JP2015018702A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】異形レンズを備える車両用灯具において、前方車両や歩行者にグレアを与えないようにする。【解決手段】投影レンズ６は、メインレンズ６ａ、左サブレンズ６ｂ、および右サブレンズ６ｃを有する。リフレクタ４は、光源２から出射された光線Ｌ６、Ｌ７を反射する。リフレクタ４は、メインレンズ６ａの焦点あるいはその近傍に焦点を有する。シェード５が第１位置に配置されている場合、光線Ｌ５を遮ることにより、投影レンズ６の前方にロービームパターンを形成する。シェード５が第２位置に配置されている場合、光線Ｌ６、Ｌ７は、メインレンズ６ａを通過することにより、投影レンズ６の前方にハイビームパターンを形成する。シェード５が第１位置に配置されている場合、リフレクタ４により反射されない光線Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０は、シェード５、左マスク部７ｂ、および右マスク部７ｃに遮られ、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを通過することが阻止される。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載される灯具に関する。

この種の灯具として、光源から出射された光の一部をリフレクタで所定の向きに反射し、投影レンズを通じて車両の前方を照明する前照灯が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１１９１８４号公報

特許文献１に記載の投影レンズは、円形の周縁形状を有している。近年、例えば意匠性を向上させるために、円形ではない様々な周縁形状を有する投影レンズの使用が求められる場合がある。異形レンズと称されることのあるこのような投影レンズは、一体に成形された第１領域と第２領域を有している。第１領域は、主にリフレクタからの反射光が通過する領域である。第２領域は、第１領域の例えば左右方向外側に延長するように成形される。光源から出射された光のうち、リフレクタによる制御を受けない一部が第２領域を通過すると、配向制御がなされずに前方車両や歩行者にグレアを与える場合がある。

よって本発明の目的は、異形レンズを備える車両用灯具において、前方車両や歩行者にグレアを与えないようにする技術を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、車両に搭載される灯具であって、
光源と、
前記光源から出射された光の第１部分を反射するリフレクタと、
第１位置と第２位置の間で変位可能であるシェードと、
第１領域および第２領域を有する投影レンズとを備え、
前記リフレクタは、前記第１領域の焦点あるいはその付近に焦点を有し、
前記シェードが前記第１位置に配置されている場合、前記光の第１部分を部分的に遮ることにより、前記投影レンズの前方に第１パターンを形成し、
前記シェードが前記第２位置に配置されている場合、前記光の第１部分は前記第１領域を通過することにより、前記投影レンズの前方に前記第１パターンと異なる第２パターンを形成し、
前記シェードが前記第１位置に配置されている場合に、前記光源から出射された光の第２部分が前記第２領域を通過することを阻止する遮光部材をさらに備える。

このような構成によれば、例えばリフレクタによる配向制御を受けない光が、異形レンズに固有の部分である第２領域に入射することにより、前方車両や歩行者にグレアを与えることを防止できる。なお「異形レンズに固有の部分」とは、リフレクタの焦点との関連付けがなされていない部分と定義できる。

前記シェードが前記第２位置に配置されている場合、前記光の第２部分は前記第２領域を通過することにより、前記光の第１部分とともに前記第２パターンを形成する構成としてもよい。

このような構成によれば、リフレクタによる配向制御を受けない光の少なくとも一部を、第２パターンの照度を高めるために利用することが可能となる。すなわち光源から出射された光の利用効率を高めるとともに、前方視認性を向上させることができる。

ここで前記投影レンズの前記第２領域は、前記光源あるいはその付近に焦点を有するレンズである構成としてもよい。この場合、リフレクタによる配向制御を受けない光を第２パターンの形成に寄与させるにあたり、より正確な光線制御を行なうことが可能となる。

前記遮光部材は、前記シェードの一部と、前記投影レンズを保持する部材の一部の少なくとも一方とすることができる。この場合、配光パターンの切替を行なうことができる灯具に必須である構成要素の一部を遮光部材として利用することにより、部品コストを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る前照灯ユニットの外観を示す斜視図である。 前照灯ユニットの構成要素の一部を模式的に示す縦断面図である。 前照灯ユニットにより形成される配光パターンを模式的に示す図である。 前照灯ユニットが備えるレンズホルダを後方から見た斜視図である。 前照灯ユニットの構成要素の一部を模式的に示す横断面図である。 前照灯ユニットの構成要素の一部を模式的に示す縦断面図である。

添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態例について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。また以降の説明に用いる「右」および「左」は、運転席から見た左右の方向を示している。

図１は、本発明の一実施形態に係る前照灯ユニット１（灯具の一例）の外観を示す斜視図である。前照灯ユニット１は、図示しないランプハウジングと透光カバーにより区画される灯室の内部に配置され、車両の前端部に搭載される。前照灯ユニット１は、光源２、ヒートシンク３、リフレクタ４、シェード５、投影レンズ６、およびレンズホルダ７を備えている。

図２は、投影レンズ６の光軸Ａに沿う前照灯ユニット１の縦断面を左側方から見た図であり、光源２、ヒートシンク３、リフレクタ４、シェード５、および投影レンズ６の位置関係を模式的に示す。その他の部品は図示を省略している。

光源２は、ヒートシンク３の上部に配置されている。光源２は、例えば半導体発光素子である白色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ヒートシンク３は、熱伝導性の高い材料で形成されており、光源２より発生した熱を放出する。

リフレクタ４の内面は反射面４ａとされている。リフレクタ４は、反射面４ａが光源２に対向するように配置される。反射面４ａは、光軸Ａを中心軸とする略楕円球面の一部を構成するように形成されている。光源２は、反射面４ａの縦断面を構成する楕円の第１焦点に配置されており、光源２から出射された光が上記楕円の第２焦点Ｆに収束するように構成されている。

シェード５は、図示しないアクチュエータに連結された回動軸５ａを有している。例えば車両に搭載された統合制御部からの制御信号に基づいてアクチュエータが動作されることにより回動軸５ａが回転し、シェード５が回動軸５ａを中心に回動される。シェード５は、実線で示す第１位置と、二点鎖線で示す第２位置との間で回動（変位）可能とされている。

図１に示すように、投影レンズ６は、メインレンズ６ａ、左サブレンズ６ｂ、および右サブレンズ６ｃを備えている。左サブレンズ６ｂは、メインレンズ６ａの左側に配置され、メインレンズ６ａと一体に成形されている。右サブレンズ６ｃは、メインレンズ６ａの右側に配置され、メインレンズ６ａと一体に成形されている。

メインレンズ６ａは、その後側焦点がリフレクタ４の反射面４ａの第２焦点Ｆに一致するように配置されている。左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃは、それぞれの後側焦点が光源２の配置されている位置と一致するように配置されている。レンズホルダ７は、メインレンズ６ａ、左サブレンズ６ｂ、および右サブレンズ６ｃが当該配置条件を満足するように、投影レンズ６を支持している。

図２に示すように、光源２から出射された光は、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を含んでいる。リフレクタ４は、光源２から出射された光の一部（光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３；光の第１部分の一例）を反射する。光線Ｌ４は、リフレクタ４に反射されることなく、投影レンズ６に向かう。

メインレンズ６ａは、後方より入射した光を前方に照射し、後側焦点上の像を車両前方に反転像として投影する。図２に実線で示す第１位置にシェード５が配置されている場合、光線Ｌ１と光線Ｌ４はシェード５により遮られ、メインレンズ６ａに到達しない。光線Ｌ２と光線Ｌ３は、シェード５の上端縁５ｂの上方を通過し、メインレンズ６ａに到達する。シェード５の上端縁５ｂは、上記の第２焦点Ｆの近傍で左右方向に延びている。上端縁５ｂの形状がメインレンズ６ａにより反転投影されることにより、図３の（ａ）に示すロービームパターンＬＰが車両の前方に形成される。ロービームパターンＬＰは、上端縁５ｂの形状に対応するカットオフラインＣＬを有し、その下方が照明領域とされている。ロービームパターンＬＰは、車両の比較的近距離前方を照明する配光パターンである。

図２に二点鎖線で示す第２位置にシェード５が配置されている場合、上記の遮光状態が解除され、光線Ｌ２と光線Ｌ３に加えて光線Ｌ１と光線Ｌ４もメインレンズ６ａに到達する。これにより、図３の（ｂ）に示すように、ハイビームパターンＨＰが形成される。ハイビームパターンＨＰは、車両の前方の広範囲を比較的遠方まで照明する配光パターンである。

図４は、投影レンズ６を保持するレンズホルダ７を後方から見た外観を示す図である。レンズホルダ７は、左サブレンズ６ｂの後方に配置された左マスク部７ｂと、右サブレンズ６ｃの後方に配置された右マスク部７ｃを備えている。左マスク部７ｂと右マスク部７ｃにより、開口７ａが区画されている。メインレンズ６ａの背面のほぼ全体が、開口７ａを通じて後方に露出している。

左マスク部７ｂは、左スリット７ｄを形成している。左サブレンズ６ｂの背面の一部が、左スリット７ｄを通じて後方に露出している。右マスク部７ｃは、右スリット７ｅを形成している。右サブレンズ６ｃの背面の一部が、右スリット７ｅを通じて後方に露出している。

図５は、光源２、リフレクタ４、シェード５、メインレンズ６ａ、左サブレンズ６ｂ、右サブレンズ６ｃ、左マスク部７ｂ、および右マスク部７ｃの位置関係を模式的に示す横断面図である。図５の（ａ）は、シェード５が第１位置に配置されている場合を示す。図５の（ｂ）は、シェード５が第２位置に配置されている場合を示す。

図５の（ａ）に示すように、光源２から出射された光は、光線Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０を含んでいる。光線Ｌ５と光線Ｌ６（光の第１部分の一例）は、リフレクタ４の反射面４ａにより前方へ反射される。光線Ｌ５は、シェード５に遮られ、投影レンズ６に到達しない。光線Ｌ６は、シェード５の上方を通過し、メインレンズ６ａに到達する。したがって光線Ｌ６は、上述の光線Ｌ２、Ｌ３とともに、図３の（ａ）に示すロービームパターンＬＰの形成に寄与する。

光線Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０（光の第２部分の一例）は、リフレクタ４の反射面４ａに反射されることなく、投影レンズ６へ向かう。光線Ｌ７と光線Ｌ８は、シェード５に遮られ、投影レンズ６に到達しない。換言すると、シェード５は、光源２から出射された光のうち、リフレクタ４の反射面４ａに反射されていない光の一部を遮ることが可能な形状および配置とされている。

図５の（ｂ）に示すようにシェード５による遮光が解除されると、光線Ｌ６に加えて光線Ｌ５がメインレンズ６ａに到達する。したがって光線Ｌ５は、図３の（ｂ）に示すハイビームパターンＨＰの形成に寄与する。

さらに光線Ｌ７がシェード５を通過し、左マスク部７ｂにより形成された左スリット７ｄを通じて左サブレンズ６ｂに入射する。また光線Ｌ８がシェード５を通過し、右マスク部７ｃにより形成された右スリット７ｅを通じて右サブレンズ６ｃに入射する。左サブレンズ６ｂを通過した光線Ｌ７と右サブレンズ６ｃを通過した光線Ｌ８は、上述の光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６とともに、ハイビームパターンＨＰの形成に寄与する。

具体的には、光線Ｌ７と光線Ｌ８は、それぞれ左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃによる配向制御を受け、図３の（ｂ）に示すハイビームパターンＨＰの中央領域ＣＺに向かう。メインレンズ６ａを通過した光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６によりハイビームパターンＨＰが形成され、さらに左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを通過した光線Ｌ７、Ｌ８により中央領域ＣＺが照明されるため、中央領域ＣＺの照度が高まる。

換言すると、左スリット７ｄと右スリット７ｅは、シェード５が第２位置に配置されている場合に、光源２から出射された光のうち、リフレクタ４の反射面４ａに反射されていない光の一部を通過させることが可能な形状および配置とされている。

光線Ｌ９と光線Ｌ１０は、それぞれ左マスク部７ｂと右マスク部７ｃにより引き続き遮られ、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを通過することはない。

図６は、光源２、ヒートシンク３、リフレクタ４、シェード５、左サブレンズ６ｂ、および左マスク部７ｂの位置関係を模式的に示す縦断面図である。光源２から出射された光のうち、リフレクタ４による反射を受けない光線Ｌ７と光線Ｌ９が図示されている。

シェード５が実線で示す第１位置に配置されている場合、光線Ｌ７はシェード５に遮られ、左サブレンズ６ｂに到達しない。一方、シェード５が二点鎖線で示す第２位置に配置されている場合、光線Ｌ７は、左スリット７ｄを通じて左サブレンズ６ｂに入射する。光線Ｌ９は、シェード５の位置によらず左マスク部７ｂにより遮られ、左サブレンズ６ｂを通過することはない。

以上説明したように、本実施形態に係る前照灯ユニット１においては、投影レンズ６がメインレンズ６ａ（第１領域の一例）に加え、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃ（第２領域の一例）を有している。リフレクタ４の焦点は、メインレンズ６ａの後方焦点に一致している。リフレクタ４は、光源２から出射された光が含む光線Ｌ１〜Ｌ１０のうち、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６（光の第１部分の一例）を反射する。シェード５が第１位置に配置されている場合、光線Ｌ１、Ｌ５が遮られて（光の第１部分が部分的に遮られて）、投影レンズ６の前方にロービームパターンＬＰ（第１パターンの一例）が形成される。

光線Ｌ１〜Ｌ１０のうち、光線Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０（光の第２部分の一例）は、リフレクタ４による反射を受けない。光線Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８は、シェード５の一部（遮光部材の一例）により遮られ、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを通過することが阻止される。また光線Ｌ９、Ｌ１０は、それぞれレンズホルダ７（投影レンズを保持する部材の一例）の一部である左マスク部７ｂと右マスク部７ｃ（遮光部材の一例）により遮られ、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを通過することが阻止される。

このような構成によれば、例えばリフレクタ４による配向制御を受けない光が、異形レンズに固有の部分である左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃに入射することにより、前方車両や歩行者にグレアを与えることを防止できる。なお「異形レンズに固有の部分」とは、リフレクタ４の焦点との関連付けがなされていない部分と定義できる。本実施形態においては、メインレンズ６ａの焦点は、リフレクタ４の焦点と関連付けがなされている。一方、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃはそのような関連付けがなされていない。したがって、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃは、異形レンズに固有の部分であると言える。

上記の遮光機能は、シェード５の一部とレンズホルダ７の一部により実現されている。これらは配光パターンの切替を行なうことができる灯具において必須の構成要素であるため、部品コストを抑制することができる。

シェード５が第２位置に配置されている場合、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６（光の第１部分の一例）は、メインレンズ６ａ（第１領域の一例）を通過し、投影レンズ６の前方にロービームパターンＬＰとは異なるハイビームパターンＨＰ（第２パターンの一例）を形成する。このとき光線Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８（光の第２部分の一例）は、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃ（第２領域の一例）を通過し、ハイビームパターンＨＰの形成に寄与する。

このような構成によれば、リフレクタ４による配向制御を受けない光の少なくとも一部を、ハイビームパターンＨＰの照度を高めるために利用することが可能となる。すなわち光源から出射された光の利用効率を高めるとともに、前方視認性を向上させることができる。

本実施形態においては、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃは、光源２が配置されている位置に焦点を有している。このような構成によれば、リフレクタ４による配向制御を受けない光をハイビームパターンＨＰの形成に寄与させるにあたり、より正確な光線制御を行なうことが可能となる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

光源２として、必ずしも白色発光ダイオードを用いることを要しない。レーザダイオードや有機ＥＬ素子等の半導体発光素子を用いてもよいし、ハロゲンランプやＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプなどのバルブ光源を用いてもよい。

リフレクタ４の配光制御を受けていない光が左サブレンズ６ｂおよび右サブレンズ６ｃを通過することを阻止するために、必ずしもシェード５の一部とレンズホルダ７の一部（左マスク部７ｂと右マスク部７ｃ）の双方を使用することを要しない。所望の遮光機能を実現できるのであれば、いずれか一方のみを用いて製品コストを抑制する構成としてもよい。

メインレンズ６ａの後方焦点は、必ずしもリフレクタ４の第２焦点Ｆと一致していることを要しない。当該後方焦点は、第２焦点Ｆの付近に配置されうる。ここで「付近」とは、所望のロービームパターンＬＰおよびハイビームパターンＨＰの形成に支障のない範囲で、第２焦点Ｆからの逸脱を許容する表現である。

左サブレンズ６ｂおよび右サブレンズ６ｃの各後方焦点は、必ずしも光源２が設けられている位置と一致していることを要しない。各後方焦点は、光源２が設けられている位置の付近に配置されうる。ここで「付近」とは、リフレクタ４の配向制御を受けていない光をハイビームパターンＨＰの形成に寄与させるにあたって支障のない範囲で、光源２が設けられている位置からの逸脱を許容する表現である。

異形レンズとしての投影レンズ６に固有の部分、すなわちリフレクタ４の配光制御を受けていない光が通過する部分は、必ずしもレンズとして形成されることを要しない。車両前方を支障なく照明可能である限りにおいて、左サブレンズ６ｂと右サブレンズ６ｃを素通しの透光部材で置き換えてもよい。

１：前照灯ユニット、２：光源、４：リフレクタ、５：シェード、６：投影レンズ、６ａ：メインレンズ、６ｂ：左サブレンズ、６ｃ：右サブレンズ、７：レンズホルダ、７ｂ：右マスク部、７ｃ：左マスク部、Ｆ：リフレクタの焦点、ＨＰ：ハイビームパターン、ＬＰ：ロービームパターン

Claims (5)

1. 車両に搭載される灯具であって、
   光源と、
   前記光源から出射された光の第１部分を反射するリフレクタと、
   第１位置と第２位置の間で変位可能であるシェードと、
   第１領域および第２領域を有する投影レンズとを備え、
   前記リフレクタは、前記第１領域の焦点あるいはその付近に焦点を有し、
   前記シェードが前記第１位置に配置されている場合、前記光の第１部分を部分的に遮ることにより、前記投影レンズの前方に第１パターンを形成し、
   前記シェードが前記第２位置に配置されている場合、前記光の第１部分は前記第１領域を通過することにより、前記投影レンズの前方に前記第１パターンと異なる第２パターンを形成し、
   前記シェードが前記第１位置に配置されている場合に、前記光源から出射された光の第２部分が前記第２領域を通過することを阻止する遮光部材をさらに備える、灯具。
2. 前記シェードが前記第２位置に配置されている場合、前記光の第２部分は前記第２領域を通過することにより、前記光の第１部分とともに前記第２パターンを形成する、請求項１に記載の灯具。
3. 前記投影レンズの前記第２領域は、前記光源あるいはその付近に焦点を有するレンズである、請求項２に記載の灯具。
4. 前記遮光部材は、前記シェードの一部である、請求項１から３のいずれか一項に記載の灯具。
5. 前記遮光部材は、前記投影レンズを保持する部材の一部である、請求項１から４のいずれか一項に記載の灯具。