリカルステップＳ１が形成されているが、出射面２０ｂにはステップは形成されていない。
図８は、第一の光源群から出射された光および第二の光源群から出射された光により形成される各配光パターンの一例を示す図である。
上述の通り、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップからの光Ｌ１は、上下方向および左右方向のどちらにも拡散された光として灯具前方に照射される。すなわち、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップの光源像は、車両前方の仮想スクリーン上において略四角形の配光パターンＰを形成する。第一の光源群１２の各ＬＥＤチップは、車両用灯具１の左右方向に沿って複数配列されているため、すべてのＬＥＤチップを点灯させることで、略四角形の配光パターンＰが左右方向に複数並列された横長の配光パターンＰｈ（例えば、ハイビーム配光パターン）を形成することができる。また、制御部４０からの制御信号により第一の光源群１２の各ＬＥＤチップを個別点消灯することで、図８に示すように、対向車ＶＡが存在する領域のみを消灯させ、対向車ＶＡに対するグレアを防止することができる。
図５および図７に示すように、第二の光源群１５からの光Ｌ３は、上下方向のみに拡散された光として灯具前方に照射される。すなわち、図８に示すように、第二の光源群１５の光源像は、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された長方形（線状）の配光パターンＰｒを形成可能である。線状配光パターンＰｒは、例えば、車両左右方向の幅を１とすると、左右方向の幅に対する前後方向の幅のアスペクト比が５以上である。線状配光パターンＰｒのアスペクト比は、左右方向の幅に対する前後方向の幅のアスペクト比が１：１０以上であることが特に好ましい。これにより、例えば、線状配光パターンＰｒは、車両の１０ｍ前方から１００ｍ前方の範囲を照射可能である。上記の例よりもアスペクト比のより大きい縦長の線状配光パターンが必要な場合は、投影レンズ２０による光源像の拡大率を変更させる方法の他に、光源像自体のアスペクト比を大きくすることでも対応可能である。例えば、第二の光源群１５を構成するＬＥＤチップからの光によって形成される光源像のアスペクト比を、車両左右方向の幅を１とした場合に、左右方向の幅に対する上下方向の幅のアスペクト比が例えば１．５〜５とすることも可能である。光源像自体のアスペクト比を変更させる方法としては、第二の光源群１５のＬＥＤチップの形状そのものが当該アスペクト比を実現するように変更しても良く、ＬＥＤチップを複数並列させて当該アスペクト比を実現してもよい。
なお、第二の光源群１５を２つのＬＥＤチップから構成し、２つのＬＥＤチップにより２本の線状配光パターンＰｒを形成することで、図８に示すように、路面上に車両の車幅に沿った平行な２本のラインを描画することができる。また、車両の左右前照灯にそれぞれ車両用灯具１を搭載し、各灯具１により線状配光パターンＰｒを形成することで２本のラインを描画してもよい。
以上説明したように、本実施形態においては、車両用灯具１は、前方照射用の第一の光源群１２と、路面描画用の第二の光源群１５と、第一の光源群１２および第二の光源群１５のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズ２０と、第一の光源群１２からの光Ｌ１と第二の光源群１５からの光Ｌ３が投影レンズ２０に入射する前に交差しないように、第一の光源群１２および第二の光源群１５と投影レンズ２０との間に配置された遮光部材３０と、を備えている。投影レンズ２０は、第一の光源群１２からの光Ｌ１が透過する第一の領域２０Ａと、第二の光源群１５からの光Ｌ３が透過する第二の領域２０Ｂとを備えている。そして、投影レンズ２０の入射面２０ａには、第一の光源群１２および第二の光源群１５の各光源像（光Ｌ１，Ｌ３）を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸するように拡散させるシリンドリカルステップＳ１が形成されている。また、投影レンズ２０の出射面２０ｂにおいて、第一の領域２０Ａには、第一の光源群１２の光源像（光Ｌ１）を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく拡散させるシリンドリカルステップＳ２が形成されている。この構成によれば、単一のユニットで前方照射用の配光パターンＰｈに加えて路面描画用の配光パターンＰｒを形成しているため、前方照射と路面描画の機能を両立させながらも省スペース化を図ることができる。また、第一の光源群１２からの光Ｌ１と第二の光源群１５からの光Ｌ３が投影レンズ２０に入射する前に交差しないように、光源ユニット１０と投影レンズ２０との間に遮光部材３０を配置しているため、第一の光源群１２からの光が投影レンズ２０の第二の領域２０Ｂに入ってしまったり、第二の光源群１５からの光が投影レンズ２０の第一の領域２０Ａに入ってしまったりすることによる意図しない配光を防止することができる。
図９は、本実施形態に係る車両用灯具の車両への搭載例を示す図である。
図９に示すように、車両Ｖは、その前方の左右に配置される一対の前照灯５０Ｌ，５０Ｒを備えている。そして、例えば、左側の前照灯５０Ｌには、本実施形態に係るハイビーム配光用および路面描画用の両機能を備えた車両用灯具１と、ロービーム配光を形成するロービーム用灯具５５とが搭載されている。一方、右側の前照灯５０Ｒには、ロービーム用灯具５５と、ハイビーム配光を形成するハイビーム用灯具５７とが搭載されている。このように、左右の前照灯５０Ｌ，５０Ｒのいずれか一方にハイビーム用および路面描画用の機能を備えた多機能型の車両用灯具１を搭載することで、ハイビーム用灯具と路面描画用灯具を別個で設けていた従来例と比べて、前照灯５０Ｌ，５０Ｒの小型化を図ることができる。また、車両用灯具１が搭載されていない側の前照灯（本例では、右側前照灯５０Ｒ）には、ロービーム用灯具５５およびハイビーム用灯具５７を搭載することで、ハイビーム配光の要求光度を満たすことができる。
なお、車両用灯具１の配光方向を左右に旋回させるスイブル機構を備え、スイブル機構が車両用灯具１を機械的に旋回させることで、配光方向（投影レンズ２０の光軸Ａｘの向き）を左右に移動させる構成としても良い。これにより、ハイビーム用配光パターンＰｈや線状配光パターンＰｒを形成する光の照射方向を任意に変更することができる。そのため、例えば歩行者等の対象物を検知して検知された対象物がいる方向に向けて線状配光パターンＰｒを路面描画することができる。
図１０および図１１は、車両用灯具１の前方に設けた仮想スクリーンに投影した車両用灯具１が形成する配光パターン（の照度分布）を示す図である。図１０（ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第一の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、図１０（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第一の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。図１１（ａ）は、遮光部材に高反射処理がなされていない場合の第二の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図であり、図１１（ｂ）は、遮光部材に高反射処理がなされている場合の第二の光源群からの光による配光パターンの仮想スクリーン上での照度分布を示す図である。
上記の実施形態においては、遮光部材３０の下面３１および上面３２に低反射処理が施されている構成としているが、この例に限られない。例えば、遮光部材３０の下面３１および上面３２に、金属蒸着などが行われて高反射処理が施されていても良い。この場合、第一の光源群１２から出射されて遮光部材３０の下面３１で反射された光は投影レンズ２０の入射面２０ａにおける第一の領域２０Ａに入射される。これにより、図１０（ｂ）に示す高反射処理が施されていた場合のハイビーム用配光パターンは、図１０（ａ）に示す高反射処理が施されていない場合のハイビーム用配光パターンと比べて、配光の範囲を下方向に広げることができる。また、第二の光源群１５から出射されて遮光部材３０の上面３２で反射された光は投影レンズ２０の入射面２０ａにおける第二の領域２０Ｂに入射される。これにより、図１１（ｂ）に示す高反射処理が施されていた場合の路面描画用配光パターンは、図１１（ａ）に示す高反射処理が施されていない場合の路面描画用配光パターンと比べて、配光の範囲を下方向に広げることができる。
なお、遮光部材３０の下面３１には、高反射処理を施す一方、上面３２には低反射処理を施しても良く、その逆の構成としても良い。
図１２は、本実施形態の変形例に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。
図１２に示すように、本変形例に係る車両用灯具１Ａは、その光源ユニット１０Ａが、基板１１Ａと、第一の光源群１２と、第二の光源群１５とを備えている。そして、基板１１Ａは、灯具上下方向において、階段状に屈曲して形成されており、第一の面１１Ａ１と、第一の面１１Ａ１から灯具後方に屈曲するように連続的に設けられた第二の面１１Ａ２とを備えている。第一の面１１Ａ１には、第二の光源群１５が搭載されており、第二の面１１Ａ２には第一の光源群１２が搭載されている。このような車両用灯具１Ａでは、第二の光源群１５の発光面が投影レンズ２０の光軸Ａｘと後方焦点ｆとが直交する方向に沿って配置されている。そして、第一の光源群１２の発光面は後方焦点ｆよりも後方に位置している。
上記の第一実施形態においては、図８に示すように、左右方向に複数配列された第一の光源群１２の各ＬＥＤチップからの光Ｌ１により略四角形の配光パターンＰを形成し、当該略四角形の配光パターンＰが左右方向に複数並列されることでハイビーム用配光パターンＰｈが形成されている。そのため、各配光パターンＰの境界に輝度の低い部分（いわゆる、暗すじ）が生じてしまうことがある。
これに対して、図１２に示す本変形例のように、第一の光源群１２を投影レンズ２０の後方焦点ｆよりも後方に位置するように配置する構成によれば、焦点ずれによるぼかし効果により、略四角形の配光パターンＰの外縁部が拡がり、各配光パターンＰの境界を目立たせなくすることができる。
上記の第一実施形態においては、投影レンズ２０の入射面２０ａに、第一の光源群１２および第二の光源群１５の各光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させるシリンドリカルステップＳ１が形成されているが、この例に限られない。例えば、投影レンズ２０の入射面２０ａには拡散ステップを設けず、投影レンズ２０の出射面２０ｂの第二の領域２０Ｂにおいて、上下方向に並列されたシリンドリカルステップを形成しても良い。これにより、投影レンズ２０の出射面２０ｂは、第二の領域２０Ｂである上半部に上下方向に並列されたシリンドリカルステップが形成され、第一の領域２０Ａである下半部に左右方向に並列されたステップＳ２が形成されることとなる。この場合、第二の光源群１５の光源像は、第一実施形態と同様に、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された配光パターンを形成する一方、第一の光源群１２の各ＬＥＤチップの光源像は、第一の実施形態とは異なり、上下方向よりも左右方向により大きく延伸された配光パターンを形成する。
（第二実施形態）
図１３は、本発明の第二実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。
本実施形態に係る車両用灯具１００は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯の少なくとも一方に搭載された路面描画用の灯具ユニット（路面描画装置）である。図１３には車両用灯具１００として一方の前照灯に搭載された路面描画用灯具ユニットの構造を示し、ランプボディや透光カバーの図示は省略している。
図１３に示すように、車両用灯具１００は、光源ユニット１１０と、投影レンズ１２０と、複数の付加レンズ１３０（第一の付加光学系の一例）とを備えている。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディに取り付けられる。光源ユニット１１０の構成は、第一実施形態の光源ユニット１０の構成と同一のため、その詳細な説明は省略する。
投影レンズ１２０は、入射面１２０ａと、出射面１２０ｂとを備えている。投影レンズ１２０の入射面１２０ａは、第一の光源群１１２および第二の光源群１１５を構成するＬＥＤチップの発光面に対向して配置されており、出射面１２０ｂは、灯具前方に向けられている。投影レンズ１２０は、光軸Ａｘ上の後方焦点ｆに直交する平面上に第一の光源群１１２および第二の光源群１１５のＬＥＤチップの発光面が位置するように配置される。図１４に示すように、投影レンズ１２０は、出射面１２０ｂが略楕円球面状に形成されている。すなわち、出射面１２０ｂの水平断面形状は、鉛直断面形状よりも曲率半径が小さい略楕円弧状の曲線で構成されている。
図１３および図１５に示すように、複数の付加レンズ１３０は、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップと近接するように、左右方向に並列された平凸型の小型レンズである。付加レンズ１３０は、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップと対向して各ＬＥＤチップから出射される光が入射する入射面１３０ａと、投影レンズ１２０の入射面１２ａと対向する出射面１３０ｂとを備えている。付加レンズ１３０の出射面１３０ｂには、図１５に示す左右方向断面において、拡散ステップＳ３（第三の拡散ステップの一例）が形成されている。この拡散ステップＳ３は、図示は省略するが、例えば、左右方向に並列された複数のシリンドリカルステップである。
図１３に示すように、第二の光源群１１５から出射された光Ｌ５は、投影レンズ１２０の入射面１２０ａに直接入射され、略楕円球面状の出射面１２０ｂから外部に出射される。このとき、投影レンズ１２０の出射面１２０ｂの水平断面形状は、鉛直断面形状よりも曲率半径が小さい略楕円弧状の曲線で構成されているため、投影レンズ１２０を透過した光Ｌ５は、当該光Ｌ５による光源像が左右方向よりも上下方向により大きく延伸するように拡散される。すなわち、第二の光源群１１５の光源像は、略楕円状の投影レンズ１２０を透過することで、左右方向よりも上下方向により大きい配光パターン（例えば、図８の線状配光パターンＰｒ）として灯具前方に照射される。
一方、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップから出射された光Ｌ６は、付加レンズ１３０を透過して、投影レンズ１２０の入射面１２０ａに入射される。このとき、付加レンズ１３０の鉛直方向断面においては、入射面１３０ａにも出射面１３０ｂにも拡散ステップなどが無いため、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップから出射された光Ｌ６によって形成される光源像は、上下方向に延伸されることはない。一方、付加レンズ１３０の水平方向断面においては、出射面１３０ｂに左右方向に沿って並列されたシリンドリカルステップＳ３が形成されているため、付加レンズ１３０に入射した光Ｌ６は、その光Ｌ６による光源像が出射面１３０ｂでシリンドリカルステップＳ３により左右方向に延伸するように拡散して出射される。すなわち、付加レンズ１３０を透過した光Ｌ６は、上下方向よりも左右方向により大きい光源像として、投影レンズ１２０の入射面１２０ａに入射する。このとき、上述の通り、投影レンズ１２０の出射面１２０ｂは、縦長の楕円球面状を有しているため、投影レンズ１２０を透過した光Ｌ６は、左右方向よりも上下方向に拡散されて出射される。このように、第一の光源群１１２からの光Ｌ６は、付加レンズ１３０において左右方向に拡散された後に、略楕円状の投影レンズ１２０において上下方向に拡散されることで、左右上下いずれにも延伸された配光パターン（例えば、図８のハイビーム用配光パターンＰｈ）として灯具前方に照射される。
以上説明したように、本実施形態においては、車両用灯具１００は、前方照射用の第一の光源群１１２と、路面描画用の第二の光源群１１５と、第一の光源群１１２および第二の光源群１１５のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズ１２０と、第一の光源群１１２と投影レンズ１２０との間で第一の光源群１１２に近接して設けられた付加レンズ１３０と、を備えている。そして、投影レンズ１２０は、第一の光源群１１２および第二の光源群１１５の各光源像を左右方向よりも上下方向により大きく延伸させ、付加レンズ１３０は、第一の光源群１１２の光源像を上下方向よりも左右方向により大きく延伸させる。この構成によれば、第一の実施形態と同様に、単一のユニットで、第一の光源群１１２からの光Ｌ６により左右上下方向にほぼ等しく延伸された前方照射用の配光パターンＰｈを形成することができるとともに、第二の光源群１１５からの光Ｌ５により左右方向よりも上下方向により大きく延伸された路面描画用の配光パターンＰｒを形成することができる。
なお、上記の第二実施形態においては、投影レンズ１２０はその出射面１２０ｂが略楕円球面状に形成されているものを用いているが、これに限られない。例えば、入射面あるいは出射面のいずれかに上下方向に配列されたシリンドリカルステップが形成された投影レンズを用いても良い。この場合も、第一の光源群１１２や第二の光源群１１５からの光が投影レンズによって上下方向に拡散されるため、付加レンズ１３０との組み合わせにより所望の配光パターンを得ることができる。
また、複数の付加レンズ１３０に加えて、第二の光源群１１５と近接するように、平凸型の付加レンズ（第二の付加光学系の一例）を配置しても良い。第二の光源群１１５に対して設けられる付加レンズは、その出射面に、例えば、上下方向に並列された複数のシリンドリカルステップが形成されていることが好ましい。これにより、投影レンズを縦長楕円形状となるように形成したり、投影レンズに所定のステップを形成したりすることなく、単一のユニットで、前方照射用の配光パターンＰｈと路面描画用の配光パターンＰｒを形成することができる。
さらに、第一実施形態の構成と第二実施形態の構成とを組み合わせても良い。すなわち、第二実施形態においても、光源ユニット１１０と投影レンズ１２０との間に、第一実施形態の遮光部材３０を配置する構成としても良い。これにより、第一の光源群１１２からの光と第二の光源群１１５からの光が交差することによる意図しない配光を防止することができる。
図１６は、本実施形態の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す鉛直断面図である。
本変形例においては、第二実施形態の付加レンズ１３０の代わりに、第一の光源群１１２の近傍に、リフレクタ１４０（第一の付加光学系の一例）が配置されている。リフレクタ１４０は、第一の光源群１１２と対向する面および投影レンズ（不図示）と対向する面にそれぞれ開口部１４０ａ，１４０ｂを備えた矩形箱型状に成形されている。開口部１４０ａは、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップの発光面よりも大きく、開口部１４０ｂは、横長の（上下方向よりも左右方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第一の光源群１１２側の開口部１４０ａからリフレクタ１４０に入射された光Ｌ７は、リフレクタ１４０の反射面１４０ｃで反射されて、開口部１４０ｂから出射される。このとき、出射面側の開口部１４０ｂが横長の矩形状を有しているため、第一の光源群１１２からの光Ｌ７は、当該開口部１４０ｂにおいて上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像を形成する。
図示は省略するが、本変形例においても、第二実施形態で用いられた略楕円球面状の投影レンズ１２０や、入射面あるいは出射面のいずれかに上下方向に複数配列されたシリンドリカルステップが形成された投影レンズを用いることで、第一の光源群１１２および第二の光源群１１５の各光源像が左右方向よりも上下方向により大きく延伸される。このように、リフレクタ１４０と投影レンズ１２０とを組み合わせることにより前方照射および路面描画用の所望の配光パターンを得ることができる。
また、第二の光源群１１５の近傍に、リフレクタ１４０を投影レンズの光軸に平行な軸を中心に９０度回転させて配置することにより、縦長矩形の開口部を備えたリフレクタ（第二の付加光学系の一例）を別途設けても良い。この構成によっても、上下方向よりも左右方向により大きく延伸された配光パターンＰｈを形成しつつ、左右方向よりも上下方向により大きく延伸された配光パターンＰｒを形成することができる。
図１７は、第二実施形態の別の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す鉛直断面図である。
本変形例においては、第二実施形態の付加レンズ１３０の代わりに、第一の光源群１１２の近傍に、導光体１５０が配置されている。導光体１５０は、略台形錐形状に成形されており、第一の光源群１１２と対向する入射面１５０ａと、投影レンズ（不図示）と対向する出射面１５０ｂとを備えている。入射面１５０ａは、第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップの発光面よりも大きく、出射面１５０ｂは、横長の（上下方向よりも左右方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第一の光源群１１２から出射され導光体１５０の入射面１５０ａから入射された光は、導光体１５０内を透過し、出射面１５０ｂから出射される。このとき、出射面１５０ｂが横長の矩形状を有しているため、第一の光源群１１２からの光は、当該出射面１５０ｂにおいて上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像を形成する。
また、第二の光源群１１５の近傍には、導光体１６０が配置されている。導光体１６０は、略台形錐形状に成形されており、第二の光源群１１５と対向する入射面１６０ａと、投影レンズ（不図示）と対向する出射面１６０ｂとを備えている。入射面１６０ａは、第二の光源群１１５のＬＥＤチップの発光面よりも大きく、出射面１６０ｂは、縦長の（左右方向よりも上下方向の幅が広い）矩形状に形成されている。第二の光源群１１５から出射され導光体１６０の入射面１６０ａから入射された光は、導光体１６０内を透過し、出射面１６０ｂから出射される。このとき、出射面１６０ｂが縦長の矩形状を有しているため、第二の光源群１１５からの光は、当該出射面１６０ｂにおいて左右方向よりも上下方向により大きく延伸された光源像を形成する。
この構成によれば、第一の光源群１１２からの光を上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像として投影レンズに入射させるとともに、第二の光源群１１５からの光を左右方向よりも上下方向により大きく延伸された光源像として投影レンズに入射させることができる。投影レンズについては、所定の拡散ステップが形成されていても良く、縦長あるいは横長の楕円形状を有していても良い。
なお、導光体１５０，１６０の入射面１５０ａ，１６０ａおよび出射面１５０ｂ，１６０ｂ以外の側面に反射面処理を施してもよい。これにより、第一の光源群１１２または第二の光源群１１５からの光を導光体１５０，１６０の反射面処理された側面で全反射させることで、出射面１５０ａ，１６０ａから出射される光の光度を高めることができる。
図１８は、第二実施形態のさらに別の変形例に係る車両用灯具の一部構成を示す斜視図である。
図１８に示すシリンドリカルレンズ１７０は、円筒状平凸レンズであって、その焦線方向Ｄが、鉛直方向となるように配置されている。シリンドリカルレンズ１７０は、水平方向には凸レンズの曲率を持ち、鉛直方向には曲率のないレンズとして構成され、これにより、シリンドリカルレンズ１７０の水平方向のみが平凸レンズとして作用し、光が集束される方向に屈折される。このシリンドリカルレンズ１７０を例えば第二の光源群１１５の近傍に配置することにより、第二の光源群１１５からの光は左右方向に集光作用をうけ、シリンドリカルレンズ１７０を透過した段階で左右方向よりも上下方向により大きな光源像を形成することができる。また、シリンドリカルレンズ１７０の向きを灯具の光軸を中心に９０度回転させたものを第一の光源群１１２の各ＬＥＤチップの近傍に配置することで、シリンドリカルレンズを透過した段階で上下方向よりも左右方向により大きく延伸された光源像を形成することができる。そのため、当該シリンドリカルレンズと、上述の投影レンズとを組み合わせることにより、前方照射および路面描画用の所望の配光パターンを得ることができる。
なお、シリンドリカルレンズに代えてトーリックレンズを用いることもできる。
以上において本発明の実施形態の例を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することが可能である。
１：車両用灯具、２：ランプボディ、３：灯室、４：透光カバー、１０：光源ユニット、１１：基板、１２：第一の光源群、１５：第二の光源群、２０：投影レンズ、２０ａ：入射面、２０ｂ：出射面、３０：遮光部材、４０：制御部、Ｓ１〜Ｓ３：シリンドリカルステップ（第一の拡散ステップ〜第三の拡散ステップの一例）、Ｐｈ：前方照射（ハイビーム）用配光パターン、Ｐｒ：路面描画用配光パターン、ＶＡ：対向車

Claims (9)

  1. 少なくとも一つの発光素子を含む前方照射用の第一の光源群と、
    前記少なくとも一つの発光素子とは別の少なくとも一つの発光素子を含む路面描画用の第二の光源群と、
    前記第一の光源群および前記第二の光源群のそれぞれから出射された光を透過させる単一の投影レンズと、
    前記第一の光源群からの光と前記第二の光源群からの光が前記投影レンズに入射する前に交差しないように、前記第一および第二の光源群と前記投影レンズとの間に配置された遮光部材と、を備え、
    前記投影レンズは、前記第一の光源群からの光を透過する第一の領域と、前記第二の光源群からの光を透過する第二の領域とを備え、
    前記第一の光源群は、前記投影レンズの光軸よりも下側において、その発光面を灯具前方に向けて配置され、
    前記第二の光源群は、前記投影レンズの光軸よりも上側において、その発光面を灯具前方に向けて配置されている、車両用灯具。
  2. 前記投影レンズには、前記第二の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第一の拡散ステップと、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させる第二の拡散ステップとが形成されている、請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記第一の拡散ステップは、前記第一の光源群の光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させるステップを含む、請求項２に記載の車両用灯具。
  4. 前記投影レンズの入射面に前記第一の拡散ステップが形成されており、
    前記投影レンズの出射面において、前記第一の領域に、前記第二の拡散ステップが形成されている、請求項２または３に記載の車両用灯具。
  5. 前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
    前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に高反射処理が施されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  6. 前記遮光部材は、前記第一の光源群側の第一の面と前記第二の光源群側の第二の面とを備え、
    前記第一の面および前記第二の面のいずれか一方あるいは両方に低反射処理が施されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  7. 前記第一の光源群と前記投影レンズとの間で前記第一の光源群に近接して設けられた付加光学系をさらに備え、
    前記付加光学系は、前記第一の光源群の光源像を灯具上下方向よりも灯具左右方向により大きく延伸させ、
    前記投影レンズには、前記第一の光源群および前記第二の光源群の各光源像を灯具左右方向よりも灯具上下方向により大きく延伸させる第一の拡散ステップが形成されている、請求項１に記載の車両用灯具。
  8. 前記第一の光源群は、複数の発光素子を含み、
    前記複数の発光素子は、灯具前後方向において前記投影レンズの後方焦点よりも後方に位置している、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  9. 車両の前部の左右の一方に請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用灯具を搭載し、
    前記左右の他方に前方照射用灯具を搭載している、車両。
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