JP5596418B2

JP5596418B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP5596418B2
Application number: JP2010125554A
Authority: JP
Inventors: 亮輔原
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-06-01
Also published as: US20110292670A1; CN102313223A; JP2011253658A; CN102313223B; US8579485B2

Description

本願発明は、透光部材からなるリフレクタを備えた車両用灯具に関するものである。

車両用灯具の多くは、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて反射させるリフレクタとを備えた構成となっている。

「特許文献１」や「特許文献２」には、このような車両用灯具において、そのリフレクタが透光部材で構成されたものが記載されている。

その際、「特許文献１」に記載されたリフレクタは、透光部材の後面における光軸近傍部分に、光源を囲むようにして入射面が形成されるとともに、その後面における入射面の周囲に、複数の反射面が光軸に関して径方向に階段状に形成されており、また、透光部材の前面における各反射面の前方位置に、出射面がそれぞれ形成された構成となっている。

そして、この「特許文献１」に記載された車両用灯具においては、リフレクタを構成している透光部材に対して、その入射面から入射した光源からの光を、その各反射面で前方へ向けて略平行光として内面反射させた後、この内面反射した光を、その反射面の前方に位置する出射面からそれぞれ前方へ向けて出射させるように構成されている。

一方、「特許文献２」に記載されたリフレクタは、透光部材の前面に、複数の入射面および出射面が、光軸に関して径方向に階段状に形成されているが、透光部材の後面は、単一の平面として形成された構成となっている。

そして、この「特許文献２」に記載された車両用灯具においては、リフレクタを構成している透光部材に対して、その各入射面から入射した光源からの光を、その後面で前方へ向けて内面反射させた後、その反射面の前方に位置する出射面またはその外周側に位置する出射面から前方へ向けて出射させるように構成されている。

特開２００５−２０３１１１号公報特開２００４−１２６４２２号公報

車両用灯具のリフレクタとして、上記「特許文献１」に記載された透光部材を用いるようにすれば、光源からの光に対する光束利用率を高めた上で、透光部材をその周縁部まで明るく発光して見えるようにすることが可能となる。

しかしながら、この「特許文献１」に記載された透光部材は、光源からの光を、この光源を囲むように形成された入射面から該透光部材に入射させた後、各反射面で前方へ向けて内面反射させる構成となっているので、その光軸寄りの基端部の肉厚がかなり厚いものとなっている。

このため、透光部材を成形する際にヒケが発生しやすく、したがって光源からの光に対する制御を精度良く行うことができない、という問題がある。また、このように透光部材における光軸寄りの基端部の肉厚が厚くなると、リフレクタの大型化を図ることが困難となってしまう、という問題もある。

一方、「特許文献２」に記載された透光部材は、その光軸寄りの基端部の肉厚が厚くなってはいないが、その前面に複数の入射面および出射面が階段状に配置されているのみであり、その後面は単一の平面として形成されているので、光源からの光に対する制御を精度良く行うことができない、という問題がある。

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、透光部材からなるリフレクタを備えた車両用灯具において、透光部材をその周縁部まで明るく発光して見えるようにした上で、光源からの光に対する制御を精度良く行うことができ、かつ、リフレクタの大型化を図ることが容易に可能な車両用灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、透光部材の形状に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて反射させるリフレクタと、を備えてなる車両用灯具において、
上記リフレクタが、上記光軸に関して周方向に区分けされた複数の領域の各々に対して上記光軸に関して径方向に複数の光学要素が連続的に配置されてなる透光部材で構成されており、
上記各光学要素が、上記光源における発光基準点からの光を該光学要素に対して上記光軸から離れる方向へ屈折させるようにして入射させる入射面と、この入射面から該光学要素に入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を該光学要素から前方へ向けて出射させる出射面とを備えており、
上記各光学要素の反射面が、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させるように形成された曲面で構成されており、
上記複数の領域の各々を構成する複数の光学要素が、隣接する領域相互間において該光学要素の入射面および反射面の位置を径方向に互いにずらすようにして配置されている、ことを特徴とするものである。

上記「車両用灯具」は、特定種類の車両用灯具に限定されるものではなく、例えば、テールランプ、ストップランプ、クリアランスランプ、ハイマウントストップランプ等が採用可能である。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードの発光チップや放電バルブの放電発光部あるいはハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。

上記光源における「発光基準点」とは、光路計算上の基準となる点光源としての位置を意味するものであって、典型的には光源の発光中心であるが、光源における発光中心以外の点あるいは光源から外れた位置にある点であってもよい。

上記「透光部材」は、透光性を有する部材であれば、その材質は特に限定されるものではなく、例えば、透明な合成樹脂で構成されたものやガラスで構成されたもの等が採用可能である。

上記各「光学要素」は、その反射面が、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させる構成となっているが、その入射面については、該入射面から該光学要素に入射した光の略全量を該光学要素の反射面に到達させる構成となっていてもよいし、その一部を各光学要素相互間の連結部分を介して該光学要素の外周側に隣接する光学要素の反射面に到達させる構成となっていてもよい。

上記各光学要素の「反射面」は、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させる構成となっていれば、該反射面で内面反射した略平行光の向きについては特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具は、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前方へ向けて反射させるリフレクタが、光軸に関して径方向に複数の光学要素が連続的に配置されてなる透光部材で構成されているが、これら各光学要素は、光源における発光基準点からの光を該光学要素に対して光軸から離れる方向へ屈折させるようにして入射させる入射面と、この入射面から該光学要素に入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を該光学要素から前方へ向けて出射させる出射面とを備えた構成となっているので、リフレクタを構成している透光部材を、その光軸寄りの基端部の肉厚があまり厚くならないように形成することができる。

したがって、透光部材を成形する際にヒケが発生してしまうのを効果的に抑制することができ、これにより光源からの光に対する制御を精度良く行うことができる。またこれにより、リフレクタの大型化を図ることも容易に可能となる。

しかも、本願発明に係る車両用灯具においては、各光学要素の反射面が、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させるように形成された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。

すなわち、各光学要素の反射面で内面反射した光の略全量を該光学要素の出射面に到達させることにより、各光学要素毎に反射面と出射面とを１対１で対応させることができる。したがって、光源からの光に対する光束利用率を高めた上で、透光部材をその周縁部まで明るく発光して見えるようにすることができる。

しかもその際、各反射面で内面反射した光を、略平行光として各出射面に到達させることにより、この出射面での出射光制御を精度良く行うことができる。

このように本願発明によれば、透光部材からなるリフレクタを備えた車両用灯具において、透光部材をその周縁部まで明るく発光して見えるようにした上で、光源からの光に対する制御を精度良く行うことができ、かつ、リフレクタの大型化を図ることが容易に可能となる。

上記構成において、各光学要素の反射面が、その内周端縁からの反射光を該光学要素の出射面の内周端縁へ向けて内面反射させるとともに、その外周端縁からの反射光を該光学要素の出射面の外周端縁へ向けて内面反射させるように構成されたものとすれば、出射面の全領域を用いて出射光制御を行うことができる。そしてこれにより、出射光制御の精度を最大限に高めることができる。

上記構成において、各光学要素の出射面が、発光基準点近傍の点を頂点とする円錐面を基準面として形成されたものとすれば、これら各出射面を、光源からの光が該出射面に直接到達してしまわない範囲内において、灯具前方側へ最大限に傾斜させた状態で配置することができる。そしてこれにより、各光学要素の反射面を、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させるように形成された曲面で構成するための光学設計が容易に可能となる。しかもその際、各光学要素の反射面からの反射光を、各光学要素の出射面において、光軸と略平行な方向を基準として出射させるように光学設計を行うことも容易に可能となる。そして、このようにした場合には、灯具正面視において各光学要素の出射面が明るく発光して見えるようにすることができる。

上記構成において、リフレクタが、光軸に関して周方向に複数の領域に区分けされた構成とした上で、これら複数の領域の各々を構成する複数の光学要素が、隣接する領域相互間において径方向に互いにずれた位置に配置された構成とすれば、各光学要素相互間の連結部分の肉厚を略ゼロにしても、リフレクタを単一の透光部材として成立させることが可能となる。そしてこれにより、透光部材の肉厚を最小限まで薄くすることが可能となる。また、このような構成を採用することにより、リフレクタの見映えに斬新性を持たせることができる。

上記構成において、光源の前方に、該光源からの光を偏向透過させるレンズが配置された構成とするとともに、このレンズがリフレクタと一体的に形成された構成とすれば、光源からの光に対する光束利用率を一層高めることができる。その際、このレンズとリフレクタとの連結部分が、光軸を中心軸とする円筒部として構成されたものとすれば、リフレクタへ向かう光源からの光の光路計算を容易化することができ、これにより各光学要素の光学設計も容易化することができる。

本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す正面図上記車両用灯具を示す側断面図図２のIII 部詳細図図２のIV部詳細図上記実施形態の第１変形例に係る車両用灯具を示す正面図上記実施形態の第２変形例に係る車両用灯具を示す側断面図上記実施形態の第３変形例に係る車両用灯具を示す正面図上記第３変形例に係る車両用灯具を示す側断面図

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。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用灯具１０を示す正面図であり、図２は、その側断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１０は、車両後端部に配置されるテールランプであって、発光素子１２と透光部材１４とを備えてなり、車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有している。

発光素子１２は、光源としての発光チップ１２ａが基板１２ｂに支持されてなる赤色発光ダイオードであって、その発光チップ１２ａを光軸Ａｘ上において灯具前方（車両としては「後方」、以下同様）へ向けた状態で、支持プレート１６に固定されている。発光チップ１２ａは、０．３〜１ｍｍ四方程度の大きさの発光面を有しており、この発光面の発光中心Ｏが光軸Ａｘ上に位置している。

透光部材１４は、透明な合成樹脂成形品であって、発光素子１２を前方側から覆うようにして配置されている。

この透光部材１４は、その光軸Ａｘ近傍に位置する領域（すなわち発光素子１２の正面方向に位置する領域）がレンズ１４Ａとして構成されており、その周辺領域がリフレクタ１４Ｂとして構成されている。その際、レンズ１４Ａは、略フレネルレンズ状に形成されており、リフレクタ１４Ｂは、略すり鉢状に形成されており、これらが円筒部１４Ｃを介して連結されている。

この透光部材１４は、そのリフレクタ１４Ｂおよび円筒部１４Ｃの後端面が、発光チップ１２ａの発光面と略面一となるように配置されており、この後端面において支持プレート１６に固定されている。

レンズ１４Ａは、その前面に、光軸Ａｘを中心にして円環状に延びる複数のプリズム部１４Ａｐが同心円状に形成された構成となっている。そして、このレンズ１４Ａは、これら各プリズム部１４Ａｐにおいて、発光チップ１２ａから出射してレンズ１４Ａに入射した直射光を、光軸Ａｘ寄りの方向へ偏向出射させるようになっている。

円筒部１４Ｃは、レンズ１４Ａの後面の外周縁部から後方へ向けて、光軸Ａｘを中心とする円筒面に略沿って延びるように形成されている。その際、この円筒部１４Ｃは、一定の肉厚で形成されている。

リフレクタ１４Ｂは、光軸Ａｘに関して径方向に５つの光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５が連続的に配置された構成となっている。

これら各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５は、透光部材１４の前面に形成された入射面１４Ｂａおよび出射面１４Ｂｃと、透光部材１４の後面に形成された反射面１４Ｂｂおよび接続面１４Ｂｄとを備えた構成となっている。

そして、これら各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５は、発光チップ１２ａにおける発光基準点からの光を、入射面１４Ｂａにおいて該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５に対して光軸Ａｘから離れる方向へ屈折させるようにして入射させ、この入射面１４Ｂａから該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５に入射した光を、反射面１４Ｂｂにおいて前方へ向けて内面反射させ、この反射面１４Ｂｂで内面反射した光を、出射面１４Ｂｃにおいて該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５から前方へ向けて出射させるようになっている。

その際、発光チップ１２ａにおける発光基準点は、発光チップ１２ａの発光中心Ｏ近傍の点に設定されている。具体的には、この発光基準点は、仮に円筒部１４Ｃが存在しないとした場合には、発光チップ１２ａの発光面における発光中心Ｏであるが、実際には、円筒部１４Ｃが存在しており、発光チップ１２ａからの直射光がこの円筒部１４Ｃを介して各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５に到達するので、その分だけ発光中心Ｏから僅かに変位した、光軸Ａｘを中心とする同一円周上の点に設定されている。

各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃは、光軸Ａｘを中心軸とし、かつ光軸Ａｘ上における上記発光基準点近傍の点を頂点とする円錐面の一部で構成されており、その際、この円錐面上に上記発光基準点を位置させるようになっている。また、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の入射面１４Ｂａは、該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃを構成している円錐面と同軸で、かつ該円錐面の頂角よりも小さい頂角を有する円錐面で構成されている。そして、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂは、該反射面１４Ｂｂで内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃに到達させ、かつ、該出射面１４Ｂｃからの出射光の向きを光軸Ａｘと略平行な向きとするように形成された曲面で構成されている。

本実施形態においては、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂでの内面反射が、すべて全反射によって行われる構成となっている（これについては後述する）。

これら各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５のうち、外周側の３つの各光学要素１４Ｂ３〜１４Ｂ５の構成は、いずれも同様であるが、内周側の２つの各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ２は、その構成が一部異なっている。

そこで、以下においては、まず、内周側から３番目の光学要素１４Ｂ３について、その反射面１４Ｂｂを構成する曲面の具体的な形状について説明し、その後、内周側の２つの各光学要素１４Ｂ１、１４Ｂ２について説明する。

図３は、図２のIII 部詳細図である。

同図に示すように、この光学要素１４Ｂ３において、その入射面１４Ｂａの内周端縁の点をＰ１、外周端縁の点をＰ２とし、反射面１４Ｂｂの内周端縁の点をＰ３、外周端縁の点をＰ４とし、出射面１４Ｂｃの外周端縁の点をＰ５（内周端縁の点は入射面１４Ｂａの外周端縁の点と同じＰ２）とする。

そして、点Ｐ２と点Ｐ５とを結ぶ線分が光軸Ａｘと直交する平面となす角度をＡとし、点Ｐ４と点Ｐ５とを結ぶ線分が光軸Ａｘと平行な直線となす角度をＢとし、点Ｐ２と点Ｐ４とを結ぶ線分が点Ｐ２と点Ｐ５とを結ぶ線分の点Ｐ２側の延長線となす角度をＣとし、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ線分が点Ｐ２と点Ｐ５とを結ぶ線分の点Ｐ２側の延長線となす角度をＤとする。

この光学要素１４Ｂ３の出射面１４Ｂｃは、その光軸Ａｘを含む平面内における断面形状が、上記発光基準点を通る直線で構成されており、また、この出射面１４Ｂｃからの出射光の向きが、光軸Ａｘと略平行な向きに設定されていることから、この出射面１４Ｂｃに到達する反射面１４Ｂｂからの反射光は、やや光軸Ａｘ寄りに傾斜した方向を向いた略平行光とする必要がある。したがって、透光部材１４を構成している合成樹脂材料の屈折率をｎとしたとき、角度Ｂは、次式（１）で表わされる。

一方、この光学要素１４Ｂ３の入射面１４Ｂａも、その光軸Ａｘを含む平面内における断面形状が直線であり、また、この入射面１４Ｂａに入射する光は、上記発光基準点からの発散光であるので、この入射面１４Ｂａから光学要素１４Ｂ３に入射した光は、光軸Ａｘから離れる方向へ屈折して、発散光のまま反射面１４Ｂｂに到達することとなる。

反射面１４Ｂｂは、このように発散光として該反射面１４Ｂｂに到達した光を、やや光軸Ａｘ寄りに傾斜した方向へ略平行光として反射させるため、その光軸Ａｘを含む平面内における断面形状が、次のようにして決定されている。

すなわち、反射面１４Ｂｂの外周端縁の点Ｐ４の位置を、透光部材１４の一部としてリフレクタ１４Ｂを形成可能な肉厚が確保される位置に設定すると、入射面１４Ｂａの外周端縁の点Ｐ２から入射した上記発光基準点からの光を反射面１４Ｂｂの外周端縁の点Ｐ４に到達させるための角度Ｃが決定される。

この角度Ｃの値が決定されることにより、入射面１４Ｂａの外周端縁の点Ｐ２からの入射光を出射面１４Ｂｃの外周端縁の点Ｐ５へ向けて反射させるための、反射面１４Ｂｂにおける点Ｐ４近傍の面要素の向きが決定される。

また、この角度Ｃの値から、角度Ｄの値が、次式（２）によって決定される。

入射面１４Ｂａの各点からの入射光を出射面１４Ｂｃの各点へ向けて略平行光として反射させるための、反射面１４Ｂｂの各点における面要素の向きが、角度Ｄの値に基づいて、点Ｐ４近傍の面要素から内周端縁の点Ｐ３近傍の面要素まで順次決定されることにより、反射面１４Ｂｂの光軸Ａｘを含む平面内における断面形状が、放物線に近い自由曲線として決定される。

その際、反射面１４Ｂｂの内周端縁の点Ｐ３は、入射面１４Ｂａの内周端縁の点Ｐ１から入射した上記発光基準点からの光を、出射面１４Ｂｃの内周端縁の点Ｐ２へ向けて反射させる位置に設定されている。

この反射面１４Ｂｂで反射する光のうち、その反射角が最も小さくなるのは、その内周端縁の点Ｐ３での反射光である。したがって、この反射面１４Ｂｂでの内面反射がすべて全反射で行われるようにするためには、図３に示す角度Ｅ（すなわち反射角の２倍の角度）が、次式（３）のように、透光部材１４の臨界角の２倍よりも大きくなるようにすればよい。

この角度Ｅの値は、出射面１４Ｂｃをその内周端縁側に延長すれば、その分だけ大きな値となる。したがって、反射面１４Ｂｂの光軸Ａｘを含む平面内における断面形状を自由曲線として決定した結果、角度Ｅが上式（３）を満たさない場合には、出射面１４Ｂｃを、その内周端縁側に延長して、その径方向の幅を大きめに設定するようにすればよい。

光学要素１４Ｂ３の後面における反射面１４Ｂｂよりも内周側の部分は、接続面１４Ｂｄとして曲面状に形成されている。この接続面１４Ｂｄは、光学的な機能は有しておらず、光学要素１４Ｂ３とその内周側の光学要素１４Ｂ２とを適正な肉厚で接続するように形成されている。

図４は、図２のIV部詳細図である。

同図に示すように、内周側に位置する２つの光学要素１４Ｂ１、１４Ｂ２においては、その反射面１４Ｂｂが、図３の点Ｐ３に対応すべき点Ｐ７よりも内周側まで延長形成されており、その接続面１４Ｂｄは平面状または円錐面状に形成されている。

そして、最も内周側に位置する光学要素１４Ｂ１は、その入射面１４Ｂａにおける外周端縁寄りの点Ｐ６よりも内周側の部分については、この入射面１４Ｂａから入射した光を該光学要素１４Ｂ１の反射面１４Ｂｂへ向けて屈折させるように構成されているが、その入射面１４Ｂａにおける点Ｐ６よりも外周側の部分は、この入射面１４Ｂａから入射した光を該光学要素１４Ｂ１の外周側に隣接する光学要素１４Ｂ２の反射面１４Ｂｂにおける点Ｐ７よりも内周側の部分へ向けて屈折させるように構成されている。

その際、この光学要素１４Ｂ１の外周側に隣接する光学要素１４Ｂ２の反射面１４Ｂｂにおける点Ｐ７よりも内周側の部分は、該部分での内面反射光の向きが、点Ｐ７よりも外周側の部分での内面反射光の向きと略平行になるように、その表面形状が設定されている。

なお、最も内周側に位置する光学要素１４Ｂ１は、その反射面１４Ｂｂにおける点Ｐ７よりも内周側の部分において、円筒部１４Ｃの後端部に入射してそのまま該反射面１４Ｂｂに到達した光を内面反射させるように構成されている。

その際、この光学要素１４Ｂ１の反射面１４Ｂｂにおける点Ｐ７よりも内周側の部分は、該部分での内面反射光の向きが、点Ｐ７よりも外周側の部分での内面反射光の向きと略平行になるように、その表面形状が設定されている。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された発光チップ１２ａからの光を前方へ向けて反射させるリフレクタ１４Ｂが、光軸Ａｘに関して径方向に５つの光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５が連続的に配置されてなる透光部材１４で構成されているが、これら各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５は、発光チップ１２ａにおける発光基準点からの光を該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５に対して光軸Ａｘから離れる方向へ屈折させるようにして入射させる入射面１４Ｂａと、この入射面１４Ｂａから該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５に入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面１４Ｂｂと、この反射面１４Ｂｂで内面反射した光を該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５から前方へ向けて出射させる出射面１４Ｂｃとを備えた構成となっているので、リフレクタ１４Ｂを構成している透光部材１４を、その光軸Ａｘ寄りの基端部の肉厚があまり厚くならないように形成することができる。

したがって、透光部材１４を成形する際にヒケが発生してしまうのを効果的に抑制することができ、これにより発光チップ１２ａからの光に対する制御を精度良く行うことができる。またこれにより、リフレクタ１４Ｂの大型化を図ることも容易に可能となる。

しかも、本実施形態に係る車両用灯具１０においては、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂが、該反射面１４Ｂｂで内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃに到達させるように形成された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。

すなわち、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂで内面反射した光の略全量を該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃに到達させることにより、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５毎に反射面１４Ｂｂと出射面１４Ｂｃとを１対１で対応させることができる。したがって、発光チップ１２ａからの光に対する光束利用率を高めた上で、透光部材１４をその周縁部まで明るく発光して見えるようにすることができる。

しかもその際、各反射面１４Ｂｂで内面反射した光を、略平行光として各出射面１４Ｂｃに到達させることにより、この出射面１４Ｂｃでの出射光制御を精度良く行うことができる。

このように本実施形態によれば、透光部材１４からなるリフレクタ１４Ｂを備えた車両用灯具１０において、透光部材１４をその周縁部まで明るく発光して見えるようにした上で、発光チップ１２ａからの光に対する制御を精度良く行うことができ、かつ、リフレクタ１４Ｂの大型化を図ることが容易に可能となる。

その際、本実施形態においては、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂが、その内周端縁からの反射光を該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃの内周端縁へ向けて内面反射させるとともに、その外周端縁からの反射光を該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃの外周端縁へ向けて内面反射させるように構成されているので、出射面１４Ｂｃの全領域を用いて出射光制御を行うことができる。そしてこれにより、出射光制御の精度を最大限に高めることができる。

また本実施形態においては、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃが、発光基準点近傍の点を頂点とする円錐面を基準面として形成されているので、これら各出射面１４Ｂｃを、発光チップ１２ａからの光が該出射面１４Ｂｃに直接到達してしまわない範囲内において、灯具前方側へ最大限に傾斜させた状態で配置することができる。そしてこれにより、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂを、該反射面１４Ｂｂで内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃに到達させるように形成された曲面で構成するための光学設計が容易に可能となる。

さらに、このように、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃが、灯具前方側へ最大限に傾斜した状態で配置されていることにより、本実施形態のように、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の反射面１４Ｂｂからの反射光を、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃにおいて、光軸Ａｘと略平行な方向へ出射させるように光学設計を行うことも容易に可能となる。そしてこれにより、灯具正面視において各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の出射面１４Ｂｃの全領域が明るく発光して見えるようにすることができる。

本実施形態においては、発光チップ１２ａの前方に、該発光チップ１２ａからの光を偏向透過させるレンズ１４Ａが配置されており、このレンズ１４Ａとリフレクタ１４Ｂとが透光部材１４として一体的に形成されているので、発光チップ１２ａからの光に対する光束利用率を一層高めることができる。しかもその際、この透光部材１４におけるレンズ１４Ａとリフレクタ１４Ｂとの連結部分が、光軸Ａｘを中心軸とする円筒部１４Ｃとして構成されているので、リフレクタ１４Ｂへ向かう発光チップ１２ａからの光の光路計算を容易化することができ、これにより各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５の光学設計も容易化することができる。

さらに本実施形態においては、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５が、その反射面１４Ｂｂでの内面反射が全反射によって行われる構成となっているので、透光部材１４に鏡面処理を施すことなく、上記作用効果を得ることができる。そしてこれにより、リフレクタ１４Ｂのクリスタル感を演出して、非点灯時における車両用灯具１０の見映えを高めることができる。

また本実施形態においては、内周側に位置する２つの光学要素１４Ｂ１、１４Ｂ２の各々の反射面１４Ｂｂにおける内周端縁寄りの点Ｐ７よりも内周側の部分が、該部分での内面反射光の向きを点Ｐ７よりも外周側の部分での内面反射光の向きと略平行にする表面形状に設定されているので、これら２つの光学要素１４Ｂ１、１４Ｂ２の各々の反射面１４Ｂｂでの内面反射が全反射で行われる構成とした上で、これら２つの光学要素１４Ｂ１、１４Ｂ２の各々の出射面１４Ｂｃの全領域が明るく発光して見えるようにすることができる。

上記実施形態においては、角度Ｄが式（２）で示す値に設定されているものとして説明したが、角度Ｄが式（２）で示す値よりも小さい値に設定されている場合においても、各光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５において、その入射面１４Ｂａから入射した光を、その反射面１４Ｂｂに到達させることが可能である。

上記実施形態においては、リフレクタ１４Ｂとして、光軸Ａｘに関して径方向に５つの光学要素１４Ｂ１〜１４Ｂ５が連続的に配置された構成となっているものとして説明したが、４つ以下または６つ以上の光学要素が連続的に配置された構成となっている場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図５は、本変形例に係る車両用灯具１１０を示す正面図である。

同図に示すように、この車両用灯具１１０の基本的な構成は、上記実施形態に係る車両用灯具１０の場合と同様であるが、その透光部材１１４におけるレンズ１１４Ａの前面およびリフレクタ１１４Ｂの前面の表面形状が、上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のレンズ１１４Ａは、その前面に同心円状に形成された各プリズム部１１４Ａｐが、光軸Ａｘに関して周方向に複数のセグメントに区分けされており、これら各セグメントに拡散レンズ素子１１４Ａｓがそれぞれ割り付けられている。これら各拡散レンズ素子１１４Ａｓは、発光チップ１２ａから出射してレンズ１１４Ａに入射した直射光を、光軸Ａｘに関して周方向に拡散出射させるようになっている。

また、本変形例のリフレクタ１１４Ｂは、その各光学要素１１４Ｂ１〜１１４Ｂ５の出射面１１４Ｂｃが、光軸Ａｘに関して周方向に複数のセグメントに区分けされており、これら各セグメントに拡散レンズ素子１１４Ｂｓがそれぞれ割り付けられている。これら各拡散レンズ素子１１４Ｂｓは、該拡散レンズ素子１１４Ｂｓに到達した内面反射光を、光軸Ａｘに関して周方向に拡散出射させるようになっている。その際、これら各拡散レンズ素子１１４Ｂｓは、上記実施形態の出射面１４Ｂｃを構成している円錐面を基準面として形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、レンズ１１４Ａの各プリズム部１１４Ａｐを各拡散レンズ素子１１４Ａｓ毎に離散的に明るく光って見えるようにすることができ、また、リフレクタ１１４Ｂの各光学要素１１４Ｂ１〜１１４Ｂ５の出射面１１４Ｂｃを、各拡散レンズ素子１１４Ｂｓ毎に離散的に明るく光って見えるようにすることができる。

なお、本変形例においては、各拡散レンズ素子１１４Ｂｓが、上記実施形態の出射面１４Ｂｃを構成している円錐面を基準面として形成されているので、これら各拡散レンズ素子１１４Ｂｓでの周方向の拡散出射を、光軸Ａｘと平行な方向を基準にして行うことができ、これにより光学設計を容易に行うことが可能である。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る車両用灯具２１０を示す側断面図である。

同図に示すように、この車両用灯具２１０の基本的な構成は、上記実施形態に係る車両用灯具１０の場合と同様であるが、その透光部材２１４の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のレンズ２１４Ａは、その前面に同心円状に形成された各プリズム部２１４Ａｐの数および形状が上記実施形態の場合と異なっている。

また、本変形例のリフレクタ２１４Ｂは、上記実施形態のリフレクタ１４Ｂと同様、光軸Ａｘに関して径方向に５つの光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ５が連続的に配置された構成となっているが、そのうち内周側の４つの光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ４においては、２つの入射面２１４Ｂａｉ、２１４Ｂａｏが、階段状に２箇所に配置されている。その際、最も内周側に位置する光学要素２１４Ｂ１においては、内周側の入射面２１４Ｂａｉが、円筒部２１４Ｃの内周面で構成されている。

内周側の４つの光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ４の各々においては、外周側の入射面２１４Ｂａｏと反射面２１４Ｂｂの外周側部分と出射面２１４Ｂｃとが、上記実施形態の場合と同様の関係で形成されており、また、内周側の入射面２１４Ｂａｉと反射面２１４Ｂｂの内周側部分と出射面２１４Ｂｃとが、上記実施形態の場合と同様の関係で形成されている。その際、反射面２１４Ｂｂの外周側部分の表面形状が決定された後、その内周側の表面形状が決定されるようになっている。

そして、これら４つの光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ４の各々においては、その反射面２１４Ｂｂからの反射光を略平行光とするため、外周側の入射面２１４Ｂａｏの傾斜角度と内周側の入射面２１４Ｂａｉの傾斜角度とが互いに異なっており、また、反射面２１４Ｂｂも、その外周側部分と内周側部分とが互いに不連続な面で構成されている。

また、これら４つの光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ４の各々においては、外周側の入射面２１４Ｂａｏと内周側の入射面２１４Ｂａｉとの間に、段差部２１４Ｂｅが形成されている。この段差部２１４Ｂｅは、出射面２１４Ｂｃを構成している円錐面と中心軸および頂点を共通にする円錐面で構成されている。

この段差部２１４Ｂｅには、反射面２１４Ｂｂからの反射光が到達しないので、非発光面となっている。

本変形例の構成を採用することにより、灯具正面視において、リフレクタ２１４Ｂの各光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ５は、その出射面２１４Ｂｃの全領域が明るく光って見える一方、その段差部２１４Ｂｅは光って見えないので、径方向に比較的大きな間隔をおいて離散的に明るく光って見えるようにすることができる。

その際、各光学要素２１４Ｂ１〜２１４Ｂ５の段差部２１４Ｂｅは、発光基準点近傍の点を頂点とする円錐面を基準面として形成されているので、これら各段差部２１４Ｂｅを、発光チップ１２ａからの光が該段差部２１４Ｂｅに直接到達してしまわないように形成することができる。

次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。

図７は、本変形例に係る車両用灯具３１０を示す正面図であり、図８は、その側断面図である。

これらの図に示すように、この車両用灯具３１０の基本的な構成は、上記実施形態に係る車両用灯具１０の場合と同様であるが、その透光部材３１４の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のレンズ３１４Ａは、その前面に同心円状に形成された各プリズム部３１４Ａｐの数および形状が上記実施形態の場合と異なっている。

また、本変形例のリフレクタ３１４Ｂは、光軸Ａｘに関して周方向に複数の領域に区分けされており、これら複数の領域は、２種類の領域Ｚ１、Ｚ２が交互に配置された構成となっている。その際、各領域Ｚ１は、光軸Ａｘに関して径方向に６つの光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６が連続的に配置された構成となっており、一方、各領域Ｚ２は、光軸Ａｘに関して径方向に５つの光学要素３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１が連続的に配置された構成となっている。そして、各領域Ｚ１を構成する６つの光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６と、各領域Ｚ２を構成する５つの光学要素３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１とが、径方向に互いに略半ピッチずれた位置に配置されている。

各領域Ｚ１を構成する６つの光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６および各領域Ｚ２を構成する５つの光学要素３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１は、いずれも、上記実施形態と同様の入射面３１４Ｂａ、反射面３１４Ｂｂおよび出射面３１４Ｂｃを備えている。ただし、本変形例においては、各領域Ｚ１を構成する６つの光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６が、略ゼロの肉厚で連結されており、また、各領域Ｚ２を構成する５つの光学要素３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１も、略ゼロの肉厚で連結されている。図８においては、領域Ｚ１を、領域Ｚ２と重複させた状態で、２点鎖線で示している。

なお、本変形例においては、このリフレクタ３１４Ｂを支持するための支持プレート３１６の形状が、上記実施形態の場合と一部異なっている。

本変形例のように、リフレクタ３１４Ｂが、光軸Ａｘに関して周方向に複数の領域Ｚ１、Ｚ２に区分けされた構成とした上で、これら複数の領域Ｚ１、Ｚ２の各々を構成する複数の光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６、３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１が、隣接する領域Ｚ１、Ｚ２相互間において径方向に互いにずれた位置に配置された構成とすることにより、各光学要素３１４Ｂ１〜３１４Ｂ６相互間および各光学要素３１４Ｂ７〜３１４Ｂ１１相互間の連結部分の肉厚を略ゼロにしても、リフレクタ３１４Ｂを単一の透光部材３１４として成立させることが可能となる。

そしてこれにより、透光部材３１４の肉厚を最小限まで薄くすることが可能となるので、材料費の低減を図ることができる。また、このような構成を採用することにより、リフレクタ３１４Ｂの見映えに斬新性を持たせることができる。

なお、上記実施形態および各変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

１０、１１０、２１０、３１０車両用灯具
１２発光素子
１２ａ発光チップ
１２ｂ基板
１４、１１４、２１４、３１４透光部材
１４Ａ、１１４Ａ、２１４Ａ、３１４Ａレンズ
１４Ａｐ１１４Ａｐ、２１４Ａｐ、３１４Ａｐプリズム部
１４Ｂ、１１４Ｂ、２１４Ｂ、３１４Ｂリフレクタ
１４Ｂ１〜１４Ｂ５、１１４Ｂ１〜１１４Ｂ５、２１４Ｂ１〜２１４Ｂ５、３１４Ｂ１〜３１４Ｂ１１光学要素
１４Ｂａ、２１４Ｂａｉ、２１４Ｂａｏ、３１４Ｂａ入射面
１４Ｂｂ、２１４Ｂｂ、３１４Ｂｂ反射面
１４Ｂｃ、１１４Ｂｃ、２１４Ｂｃ、３１４Ｂｃ出射面
１４Ｂｄ接続面
１４Ｃ、２１４Ｃ円筒部
１６、３１６支持プレート
１１４Ａｓ、１１４Ｂｓ拡散レンズ素子
２１４Ｂｅ段差部
Ａｘ光軸
Ｏ発光中心
Ｚ１、Ｚ２領域

Claims

灯具前後方向に延びる光軸上に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて反射させるリフレクタと、を備えてなる車両用灯具において、
上記リフレクタが、上記光軸に関して周方向に区分けされた複数の領域の各々に対して上記光軸に関して径方向に複数の光学要素が連続的に配置されてなる透光部材で構成されており、
上記各光学要素が、上記光源における発光基準点からの光を該光学要素に対して上記光軸から離れる方向へ屈折させるようにして入射させる入射面と、この入射面から該光学要素に入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を該光学要素から前方へ向けて出射させる出射面とを備えており、
上記各光学要素の反射面が、該反射面で内面反射した光の略全量を略平行光として該光学要素の出射面に到達させるように形成された曲面で構成されており、
上記複数の領域の各々を構成する複数の光学要素が、隣接する領域相互間において該光学要素の入射面および反射面の位置を径方向に互いにずらすようにして配置されている、ことを特徴とする車両用灯具。
上記各光学要素の反射面が、該反射面の内周端縁からの反射光を該光学要素の出射面の内周端縁へ向けて内面反射させるとともに、該反射面の外周端縁からの反射光を該光学要素の出射面の外周端縁へ向けて内面反射させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
上記各光学要素の出射面が、上記発光基準点近傍の点を頂点とする円錐面を基準面として形成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用灯具。
上記光源の前方に、該光源からの光を偏向透過させるレンズが配置されており、
このレンズが、上記リフレクタと一体的に形成されており、
このレンズと上記リフレクタとの連結部分が、上記光軸を中心軸とする円筒部として構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用灯具。