JP5626059B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に係り、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具に関する。

近年、車両用灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が採用されるようになってきている。

この場合、発光ダイオードからの光をたとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域が上下幅の狭い横長形状となるようにできることが要望される場合がある。

このため、たとえば下記特許文献１に開示されているように、該発光ダイオードの光照射方向における前方にいわゆる偏光レンズを配置させたものが知られている。この偏光レンズは、横長の形状をなし、その横方向にほぼ同型の二つの凸レンズを互いに重ね合わせ部をもつようにして並設させた形状からなる非球面レンズとなっている。発光ダイオードは、該偏光レンズの前記重ね合わせ部に対向するようにして配置されるようになっている。これにより、発光ダイオードからの光は前記二つの凸レンズによって横方向に偏光されて照射されるとともに、この光の輝度は、各凸レンズの前記重ね合わせ部を通した発光ダイオードからの光の輝度とほぼ等しくなり、たとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域の全体がほぼ均一な明るさで光って見えるようになっている。

特開2007-48470号公報

しかし、上述した車両用灯具において、偏光レンズは、その中心に対して左右対称の形状をなし、該中心を発光ダイオード（発光素子）の光出射面に鉛直な軸に一致づけて配置されるように構成されたものとなっている。すなわち、図７（ａ）は、前記偏光レンズ２０、発光素子２１、および光照射領域２２の配置関係を概略的に示した図である。図７（ａ）に示すように、偏光レンズ２０を介した発光素子２１の光は、発光素子の光出射面に垂直な軸Ｐを中心に対称（γ＝δ）となって出射されるようになっていた。このため、光の指向性に裕度がなく、たとえば、比較的狭いスペースからなる灯具室内に発光素子２１および偏光レンズ２０とともに他の光学部材を配置させる場合において、その自由度がなくなるという不都合をもたらしていた。

そして、図７（ｂ）は、前記偏光レンズ２０を通した発光素子２１からの光をスクリーンに照射した場合の光照射領域２２を示した図である。図７（ｂ）に示すように、目標とする光照射領域２３を横長の矩形状としたい場合において、その両端において光が充分に照射されず、また、中央部において光照射領域の外側に無駄に照射されるという不都合が生じていた。このため、たとえば、目標とする光照射領域２３と同形のプリズム等のような他の光学部材を配置させるようにした場合、該光学部材からはみ出して光を照射させなければならず、光を無駄なく有効利用することができないという不都合をもたらしていた。

本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた光照射領域を形成できるとともに、該光照射領域を矩形状にでき、かつ、該光照射領域の輪郭にぼけのないシャープな形状とできる車両用灯具を提供することにある。

本発明の車両用灯具は、少なくとも発光素子と偏光レンズを内蔵して構成され、前記偏光レンズを特殊な形状とすることにより、上記目的を達成せんとするものである。

本発明は以下に示す構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、基板と、この基板に光出射面を上にして搭載された発光素子と、前記基板上に前記発光素子を被って配置され、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成された偏光レンズと、を備える車両用灯具であって、前記偏光レンズは、平面的に観て、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
（２）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記偏光レンズは、前記発光素子と対向する面に凹面が形成され、この凹面は前記第２方向に延在する仮想の軸を中心とする円弧面で構成されていることを特徴とする。
（３）本発明の車両用灯具は、（２）の構成において、平面的に観て、前記発光素子は、前記偏光レンズの前記円弧面の前記第１方向における中心に位置づけられていることを特徴とする。

このように構成された車両用灯具は、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた光照射領域を形成できるとともに、該光照射領域を矩形状にでき、かつ、該光照射領域の輪郭をぼけのないシャープな形状とすることができる。

本発明の車両用灯具に内蔵される偏光レンズの構成を示す図である。 本発明の車両用灯具に内蔵される発光素子および偏光レンズの配置関係を示すとともに、偏光レンズからの光の照射範囲を示した図である。 本発明の車両用灯具に内蔵される偏光レンズと該偏光レンズからの光の照射範囲を斜視的に示した図である。 前記偏光レンズを基台と一体化して構成した偏光レンズ体の構成を示す図である。 偏光レンズを介して発光素子の光照射領域に至る光路を偏光レンズの各部位に応じて複数示した図である。 図５に示す複数の各光路に沿った偏光レンズの断面と、これら断面の部位における光の光照射領域に至る経路を示した図である。 従来の偏光レンズを介した発光素子からの光の照射範囲の不都合を示す図である。

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）について詳細に説明する。なお、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。
(実施態様１)
〈全体の構成〉
図２は、本発明の車両用灯具の室内に内蔵される光源と偏光レンズを示した図である。図２に示す車両用灯具はたとえばクリアランスランプとして用いられるようになっている。
図２において、光源１は、基板３と、この基板３に搭載されたたとえば発光ダイオード等の発光素子５とから構成されている。発光素子５はその表面（基板３と反対側の表面）において光出射面を備え、該光出射面に対して垂直な軸Ｐを中心に放射状の広がりを有して光を照射できるようになっている。

そして、基板３上に発光素子５を被って偏光レンズ７が配置されている。この偏光レンズ７の構成については後に詳述するが、概略、図中ｘ方向の幅が図中ｙ方向（紙面に垂直方向）の幅よりも大きく形成され、図中ｙ方向に沿った断面は中心において最も高い凸状をなし、この凸状の高さは、図中ｘ方向に沿った一辺側（図中左側辺）から他辺（図中右側辺）にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されている。

発光素子５からの光は偏光レンズ７に入射し、偏光レンズ７からの出射光は前記基板３と平行な仮想の面（たとえばスクリーン）においてある光照射範囲をもって出射されるようになっている。以下、この光照射範囲によって画される領域を光照射領域９と称する。この場合、偏光レンズ７からの出射光は発光素子５の光出射面と垂直な軸Ｐに対して図中左側において角度αの広がりを有して光照射領域９の一部を照射し、前記軸Ｐに対して図中右側において角度βの広がりを有して光照射領域９の残りの部分を照射するようになっている。ここで、角度αと角度βにおいてはα＞βの関係を有するようになっている。このため、光照射領域９において、発光素子５の光出射面と垂直な軸Ｐに対して図中左側で光照射範囲（図中符号Ｌで示す）が大きく、前記軸Ｐに対して図中右側で光照射範囲（図中符号Ｒで示す）が小さくなるようになっている。このことは、光照射領域９が発光素子５の光出射面と垂直な軸Ｐに対して図中左側に変位（シフト）していることになる。このようにした場合、前記角度α、βの調整によって光の出射方向を設定でき、比較的狭いスペースの車両用灯具の室内に発光素子５および偏光レンズ７とともに内蔵される他の光学部材の配置において自由度を向上させることができる効果を奏するようになる。

また、図３は、光照射領域９の形状を明確に示すため、偏光レンズ７を斜視的に示した図となっており、前述した発光素子５、基板３は省略して示している。図３において、光照射領域９は、図中ｘ方向に長さａを有し、図中ｙ方向に幅ｂを有する横長の矩形状をなし、その輪郭においてぼけのないシャープな形状となっている。そして、この光照射領域９における光の輝度はたとえば均一になるように偏光レンズ７からの光が照射されるようになっている。このようにした場合、車両用灯具の室内に配置されるたとえばプリズム等のような他の光学部材に光を照射する必要のある場合に、該光学部材の所定の領域内に光を照射でき、該領域からはみ出して光を照射するようなことがなく、光に無駄のない有効利用を図る効果を奏するようになる。
〈偏光レンズの構成〉
図１は偏光レンズ７の構成を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線における断面図、（ｄ）は図（ａ）のｄ−ｄ線における断面図である。

まず、偏光レンズは、図１（ａ）に示すように、平面的に観た場合、図中ｘ方向（第１方向と称する場合がある）の幅が図中ｙ方向（第２方向と称する場合がある）の幅よりも大きく形成されている。そして、図中ｙ方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺７Ａおよび第２弧状辺７Ｂをなしている。この場合、たとえば、第１弧状辺７Ａは第２弧状辺７Ｂよりも径（曲率）が大きく形成されている。そして、図中ｘ方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺７Ａおよび第２弧状辺７Ｂを連結させた滑らかな曲線辺７Ｃをなしている。

また、図中ｙ方向に沿った断面である図１（ｄ）に示すように、中心において最も高い凸状をなし、この凸状の高さは、図中ｘ方向に沿った断面である図１（ｃ）に示すように、第１弧状辺側７Ａから前記第２弧状辺７Ｂ側にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されている。

さらに、偏光レンズ７は、その底面である図１（ｂ）に示すように、発光素子５と対向する面に凹面７Ｄ（図１（ｃ）参照）が形成され、この凹面７Ｄは図中ｙ方向に延在する仮想の軸Ｑを中心とする円弧面（円柱面）で構成されている。なお、図１（ａ）、（ｂ）には、偏光レンズ７の他に発光素子５をも併せ描画しており、発光素子５は、偏光レンズ７の凹面７Ｄのほぼ中心に位置づけられるにようになっている。

図４は、前記偏光レンズ７を具備した偏光レンズ体１１を示した図である。図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は平面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のｃ−ｃ線における断面図、図４（ｄ）は正面図、および図４（ｅ）は側面図である。図４において、偏光レンズ体１１は、偏光レンズ７を比較的小さく形成する場合もあることに鑑み、基台１３とともに一体化して構成し、取り扱いが容易になる構成となっている。また、これにより、偏光レンズ７は、基台１３によってたとえば基板３に取り付け易い構成となっている。

そして、このように偏光レンズ７と基台１３を具備する偏光レンズ体１１はたとえば樹脂材の一体成形によって形成されるようになっている。図４（ａ）、（ｂ）において、基台１３において偏光レンズ７の両脇に一対の孔１３Ａが形成されており、これら孔１３Ａは樹脂材の成形を行い易くするための孔となっている。
〈偏光レンズの特性〉
このような構成からなる偏光レンズは、次に示すような特性を有するようになっている。

図５は、図２に対応させて示した図であり、偏光レンズ７の各部位における発光素子５の光路を示している。光路は、図中I、II、III、IV、Vのたとえば５つを示し、I、II、III、IV、Vの各光路は、偏光レンズ７の図中左端側から図中右端側へかけてほぼ等間隔に割り振られて示している。なお、このうち光路III上における光は発光素子５の光出射面に垂直な軸にほぼ一致づけて照射される光を示している。

図５において、発光素子５からの光は偏光レンズ７の裏面（基板３に対向する面）に形成された凹面７Ｄに入射されるようになっている。この凹面７Ｄによって発光素子５からの光は反射することなく効率的に偏光レンズ７内に入射できるようになっている。偏光レンズ７を透過した光は、偏光レンズ７の表面（基板３と反対側の面）から出射されるようになっている。この場合、光路I、II、III、IV、Vにおいて、偏光レンズ７の表面の角度（たとえば基板の面に対する角度）に応じた出射角で光が出射され、光路I、II、III、IV、Vを含む全体の光が、発光素子５の光出射面に垂直な軸Ｐに対して図中左側へ変位（シフト）するように光照射領域９に照射されるようになっている。

また、図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ、図５に示す光路I、II、III、IV、Vの個所における偏光レンズ７の断面を示した図である。すなわち、偏光レンズ７の前記第１弧状辺７Ａから前記第２弧状辺７Ｂへかけて断続的に示した断面に相当している。なお、図６は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す偏光レンズ７は、図４に示した偏光レンズ体１１に一体に形成されたレンズとして示したものとなっている。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す偏光レンズ７の断面はいずれも凸状となっており、発光素子５からの光の出射光をほぼ平行（図中ｙ方向において平行）となるように集光させるようになっている。これにより、光照射領域は、その幅ｂが長さａに沿って均一となり、光照射領域９の輪郭においてぼけのないシャープな形状とすることができる。なお、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）において、各光照射領域９の発光素子５からの距離が異なっているのは、光路I、II、III、IV、Vにおける発光素子５から光照射領域９までの光路長に対応づけて示しているからである。

なお、上述した偏光レンズ７において、その第１弧状辺７Ａおよび第２弧状辺７Ｂのそれぞれの径（曲率）、あるいは第１弧状辺７Ａから第２弧状辺７Ｂへの方向（ｘ方向）に直交する面での断面における凸状の径（曲率）は、発光素子５から光照射領域９までの距離、あるいは光照射領域９の長さａおよび幅ｂの大きさに応じて任意に設定し得ることはいうまでもない。

このように構成された車両用灯具は、発光素子５の光出射面に垂直な軸Ｐに対して一方の側に変位させた光照射領域９を形成できるようになる。このため、比較的狭いスペースからなる灯具室内に発光素子５および偏光レンズ７とともに内蔵される他の光学部材の配置において自由度を向上させることができる。また、発光素子５の該光照射領域９を矩形状にでき、かつ、該光照射領域９の輪郭をぼけのないシャープな形状とすることができる。このため、灯具室内に配置されるたとえばプリズム等のような他の光学部材に光を照射する必要のある場合に、該光学部材の所定の領域内に光を照射でき、該領域からはみ出して光を照射するようなことがなく、光に無駄のない有効利用を図ることができる。

なお、上述した車両用灯具はクリアランスランプとして用いられるものを例に挙げて示したものである。しかし、本発明は、クリアランスランプに限定されることはなく、他の車両用灯具にも適用できることはいうまでもない。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１……光源、３……基板、５、２１……発光素子、７……偏光レンズ、７Ａ……第１弧状辺、７Ｂ……第２弧状辺、７Ｃ……滑らかな曲線辺、７Ｄ……凹面、９、２２……光照射領域、１１……偏光レンズ体、１３……基台、１３Ａ……孔、２０……偏光レンズ（従来の非球面レンズ）。

Claims (3)

1. 基板と、この基板に光出射面を上にして搭載された発光素子と、前記基板上に前記発光素子を被って配置され、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成された偏光レンズと、を備える車両用灯具であって、
   前記偏光レンズは、平面的に観て、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、
   前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されており、
   前記偏光レンズは、前記発光素子と対向する面の周囲に一体に形成された基台を備え、前記基台には偏光レンズの両脇に一対の孔が形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記偏光レンズは、前記発光素子と対向する面に凹面が形成され、この凹面は
   前記第２方向に延在する仮想の軸を中心とする円弧面で構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. 平面的に観て、前記発光素子は、前記偏光レンズの前記円弧面の前記第１方向における中心に位置づけられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。

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