JP7606465B2 - レンズ部品および光源モジュール - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具などに用いられるレンズ部品および光源モジュールに関する。

特許文献１に記載のレンズ部品が知られている。

日本国特表２００２－５０５７５９号公報

特許文献１に記載のレンズ部品では、レンズ部品の前面の全ての領域を発光させることができず、車両用灯具に適していない。
本発明は、車両用灯具に適したレンズ部品および光源モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るレンズ部品は、
前方へ光を出射する車両用灯具に用いられるレンズ部品であって、
前方に面した前面と、
後方から前記前面に向かって湾曲して延びる外側面と、
光源を通りかつ光を出射する方向に平行な軸線が通過する領域において、前記外側面から前方へ凹んだ位置に設けられ、後方へ向かって凸状の後凸面と、
前記外側面の後端部と前記後凸面との間をつなぐ内側面と、を有し、
前記後凸面と前記内側面とによって、後方に開口するキャビティが形成されており、
前記前面は、前記軸線が通過する領域に設けられ前方へ凸形状の中央凸部と、前記中央凸部の外縁から連続し前記軸線と直交する方向へ平坦に延びて前記中央凸部の外縁に環状に設けられている環状平坦部とを有し、
前記後凸面は、前記キャビティに配置される光源から出射され前記後凸面に入射した光を前記中央凸部に導く形状とされており、
前記中央凸部は、前記中央凸部に入射された光を平行光として前方へ出射させる形状とされており、
前記外側面は、前記光源から出射され前記内側面に入射した光を平行光として前記中央凸部以外の前記前面に導くように全反射する形状とされており、
前記前面の全ての領域が発光する。

本発明によれば、車両用灯具に適したレンズ部品および光源モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ部品の断面図である。 レンズ部品の正面図である。 参考例のレンズ部品を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る光源モジュールの断面図である。 図４に示した光源モジュールの斜視図である。 変形例に係る光源モジュールの斜視図である。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るレンズ部品１と光源５１の断面図である。図２は、レンズ部品１の正面図である。レンズ部品１は、例えば、車両の前方へ光を出射する車両用前照灯などの車両用灯具に用いられる。

図１及び図２に示すように、レンズ部品１は、前面１０と、外側面２０と、後凸面３０と、内側面４０と、を備えている。レンズ部品１は、側面視において、前部から後部へ向かって径が小さくなる概略円錐台状の形状を有する。なお、以降の説明においては便宜上、レンズ部品１が光を出射する方向を前方と定義する。図１において左方が前方となる。

前面１０は、レンズ部品１の前方に面した円形状を有する面である。前面１０は、中央部に設けられる中央凸部１２と、この中央凸部１２の外側に設けられる環状平坦部１４と、を有している。

中央凸部１２は、光源５１を通りかつ光源５１の光を出射する方向に平行な軸線Ａｘが通過する前面１０上の点を中心とした領域に設けられている。中央凸部１２は、図１に示すように、前方へ向かって凸状になるように形成されている。また、中央凸部１２は、図２に示すように、前方から見たときに楕円状になるように形成されている。なお、図１は図２のＡ－Ａ線における断面図である。

環状平坦部１４は、中央凸部１２の外縁から連続し軸線Ａｘの方向に対して直交する方向へ平坦に延びるように設けられている。環状平坦部１４は、中央凸部１２の外縁に環状に設けられている。

なお本実施形態においては図２に示すように、前面１０には複数の溝からなる拡散部１５が形成されている。拡散部１５は、光源５１から出射される光を、中央凸部１２の長軸方向に拡散して出射させる。拡散部１５は、楕円状の中央凸部１２における長軸方向（図２における左右方向）について、前面１０の両端部に形成されている。拡散部１５の溝は、楕円状の中央凸部１２における短軸方向（図２における上下方向）に延びている。拡散部１５は、例えば、環状平坦部１４にローレット加工などの細かい凹凸加工を施すことによって形成される。

なお、図２に示す例では、拡散部１５が、中央凸部１２の長軸方向における中央凸部１２よりも外側の端部に形成されているが、これに限られない。拡散部１５は、例えば、中央凸部１２の長軸方向における中央凸部１２の両端部よりも内側に形成されていてもよい。この場合、環状平坦部の形状はＣ字状、あるいは一部が切り欠かれた環状となるが、このような形状であっても中央凸部１２の外縁から連続し軸線Ａｘに対して直交する方向へ平坦に延びる部位を環状平坦部１４と呼ぶ。ここでいう環状とは、Ｃ字状や、一つ以上の円弧などの形状も含む意味である。

図１に戻り、外側面２０は、レンズ部品１の後方から前方に向かって湾曲して延びるように設けられている。外側面２０は、軸線Ａｘに関して回転対称な曲面で構成されている。外側面２０の前方側は、前面１０の外周縁につながるように設けられている。外側面２０の後方側は、後述する内側面４０につながるように設けられている。

後凸面３０は、外側面２０の後端部から前方へ凹んだ位置に設けられている。後凸面３０は、軸線Ａｘが通過する点を中心とした領域に設けられている。後凸面３０は、前面１０の中央凸部１２の後方に位置するように設けられている。後凸面３０は、後方へ向かって凸状になるように形成されている。後凸面３０は、後方から見たときに、前面１０の中央凸部１２の形状に対応する楕円状に形成されている。楕円状である後凸面３０の長軸の長さ（長径）は、楕円状である中央凸部１２の長径よりも短く設定されている。また、後凸面３０の短軸の長さ（短径）は、中央凸部１２の短径よりも短く設定されている。
なお、後凸面３０から中央凸部１２に向かう光は、レンズ部品１内で広がりをもって進む。このため、中央凸部１２はこのように広がりをもって進む光を軸線Ａｘに平行な平行光にさせる形状を有している。

内側面４０は、外側面２０と後凸面３０との間をつなぐように設けられている。内側面４０の後方側は、外側面２０の後端部につながるように設けられている。内側面４０の前方側は、後凸面３０の外周部につながるように設けられている。なお、内側面４０から環状平坦部１４に向かう光が軸線Ａｘに平行な平行光となるように内側面４０の形状が設計されている。

後凸面３０と内側面４０とにより、レンズ部品１の後部には、後方へ向かって開口するキャビティ４５が形成されている。キャビティ４５は、後方から見たときに、上述した後凸面３０の形状と同じ形状である楕円状に形成されている。光源５１は、このキャビティ４５を臨むようにレンズ部品１の後方に配置される。

次に、光源５１から出射された光をレンズ部品１の前方へ導く各部の働きについて説明する。
まず光源５１から正面方向（軸線Ａｘ方向）に向かって出射される光Ｘ１は、後凸面３０に入射する。後凸面３０に入射された光Ｘ１は、中央凸部１２に入射されるように屈折される。具体的には、後凸面３０の中央部に入射する光は中央凸部１２の中央部に導かれる。後凸面３０の外周部に入射する光は中央凸部１２の外周部に導かれる。後凸面３０の外縁に入射する光Ｘ２は中央凸部１２の外縁（中央凸部１２と環状平坦部１４との境界部１３）に導かれる。中央凸部１２に入射された光Ｘ１は前方へ平行光として出射される。

光源５１から出射された光のうち、側方に（言い換えれば、正面方向から所定角度以上の角度をなして）出射された光Ｘ３は、内側面４０に入射する。内側面４０に入射された光Ｘ３は、軸線Ａｘから離れる方向へ屈折され、外側面２０に入射する。外側面２０に入射した光Ｘ３は、外側面２０によって平行光として全反射され、中央凸部１２以外の前面１０（環状平坦部１４および拡散部１５）に導かれる。環状平坦部１４に入射された光Ｘ３は、平行光としてそのままレンズ部品１００の前方に出射される。拡散部１５に入射された光は、左右方向に拡散されて前方に出射される。

このように、本実施形態のレンズ部品１においては、中央凸部１２と環状平坦部１４との境界部１３とを含むレンズ部品１の前面１０の全ての面から光が出射される。つまり、レンズ部品１は前面１０の全ての領域が光るので、車両用灯具に用いるレンズ部品として適している。

ところで、図３は、参考例に係る特許文献１に記載のレンズ部品１００を示す図である。上記本実施形態とは異なり特許文献１に記載のレンズ部品では、レンズ部品１００の前面のすべての領域を発光させることができない。図３に示すように、光源１０１から前方に出射され光源１０１に向かい合う面１０４に入射した光Ｙ１は、この面１０４により屈折されて、レンズ部品１００の前面のうち平坦部１０３から凹んだレンズ部１０５に入射し、軸線Ａｘと平行な平行光として出射される。光源１０１から側方に出射され外側面１０２で全反射された光Ｙ２は、前面の平坦部１０３に入射し、軸線Ａｘと平行な平行光として出射される。このようにして、レンズ部１０５および平坦部１０３が発光する。しかしながら、レンズ部１０５と平坦部１０３との間の傾斜部１０６には光が入射せず、傾斜部１０６は発光しない。このため、レンズ部品１００を正面から見ると、傾斜部１０６に該当するレンズ部１０５と平坦部１０３との境界にドーナッツ状の暗部が生じているように見える。
車両用灯具の小型化の要請に伴い、レンズ部品も小型化することが求められている。このような要請に応えるためには、限られた出射領域で出射光量を大きく確保することが好ましい。特許文献１のレンズ部品では局所的に暗部が生じてしまい、レンズ部品の小型化に対応できない。

これに対して本実施形態のレンズ部品１によれば、レンズ部品１の前面１０には中央凸部１２と環状平坦部１４とが設けられ、両者が連続している。本実施形態のレンズ部品１は、光源５１から後凸面３０の外縁部に入射した光が中央凸部１２と環状平坦部１４との境界部１３に導かれるように構成されている。このため、中央凸部１２と環状平坦部１４との境界部１３も光らせることができ、前面１０の全ての領域に暗部を生じさせることなく、光らせることができる。このため、本実施形態のレンズ部品１は小型化が要請される車両用灯具に適している。特に本実施形態のレンズ部品１は、ヘッドランプ、コーナリングランプ、フォグランプ等の車両用灯具に適している。

また図２に示したように、本実施形態のレンズ部品１においては、中央凸部１２の形状が正面視で楕円状に形成されているので、長軸方向へ光を広く照射することができる。このため、レンズ部品１は、車両前方の左右方向に広い配光パターンを形成することが望まれる車両用灯具に適している。

また、本実施形態のレンズ部品１においては、楕円状に形成された中央凸部１２の長軸方向における環状平坦部１４の端部に、複数状の溝からなる拡散部１５が形成されている。このため、前面１０の中央凸部１２における長軸方向への光の照射範囲をさらに広く形成することができる。

次に、上述した実施形態のレンズ部品１を用いた光源モジュール５０を説明する。
図４は、光源モジュール５０の断面図である。図５は、光源モジュール５０の斜視図である。図４及び図５に示すように、光源モジュール５０は、レンズ部品１と、光源５１と、基板５２と、レンズホルダ５３と、ヒートシンク５５と、を備えている。

光源５１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ），ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体光源によって構成されている。光源５１は、基板５２に搭載されている。基板５２は、レンズホルダ５３に取り付けられている。基板５２に搭載された光源５１は、レンズ部品１のキャビティ４５を臨むように配置されている。

レンズホルダ５３はヒートシンク５５に取り付けられている。レンズホルダ５３には、基板支持台５７と、取り付け台５６とが設けられている。レンズホルダ５３は略板状の部材である。レンズホルダ５３の一方の表面に、基板支持台５７と取り付け台５６とが設けられている。レンズホルダ５３の他方の表面にヒートシンク５５が設けられている。

図５に示したように、レンズ部品１は、一対の直線部１６と、一対の直線部１６を結ぶ円弧部１７とを有している。一対の直線部１６は、当該レンズ部品１を前方から見たとき、環状平坦部１４の外縁に軸線Ａｘを挟んで向かい合うように設けられている。直線部１６は、楕円状の中央凸部１２の短軸方向（図５の上下方向）における環状平坦部１４の外縁に形成されている。円弧部１７は、楕円状の中央凸部１２の長軸方向（図５の左右方向）における環状平坦部１４の外縁に形成されている。レンズ部品１は、前方から見たときに、角丸長方形に形成されている。

図５に示したレンズ部品１は、取付部１８を有している。取付部１８は、レンズ部品１をレンズホルダ５３に取り付けるための部位である。取付部１８は、レンズ部品１を前方から見たときに直線部１６から軸線Ａｘから離れる方向へ延びている。取付部１８はＬ字状の部位である。取付部１８は直線部１６からレンズホルダ５３に向かって延びて、延びた先で軸線Ａｘから離れる方向へ延びている。レンズホルダ５３はこの取付部１８に取り付けられている。図示の例では、取付部１８に設けられたねじ穴１９（図４参照）に挿入されたねじ５４が、レンズホルダ５３の取り付け台５６にねじ込まれることにより、レンズ部品１がレンズホルダ５３に取り付けられている。

ところで車両用灯具には外観の意匠性が求められ、正面から見て左右方向に延びた細長い形状のレンズ部品は見る人にシャープな印象を与えることができ、好まれている。一方で、車両用灯具に用いられるレンズ部品１には、光を中央凸部１２の長軸方向に広く照射する特性が求められる。
本実施形態の光源モジュール５０は、正面から見たときに上部および下部に直線部１６が設けられているため、見栄えの良い車両用灯具を設計しやすい。また、環状平坦部１４の一部を切り欠くように設計される直線部１６が、楕円状の中央凸部１２の短軸方向の端部に設けられている。このため、環状平坦部１４を長軸方向に大きく形成しやすく、長軸方向に光を広く照射しやすい。
また、取付部１８をレンズ部品１に設けた場合には、取付部１８に入射してしまう光は有効に前方に出射させることができない。しかしながら本実施形態のレンズ部品１では、この取付部１８が、レンズ部品１を前方から見たときの上部および下部に設けられている。上述したようにレンズ部品１には左右方向に広い照射範囲が求められるものの、上下方向にはそれほど広い照射範囲が求められない。このため、上部および下部に設けた取付部１８に入射してしまった光を前方に照射できなくても車両用灯具が形成する配光パターンに大きな影響を与えにくく、本実施形態の光源モジュール５０は、車両用灯具に適している。

次に、光源モジュールの変形例について説明する。
図６は、変形例に係る光源モジュール６０の斜視図である。図６に示すように、光源モジュール６０は、上述した光源モジュール５０の構成に加えて、光センサ６１を備えている。

光センサ６１は、角丸長方形を有するレンズ部品１の前面１０における環状平坦部１４の外縁に形成されている直線部１６の近傍に取り付けられている。光センサ６１は、直線部１６からレンズ部品１の外部へ出射する光源５１の光のうち、特定波長の光を検出することが可能なセンサである。光源５１は、発光部（発光チップ）と、当該発光チップを覆うように設けられる蛍光体を有している。

上記変形例の光源モジュール６０によれば、例えば、光源５１の発光チップを覆う蛍光体が外れた場合、発光チップから直接出射される光（例えば、紫外線）を光センサ６１によって検出することができる。このため、レンズ部品１の出射光として例えば紫外線などの意図しない光が検出されたときに光源５１の発光をオフすることにより、そのような光がレンズ部品１から外部へ漏れるのを防止することができる。
なお図６に示したレンズ部品１においては、取付部１８が円弧部１７に設けられている。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本出願は、2019年10月10日出願の日本特許出願（特願2019-186786）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明によれば、車両用灯具に適したレンズ部品および光源モジュールを提供することができる。

Claims (7)

1. 前方へ光を出射する車両用灯具に用いられるレンズ部品であって、
   前方に面した前面と、
   後方から前記前面に向かって湾曲して延びる外側面と、
   光源を通りかつ光を出射する方向に平行な軸線が通過する領域において、前記外側面から前方へ凹んだ位置に設けられ、後方へ向かって凸状の後凸面と、
   前記外側面の後端部と前記後凸面との間をつなぐ内側面と、を有し、
   前記後凸面と前記内側面とによって、後方に開口するキャビティが形成されており、
   前記前面は、前記軸線が通過する領域に設けられ前方へ凸形状の中央凸部と、前記中央凸部の外縁から連続し前記軸線と直交する方向へ平坦に延びて前記中央凸部の外縁に環状に設けられている環状平坦部とを有し、
   前記後凸面は、前記キャビティに配置される光源から出射され前記後凸面に入射した光を前記中央凸部に導く形状とされており、
   前記中央凸部は、前記中央凸部に入射された光を平行光として前方へ出射させる形状とされており、
   前記外側面は、前記光源から出射され前記内側面に入射した光を平行光として前記中央凸部以外の前記前面に導くように全反射する形状とされており、
   前記前面の全ての領域が発光し、
   前記後凸面と前記内側面との境界に入射した光が、前記中央凸部と前記環状平坦部との境界から出射する、レンズ部品。
2. 前記中央凸部は、前記レンズ部品を前方から見たときに楕円状である、請求項１に記載のレンズ部品。
3. 前記前面には、複数条の溝からなる拡散部が設けられている、請求項１に記載のレンズ部品。
4. 前記中央凸部は、前記レンズ部品を前方から見たときに楕円状であり、
   前記前面には、複数条の溝からなる拡散部が設けられており、
   前記拡散部は、前記楕円状の前記中央凸部の長軸方向について、前記前面の端部に設けられている、請求項１に記載のレンズ部品。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレンズ部品と、
   前記レンズ部品の前記キャビティに配置された半導体光源と、を有する光源モジュール。
6. 前記レンズ部品はレンズホルダに取り付けられており、
   前記レンズ部品を前方から見たときに、前記環状平坦部の外縁は、前記軸線を挟んで向かい合う一対の直線部と、前記直線部を結ぶ円弧部と、を有する角丸長方形であり、
   前記レンズ部品を前方から見たときに前記直線部から前記軸線から離れる方向へ延びる取付部が設けられており、
   前記レンズホルダは前記取付部に取り付けられている、請求項５に記載の光源モジュール。
7. 前記レンズ部品を前方から見たときに、前記環状平坦部の外縁は、前記軸線を挟んで向かい合う一対の直線部と、前記直線部を結ぶ円弧部と、を有する角丸長方形であり、
   前記直線部に、前記直線部から外部へ漏れる光を検出する光センサが設けられており、
   前記光センサは、前記半導体光源の蛍光体が外れたときに出射される光を検出する、請求項５に記載の光源モジュール。

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