JP5501780B2

JP5501780B2 - 光学ユニット

Info

Publication number: JP5501780B2
Application number: JP2010016027A
Authority: JP
Inventors: 慎吾小島; 伸孝手塚; 和典夏目
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: JP2011154913A

Description

本発明は、光学ユニットに関し、特に車両用灯具に用いられる光学ユニットに関する。

近年、車両用灯具の多機能化が図られており、例えば、昼間などに点灯して他車両や歩行者等に自車の存在を知らせる標識機能を発揮するデイタイムランニングランプユニット（以下、適宜デイタイムランニングランプをＤＲＬと称する）を備えた車両用灯具が知られている。

また、近年、車両のデザインの変化にともなって、車両前後方向にスラントした形状のアウターカバーを備えた車両用灯具が多く採用されている。例えば、特許文献１には、スラントした形状のアウターカバーと、アウターカバーのスラント形状に沿って配置された複数の光源と、複数の光源のそれぞれに対応した複数のリフレクタと、を備えた車両用灯具が開示されている。

特開２００８−８４５７８号公報

上述の特許文献１の図１に図示されているように、一般に車両用灯具では、リフレクタが光源光を車両用灯具の光照射方向に向けて反射するように設けられている。すなわち、リフレクタの光反射方向と車両用灯具の光照射方向とが一致している。そして、ＤＲＬユニットについてもこの構造が採用されていた。

しかしながら、このような構造では、光源光のほとんどが車両用灯具の光照射方向に出射されてしまう。そのため、この構造を採用した従来のＤＲＬユニットには、ＤＲＬユニットに求められる、広い角度範囲で標識機能を発揮させたいという要望を満たす上で改善の余地があった。すなわち、例えば、車両用灯具が車両前方に設けられた場合、通常、光照射方向は車両前方方向である。そのため、従来のＤＲＬユニットでは、自車両の側方に出射される光源光の強度が弱く、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲が狭かった。

また、ＤＲＬユニットは、その標識機能を発揮する上で光照射パターンの照度を均一にすることが望まれる。しかしながら、車両用灯具の光照射方向と光反射方向とが一致するように設定された複数のリフレクタをアウターカバーのスラント形状に沿って設けた従来の構造では、各リフレクタの前端部の車両前後方向位置がずれてしまう。そのため、隣接するリフレクタ間にリフレクタの不連続部分が生じ、ＤＲＬユニットの光照射パターンの照度を均一にすることが困難であった。また、この不連続部分が他車両や歩行者に暗部として視認されてしまうために、ＤＲＬユニットの標識機能が低下してしまう場合があった。特に、他車両や歩行者が自車両の側方寄りに位置するほど、視認される不連続部分の面積が増大するため、ＤＲＬユニットの標識機能の低下が顕著となる。そのため、他車両や歩行者等に対してＤＲＬの標識機能を発揮できる範囲がより狭くなるおそれがあった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用灯具に用いられる光学ユニットにおいて、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、車両用灯具に用いられる光学ユニットであって、複数の光源のそれぞれに対応し、光学ユニットの光照射方向に対して傾いた方向に光源光を反射するよう構成された複数のリフレクタと、複数のリフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に出射するよう構成されたレンズと、を備えたことを特徴とする。

この態様によれば、車両用灯具に用いられる光学ユニットにおいて、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる。

上記態様において、複数のリフレクタは、車幅方向外側にいくほど光照射方向後方に位置するように並べられた複数の光源のそれぞれに対応し、光学ユニットの光照射方向に対して車幅方向外側に傾いた方向に光源光を反射するよう構成されてもよい。このような態様であっても、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲が狭まることを防ぐことができる。

上記態様において、レンズから出射された光を、所定の配光パターンを形成するように出射するための他のレンズを備えてもよい。これによれば、光学ユニットを様々な灯具用のユニットとして用いることができる。

上記態様において、光学ユニットの光照射パターンの縁部を拡散させるための反射部を備えてもよい。これによれば、自車両や他車両、歩行者等に与える違和感を低減することができる。

上記態様において、リフレクタは、光源の光照射軸との交点を含む領域がその外側の領域よりも光拡散率の大きい反射面を有してもよい。これによれば、光学ユニットを均一に面発光させることができる。

本発明によれば、車両用灯具に用いられる光学ユニットにおいて、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる。

実施形態に係る光学ユニットを備えた車両用灯具の概略正面図である。図１のＡ−Ａ線に沿った概略端面図である。図１のＢ−Ｂ線に沿った概略端面図である。図３における光学ユニットの部分拡大概略端面図である。リフレクタの反射面形状を説明する図である。

以下、本発明を好適な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すべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施形態）
図１〜図４を参照して、本実施形態に係る光学ユニットについて説明する。図１は、実施形態に係る光学ユニットを備えた車両用灯具の概略正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略端面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った概略端面図である。図４は、図３における光学ユニットの部分拡大概略端面図である。

本実施形態では、車両用灯具の例として車両用前照灯装置を示し、光学ユニットの例としてＤＲＬユニットを示す。車両用前照灯装置は、左右対称に形成された一対の前照灯ユニットを有し、車両用前照灯装置が車両に装着される場合、前照灯ユニットの一方が車両の左前方部分に設けられ、他方が車両の右前方部分に設けられる。図１は、車両用前照灯装置として車両左前方部分に設けられる前照灯ユニットを示している。

図１に示すように、車両用灯具１００は、車両前方側に開口部を有する前照灯ランプボディ１０２と、前照灯ランプボディ１０２の開口部を覆うように前照灯ランプボディ１０２に取り付けられた透光性のアウターカバー１０１とを備える。アウターカバー１０１は、車幅方向外側（図１の右方向）にいくほど車両後方（図１の奥方向）に延びるスラント形状を有する。前照灯ランプボディ１０２とアウターカバー１０１とにより形成される前照灯灯室１０３内には、光学ユニット１０が設けられている。本実施形態では、光学ユニット１０は、車両用灯具１００の周縁部に設けられている。具体的には、光学ユニット１０は、前照灯灯室１０３の上縁部に設けられている。

図１、図２に示すように、光学ユニット１０は、前照灯ランプボディ１０２の一部と、前照灯ランプボディ１０２の内側面に連結されたユニットボディ１０４とにより外形が形成されている。光学ユニット１０は、前照灯ランプボディ１０２の一部とユニットボディ１０４とで囲まれたユニット灯室１０６内に、光源モジュール１２と、リフレクタ１６と、偏向レンズ１８（レンズ）とを備える。また、光学ユニット１０は、ユニット灯室１０６前方の開口部を覆うように取り付けられたパターン形成用レンズ２０（他のレンズ）を備える。パターン形成用レンズ２０は、図３に示すように、アウターカバー１０１と平行に延びるように設けられており、したがって、車幅方向外側（図３の右方向）にいくほど車両後方（図３の上方向）に延びるスラント形状を有する。また、偏向レンズ１８は、パターン形成用レンズ２０と平行に延びるように設けられており、したがってパターン形成用レンズ２０と同様にスラント形状を有する。

図２に示すように、光源モジュール１２は、光源としての半導体発光素子１２ａと、半導体発光素子１２ａを支持する基板１２ｂとを有する。本実施形態では、複数の半導体発光素子１２ａが同一の基板１２ｂ上に支持されている。半導体発光素子１２ａは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。基板１２ｂは、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板である。基板１２ｂには、各半導体発光素子１２ａに電力を伝達する電極（図示せず）が形成されている。光源モジュール１２は、半導体発光素子１２ａの光出射面が鉛直方向下方に向けられて、光出射面に対して垂直に延びる半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘが鉛直方向に延びる状態でユニット灯室１０６内に設けられている。

図３に示すように、複数の半導体発光素子１２ａは、偏向レンズ１８あるいはパターン形成用レンズ２０のスラント形状に沿って並べられている。すなわち、複数の半導体発光素子１２ａは、車幅方向外側にいくほど光学ユニット１０の光照射方向後方、言い換えれば光学ユニット１０の光軸Ｏの延在方向後方に位置するように並べられている。

リフレクタ１６は、複数の半導体発光素子１２ａのそれぞれに対応して複数設けられている。したがって、複数のリフレクタ１６は、偏向レンズ１８あるいはパターン形成用レンズ２０のスラント形状に沿って配置されている。複数のリフレクタ１６は、隣接するリフレクタ１６の前端部同士が連結されて一体となっている。また、各リフレクタ１６は、半導体発光素子１２ａの光を反射する反射面１６ａを有する。

各リフレクタ１６は、光学ユニット１０の光照射方向に対して傾いた方向に半導体発光素子１２ａの光を反射するよう構成されている。具体的には、複数のリフレクタ１６は、光学ユニット１０の光照射方向に対して車幅方向外側に傾いた方向に半導体発光素子１２ａの光を反射するよう構成されている。図３、図４に示すように、リフレクタ１６の光反射方向、すなわちリフレクタ１６の光軸Ｐは、光学ユニット１０の光照射方向、すなわち光軸Ｏに対して車幅方向外側（図３、図４の右方向）に傾いている。リフレクタ１６の光軸Ｐと光学ユニット１０の光軸Ｏとがなす角度αは、例えば、約３０°である。

なお、リフレクタ１６の光軸Ｐと光学ユニット１０の光軸Ｏとがなす角度αは、特に限定されず、偏向レンズ１８の偏向角度と併せて適宜設定変更することができる。また、前記「約３０°」の「約」は、３０°だけでなく、リフレクタ１６の寸法誤差範囲の角度や光学ユニット１０製造時の組み付け誤差範囲の角度をも含むことを意味するものであり、具体的には、例えば３０°±１°の角度範囲を意味する。

車両用灯具１００は、光学ユニット１０の光照射パターンの縁部を拡散させるための反射部を備えている。具体的には、車幅方向最外側および車幅方向最内側に配置されたリフレクタ１６の反射面１６ａの一部に拡散ステップが設けられることで、反射部１６ｂが形成されている。車幅方向最外側に配置されたリフレクタ１６に設けられた反射部１６ｂは、当該リフレクタ１６に対応する半導体発光素子１２ａの光を拡散反射する。また、車幅方向最内側に配置されたリフレクタ１６に設けられた反射部１６ｂは、当該リフレクタ１６に対応する半導体発光素子１２ａの光を拡散反射する。これにより、光学ユニット１０の光照射範囲を車幅方向に広げることができ、光学ユニット１０が標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる。また、光照射パターンの車幅方向内側の領域および車幅方向外側の領域における輪郭の鮮明度を下げることができ、自車両の運転者が光照射パターンの境界付近を視認した場合に受ける違和感や、光照射パターンの境界をまたぐように位置する他車両、歩行者等に与える違和感を低減することができる。

また、各リフレクタ１６の反射面１６ａは、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘとの交点Ｍ（図２参照）を含む領域がその外側の領域よりも光拡散率の大きい形状を有する。図５は、リフレクタの反射面形状を説明する図である。本実施形態では、図５に示すように、半導体発光素子１２ａの光照射範囲を１０°ずつ区切るように複数の仮想線Ｌを引き、複数の仮想線Ｌによって反射面１６ａを複数の領域１６ａ_１〜１６ａ_１３に区画する。したがって、隣り合う２本の仮想線Ｌがなす角度θは１０°となる。そして、照射軸Ｘと重なる仮想線Ｌと、この仮想線Ｌに隣接する仮想線Ｌとで区画される領域１６ａ_９，１６ａ_１０の光拡散率を最大とし、外側の領域ほど光拡散率が小さくなるように設定している。すなわち、領域１６ａ_９，１６ａ_１０、領域１６ａ_８，１６ａ_１１、領域１６ａ_７，１６ａ_１２、領域１６ａ_６，１６ａ_１３、領域１６ａ_５、領域１６ａ_４、領域１６ａ_３、領域１６ａ_２、領域１６ａ_１の順に光拡散率が小さくなるように反射面１６ａが形成されている。

半導体発光素子１２ａから出射される光は、その出射角度が半導体発光素子１２ａの光出射面に対して垂直に近いほど強度が高くなる。そこで、上述のように、照射軸Ｘとの交点Ｍを含む領域の光拡散率を大きくして外側の領域の光拡散率を小さくすることで、強度の高い光をより拡散させて、強度の低い光の拡散を抑えている。これにより、光学ユニット１０をより均一に面発光させることができ、光学ユニット１０の光照射パターンの明るさをより均一にすることができる。

偏向レンズ１８は、複数のリフレクタ１６で反射された光を光学ユニット１０の光照射方向に出射するためのレンズである。図４に示すように、偏向レンズ１８は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、そのユニット灯室１０６側の表面に、リフレクタ１６の光軸Ｐ方向に反射された光の進行方向を、光学ユニット１０の光軸Ｏ方向に補正するための補正ステップ１８ａを有する。偏向レンズ１８は、半導体発光素子１２ａの配列方向に沿って湾曲しており、各半導体発光素子１２ａから偏向レンズ１８までの最短距離はほぼ等しくなっている。

パターン形成用レンズ２０は、偏向レンズ１８から出射された光を、所定の配光パターンを形成するように出射するためのレンズである。パターン形成用レンズ２０は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。上述のように本実施形態に係る光学ユニット１０はＤＲＬユニットである。そのため、パターン形成用レンズ２０は、その表面に偏向レンズ１８から出射された光を上下左右方向に拡散する魚眼ステップ２０ａを有する。パターン形成用レンズ２０は、アウターカバー１０１のスラント形状に沿って湾曲している。

このように構成された光学ユニット１０において、半導体発光素子１２ａから出射された光は、リフレクタ１６の反射面１６ａで反射されて、光学ユニット１０の光軸Ｏ方向よりも車幅方向外側に傾いたリフレクタ１６の光軸Ｐ方向に進行する。そして、光軸Ｐ方向に進行した光は、偏向レンズ１８に入射し、その進行方向が補正ステップ１８ａによって光軸Ｐ方向から光軸Ｏ方向に補正されて、偏向レンズ１８から出射される。偏向レンズ１８から出射された光は、パターン形成用レンズ２０に入射し、魚眼ステップ２０ａによって拡散されてパターン形成用レンズ２０から出射され、アウターカバー１０１を透過して車両前方に照射されて、ＤＲＬ用の配光パターンが形成される。

ここで、偏向レンズ１８に入射する光には、半導体発光素子１２ａから直接到達した光や、反射面１６ａで拡散された光、あるいは偏向レンズ１８の補正ステップ１８ａの表面で反射されてリフレクタ１６側に戻り、リフレクタ１６等で反射されて再び偏向レンズ１８に到達した光が含まれる。これらの光は、光軸Ｐ方向に進行する光とは異なる角度で偏向レンズ１８に入射する。そのため、偏向レンズ１８によって進行方向が光軸Ｏ方向に補正されず、少なくとも一部は偏向レンズ１８を透過して光軸Ｏよりも光軸Ｐ寄りの方向に出射される。すなわち、半導体発光素子１２ａの光の大部分は、偏向レンズ１８によって進行方向が光軸Ｐ方向から光軸Ｏ方向に補正されるが、一部の光は偏向レンズ１８から出射されて光軸Ｏよりも車幅方向外側に進行する（図３、図４において破線矢印で示す光線）。そのため、従来のようにリフレクタの反射方向と光学ユニットの光照射方向とを一致させた構成と比べて、自車両側方への照射光量を増やすことができる。よって、自車両側方に位置する他車両や歩行者に対して自車両の存在をより確実に知らしめることができるようになり、したがって光学ユニット１０の標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、複数の半導体発光素子１２ａのそれぞれに対応し、光学ユニット１０の光照射方向に対して傾いた方向に光源光を反射するよう構成された複数のリフレクタ１６と、複数のリフレクタ１６で反射された光を光学ユニット１０の光照射方向に出射するための偏向レンズ１８と、を備える。そのため、リフレクタの光反射方向と光学ユニットの光照射方向を一致させた従来の構成と比べて、自車両側方に照射される光の量を増やすことができる。したがって、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲を拡げることができる。また、自車両側方への照射光量を増やすことができるため、自車両側方における運転者の視認性の向上を図り得る。

また、複数のリフレクタ１６は、車幅方向外側にいくほど光照射方向後方に位置するように並べられた複数の半導体発光素子１２ａのそれぞれに対応し、光学ユニット１０の光照射方向に対して車幅方向外側に傾いた方向に光源光を反射するよう構成されている。すなわち、複数のリフレクタ１６が車両用灯具１００のスラント形状に沿って配置されている。ここで、各リフレクタ１６は、光反射方向が車幅方向外側に傾くように配置されているため、隣接するリフレクタ１６の不連続部分を小さくすることができる。これにより、光学ユニット１０の発光領域を連続させることができ、光学ユニット１０の光照射パターンの照度を均一にすることができる。よって、スラント形状に沿って並ぶ半導体発光素子１２ａに対応させて複数のリフレクタ１６を配置した場合であっても、他車両や歩行者に対して標識機能を発揮できる範囲が狭まることを防ぐことができる。

また、光学ユニット１０は、偏向レンズ１８から出射された光を、所定の配光パターンを形成するように出射するためのパターン形成用レンズ２０を備える。パターン形成用レンズ２０は、その形状を変えることで様々な配光パターンを形成することができるため、光学ユニット１０を様々な灯具用ユニットとして用いることができる。

また、光学ユニット１０は、光学ユニット１０の光照射パターンの縁部を拡散させるための反射部１６ｂを備える。これにより、光照射パターンの輪郭の鮮明度を下げて、光学ユニット１０の光照射パターンの明暗境界における明部と暗部の照度差を小さくすることができる。そのため、自車両や他車両、歩行者等に与える違和感を低減することができる。

また、リフレクタ１６は、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘとの交点Ｍを含む領域がその外側の領域よりも光拡散率が大きい反射部１６ｂを有する。これにより、光学ユニット１０をより均一に面発光させることができる。また、光学ユニット１０の光照射パターンの明るさを均一にすることができる。その結果、光学ユニット１０の標識機能をより一層高めることができる。

また、光学ユニット１０は、車両用灯具１００の周縁部に設けられている。そのため、車両用灯具１００の前照灯灯室１０３内に、ロービームユニットやハイビームユニット等の他の灯具用ユニットを容易に収容することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

例えば、上述の実施形態では、光学ユニット１０が車両用灯具１００の前照灯灯室１０３内に設けられているが、光学ユニット１０は車両用灯具１００の外側に設けられていてもよい。すなわち、光学ユニット１０は、車両用灯具１００に対して独立に設けられていてもよい。また、上述の実施形態では、光学ユニット１０はＤＲＬユニットであるが、光学ユニット１０はＤＲＬユニット以外の他の灯具用ユニットであってもよい。

また、上述の実施形態では、反射部１６ｂが車幅方向最外側および車幅方向最内側に配置されたリフレクタ１６に設けられているが、車幅方向最外側および車幅方向最内側のうちどちらか一方のリフレクタ１６のみに設けられていてもよい。また、車幅方向最外側および車幅方向最内側のリフレクタ１６だけでなく、他のリフレクタ１６にも設けられていてもよい。また、上述の実施形態では、反射部１６ｂが車幅方向最外側および車幅方向最内側に配置されたリフレクタ１６の一部として設けられているが、リフレクタ１６に対して独立に設けられていてもよい。この場合、例えば、リフレクタ１６と隣接するように反射部１６ｂが設けられ、この反射部１６ｂに光を照射する半導体発光素子１２ａが設けられる。

Ｍ交点、Ｘ照射軸、１０光学ユニット、１２ａ半導体発光素子、１６リフレクタ、１６ａ反射面、１６ｂ反射部、１８偏向レンズ、１８ａ補正ステップ、２０パターン形成用レンズ、２０ａ魚眼ステップ、１００車両用灯具。

Claims

車両用灯具に用いられる光学ユニットであって、
それぞれが光出射面と当該光出射面に対して垂直に延びる光照射軸とを有する複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれに対応し、光学ユニットの光照射方向に対して傾いた方向に光源光を反射するよう構成された複数のリフレクタと、
前記複数のリフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に出射するよう構成されたレンズと、
を備え、
前記複数のリフレクタはそれぞれ、対応する光源の前記光照射軸と交わる反射面を有し、
前記反射面は、前記光照射軸との交点を含む領域がその外側の領域よりも光拡散率が大きいことを特徴とする光学ユニット。
前記複数のリフレクタは、車幅方向外側にいくほど光照射方向後方に位置するように並べられた複数の光源のそれぞれに対応し、光学ユニットの光照射方向に対して車幅方向外側に傾いた方向に光源光を反射するよう構成された請求項１に記載の光学ユニット。
前記レンズから出射された光を、所定の配光パターンを形成するように出射するための他のレンズを備えた請求項１または２に記載の光学ユニット。
光学ユニットの光照射パターンの縁部を拡散させるための反射部を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニット。