JP6987523B2

JP6987523B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP6987523B2
Application number: JP2017080359A
Authority: JP
Inventors: 治彦伊代田; 彰仁堀川
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: JP2018181623A

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来から、前照灯、尾灯、停止灯、室内灯、ターンシグナルランプ等の各種灯具が車両に搭載されている。これら車両の使用時に必要な灯具以外にも、車両の意匠性を向上させるために外装等の一部を光らせる装飾灯が用いられることもある。特許文献１には、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を光源として、ＬＥＤからの光を導光体に入射させ、導光体の光取出し部から車両外部に光を取り出す装飾灯が提案されている。

特開２０１５−０５４６２２号公報

特許文献１の従来技術では、導光体の一部または全体から光を外部に取り出すため、直線状や面状の発光領域を形成することができる。しかし、導光体の外形によって意匠表現が決定されるため、立体的な意匠を表現するためには、導光体の形状が複雑化してしまうという問題があった。また、導光体の形状を複雑にして光取り出し領域を立体的に配置しても、導光体の光取り出し領域が光っている以上の意匠表現にはならず、印象的な立体表現をすることが難しかった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、簡便な構造で立体的な意匠を表現可能な車両用灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、光を拡散して照射する複数の光照射部と、表面に二次元回折格子の微細ステップが形成され、前記光照射部からの光を透過するフィルタ部材を備え、前記複数の光照射部は、前記フィルタ部材との距離が少なくとも一つで異なっていることを特徴とする。

このような本発明の車両用灯具では、フィルタ部材を透過した光は微細ステップでの屈折等を受け、複数の光照射部とフィルタ部材との距離が異なっているため視認する方向に応じて見え方が変化し、簡便な構造で立体的な意匠を表現可能な車両用灯具を提供することができる。

また本発明の一態様では、光源と、複数の光ファイバと、保持部材をさらに備え、前記光ファイバの光入射端面は前記光源に対向して配置され、前記光ファイバの光出射端面近傍が前記保持部材によって保持され、前記光出射端面が前記光照射部である。

また本発明の一態様では、前記光出射端面には、光を拡散するための光拡散部が形成されている。

また本発明の一態様では、前記光照射部は発光素子であり、光を透過する透過基板上に前記発光素子が搭載されている。

また本発明の一態様では、前記光照射部は発光素子であり、高さが異なる面を有する搭載部材上に前記発光素子が搭載されている。

また本発明の一態様では、光源と、複数のライトガイドを備え、前記ライトガイドの光入射端面は前記光源に対向して配置され、前記ライトガイドの側壁に前記光源からの光を反射する反射ステップが形成されており、前記光照射部は前記反射ステップである。

本発明では、簡便な構造で立体的な意匠を表現可能な車両用灯具を提供することができる。

本発明の第１実施形態における車両用灯具１００を示す模式断面図である。車両用灯具１００を外部前方から視認したときの光の見え方を例示する模式図である。本発明の第２実施形態における車両用灯具１１０を示す模式断面図である。本発明の第３実施形態における車両用灯具１２０を示す模式断面図である。本発明の第４実施形態における車両用灯具１３０を示す模式断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態における車両用灯具１００を示す模式断面図である。図中左が車両用灯具１００の前方であり、図中右が後方である。図中上下方向は車両用灯具１００の上下方向であるが、車両用灯具１００の左右方向であってもよい。図１に示すように車両用灯具１００は、筐体部１０と、発光素子２０と、光ファイバ３０と、保持部材４０ａ〜ｄと、フィルタ部材５０と、レンズ部６０とを備えている。

筐体部１０は、背面と側壁と開口部を備え、車両用灯具１００の各部を収容して保持する部材である。背面側には発光素子２０と光ファイバ３０が配置され、保持部材４０ａ〜ｄとフィルタ部材５０が開口部内に収容され、開口部を覆うようにレンズ部６０が取り付けられている。図中では発光素子２０、光ファイバ３０、保持部材４０ａ〜ｄ、フィルタ部材５０、レンズ部６０の各部を保持する構造を省略しているが、背面や側壁からボス等が突出して形成されて、各部をネジ止めする等の公知の固定構造を用いることができる。また図示を省略するが、筐体部１０には外部から電力を供給するためのコネクタ部と電気配線が設けられており、車両に搭載された電源からコネクタ部および電気配線を介して発光素子２０に電力が供給される。

発光素子２０は、筐体部１０上に搭載され電力の供給により所定の色と強度の光を発光する部材であり、本発明における光源に相当する。発光素子２０としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等を用いることができる。発光素子２０は単一色を発光するパッケージを用いることもできるが、ＲＧＢ各色の発光が可能なパッケージを用いることで、車両用灯具１００での多色表示が可能になる。

図１では筐体部１０上に発光素子２０を搭載した例を示したが、公知のプリント配線基板やセラミック基板、複合基板等を搭載基板として用い、搭載基板を介して発光素子２０を筐体部１０に搭載するとしてもよい。熱伝導性が良好な材質で搭載基板を構成すると、発光素子２０の発光に伴う発熱を良好に放熱することができる。

光ファイバ３０は、透光性の材料で構成された略線状の可撓性を有する部材である。光ファイバ３０は、一方の端面が光入射端面３１とされて発光素子２０に対向して配置され、他方の端面が光出射端面３２とされている。光ファイバ３０は、後述する保持部材４０ａ〜ｄの貫通孔４１に挿入されて保持されており、光出射端面３２の近傍も貫通孔４１によって保持されている。光出射端面３２は、本発明における光照射部として機能する。図１では光出射端面３２と保持部材４０の表面が同一面となる例を示したが、光出射端面３２が保持部材４０から突出してもよく、光出射端面３２が貫通孔４１内部に位置するとしてもよい。

発光素子２０と光ファイバ３０との光結合効率を向上させるために、光入射端面３１には反射防止膜を形成することや、レンズ形状を形成することが好ましい。また、光ファイバ３０の光出射端面３２には、光を拡散するための光拡散部が形成されている。図１では発光素子２０が一つ配置されて複数の光ファイバ３０と対向された例を示しているが、発光素子２０を複数備えてそれぞれに光ファイバ３０を対向させるとしてもよい。

保持部材４０ａ〜ｄは、透光性の材料で構成された略平板状の部材であり、筐体部１０の内部に背面側から所定の間隔をおいて４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの順に配置されている。また、保持部材４０ａ〜ｄには光ファイバ３０の外径と略同一径の貫通孔４１が形成されており、貫通孔４１に光ファイバ３０が挿入されて保持されている。ここでは保持部材４０ａ〜ｄとして略平板状のものを示したが、透光性材料で構成されて光ファイバ３０を筐体部１０内の所定位置に保持できればどのような形状のものでもよい。保持部材４０ａ〜ｄを構成する具体的な材料としては、ガラスやアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、軽量化や耐衝撃性、耐候性、透光性等の観点からポリカーボネートが最も好ましい。

貫通孔４１は、保持部材４０ａ〜ｄの面内において任意の位置に形成できるため、光出射端面３２は、筐体部１０の内部空間において上下左右および前後方向の任意の位置に配置でき、３次元的に複数の光出射端面３２が配置されている。光照射部である複数の光出射端面３２は、図に示したようにフィルタ部材５０までの距離が異なっている。

フィルタ部材５０は、保持部材４０ｄよりも前方に配置された透光性を有する略平板状の部材光学部材であり、その表面には微細なステップが形成されている。微細なステップとしては、二次元回折格子やレンズカット、ホログラムなどが挙げられる。フィルタ部材５０には微細ステップが形成されているため、光照射部である光出射端面３２からの光を透過しつつ微細ステップに応じた所定方向への配光が分布する。フィルタ部材５０を透過する光の配光分布は、微細ステップのパターンと光照射部までの距離、光の入射角度等によって決定される。ここで、フィルタ部材５０の表面に微細なステップが形成されているとしたが、微細なステップを形成した面上に別の光透過層を形成するとしてもよい。

レンズ部６０は、透光性の材料で構成された筐体部１０の開口部分を覆う部材である。上述したように、筐体部１０とレンズ部６０の内部には発光素子２０、光ファイバ３０、保持部材４０ａ〜ｄ、フィルタ部材５０の各部が収容されている。レンズ部６０は、車両用灯具１００の最前面を覆って内部に収容される各部を保護するとともに、車両用灯具１００の光取り出し部としても機能し、外部から光を視認可能な領域を構成している。

さらに車両用灯具１００には、発光素子２０に対して電力を供給する図示しない制御部が接続されている。制御部は、各種演算装置や内部記憶装置、外部記憶装置、情報通信手段、各種センサを備えた情報処理手段である。制御部は、発光素子２０の発光色と発光強度を決定し、発光素子２０に対して適切な電力を供給する。

車両用灯具１００では、制御部からコネクタ部および電気配線を介して発光素子２０に電力が供給され、発光素子２０が所定の表示色で発光し、対向する光ファイバ３０の光入射端面３１に光が到達する。各表示色の光は、光入射端面３１から光ファイバ３０に入射して内部を伝搬し、光出射端面３２から光ファイバ３０の外部に取り出される。このとき、保持部材４０ａ〜ｃに保持された光出射端面３２から出射した光は、前方に配置された保持部材４０ｂ〜ｄを透過した後にフィルタ部材５０に入射する。光出射端面３２から取り出された光は、フィルタ部材５０およびレンズ部６０を透過して車両用灯具１００の外部に取り出される。

図１に示すように、正面から車両用灯具１００を視認したとき、視点Ａから光出射端面３２を結んだ視線のうち、光出射端面３２からフィルタ部材５０までの長さＤＡが両者間の距離である。正面から所定角度傾いた方向の視点Ｂから車両用灯具１００を視認すると、視点Ｂから光出射端面３２を結んだ視線のうち、光出射端面３２からフィルタ部材５０までの長さはＤＢとなり、ＤＡとは異なる。

図２は、車両用灯具１００を外部前方から視認したときの光の見え方を例示する模式図である。車両用灯具１００では、光出射端面３２から取り出された光は、フィルタ部材５０を透過する際に微細ステップのパターンに応じて配光が決定される。図２に示した例では、フィルタ部材５０から光出射端面３２までの距離に応じて径が異なる円形の領域が光るような微細ステップを用いている。

図中に複数の円として描いた領域５１は、外部から視認される光の円であり、円の中心位置に示した輝点５２は光出射端面３２に対応した輝点である。図１に示したように、フィルタ部材５０から各光出射端面３２までの距離は異なっているため、当該距離に応じて光る領域５１の径が決定され、大小様々な径の光の輪が重なり合っているように視認される。

図２では、レンズ部６０の正面から視認した場合を示したが、図１に示した視点Ａから視点Ｂに視点を移して視認する角度を変化させると、視線の延長線における光出射端面３２からフィルタ部材５０までの長さはＤＡからＤＢに変化する。したがって、視点の変化に伴ってフィルタ部材５０を介した光出射端面３２からの光の見え方も変化する。図２で示した例では、視線の角度が変化するに伴って輝点５２の位置と領域５１の径が変化する。ここで、視点の移動によって角度が変化すると領域５１が変化するため、領域５１は立体的な意匠として認識される。図２では上下方向への視点移動について説明したが、左右方向への視点移動についても同様である。

これにより、光源である発光素子２０や光照射部である光出射端面３２の位置や明るさを変化させなくとも、視点の移動により光出射端面３２に対応した輝点５２と領域５１が変化するような、立体的な意匠を簡便な構成で表現することができる。また、前後方向にずらして配置された光出射端面３２から出射した光は、保持部材４０ａ〜ｄを透光性の材料で形成しているため、保持部材４０ａ〜ｄを透過してフィルタ部材５０に到達する。これにより、視点の移動によって光る領域５１や輝点５２が遮られることがなく、視点の移動による光る領域５１の変化が妨げられず良好に立体的な意匠を視認可能である。

ここで図２では、領域５１として円形のものを示したが、フィルタ部材５０に形成する微細ステップのパターンを適切に設計することで、他の形状の領域５１を光る領域として視認させることもできる。また、微細ステップのパターンを適切に設計することで、光出射端面３２に対応する輝点５２を消失させて光の領域５１のみを認識させることもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図２を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図３は、本実施形態における車両用灯具１１０を示す模式断面図である。図３に示すように車両用灯具１１０は、搭載基板１１と、複数の発光素子２０と、フィルタ部材５０と、ライトガイド７０ａ〜ｃとを備えている。筐体部１０と、レンズ部６０については図示を省略する。

搭載基板１１は、複数の発光素子２０を搭載して筐体部１０に搭載される部材であり、各発光素子２０に対して電力を供給するための図示しない配線パターンが形成されている。搭載基板１１としては、複数の発光素子２０を保持するとともに電力を供給することができれば材料は限定されず、公知のプリント配線基板やセラミック基板、複合基板等を用いることができる。発光素子２０の発光に伴う発熱を良好に放熱するためには、熱伝導性が良好な材質で搭載基板１１を構成することが好ましい。

ライトガイド７０ａ〜ｃは、透光性の材料で構成された略平板状の部材であり、筐体部１０の内部に背面側から所定の間隔をおいて７０ａ，７０ｂ，７０ｃの順に配置され、その光入射端面は発光素子２０に対向して配置されている。ライトガイド７０ａ〜ｃの背面側に位置する側壁には、一部が切り欠かれて反射ステップ７１が形成されている。反射ステップ７１は、ライトガイド７０ａ〜ｃの面内において任意の位置に形成できるため、筐体部１０の内部空間において上下左右および前後方向の任意の位置に配置でき、３次元的に複数の反射ステップ７１が配置されている。光照射部である複数の反射ステップ７１は、図に示したようにフィルタ部材５０までの距離が異なっている。

車両用灯具１１０では、制御部からコネクタ部および電気配線、搭載基板１１を介して発光素子２０に電力が供給され、発光素子２０が所定の表示色で発光し、対向するライトガイド７０ａ〜ｃの光入射端面に光が到達する。各表示色の光は、光入射端面からライトガイド７０ａ〜ｃに入射して内部を伝搬し、反射ステップ７１で反射されてライトガイド７０ａ〜ｃの外部に取り出される。このとき、反射ステップ７１で反射された光は、前方に配置されたライトガイド７０ｂ，ｃを透過した後にフィルタ部材５０に入射する。反射ステップ７１で反射された光は、フィルタ部材５０およびレンズ部６０を透過して車両用灯具１１０の外部に取り出される。反射ステップ７１で反射された光がフィルタ部材５０を介して外部に取り出されるため、反射ステップ７１は本発明における光照射部として機能する。

本実施形態でも、反射ステップ７１で反射された光の配光は、フィルタ部材５０を透過する際に微細ステップのパターンと光照射部までの距離、光の入射角度等によって決定される。したがって車両用灯具１１０でも、光源である発光素子２０や光照射部である反射ステップ７１の位置や明るさを変化させなくとも、視点の移動により反射ステップ７１に対応した輝点５２と領域５１が変化するような、立体的な意匠を簡便な構成で表現することができる。また、前後方向にずらして配置された反射ステップ７１から取り出された光は、透光性の材料で形成されたライトガイド７０ａ〜ｃを透過してフィルタ部材５０に到達する。これにより、視点の移動によって光る領域５１や輝点５２が遮られることがなく、視点の移動による光る領域５１の変化が妨げられず良好に立体的な意匠を視認可能である。

図３では、ライトガイド７０ａ〜ｃを略平板状の部材としたが、略棒状や線状の透光性部材をライトガイドとして用い、複数のライトガイドを前後左右上下の各方向にずらして配置し、反射ステップ７１を３次元的に配置するとしてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図４は、本実施形態における車両用灯具１２０を示す模式断面図である。図４に示すように車両用灯具１２０は、複数の発光素子２０と、フィルタ部材５０と、透過基板８０ａ〜ｃとを備えている。筐体部１０と、レンズ部６０については図示を省略する。

透過基板８０ａ〜ｃは、筐体部１０の内部に背面側から所定の間隔をおいて８０ａ，８０ｂ，８０ｃの順に配置されており、光を透過する材料で構成された部材である。透過基板８０ａ〜ｃにはそれぞれ図示しない配線パターンが形成され、配線パターンに発光素子２０が搭載されて電気的に接続されている。透過基板８０ａ〜ｃを構成する材料は、光を透過できれば限定されないがガラスやアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂等が挙げられる。また、透過基板８０が可撓性を有すると、発光素子２０の３次元的な配置をしやすいため好ましく、例えばＰＥＴ樹脂フィルムで構成するとしてもよい。また、透過基板８０ａ〜ｃ上に形成される配線パターンも光を透過する材料で構成することが好ましく、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）や、ＺｎＯ系電極等の透明電極を用いることができる。

発光素子２０は、透過基板８０ａ〜ｃの面内において任意の位置に形成できるため、筐体部１０の内部空間において上下左右および前後方向の任意の位置に配置でき、３次元的に複数の発光素子２０が配置されている。本実施形態では、複数の発光素子２０が光照射部として機能し、図に示したようにフィルタ部材５０までの距離が異なっている。本実施形態の発光素子２０としては、光を遮る要素を極力減らすために、ベアチップＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

車両用灯具１２０では、制御部からコネクタ部および電気配線、配線パターンを介して発光素子２０に電力が供給され、発光素子２０が所定の表示色で発光する。このとき、発光素子２０からの光は、前方に配置された透過基板８０ｂ，ｃを透過した後にフィルタ部材５０に入射し、フィルタ部材５０およびレンズ部６０を透過して車両用灯具１２０の外部に取り出される。

本実施形態でも、発光素子２０が発光した光の配光は、フィルタ部材５０を透過する際に微細ステップのパターンと光照射部までの距離、光の入射角度等によって決定される。したがって車両用灯具１２０でも、光照射部である発光素子２０の位置や明るさを変化させなくとも、視点の移動により発光素子２０に対応した輝点５２と領域５１が変化するような、立体的な意匠を簡便な構成で表現することができる。また、前後方向にずらして配置された発光素子２０から取り出された光は、透光性の材料で形成された透過基板８０ａ〜ｃを透過してフィルタ部材５０に到達する。これにより、視点の移動によって光る領域５１や輝点５２が遮られることがなく、視点の移動による光る領域５１の変化が妨げられず良好に立体的な意匠を視認可能である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は、本実施形態における車両用灯具１３０を示す模式断面図である。図５に示すように車両用灯具１３０は、複数の発光素子２０と、フィルタ部材５０と、搭載部材９０を備えている。筐体部１０と、レンズ部６０については図示を省略する。

搭載部材９０は、凹凸形状を有する部材であり、背面からの高さが異なる搭載面９１ａ〜ｄを備えている。また、搭載部材９０には図示しない配線パターンが形成され、各搭載面９１ａ〜ｄ上には発光素子２０が搭載されて配線パターンと電気的に接続されている。

発光素子２０は、搭載部材９０上の搭載面９１ａ〜ｄに搭載されるため、筐体部１０の内部空間において搭載面９１ａ〜ｄに対応して上下左右および前後方向の任意の位置に配置でき、３次元的に配置されている。本実施形態では、複数の発光素子２０が光照射部として機能し、図に示したようにフィルタ部材５０までの距離が異なっている。

車両用灯具１３０では、制御部からコネクタ部および電気配線、配線パターンを介して発光素子２０に電力が供給され、発光素子２０が所定の表示色で発光する。発光素子２０からの光は、フィルタ部材５０およびレンズ部６０を透過して車両用灯具１３０の外部に取り出される。

本実施形態でも、発光素子２０が発光した光の配光は、フィルタ部材５０を透過する際に微細ステップのパターンと光照射部までの距離、光の入射角度等によって決定される。したがって車両用灯具１３０でも、光照射部である発光素子２０の位置や明るさを変化させなくとも、視点の移動により発光素子２０に対応した輝点５２と領域５１が変化するような、立体的な意匠を簡便な構成で表現することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０…筐体部
１００，１１０，１２０，１３０…車両用灯具
１１…搭載基板
２０…発光素子
３０…光ファイバ
３１…光入射端面
３２…光出射端面
４０ａ〜４０ｄ…保持部材
４１…貫通孔
５０…フィルタ部材
５１…領域
５２…輝点
６０…レンズ部
７０ａ〜７０ｃ…ライトガイド
７１…反射ステップ
８０ａ〜８０ｃ…透過基板
９０…搭載部材
９１ａ…搭載面

Claims

光を拡散して照射する複数の光照射部と、
表面に二次元回折格子の微細ステップが形成され、前記光照射部からの光を透過するフィルタ部材を備え、
前記複数の光照射部は、前記フィルタ部材との距離が少なくとも一つで異なっていることを特徴とする車両用灯具。
請求項１に記載の車両用灯具であって、
光源と、複数の光ファイバと、保持部材をさらに備え、
前記光ファイバの光入射端面は前記光源に対向して配置され、
前記光ファイバの光出射端面近傍が前記保持部材によって保持され、
前記光出射端面が前記光照射部であることを特徴とする車両用灯具。
請求項２に記載の車両用灯具であって、
前記光出射端面には、光を拡散するための光拡散部が形成されていることを特徴とする車両用灯具。
請求項１に記載の車両用灯具であって、
前記光照射部は発光素子であり、光を透過する透過基板上に前記発光素子が搭載されていることを特徴とする車両用灯具。
請求項１に記載の車両用灯具であって、
前記光照射部は発光素子であり、高さが異なる面を有する搭載部材上に前記発光素子が搭載されていることを特徴とする車両用灯具。
請求項１に記載の車両用灯具であって、
光源と、複数のライトガイドを備え、
前記ライトガイドの光入射端面は前記光源に対向して配置され、
前記ライトガイドの側壁に前記光源からの光を反射する反射ステップが形成されており、
前記光照射部は前記反射ステップであることを特徴とする車両用灯具。