JP2016213023A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】エイミングなどによる調整の際の作業性を考慮した車両用灯具を提供すること。
【解決手段】本発明の車両用灯具は、光源３０と光源３０の前方側に配置されるレンズ５０とを備えるカットオフラインＣＬを有する配光を形成する車両用灯具であって、レンズ５０は、光の入射する入射面５１の中央より上側の上側入射面５４と、中央を含む中間入射面５５と、中間入射面５５よりも下側の下側入射面５６と、を有し、上側入射面５４、中間入射面５５、及び、下側入射面５６には、光拡散部５７ａ、５７ｂ、５７ｃがほぼ均一に配置されるように形成されており、中間入射面５５に形成される光拡散部５７ｂは、上側入射面５４及び下側入射面５６に形成される光拡散部５７ａ、５７ｃよりも、配置密度が低くなるように形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用灯具に関するものである。

半導体発光素子からの光が、投影レンズの入射面に入射する際に、上下方向拡散部により上下方向に拡散させ、配光パターンのカットオフラインを上下方向に拡散させて暈すことでドライバーの視認性を向上した車両用灯具では、路面に光のスジ（光のスジ斑）が発生する場合があった。

そこで、この問題を解決するために、特許文献１には、光源と、光源からの光をカットオフラインを有する配光パターンとして外部に照射するレンズと、を備え、レンズの入射面には、入射光を拡散させる拡散部が設けられていて、拡散部が、連続する微小凹曲面もしくは微小凸曲面を交差させて設けてなる車両用灯具が開示されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された車両用灯具では、レンズの入射面の全面（配光パターンを形成するのに寄与する範囲となる全ての面）に隙間なく密に拡散部が設けられている。

特開２０１４―１５７７３３号公報

ところで、カットオフラインを暈すようにすることで、カットオフラインを境として上側の領域が急激に暗くなることが抑制できるのでドライバーにとっての視認性を良くすることができるものの、カットオフラインも視認し難くなり、エイミングなどによる車両用灯具の調整の際の作業性が低下する。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、エイミングなどによる調整の際の作業性を考慮した車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、光源と前記光源の前方側に配置されるレンズとを備えるカットオフラインを有する配光を形成する車両用灯具であって、前記レンズは、光の入射する入射面の中央より上側の上側入射面と、前記中央を含む中間入射面と、前記中間入射面よりも下側の下側入射面と、を有し、前記上側入射面、前記中間入射面、及び、前記下側入射面には、光拡散部がほぼ均一に配置されるように形成されており、前記中間入射面に形成される前記光拡散部は、前記上側入射面及び前記下側入射面に形成される前記光拡散部よりも、配置密度が低くなるように形成されている。
（２）上記（１）の構成において、前記上側入射面に形成される光拡散部は、最も光の拡散量が小さくなるように形成されている。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記中間入射面は、前記中央が前記中間入射面の上下方向の幅のほぼ中間に位置するように形成されており、前記中間入射面の上下方向の幅が、前記レンズの入射面全体の上下方向の幅の２０％以上４５％以下の幅とされている。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記中間入射面に形成される前記光拡散部は、水平方向に隣接する前記光拡散部の近い側の端がほぼ同じ鉛直線上に位置するように形成されており、前記中間入射面には、各前記光拡散部が離間するように、斜めに伸びる前記光拡散部を設けない平面部が形成されている。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記光源を半ドーム状に覆うように設けられ、前記光源からの光を前記レンズ側に反射するリフレクタと、前記リフレクタと前記レンズとの間に配置され、前記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、を備える。

本発明によれば、エイミングなどによる調整の際の作業性を考慮した車両用灯具を提供することができる。

本発明に係る実施形態の車両用灯具を備えた車両の平面図である。 本発明に係る実施形態の灯具ユニットの光照射光軸に沿った断面図である。 本発明に係る実施形態のレンズの入射面側を見えるように示した斜視図である。 本発明に係る実施形態の車両用灯具のスクリーン上での配光パターンを示す図であり、（ａ）はレンズの上側入射面に入射した光による配光パターンを示す図であり、（ｂ）はレンズの中間入射面に入射した光による配光パターンを示す図であり、（ｃ）はレンズの下側入射面に入射した光による配光パターンを示す図であり、（ｄ）は（ａ）から（ｃ）の配光パターンが多重された車両用灯具としてのロービーム配光パターンを示す図である。 本発明に係る実施形態のレンズの中間入射面に入射した光によって形成されるスクリーン上での配光パターンを説明するための図であり、（ａ）は中間入射面に形成する光拡散部の配置密度を１００％とした比較のための図であり、（ｂ）は光拡散部の配置密度を５０％とした実施形態の図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。また、実施形態及び図中において、特に断りがない場合、「前」、「後」は、各々、車両の「前進方向」、「後進方向」を示し、「上」、「下」、「左」、「右」は、各々、車両に乗車する運転者から見た方向を示す。

本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図１に示す車両１０２の前方の左右の自動車用前照灯（１０１Ｒ、１０１Ｌ）のそれぞれに搭載される車両用灯具であり、以下では、左側走行用の車両用灯具について説明する。

本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口したハウジング（図示せず）と開口を覆うようにハウジングに取付けられるアウターレンズ（図示せず）を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット（図２参照）などが配置されている。

図２は、灯具ユニット１０の光照射光軸に沿った断面図である。
図２に示すように、灯具ユニット１０は、ヒートシンク２０と、ヒートシンク２０上に配置される光源３０と、光源３０を半ドーム状に覆うようにヒートシンク２０上に配置されるリフレクタ４０と、光源３０の前方側に配置されるレンズ５０と、リフレクタ４０とレンズ５０との間に配置されるシェード６０と、を備える。

（ヒートシンク）
ヒートシンク２０は、光源３０が発生する熱を放熱する部材であり、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミ等）や樹脂材料を用いて成形されるのが好適であり、本実施形態のヒートシンク２０はアルミダイカスト製のものとしている。

（光源）
光源３０は、半導体型光源を好適に用いることができ、本実施形態では、図示しない給電用の電気配線などが形成された基板３１上に発光チップ３２を設けた半導体型光源であるＬＥＤを用いている。
基板３１上に設ける発光チップ３２の数は特に限定されるものではなく、１つでも、複数でも良い。

また、発光チップ３２の形状も特に限定されるものではなく、正方形状でも、長方形状でも良い。
さらに、本実施形態では、ＬＥＤを用いた例を示しているが、ＬＤやＥＬ（有機ＥＬ）といった半導体型光源を用いるようにしても良い。

図２に示すように、本実施形態では、ヒートシンク２０上に発光チップ３２の発光面が上側を向くように基板３１が配置され、光源３０からの光は、上方側に照射されるようになっている。

（リフレクタ）
リフレクタ４０は、光源３０を半ドーム状に覆うようにヒートシンク２０上に配置され、光源３０からの光は、リフレクタ４０の反射面４１によってレンズ５０側に反射される。
リフレクタ４０に用いる材料は、熱伝導率が高い金属材料（例えば、アルミ等）や樹脂材料で、且つ、光不透過性の材料とすることが好ましく、例えば、ヒートシンク２０と同様に、アルミダイカスト製のものとすることができる。

リフレクタ４０の反射面４１は、回転楕円面（楕円）を基本とした自由曲面からなり、２つの焦点を有している。
そして、リフレクタ４０は、反射面４１の第１焦点Ｆ１が光源３０の発光中心若しくは発光中心の近傍に位置するとともに、第２焦点Ｆ２がシェード６０の上端近傍に位置するようにヒートシンク２０上に配置されている。

（レンズ）
レンズ５０は、例えば、ポリカーボネートやアクリルなどの透明樹脂材料を用いて形成することができる。
本実施形態では、レンズ５０は、光照射方向から見た正面視が円形状であり、図２に示すように、光が入射する入射面５１が平面状で、光が出射する出射面が前方側に突出する円弧状である非球面レンズを用いているが、例えば、入射面５１や出射面５２の面形状を自由曲面など他の形状で形成するようにしても良い。

なお、本実施形態のレンズ５０の入射面５１は、外観として見たときに上述のように平面状に見えるが、入射面５１には光拡散部（プリズム）が形成されているので、正確には多数の微細な突状が形成されているので完全な平面ではない。この光拡散部に関しては後ほど詳細に説明する。

また、レンズ５０は、入射面５１側にフランジ５３が設けられており、例えば、ヒートシンク２０に取付けられる図示しないレンズホルダによってフランジ５３が把持されて、レンズ５０は、レンズ５０の後方焦点がリフレクタ４０の第２焦点Ｆ２若しくは第２焦点Ｆ２近傍に位置するように配置されている。

（シェード）
シェード６０は、光不透過性の材料を用いて好適に形成することができ、図２に示すように、シェード６０の上端がリフレクタ４０の第２焦点Ｆ及びレンズ５０の後方焦点近傍に位置するようにヒートシンク２０に取付けられている。

そして、リフレクタ４０の反射面４１で反射され、レンズ５０側に向かう光のうちの一部の光を遮光してロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する。

次に、図３を参照しながらレンズ５０の入射面５１に形成される光拡散部について説明する。
図３は、レンズ５０の入射面５１側が見えるようにした斜視図である。
図３に示すように、レンズ５０は、光の入射する入射面５１の中央より上側の上側入射面５４と、入射面５１の中央を含む中間入射面５５と、中間入射面５５よりも下側の下側入射面５６と、を有するように構成されている。

そして、上側入射面５４、中間入射面５５、及び、下側入射面５６には、それぞれ光拡散部５７ａ、５７ｂ、５７ｃがほぼ均一に配置されるように多数形成されている。
このようにほぼ均一に配置することで組立時の取付誤差等によってレンズ５０の取付け位置が少しズレたとしても上側入射面５４、中間入射面５５、及び、下側入射面５６に入射する光の光拡散部５７ａ、５７ｂ、５７ｃによる光の拡散状態が変化せず、安定した光の拡散状態を得ることができる。

本実施形態では、光拡散部５７ａ、５７ｂ、５７ｃは、いずれも同じ形状のものとしている。
以下、これら光拡散部５７ａ、５７ｂ、５７ｃをまとめて呼ぶ場合には、単に光拡散部５７と記載する。

具体的には、光拡散部５７のそれぞれは底面がひし形形状で入射面５１から離れる方向（光源３０側）に向かって突出する突出高さが２０μｍのひし形四角錐としたプリズムである。

そして、図３に示すように、光拡散部５７のそれぞれは底面のひし形の２つの対角線が、左右方向（水平方向）及び上下方向（鉛直方向）に沿うように入射面５１に形成されている。

また、図３を見るとわかるように、上側入射面５４の光拡散部５７ａ及び下側入射面５６の光拡散部５７ｃは、それら入射面全体に隙間なく密に設けられている。

一方、中間入射面５５の光拡散部５７ｂは、中間入射面５５上にほぼ均一に配置されているが、その入射面全体に隙間なく設けられておらず、光拡散部５７ｂ同士の間が離間するように、光拡散部５７ｂが配置されている。

より具体的には、水平方向に隣接する光拡散部５７ｂａ、５７ｂｂの近い側の端がほぼ同じ鉛直線（点線Ｌ１参照）上に位置するように形成されており、各光拡散部５７ｂが離間するように、斜めに伸びる光拡散部５７ｂを設けない平面部５８が形成されている。
なお、上述したように、入射面５１が自由曲面で形成されるような場合もあり、この場合、平面部５８は、当然、その入射面５１の面形状に従った形状変化を有することになることは言うまでもなく、したがって、平面部５８は、面形状の変化の無い平坦な状態の部分ではなく、単に、光拡散部を設けていない状態の部分である。

本実施形態では、１つの光拡散部５７ｂに着目した時に、その光拡散部５７ｂの底面のひし形の４辺に接するように４つの同じひし形を描いた時に、この４つのひし形の部分が平面とされるとともに、その着目する１つの光拡散部５７ｂの底面のひし形の上下左右の端に４つの同じひし形の端が接触するように描いた時に、この４つのひし形の部分も平面とされることで、これらが繋がって斜めに伸びる平面部５８が形成されたものとなっている。

別の表現をすれば、平面部５８は、中間入射面５５全体に隙間なく密に光拡散部５７ｂを設けた状態を基準として、上下左右及び斜め方向に光拡散部５７ｂを一つ置きに間引くようにして平面とすることで構成されている。

このため、光拡散部５７ｂの配置状態の視点で見れば、中間入射面５５全体に隙間なく密に光拡散部５７ｂを設けた状態（配置密度１００％）に対して、その半分、つまり、配置密度が５０％の状態となるように、光拡散部５７ｂが中間入射面５５に形成されており、且つ、光拡散部５７ｂは、中間入射面５５全体に対してほぼ均一に分散配置されているように中間入射面５５に形成されている。

上記のような中間入射面５５とすると、平面部５８からレンズ５０内に入射する光は拡散されず、一方、光拡散部５７ｂからレンズ５０内に入射する光は、光拡散部５７ｂで拡散されるようにレンズ５０内に入射するので、中間入射面５５全体に光拡散部５７ｂを設ける場合と比較して、中間入射面５５に入射する光によって形成される配光パターンの暈し量を少なくすることができる。

一方、上側入射面５４及び下側入射面５６には、配置密度が１００％となるように、光拡散部５７ａ及び光拡散部５７ｃが隙間なく密に形成されている。

したがって、本実施形態では、光拡散部５７ｂの配置密度が上側入射面５４及び下側入射面５６に比べて低くなるようにされている中間入射面５５に入射する光によって形成される配光パターンの部分についてだけ暈し量が少ないものになっている。

図４は、スクリーン上での配光パターンを示す図であり、図４（ａ）は上側入射面５４に入射した光による配光パターンＰ１を示す図であり、図４（ｂ）は中間入射面５５に入射した光による配光パターンＰ２を示す図であり、図４（ｃ）は下側入射面５６に入射した光による配光パターンＰ３を示す図であり、図４（ｄ）は配光パターンＰ１、Ｐ２及びＰ３が多重されたロービーム配光パターンＬＰを示す図である。

図４を見るとわかるように、上側入射面５４（図４（ａ）参照）及び下側入射面５６（図４（ｃ）参照）に入射した光は、ロービーム配光パターンの拡散配光パターンを形成しており、中間入射面５５（図４（ｂ）参照）に入射した光は、上側カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２、下側カットオフラインＣＬ３を含むロービーム配光パターンの集光配光パターンを形成している。
なお、以下では、上側カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２、下側カットオフラインＣＬ３をまとめて単にカットオフラインＣＬと記載する場合がある。

そして、上述したように、中間入射面５５の光拡散部５７ｂは、配置密度が低くされており、このため中間入射面５５に入射する光によって形成する配光パターンの暈し量が少なくなっているので、以下で、図５を参照して説明するようにカットオフラインＣＬを視認しやすくなっている。

図５は、中間入射面５５に入射した光によって形成されるスクリーン上での配光パターンのカットオフラインＣＬの一部を拡大して示した図であり、図５（ａ）は比較のための図であり、中間入射面５５の光拡散部５７ｂの配置密度を１００％とした場合、つまり、中間入射面５５の光拡散部５７ｂを上側入射面５４及び下側入射面５６と同様に隙間なく密に配置した場合の図であり、図５（ｂ）は本実施形態の配置密度が５０％である場合の図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）のどちらの場合も、中間入射面５５に光拡散部５７ｂが形成されているので、その光拡散部５７ｂの配置密度が１００％（図５（ａ）参照）の場合も、配置密度が５０％（図５（ｂ）参照）の場合も、上側カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２、及び、下側カットオフラインＣＬ３の上側に光拡散部５７ｂで拡散された光が照射され、一点鎖線ＳＬで示す範囲まで配光が広がっている。

このため、カットオフラインＣＬを境として急激に暗くなるのが緩和され、ドライバーにとって視認性の良い状態となっている。
一方、光拡散部５７ｂの配置密度を５０％に低くして配光パターンの暈し量が少なくされると、カットオフラインＣＬの暈し量も少なくなるので、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の場合よりも、カットオフラインＣＬが明瞭なものとなる。

このため、カットオフラインＣＬが視認しやすくなるため、エイミングなどによる調整の際の作業性を良くすることができる。

本実施形態では、図３に示した上側入射面５４、中間入射面５５、及び、下側入射面５６は、上下方向の幅をそれぞれ入射面５１の上下方向の幅に対して１／３ずつの幅となるようにしているが、必ずしも、このように均等幅とする必要はなく、光拡散部５７ｂの配置密度を低くする中間入射面５５は、カットオフラインＣＬを主に形成する光が入射する入射面の部分をカバーする幅を有するようにされていれば良い。

このことから、中間入射面５５は、中間入射面５５の上下方向の幅が入射面５１の上下方向の幅の２０％以上４５％以下の幅を有するようにして、中間入射面５５の上下方向の幅のほぼ中間（中央）の部分が入射面５１の中央に位置するように設定するのが好適である。

また、上記実施形態では、光拡散部５７（５７ａ、５７ｂ及び５７ｃ）は、底面をひし形としたひし形四角錐からなるプリズムとして形成されていたが、必ずしも底面をひし形とすることに限定されるものではなく、底面が正四角形である正四角錐のようなプリズムとして形成されていても良く、必要に応じてその形状を変更しても良い。

さらに、本実施形態では、光拡散部５７の突出高さを２０μｍとしているが、突出高さを低くすると光の拡散量を小さくすることができ、大きくすると光の拡散量を大きくすることができるので必要な光の拡散状態に応じて、この突出高さを変更しても良い。

例えば、上側入射面５４よりも、下側入射面５６の方が入射する光が多くなるため、本実施形態のように下側入射面５６の光拡散部５７ｃは突出高さを２０μｍとして光が混ざり合うように光を拡散して色ムラを抑制するようにする一方で、上側入射面５４の光拡散部５７ａは突出高さを１０μｍ程度として、光拡散部５７ａ（プリズム）自体の光の拡散量を小さくするようにしても良い。

上側入射面５４には、光源３０からの直射光も入射し、この直射光を光の拡散量の大きい光拡散部５７ａ（プリズム）で拡散すると路面に光の拡散に伴う陰影（プリズムの陰影）が映る場合がある。
そして、上側入射面５４に入射する光は、他の部分に入射する光よりも少ないことを考えれば、この直射光の拡散に伴う陰影を抑制することを優先させて、上側入射面５４の光拡散部５７ａを、例えば、上述の突出高さが１０μｍ程度のものとして、他の入射面（中間入射面５５や下側入射面５６）の光拡散部５７ｂ、５７ｃに求められる光の拡散量よりも小さい光の拡散量、つまり、最も光の拡散量が小さくなるように形成しておくのが好適である。

以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、中間入射面５５の光拡散部５７ｂの配置密度を５０％とした場合について説明してきたが、カットオフラインＣＬの明瞭さ、つまり、エイミングなどの調整の際の作業性と、ドライバーにとっての視認性の良さとを考慮して、光拡散部５７ｂの配置密度を増やしたり減らしたりする設計上の調整を行っても良いことは言うまでもない。

また、上記実施形態では、左側走行用の車両用灯具を例示して説明してきたが右側走行用の車両用灯具においてもレンズの入射面に設けられる光拡散部を上述のようにすれば、同様の効果が得られるものであり、したがって、本発明は、左側走行用の車両用灯具に限定されるものではない。

このように、本発明は実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載からである。

１０ 灯具ユニット
２０ ヒートシンク
３０ 光源
３１ 基板
３２ 発光チップ
４０ リフレクタ
４１ 反射面
５０ レンズ
５１ 入射面
５２ 出射面
５３ フランジ
５４ 上側入射面
５５ 中間入射面
５６ 下側入射面
５７、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ 光拡散部
５８ 平面部
６０ シェード
ＣＬ カットオフライン
ＣＬ１ 上側カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
ＣＬ３ 下側カットオフライン
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
ＬＰ ロービーム配光パターン
Ｐ１、Ｐ３ 拡散配光パターン
Ｐ２ 集光配光パターン
１０１Ｌ、１０１Ｒ 自動車用前照灯
１０２ 車両

Claims (5)

1. 光源と前記光源の前方側に配置されるレンズとを備えるカットオフラインを有する配光を形成する車両用灯具であって、
   前記レンズは、光の入射する入射面の中央より上側の上側入射面と、前記中央を含む中間入射面と、前記中間入射面よりも下側の下側入射面と、を有し、
   前記上側入射面、前記中間入射面、及び、前記下側入射面には、光拡散部がほぼ均一に配置されるように形成されており、
   前記中間入射面に形成される前記光拡散部は、前記上側入射面及び前記下側入射面に形成される前記光拡散部よりも、配置密度が低くなるように形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記上側入射面に形成される光拡散部は、最も光の拡散量が小さくなるように形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. 前記中間入射面は、前記中央が前記中間入射面の上下方向の幅のほぼ中間に位置するように形成されており、
   前記中間入射面の上下方向の幅が、前記レンズの入射面全体の上下方向の幅の２０％以上４５％以下の幅とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記中間入射面に形成される前記光拡散部は、水平方向に隣接する前記光拡散部の近い側の端がほぼ同じ鉛直線上に位置するように形成されており、
   前記中間入射面には、各前記光拡散部が離間するように、斜めに伸びる前記光拡散部を設けない平面部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記光源を半ドーム状に覆うように設けられ、前記光源からの光を前記レンズ側に反射するリフレクタと、
   前記リフレクタと前記レンズとの間に配置され、前記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、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
   

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