説明

車両用灯具

【課題】発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることのできる車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両の長手方向に沿って、発光素子20と、偏光レンズ30と、複数のプリズム40Aを備えるプリズムレンズ40とが順次に配置され、発光素子、偏光レンズ、プリズムレンズは、車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている。プリズムレンズ40は、偏光レンズのそれぞれからの光の光照射領域を連続して有するとともに、それぞれの偏光レンズの光照射領域において、規定照度範囲内の領域の前記プリズム40Aの高さが均一に形成され、規定照度範囲以外の領域のプリズム40Aの高さが規定照度範囲から遠のくに従って低く形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両用灯具に係り、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、車両用灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が採用されるようになってきている。
【0003】
この場合、発光素子からの光をたとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域が上下幅の狭い横長形状となるようにできることが要望される場合がある。
【0004】
このため、たとえば下記特許文献1に開示されているように、該発光素子の光照射方向における前方にいわゆる偏光レンズを配置させたものが知られている。この偏光レンズは、横長の形状をなし、その横方向にほぼ同型の二つの凸レンズを互いに重ね合わせ部をもつようにして並設させた形状からなる非球面レンズとなっている。発光素子は、該偏光レンズの前記重ね合わせ部に対向するようにして配置されるようになっている。これにより、発光素子からの光は前記二つの凸レンズによって横方向に偏光されて照射されるとともに、この光の輝度は、各凸レンズの前記重ね合わせ部を通した発光ダイオードからの光の輝度とほぼ等しくなり、たとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域の全体がほぼ均一な明るさで光って見えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007-48470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上述した車両用灯具において、偏光レンズは、その中心に対して左右対称の形状をなし、該中心を発光素子の光出射面に鉛直な軸に一致づけて配置されるように構成されたものとなっている。このため、光の指向性に裕度がなく、たとえば、比較的狭いスペースからなる灯具室内に発光素子および偏光レンズとともに他の光学部材を配置させる場合において、その自由度がなくなるという不都合をもたらしていた。
【0007】
また、このような車両用灯具からの光をスクリーンに照射させた場合の照射領域(上下幅の狭い横長形状)において、その長手方向の長さをさらに長くしようとして偏光レンズを構成する場合、該長手方向に沿った輝度の不均一化が生じるのを免れることができなかった。
【0008】
本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることのできる車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的を達成するために、本発明は、新規な自由曲面を有する偏光レンズを用いることによって、発光素子、偏光レンズ等の光学部材を車両の長手方向に対して傾けて配置できるようにしたものである。そして、発光素子、偏光レンズを複数設けることによって、上下幅の狭い横長形状の光照射領域の長手方向の長さを長くするともに、プリズムレンズに改良を施すことによって、該光照射領域における輝度の均一化を図ったものである。
【0010】
本発明の車両用灯具は、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の車両用灯具は、車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成され、前記偏光レンズは、それぞれ、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに照射させるように連続した自由曲面を有して構成され、前記プリズムレンズは、前記偏光レンズのそれぞれからの光の光照射領域を連続して有するとともに、それぞれの前記偏光レンズの光照射領域において、規定照度範囲内の領域の前記プリズムの高さが均一に形成され、前記規定照度範囲以外の領域のプリズムの高さが前記規定照度範囲から遠のくに従って低く形成されていることを特徴とする。
(2)本発明の車両用灯具は、(1)の構成において、前記規定照度範囲は、前記偏光レンズから出射される光のうち車両の長手方向に対して12°の角度の広がりをもって前記プリズムレンズに照射される領域であることを特徴とする。
(3)本発明の車両用灯具は、(1)の構成において、前記偏光レンズは、平面的に観て、第1方向の幅が前記第1方向と直交する第2方向の幅よりも大きく形成され、前記第2方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第1弧状辺および第2弧状辺をなすとともに、前記第1弧状辺は前記第2弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第1方向における各辺は、それぞれ、前記第1弧状辺および第2弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、前記第2方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第1弧状辺から前記第2弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
このように構成した車両用灯具によれば、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることのできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の車両用灯具の実施態様1の要部を示す説明図である。
【図2】本発明の車両用灯具の実施態様1の概略構成図である。
【図3】本発明の車両用灯具の実施態様1に用いられる偏光レンズの概略を示す構成図である。
【図4】本発明の車両用灯具の偏光レンズからプリズムレンズに至る光路を示した説明図である。
【図5】本発明の車両用灯具の偏光レンズおよびプリズムレンズを車両の前方から観た図である。
【図6】本発明の車両用灯具の実施態様1に用いられる偏光レンズの詳細を示す構成図である。
【図7】プリズムレンズに形成されるプリズムの詳細を説明する図である。
【図8】図7に対応する図で、プリズムレンズに形成されるプリズムに入射される光の経路を示した図である。
【図9】本発明の車両用灯具からたとえばスクリーンに光を照射させた場合を想定した光照射領域のシミュレーション図である。
【図10】本発明の車両用灯具の実施態様2の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
(実施態様1)
〈全体の構成〉
図2は、本発明の車両用灯具の実施態様1を示す全体構成図である。なお、本発明の車両用灯具は、たとえば、車両のいわゆるクリアランスランプ、デイタイムランプ、あるいはターンランプ等として用いられるようになっている。また、図2に示すx、y、z方向は、それぞれ、車両の前方方向、車両の幅方向における外側方向、車両の高さ方向に一致づけて示している。
【0014】
図2において、まず、図中y方向に対して時計回りに角度θ1の傾きを有して回路基板10が配置されている。この回路基板10は、たとえば、上下幅(図中z方向幅)の狭い横長形状からなっている。回路基板10の長手方向は比較的長く形成され、回路基板10の図中x方向側の表面には該回路基板10の長手方向に沿って複数(図2では3個)のたとえば発光ダイオードからなる発光素子20(20A、20B、20C)が搭載されている。なお、回路基板10は、発光素子20A、20B、20Cごとに分離されて構成されていてもよい。これにより、各発光素子20A、20B、20Cは、それぞれ、その光照射面における垂線Sの方向が図中x方向に対して時計周りに角度θ1の傾きを有するように、回路基板10に搭載されるようになる。各発光素子20A、20B、20Cからの光は、該垂線Sの方向に放射状に照射され、各発光素子に対応づけて配置される偏光レンズ30(30A、30B、30C)に入射されるようになっている。各偏光レンズ30A、30B、30Cは、たとえば回路基板10と平行な平面内に配置されるようになっている。
【0015】
図3(a)は偏光レンズ30(30A、30B、30C)の外観を示す斜視図である。また、図3(b)は平面図、図3(c)は図3(b)のc−c線における断面図である。偏光レンズ30は、たとえば樹脂の一体成形で形成され、取り扱いを容易にするため、基台31にレンズ32が一体化して構成されている。基台31には樹脂の一体成形を容易にするため孔31Aが設けられている。偏光レンズ30のレンズ32は、その詳細を後に詳述するが、図3(c)に示すように、ほぼ平坦状に形成された光入射面LIと、一端P側において高さが大きく他端Q側において高さの低い新規な自由曲面からなる光出射面LOとを有して構成されている。なお、このように構成される偏光レンズ30は、図2において、一端Pが車両の幅方向の内側に位置づけられ、他端Qが車両の幅方向の外側に位置づけられるように、回路基板10に搭載されるようになっている。そして、各発光素子20A、20B、20Cからそれぞれ偏光レンズ30A、30B、30Cに入射された光は、図2と対応させて描いた図4(回路基板10、発光素子20は省略している)に示すように、車両の前方方向(図中x方向)に対して左右ほぼ等しい角度θ2(たとえば12°)の広がりをもって出射されるようになっている。これにより、偏光レンズ30は、車両の前方方向(図中x方向)に対し角度θ1を有して照射される発光素子20からの光を、車両の前方方向(図中x方向)に指向するように屈折させるようになっている。ここで、角度θ2は、偏光レンズ30からの光のうち車両の前方方向(図中x方向)に照射される光の照度とほぼ等しい照度と設定された範囲(以下、この範囲を規定照度範囲と定義する)を示す角度となっている。
【0016】
偏光レンズ30A、30B、30Cからの光は、偏光レンズ30A、30B、30Cに対して共通に設けられたプリズムレンズ40に照射されるようになっている。プリズムレンズ40は、図2に示すように、たとえば図中y方向に対して時計回りに角度θ3(>θ1)の傾きを有して配置された上下幅(図中z方向幅)の狭い横長形状からなっている。これにより、プリズムレンズ40は、車両の前方方向(図中x方向)に沿った各偏光レンズ30A、30B、30Cからの距離が偏光レンズ30Aから偏光レンズ30C側にかけて順次小さくなるように配置される。なお、図5は、偏光レンズ30とプリズムレンズ40を車両の前方方向から観た図を示した図である。プリズムレンズ40は、偏光レンズ30と反対側の面において、図5に示すように、プリズムレンズ40の幅方向(図中z方向)に延在して形成されるプリズム40Aがプリズムレンズ40の長手方向に沿って複数並設されて形成されている。なお、プリズムレンズ40の幅方向(図中z方向)に延在して形成されるプリズム40Aは、その延在方向にたとえば3分割されて構成されている。
【0017】
また、図4と対応させて描いた図1に示すように、プリズムレンズ40の偏光レンズ30Aからの規定照射範囲内の光が照射される領域50の両脇には、それぞれ、規定照度範囲以外の光が照射される領域50a、50bを有するようになっている。同様に、プリズムレンズ40の偏光レンズ30Bからの規定照射範囲の光が照射される領域60の両脇には、それぞれ、規定照度範囲以外の光が照射される領域60a、60bを有し、プリズムレンズ40の偏光レンズ30Cからの規定照射範囲の光が照射される領域70の両脇には、それぞれ、規定照度範囲以外の光が照射される領域70a、70bを有するようになっている。そして、プリズムレンズ40の偏光レンズ30と反対側の面に形成されるプリズム40A(図示せず)は、プリズムレンズ40の長手方向に沿った点線Nで示すような高さ(プリズム40Aの底面から頂部までの高さ)の分布を有するように形成されている。すなわち、該点線Nは、プリズムレンズ40に形成されるプリズム40Aの高さを、プリズムレンズ40からの距離で対応づけたものとなっている。偏光レンズ30Aの光のうち規定照度範囲となる領域50において各プリズム40Aの高さは均一に形成され、偏光レンズ30Aの光のうち規定照度範囲以外となる領域50a、50bにおいて前記領域50から遠のくにつれて各プリズム40Aの高さが徐々に低くなるように構成されている。同様に、偏光レンズ30Bの光のうち規定照度範囲となる領域60において各プリズム40Aの高さは均一に形成され、偏光レンズ30Bの光のうち規定照度範囲以外となる領域60a、60bにおいて前記領域60から遠のくにつれて各プリズム40Aの高さが徐々に低くなるように構成されている。同様に、偏光レンズ30Cの光のうち規定照度範囲となる領域70において各プリズム40Aの高さは均一に形成され、偏光レンズ30Cの光のうち規定照度範囲以外となる領域70a、70bにおいて前記領域70から遠のくにつれて各プリズム40Aの高さが徐々に低くなるように構成されている。なお、このような構成からなるプリズムレンズ40の詳細な構成については後に説明する。
【0018】
〈偏光レンズ〉
図6は偏光レンズ30の構成(基台31は省略している)を示した図である。図6(a)は平面図、図6(b)は底面図、図6(c)は図6(a)のc−c線における断面図、図6(d)は図6(a)のd−d線における断面図である。図6に示す偏光レンズ30の一端Pおよび他端Qは、図2に示す偏光レンズ30の一端Pおよび他端Qに対応づけて示している。
【0019】
偏光レンズ30は、図6(a)に示すように、平面的に観た場合、一端Pと他端Qを結ぶPQ方向(第1方向と称する場合がある)の幅が該PQ方向と交差する方向(第2方向と称する場合がある)の幅よりも大きく形成されている。そして、PQ方向と交差する方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第1弧状辺33Aおよび第2弧状辺33Bをなしている。この場合、たとえば、第1弧状辺33Aは第2弧状辺33Bよりも径が大きく形成されている。そして、図中PQ方向における各辺は、それぞれ、前記第1弧状辺33Aおよび第2弧状辺33Bを連結させた滑らかな曲辺33Cをなしている。
【0020】
また、図中PQ方向に沿った断面である図6(d)に示すように、中心において最も高い凸状をなし、この凸状の高さは、図中PQ方向と交差する方向に沿った断面である図6(c)に示すように、第1弧状辺33A側から前記第2弧状辺33B側にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されている。
【0021】
さらに、偏光レンズ30は、その底面である図6(b)に示すように、発光素子20と対向する面に凹面33Dが形成され、この凹面33Dは図中PQ方向と交差する方向に延在する仮想の軸Gを中心とする円弧面(円柱面)で構成されている。なお、図6(a)、(b)には、偏光レンズ30の他に発光素子20をも併せ描画しており、発光素子20は、偏光レンズ30の円弧面の図中PQ方向における中心に位置づけられるにようになっている。偏光レンズ30の凹面33Dは、この凹面33Dを通して発光素子20からの光をほとんど反射させることなく効率的に偏光レンズ30内に入射できる効果を奏するようになっている。
【0022】
〈プリズムレンズ〉
図7は、プリズムレンズ40に形成されたプリズム40Aの形状を示した図であり、図7(a)、図7(b)、図7(c)は、それぞれ、図1の点線丸α、点線丸β、点線丸γの部分を拡大して示した図である。
【0023】
図7(a)は、偏光レンズ30Aから規定照度範囲内の光が照射される領域5となり、この領域50において各プリズム40Aの高さH1は均一となっている。プリズム40Aの高さH1はたとえば0.5mm以上と比較的高く構成されている。また、図7(b)は、偏光レンズ30Aから規定照度範囲以外の光が照射される領域50aとなり、この領域50aにおいて各プリズム40Aの高さは前記領域50から遠のくに従い順次低くなるように構成されている。同様に、図7(c)は、偏光レンズ30Aから規定照度範囲以外の光が照射される領域50bとなり、この領域50bにおいて各プリズム40Aの高さは前記領域50から遠のくに従い順次低くなるように構成されている。なお、図7では、偏光レンズ30Aからの光が照射する領域におけるプリズムレンズ40のプリズム40Aについて説明したが、偏光レンズ30Bおよび偏光レンズ30Cからの光が照射する領域においても同様の構成となっている。
【0024】
このように構成されたプリズムレンズ40は、図7(a)、(b)、(c)にそれぞれ対応させて描いた図8(a)、(b)、(c)に示すように、偏光レンズ30A(図示せず)からの光が図中矢印で示す光路を経て出射されるようになる。図8(a)に示すように、偏光レンズ30Aからの規定照度範囲内の光が照射される領域50では偏光レンズ30Aからの光の拡散が大きくなるのに対し、図8(b)、(c)に示すように、偏光レンズ30Aからの規定照度範囲以外の光が照射される領域50a、50bでは光の拡散が小さくなる。このため、規定照度範囲以外の光が照射される領域50a、50bにおいて輝度は増加し、これにより、規定照度範囲内の光が照射される領域50の輝度とほぼ同じにできるようになる。
【0025】
上述のように構成される車両用灯具において、図9(a)は、たとえばスクリーンに光を照射させた場合を想定した光照射領域のシミュレーション図である。図9(a)から明らかなように、上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成でき、しかも、光照射領域の長手方向に沿って輝度を均一にできていることが判明する。ちなみに、図9(b)は、発光素子20Aのみを点灯させた場合の光照射領域のシミュレーション図、図9(c)は、発光素子20Bのみを点灯させた場合の光照射領域のシミュレーション図、図9(d)は、発光素子20Cのみを点灯させた場合の光照射領域のシミュレーション図である。これら、図9(b)、(c)、(d)から明らかになるように、それぞれの光照射領域は比較的シャープな矩形状となっていることが判る。図9(a)は、図9(b)、(c)、(d)の各光照射領域を合成させたものとなり、各光照射領域の隣接する他の光照射領域の間の輝度を不連続にし、全体の輝度の均一化が図かれていることが判明する。
【0026】
以上、説明したことから明らかなように、本発明の車両用灯具は、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることができる。
【0027】
(実施態様2)
図10(a)は、本発明の車両用灯具の実施例2を示す構成図で、図1と対応づけて描いた図となっている。図10(a)において、図1の場合と比較して異なる構成は、プリズムレンズ40に形成されるプリズム40Aの高さの分布にある。すなわち、図10(a)において、プリズムレンズ40の長手方向に沿って示した点線Mは、プリズムレンズ40に形成されるプリズム40A(図示せず)の高さを、プリズムレンズ40からの距離で対応づけたものとなっている。プリズムレンズ40は、偏光レンズ30との距離が偏光レンズ30Aの側から偏光レンズ30Cの側にかけて順次小さくなるように配置されていることに鑑み、プリズム40Aは、その高さを偏光レンズ30Aの側から偏光レンズ30Cの側にかけて順次大きくさせるように構成されている。
【0028】
図10(b)は、プリズムレンズ40の図中点線丸δの個所の拡大図であり、プリズム10Aの高さhは比較的小さく形成され、偏光レンズ30Aからの光は、図中矢印に示すように、あまり拡散しないようになって車両の前方に照射されるようになっている。また、図10(c)は、プリズムレンズ40の図中点線丸εの個所の拡大図であり、プリズム10Aの高さHは比較的大きく形成され、偏光レンズ30Cからの光は、図中矢印に示すように、大幅に拡散するようにして車両の前方に照射されるようになっている。
【0029】
このように構成することによって、たとえば偏光レンズ30Aの場合のように、プリズムレンズ40との距離が大きい領域では、高さの低いプリズム40Aによって光の拡散を小さく抑え、たとえば偏光レンズ30Cの場合のように、プリズムレンズ40との距離が小さい領域では、高さの高いプリズム40Aによって光の拡散を促進させるようにしている。このため、プリズムレンズ40の長手方向に沿って均一な輝度を確保でき、車両用灯具の光照射領域において均一な輝度を得ることができるようになる。
【0030】
(実施態様3)
実施態様1、実施態様2に示した車両用灯具は、車両の前方を照射する灯具について説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、車両の前方を照射する灯具についても適用できることはもちろんである。
【0031】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0032】
10……回路基板、20、20A、20B、20C……発光素子、30、30A、30B、30C……偏光レンズ、31……基台、31A……孔、32……レンズ、
33A……第1弧状辺、33B……第2弧状辺、33C……滑らかな曲辺、33D……凹面、40……プリズムレンズ、40A……プリズム、50、60、70……規定照度範囲内の光照射領域、50a、50b、60a、60b、70a、70b……規定照度範囲以外の光照射領域。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、
前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成され、
前記偏光レンズは、それぞれ、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに照射させるように連続した自由曲面を有して構成され、
前記プリズムレンズは、前記偏光レンズのそれぞれからの光の光照射領域を連続して有するとともに、
それぞれの前記偏光レンズの光照射領域において、規定照度範囲内の領域の前記プリズムの高さが均一に形成され、前記規定照度範囲以外の領域のプリズムの高さが前記規定照度範囲から遠のくに従って低く形成されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項2】
前記規定照度範囲は、前記偏光レンズから出射される光のうち車両の長手方向に対して12°の角度の広がりをもって前記プリズムレンズに照射される領域であることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
【請求項3】
前記偏光レンズは、平面的に観て、第1方向の幅が前記第1方向と直交する第2方向の幅よりも大きく形成され、前記第2方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第1弧状辺および第2弧状辺をなすとともに、前記第1弧状辺は前記第2弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第1方向における各辺は、それぞれ、前記第1弧状辺および第2弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、
前記第2方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第1弧状辺から前記第2弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図10】
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【図9】
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