WO2018216622A1 - 車両用灯具 - Google Patents

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WO2018216622A1
WO2018216622A1 PCT/JP2018/019331 JP2018019331W WO2018216622A1 WO 2018216622 A1 WO2018216622 A1 WO 2018216622A1 JP 2018019331 W JP2018019331 W JP 2018019331W WO 2018216622 A1 WO2018216622 A1 WO 2018216622A1
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light
optical system
vehicular lamp
light source
optical axis
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Inventor
真也 小暮
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スタンレー電気株式会社
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    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/08—Optical design with elliptical curvature

Definitions

  • the present invention relates to a vehicular lamp.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-102638 filed on May 24, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a vehicular lamp that is designed to be thin in order to improve design.
  • the light reflected by the concave reflecting surface is projected to the front of the vehicle as parallel light or light close to parallel light by the projection lens.
  • the projection lens functions as a substantial design surface.
  • the size of the vehicular lamp that is, the size of the design surface
  • An object of the present invention is to provide a vehicular lamp that can appear compact in appearance and has an improved design.
  • a vehicular lamp according to an aspect of the present invention is a vehicular lamp that irradiates the front of a vehicle, and includes a light irradiator having a light source body; and a first optical that condenses light emitted from the light irradiator.
  • a cover member positioned in front of the first optical system and overlapping at least a part of the first optical system when viewed from the front.
  • the cover member includes the first optical system.
  • An opening located on the optical axis is provided.
  • the cover member that overlaps at least a part of the first optical system is provided in front of the first optical system, the internal structure is shielded from the front, and the design of the vehicle lamp is improved.
  • the cover member is provided with an opening located on the optical axis of the first optical system.
  • the light irradiated by the light irradiator enters the first optical system, is condensed on the optical axis of the first optical system, and passes through the opening of the cover member. Therefore, the light which irradiates the front is not shielded by the cover member.
  • the front surface of the cover member functions as a design surface, the size of the design surface can be determined without being restricted by the size of the first optical system. Therefore, it is possible to provide a vehicular lamp that is compact in appearance and improved in design.
  • the opening may be located at a condensing point in front of the first optical system.
  • the opening of the cover member can be made small by arranging the opening of the cover member at the condensing point where the light is most condensed. As a result, the effect that the cover member makes it difficult to see the internal structure of the vehicular lamp can be enhanced.
  • the light irradiating unit may irradiate light emitted from the light source body as parallel light.
  • the light irradiating unit irradiates light as parallel light, so that the light can be clearly collected in the first optical system.
  • the parallel light may have a distribution with an illuminance gradient.
  • the light irradiating unit includes a light source unit that has the light source body and radiates light radially from a diffusion center; and second light that uses the light emitted from the light source unit as the parallel light. And a system.
  • the light irradiation unit can be configured by including the light source unit and the second optical system that converts the light irradiated radially from the diffusion center of the light source unit into parallel light.
  • the second optical system has an incident surface on which the light emitted from the light source unit is incident, and the incident light is primary light passing through the inside of the second optical system;
  • the second optical system refracts light incident on the incident surface, and increases the horizontal diffusion angle with respect to the vertical diffusion angle.
  • the light distribution pattern of the light emitted as parallel light from the emission surface can be widened in the horizontal direction, and a light distribution pattern preferable as a vehicular lamp can be formed.
  • the vertical component of the incident surface may have a hyperbolic shape in which the hyperbolic focus coincides with the diffusion center.
  • the vertical component of the incident surface has a hyperbolic shape with the diffusion center as the hyperbolic focus
  • the vertical component of the primary light can be parallel light.
  • the second optical system can suppress the vertical spread of the light distribution pattern by making the vertical component of the light parallel light on the incident surface.
  • the horizontal component of the incident surface has a hyperbolic shape in which the hyperbolic focus coincides with the diffusion center in the vicinity of the optical axis of the second optical system, and the light of the second optical system You may have the shape which leaves
  • the horizontal component of the incident surface in the vicinity of the optical axis of the second optical system, has a hyperbolic shape with the diffusion center as the hyperbolic focus, and therefore the primary light in the vicinity of the optical axis of the second optical system.
  • the horizontal component of can be brought close to parallel light.
  • the horizontal component of an entrance plane is spaced apart from a hyperbolic shape back as it leaves
  • the horizontal component of the primary light can expand the diffusion angle by moving away from the optical axis of the second optical system in the horizontal direction.
  • the second optical system can realize a light distribution pattern suitable for vehicles by increasing the horizontal distribution of the light distribution pattern by diffusing a region outside the horizontal component of light.
  • the light source unit includes the light source body, and an elliptical reflection surface that reflects the light emitted from the light source body and irradiates the light toward the second optical system, and
  • the elliptical reflecting surface is configured in an elliptical shape based on a pair of elliptical focal points, the light source body is disposed on one of the pair of elliptical focal points, and the other of the pair of elliptical focal points functions as the diffusion center. Also good.
  • the Lambertian emission light emitted from the light source body arranged at one elliptical focal point of the elliptical reflecting surface is condensed at the other elliptical focal point and narrower than the light emitted from the light source body. It can be incident on the second optical system at an angle. Thereby, the light can be efficiently incident on the second optical system, and the light intensity in the vicinity of the optical axis is increased so that a high illuminance region is formed in the vicinity of the optical axis of the second optical system. Can do.
  • the vehicle lamp described above may include an image light forming device that is disposed in a light path from the light source main body to the first optical system and that modulates light to form image light.
  • the vehicular lamp can perform ADB (Adaptive Driving Beam) control.
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • the image light forming device may be a liquid crystal panel, and the liquid crystal panel may be positioned between the light irradiation unit and the first optical system.
  • the light distribution pattern can be generated by the liquid crystal panel using the parallel light irradiated from the light irradiation unit, and the generated light distribution pattern can be irradiated forward.
  • the liquid crystal panel may be disposed orthogonal to the optical axis of the first optical system at a condensing point behind the first optical system.
  • the vehicle lamp described above projects image light passing through a condensing point behind the first optical system as a light distribution pattern.
  • the light irradiated from the light irradiation unit includes light that is partially non-parallel.
  • the non-parallel light emitted from the light irradiating unit passes through the condensing point behind and blurs the image light.
  • the front light distribution pattern may become unclear.
  • the liquid crystal panel is disposed at a condensing point behind the first optical system at right angles to the optical axis of the first optical system. Is transmitted through the liquid crystal panel in an orthogonal plane passing through the. Therefore, a clearer light distribution pattern can be formed.
  • the vehicular lamp of the aspect of the present invention it is possible to provide a vehicular lamp that can appear compact in appearance and has improved design.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the vehicular lamp according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the vehicular lamp according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the vehicular lamp according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the vehicular lamp according to the first embodiment and the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of the light distribution pattern of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the light distribution pattern of the second embodiment.
  • an XYZ coordinate system may be used as a three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the Z-axis direction is the vehicle longitudinal direction
  • the X-axis direction is the vehicle left-right direction
  • the Y-axis direction is the vehicle vertical direction
  • the + Z side is the vehicle front side
  • the -Z side is the vehicle rear side
  • the + Y side is simply The upper side and the -Y side are referred to as the lower side.
  • FIG. 1 is a perspective view
  • FIG. 2 is a side view
  • FIG. 3 is a plan view.
  • the vehicular lamp 1 of this embodiment is mounted on a vehicle and irradiates the front (+ Z direction) of the vehicle.
  • the vehicular lamp 1 includes a light irradiation unit 10, a condenser lens (first optical system) 30, and a cover member 40 provided with an opening 41.
  • the vehicular lamp 1 may include an outer lens (not shown) in front of the cover member 40.
  • parallel light is irradiated from the light irradiation unit 10. The parallel light is collected by the condenser lens 30 and passes through the opening 41 of the cover member 40 and is irradiated forward.
  • the light irradiation unit 10 includes a light source body 12.
  • the light irradiation unit 10 irradiates the light irradiated from the light source body 12 toward the condenser lens 30 as parallel light.
  • the light irradiation unit 10 includes a light source unit 11 that radiates light radially from the diffusion center 11a, and a collimator lens (second optical system) 20 that converts the light emitted from the light source unit 11 into parallel light.
  • the light source unit 11 includes a light source body 12 and a reflecting member 14.
  • the light source body 12 emits a Lambertian emitted light beam with the central axis facing upward.
  • the Lambertian emitted light emitted from the light source body 12 is reflected forward by the reflecting member 14.
  • a light-emitting diode light source LED, light-emitting diode
  • a laser light source can be adopted as the light source body 12.
  • the reflecting member 14 has an elliptical reflecting surface 13 that reflects the light irradiated from the light source body 12 and irradiates the collimating lens 20. That is, the light source unit 11 has an elliptical reflecting surface 13.
  • the elliptical reflecting surface 13 covers the light source body 12 from above.
  • the elliptical reflecting surface 13 includes an elliptical spherical shape obtained by rotating an elliptical shape based on the pair of elliptical focal points 13a and 13b with respect to the long axis passing through the pair of elliptical focal points 13a and 13b.
  • the light source body 12 is disposed at the first elliptical focal point 13a located behind the pair of elliptical focal points 13a and 13b. Due to the nature of the ellipse, the light emitted from the first ellipse focus 13a, which is one ellipse focus, is reflected by the ellipsoidal reflecting surface 13 and collected on the second ellipse focus 13b, which is the other ellipse focus. Therefore, the light emitted from the light source body 12 is collected on the second elliptical focal point 13b, and is emitted radially toward the collimating lens 20 with the second elliptical focal point 13b as the diffusion center 11a.
  • the second elliptical focal point 13 b functions as the diffusion center 11 a of the light source unit 11.
  • the light source unit 11 disposed at the first elliptical focal point 13a reflects the light source body 12 and the light irradiated from the light source body 12 toward the collimating lens 20 and irradiates the collimating lens 20. 13. Therefore, the Lambertian emitted light emitted from the light source body 12 can be incident on the collimating lens 20 at a narrow diffusion angle (narrow angle) at the second elliptical focal point 13b. Thereby, the light can be efficiently incident on the collimating lens 20 and the light intensity in the vicinity of the optical axis AX20 can be increased so as to form a high illuminance region in the vicinity of the optical axis AX20 of the collimating lens 20. . Further, by employing such a collimating lens 20, it is possible to obtain light emission having an illuminance gradient in which the illuminance decreases as going from the high illuminance region to the outside.
  • the collimating lens 20 refracts the light irradiated from the diffusion center 11a of the light source unit 11 to make parallel light.
  • the collimating lens 20 is located in front of the light source unit 11.
  • the collimating lens 20 has an entrance surface 21 and an exit surface 25.
  • the incident surface faces the light source unit 11 from the front.
  • the light emitted from the light source unit 11 enters the incident surface 21.
  • the incident surface 21 uses the incident light as primary light L ⁇ b> 1 that passes through the inside of the collimating lens 20.
  • the exit surface 25 faces the condenser lens 30.
  • the exit surface 25 refracts the light (primary light L1) traveling inside the collimator lens 20 and emits the secondary light L2 toward the condenser lens 30.
  • the secondary light L2 is light parallel to the optical axis AX20 of the collimating lens 20 (that is, parallel light).
  • the light emitted from the light source unit 11 is refracted in the direction approaching the optical axis AX20 of the collimating lens 20 on the incident surface 21 and becomes primary light L1 passing through the inside of the collimating lens 20.
  • the diffusion angle of the horizontal component of the primary light L1 shown in FIG. 3 is larger than the diffusion angle of the vertical component of the primary light L1 shown in FIG. That is, the angle formed by the horizontal component of the primary light L1 and the optical axis AX20 is larger than the angle formed by the vertical component of the primary light L1 and the optical axis AX20. More specifically, in the present embodiment, the vertical component of the primary light L1 is substantially parallel to the optical axis AX20.
  • the angle formed by the vertical component of the primary light L1 and the optical axis AX20 is substantially 0 °.
  • the horizontal component of the primary light L1 is inclined with respect to the optical axis AX20 in a direction away from the optical axis AX20 as it goes forward. That is, the horizontal component of the primary light L1 is diffused with respect to the optical axis AX20.
  • the horizontal component of light means the traveling direction of light in a plane parallel to the horizontal plane (XZ plane), and the vertical component of light means light in a plane parallel to the vertical plane (YZ plane). Means the direction of travel.
  • the collimating lens 20 refracts the light incident on the incident surface 21 so as to increase the diffusion angle in the horizontal direction with respect to the vertical direction.
  • the light distribution pattern of light emitted as parallel light on the emission surface 25 can be widened in the horizontal direction with respect to the vertical direction, and a light distribution pattern preferable as a vehicular lamp can be formed.
  • the incident surface 21 of the collimating lens 20 has a part of the horizontal component and a vertical component having a hyperbolic shape.
  • a hyperbola is composed of a pair of continuous curves.
  • a hyperbola composed of the pair of curves is drawn with reference to the pair of focal points.
  • the pair of focal points of the hyperbola are respectively arranged inside the curve.
  • the hyperbola shape means one curve shape of a pair of curves.
  • the hyperbolic focus means one focus that is not surrounded by a curve constituting a hyperbolic shape, out of a pair of focal points serving as a reference for the hyperbola.
  • the hyperbolic focal point is located behind the incident surface 21 and on the optical axis AX20 of the collimating lens 20.
  • the vertical component of the incident surface 21 has a hyperbolic shape that makes the hyperbolic focus coincide with the diffusion center 11 a of the light source unit 11.
  • the hyperbolic parameters according to the refractive index of the collimating lens 20
  • the vertical component of the primary light L1 refracted by the incident surface 21 can be parallel to the optical axis AX20.
  • the collimating lens 20 can suppress the spread of the vertical direction of the light distribution pattern irradiated ahead.
  • the vertical component of the primary light L1 is parallel to the optical axis AX20 at the incident surface 21, it is not necessary to be refracted at the output surface 25. Therefore, the vertical component of the emission surface 25 is a straight line orthogonal to the optical axis AX20.
  • the horizontal component of the incident surface 21 has a hyperbolic shape H that makes the hyperbolic focus coincide with the diffusion center in the vicinity of the optical axis AX20. It has a shape that separates backward.
  • the hyperbolic parameter in accordance with the refractive index of the collimating lens 20
  • the horizontal component of the primary light L1 refracted by the incident surface 21 can be parallel to the optical axis AX20 in the vicinity of the optical axis AX20.
  • the collimating lens 20 can realize a light distribution pattern suitable for a vehicle by diffusing a region outside the horizontal component of the light to increase the horizontal spread of the light distribution pattern.
  • the horizontal component of the primary light L1 travels in a direction inclined with respect to the optical axis AX20 on the incident surface 21, and is refracted on the output surface 25 and is secondary light L2 parallel to the optical axis AX20. It is emitted toward The horizontal component of the emission surface 25 is a convex shape protruding toward the condenser lens 30 side.
  • the collimating lens 20 refracts the light incident on the incident surface 21 and increases the horizontal diffusion angle with respect to the vertical diffusion angle.
  • the light distribution pattern of light emitted as parallel light from the emission surface 25 can be widened in the horizontal direction, and a light distribution pattern preferable as the vehicular lamp 1 can be formed.
  • the vertical component of the incident surface 21 means a cross-sectional shape along the vertical direction of the incident surface 21.
  • the vertical component of the incident surface 21 means a surface shape of the incident surface 21 in a cross section parallel to a vertical surface (YZ plane) parallel to the optical axis AX20.
  • the horizontal component of the incident surface 21 means a cross-sectional shape along the horizontal direction of the incident surface 21.
  • the horizontal component of the incident surface 21 means the surface shape of the incident surface 21 in a cross section parallel to the horizontal plane (XZ plane).
  • the condenser lens 30 is located in front of the light irradiation unit 10.
  • the condenser lens 30 functions as a projection lens.
  • the optical axis AX30 of the condenser lens 30 coincides with the optical axis AX20 of the collimating lens 20 of the light irradiation unit 10.
  • the condensing lens 30 condenses the light emitted from the light irradiation unit 10.
  • the condensing lens 30 constitutes condensing points 30a and 30b on the front and rear sides, respectively.
  • one of the pair of condensing points 30a and 30b located in front of the condensing lens 30 is referred to as a front condensing point 30a.
  • the other located behind the condensing lens 30 is referred to as a rear condensing point 30b.
  • the secondary light L2 as parallel light emitted from the light irradiation unit 10 is condensed by the condenser lens 30 onto the front condensing point 30a.
  • the pair of condensing points 30 a and 30 b coincide with the optical focal point of the condensing lens 30.
  • the condensing point means that the condensing lens 30 can condense light most, and does not necessarily have to be a focal point in a strict sense.
  • the condensing lens 30 may be a condensing lens that does not have a strict focal point as long as it can condense light. In this case, the point on which the light is most collected is defined as the condensing point.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the vehicular lamp 1 of the present embodiment.
  • the light La incident on the condensing lens 30 through a point that is separated from the optical axis AX30 of the condensing lens 30 by a distance y in the direction orthogonal to the optical axis AX30 is F as the effective focal length of the condensing lens 30.
  • F the effective focal length of the condensing lens 30.
  • the effective focal length F is the distance from the intersection point CP to the focal point (condensing points 30a, 30b) in the lens on the extension line of the optical path before and after the entrance and exit of the condensing lens 30.
  • the light distribution pattern having a surface distribution suitable for the vehicle formed as collimated light by the collimating lens 20 is converted into light having a predetermined angle and projected to the front of the vehicle.
  • the condenser lens 30 is a convex lens having a flat rear surface and a convex front surface.
  • the condensing lens 30 is an example of a first optical system that condenses light at the front condensing point 30a, and the configuration thereof is not limited to the present embodiment.
  • the first optical system instead of the condenser lens 30, a plurality of optical systems may be arranged in the front-rear direction so that their optical axes coincide with each other.
  • FIG. 4 is a schematic diagram, and the front surface and the rear surface of the condenser lens 30 are illustrated as convex surfaces.
  • the condensing lens 30 may have convex front and rear surfaces.
  • the cover member 40 has a plate shape.
  • the cover member 40 is located in front of the condenser lens 30.
  • the cover member 40 overlaps at least a part of the condensing lens 30 when viewed from the front. That is, the cover member 40 covers the condenser lens 30 from the front.
  • the front surface 40a of the cover member 40 functions as a design surface. That is, the front surface 40a of the cover member 40 makes it difficult to see the internal structure including the condenser lens 30 and the light irradiation unit 10 when viewed from the front. Thereby, the cover member 40 improves the designability of the vehicular lamp 1.
  • the cover member 40 is provided with an opening 41 penetrating in the front-rear direction.
  • the opening 41 is a pinhole.
  • the opening 41 may be a slit extending in one direction, for example.
  • the shape of the opening 41 may be a shape that is wide in the horizontal direction in accordance with the shape of the light distribution pattern irradiated forward.
  • the opening 41 is located on the optical axis AX30 of the condenser lens 30.
  • the parallel light (secondary light L2) emitted from the light irradiation unit 10 is refracted by the condenser lens 30 and collected on the optical axis AX30 of the condenser lens 30. Therefore, by arranging the opening 41 on the optical axis AX30 of the condensing lens 30, it is possible to allow light having a narrower range to pass through the opening 41. That is, by arranging the opening 41 on the optical axis AX30 of the condenser lens 30, it is possible to make the opening 41 small and make it difficult to see the internal structure of the vehicular lamp 1.
  • the opening 41 is located at the front condensing point 30 a of the condensing lens 30.
  • the light refracted by the condensing lens 30 is most condensed at the front condensing point 30a.
  • the cover member 40 that overlaps at least a part of the condenser lens 30 is provided in front of the condenser lens 30. For this reason, the vehicular lamp 1 with the internal structure shielded from the front and improved in design can be realized.
  • the cover member 40 is provided with an opening 41 located on the optical axis AX30 of the condenser lens 30.
  • the condensing lens 30 receives the light collimated by the light irradiation unit 10, collects the light on the optical axis AX 30, and allows the light to pass through the opening 41. Therefore, the light that irradiates the front is not shielded by the cover member 40.
  • the front surface 40a of the cover member 40 functions as a design surface, so that the size of the design surface can be determined without being restricted by the size of the condenser lens 30. Therefore, it is possible to provide the vehicular lamp 1 that looks compact in appearance and has improved design.
  • the parallel light (secondary light L2) irradiated by the light irradiation unit 10 has an illuminance gradient distribution. Is generated.
  • the vehicular lamp 1 can form a light distribution pattern in which the illuminance decreases as it goes outward from the high illuminance region (see FIGS. 5 and 6).
  • the light irradiation unit 10 may not necessarily irradiate parallel light.
  • the light irradiation part 10 irradiates parallel light, light can be clearly condensed with the condensing lens 30 of a simple surface shape, and it is more preferable.
  • the vehicular lamp 101 according to the second embodiment is mainly different from the above-described embodiment in that the image light forming apparatus 150 is provided.
  • symbol is attached
  • the vehicular lamp 101 includes an image light forming device 150 that forms image light in addition to the light irradiation unit 10, the condenser lens (first optical system) 30, and the cover member 40.
  • the image light forming device 150 modulates light to form image light.
  • the image light forming apparatus 150 is a transmissive liquid crystal panel that forms image light when transmitting light.
  • the image light forming device 150 may be a reflective liquid crystal panel, and a DMD (image light forming device) that forms image light when a plurality of rotatable micromirrors are arranged in an array (matrix) shape to reflect light. Digital Mirror Device).
  • the image light forming device 150 By arranging the image light forming device 150 in the path from the light source body 12 to the condensing lens 30, the light incident on the condensing optical system can be used as image light, and the light distribution pattern irradiated forward is changed over time. Can be changed. That is, according to this configuration, the vehicular lamp can perform ADB (Adaptive Driving Beam) control.
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • the image generation apparatus is referred to as a liquid crystal panel 150.
  • the liquid crystal panel 150 is located between the light irradiation unit 10 and the condenser lens 30. That is, the liquid crystal panel 150 transmits part of the light that has been converted into parallel light by the light irradiation unit 10 and blocks the other part to form image light.
  • the liquid crystal panel 150 transmits part of the light that has been converted into parallel light by the light irradiation unit 10 and blocks the other part to form image light.
  • the liquid crystal panel 150 By disposing the liquid crystal panel 150 between the light irradiation unit 10 and the condensing lens 30, the light transmitted through the liquid crystal panel 150 can be converted into parallel light, so that clearer image light can be formed. That is, according to this embodiment, a clearer light distribution pattern can be formed by forming image light with the liquid crystal panel 150 using the parallel light irradiated from the light irradiation part 10.
  • liquid crystal panel 150 a liquid crystal panel that diffuses transmitted light is used as the liquid crystal panel 150.
  • the diffused light is not condensed at the front condensing point 30 a by the condenser lens 30. Therefore, the diffused light is difficult to pass through the opening 41 of the cover member 40, and the light distribution pattern irradiated forward can be made clear.
  • the liquid crystal panel 150 is disposed orthogonal to the optical axis AX30 of the condensing lens 30 at the rear condensing point 30b of the condensing lens 30.
  • the vehicular lamp 101 projects the image light passing through the rear condensing point 30b of the condensing lens 30 to the front as a light distribution pattern.
  • the light irradiated from the light irradiation unit 10 includes non-parallel light in part.
  • the non-parallel light emitted from the light irradiating unit 10 passes through the rear focal point (rear condensing point 30b) and blurs the image light.
  • the front light distribution pattern may be unclear.
  • the liquid crystal panel 150 is disposed at the rear condensing point 30b of the condensing lens 30 and orthogonal to the optical axis AX30 of the condensing lens 30, the rear condensing is performed even for non-parallel light.
  • the liquid crystal panel 150 is transmitted in a plane passing through the point 30b and orthogonal to the optical axis AX30. Therefore, according to the vehicular lamp 101 of the present embodiment, a clearer light distribution pattern can be formed.
  • a liquid crystal element used in a liquid crystal panel changes its transmission performance depending on the incident angle of light.
  • the liquid crystal element has the characteristic that the contrast (brightness / darkness transmittance ratio) is highest for light from a specific angle (for example, a direction orthogonal to the liquid crystal panel), but the contrast decreases as it deviates from the specific angle. is doing. For this reason, if the light incident on the liquid crystal element has an angular distribution, the light / dark transmittance ratio of the entire image light also decreases as the contrast of the region where the light most deviated from the specific angle enters.
  • the liquid crystal panel 150 by disposing the liquid crystal panel 150 orthogonal to the parallel light, only the light at the incident angle at which the contrast of the liquid crystal panel 150 is highest can be used, and the light / dark transmittance ratio of the image light is increased. Can do. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide the vehicular lamp 101 that forms a clear light distribution pattern. Thus, the liquid crystal panel 150 exhibits high performance when parallel light is incident. Therefore, the vehicular lamp 101 of this embodiment is most effective when the liquid crystal panel 150 is used as the image light forming apparatus.
  • FIG. 5 shows a simulation result of the light distribution pattern P1 with respect to the virtual vertical screen facing the vehicle lamp 1 in the vehicle lamp 1 of the first embodiment described above.
  • the effective lens height of the condenser lens 30 is 30 mm
  • the vertical dimension of the cover member 40 is 10 mm.
  • the light distribution pattern P1 is provided with a high illuminance zone at the center and is wide in the horizontal direction with respect to the vertical direction, and is configured in a preferable shape as a light distribution pattern of the vehicular lamp. Further, when the total luminous flux of the light distribution pattern P1 is confirmed, the light use efficiency is set to 50% or more even when light loss in the outer lens (not shown in FIGS. 1 to 3) is taken into consideration. Therefore, according to the vehicular lamp 1 of the first embodiment, it is possible to form a light distribution pattern P1 that is highly efficient and has high design properties.
  • the light use efficiency is an index that expresses the ratio of the light beam irradiated in front to the total light beam irradiated from the light source body as a percentage.
  • FIG. 6 shows a simulation result of the light distribution pattern P ⁇ b> 101 with respect to the virtual vertical screen facing the vehicle lamp 101 in the vehicle lamp 101 of the second embodiment described above.
  • the liquid crystal panel 150 blocks a part of the light to be transmitted (the upper right area in the center of the light distribution pattern P101).
  • the light distribution pattern P101 corresponding to the second embodiment has the same effect as the light distribution pattern P1 corresponding to the first embodiment, and can form a region where light is not irradiated partially. . That is, according to the light distribution pattern P101 corresponding to the second embodiment, ADB control that partially masks light irradiation can be performed clearly.

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Abstract

車両の前方を照射する車両用灯具は、光源本体を有する光照射部と；光照射部から照射された光を集光する第１の光学系と；第１の光学系の前方に位置し前方から見て第１の光学系の少なくとも一部と重なるカバー部材と；を備え、カバー部材には、第１の光学系の光軸上に位置する開口が設けられている。

Description

車両用灯具
　本発明は、車両用灯具に関する。
　本願は、２０１７年５月２４日に出願された日本国特許出願２０１７－１０２６３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、意匠性を高めるために薄型化を目指した車両用灯具が開示されている。この車両用灯具では、凹型の反射面によって反射した光を投影レンズにより平行光又は平行光に近い光として車両前方に投影する。
日本国特許第５８１２２８３号公報
　従来の構造では、投影レンズを車両前方に露見させる必要があり、投影レンズが実質的な意匠面として機能する。このため、外見上の車両用灯具の大きさ（すなわち、意匠面の大きさ）が投影レンズの大きさに制約され、車両用灯具をコンパクトに見せることが困難であった。
　本発明の態様は、外見上コンパクトに見せることが可能であり意匠性を高めた車両用灯具の提供を目的とする。
　本発明の一態様の車両用灯具は、車両の前方を照射する車両用灯具であって、光源本体を有する光照射部と；前記光照射部から照射された光を集光する第１の光学系と；前記第１の光学系の前方に位置し前方から見て前記第１の光学系の少なくとも一部と重なるカバー部材と；を備え、前記カバー部材には、前記第１の光学系の光軸上に位置する開口が設けられている。
　この構成によれば、第１の光学系の前方に第１の光学系の少なくとも一部と重なるカバー部材が設けられているため、内部構造が前方から遮蔽され、意匠性を高めた車両用灯具を実現できる。また、カバー部材には、第１の光学系の光軸上に位置する開口が設けられている。光照射部により照射された光は、第１の光学系に入光して、第１の光学系の光軸上に集光され、カバー部材の開口を通過する。したがって、前方を照射する光は、カバー部材によって遮蔽されることがない。また、この構成によれば、カバー部材の前方面は意匠面として機能するため、第１の光学系の大きさに制約されずに意匠面の大きさを決めることができる。したがって、外見上コンパクトに見せて意匠性を高めた車両用灯具を提供できる。
　上述の車両用灯具では、前記開口は、前記第１の光学系の前方の集光点に位置してもよい。
　この構成によれば、カバー部材の開口を、光が最も集光された集光点に配置することで、開口を小さくすることができる。結果として、カバー部材が、車両用灯具の内部構造を見えづらくする効果を高めることができる。
　上述の車両用灯具では、前記光照射部は、前記光源本体から照射された光を平行光として照射してもよい。
　この構成によれば、光照射部が光を平行光として照射することで、第１の光学系において光を明瞭に集光させることが可能となる。
　上述の車両用灯具では、前記平行光は、照度勾配を持った分布を有してもよい。
　この構成によれば、高照度領域から外側へ行くに従って照度が低下していく照度勾配を持った配光パターンを形成することができる。
　上述の車両用灯具では、前記光照射部は、前記光源本体を有し拡散中心から放射状に光を照射する光源ユニットと；前記光源ユニットから照射された光を前記平行光とする第２の光学系と；を有してもよい。
　この構成によれば、光源ユニットと、光源ユニットの拡散中心から放射状に照射された光を平行光とする第２の光学系と、を有することによって光照射部を構成できる。
　上述の車両用灯具では、前記第２の光学系は、前記光源ユニットから照射された光が入射し、前記入射光を前記第２の光学系の内部を通過する一次光とする入射面と；前記第２の光学系の光軸と平行な二次光を出射する出射面と；を有し、前記一次光の水平成分の拡散角度が、前記一次光の鉛直方向の成分の拡散角度より大きくてもよい。
　この構成によれば、第２の光学系は、入射面において入射した光を屈折させ、水平方向の拡散角度を、鉛直方向の拡散角度に対して大きくする。これにより、出射面から平行光として出射される光の配光パターンを、水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できる。
　上述の車両用灯具では、前記入射面の鉛直成分は、双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有してもよい。
　この構成によれば、入射面の鉛直成分が拡散中心を双曲線焦点とする双曲線形状であるため、一次光の鉛直成分を平行光とすることができる。第２の光学系は、光の鉛直成分を入射面において平行光とすることで、配光パターンの鉛直方向の広がりを抑制できる。
　上述の車両用灯具では、前記入射面の水平成分は、前記第２の光学系の光軸の近傍において双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有し、前記第２の光学系の光軸から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状から後方に離れる形状を有してもよい。
　この構成によれば、第２の光学系の光軸の近傍において、入射面の水平成分が拡散中心を双曲線焦点とする双曲線形状であるため、第２の光学系の光軸の近傍において一次光の水平成分を平行光に近づけることができる。これにより、第２の光学系の光軸の近傍において、出射面から出射される光束の密度を高めることができ、水平方向の中央近傍を明るくした配光パターンを実現できる。また、上記の構成によれば、第２の光学系の光軸から水平方向外側に離れるに従い、入射面の水平成分が双曲線形状から後方に離間する。これにより、一次光の水平成分は、第２の光学系の光軸から水平方向外側に離れることで拡散角度を拡げることができる。第２の光学系は、光の水平成分の外側の領域を拡散させることで、配光パターンの水平方向の広がりを大きくして、車両用に適した配光パターンを実現できる。
　上述の車両用灯具では、前記光源ユニットは、前記光源本体と、前記光源本体から照射された光を反射させて前記第２の光学系に向けて照射する楕円反射面と、を有し、前記楕円反射面は、一対の楕円焦点を基準とする楕円形状に構成され、一対の前記楕円焦点の一方には前記光源本体が配置され、一対の前記楕円焦点の他方が前記拡散中心として機能してもよい。
　この構成によれば、楕円反射面の一方の楕円焦点に配置された光源本体から照射されたランバーシアンな発光光線を他方の楕円焦点に集光させて光源本体から照射された光よりもより狭角で第２の光学系に入射させることができる。これにより、第２の光学系に効率的に光を入射させることができるとともに、第２の光学系の光軸近傍に高照度領域を形成させるように、光軸近傍の光強度を増大させることができる。
　上述の車両用灯具は、前記光源本体から前記第１の光学系までの光の経路中に配置され、光を変調して画像光を形成する画像光形成装置を備えてもよい。
　この構成によれば、光源本体から第１の光学系にいたる光の経路中に画像光形成装置を設けることで、集光光学系に入射する光を画像光とすることができ、前方に照射する配光パターンを経時的に変化させることができる。すなわちこの構成によれば、車両用灯具は、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）制御を行うことができる。
　上述の車両用灯具では、前記画像光形成装置が、液晶パネルであり、前記液晶パネルは、前記光照射部と前記第１の光学系との間に位置してもよい。
　この構成によれば、光照射部から照射された平行光を利用して液晶パネルによって配光パターンを生成して、生成された配光パターンを前方に照射することができる。
　上述の車両用灯具では、前記液晶パネルは、前記第１の光学系の後方の集光点において前記第１の光学系の光軸と直交して配置されてもよい。
　上述の車両用灯具は、第１の光学系の後方の集光点を通過する画像光を前方に配光パターンとして投影する。一方で、光照射部において、完全に平行な光のみを形成することは困難であるため、光照射部から照射される光には、一部に非平行な光を含む。液晶パネルが第１の光学系の後方の集光点に位置しない場合には、光照射部から照射された非平行な光が後方の集光点を通過して画像光を不鮮明とし、これに伴い前方の配光パターンを不鮮明とする可能性がある。上述の構成によれば、液晶パネルが第１の光学系の後方の集光点において第１の光学系の光軸と直交して配置されるため、非平行な光であっても集光点を通過する直交面内で液晶パネルを透過する。したがって、より鮮明な配光パターンを形成することができる。
　本発明の態様の車両用灯具によれば、外見上コンパクトに見せることが可能であり意匠性を高めた車両用灯具を提供できる。
図１は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す側面図である。 図３は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す平面図である。 図４は、第１実施形態および第２実施形態の車両用灯具の模式図である。 図５は、第１実施形態の配光パターンのシミュレーション結果を示す図である。 図６は、第２実施形態の配光パターンのシミュレーション結果を示す図である。
　以下、本発明の一実施態様に係る車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
　以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
　本実施形態で説明に用いる図面では、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる場合がある。以下、ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向を車両前後方向、Ｘ軸方向を車両左右方向、Ｙ軸方向を車両上下方向、＋Ｚ側を車両前方側、－Ｚ側を車両後方側、＋Ｙ側を単に上方側、－Ｙ側を下方側と称する。
　［第１実施形態］
　図１、図２および図３は、第１実施形態に係る車両用灯具１の概略を示す図であり、図１は斜視図、図２は側面図、図３は平面図である。本実施形態の車両用灯具１は、車両に搭載され車両の前方（＋Ｚ方向）を照射する。
　車両用灯具１は、光照射部１０と、集光レンズ（第１の光学系）３０と、開口４１が設けられたカバー部材４０と、を備える。また、車両用灯具１は、カバー部材４０の前方にアウターレンズ（不図示）を備えていてもよい。車両用灯具１において、光照射部１０から平行光が照射される。平行光は、集光レンズ３０により集光され、カバー部材４０の開口４１を通過して前方に照射される。
　＜光照射部＞
　光照射部１０は、光源本体１２を有する。光照射部１０は、光源本体１２から照射された光を平行光として集光レンズ３０に向けて照射する。光照射部１０は、拡散中心１１ａから放射状に光を照射する光源ユニット１１と、光源ユニット１１から照射された光を平行光とするコリメートレンズ（第２の光学系）２０と、を有する。また、光源ユニット１１は、光源本体１２と、反射部材１４とを有する。
　光源本体１２は、中心軸を上側に向けるランバーシアンな発光光線を照射する。光源本体１２から照射されたランバーシアンな発光光線は、反射部材１４により前方に向けて反射される。光源本体１２としては、発光ダイオード光源（ＬＥＤ、light emitting diode）又はレーザ光源を採用することができる。
　反射部材１４は、光源本体１２から照射された光を反射させてコリメートレンズ２０に向けて照射する楕円反射面１３を有する。すなわち、光源ユニット１１は、楕円反射面１３を有する。楕円反射面１３は、光源本体１２を上側から覆う。楕円反射面１３は、一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂを基準とする楕円形状を、一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂを通過する長軸を基準として回転させた楕円球形状を含む。
　一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂのうち後方に位置する第１の楕円焦点１３ａには、光源本体１２が配置される。楕円の性質により、一方の楕円焦点である第１の楕円焦点１３ａから照射された光は、楕円反射面１３によって反射して他方の楕円焦点である第２の楕円焦点１３ｂに集光する。したがって、光源本体１２から照射された光は、第２の楕円焦点１３ｂに集光され、第２の楕円焦点１３ｂを拡散中心１１ａとしてコリメートレンズ２０に向けて放射状に照射される。第２の楕円焦点１３ｂは、光源ユニット１１の拡散中心１１ａとして機能する。
　本実施形態によれば、第１の楕円焦点１３ａに配置された光源ユニット１１は、光源本体１２と、光源本体１２から照射された光を反射させてコリメートレンズ２０に向けて照射する楕円反射面１３と、を有する。したがって、光源本体１２から照射されたランバーシアンな発光光線を第２の楕円焦点１３ｂにおいて狭い拡散角度（狭角）でコリメートレンズ２０に入射させることができる。これにより、コリメートレンズ２０に効率的に光を入射させることができるとともに、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０近傍に高照度領域を形成させるように、光軸ＡＸ２０近傍の光強度を増大させることができる。また、このようなコリメートレンズ２０を採用することで、高照度領域から外側へ行くに従って照度が低下していく照度勾配を持った発光を得ることができる。
　コリメートレンズ２０は、光源ユニット１１の拡散中心１１ａから照射された光を屈折させて平行光とする。コリメートレンズ２０は、光源ユニット１１の前方に位置する。コリメートレンズ２０は、入射面２１と出射面２５とを有する。入射面は、光源ユニット１１に対して前方から対向する。光源ユニット１１から照射された光は、入射面２１に入射する。入射面２１は、その入射光をコリメートレンズ２０の内部を通過する一次光Ｌ１とする。出射面２５は、集光レンズ３０と対向する。出射面２５は、コリメートレンズ２０の内部を進む光（一次光Ｌ１）を屈折させて集光レンズ３０に向けて二次光Ｌ２を出射する。二次光Ｌ２は、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０と平行な光（すなわち平行光）である。
　光源ユニット１１から出射された光は、入射面２１において、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０に近づく方向に屈折してコリメートレンズ２０の内部を通過する一次光Ｌ１となる。図３に示す一次光Ｌ１の水平成分の拡散角度は、図２に示す一次光Ｌ１の鉛直成分の拡散角度より大きい。すなわち、一次光Ｌ１の水平成分と光軸ＡＸ２０とのなす角は、一次光Ｌ１の鉛直成分と光軸ＡＸ２０のなす角より大きい。
　より具体的には、本実施形態において、一次光Ｌ１の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と実質的に平行となっている。すなわち、一次光Ｌ１の鉛直成分と光軸ＡＸ２０とのなす角は、実質的に０°となっている。一方で、一次光Ｌ１の水平成分は、前方に向かうに従い光軸ＡＸ２０から離れる方向に光軸ＡＸ２０に対して傾いている。すなわち、一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０に対して拡散する。
　なお、光の水平成分とは水平面（Ｘ－Ｚ平面）と平行な面内における光の進行方向を意味し、光の鉛直成分とは鉛直面（Ｙ－Ｚ平面）と平行な面内における光の進行方向を意味する。
　本実施形態によれば、コリメートレンズ２０は、入射面２１において入射した光を、鉛直方向に対し水平方向の拡散角度を大きくさせるように屈折させる。これにより、出射面２５において平行光として出射される光の配光パターンとして、鉛直方向に対して水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できる。
　コリメートレンズ２０の入射面２１は、水平成分の一部および鉛直成分が双曲線形状を有する。一般的に、双曲線は、それぞれ連続する一対の曲線から構成される。また、これら一対の曲線から構成される双曲線は、一対の焦点を基準として描画される。双曲線の一対の焦点は、それぞれ曲線の内側に配置されている。双曲線形状とは、一対の曲線のうち一方の曲線形状を意味する。また、双曲線焦点とは、双曲線の基準となる一対の焦点のうち、双曲線形状を構成する曲線に囲まれていない一方の焦点を意味する。双曲線焦点は、入射面２１の後方であってコリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０上に位置する。
　図２に示す様に、入射面２１の鉛直成分は、双曲線焦点を光源ユニット１１の拡散中心１１ａに一致させる双曲線形状を有する。コリメートレンズ２０の屈折率に合わせて双曲線形状のパラメータを適切に設定することで、双曲線形状の性質により、双曲線焦点から照射された光は、双曲線形状の入射面２１において屈折して平行光となる。したがって、本実施形態において、入射面２１で屈折された一次光Ｌ１の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と平行とすることができる。これにより、コリメートレンズ２０は、前方に照射される配光パターンの鉛直方向の広がりを抑制できる。
　なお、一次光Ｌ１の鉛直成分は、入射面２１において光軸ＡＸ２０と平行とされているため、出射面２５では、屈折させる必要がない。したがって、出射面２５の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と直交する直線状である。
　図３に示す様に、入射面２１の水平成分は、光軸ＡＸ２０の近傍において双曲線焦点を拡散中心に一致させる双曲線形状Ｈを有し、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状Ｈから後方に離れる形状を有する。上述したように、コリメートレンズ２０の屈折率に合わせて双曲線形状のパラメータを適切に設定することで、双曲線形状の性質により、双曲線焦点から照射された光は、光軸ＡＸ２０の近傍の入射面２１において屈折して平行光となる。したがって、本実施形態において、入射面２１で屈折された一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０の近傍で光軸ＡＸ２０と平行とすることができる。これにより、光軸ＡＸ２０の近傍において、出射面２５から出射される光束の密度を高めることができ、水平方向の中央近傍を明るくした配光パターンを実現できる。また、本実施形態によれば、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れるに従い、入射面２１の水平成分が双曲線形状から後方に離間する。これにより、一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れることで拡散角度を拡げることができる。したがって、コリメートレンズ２０は、光の水平成分の外側の領域を拡散させることで、配光パターンの水平方向の広がりを大きくして、車両用に適した配光パターンを実現できる。
　なお、一次光Ｌ１の水平成分は、入射面２１において光軸ＡＸ２０に対して傾いた方向に進行し、出射面２５において屈折され光軸ＡＸ２０に対して平行な二次光Ｌ２として集光レンズ３０に向けて出射される。出射面２５の水平成分は、集光レンズ３０側に突出する凸形状である。
　本実施形態によれば、コリメートレンズ２０は、入射面２１において入射した光を屈折させ、水平方向の拡散角度を、鉛直方向の拡散角度に対して大きくする。これにより、出射面２５から平行光として出射される光の配光パターンを、水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具１として好ましい配光パターンを形成できる。
　なお、入射面２１の鉛直成分とは、入射面２１の鉛直方向に沿う断面形状を意味する。言い換えると、入射面２１の鉛直成分とは、光軸ＡＸ２０と平行な鉛直面（Ｙ－Ｚ平面）に対し平行な断面における入射面２１の面形状を意味する。同様に、入射面２１の水平成分とは、入射面２１の水平方向に沿う断面形状を意味する。言い換えると、入射面２１の水平成分とは、水平面（Ｘ－Ｚ平面）に対し平行な断面における入射面２１の面形状を意味する。
　＜集光レンズ（第１の光学系）＞
　集光レンズ３０は、光照射部１０の前方に位置する。集光レンズ３０は、投影レンズとして機能する。集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０は、光照射部１０のコリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０と一致する。集光レンズ３０は、光照射部１０から照射された光を集光する。集光レンズ３０は、前方および後方にそれぞれ集光点３０ａ、３０ｂを構成する。ここで一対の集光点３０ａ、３０ｂのうち、集光レンズ３０の前方に位置する一方を前方集光点３０ａと呼ぶ。一対の集光点３０ａ、３０ｂのうち、集光レンズ３０の後方に位置する他方を後方集光点３０ｂと呼ぶ。光照射部１０から照射された平行光としての二次光Ｌ２は、集光レンズ３０により前方集光点３０ａに集光される。
　なお、本実施形態において、一対の集光点３０ａ、３０ｂは、集光レンズ３０の光学的な焦点に一致する。しなしながら、集光点とは、集光レンズ３０が最も光を集光させることができる点を意味し必ずしも厳密な意味での焦点である必要はない。
　集光レンズ３０は、光を集光させることができれば、厳密な焦点を有さない集光レンズであってもよく、その場合、最も光が集光する点が集光点と定義される。
　図４は、本実施形態の車両用灯具１の模式図である。集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０に対し光軸ＡＸ３０と直交する方向へ距離ｙだけ離れた地点を通って集光レンズ３０に入射する光Ｌａは、集光レンズ３０の実効焦点距離をＦとした時に、集光レンズ３０の焦点（集光点３０ａ）に、光軸ＡＸ３０に対する角度θ＝ｔａｎ－１（ｙ／Ｆ）で入射し、その後、車両前方へ投影される。なお、実効焦点距離Ｆは、集光レンズ３０の入出射前後の光路の延長線のレンズ内における交点ＣＰから焦点（集光点３０ａ、３０ｂ）までの距離である。上述の式に従い、コリメートレンズ２０により平行光として形成した車両に適した面分布の配光パターンは、所定の角度を有する光に変換され車両前方に投影される。
　本実施形態において、集光レンズ３０は、後方面が平面かつ前方面が凸面の凸レンズである。しかしながら、集光レンズ３０は、前方の集光点３０ａに光を集光させる第１の光学系の一例であり、その構成は本実施形態に限定されない。例えば、第１の光学系として、集光レンズ３０に代えて、複数の光学系を、それぞれの光軸同士を一致させて前後方向に並べた構成としてもよい。なお、図４は、模式化された図であり、集光レンズ３０の前方面および後方面が凸面であるものとして図示されている。このように、集光レンズ３０は、前方面および後方面が凸面であってもよい。
　＜カバー部材＞
　カバー部材４０は、板形状を有する。カバー部材４０は、集光レンズ３０の前方に位置する。カバー部材４０は、前方から見て集光レンズ３０の少なくとも一部と重なる。すなわち、カバー部材４０は、集光レンズ３０を前方から覆う。カバー部材４０の前方面４０ａは、意匠面として機能する。すなわち、カバー部材４０の前方面４０ａは、前方から見て集光レンズ３０および光照射部１０を含む内部構造を見えづらくする。これにより、カバー部材４０は、車両用灯具１の意匠性を高める。
　カバー部材４０には、前後方向に貫通する開口４１が設けられている。本実施形態において開口４１は、ピンホールである。開口４１は、例えば一方向に延びるスリットであってもよい。また、開口４１の形状は、前方に照射する配光パターンの形状に合わせて水平方向に幅広な形状としてもよい。
　開口４１は、集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に位置する。光照射部１０から照射された平行光（二次光Ｌ２）は、集光レンズ３０で屈折され集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上において集光される。したがって、開口４１を集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に配置することで、通過する範囲を狭めた光を開口４１に通過させることができる。すなわち、開口４１を集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に配置することで、開口４１を小さくして車両用灯具１の内部構造を見えづらくすることができる。
　また、本実施形態において、開口４１は、集光レンズ３０の前方集光点３０ａに位置する。集光レンズ３０によって屈折された光は、前方集光点３０ａにおいて最も集光する。
　開口４１を前方集光点３０ａに配置することで、開口４１を最も小さくすることができ、結果として、カバー部材４０が、車両用灯具１の内部構造を見えづらくする効果を高めることができる。
　本実施形態によれば、集光レンズ３０の前方に集光レンズ３０の少なくとも一部と重なるカバー部材４０が設けられている。このため、内部構造が前方から遮蔽され、意匠性を高めた車両用灯具１を実現できる。また、カバー部材４０には、集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に位置する開口４１が設けられている。集光レンズ３０は、光照射部１０により平行とされた光が入光して、光軸ＡＸ３０上に集光させて開口４１を通過させる。したがって、前方を照射する光は、カバー部材４０によって遮蔽されることがない。
　また、本実施形態によれば、カバー部材４０の前方面４０ａは意匠面として機能するため、集光レンズ３０の大きさに制約されずに意匠面の大きさを決めることができる。したがって、外見上コンパクトに見せて意匠性を高めた車両用灯具１を提供できる。
　また、本実施形態によれば、コリメートレンズ２０の入射面２１および出射面２５を適切に設計することで、光照射部１０が照射する平行光（二次光Ｌ２）に照度勾配を持った分布を生成する。これにより、車両用灯具１は、高照度領域から外側へ行くに従って照度が低下していく配光パターンを形成できる（図５および図６参照）。
　なお、本実施形態において、光照射部１０として、集光レンズ３０に平行光を入射させる構成を採用する場合について説明した。しかしながら、集光レンズ３０によって前方に光を集光させることができれば、光照射部１０は、必ずしも平行光を照射するものでなくてもよい。なお、光照射部１０が平行光を照射する場合は、単純な面形状の集光レンズ３０によって光を明瞭に集光させることができ、より好ましい。
　［第２実施形態］
　次に、図４を基に第２実施形態の車両用灯具１０１について説明する。第２実施形態の車両用灯具１０１は、上述の実施形態と比較して画像光形成装置１５０を備える点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
　車両用灯具１０１は、光照射部１０、集光レンズ（第１の光学系）３０およびカバー部材４０に加えて画像光を形成する画像光形成装置１５０を備える。画像光形成装置１５０は、光を変調して画像光を形成する。本実施形態において画像光形成装置１５０は、光を透過させる際に画像光を形成する透過型の液晶パネルである。しかしながら、画像光形成装置１５０は、反射型の液晶パネルであってもよく、回動可能な複数の微小ミラーをアレイ（マトリックス）状に配列され光を反射させる際に画像光を形成するＤＭＤ（Digital Mirror Device）であってもよい。画像光形成装置１５０を光源本体１２から集光レンズ３０までの経路中に配置することで、集光光学系に入射する光を画像光とすることができ、前方に照射する配光パターンを経時的に変化させることができる。すなわちこの構成によれば、車両用灯具は、ADB（Adaptive Driving Beam）制御を行うことができる。
　以下、本実施形態の説明において、画像生成装置を液晶パネル１５０と呼ぶ。
　液晶パネル１５０は、光照射部１０と集光レンズ３０との間に位置する。すなわち、液晶パネル１５０には、光照射部１０により平行光とされた光の一部を透過させ、また他の一部を遮蔽して画像光を形成する。液晶パネル１５０を光照射部１０と集光レンズ３０との間に配置することで、液晶パネル１５０を透過する光を平行光とすることができるため、より鮮明な画像光を形成できる。すなわち本実施形態によれば、光照射部１０から照射された平行光を利用して液晶パネル１５０によって画像光を形成することで、より鮮明な配光パターンを形成できる。
　また、液晶パネル１５０として、透過する光を拡散させる液晶パネルを用いる場合がある。拡散された光は、集光レンズ３０により前方集光点３０ａに集光されることがない。
　したがって、拡散された光は、カバー部材４０の開口４１を通過され難く、前方に照射される配光パターンを鮮明とすることができる。
　液晶パネル１５０は、集光レンズ３０の後方集光点３０ｂにおいて集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０と直交して配置されている。車両用灯具１０１は、集光レンズ３０の後方集光点３０ｂを通過する画像光を前方に配光パターンとして投影する。一方で、光照射部１０において、完全に平行な光のみを形成することは困難であるため、光照射部１０から照射される光には、一部に非平行な光を含む。液晶パネルが集光レンズの後方集光点に位置しない場合には、光照射部１０から照射された非平行な光が後方の焦点（後方集光点３０ｂ）を通過し、画像光を不鮮明にして、結果として前方の配光パターンを不鮮明とする場合がある。本実施形態によれば、液晶パネル１５０が集光レンズ３０の後方集光点３０ｂにおいて集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０と直交して配置されるため、非平行な光であっても後方集光点３０ｂを通過し光軸ＡＸ３０と直交する面内で液晶パネル１５０を透過する。
　したがって、本実施形態の車両用灯具１０１によれば、より鮮明な配光パターンを形成することができる。
　一般的に、液晶パネルに用いられる液晶素子は、光の入射角度によって透過性能が変わることが知られている。すなわち、液晶素子は、特定の角度（例えば液晶パネルと直交する方向）からの光に対して最もコントラスト（明暗透過率比）が高くなるが、特定角度からずれるに従ってコントラストが低下するという特性を有している。このため、液晶素子に入射する光が角度分布を持っていると、特定角度から最もずれた光が入射する領域のコントラストの低下に合わせて画像光全体の明暗透過率比も下がってしまう。
　本実施形態によれば、液晶パネル１５０を平行光と直交して配置することにより、液晶パネル１５０の最もコントラストが高くなる入射角度の光のみを利用でき、画像光の明暗透過率比を高めることができる。すなわち本実施形態によれば、明瞭な配光パターンを形成する車両用灯具１０１を提供できる。
　このように、液晶パネル１５０は、平行光を入射する場合に高い性能を発揮する。したがって、本実施形態の車両用灯具１０１は、画像光形成装置として液晶パネル１５０を用いた場合に最も効果を奏するものである。
　本実施形態によれば、液晶パネル１５０を設けた上述の効果に加えて、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
　以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
　［第１実施形態に対応する配光パターン］
　図５は、上述した第１実施形態の車両用灯具１において、車両用灯具１に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンＰ１のシミュレーション結果を示す。なお、このシミュレーションにおいて、集光レンズ３０の有効レンズ高さが３０ｍｍであり、カバー部材４０の鉛直方向の寸法が１０ｍｍである。
　図５に示す様に、配光パターンＰ１は、中心に高照度帯が設けられると共に鉛直方向に対して水平方向が幅広であり、車両用灯具の配光パターンとして好ましい形状に構成されている。また、配光パターンＰ１の全光束を確認すると、アウターレンズ（図１～図３において省略）における光の損失を考慮した場合であっても、光の利用効率を５０％以上とされている。したがって、第１実施形態の車両用灯具１によれば、高効率かつ意匠性が高く好ましい配光パターンＰ１を形成できる。なお、光の利用効率とは、光源本体から照射される全光束に対する前方に照射される光束の比を百分率で表した指標である。
　［第２実施形態に対応する配光パターン］
　図６は、上述した第２実施形態の車両用灯具１０１において、車両用灯具１０１に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンＰ１０１のシミュレーション結果を示す。
　なお、このシミュレーションにおいて、液晶パネル１５０は、透過させる光の一部（配光パターンＰ１０１において中心右上の領域）を遮光する。
　図５に示す様に、第２実施形態に対応する配光パターンＰ１０１は、第１実施形態に対応する配光パターンＰ１と同様の効果を奏するとともに、部分的に光を照射しない領域を形成できる。すなわち、第２実施形態に対応する配光パターンＰ１０１によれば、部分的に光の照射をマスクするＡＤＢ制御を鮮明に行うことができる。
　以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されない。
　１，１０１…車両用灯具、１０…光照射部、１１…光源ユニット、１１ａ…拡散中心、１２…光源本体、１３…楕円反射面、１３ａ、１３ｂ…楕円焦点、２０…コリメートレンズ（第２の光学系）、２１…入射面、２５…出射面、３０ａ…前方集光点（集光点）、３０ｂ…後方集光点（集光点）、４０…カバー部材、４１…開口、１５０…画像光形成装置（液晶パネル）、ＡＸ２０，ＡＸ３０…光軸、Ｌ１…一次光、Ｌ２…二次光。

Claims (12)

  1. 　車両の前方を照射する車両用灯具であって、
    　光源本体を有する光照射部と；
    　前記光照射部から照射された光を集光する第１の光学系と；
    　前記第１の光学系の前方に位置し前方から見て前記第１の光学系の少なくとも一部と重なるカバー部材と；を備え、
    　前記カバー部材には、前記第１の光学系の光軸上に位置する開口が設けられている、
    　車両用灯具。
  2. 　前記開口は、前記第１の光学系の前方の集光点に位置する、
    　請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 　前記光照射部は、前記光源本体から照射された光を平行光として照射する、
    　請求項１又は２に記載の車両用灯具。
  4. 　前記平行光は、照度勾配を持った分布を有する、
    　請求項３に記載の車両用灯具。
  5. 　前記光照射部は、前記光源本体を有し拡散中心から放射状に光を照射する光源ユニットと；前記光源ユニットから照射された光を前記平行光とする第２の光学系と；を有する、
    　請求項３又は４に記載の車両用灯具。
  6. 　前記第２の光学系は、前記光源ユニットから照射された光が入射し、前記入射光を前記第２の光学系の内部を通過する一次光とする入射面と；前記第２の光学系の光軸と平行な二次光を出射する出射面と；を有し、
    　前記一次光の水平成分の拡散角度が、前記一次光の鉛直方向の成分の拡散角度より大きい、
    　請求項５に記載の車両用灯具。
  7. 　前記入射面の鉛直成分は、双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有する、
    　請求項６に記載の車両用灯具。
  8. 　前記入射面の水平成分は、前記第２の光学系の光軸の近傍において双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有し、前記第２の光学系の光軸から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状から後方に離れる形状を有する、
    　請求項６又は７に記載の車両用灯具。
  9. 　前記光源ユニットは、前記光源本体と、前記光源本体から照射された光を反射させて前記第２の光学系に向けて照射する楕円反射面と、を有し、
    　前記楕円反射面は、一対の楕円焦点を基準とする楕円形状に構成され、
    　一対の前記楕円焦点の一方には前記光源本体が配置され、一対の前記楕円焦点の他方が前記拡散中心として機能する、
    　請求項５～８の何れか一項に記載の車両用灯具。
  10. 　前記光源本体から前記第１の光学系までの光の経路中に配置され、光を変調して画像光を形成する画像光形成装置を備える、
    　請求項１～９の何れか一項に記載の車両用灯具。
  11. 　前記画像光形成装置が、液晶パネルであり、
    　前記液晶パネルは、前記光照射部と前記第１の光学系との間に位置する、
    　請求項１０に記載の車両用灯具。
  12. 　前記液晶パネルは、前記第１の光学系の後方の集光点において前記第１の光学系の光軸と直交して配置される、
    　請求項１１に記載の車両用灯具。
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