JP4926642B2 - Lighting fixtures for vehicles - Google Patents
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Description
本願発明は、光源およびその灯具前方側に配置されたレンズにより所定の配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具に関するものである。 The present invention relates to a vehicular illumination lamp configured to form a predetermined light distribution pattern by a light source and a lens disposed on the front side of the lamp.
従来より、コーナリングランプやヘッドランプの灯具ユニット等においては、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源からの光を、その灯具前方側に配置されたレンズにより灯具前方へ向けて偏向出射させ、これにより所定の配光パターンを形成するように構成されたものが知られている。 Conventionally, in a lamp unit of a cornering lamp or a headlamp, light from a light source disposed on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp is deflected and emitted toward the front of the lamp by a lens disposed on the front side of the lamp. Thus, there is known one configured to form a predetermined light distribution pattern.
例えば「特許文献1」には、コーナリングランプとしての構成例が記載されており、また「特許文献2」や「特許文献3」には、ヘッドランプの灯具ユニットとしての構成例が記載されている。
For example, “
なお「特許文献4」には、ヘッドランプにおけるプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、その投影レンズの表面形状が通常の投影レンズとは異なる形状に設定されたものが記載されている。 “Patent Document 4” describes a projector-type lamp unit in a headlamp in which the surface shape of the projection lens is set to a shape different from that of a normal projection lens.
コーナリングランプやヘッドランプの灯具ユニット等の車両用照明灯具は、車両の車体形状に沿って配置されることが多いので、そのレンズについても車体形状に沿った表面形状で形成することが、灯具レイアウトの自由度を高めたり、車両の意匠性を高める観点から好ましい。 Since vehicle illumination lamps such as cornering lamps and headlamp lamp units are often arranged along the shape of the vehicle body, it is also possible to form the lens with a surface shape along the shape of the vehicle. From the viewpoint of increasing the degree of freedom of the vehicle and improving the design of the vehicle.
しかしながら、上記「特許文献2」および「特許文献3」に記載された車両用照明灯具においては、そのレンズとして平凸レンズが用いられており、また、上記「特許文献1」に記載された車両用照明灯具においては、そのレンズとして前方側表面が楕円球面で構成されたものが用いられており、いずれも車体形状に沿ったものとはなっていない。このため、灯具レイアウトや車両デザインの自由度を高める上で不十分である、という問題がある。
However, in the vehicular illumination lamp described in the above-mentioned “
なお、上記「特許文献4」に記載された灯具ユニットの投影レンズは、通常の投影レンズとは異なる表面形状を有しているが、この場合においても、表面形状としてある程度の規則性を有しており、車体形状に即応した表面形状にはなっていない。 The projection lens of the lamp unit described in “Patent Document 4” has a surface shape different from that of a normal projection lens. However, even in this case, the surface shape has a certain degree of regularity. The surface shape does not correspond to the vehicle body shape.
また、仮に、レンズの前方側表面を車体形状等に沿った自由曲面で構成したとしても、単にそれだけでは所望する配光パターンを精度良く形成することはできない。 Further, even if the front surface of the lens is configured with a free-form surface along the shape of the vehicle body, a desired light distribution pattern cannot be formed with high accuracy.
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光源およびその灯具前方側に配置されたレンズにより所定の配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、そのレンズの前方側表面を自由曲面で構成した場合であっても、所望する配光パターンを精度良く形成することができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a vehicular illumination lamp configured to form a predetermined light distribution pattern by a light source and a lens disposed on the front side of the lamp, Even if it is a case where the front side surface of a lens comprises a free-form surface, it aims at providing the illumination lamp for vehicles which can form a desired light distribution pattern with sufficient accuracy.
本願発明は、レンズの前方側表面を自由曲面で構成するとともに、その後方側表面についても所定の自由曲面で構成することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。 In the present invention, the front surface of the lens is configured with a free curved surface, and the rear surface thereof is configured with a predetermined free curved surface so as to achieve the above object.
すなわち、本願第1の発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源と、この光源の灯具前方側に配置され、該光源からの光を灯具前方へ向けて偏向出射させるレンズとを備えてなり、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記レンズの前方側表面が、第1の自由曲面で構成されており、
上記前方側表面からの出射光の上記光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されており、
上記レンズの後方側表面が、上記各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されており、
上下方向の目標出射角度が、上記光軸よりも上方側においては上下方向開き角度が大きくなっても一定値に維持される一方、上記光軸よりも下方側においては上下方向開き角度が大きくなるに従って大きくなるように設定されている、ことを特徴とするものであり、
また、本願第2の発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源と、この光源の灯具前方側に配置され、該光源からの光を灯具前方へ向けて偏向出射させるレンズとを備えてなり、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記レンズの前方側表面が、第1の自由曲面で構成されており、
上記前方側表面からの出射光の上記光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されており、
上記レンズの後方側表面が、上記各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されており、
上下方向の目標出射角度が、上記光軸に対して上下いずれの側においても、上下方向開き角度が大きくなるに従って大きくなるように設定されており、かつ、上記光軸の下方側においては上記光軸の上方側におけるよりも上記目標出射角度の変化率が小さい値に設定されている、ことを特徴とするものである。
That is, the vehicular illumination lamp according to the first invention of the present application is:
A light source disposed on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp, and a lens disposed on the front side of the lamp of the light source and deflecting and emitting light from the light source toward the front of the lamp. In a vehicular lighting fixture configured to form a pattern,
The front surface of the lens is composed of a first free-form surface,
The emission angle of the light emitted from the front surface with respect to the optical axis is set as a target emission angle for each point on the front surface,
The rear surface of the lens is composed of a second free-form surface formed by continuously forming a surface element having an inclination angle for realizing light emission at a target emission angle set for each point. And
The target emission angle in the vertical direction is maintained at a constant value even if the vertical opening angle is increased above the optical axis, while the vertical opening angle is increased below the optical axis. Is set to be larger according to
Moreover, the vehicular illumination lamp according to the second invention of the present application is:
A light source disposed on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp, and a lens disposed on the front side of the lamp of the light source and deflecting and emitting light from the light source toward the front of the lamp. In a vehicular lighting fixture configured to form a pattern,
The front surface of the lens is composed of a first free-form surface,
The emission angle of the light emitted from the front surface with respect to the optical axis is set as a target emission angle for each point on the front surface,
The rear surface of the lens is composed of a second free-form surface formed by continuously forming a surface element having an inclination angle for realizing light emission at a target emission angle set for each point. And
The target emission angle in the vertical direction is set so as to increase as the vertical opening angle increases on either side above and below the optical axis, and the light on the lower side of the optical axis. The change rate of the target emission angle is set to a value smaller than that on the upper side of the shaft .
上記「車両用照明灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、コーナリングランプ、ヘッドランプの灯具ユニット、フォグランプ等が採用可能である。 The type of the “vehicle illumination lamp” is not particularly limited, and, for example, a cornering lamp, a headlamp lamp unit, a fog lamp, or the like can be employed.
上記「灯具前後方向」は、車両前後方向と一致していてもよいし一致していなくてもよい。 The “lamp front-rear direction” may or may not coincide with the vehicle front-rear direction.
上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子の発光チップ、放電バルブの放電発光部、ハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。さらに、上記「光源」として、このような一次光源のほかに、該一次光源からの光をリフレクタやレンズ等により略一点に収束させることにより形成される二次光源を採用することも可能である。 The type of the “light source” is not particularly limited, and for example, a light emitting chip of a light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode, a discharge light emitting part of a discharge bulb, a filament of a halogen bulb, etc. can be employed. Further, as the “light source”, in addition to such a primary light source, a secondary light source formed by converging light from the primary light source to a substantially single point by a reflector, a lens, or the like can be employed. .
上記「第1の自由曲面」の具体的な形状は特に限定されるものではなく、例えば、車体の表面と面一で形成された曲面、あるいはこの曲面に対して等間隔をおいて形成された曲面等が採用可能である。 The specific shape of the “first free curved surface” is not particularly limited. For example, a curved surface formed flush with the surface of the vehicle body, or formed at equal intervals with respect to the curved surface. A curved surface or the like can be used.
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源からの光を、その灯具前方側に配置されたレンズにより灯具前方へ向けて偏向出射させて、所定の配光パターンを形成するように構成されているが、上記レンズの前方側表面は第1の自由曲面で構成されており、この前方側表面からの出射光の光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されており、また、上記レンズの後方側表面は、上記各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。 As shown in the above configuration, the vehicular illumination lamp according to the present invention directs light from a light source disposed on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp to the front of the lamp by a lens disposed on the front side of the lamp. The lens is configured to be deflected and emitted to form a predetermined light distribution pattern. The front surface of the lens is formed of a first free-form surface, and the optical axis of light emitted from the front surface. Is set as a target output angle for each point on the front surface, and the rear surface of the lens emits light at the target output angle set for each point. Since it is composed of a second free-form surface formed by continuously forming surface elements having an inclination angle for realizing, the following operational effects can be obtained.
すなわち、レンズの前方側表面が第1の自由曲面で構成されているので、この前方側表面を車体の表面形状に沿った形状で形成することが容易に可能となる。 That is, since the front side surface of the lens is formed of the first free-form surface, it is possible to easily form the front side surface in a shape along the surface shape of the vehicle body.
また、レンズの前方側表面からの出射光の光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されているので、所望する配光パターンの形状やその光度分布に応じて各点毎の目標出射角度を設定することにより、配光パターンを精度良く形成することができる。 In addition, since the emission angle of the light emitted from the front surface of the lens with respect to the optical axis is set as the target emission angle for each point on the front surface, the shape of the desired light distribution pattern and its luminous intensity distribution Accordingly, the light distribution pattern can be formed with high accuracy by setting the target emission angle for each point.
さらに、レンズの後方側表面が、その前方側表面上の各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されているので、この後方側表面に段差等を生じさせることなく上記光出射に必要な光路を得ることができる。 Furthermore, the rear surface of the lens is formed by continuously forming a surface element having an inclination angle for realizing light emission at a target emission angle set for each point on the front surface. Therefore, an optical path necessary for the light emission can be obtained without causing a step or the like on the rear surface.
この第2の自由曲面は、具体的には、次のような手順で生成することが可能である。 Specifically, the second free-form surface can be generated by the following procedure.
すなわち、まず、レンズの前方側表面上の適当な点(例えば、光軸上に位置する点、あるいは外周縁に位置する点等)を基準点として設定する。そして、この基準点から上記目標出射角度で光を出射させるために必要な、レンズ内における上記基準点への光入射方向を、スネルの法則を用いて算出する。 That is, first, an appropriate point on the front surface of the lens (for example, a point located on the optical axis or a point located on the outer peripheral edge) is set as a reference point. Then, the light incident direction to the reference point in the lens necessary for emitting light from the reference point at the target emission angle is calculated using Snell's law.
次に、この光入射方向に延びる直線上の適当な位置に、第2の自由曲面を生成する際の起点を設定する。そして、この起点に、第2の自由曲面の一部を構成する最初の面素を割り付ける。その際、上記光入射方向に延びる直線が、光源の発光中心と上記起点とを結ぶ直線となす角度を算出し、この角度分の屈折力が得られるように、上記最初の面素の傾斜角を、スネルの法則を用いて算出する。 Next, a starting point for generating the second free-form surface is set at an appropriate position on the straight line extending in the light incident direction. And the first surface element which comprises a part of 2nd free-form surface is allocated to this starting point. At that time, the angle between the straight line extending in the light incident direction and the straight line connecting the light emission center of the light source and the starting point is calculated, and the inclination angle of the first surface element is obtained so that the refractive power corresponding to this angle can be obtained. Is calculated using Snell's law.
そして、レンズの前方側表面上において上記基準点に隣接する点に対して、上記基準点の場合と同様の手順で演算を行い、上記最初の面素に隣接する面素の傾斜角を算出する。以下、同様の処理を繰り返し、これら一連の面素を連続的に形成することにより、レンズ全域にわたって拡がる第2の自由曲面を生成することが可能となる。 Then, the calculation is performed on the point adjacent to the reference point on the front surface of the lens by the same procedure as that for the reference point, and the inclination angle of the surface element adjacent to the first surface element is calculated. . Thereafter, by repeating the same process and continuously forming a series of these surface elements, it is possible to generate a second free-form surface extending over the entire lens area.
このように本願発明によれば、光源およびその灯具前方側に配置されたレンズにより所定の配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、そのレンズの前方側表面を自由曲面で構成した場合であっても、所望する配光パターンを精度良く形成することができる。そしてこれにより、灯具レイアウトや車両デザインの自由度を高めることができる。 As described above, according to the present invention, in the vehicular illumination lamp configured to form a predetermined light distribution pattern with the light source and the lens disposed on the front side of the lamp, the front surface of the lens is a free-form surface. Even if configured, a desired light distribution pattern can be formed with high accuracy. As a result, the degree of freedom in lamp layout and vehicle design can be increased.
特に、本願発明に係る車両用照明灯具のレンズは、その前方側表面および後方側表面がいずれも自由曲面で構成されており、これによりレンズの表面に段差等が形成されないようにすることができるので、車両用照明灯具の見映えを向上させることができる。 In particular, in the lens of the vehicular illumination lamp according to the present invention, the front side surface and the rear side surface are both configured by free-form surfaces, so that no step or the like can be formed on the lens surface. Therefore, the appearance of the vehicular illumination lamp can be improved.
上記構成において、レンズの前方側表面を、その全領域にわたって第1の自由曲面で構成する代わりに、この前方側表面における光軸の近傍に位置する中央領域を、この中央領域を囲む一般周辺領域よりも後方側において、光源の位置を基準にして第1の自由曲面と略相似形に形成された第3の自由曲面で構成するとともに、これら中央領域と一般周辺領域とが環状壁面を介して接続された構成とすることも可能である。 In the above configuration, instead of configuring the front surface of the lens with the first free-form surface over the entire area, a central region located in the vicinity of the optical axis on the front surface is a general peripheral region surrounding the central region. And a third free-form surface formed substantially similar to the first free-form surface with respect to the position of the light source on the rear side, and the central region and the general peripheral region via an annular wall surface A connected configuration is also possible.
このような構成を採用することにより、レンズの薄型化および軽量化を図ることができ、また、薄型した分だけ光源からの光の透過効率を高めることができる。 By adopting such a configuration, the lens can be reduced in thickness and weight, and the light transmission efficiency from the light source can be increased by the reduced thickness.
特に、本願発明に係る車両用照明灯具のレンズは、その前方側表面および後方側表面がいずれも自由曲面で構成されているので、これを合成樹脂製のレンズで構成することが面精度を確保する上で好ましいが、その際、レンズの肉厚が部分的に極端に厚くなると、ヒケが生じやすくなり、面精度を確保しにくくなる。 In particular, since the front side surface and the rear side surface of the lens of the vehicular illumination lamp according to the present invention are both free-form surfaces, it is ensured that the lens is made of a synthetic resin. In this case, if the thickness of the lens partly becomes extremely thick, sink marks are likely to occur, and it becomes difficult to ensure surface accuracy.
その点、レンズの前方側表面における光軸の近傍に位置する中央領域を、一般周辺領域よりも後方側に変位させるようにすれば、レンズの肉厚が部分的に極端に厚くなってしまうのを未然に防止することができ、これにより面精度を確保することが容易に可能となる。また、このような構成とすることにより、灯具点灯時におけるレンズ内の温度上昇も抑制することができ、耐熱性に劣る合成樹脂製のレンズにとって好ましいものとなる。 In that respect, if the central region located near the optical axis on the front surface of the lens is displaced rearward from the general peripheral region, the thickness of the lens will become extremely thick partially. Can be prevented in advance, and this makes it easy to ensure surface accuracy. In addition, such a configuration can suppress an increase in temperature in the lens when the lamp is turned on, which is preferable for a lens made of synthetic resin having poor heat resistance.
その際、この中央領域を構成する第3の自由曲面は、光源を基準にして第1の自由曲面と略相似形に形成されているので、この中央領域の各点からの出射光を、レンズの前方側表面がその全領域にわたって第1の自由曲面で構成されているとした場合における各点からの出射光と略同じ方向へ向かう光とすることができる。 At this time, since the third free-form surface constituting the central region is formed in a shape substantially similar to the first free-form surface with reference to the light source, the emitted light from each point in the central region is converted into the lens. When the front side surface of the light beam is composed of the first free-form surface over the entire area, the light can travel in substantially the same direction as the light emitted from each point.
また、光軸を含む平面内における環状壁面の傾斜角度を、中央領域の外周縁部からの出射光の光軸に対する出射角度と略同じ値に設定すれば、中央領域からの出射光の一部が、環状壁面からレンズ内に再入射して一般周辺領域から予期せぬ方向へ出射してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、環状壁面を形成したためにレンズの光制御機能が損なわれてしまうのを効果的に抑制することができる。 Further, if the inclination angle of the annular wall surface in the plane including the optical axis is set to substantially the same value as the emission angle of the outgoing light from the outer peripheral edge of the central region with respect to the optical axis, a part of the outgoing light from the central region However, it is possible to prevent the incident light from entering the lens from the annular wall surface and exiting from the general peripheral region in an unexpected direction. And it can suppress effectively that the light control function of a lens will be impaired since the annular wall surface was formed.
上記構成において、車両用照明灯具の光源を、発光ダイオード等の発光素子における発光チップで構成し、この発光チップからの直射光をレンズに入射させるように構成すれば、車両用照明灯具をコンパクトに構成することができる。 In the above configuration, if the light source of the vehicular illumination lamp is configured by a light emitting chip in a light emitting element such as a light emitting diode and direct light from the light emitting chip is incident on the lens, the vehicular illumination lamp can be made compact. Can be configured.
上記構成において、上記「光源」として、この光源の位置よりも後方側に配置された一次光源からの光を、この一次光源の発光中心を第1焦点とする回転楕円面からなる反射面を有するリフレクタで反射させてその回転楕円面の第2焦点に収束させることにより形成される二次光源を採用するようにすれば、一次光源からの出射光に対する光束利用率を高めることができるとともに、一次光源に比して光源の輝度ムラを低減することができる。上記「一次光源」の種類は、特に限定されるものではなく、また、上記「回転楕円面」の中心軸は、二次光源からの光がレンズに入射し得る角度範囲内であれば、光軸と一致する軸線であってもよいし一致しない軸線であってもよい。 In the above configuration, the “light source” has a reflecting surface made of a spheroid having a light beam from a primary light source arranged behind the position of the light source as a first focal point and the light emission center of the primary light source. If a secondary light source formed by reflecting with a reflector and converging on the second focal point of the spheroid surface is adopted, the luminous flux utilization rate for the light emitted from the primary light source can be increased and the primary The luminance unevenness of the light source can be reduced as compared with the light source. The type of the “primary light source” is not particularly limited, and the central axis of the “spheroid” is within the angle range in which light from the secondary light source can enter the lens. The axis may coincide with the axis or may not coincide with the axis.
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本願発明の第1実施形態について説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施形態に係る車両用照明灯具10を示す平断面図である。また、図2は、図1のII-II 線断面図であり、図3は、図1のIII 方向矢視図である。
FIG. 1 is a plan sectional view showing a
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、車体2の左前端コーナ部に装着されるコーナリングランプであって、車両が左側へ旋回走行する際に、その左斜め前方路面を照射するようになっている。
As shown in these drawings, the
この車両用照明灯具10は、車両前後方向に延びる軸線Ax0に対して車幅方向外側へ所定角度ν(具体的にはν=50°程度)傾斜した方向に延びる光軸Ax上に配置された発光ダイオード12と、この発光ダイオード12の灯具前方側(すなわち光軸Ax方向前方側)に配置され、該発光ダイオード12からの光を灯具前方へ向けて偏向出射させるレンズ14とを備えてなっている。
This
発光ダイオード12は、0.3〜3mm四方程度の大きさの正方形の発光チップ12aが略半球状の樹脂モールド12bで封止されてなる白色発光ダイオードであって、その発光チップ12aが光軸Ax上において灯具前方側へ向けて配置された状態で、金属製の支持プレート16に固定支持されている。この支持プレート16は、灯具前方側へ向けて拡がる略すり鉢状のホルダ18の後部鉛直面部18aの後面に位置決め固定されている。その際、この後部鉛直面部18aには、その光軸Ax上に、樹脂モールド12bの外径よりもやや大きい円形の小孔18cが形成されており、この小孔18cから樹脂モールド12bを灯具前方側へ露出させるようになっている。
The
レンズ14は、その前方側表面14aが、車体2の表面と略面一で延びる第1の自由曲面で構成されており、その後方側表面14bが、この第1の自由曲面に応じた第2の自由曲面(これについては後述する)で構成されている。そして、このレンズ14は、その後方側表面14bの外周縁部をホルダ18の前端面18bに当接させた状態で該ホルダ18に固定支持されている。
The
図4は、本実施形態に係る車両用照明灯具10から前方へ照射される光により、車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される横長配光パターンPCを透視的に示す図である。
FIG. 4 is a perspective view of a horizontally long light distribution pattern PC formed on a virtual vertical screen disposed at a position 25 m ahead of the vehicle by light emitted forward from the
この横長配光パターンPCは、車両前後方向に延びる軸線Ax0の車両正面方向の消点であるH−Vを通る鉛直線であるV−V線の左側に形成され、その上端縁はH−Vを通る水平線であるH−H線のやや下方に位置している。 This horizontally long light distribution pattern PC is formed on the left side of the VV line, which is a vertical line passing through HV, which is a vanishing point in the vehicle front direction of the axis Ax0 extending in the vehicle front-rear direction, and its upper edge is HV Is located slightly below the HH line, which is a horizontal line passing through.
その際、この横長配光パターンPCは、V−V線の左側50°程度の方向を中心にして、V−V線近傍からその左側100°程度までの範囲にわたって形成されており、その高光度領域であるホットゾーンHZは、この横長配光パターンPCの左右方向の略中心でかつその上端縁寄りの位置に横長形状で形成されている。 At this time, the horizontally long light distribution pattern PC is formed over the range from the vicinity of the VV line to about 100 ° to the left side with the direction of about 50 ° on the left side of the VV line as the center. The hot zone HZ, which is a region, is formed in a horizontally long shape at a position that is approximately the center in the left-right direction of the horizontally long light distribution pattern PC and near the upper edge.
このような横長配光パターンPCを精度良く形成するため、本実施形態においては、レンズ14の前方側表面14a上の各点毎に目標出射角度が設定されており、また、その後方側表面14bを構成する第2の自由曲面は、上記目標出射角度での光出射を実現するための曲面形状に設定されている。
In order to form such a horizontally long light distribution pattern PC with high accuracy, in this embodiment, a target emission angle is set for each point on the
この第2の自由曲面は、次のような手順で形状設定されるようになっている。 The shape of the second free-form surface is set in the following procedure.
すなわち、まず、図1および2に示すように、レンズ14からの出射光の光軸Axに対する出射角度を、その前方側表面14a上の各点毎に目標出射角度として設定する。その際、この目標出射角度は、その水平成分と鉛直成分とに分けて、水平方向の目標出射角度αと上下方向の目標出射角度βとして設定する。
That is, first, as shown in FIGS. 1 and 2, the emission angle of the light emitted from the
具体的には、図1に示すように、前方側表面14a上の点Pと発光チップ12aの発光中心Oとを結ぶ直線L0が光軸Axとなす角度の水平成分を水平方向開き角度θHとし、この水平方向開き角度θHに対応させて水平方向の目標出射角度αを設定する一方、図2に示すように、前方側表面14a上の点Qと発光チップ12aの発光中心Oとを結ぶ直線L0が光軸Axとなす角度の鉛直成分を上下方向開き角度θVとし、この上下方向開き角度θVに対応させて上下方向の目標出射角度βを設定する。
Specifically, as shown in FIG. 1, a horizontal component of an angle formed by a straight line L0 connecting the point P on the
その際、水平方向の目標出射角度αは、横長配光パターンPCの水平方向の拡散角度および光度分布に応じた値に設定する。すなわち、図5(a)のグラフに示すように、水平方向開き角度θHが大きくなるに従って、これと略正比例の関係で目標出射角度αが大きくなるようにする。このとき、横長配光パターンPCは、光軸Axの方向(すなわちV−V線の左側50°程度の方向)に対して右側に位置する部分よりも左側に位置する部分の方が、水平方向の拡散角度がやや大きくなっているので、目標出射角度αの変化率は、右方向の目標出射角度αよりも左方向の目標出射角度αの方がやや大きい値となるように設定しておく。 At that time, the horizontal target emission angle α is set to a value corresponding to the horizontal diffusion angle and the luminous intensity distribution of the horizontally long light distribution pattern PC. That is, as shown in the graph of FIG. 5A, as the horizontal opening angle θH increases, the target emission angle α is increased in a substantially direct relationship with this. At this time, the horizontally long light distribution pattern PC is such that the portion located on the left side of the portion on the right side with respect to the direction of the optical axis Ax (that is, the direction about 50 ° on the left side of the VV line) is in the horizontal direction. Since the diffusion angle is slightly larger, the change rate of the target emission angle α is set so that the target emission angle α in the left direction is slightly larger than the target emission angle α in the right direction. .
一方、上下方向の目標出射角度βは、横長配光パターンPCの上下方向の拡散角度および光度分布に応じた値に設定する。すなわち、図5(b)のグラフに示すように、光軸Axよりも上方側においては、上下方向開き角度θVが大きくなっても目標出射角度βを負の小さい一定値に維持し、これによりレンズ14からの出射光が、やや下向きの平行光となるようにする。また、同グラフに示すように、光軸Axよりも下方側においては、上下方向開き角度θVが大きくなるに従って、これと略正比例の関係で目標出射角度βが大きくなるようにする。ただし、この目標出射角度βの変化率は、目標出射角度αの変化率に比してかなり小さい値に設定し、レンズ14からの出射光が下向きにやや拡散する程度の光となるようにする。
On the other hand, the target emission angle β in the vertical direction is set to a value corresponding to the vertical diffusion angle and the luminous intensity distribution of the horizontally long light distribution pattern PC. That is, as shown in the graph of FIG. 5B, above the optical axis Ax, the target emission angle β is maintained at a small negative constant value even when the vertical opening angle θV increases, The emitted light from the
次に、レンズ14の後方側表面14bを構成する第2の自由曲面を生成する。この第2の自由曲面の生成は、前方側表面14a上の各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成することにより行う。
Next, a second free-form surface constituting the
図6は、この第2の自由曲面の水平断面形状を構成する自由曲線C2を生成する手順を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a procedure for generating a free curve C2 constituting the horizontal sectional shape of the second free curved surface.
まず、同図(a)に示すように、レンズ14の前方側表面14aの水平断面形状を構成する自由曲線C1上の点Pから目標出射角度αで光を出射させるために必要な、該レンズ14内における点Pへの光入射方向を算出する。
First, as shown in FIG. 2A, the lens necessary for emitting light at a target emission angle α from a point P on a free curve C1 constituting the horizontal cross-sectional shape of the
その際、レンズ14の前方側表面14aは、車体2の表面形状に沿った第1の自由曲面で構成されているので、点Pにおける自由曲線C1の法線N1の方向は既知である。そこで、点Pからの光出射方向(直線L1で示す方向)に対応する点Pへの光入射方向(直線L2で示す方向)を、スネルの法則を用いて算出する。
At that time, since the
次に、同図(b)に示すように、生成途上にある自由曲線C2が直線L2と交差する点Rと発光チップ12aの発光中心Oとを直線L3で結び、この直線L3が直線L2となす角度δを算出する。
Next, as shown in FIG. 6B, the point R where the free curve C2 in the process of intersecting the straight line L2 and the light emission center O of the
なお、この自由曲線C2は、後述するように光軸Ax上の点Sを起点として生成されるが、説明の便宜上、すでに点Rの位置まで自由曲線C2が生成されているものとする。 The free curve C2 is generated starting from a point S on the optical axis Ax as described later. For convenience of explanation, it is assumed that the free curve C2 has already been generated up to the position of the point R.
次に、点Rに自由曲線C2の線素Eを割り付ける。その際、この線素Eにおいて角度δ分の屈折力が得られるように、この線素Eの法線N2の方向を、スネルの法則を用いて算出し、線素Eの傾斜角も同時に算出する。そしてこれにより、発光チップ12aの発光中心Oから出射した光が、直線L3〜直線L2〜直線L1の光路で、レンズ14から灯具前方へ出射するようにする。
Next, the line element E of the free curve C2 is assigned to the point R. At this time, the direction of the normal N2 of the line element E is calculated using Snell's law so that the refractive power corresponding to the angle δ can be obtained in the line element E, and the inclination angle of the line element E is also calculated simultaneously. To do. Thereby, the light emitted from the light emission center O of the
そして、自由曲線C1上において点Pの右側(すなわち光軸Axから離れる側)に隣接する点に対して、点Pの場合と同様の手順で演算を行い、線素Eの右側に隣接する線素の傾斜角を算出する。以下、同様の処理を繰り返し、これら一連の線素を連続的に形成することにより、自由曲線C2における光軸Axの右側に位置する部分を生成する。 Then, on the free curve C1, the calculation is performed on the point adjacent to the right side of the point P (that is, the side away from the optical axis Ax) in the same procedure as in the case of the point P, and the line adjacent to the right side of the line element E The prime tilt angle is calculated. Thereafter, the same processing is repeated to continuously form these series of line elements, thereby generating a portion located on the right side of the optical axis Ax in the free curve C2.
この自由曲線C2の生成は、自由曲線C1上において光軸Ax上に位置する点P0を基準点に設定して行う。このとき、自由曲線C2を生成する際の起点Sは、基準点P0に対応する点として光軸Ax上に設定され、この起点Sに割り付けられる最初の線素は、起点Sにおいて光軸Axと直交するものとなる。これは、基準点P0における目標出射角度αがα=0°に設定されており(図1参照)、これにより自由曲線C1の基準点P0における法線N1が光軸Axと一致し、上記直線L3〜直線L2〜直線L1の光路も光軸Axと一致することによるものである。 The free curve C2 is generated by setting a point P0 located on the optical axis Ax on the free curve C1 as a reference point. At this time, the starting point S when generating the free curve C2 is set on the optical axis Ax as a point corresponding to the reference point P0, and the first line element assigned to the starting point S is the optical axis Ax at the starting point S. It will be orthogonal. This is because the target emission angle α at the reference point P0 is set to α = 0 ° (see FIG. 1), whereby the normal line N1 at the reference point P0 of the free curve C1 coincides with the optical axis Ax, and the straight line This is because the optical paths of L3 to L2 to L1 also coincide with the optical axis Ax.
なお、起点Sの光軸Ax上における前後方向の位置は、レンズ14の後方側表面14bの全域にわたって第2の自由曲面を生成し得る程度に基準点P0から離すようにした上で、レンズ14が不必要に厚肉になってしまわないよう基準点P0にできるだけ近い位置に設定する。
The position in the front-rear direction on the optical axis Ax of the starting point S is separated from the reference point P0 to such an extent that a second free-form surface can be generated over the entire
自由曲線C2における光軸Axの左側に位置する部分についても、上記光軸Ax上の点Sを起点として同様の手順で生成する。 The portion located on the left side of the optical axis Ax in the free curve C2 is also generated in the same procedure starting from the point S on the optical axis Ax.
そして、この自由曲線C2の生成手順と同様の手順で、光軸Axを含む平面だけでなく、この平面の上下両側に位置する該平面と平行な複数の平面の各々においても、第2の自由曲面の水平断面形状を構成する自由曲線を生成する。 Then, the second free curve C2 is generated not only on the plane including the optical axis Ax but also on each of a plurality of planes parallel to the plane located on both upper and lower sides of the plane by the same procedure as that for generating the free curve C2. A free curve that forms the horizontal cross-sectional shape of the curved surface is generated.
また、レンズ14の後方側表面14bを構成する第2の自由曲面の鉛直断面形状を構成する自由曲線についても、自由曲線C2の生成手順と同様の手順で生成する。そして、これら水平断面形状を構成する複数の自由曲線および鉛直断面形状を構成する複数の自由曲線の包絡面として(すなわち、水平断面形状を構成する複数の自由曲線の各々の線素と鉛直断面形状を構成する複数の自由曲線の各々の線素との組み合わせでマトリクス状に配置される複数の面素を連続的に形成することにより)、第2の自由曲面を生成する。
The free curve that forms the vertical cross-sectional shape of the second free-form surface that forms the
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、灯具前後方向に延びる光軸Ax上に配置された発光ダイオード12からの光を、その灯具前方側に配置されたレンズ14により灯具前方へ向けて偏向出射させて、横長配光パターンPCを形成するように構成されているが、そのレンズ14の前方側表面14aは第1の自由曲面で構成されているので、この前方側表面14aを車体2の表面形状に沿った形状(本実施形態においては、車体2の表面と略面一で延びる曲面形状)で形成することが容易に可能となる。
As described above in detail, the
また、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、そのレンズ14の前方側表面14aからの出射光の光軸Axに対する出射角度が、横長配光パターンPCの形状およびその光度分布に応じて、該前方側表面14a上の各点毎に目標出射角度として設定されているので、横長配光パターンPCを精度良く形成することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、そのレンズ14の後方側表面14bが、その前方側表面14a上の各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されているので、この後方側表面14bに段差等を生じさせることなく上記光出射に必要な光路を得ることができる。
Furthermore, the
このように本実施形態に係る車両用照明灯具10は、そのレンズ14の前方側表面14aが自由曲面で構成されているにもかかわらず、所望する横長配光パターンPCを形成することができる。そしてこれにより、灯具レイアウトや車両デザインの自由度を高めることができる。
As described above, the
しかも、本実施形態に係る車両用照明灯具10のレンズ14は、その前方側表面14aおよび後方側表面14bがいずれも自由曲面で構成されており、これによりレンズ14の表面に段差等が形成されないようにすることができるので、車両用照明灯具10の見映えを向上させることができる。
In addition, the
また、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、その光源が発光ダイオード12の発光チップ12aで構成されており、この発光チップ12aからの直射光をレンズ14に入射させるように構成されているので、この車両用照明灯具10をコンパクトに構成することができる。
In addition, the
その際、発光ダイオード12は、その発光チップ12aを封止する略半球状の樹脂モールド12bのみを、ホルダ18の後部鉛直面部18aに形成された小孔18cから灯具前方側へ露出させるようにして配置されているので、レンズ14を透して拡大して見える灯室内の意匠を見映えの良いものとすることができる。
At that time, the
さらに本実施形態においては、レンズ14の上半部が発光ダイオード12からの光を上下方向に関して平行光として出射するように構成されるとともに、レンズ14の下半部が発光ダイオード12からの光を上下方向に関して下向きに拡散する光として出射するように構成されているので、横長配光パターンPCを、上端部近傍が明るく下端部へ向けて徐々に暗くなるように形成することができる。そしてこれにより、灯具前方路面を近距離領域から遠距離領域まで略均一な明るさで照射することができ、車両旋回時における車両進行方向前方の路面の視認性をより高めることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the upper half of the
次に、本願発明の第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図7は、本実施形態に係る車両用照明灯具110を示す正面図である。また、図8は、図7のVIII-VIII
線断面図であり、図9は、図7のIX-IX 線断面図である。
FIG. 7 is a front view showing the
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具110は、車体の左前端コーナ部に装着されるヘッドランプの一部として組み込まれる灯具ユニットであって、ハイビーム用配光パターンを形成するための光照射を行うようになっている。上記ヘッドランプは、車体表面と略面一で延びる素通し状の透光カバー102を有しており、車両用照明灯具110は、この透光カバー102と図示しないランプボディとで構成される灯室内に収容されるようになっている。
As shown in these drawings, the
この車両用照明灯具110は、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置された光源バルブ112と、この光源バルブ112からの光を前方へ向けて光軸Ax寄りに反射させるリフレクタ116と、このリフレクタ116の前方に配置されたレンズ114と、このレンズ114とリフレクタ116とを連結するホルダ118とを備えてなっている。
The
光源バルブ112は、放電発光部112aを光源とするメタルハライドバルブ等の放電バルブであって、リフレクタ116の後頂開口部116bに後方側から挿着されており、その放電発光部112aは、光軸Ax上において該光軸Axに沿って延びる線分光源として構成されている。
The
リフレクタ116は、光軸Axを中心軸とする回転楕円面で構成された反射面116aを有している。その際、この反射面116aを構成する回転楕円面は、その第1焦点F1が放電発光部112aの発光中心に位置設定されており、その第2焦点F2は、第1焦点F1の前方側に位置設定されている。そして、このリフレクタ116は、一次光源としての放電発光部112aからの光を、前方へ向けて光軸Ax寄りに反射させて第2焦点F2の位置に収束させることにより二次光源を形成し、この二次光源からの光を第2焦点F2からの発散光としてレンズ114に入射させるようになっている。
The
レンズ114は、その前方側表面114aが、透光カバー102の後方近傍において該透光カバー102と略等間隔をおいて延びる第1の自由曲面で構成されており、その後方側表面114bが、この第1の自由曲面に応じた第2の自由曲面(これについては後述する)で構成されている。
The
このレンズ114は、その後方側表面114bの外周縁近傍部位をホルダ118の前端面に当接させた状態で該ホルダ118に固定支持されている。このレンズ114の後方側表面114bの外周縁近傍部位には、該レンズ114をホルダ118に位置決めするための環状フランジ部114cが形成されている。
The
ホルダ118は、レンズ114とリフレクタ116との間に配置された略円筒状の部材であって、その後端部においてリフレクタ116に固定支持されており、これによりレンズ114とリフレクタ116とを上記位置関係で位置決めするようになっている。
The
図10は、本実施形態に係る車両用照明灯具110から前方へ照射される光により、車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンPHを透視的に示す図である。
FIG. 10 is a perspective view of a high beam light distribution pattern PH formed on a virtual vertical screen disposed at a position 25 m ahead of the vehicle by light emitted forward from the
このハイビーム用配光パターンPHは、H−Vを中心にして左右方向に大きく拡がる配光パターンとして形成されており、そのホットゾーンHZはH−V近傍にやや横長形状で形成されている。 The high-beam light distribution pattern PH is formed as a light distribution pattern that greatly expands in the left-right direction around HV, and the hot zone HZ is formed in a slightly horizontally long shape in the vicinity of HV.
このようなハイビーム用配光パターンPHを精度良く形成するため、本実施形態においては、レンズ114の前方側表面114a上の各点毎に目標出射角度が設定されており、また、その後方側表面114bを構成する第2の自由曲面は、上記目標出射角度での光出射を実現するための曲面形状に設定されている。
In order to form such a high beam light distribution pattern PH with high accuracy, in the present embodiment, a target emission angle is set for each point on the
この第2の自由曲面は、次のような手順で形状設定されるようになっている。 The shape of the second free-form surface is set in the following procedure.
すなわち、まず、図8および9に示すように、レンズ114からの出射光の光軸Axに対する出射角度を、その前方側表面114a上の各点毎に目標出射角度として設定する。その際、この目標出射角度は、その水平成分と鉛直成分とに分けて、水平方向の目標出射角度αと上下方向の目標出射角度βとして設定する。
That is, first, as shown in FIGS. 8 and 9, the emission angle of the light emitted from the
具体的には、図8に示すように、前方側表面114a上の点Pと上記二次光源の発光中心となる第2焦点F2とを結ぶ直線L0が光軸Axとなす角度の水平成分を水平方向開き角度θHとし、この水平方向開き角度θHに対応させて水平方向の目標出射角度αを設定する一方、図9に示すように、前方側表面114a上の点Qと第2焦点F2とを結ぶ直線L0が光軸Axとなす角度の鉛直成分を上下方向開き角度θVとし、この上下方向開き角度θVに対応させて上下方向の目標出射角度βを設定する。
Specifically, as shown in FIG. 8, the horizontal component of the angle formed by the straight line L0 connecting the point P on the
その際、水平方向の目標出射角度αは、ハイビーム用配光パターンPHの水平方向の拡散角度および光度分布に応じた値に設定する。すなわち、図11(a)のグラフに示すように、水平方向開き角度θHが大きくなるに従って目標出射角度αが大きくなるようにする。このとき、水平方向開き角度θHの変化率の2乗程度の変化率で目標出射角度αが変化する特性とし、これによりH−V近傍に形成されるホットゾーンHZを十分明るいものとする。 At that time, the horizontal target emission angle α is set to a value corresponding to the horizontal diffusion angle and luminous intensity distribution of the high beam light distribution pattern PH. That is, as shown in the graph of FIG. 11A, the target emission angle α is increased as the horizontal opening angle θH is increased. At this time, the target emission angle α changes with a change rate of about the square of the change rate of the horizontal opening angle θH, thereby making the hot zone HZ formed in the vicinity of HV sufficiently bright.
一方、上下方向の目標出射角度βは、ハイビーム用配光パターンPHの上下方向の拡散角度および光度分布に応じた値に設定する。すなわち、図11(b)のグラフに示すように、上下方向開き角度θVが大きくなるに従って目標出射角度βが大きくなるようにする。このとき、上下方向開き角度θVの変化率の2乗程度の変化率で目標出射角度βが変化する特性とし、かつ、この目標出射角度βの変化率を目標出射角度αの変化率に比してかなり小さい値とする。そしてこれにより、横長のホットゾーンHZの形成を実現する。また、光軸Axの下方側においては、その上方側におけるよりも、目標出射角度βの変化率をやや小さい値に設定し、これによりハイビーム用配光パターンPHの下端縁の位置を、図10において2点鎖線で示す位置からややH−H線寄りに変位させる。そしてこれにより、車両前方路面の近距離領域が明るくなり過ぎるのを防止して、その遠方視認性を高めるようにする。 On the other hand, the target emission angle β in the vertical direction is set to a value corresponding to the vertical diffusion angle and luminous intensity distribution of the high beam light distribution pattern PH. That is, as shown in the graph of FIG. 11B, the target emission angle β is increased as the vertical opening angle θV is increased. At this time, the target output angle β is changed with a change rate of about the square of the change rate of the vertical opening angle θV, and the change rate of the target output angle β is compared with the change rate of the target output angle α. And a fairly small value. Thereby, formation of the horizontally long hot zone HZ is realized. Further, on the lower side of the optical axis Ax, the rate of change of the target emission angle β is set to be slightly smaller than that on the upper side thereof, whereby the position of the lower edge of the high beam light distribution pattern PH is set as shown in FIG. In FIG. 2, the position is displaced slightly toward the HH line from the position indicated by the two-dot chain line. And thereby, it prevents that the short distance area | region of a vehicle front road surface becomes bright too much, and is trying to raise the distance visibility.
次に、レンズ114の後方側表面114bを構成する第2の自由曲面を生成する。この第2の自由曲面の生成は、前方側表面114a上の各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成することにより行う。
Next, a second free-form surface constituting the
図12は、この第2の自由曲面の水平断面形状を構成する自由曲線C2を生成する手順を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a procedure for generating a free curve C2 constituting the horizontal sectional shape of the second free curved surface.
まず、同図(a)に示すように、レンズ114の前方側表面114aの水平断面形状を構成する自由曲線C1上の点Pから目標出射角度αで光を出射させるために必要な、該レンズ114内における点Pへの光入射方向を算出する。
First, as shown in FIG. 2A, the lens necessary for emitting light at a target emission angle α from a point P on a free curve C1 constituting the horizontal cross-sectional shape of the
その際、レンズ114の前方側表面114aは、車体の表面形状に応じた第1の自由曲面で構成されているので、点Pにおける自由曲線C1の法線N1の方向は既知である。そこで、点Pからの光出射方向(直線L1で示す方向)に対応する点Pへの光入射方向(直線L2で示す方向)を、スネルの法則を用いて算出する。
At this time, since the
次に、同図(b)に示すように、生成途上にある自由曲線C2が直線L2と交差する点Rと第2焦点F2とを直線L3で結び、この直線L3が直線L2となす角度δを算出する。 Next, as shown in FIG. 4B, the point R where the free curve C2 in the process of intersecting the straight line L2 and the second focal point F2 are connected by a straight line L3, and the angle δ between the straight line L3 and the straight line L2 Is calculated.
なお、この自由曲線C2は、後述するように光軸Ax近傍の点Sを起点として生成されるが、説明の便宜上、すでに点Rの位置まで自由曲線C2が生成されているものとする。 The free curve C2 is generated starting from a point S near the optical axis Ax as will be described later. For convenience of explanation, it is assumed that the free curve C2 has already been generated up to the position of the point R.
次に、点Rに自由曲線C2の線素Eを割り付ける。その際、この線素Eにおいて角度δ分の屈折力が得られるように、この線素Eの法線N2の方向を、スネルの法則を用いて算出し、線素Eの傾斜角も同時に算出する。そしてこれにより、上記二次光源の発光中心となる第2焦点F2から出射した光が、直線L3〜直線L2〜直線L1の光路で、レンズ114から灯具前方へ出射するようにする。
Next, the line element E of the free curve C2 is assigned to the point R. At this time, the direction of the normal N2 of the line element E is calculated using Snell's law so that the refractive power corresponding to the angle δ can be obtained in the line element E, and the inclination angle of the line element E is also calculated simultaneously. To do. As a result, the light emitted from the second focal point F2, which is the light emission center of the secondary light source, is emitted from the
そして、自由曲線C1上において点Pの右側(すなわち光軸Axから離れる側)に隣接する点に対して、点Pの場合と同様の手順で演算を行い、線素Eの右側に隣接する線素の傾斜角を算出する。以下、同様の処理を繰り返し、これら一連の線素を連続的に形成することにより、自由曲線C2における光軸Axの右側に位置する部分を生成する。 Then, on the free curve C1, the calculation is performed on the point adjacent to the right side of the point P (that is, the side away from the optical axis Ax) in the same procedure as in the case of the point P, and the line adjacent to the right side of the line element E The prime tilt angle is calculated. Thereafter, the same processing is repeated to continuously form these series of line elements, thereby generating a portion located on the right side of the optical axis Ax in the free curve C2.
この自由曲線C2の生成は、自由曲線C1上において光軸Ax上に位置する点P0を基準点に設定して行う。このとき、自由曲線C2を生成する際の起点Sは、基準点P0に対応する点として光軸Ax近傍の位置に設定される。この起点Sの灯具前後方向の位置は、レンズ114の後方側表面114bの全域にわたって第2の自由曲面を生成し得る程度に基準点P0から離すようにした上で、レンズ114が不必要に厚肉になってしまわないよう基準点P0にできるだけ近い位置に設定する。
The free curve C2 is generated by setting a point P0 located on the optical axis Ax on the free curve C1 as a reference point. At this time, the starting point S when the free curve C2 is generated is set at a position near the optical axis Ax as a point corresponding to the reference point P0. The position of the starting point S in the front-rear direction of the lamp is separated from the reference point P0 to such an extent that the second free-form surface can be generated over the entire
自由曲線C2における光軸Axの左側に位置する部分についても、上記光軸Ax近傍の点Sを起点として同様の手順で生成する。 The portion located on the left side of the optical axis Ax in the free curve C2 is also generated in the same procedure starting from the point S near the optical axis Ax.
そして、この自由曲線C2の生成手順と同様の手順で、光軸Axを含む平面だけでなく、この平面の上下両側に位置する該平面と平行な複数の平面の各々においても、第2の自由曲面の水平断面形状を構成する自由曲線を生成する。 Then, the second free curve C2 is generated not only on the plane including the optical axis Ax but also on each of a plurality of planes parallel to the plane located on both upper and lower sides of the plane by the same procedure as that for generating the free curve C2. A free curve that forms the horizontal cross-sectional shape of the curved surface is generated.
また、レンズ114の後方側表面114bを構成する第2の自由曲面の鉛直断面形状を構成する自由曲線についても、自由曲線C2の生成手順と同様の手順で生成する。そして、これら水平断面形状を構成する複数の自由曲線および鉛直断面形状を構成する複数の自由曲線の包絡面として(すなわち、水平断面形状を構成する複数の自由曲線の各々の線素と鉛直断面形状を構成する複数の自由曲線の各々の線素との組み合わせでマトリクス状に配置される複数の面素を連続的に形成することにより)、第2の自由曲面を生成する。
In addition, the free curve that forms the vertical cross-sectional shape of the second free-form surface constituting the
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具110は、灯具前後方向に延びる光軸Ax上に配置された光源バルブ112からの光を、その灯具前方側に配置されたレンズ114により灯具前方へ向けて偏向出射させて、ハイビーム用配光パターンPHを形成するように構成されているが、そのレンズ114の前方側表面114aは第1の自由曲面で構成されているので、この前方側表面114aを車体の表面形状に沿った形状(本実施形態においては、車体表面と略面一で延びる素通し状の透光カバー102と略等間隔をおいて延びる曲面形状)で形成することが容易に可能となる。
As described above in detail, the
また、本実施形態に係る車両用照明灯具110は、そのレンズ114の前方側表面114aからの出射光の光軸Axに対する出射角度が、ハイビーム用配光パターンPHの形状およびその光度分布に応じて、該前方側表面114a上の各点毎に目標出射角度として設定されているので、ハイビーム用配光パターンPHを精度良く形成することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る車両用照明灯具110は、そのレンズ114の後方側表面114bが、その前方側表面114a上の各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されているので、この後方側表面114bに段差等を生じさせることなく上記光出射に必要な光路を得ることができる。
Furthermore, in the
このように本実施形態に係る車両用照明灯具110は、そのレンズ114の前方側表面114aが自由曲面で構成されているにもかかわらず、所望するハイビーム用配光パターンPHを形成することができる。そしてこれにより、灯具レイアウトや車両デザインの自由度を高めることができる。
As described above, the
しかも、本実施形態に係る車両用照明灯具110のレンズ114は、その前方側表面114aおよび後方側表面114bがいずれも自由曲面で構成されており、これによりレンズ114の表面に段差等が形成されないようにすることができるので、車両用照明灯具110の見映えを向上させることができる。
In addition, the
また、本実施形態に係る車両用照明灯具110は、一次光源としての放電発光部112aからの光を、その発光中心を第1焦点F1とする回転楕円面からなる反射面116aを有するリフレクタ116で反射させてその回転楕円面の第2焦点F2に収束させることにより、この第2焦点F2の位置に二次光源を形成し、この二次光源からの光をレンズ114で灯具前方へ出射させるように構成されているので、この第2焦点F2の位置に放電発光部112aを配置してその直射光をレンズ114に入射させるようにした場合に比して、放電発光部112aからの出射光に対する光束利用率を高めることができるとともに光源の輝度ムラを低減することができる。そしてこれにより、ハイビーム用配光パターンPHを、より明るくかつ配光ムラの少ない配光パターンとすることができる。
Further, the
次に、本願発明の第3実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図13は、本実施形態に係る車両用照明灯具210を示す平断面図である。また、図14は、図13のXIV-XIV
線断面図であり、図15は、図13のXV方向矢視図である。
FIG. 13 is a plan sectional view showing the
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV in FIG.
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具210は、その基本的な構成は、上記第1実施形態の場合と同様であるが、そのレンズ214の構成が上記第1実施形態の場合と一部異なっている。
As shown in these drawings, the
すなわち、本実施形態のレンズ214は、その前方側表面214aにおける光軸Axの近傍に位置する中央領域214a2が、この中央領域214a2を囲む一般周辺領域214a1よりも後方側に変位するようにして形成されている。
That is, the
すなわち、このレンズ214の前方側表面214aは、その一般周辺領域214a1が、上記第1実施形態におけるレンズ14の前方側表面14aと同じ第1の自由曲面(図13、14に、その断面形状を構成する自由曲線C1h、C1vを示す)で構成されているのに対し、その中央領域214a2は、発光ダイオード12の発光中心Оを基準にして第1の自由曲面と略相似形に形成された第3の自由曲面(図13、14に、その断面形状を構成する自由曲線C3h、C3vを示す)で構成されている。そして、これら中央領域214a2と一般周辺領域214a1とは、環状壁面214cを介して接続されている。
That is, the
なお、レンズ214の後方側表面214bの表面形状は、上記第1実施形態におけるレンズ14の後方側表面14bの表面形状と全く同様である。
The surface shape of the
図16は、図13のXVI 部詳細図である。 FIG. 16 is a detailed view of the XVI portion of FIG.
同図にも示すように、レンズ214の前方側表面214aにおける中央領域214a2を構成する第3の自由曲面は、正確には、レンズ214の後方側表面214bに入射して該中央領域214a2の各点に到達した発光ダイオード12からの光が、仮に該中央領域214a2が形成されておらず、一般周辺領域214a1が第1の自由曲面に沿って延長形成されていたとしたら、出射するであろう方向(図13、14において2点鎖線で示す方向)へ出射するように、レンズ214の後方側表面214bを基準にして生成された自由曲面である。このようにして生成された第3の自由曲面は、上述したように発光ダイオード12の発光中心Оを基準にして第1の自由曲面と略相似形に形成されることとなる。
As shown in the figure, the third free-form surface constituting the central region 214a2 on the
同図に示すように、光軸Axを含む平面内における環状壁面214cの傾斜角度μは、中央領域214a2の外周縁部からの出射光の光軸Axに対する出射角度φと略同じ値に設定されている。そしてこれにより、中央領域214a2からの出射光の一部が、環状壁面214cからレンズ214内に再入射して一般周辺領域214a1から予期せぬ方向へ出射してしまうのを未然に防止するようになっている。
As shown in the figure, the inclination angle μ of the
その際、出射角度φは、光軸Axを含む平面の位置によってそれぞれ異なった値となるので、環状壁面214cの傾斜角度μも、環状壁面214cにおける周方向の位置によってそれぞれ異なった値に設定されている。
At this time, since the emission angle φ varies depending on the position of the plane including the optical axis Ax, the inclination angle μ of the
本実施形態の構成を採用することにより、レンズ214の薄型化および軽量化を図ることができ、また、薄型した分だけ発光ダイオード12からの光の透過効率を高めることができる。
By adopting the configuration of this embodiment, the
特に、本実施形態のレンズ214は、その前方側表面214aおよび後方側表面214bがいずれも自由曲面で構成されているので、これを合成樹脂製のレンズで構成することが面精度を確保する上で好ましいが、その際、レンズ214の肉厚が部分的に極端に厚くなると、ヒケが生じやすくなり、面精度を確保しにくくなる。その点、本実施形態のレンズ214のように、その前方側表面214aにおける光軸Axの近傍に位置する中央領域214a2を、一般周辺領域214a1よりも後方側に変位させるようにすれば、レンズ214の肉厚が部分的に極端に厚くなってしまうのを未然に防止することができ、これにより面精度を確保することが容易に可能となる。
In particular, since the
その際、この中央領域214a2を構成する第3の自由曲面は、発光ダイオード12の発光中心Оを基準にして第1の自由曲面と略相似形に形成されているので、この中央領域214a2の各点からの出射光を、レンズ214の前方側表面214aがその全領域にわたって第1の自由曲面で構成されているとした場合における各点からの出射光と略同じ方向へ向かう光とすることができる。
At this time, the third free-form surface constituting the central region 214a2 is formed in a shape substantially similar to the first free-form surface with respect to the light emission center O of the light-emitting
また、レンズ214の光軸Axを含む平面内における環状壁面214cの傾斜角度μが、中央領域214a2の外周縁部からの出射光の光軸Axに対する出射角度φと略同じ値に設定されているので、中央領域214a2からの出射光の一部が、環状壁面214cからレンズ214内に再入射して一般周辺領域214a1から予期せぬ方向へ出射してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、環状壁面214cを形成したためにレンズ214の光制御機能が損なわれてしまうのを効果的に抑制することができる。
In addition, the inclination angle μ of the
また、本実施形態のレンズ214を採用することにより、灯具点灯時におけるレンズ214内の温度上昇を抑制することができ、耐熱性に劣る合成樹脂製のレンズにとって好ましいものとなる。なお、本実施形態に係る車両用照明灯具210においては、その光源が発光ダイオード12であるので、レンズ214内の温度上昇は特に大きな問題とはならないが、上記第2実施形態に係る車両用照明灯具110のように、その光源が光源バルブ112である場合には、レンズ114内の温度上昇はかなり大きなものとなるので、このレンズ114に対して本実施形態のようなレンズ構成を採用することが特に効果的である。
Further, by adopting the
なお、上記各実施形態においては、車体の左前端コーナ部に装着される車両用照明灯具10、110、210について説明したが、車体の右前端コーナ部に装着される車両用照明灯具についても、これらを車両用照明灯具10、110、210と左右対称形状で形成することにより、上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the
2 車体
10、110、210 車両用照明灯具
12 発光ダイオード
12a 発光チップ
12b 樹脂モールド
14、114、214 レンズ
14a、114a、214a 前方側表面
14b、114b、214b 後方側表面
16 支持プレート
18、118 ホルダ
18a 後部鉛直面部
18b 前端面
18c 小孔
102 透光カバー
112 光源バルブ
112a 放電発光部
114c 環状フランジ部
116 リフレクタ
116a 反射面
116b 後頂開口部
214a1 一般周辺領域
214a2 中央領域
214c 環状壁面
Ax 光軸
Ax0 車両前後方向に延びる軸線
C1、C1h、C1v、C2、C3h、C3v 自由曲線
E 線素
F1 第1焦点
F2 第2焦点
HZ ホットゾーン
L0、L1、L2、L3 直線
N1、N2 法線
O 発光中心
P、Q、R 点
P0 基準点
PC 横長配光パターン
PH ハイビーム用配光パターン
S 起点
α 水平方向の目標出射角度
β 上下方向の目標出射角度
δ 角度
θH 水平方向開き角度
θV 上下方向開き角度
μ 傾斜角度
ν 所定角度
φ 出射角度
2
Claims (6)
上記レンズの前方側表面が、第1の自由曲面で構成されており、
上記前方側表面からの出射光の上記光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されており、
上記レンズの後方側表面が、上記各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されており、
上下方向の目標出射角度が、上記光軸よりも上方側においては上下方向開き角度が大きくなっても一定値に維持される一方、上記光軸よりも下方側においては上下方向開き角度が大きくなるに従って大きくなるように設定されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。 A light source disposed on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp, and a lens disposed on the front side of the lamp of the light source and deflecting and emitting light from the light source toward the front of the lamp. In a vehicular lighting fixture configured to form a pattern,
The front surface of the lens is composed of a first free-form surface,
The emission angle of the light emitted from the front surface with respect to the optical axis is set as a target emission angle for each point on the front surface,
The rear surface of the lens is composed of a second free-form surface formed by continuously forming a surface element having an inclination angle for realizing light emission at a target emission angle set for each point. And
The target emission angle in the vertical direction is maintained at a constant value even if the vertical opening angle is increased above the optical axis, while the vertical opening angle is increased below the optical axis. It is set so that it may become large according to, The illumination lamp for vehicles characterized by the above-mentioned.
上記レンズの前方側表面が、第1の自由曲面で構成されており、 The front surface of the lens is composed of a first free-form surface,
上記前方側表面からの出射光の上記光軸に対する出射角度が、該前方側表面上の各点毎に目標出射角度として設定されており、 The emission angle of the light emitted from the front surface with respect to the optical axis is set as a target emission angle for each point on the front surface,
上記レンズの後方側表面が、上記各点毎に設定された目標出射角度での光出射を実現するための傾斜角を有する面素を連続的に形成してなる第2の自由曲面で構成されており、 The rear surface of the lens is composed of a second free-form surface formed by continuously forming a surface element having an inclination angle for realizing light emission at a target emission angle set for each point. And
上下方向の目標出射角度が、上記光軸に対して上下いずれの側においても、上下方向開き角度が大きくなるに従って大きくなるように設定されており、かつ、上記光軸の下方側においては上記光軸の上方側におけるよりも上記目標出射角度の変化率が小さい値に設定されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。 The target emission angle in the vertical direction is set so as to increase as the vertical opening angle increases on either side above and below the optical axis, and the light on the lower side of the optical axis. The vehicular illumination lamp, wherein the change rate of the target emission angle is set to a value smaller than that on the upper side of the shaft.
上記中央領域と上記一般周辺領域とが、環状壁面を介して接続されている、ことを特徴とする請求項1または2記載の車両用照明灯具。 A central area located in the vicinity of the optical axis on the front surface of the lens is substantially similar to the first free-form surface with respect to the position of the light source on the rear side of the general peripheral area surrounding the central area. It consists of a third free-form surface formed into a shape,
The vehicular illumination lamp according to claim 1 or 2, wherein the central area and the general peripheral area are connected via an annular wall surface.
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