JP7784331B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、四輪車、二輪車等に用いられる車両用灯具に関する。

従来、二輪車用の車両用灯具として、光源装置からの光を内部レンズによって正面側と路面側の２方向に分離して照射可能なものが知られている。

例えば、特許文献１の車両用灯具ユニットは、光源とレンズとを備えている。レンズの第１入射部には光源からの光の一部が入射し、第２入射部には光源から出射する光の残りの一部が入射する。

レンズの第１出射部は、光源から出射して入射部に入射する光の一部を、鉛直方向と非平行な方向に出射する部位である。第１入射部は、光源の光軸と交わるとともに、光源側と反対側に凹状に湾曲した形状を有している。

また、レンズの第２出射部は、内部反射した光の少なくとも一部を路面に向けて出射する部位である。第２入射部は、レンズを光軸に沿って光源側から見たとき、第１入射部の周囲に位置している。これにより、２方向の照射機能を備える装置を実現している（特許文献１／段落００２８、００４０、００４１、図６)。

特開２０２１－０３４３０９号公報

しかしながら、特許文献１のレンズは、第１出射部と第２出射部が連続した一体形状となっているため、製造時の精度要求が高く、配光の位置や大きさの調整が難しいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配光の調整自由度を向上させることが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両用灯具は、光軸が水平方向に略平行な光源と、 前記光源からの光の一部を集光する第１レンズ部と、前記第１レンズ部の下方に配置され、前記光源からの光の一部を前記第１レンズ部からの光に対して下方に照射することで路面を照射する第２レンズ部とを有するレンズユニットと、を備え、
前記レンズユニットは、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部との間に位置し、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部とを接続する中立部を有し、
前記中立部は、水平方向に延在する平板形状を有していることを特徴とする。

本発明の車両用灯具は、光源とレンズユニットとを備えている。光源から出射された光の一部は、レンズユニットの第１レンズ部を通過する。この光は、出射方向の中心が水平方向よりやや下向きとなるが、後続車等に向けて光を照射する第１の信号灯として利用することができる。また、第１レンズ部の下方に配置された第２レンズ部は、光源からの光の一部を第１レンズ部からの光に対して下方に照射するため、その光は、路面を照射する第２の信号灯として利用することができる。

中立部は、第１レンズ部と第２レンズ部とを接続し、水平方向に延在する平板である。このような構造とすることにより、第１レンズ部と第２レンズ部とは中立部で独立した光学系となり、機能が分割される。そのため、製造時に中立部の大きさ（長さ）を変更するだけで、第１レンズ部と第２レンズ部のそれぞれの位置を変更して、所望の位置に所望の大きさの配光を生成することができる。従って、本発明の車両用灯具は、配光の調整自由度が高い車両用灯具とすることができる。

本発明の車両用灯具において、前記第２レンズ部は凸レンズであることが好ましい。

第２レンズ部を凸レンズとすることで、光源からの光による像を拡大投影し、路面に大きな投影像を生成することができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記第１レンズ部の焦点位置に前記光源を配置することが好ましい。

光源を第１レンズ部の焦点位置に配置すると、第１レンズ部の光軸と平行な方向に光を出射させることができる。また、光源が第２レンズ部の焦点位置からずれた位置にある場合、第２レンズ部を通過した光は、第１レンズ部からの光とはずれた方向に進むため、その方向に配光を生成することができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記第１レンズ部はフレネルレンズであることが好ましい。

第１レンズ部をフレネルレンズとすることで、光源からの光の一部は第１レンズ部を通過して平行光に変換されるため、出射方向を遠方まで照射することができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記第２レンズ部の焦点位置が前記光源の下方となるように前記第２レンズ部を配置するとともに、前記第２レンズ部の光軸が水平方向と平行となるように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、光源からの光は、斜め上方から第２レンズ部に入射する。また、第２レンズ部の光軸は水平方向と平行となるようにするため、第２レンズ部に入射した光を水平方向より下方に出射させることができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記第２レンズ部の焦点位置に前記光源を配置するとともに、前記第２レンズ部の光軸が水平方向よりも下方に傾くように構成されていることが好ましい。

第２レンズ部の焦点位置に光源を配置した場合は、第２レンズ部の光軸が水平方向よりも下方に傾くようにする。これにより、第２レンズ部に入射した光を水平方向より下方に出射させることができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記光源が設けられた平面から前記第２レンズ部までの最短距離が、前記平面から前記第１レンズ部までの最短距離よりも短くなるように、前記光源、前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部が配置されていることが好ましい。

光源が設けられた平面から第２レンズ部までの最短距離が、当該平面から第１レンズ部までの最短距離よりも短くなるように配置することで、光源から第２レンズ部に入射する光量を増加させることができる。これにより、第２の信号灯の照射効率を向上させることができる。

また、本発明の車両用灯具において、前記光源は、直線状に並べて配置された複数のランプを有し、前記第１レンズ部は、複数のフレネルカット部が設けられたフレネルレンズとなっていることが好ましい。

この構成によれば、光源は複数のランプから構成され、第１レンズ部は複数のフレネルカット部が設けられたフレネルレンズである。各フレネルカット部には、前記複数のランプからの光が相互に入射するため、均一で照度の高い発光態様とすることができる。

本発明の実施形態に係るランプ装置の正面図である。 図１のランプ装置の垂直方向（Ａ－Ａ線）の断面図である。 図２の領域Ｒの拡大図である。 図１のランプ装置の水平方向（Ｂ－Ｂ線）の断面図である。 図４の領域Ｓの拡大図である。 図１のランプ装置の水平方向（Ｃ－Ｃ線）の断面図である。 図６の領域Ｔの拡大図である。

以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。なお、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るランプ装置１の正面図であり、図２は図１のランプ装置１の垂直方向（Ａ－Ａ線）の断面図である。また、図４は図１のランプ装置１の水平方向（Ｂ－Ｂ線）の断面図であり、図６は図１のランプ装置１の水平方向（Ｃ－Ｃ線）の断面図である。

図１に示されるランプ装置１は、主に二輪車、三輪車等の鞍乗り型車両の後方に配置されるテールライト、ウインカーランプとして利用される。以下では、ランプ装置１がバイクに搭載された、複数の発光部を有するテールライトである場合を例に説明する。

図２の断面図（Ａ－Ａ線断面）に示すように、ランプ装置１は、ハウジング１１の内部に発光素子２，４、回路基板３，５、レンズユニット６、インナーレンズ７ａ，７ｂ等を備えている。ハウジング１１の前面側は、アウターレンズ１０で覆われている。なお、レンズユニット６の周辺は、部分的にエクステンション８により覆われている。

回路基板３には、少なくとも１つの発光素子２が実装されている。回路基板３は、ハウジング１１内で位置決めされ、固定されている。発光素子２の光軸は、水平方向とほぼ平行となるようにする。詳細は後述するが、本実施形態の回路基板３には、複数の赤色ＬＥＤで構成される発光素子２（本発明の「光源」）が設けられている。

レンズユニット６は、図中の領域Ｒの部分にフレネルレンズ６ａと投影レンズ（凸レンズ）６ｂとを有している。フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂとの間は、両者を接続する中立面６ｃ（本発明の「中立部」）となっている。また、レンズユニット６の下方部分にフレネルレンズ６ｅが設けられている。レンズユニット６は、ハウジング１１内のブラケット等（不図示）により固定されている。

図３は、図２の領域Ｒの拡大図である。フレネルレンズ６ａ（本発明の「第１レンズ部」）は、発光素子２から出射される放射状の光を集光するレンズである。また、中立面６ｃを介してフレネルレンズ６ａの下方の位置に、投影レンズ６ｂ（本発明の「第２レンズ部」）が設けられている。投影レンズ６ｂは、発光素子２からの光による像を、フレネルレンズ６ａからの光の下方に拡大投影する非球面レンズである。

中立面６ｃは、フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂとを接続しており、水平方向（フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂの配置方向（Ｚ軸方向）に垂直な横方向）に延在する平板形状を有している。このような構造とすることにより、フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂは発光素子２に対して独立した光学系となり、機能が分割される。

図３に示すように、フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂの各々は、光の入射面が発光素子２に対向する平面形状を有している。レンズユニット６は、曲面状の２種類のレンズを連続して設けているレンズユニットと比較して、精度要求が低い。そのため、設計が容易で、製造コストを抑えることができる。

レンズユニット６の製造設計時において、中立面６ｃの大きさ（長さ）を変更することにより、発光素子２（発光素子２が設けられた平面）からフレネルレンズ６ａまでの焦点距離Ｌ１を変更可能である。また、中立面６ｃと、投影レンズ６ｂの下方の調整面６ｄの大きさ（長さ）を変更することにより、発光素子２（発光素子２が設けられた平面）から投影レンズ６ｂまでの焦点距離Ｌ２を変更可能である。このようにして、フレネルレンズ６ａ（前方照射方向）と、投影レンズ６ｂ（路面照射方向）の各焦点距離の設定が個別に可能となる。

フレネルレンズ６ａを通過した光は、さらにインナーレンズ７ａ（図１参照）により拡大され、バイクの後方正面を照射する。フレネルレンズ６ａを通過して外部に出射された光は、テール・ストップ用の第１の信号灯（図中の「Ｌｉｇｈｔ１」）として利用される。

本実施形態では、発光素子２をフレネルレンズ６ａの焦点位置ｆ１に配設している。これにより、フレネルレンズ６ａの光軸（Ｙ軸方向）と平行な方向に平行光を出射させることができる。なお、フレネルレンズ６ａは上述の構成を基本とするが、信号灯として必要とする配光や他の光学部材との関係により、照射する光の光軸の調整や、光の集光度合の調整が適宜行われる。

投影レンズ６ｂは、光軸が水平方向と平行になるように配置されている。投影レンズ６ｂを通過した光は、インナーレンズ７ａとインナーレンズ７ｂの間の領域を通過して、バイクの後方の路面を照射する。投影レンズ６ｂを通過した光は、路面照射用の第２の信号灯（図中の「Ｌｉｇｈｔ２」）として利用される。

図３に示すように、投影レンズ６ｂの焦点位置ｆ２は、焦点位置ｆ１の下方に存在する。仮に焦点ｆ２に発光素子２を配設すると、投影レンズ６ｂの光軸（Ｙ軸方向）と平行な方向に光が出射されてしまうため、焦点位置ｆ１の発光素子２からの光を入射させている。このように、投影レンズ６ｂの焦点ｆ２の位置が発光素子２の下方となるように投影レンズ６ｂを配置するとともに、投影レンズ６ｂ部の光軸が水平方向と平行となるように構成されていることによって、発光素子２からの光の一部で車体後方の路面を照射させることができる。

投影レンズ６ｂの変形例としては、焦点ｆ１に発光素子２を配設し、投影レンズ６ｂの焦点が焦点ｆ１と一致するようにする。そして、投影レンズ６ｂの中心軸を下方に傾けて、光軸が水平方向よりも下方に傾くように調整してもよい。このようにしても、発光素子２からの光の一部で車体後方の路面を照射させることができる。

図２、図３の例では、発光素子２は中立面６ｃとほぼ同じ高さにあるが、レンズユニット６の製造設計時において、調整面６ｄの大きさや起立角度を変更すれば、発光素子２に対する中立面６ｃの垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を変更可能である。

図２、図３の例では、製造上の理由により発光素子２の光軸に対して中立面６ｃが僅かに傾斜しているが、発光素子２の光軸に平行に中立面６ｃが構成されていてもよい。なお、図２、図３に示すように、中立面６ｃを発光素子２とほぼ同じ高さに配置することで、フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂの各々に対し、ほぼ同じ量の光が取り込まれる。さらに、発光素子２に対して中立面６ｃの位置を上下方向に移動させることで、フレネルレンズ６ａと投影レンズ６ｂの各々に分配する光量を変化させることができる。

例えば、発光素子２に対して中立面６ｃを下方向にずらし、フレネルレンズ６ａに入射する光を増加させれば、投影レンズ６ｂに入射する光は減少することになる。また、上述の距離Ｌ１，Ｌ２を変更することも、入射する光の光量に影響する。そのため、中立面６ｃの垂直方向、水平方向の位置を数ミリ単位でずらして照度試験を行うとよい。

ハウジング１１の下方（車体側）には、発光素子４が実装された回路基板５が配設されている（図２参照）。発光素子４から出射され、フレネルレンズ６ｅを通過して出射された光は、さらにインナーレンズ７ｂ（図１参照）により拡散され、バイクの後方正面を照射する。そのため、テール・ストップ用の第１の信号灯として用いられる。

次に、図４を参照して、ランプ装置１のＢ－Ｂ線断面について説明する。

回路基板３には、複数の発光素子２が水平方向（Ｘ軸方向）に並べて配置されている。図４においては、レンズユニット６のフレネルレンズ６ａの部分のみが見えている。

図５は、図４の領域Ｓの拡大図である。領域Ｓ内の発光素子２は、複数の赤色のＬＥＤ２ａ～２ｅ（本発明の「ランプ」）で構成されている。ＬＥＤ２ａ～２ｅは水平方向（Ｘ軸方向）に等間隔で配置されている。

フレネルレンズ６ａは、ＬＥＤ２ａ～２ｅの正面側にそれぞれフレネルレンズカット部６ａ１～６ａ５が設けられている。発光素子２が設けられた回路基板３の端面から、フレネルレンズ６ａの平坦な端面（入射面）までの距離Ｌ１は、フレネルレンズ６ａの焦点距離とほぼ等しい。

例えば、ＬＥＤ２ｂから出射された光は、主にフレネルレンズカット部６ａ２に入射するが、フレネルレンズカット部６ａ２の両脇のフレネルレンズカット部６ａ１，６ａ３にも入射する。フレネルレンズカット部６ａ１～６ａ３では、入射した光がそれぞれ平行光に変換され、拡散される。

このように、各ＬＥＤ２ａ～２ｅからの光が、正面側のフレネルカット部及び隣接するフレネルカット部に相互に入射するため、水平方向に亘って第１の信号灯を均一で照度の高い、直線状の発光部とすることができる。

次に、図６を参照して、ランプ装置１のＣ－Ｃ線断面について説明する。図６においては、レンズユニット６の投影レンズ６ｂの部分のみが見えている。図６及び後述する図７には発光素子２が表示されているが、実際は現れず、説明の便宜上示したものである。

図７は、図６の領域Ｔの拡大図である。領域Ｔ内の発光素子２はＬＥＤ２ａ～２ｅで構成され、投影レンズ６ｂはＬＥＤ２ａ～２ｅの正面側にそれぞれ凸部６ｂ１～６ｂ５が設けられている。発光素子２が設けられた回路基板３の端面から、投影レンズ６ｂの平坦な端面（入射面）までの距離がＬ２であるが、距離Ｌ１と比較すると短い。

このように、発光素子２が設けられた平面から投影レンズ６ｂまでの最短距離が、当該平面からフレネルレンズ６ａまでの最短距離よりも短くなるように各部材を配置する。これにより、発光素子２から投影レンズ６ｂに入射する光の光量（取り込み量）を増加させることができる。従って、第２の信号灯の照射効率を向上させることができ、路面照射についても照度の高い発光部とすることができる。

本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。本実施形態のランプ装置１は、ターンランプ等の他の信号灯用の車両用灯具としても利用可能である。また、ランプ装置１は、四輪車用の車両用灯具にも適用可能である。

本実施形態のフレネルレンズ６ａ，６ｅの代わりに、魚眼フレネルレンズを用いてもよい。魚眼フレネルレンズを通過した光はＸ軸方向及びＺ軸方向の何れにも制御可能であるため、インナーレンズ７ａ，７ｂは省略することもできる。

１…ランプ装置、２，４…発光素子、２ａ～２ｅ…ＬＥＤ、３，５…回路基板、６…レンズユニット、６ａ，６ｅ…フレネルレンズ、６ａ１～６ａ５…フレネルレンズカット部、６ｂ…投影レンズ、６ｂ１～６ｂ５…凸部、６ｃ…中立面、６ｄ…調整面、７ａ，７ｂ…インナーレンズ、８…エクステンション、１０…アウターレンズ、１１…ハウジング。

Claims (8)

1. 光軸が水平方向に略平行な光源と、
   前記光源からの光の一部を集光する第１レンズ部と、前記第１レンズ部の下方に配置され、前記光源からの光の一部を前記第１レンズ部からの光に対して下方に照射することで路面を照射する第２レンズ部とを有するレンズユニットと、を備え、
   前記レンズユニットは、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部との間に位置し、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部とを接続する中立部を有し、
   前記中立部は、水平方向に延在する平板形状を有していることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第２レンズ部は凸レンズである、請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１レンズ部の焦点位置に前記光源を配置する、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記第１レンズ部はフレネルレンズである、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
5. 前記第２レンズ部の焦点位置が前記光源の下方となるように前記第２レンズ部を配置するとともに、前記第２レンズ部の光軸が水平方向と平行となるように構成されている、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
6. 前記第２レンズ部の焦点位置に前記光源を配置するとともに、前記第２レンズ部の光軸が水平方向よりも下方に傾くように構成されている、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
7. 前記光源が設けられた平面から前記第２レンズ部までの最短距離が、前記平面から前記第１レンズ部までの最短距離よりも短くなるように、前記光源、前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部が配置されている、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
8. 前記光源は、直線状に並べて配置された複数のランプを有し、
   前記第１レンズ部は、複数のフレネルカット部が設けられたフレネルレンズとなっている、請求項１又は２に記載の車両用灯具。