JP7027991B2

JP7027991B2 - ライトガイド及び車両用灯具

Info

Publication number: JP7027991B2
Application number: JP2018051112A
Authority: JP
Inventors: 哲夫高木
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: WO2019181795A1; JP2019164905A; CN111868436A

Description

本開示は、光源が照射方向側に配置される灯具において用いられるライトガイド及びそれを備えた車両用灯具に関する。

従来、灯室内に導光体であるライトガイドを配置し、そのライトガイドの内部において光源からの光を内面反射させてから照射方向側へ向けて出射させる車両用灯具が知られている。そのような一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の車両用灯具では、ランプボディと前面カバーとで区画形成された灯室内の中心部にヘッドランプ用のバルブが配置され、前面カバーは車体中央側の前方から車体側方側の後方に向かってスラントして配置され、この前面カバーに沿って湾曲した円柱状のライトガイドが配置され、更に、ライトガイドの後面側の近傍にはライトガイドと所定間隔を保つように湾曲したリフレクタが配置されている。ライトガイドの両端部に設けたＬＥＤ光源からの光は、その両端部からその内部に入射し、それらの間の導光部の内部で内面反射しつつ進む。そして、特許文献１の車両用灯具では、ＬＥＤ光源からの光の一部を、ライトガイドの後面側の拡散ステップで内面反射させて、ライトガイドの前面側の出射部側から照射方向へ向けて出射させるようにしている。

特開２０１１－２１６２７９号公報

ところで、車両によっては、ランプつまりライトの構成に制限がかかる場合がある。例えば、タイヤなど所謂足回りとの配置関係から、車両前方のヘッドランプの配置スペースを広くとることが難しい場合がある。このような場合、例えば、ヘッドランプにおいて、車両前方側に光源を配置し、その光の全部又は一部を車両前方側に照射させることが望まれる。

これに対して、上記特許文献１の、上記ライトガイドを備えた車両用灯具では、ライトガイドはわずかに車両前後方向に傾くように設けられているが、概ね車幅方向に延在するように配置されている。そして、その灯具では、ライトガイドの側方に設けた光源からライトガイドに入射した光は、入射方向に進み、つまり車幅方向の一方側から他方側に概ね進み、その一部が拡散ステップでの反射により車両前方側に向けられる。このように、特許文献１は、ヘッドランプに関するが、車両前方側に光源を配置し、その光の一部を車両前方側に出射させることに向けられていない。

本開示の技術の目的は、光源が照射方向側に配置される車両用灯具等の灯具において、その光源からの光をその照射方向側に向けて照射可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本開示の技術は、
光源からの光を照射方向側に照射するように設けられるライトガイドであって、
前記光源からの光が前記ライドガイドの内部に入射するように構成されている入射端部と、
前記ライトガイドにおいて前記入射端部が位置付けられている側とは反対側にあり、前記入射端部から入射した光の一部を前記ライトガイド内に向けて内部反射させるように構成されている反射面と、
前記入射端部と前記反射面との間に延在する導光部であって、前記反射面で反射した光の一部を前記照射方向側に内部反射させるように構成されたステップ部と、該ステップ部にて前記照射方向側に内部反射した光が出射するように構成された出射部とを備える、導光部と
を備える、ライトガイド
を提供する。

好ましくは、前記照射方向に直交する仮想面を前記ライトガイドの前記導光部を横断するように定めたとき、前記仮想面によって分けられる２つの領域のうちの第１領域に、前記入射端部は位置し、前記２つの領域のうちの第２領域に、前記反射面は位置する。

好ましくは、前記反射面は、前記ライトガイドの軸線に対して略直角をなすように形成されている。

本開示の技術は、上記ライトガイドを備えた車両用灯具も提供する。

本開示の上記技術によれば、上記構成を備えるので、光源が照射方向側に配置される車両用灯具等の灯具において、その光源からの光をその照射方向側に照射することが可能になる。

本開示の技術の一実施形態に係る車両用灯具の概略構成図である。図１の車両用灯具におけるライトガイドでの光の伝搬を説明するための図である。図１の車両用灯具におけるライトガイドでの光の伝搬を説明するための図である。変形例としての車両用灯具のうちの、光源とライトガイドとの概略構成図である。車両用灯具におけるライトガイドの入射端部の変形例の概略構成図である。

以下、本開示の技術に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本開示の技術の一実施形態に係る車両用灯具１０の概略構成を示す。灯具１０は、照明装置であり、車両のヘッドランプのポジションランプ、つまり車幅灯として構成されている。左右のポジションランプのうち左側のポジションランプとしての灯具１０のみを図１に模式的に表す。なお、車両前方右側のポジションランプは図１の灯具１０と概ね左右対称の構成を備えるので、その説明を省略する。

灯具１０は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の開口部に取り付けられるカバー１４とを備え、それらによって区画形成された灯室１６を有する。なお、図１中の矢印Ａは、灯具１０の照射方向を示し、より具体的にはここでは車両の前方方向である。

灯具１０は、光源１８と、ライトガイド２０とを備える。これら光源１８及びライトガイド２０は、ランプボディ１２とカバー１４とで区画形成された灯室１６内に配置固定されている。図１中には、光源１８とライトガイド２０とを所定位置に固定するための固定部材２２ａ、２２ｂが表されている。固定部材２２ａ、２２ｂによる固定により、光源１８とライトガイド２０との相対的な位置関係が定まり、及び、車両におけるそれらの位置決めがなされる。種々の固定部材又は固定機構がそれらの固定に適用可能である。また、ランプボディ１２の開口部周辺には、エクステンション２４ａ、２４ｂが配置されている。更に、灯室１６内においてライトガイド２０の後方側に、ライトガイド２０から例えば所定間隔をあけてリフレクタ（不図示）が設けられてもよい。

光源１８は、ＬＥＤ光源である。しかし、これは、光源１８の種類を限定することを意図しない。なお、光源１８の固定用の固定部材２２ｂは放熱部材として機能するが、これに限定されない。

ライトガイド２０は、図１に示すように、概ね、光源１８よりも車両前後方向において後方側にある。つまり、光源１８は、車両前後方向においてライトガイド２０の前方側にあり、灯具１０において前方側つまり照射方向Ａ側にある。

図２に示すように、ライトガイド２０は、棒状の導光体であり、特にここでは真っ直ぐな導光体であり、まっすぐな軸線２０Ａを有する。特にここでは図示しないが、ライトガイド２０の軸線２０Ａに直交する断面の形状は略矩形である。しかし、これはライトガイドの断面形状を限定するものではなく、例えば断面略円形でもよい。ライトガイド２０は、ここではアクリル樹脂製である。しかし、ライトガイド２０は、アクリル樹脂以外の種々の透明材料で作製可能であり、種々の樹脂材料やガラス材料などから作製され得る。

ライトガイド２０は、光源１８近傍に位置付けられる入射端部３０と、ライトガイド２０において入射端部３０が位置付けられている側とは反対側にある反射端部３２と、入射端部３０と反射端部３２との間に延在する導光部３４とを備える。ライトガイド２０は、入射端部３０と反射端部３２との間に導光部３４が延在するように軸線２０Ａに沿ってそれらが並んで配置された構成を備える。したがって、ライトガイド２０の軸線２０Ａに沿って、一端側に入射端部３０があり、他端側に反射端部３２がある。

入射端部３０は、光源１８からの光がライトガイド２０の内部に入射するように構成されている。入射端部３０は、光導入部と称することもできる。ここでは、光源１８は、ライトガイド２０の軸線２０Ａ上に位置するとともに、入射端部３０に臨むように設けられている。入射端部３０は、光源１８に臨む入射面３０ａを有する。本実施形態では、入射面３０ａは平坦面であり、ライトガイド２０の軸線２０Ａが直交するように形成されている。しかし、入射面３０ａは平坦面に限定されず、それ以外の形状に形成可能である。なお、図１において、入射端部３０は、ライトガイド２０のうちで、車両前後方向において最も前方側に位置する部分であり、ライトガイド２０の前端部を構成する。

反射端部３２は、ライトガイド２０において、車両前後方向において最も後方側の位置する部分であり、ライトガイド２０の後端部を構成する。反射端部３２は、入射端部３０から入射してライトガイド２０内を伝播つまり導光して反射端部３２に到達した光をライトガイド２０内に向けて内部反射させるように形成されている。つまり、反射端部３２は、そこに到達した光をライトガイド２０内に内部反射させるように構成されている反射面３２ａを定める。反射面３２ａは、平面であり、ライトガイド２０の軸線２０Ａが直交するように形成されている。なお、反射端部３２においては、ここではミラー部材３２ｂが設けられている。ミラー部材３２ｂはライトガイド２０の一部をなすように構成されていて、そのミラー部材の端面が反射面３２ａとして機能する。ミラー部材３２ｂは、導光体そのものであるライトガイド本体２０ｂに直交するように固定されている。しかし、ライトガイド２０の後端部にアルミニウム等の蒸着処理等により鏡面を形成することにより、反射面３２ａが形成されてもよい。蒸着処理される材料は、アルミニウムに限定されない。

導光部３４は、ライトガイド本体２０ｂに相当し、図１及び図２の状態で車両前方側と車両後方側とで表面形状が異なる。図２において、導光部３４の車両前方側は滑らかな面として構成され、出射部３６を構成する。導光部３４の車両後方側は、波状に形成されていて、ステップ部３８を構成する。ステップ部３８は、図２に表すように、反射端部３２側から入射端部３０側に進むに従い外側に拡がるように延びる第１傾斜面３８ａと、反射端部３２側から入射端部３０側に進むに従い内側に向けて延びる第２傾斜面３８ｂとを交互に有する。ライトガイド２０では、複数の第１傾斜面３８ａ間でそれらの傾斜角度及び面積が略同じであり、また、複数の第２傾斜面３８ｂ間でそれらの傾斜角度及び面積が略同じであるように、ステップ部３８は形成されている。ステップ部３８に沿って延びる線Ｌ１を図２に示すが、この線Ｌ１は図２においてライトガイド２０の軸線２０Ａに平行である。

反射面３２ａで反射した光の一部を照射方向Ａ側に内部反射させるのに適するように、ステップ部３８は、ここでは特に第２傾斜面３８ｂの上記傾斜角度や上記面積は定められている。そして、出射部３６は、このステップ部３８にて照射方向側に内部反射された光がその照射方向Ａ側にライトガイド２０を出射するように構成されている。つまり、出射部３６は、ステップ部３８の照射方向側に延びている。そして、出射部３６を照射方向側に出た光を遮ることがないように、入射端部３０は出射部３６の照射方向側つまり車両前方側にはないようにずれて位置付けられている。図１及び図２では、入射端部３０は、出射部３６の（車両前後方向においては車両前方側であるが）車両右側に位置する。

ここで、図１に示すように、照射方向Ａに直交する仮想面ＩＳをライトガイド２０の導光部３４を横断するように定める。仮想面ＩＳは、車両左右方向つまり車幅方向かつ上下方向に延びる面である。図１から明らかなように、仮想面ＩＳによって分けられる２つの領域のうちの（車両前方側又は照射方向側の）第１領域ＩＳａに入射端部３０は位置し、その２つの領域のうちの（車両後方側の）第２領域ＩＳｂに反射面３２ａは位置する。このように、ライトガイド２０は、照射方向Ａに対して斜めに傾いて灯室１６に設けられている。

このような灯具１０における光の伝播又は導光について図２に基づいて説明する。運転者の操作又は車両の自動点灯機構等により、光源１０が点灯状態（作動状態）になると、光源１０からの光はライトガイド２０内に入射する。入射した光のうちの一部は、その境界面（外表面）に対する入射角が臨界角よりも小さいので、ライトガイド２０の外表面を通過してしまい、反射端部３２に至らない。一方、ライトガイド２０における境界面（外部表面）で内部反射しつつ又は境界面に至らずに、ライトガイド２０内を伝播することで、入射した光の一部は反射端部３２の反射面３２ａに至る。ここで、入射した光（光線）のうち、反射端部３２に至った光の一例を図２に示す。光αは、入射端部３０からライトガイド２０内に入り、導光部３４を内部反射しつつ進む。光αは反射端部３２に至ると、反射面３２ａがライトガイド２０の軸線２０Ａと直交関係を有するので、図２において軸線２０Ａに対する同じ角度で反射面３２ａによってライトガイド２０の導光部３４内に反射される。そして、光αは、導光部３４を進み、導光部３４のステップ部３８に至る。このとき、ステップ部３８のうちの特に第２傾斜面３８ｂは、上述のごとく、車両前方側に、特に照射方向Ａ側に向けて光を反射するように設計されているので、光αは照射方向側に内部反射され、そして照射方向つまり車両前方側の出射部３６から出射する。このように、光αは、ライトガイド２０の入射端部３０からその内部に入り、ライトガイド２０において導光部３４を導光して反射端部３２に至り、反射面３２ａで反射されることで導光部３４をそれまでとは概ね逆向きに導光し、更にステップ部３８での反射により光源１８側つまり車両前方側である照射方向Ａ側に出射される。こうした光αなどにより、ライトガイド２０は車両前方側つまり照射方向Ａ側への照射を可能にする。図３に、光源１８からの３つの光α、β、γの照射方向Ａ側への出射を参考までに表す。なお、図３の光αは図２の光αと同じである。

以上説明したように、灯具１０においては、上記構成の入射端部３０、反射面３２ａ及び導光部３４を備えるライトガイド２０が用いられる。したがって、上記姿勢のライトガイド２０に対して、車両前方側つまり照射方向Ａ側の入射端部３０近傍に光源１８を配置した灯具１０により、車両前方側つまり照射方向Ａ側に光を照射することが可能になる。

以上、本開示の技術における一実施形態を説明した。しかし、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することができる。

例えば、ライトガイドは真っ直ぐであることに限定されず、種々の他の形状を有してもよい。湾曲したライトガイドを備える灯具の一例を図４に示す。図４の灯具も、上記灯具１０と同じく車両前方左側のポジションランプとして構成されている。図４では、変形例としての灯具のうちの、光源１８と、ライトガイド１２０のみを表す。ライトガイド１２０は、灯具の形状に合わせて、車体中央かつ前方側の入射端部側から車体側方側の反射端部側に向かって車両外側に凸状に湾曲するように形作られていて、図４に示すように湾曲した軸線１２０Ａを有する。ライトガイド１２０は、第１実施形態のライトガイド２０と同じく、入射面３０ａを有する入射端部３０と、反射面３２ａを有する反射端部３２と、出射部３６及びステップ部３８を有する導光部３４とを備える。しかし、ライトガイド１２０が湾曲しているので、入射面３０ａと反射面３２ａとは非平行の関係にある。ただし、入射面３０ａも反射面３２ａも、ライトガイド１２０の軸線１２０Ａに対して直角をなすように形成されている。

このライトガイド１２０を備えた灯具における光の照射について図４に基づいて説明する。図４の灯具では、照射方向側である車両前方側に光源１８が配置されている。図４に一例としての光δを示すように、光源１８からの光δは、入射端部３０の入射面３０ａからライトガイド１２０内に入射し、その反対側の反射面３２ａで反射され、ステップ部３８で更に内部反射され、出射部３６から照射方向Ａに出射することができる。

なお、図４に示すように、ライトガイド１２０のステップ部３８では、第１傾斜面３８ａごとの面積及び第２傾斜面３８ｂごとの面積は個別に設定されている。これは、照射方向Ａ側のへの光の照射又は出射を好適に生じさせるためである。このようにステップ部３８の傾斜面形状は任意に定められ得、光の照射方向への内部反射を好適に生じさせるように設計されるとよい。また、ステップ部３８の各傾斜面は平面であることに限定されず、例えば部分的に湾曲してもよく、複数の面部の組み合わせとして構成されてもよい。

また、上記実施形態及び上記変形例では、入射端部３０の入射面３０ａは平坦面であったが、光源１８からの光をより効率よくライトガイド２０、１２０の導光部３４に導くような形状（又は構成）に形成可能である。図５に表すように、入射面３０ａは、例えば光源１８を囲むように、凹湾曲形状とされてもよい。また、入射端部３０全体も、入射面３０ａから取り入れた光を導光部３４により効果的に導くように、例えば図５に表すように略先細り形状に形成可能である。更に、入射端部３０において取り入れた光を導光部３４により効果的に導くように、入射端部３０に反射面３０ｂが設けられてもよい。入射端部３０の反射面３０ｂは、反射端部３２の上記反射面３２ａと同様にミラー部材の設置や蒸着処理等により形成され得る。

また、車両前方のフロントランプとしての灯具を説明したが、本開示の技術は車両後方のテールランプやブレーキランプ、或は、ウィンカーランプに適用されてもよい。また、本開示の技術はポジションランプ以外のランプつまり車両用灯具に適用可能である。特に本開示の技術に係るライトガイドは、車両用灯具以外の灯具、例えば居住スペースでの灯具においても適用可能である。

１０灯具
１８光源
２０、１２０ライトガイド
３０入射端部
３０ａ入射面
３２反射端部
３２ａ反射面
３４導光部
３６出射部
３８ステップ部

Claims

光源からの光を照射方向側に照射するように設けられるライトガイドであって、
前記光源からの光が前記ライトガイドの内部に入射するように構成されている入射端部と、
前記ライトガイドにおいて前記入射端部が位置付けられている側とは反対側にあり、前記入射端部から入射した光の一部を前記ライトガイド内に向けて内部反射させるように構成されている第１反射面と、
前記入射端部と前記第１反射面との間に延在する導光部であって、前記第１反射面で反射した光の一部を前記照射方向側に内部反射させるように構成されたステップ部と、該ステップ部にて前記照射方向側に内部反射した光が出射するように構成された出射部とを備える、前記導光部と
を備え、
前記入射端部は、
内側に前記光源の少なくとも一部が設けられており、前記光源から離れる向きに向かって窪んでいる凹湾曲形状の入射面と、
前記入射面から入射した光の一部を前記ライトガイド内に向けて内部反射させるように構成されており、前記ライトガイドの軸線に対して傾斜しており、前記光源から離れるにつれて前記ステップ部に近づくように形成された第２反射面と、
前記入射面から入射した光の一部を前記ライトガイド内に向けて内部反射させるように構成されており、前記軸線に対して傾斜しており、前記光源から離れるにつれて前記出射部に近づくように形成された第３反射面と、
を有する、ライトガイド。
前記照射方向に直交する仮想面を前記ライトガイドの前記導光部を横断するように定めたとき、
前記仮想面によって分けられる２つの領域のうちの第１領域に、前記入射端部は位置し、
前記２つの領域のうちの第２領域に、前記第１反射面は位置する、
請求項１に記載のライトガイド。
前記第１反射面は、前記軸線に対して略直角をなすように形成されている、
請求項１又は２に記載のライトガイド。
請求項１から３のいずれか一項に記載のライトガイドを備えた車両用灯具。