JP6815751B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関するものであり、詳しくは、光源から発せられた光がハーフミラーとリフレクタとの間を交互に反射を繰り返しながらその一部がハーフミラーを透過して外部に出射される車両用灯具に関する。

従来、この種の灯具としては、特許文献１に「車両用標識灯」の名称で開示されたものがある。

開示された車両用標識灯８０は図７にあるように、ＬＥＤ光源８１の斜め上方にランプボディ８２のホーン状の湾曲部８３が配置され、湾曲部８３に対向してインナーレンズ８４が配置されており、湾曲部８３にはインナーレンズ８４と対向する側の面に反射面８５が設けられ、インナーレンズ８４には湾曲部８３と対向する側の面にハーフミラー面８６が設けられている。

これにより、ＬＥＤ光源８１から発せられてインナーレンズ８４のハーフミラー面８６に達した光はハーフミラー面８６でランプボディ８２の湾曲部８３の反射面８５側に向けて反射され、その反射光が反射面８５でハーフミラー面８６に向けて反射され、その反射光がハーフミラー面８６で反射面８５側に向けて反射される。

このように、ＬＥＤ光源８１から発せられた光がランプボディ８２の反射面８５とインナーレンズ８４のハーフミラー面８６との間で交互に反射を繰り返す間に、ハーフミラー面８６に到達した光の一部がハーフミラー面８６を含むインナーレンズ８４を透過して外部に出射し、残りの光が反射面８５に向けて反射される。その結果、インナーレンズ８４の光出射面からは、複数のリング状の発光ラインがＬＥＤ光源８１を中心とする同心円状に形成される。

特願２００６−６６１３０号

ところで、上記構成による車両用標識灯８０は、インナーレンズ８４の光出射面に形成される複数のリング状の発光ラインがＬＥＤ光源８１から遠ざかるにつれて暗くなり、視認性が悪くなる。また、ＬＥＤ光源８１から発せられて直接インナーレンズ８４を透過して外部に出射された直接光による像（実像）と、ランプボディ８２の反射面８５で反射されてハーフミラー面８６を含むインナーレンズ８４を透過して外部に出射された反射光による像（虚像）との間で輝度差が大きく、夜間点灯時の見栄えが良くない。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、光源から発せられた光がハーフミラーとリフレクタとの間を交互に反射を繰り返しながらその一部がハーフミラーを透過して外部に出射される車両用灯具において、ハーフミラーを透過して外部に出射される複数の出射パターンの輝度均一化が図られると共に、夜間点灯時の見栄えが良好な車両用灯具を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第１の方向に１列に並んだ複数のＬＥＤ光源と、前記第１の方向に延在するレンズカット面と、前記レンズカット面から突設される側方とを有し、前記複数のＬＥＤ光源を覆うように配置されたインナーレンズと、前記インナーレンズにおける前記側方に接合される共に、２次曲面状を呈するよう前記インナーレンズの前記側方から突設されるリフレクタと、ハーフミラー面を有し、前記インナーレンズおよび前記リフレクタを覆うハーフミラーと、を備え、前記リフレクタは、前記ハーフミラーと対向する側の面に反射面を有し、前記レンズカット面は、前記第１の方向に沿って延在するレンズカットを所定数有し、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光は、前記ハーフミラー正面から見たときに、少なくとも、前記インナーレンズを通過した後、前記ハーフミラー面にて一度も反射されずに透過されて外部に出射された第１の方向に沿って延びる第１の光と、前記レンズカット面によって屈折された後、一度前記ハーフミラーにて反射され、更に前記反射面にて反射され、再び前記ハーフミラーに入射した第１の方向に平行な前記所定数の第２の光と、を含み、前記レンズカット面は、前記第２の光が前記第１の光よりも集光された状態で前記ハーフミラーに入射するように、前記ＬＥＤ光源から出射された光を光路制御し、前記所定数のレンズカットのそれぞれの前記第１の方向に直交する断面形状において、前記レンズカット面の平面方向に対する前記レンズカットの傾斜角は、前記リフレクタに近づくにつれて小さくなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記リフレクタは、前記インナーレンズから離れる方向に向かって前記ハーフミラー側に湾曲しながら延びる２次曲面状を有していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記レンズカット面は、前記インナ−レンズの前記ＬＥＤ光源と対向する面側に形成され、前記第１の方向と直交する断面形状が三角形状をなすことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記ハーフミラーの、前記インナーレンズに最も近い位置から前記ＬＥＤ光源からの直接光による前記ＬＥＤ光源の実像が形成され、その他の位置から前記反射面の反射光による前記ＬＥＤ光源の虚像が形成されることを特徴とするものである。

本発明によれば、ＬＥＤ光源群から出射してインナーレンズによって集光状に光路制御された光が、互いに対向するリフレクタの反射面とハーフミラーのハーフミラー面との間で反射を繰り返しながらハーフミラー面に入射する毎にその一部がハーフミラーを透過して外部に出射するように光学系を構成した。

これにより、ハーフミラーから外部に出射される複数の出射パターンの輝度均一化が図られると共に、夜間点灯時の見栄えが良好な車両用灯具が実現できた。

実施形態の車両用灯具の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態の車両用灯具の光線図である。 インナーレンズのレンズ部近傍の部分拡大図である。 実施形態の車両用灯具の点灯時の正面図である。 従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図６を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は実施形態の車両用灯具の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。

本発明の車両用灯具（以下、「灯具」と略称する）１は、ＬＥＤ光源２と、ＬＥＤ光源２からの出射光を光路制御して所定の方向に向けるインナーレンズ１０と、互いに対向配置されてインナーレンズ１０からの出射光を繰り返し反射させながらその途中で光の一部を出射するリフレクタ２０及びハーフミラー３０と、それらの側方を囲むハウジング４０を備えている。

ＬＥＤ光源２は、基板４上に所定の間隔で複数個直線状に配列実装されてＬＥＤ光源群３を構成すると共にハウジング４０内の一方の壁際に該壁に沿って配置されている。

インナーレンズ１０は、ＬＥＤ光源群３と同様に、ハウジング４０内の一方の壁際に該壁に沿ってＬＥＤ光源群３を覆うように配置されており、ＬＥＤ光源群３の上方（光出射方向）にＬＥＤ光源群３の配列方向に沿って延在するレンズ部１１を有している。レンズ部１１は、ＬＥＤ光源群３に対向する側の面（内面）に適宜なレンズカットが施されてなるレンズカット面１２を有している。

リフレクタ２０は、インナーレンズ１０の側方に位置し、インナーレンズ１０の近傍からほぼレンズ部１１の長さの幅で対向する側の他方の壁に向かって上側に湾曲しながら延びる２次曲面状を呈している。また、インナーレンズ１０（インナーレンズ１０のレンズ部１１）及びリフレクタ２０の上方には、該インナーレンズ１０（インナーレンズ１０のレンズ部１１）及びリフレクタ２０を覆うように平面状のハーフミラー３０が配置されている。

リフレクタ２０の、ハーフミラー３０と対向する側の面（上面）には反射面（鏡面反射面）２１が形成されており、ハーフミラー３０の、リフレクタ２０と対向する側の面（下面）にはハーフミラー面（透過反射面）３１が形成されている。リフレクタ２０の反射面２１とハーフミラー３０のハーフミラー面３１とは、インナーレンズ１０のレンズ部１１から遠ざかるにつれて徐々に互いの距離が縮まるように配置されている。

そこで（図４（光線図）参照）、ＬＥＤ光源群３を構成する各ＬＥＤ光源２から放射状に出射してインナーレンズ１０のレンズ部１１のレンズカット面１２に向かう光は、該レンズカット面１２で集光状に且つリフレクタ２０の延在側を向くように光路制御されてレンズ部１１内に入射し、レンズ部１１内を透過してハーフミラー３０のハーフミラー面３１に向けて出射される。

レンズ部１１から出射した光は、集光されながらハーフミラー３０のハーフミラー面３１に対して適宜な入射角で斜め方向からＰ１の位置に入射し、入射光の一部がハーフミラー面３１を含むハーフミラー３０内を透過して外部に向けてＤ１の幅で１回目の光の出射が行われる。この時の出射光は、ＬＥＤ光源２から出射してインナーレンズ１０のレンズ部１１及びハーフミラー面３１を含むハーフミラー３０を透過した光であって反射を含まない光である。そのため、ＬＥＤ光源２からの直接光による実像を形成する。

一方、ハーフミラー３０のハーフミラー面３１の位置Ｐ１に入射した入射光のその他の一部は、ハーフミラー面３１によって入射角と同じ角度の出射角でリフレクタ２０の反射面２１に向けて１回目の反射が行われ、その反射光が集光されながら反射面２１のＲ１の位置に斜め方向から入射する。

反射面２１の位置Ｒ１に斜め方向から入射した光は、反射面２１によって入射角と同じ角度の出射角でハーフミラー３０のハーフミラー面３１に向けて１回目の反射が行われ、その反射光が集光されながらハーフミラー面３１のＰ２の位置に斜め方向から入射する。

１回目の出射及び反射が行われたハーフミラー面３１の位置Ｐ１から間隔Ｓ１を置いた位置Ｐ２に入射した光は、１回目の出射及び反射と同様に、一部がハーフミラー面３１を含むハーフミラー３０内を透過して外部に向けてＤ２の幅で光の出射（２回目）が行われ、その他の一部が反射面２１に向けて反射（２回面）が行われ、その反射光が集光されながら反射面２１のＲ２の位置に斜め方向から入射する。

１回面の反射が行われた反射面２１の位置Ｒ１から所定の間隔を置いた位置Ｒ２に斜め方向から入射した光は、１回目の反射と同様に、反射面２１によって入射角と同じ角度の出射角でハーフミラー３０のハーフミラー面３１に向けて２回目の反射が行われ、その反射光が集光されながらハーフミラー面３１の、２回目の出射及び反射が行われた位置Ｐ２から間隔Ｓ２を置いたＰ３の位置に斜め方向から入射する。

このように、ハーフミラー３０のハーフミラー面３１とリフレクタ２０の反射面２１との間で反射を繰り返しながら、途中でハーフミラー面３１に入射する毎に入射した光の一部がハーフミラー面３１を含むハーフミラー３０を透過して外部に出射される。

このとき、ハーフミラー３０から出射される光は、ハーフミラー面３１と反射面２１との間で集光しながら反射を繰り返して進む光のため、ＬＥＤ光源２から遠ざかるにつれて集光度が高まって幅Ｄ１、Ｄ２、・・・、Ｄ（ｎ−１）、Ｄ（ｎ）が徐々に小さくなる。つまり、Ｄ（ｎ−１）＞Ｄ（ｎ）の関係になる。

また、ＬＥＤ光源２から遠ざかるにつれて徐々に低下する光束を、ＬＥＤ光源２から遠ざかるにつれて徐々に高まる集光度で補完することにより、ＬＥＤ光源２から遠い位置から出射した光であってもＬＥＤ光源２から近い位置から出射した光とほぼ同等の光速密度を確保することができる。

つまり、ハーフミラー３０の複数の個所から所定の間隔で出射される光は、ＬＥＤ光源２から遠ざかるにつれて幅は小さくなるが明るさは全てほぼ同等の明るさを有する。

なお、リフレクタ２０の反射面２１で反射された後にハーフミラー３０を透過して外部に出射された光は、ＬＥＤ光源２から出射した光が反射によって導かれたものであるため、ハーフミラー３０から出射される２回目以降の出射光は、ＬＥＤ光源２からの間接光（反射光）による虚像を形成する。

次に、インナーレンズ１０のレンズ部１１のレンズカット面１２について、図５（レンズ部近傍の部分拡大図）を参照して説明する。

インナーレンズ１０のレンズ部１１のレンズカット面１２は、上述したように、ＬＥＤ光源群３を構成する各ＬＥＤ光源２から放射状に出射した光を集光状に且つリフレクタ２０の延在側を向くように光路制御する機能を有している。それと同時に、ハーフミラー３０のハーフミラー面３１とリフレクタ２０の反射面２１（図示せず）との間で集光しながら反射を繰り返して進む光が、少なくともハーフミラー面３１の、光源から遠い出射位置に到達するまでに集光点を有しないような集光度となるように光路制御する必要がある。

例えば、ハーフミラー面３１の、光源から最も遠い出射位置に集光点が位置するように光路制御することも可能である。これにより、光の利用効率を最も高めることができる。

そのために、レンズカット面１２は、ＬＥＤ光源群３の配列方向に垂直方向の断面形状が、リフレクタ２０に近づく側に位置するにつれてレンズ部１１の平面方向に対する傾斜角θが徐々に小さくなるように設定されたレンズカットを有している。図５においては、レンズカットの代表値１２ａ、１２ｂ、１２ｃの夫々の傾斜角θ1、θ２、θ３は、θ1＜θ２＜θ３の関係にある。

具体的には、一例として例えば、ハーフミラー３０に４個所の出射位置を有する本実施形態（図４参照）においては、ＬＥＤ光源２の光軸方向からリフレクタ２０側の約１５°傾いた位置にあるレンズカット１２ａは、レンズ部１１の平面方向に対する傾斜角θ１が約１５°であり、ＬＥＤ光源２の光軸上に位置するレンズカット１２ｂは、レンズ部１１の平面方向に対する傾斜角θ２が約４５°であり、ＬＥＤ光源２の光軸方向からリフレクタ２０と反対側の約１５°傾いた位置にあるレンズカット１２ｃは、レンズ部１１の平面方向に対する傾斜角θ３が約６０°である。

この場合、リフレクタ２０は、インナーレンズ１０の近傍から上側に半径４５０ｍｍで湾曲しながら延び、ハーフミラー３０はリフレクタ２０に対して２°の角度で離れる方向に傾斜しながら延びている。

つまり、ＬＥＤ光源２からインナーレンズ１０のレンズ部１１のレンズカット面１２までの距離、ハーフミラー３０のハーフミラー面３１とリフレクタ２０の反射面２１との距離、ハーフミラー３０からの出射間隔及び出射回数等の要件（パラメータ）に基づいて、レンズカット面１２のレンズカット１２ａ〜１２ｎの夫々の傾斜角度θ１〜θｎの最適化を図ることにより、所望の光学系を得ることができる。

図６は、ＬＥＤ光源群３の点灯時の灯具１を正面から見た図である。

ＬＥＤ光源群３の直上位置に、ＬＥＤ光源群３の配列方向に沿って幅Ｄ１で直線状に延びる線状光Ｌ１が出射され、線状光Ｌ１からＳ１の距離だけ離れた位置（ピッチＳ１）に線状光Ｌ１に平行に線状光Ｌ１の幅Ｄ１より幅狭の幅Ｄ２で直線状に延びる線状光Ｌ２が出射され、線状光Ｌ２からＳ２の距離だけ離れた位置（ピッチＳ２）に線状光Ｌ２に平行に線状光Ｌ２の幅Ｄ２より幅狭の幅Ｄ３で直線状に延びる線状光Ｌ３が出射され、線状光Ｌ３からＳ３の距離だけ離れた位置（ピッチＳ３）に線状光Ｌ３に平行に線状光Ｌ３の幅Ｄ３より幅狭の幅Ｄ４で直線状に延びる線状光Ｌ４が出射され、線状光Ｌ４からＳ４の距離だけ離れた位置（ピッチＳ４）に線状光Ｌ４に平行に線状光Ｌ４の幅Ｄ４より幅狭の幅Ｄ５で直線状に延びる線状光Ｌ５が出射される。

このように、灯具１からは、ＬＥＤ光源群３の上方からＬＥＤ光源群３を構成するＬＥＤ光源２の実像が直線状に出射され、その実像から離れるにつれて徐々に幅が狭まる複数の虚像が実像に平行に直線状に出射される。

このとき、灯具１から出射される１本の線状実像光及び複数本の線状虚像光は、幅は夫々の線状光で異なるが互いにほぼ同等の輝度（明るさ）を有している。そのため夜間点灯時の見栄えが良好で優れた商品性を有する灯具の実現が可能となる。

１… 車両用灯具
２… ＬＥＤ光源
３… ＬＥＤ光源群
４… 基板
１０… インナーレンズ
１１… レンズ部
１２… レンズカット面
１２ａ… レンズカット
１２ｂ… レンズカット
１２ｃ… レンズカット
２０… リフレクタ
２１… 反射面（鏡面反射面）
３０… ハーフミラー
３１… ハーフミラー面（透過反射面）
４０… ハウジング

Claims (4)

1. 第１の方向に１列に並んだ複数のＬＥＤ光源と、
   前記第１の方向に延在するレンズカット面と、前記レンズカット面から突設される側方とを有し、前記複数のＬＥＤ光源を覆うように配置されたインナーレンズと、
   前記インナーレンズにおける前記側方に接合される共に、２次曲面状を呈するよう前記インナーレンズの前記側方から突設されるリフレクタと、
   ハーフミラー面を有し、前記インナーレンズおよび前記リフレクタを覆うハーフミラーと、
   を備え、
   前記リフレクタは、前記ハーフミラーと対向する側の面に反射面を有し、
   前記レンズカット面は、前記第１の方向に沿って延在するレンズカットを所定数有し、
   前記複数のＬＥＤ光源から出射された光は、前記ハーフミラー正面から見たときに、
   少なくとも、前記インナーレンズを通過した後、前記ハーフミラー面にて一度も反射されずに透過されて外部に出射された第１の方向に沿って延びる第１の光と、
   前記レンズカット面によって屈折された後、一度前記ハーフミラーにて反射され、更に前記反射面にて反射され、再び前記ハーフミラーに入射した第１の方向に平行な前記所定数の第２の光と、を含み、
   前記レンズカット面は、前記第２の光が前記第１の光よりも集光された状態で前記ハーフミラーに入射するように、前記ＬＥＤ光源から出射された光を光路制御し、
   前記所定数のレンズカットのそれぞれの前記第１の方向に直交する断面形状において、前記レンズカット面の平面方向に対する前記レンズカットの傾斜角は、前記リフレクタに近づくにつれて小さくなる
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記リフレクタは、前記インナーレンズから離れる方向に向かって前記ハーフミラー側に湾曲しながら延びる２次曲面状を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記レンズカット面は、前記インナ−レンズの前記ＬＥＤ光源と対向する面側に形成され、前記第１の方向と直交する断面形状が三角形状をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の車両用灯具。
4. 前記ハーフミラーの、前記インナーレンズに最も近い位置から前記ＬＥＤ光源からの直接光による前記ＬＥＤ光源の実像が形成され、その他の位置から前記反射面の反射光による前記ＬＥＤ光源の虚像が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両用灯具。