JP2013254645A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具において、可動シェードによりロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成し得る構成とした場合に、ハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを十分に確保可能とする。
【解決手段】発光素子１４と可動シェード１８との間に、発光素子１４から前方へ向かう直射光を、遮光位置にあるときの可動シェード１８によって遮光される範囲内において上向きに偏向させる付加レンズ２０が配置された構成とする。これにより、可動シェード１８が遮光解除位置に移動したとき、付加レンズ２０によって上向きに偏向した発光素子１４からの直射光が可動シェード１８によって遮光されることなく投影レンズ１２を介して前方へ照射されるようにし、これによりハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを補強するようにする。
【選択図】図１

Description

本願発明は、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具に関するものであり、特に可動シェードを備えた車両用灯具に関するものである。

一般に、プロジェクタ型の車両用灯具は、投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源からの光をリフレクタにより投影レンズへ向けて反射させるように構成されている。

「特許文献１」には、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具が記載されている。この車両用灯具は、その発光素子を上方側から覆うように配置されたリフレクタと投影レンズとの間に、リフレクタからの反射光の一部を遮光するためのシェードが配置されており、これによりロービーム用配光パターンを形成するように構成されている。

一方、「特許文献２」には、放電バルブを光源とするプロジェクタ型の車両用灯具において、そのシェードとして、リフレクタからの反射光の一部を遮光する遮光位置とこの遮光を解除する遮光解除位置とを取り得るように構成された可動シェードを備えたものが記載されている。

特開２０１０−８６８８８号公報 特開２０１１−１６５５４１号公報

発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具においても、遮光位置と遮光解除位置とを取り得るように構成された可動シェードを備えた構成とすれば、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成することが可能となる。

しかしながら、単に可動シェードを備えた構成としただけでは、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具においては、ハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを十分に確保することができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具において、可動シェードによりロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成し得る構成とした場合に、ハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを十分に確保することができる車両用灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、発光素子と可動シェードとの間に所定の付加レンズが配置された構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用灯具は、
投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された発光素子と、この発光素子を上方側から覆うように配置され、該発光素子からの光を上記投影レンズへ向けて反射させるリフレクタと、このリフレクタと上記投影レンズとの間に配置され、該リフレクタからの反射光の一部を遮光してロービーム用配光パターンを形成する遮光位置とこの遮光を解除してハイビーム用配光パターンを形成する遮光解除位置とを取り得るように構成された可動シェードと、を備えてなる車両用灯具において、
上記発光素子と上記可動シェードとの間に、上記発光素子から前方へ向かう直射光を、上記遮光位置にあるときの上記可動シェードによって遮光される範囲内において上向きに偏向させる付加レンズが配置されている、ことを特徴とするものである。

上記「発光素子」は、投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置されていれば、その具体的な配置やその発光面の形状等は特に限定されるものではない。

上記「可動シェード」は、遮光位置と遮光解除位置とを取り得るように構成されていれば、その移動の態様は特に限定されるものではない。

上記「付加レンズ」は、発光素子から前方へ向かう直射光を、遮光位置にあるときの可動シェードによって遮光される範囲内において上向きに偏向させるように構成されていれば、その形状や配置等の具体的な構成は特に限定されるものではなく、また、その際の直射光に対する上向きの偏向度合についても特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具は、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具として、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成するための可動シェードを備えた構成となっているが、その発光素子と可動シェードとの間には、発光素子から前方へ向かう直射光を、遮光位置にあるときの可動シェードによって遮光される範囲内において上向きに偏向させる付加レンズが配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、可動シェードが遮光位置にあるときには、リフレクタからの反射光の一部が可動シェードによって遮光されてロービーム用配光パターンが形成されることとなる。その際、付加レンズによって上向きに偏向した発光素子からの直射光は可動シェードによって遮光された状態にあるので、ロービーム用配光パターンにおいてグレア光が発生してしまうことはない。

一方、可動シェードが遮光解除位置に移動したときには、可動シェードによるリフレクタからの反射光の遮光が解除されてハイビーム用配光パターンが形成されることとなる。その際、付加レンズによって上向きに偏向した発光素子からの直射光は可動シェードによって遮光されることなく投影レンズを介して前方へ照射され、これにより付加配光パターンが形成されることとなる。この付加配光パターンは、従来無駄になっていた発光素子から前方へ向かう直射光を付加レンズで上向きに偏向制御することにより形成されるので、ハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを補強する配光パターンとして形成されることとなる。

したがって本願発明によれば、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具において、可動シェードによりロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成し得る構成とした場合に、ハイビーム用配光パターンの上部領域の明るさを十分に確保することができる。

しかも本願発明においては、光源が発光素子であり、その輻射熱の影響を無視することができるので、付加レンズを樹脂レンズで構成して発光素子の近くに配置することも容易に可能となる。そしてこれにより、付加レンズによる発光素子からの直射光の透過制御を精度良く行うことが可能となる。

上記構成において、付加レンズが、発光素子からの直射光を左右方向に関して収束させるように構成されたものとすれば、付加配光パターンの左右拡散角が過大にならないようにしてその明るさを十分に確保することができる。そしてこれにより、付加配光パターンをハイビーム用配光パターンの中心高度を高めるために有効に活用することができる。

上記構成において、発光素子が、遮光解除位置にあるときの可動シェードの上端縁よりも下方に位置するように配置された構成となっている場合には、発光素子から前方へ向かう直射光の多くが可動シェードによって遮光されてしまうこととなるが、この直射光を付加レンズによって上向きに偏向させることにより、ハイビーム用配光パターンの上部領域をより効果的に明るくすることができる。

本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す側断面図 図１のII−II線断面図 上記車両用灯具から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、（ａ）はロービーム用配光パターンを示す図、（ｂ）はハイビーム用配光パターンを示す図

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用灯具１０を示す側断面図であり、図２は、そのII−II線断面図である。

これらの図に示すように、この車両用灯具１０は、投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を上方側から覆うように配置され、該発光素子１４からの光を投影レンズ１２へ向けて反射させるリフレクタ１６と、このリフレクタと投影レンズ１２との間に配置された可動シェード１８と、発光素子１４と可動シェード１８との間に配置された付加レンズ２０とを備えた構成となっている。

この車両用灯具１０は、ヘッドランプの灯具ユニットであって、図示しないランプボディに光軸調整可能に支持されている。そして、この光軸調整可能が完了した状態では、その投影レンズ１２の光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。

投影レンズ１２は、前面が凸面で後面が平面の平凸非球面レンズであって、レンズホルダ２２を介してベース部材２４に支持されている。

発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、横長矩形状の発光面１４ａを有している。そして、この発光素子１４は、光軸Ａｘよりも下方において、その発光面１４ａが上向きに配置された状態でベース部材２４に支持されている。

リフレクタ１６の反射面１６ａは、発光素子１４の発光中心を第１焦点とする楕円面に近似した曲面で構成されており、その楕円面の離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。このリフレクタ１６は、その下端面においてベース部材２４に支持されている。

可動シェード１８は、光軸Ａｘの下方において左右方向に延びる回動ピン２６を介してシェードホルダ２８に回動可能に支持されている。このシェードホルダ２８は、ベース部材２４に支持されている。回動ピン２６は、可動シェード１８の前端部に位置している。可動シェード１８は、その前端部から後方へ向けて斜め上方へ延びるように形成されており、その上端縁１８ａは左右段違いで形成されている。

そして、この可動シェード１８は、ベース部材２４に支持されたアクチュエータ３０の駆動により、図１、２において実線で示す遮光位置と、この遮光位置から下方側へ所定角度回動した、図１、２において２点鎖線で示す遮光解除位置とを採り得るようになっている。このアクチュエータ３０は、図示しないビーム切換えスイッチの操作が行われたときに駆動するようになっている。

可動シェード１８は、遮光位置にあるとき、その上端縁１８ａが投影レンズ１２の後側焦点Ｆを通るようにして左右段違いで水平方向に延びるように配置され、これによりリフレクタ１６で反射した発光素子１４からの光の一部を遮光するようになっている。また、この可動シェード１８は、遮光解除位置に移動したとき、その上端縁１８ａが投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりもある程度下方に変位し、これによりリフレクタ１６で反射した発光素子１４からの光の遮光を解除するようになっている。

発光素子１４は、その発光面１４ａが遮光解除位置に移動した可動シェード１８の上端縁１８ａよりも下方に位置した状態で配置されている。

付加レンズ２０は、発光素子１４と可動シェード１８との間における発光素子１４寄りの位置に配置されている。この付加レンズ２０は、樹脂レンズで構成されており、レンズホルダ３２を介してベース部材２４に支持されている。

この付加レンズ２０は、発光素子１４から前方へ向かう直射光を、遮光位置にあるときの可動シェード１８によって遮光される範囲内において上向きに偏向させるようになっている。

すなわち、図１に示すように、この付加レンズ２０は、発光素子１４から前方へ向けて比較的小さい上向き角度で出射する直射光を上向きに偏向させるとともに収束させ、これにより遮光位置にあるときの可動シェード１８に対してその上端縁１８ａに比較的近い位置に到達させるようになっている。

ただし、この付加レンズ２０は、その透過光が、リフレクタ１６の反射面１６ａの下端領域で反射した発光素子１４からの光が遮光位置にあるときの可動シェード１８に対して到達する位置よりも下方の位置において該可動シェード１８に到達する光を含むように構成されている。

また、図２に示すように、この付加レンズ２０は、発光素子１４から前方へ向かう直射光を、左右方向に関して光軸Ａｘ寄りの方向へ収束させるようになっている。

これを実現するため、この付加レンズ２０は、側面視において、前面が凸面で後面が平面の平凸レンズの一部を切り出した外形形状を有している。具体的には、この付加レンズ２０は、その前面２０ａが凸面で構成されており、その後面２０ｂが鉛直面に対して多少後傾した平面で構成されている。さらに、この付加レンズ２０は、その下面２０ｃが水平面で構成されており、その上面２０ｄが前方へ向けて斜め上向きに延びる平面で構成されている。そして、この付加レンズ２０は、その下面２０ｃから上面２０ｄにかけて前後方向の肉厚が大きくなるように形成されている。一方、この付加レンズ２０は、平面視においては、前面２０ａが凸面で後面２０ｂが平面の平凸レンズの外形形状を有している。

図１、２に示すように、付加レンズ２０を透過した発光素子１４からの光は、可動シェード１８が遮光位置にあるときには、該可動シェード１８によって遮光されるが、可動シェード１８が遮光解除位置に移動したときには、可動シェード１８によって遮光されることなく投影レンズ１２に到達し、この投影レンズ１２から前方へ出射させることとなる。その際、この投影レンズ１２からの出射光は、やや上向きの光となり、その上下方向の拡散角度は小さく、その左右方向の拡散角度はある程度大きいものとなる。

図３は、車両用灯具１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、同図（ａ）がロービーム用配光パターンＰＬ、同図（ｂ）がハイビーム用配光パターンＰＨを示している。

ロービーム用配光パターンＰＬは、可動シェード１８が遮光位置にあるときに形成され、一方、ハイビーム用配光パターンＰＨは、可動シェード１８が遮光緩和位置にあるときに形成されるようになっている。

同図（ａ）に示すロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びるように形成されている。その際、Ｖ−Ｖ線よりも右側の対向車線側カットオフラインＣＬ１は、その略全長にわたって水平方向に延びるように形成されており、一方、Ｖ−Ｖ線よりも左側の自車線側カットオフラインＣＬ２は、対向車線側カットオフラインＣＬ１の左端位置から傾斜部を介して段上がりになった後に水平方向に延びるように形成されている。

このロービーム用配光パターンＰＬは、リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光素子１４からの光によって投影レンズ１２の後側焦点面上に形成された発光素子１４の像を、投影レンズ１２により上記仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成され、その左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、可動シェード１８の上端縁１８ａの反転投影像として形成されるようになっている。

このロービーム用配光パターンＰＬにおいて、対向車線側カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置しており、このエルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺＬが形成されている。

一方、同図（ｂ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、リフレクタ１６で反射して投影レンズ１２を透過した発光素子１４からの光によって形成される基本配光パターンＰＨ０と、付加レンズ２０および投影レンズ１２を透過した発光素子１４からの光によって形成される付加配光パターンＰＡとを重畳させた合成配光パターンとして形成されている。

基本配光パターンＰＨ０は、可動シェード１８によるリフレクタ１４からの反射光の遮光が解除されているので、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２よりも上方側へ拡がるように形成されるが、その拡がりは比較的小さいものとなっている。これは、発光素子１４が、その発光面１４ａを上向きにした状態で配置されており、遮光位置にあるときの可動シェード１８の位置に到達するリフレクタ１６からの反射光が十分に確保されないことによるものである。

付加配光パターンＰＡは、Ｈ−Ｖを水平方向に通るＨ−Ｈ線よりも上方側において、Ｖ−Ｖ線を中心にして左右方向に細長く延びる横長の配光パターンとして形成されている。

その際、この付加配光パターンＰＡは、その上端縁が基本配光パターンＰＨ０の上端縁よりも上方に位置しており、その下端縁がＨ−Ｈ線の近くに位置している。すなわち、この付加配光パターンＰＡは、基本配光パターンＰＨ０と部分的に重複するように形成されており、これによりハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域の明るさを補強するようになっている。

しかも、この付加配光パターンＰＡは、その上端縁が基本配光パターンＰＨ０の上端縁よりも上方に位置しているが、必要以上に上方までは拡がってはおらず、また、その左右拡散角度も基本配光パターンＰＨ０の左右拡散角度よりも小さい値に抑えられている。これは、付加レンズ２０を透過した発光素子１４からの光が、遮光位置にあるときの可動シェード１８に対して、その上端縁１８ａに比較的近い位置に到達し、また、左右方向に関しても光軸Ａｘ寄りの方向へ収束することによるものである。

このように付加配光パターンＰＡは、ハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域の明るさを補強するのに必要な大きさで形成されているので、比較的明るい配光パターンとして形成されることとなる。そしてこれにより、Ｈ−Ｖ近傍に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺＨの明るさも増大することとなる。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、発光素子１４を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具として、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用配光パターンＰＨとを選択的に形成するための可動シェード１８を備えた構成となっているが、その発光素子１４と可動シェード１８との間には、発光素子１４から前方へ向かう直射光を、遮光位置にあるときの可動シェード１８によって遮光される範囲内において上向きに偏向させる付加レンズ２０が配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、可動シェード１８が遮光位置にあるときには、リフレクタ１６からの反射光の一部が可動シェード１８によって遮光されてロービーム用配光パターンＰＬが形成されることとなる。その際、付加レンズ２０によって上向きに偏向した発光素子１４からの直射光は可動シェード１８によって遮光された状態にあるので、ロービーム用配光パターンＰＬにおいてグレア光が発生してしまうことはない。

一方、可動シェード１８が遮光解除位置に移動したときには、可動シェード１８によるリフレクタ１６からの反射光の遮光が解除されてハイビーム用配光パターンＰＨが形成されることとなる。その際、付加レンズ２０によって上向きに偏向した発光素子１４からの直射光は可動シェード１８によって遮光されることなく投影レンズ１２を介して前方へ照射され、これにより付加配光パターンＰＡが形成されることとなる。この付加配光パターンＰＡは、従来無駄になっていた発光素子１４から前方へ向かう直射光を付加レンズ２０で上向きに偏向制御することにより形成されるので、ハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域の明るさを補強する配光パターンとして形成されることとなる。

したがって本実施形態によれば、発光素子１４を光源とするプロジェクタ型の車両用灯具１０において、可動シェード１８によりロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用配光パターンＰＨとを選択的に形成し得る構成とした場合に、ハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域の明るさを十分に確保することができる。

しかも本実施形態においては、光源が発光素子１４であり、その輻射熱の影響を無視することができるので、付加レンズ２０が樹脂レンズで構成されているにもかかわらず、これを発光素子１４の近くに配置することが容易に可能となる。そしてこれにより、付加レンズ２０による発光素子１４からの直射光の透過制御を精度良く行うことが可能となる。

また本実施形態においては、付加レンズ２０が、発光素子１４からの直射光を左右方向に関して収束させるように構成されているので、付加配光パターンＰＡの左右拡散角が過大にならないようにしてその明るさを十分に確保することができる。そしてこれにより、付加配光パターンＰＡをハイビーム用配光パターンＰＨの中心高度を高めるために有効に活用することができる。

さらに本実施形態においては、発光素子１４が、遮光解除位置にあるときの可動シェード１８の上端縁１８ａよりも下方に位置するように配置されているので、発光素子１４から前方へ向かう直射光の多くが可動シェード１８によって遮光されてしまうこととなるが、この直射光を付加レンズ２０によって上向きに偏向させることにより、ハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域をより効果的に明るくすることができる。

上記実施形態においては、車両用灯具１０が、左配光のロービーム用配光パターンＰＬを形成するように構成されているが、右配光のロービーム用配光パターンを形成するように構成されている場合、あるいは上端部に水平カットオフラインのみを有する配光パターンを形成するように構成されている場合においても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

１０ 車両用灯具
１２ 投影レンズ
１４ 発光素子
１４ａ 発光面
１６ リフレクタ
１６ａ 反射面
１８ 可動シェード
１８ａ 上端縁
２０ 付加レンズ
２０ａ 前面
２０ｂ 後面
２０ｃ 下面
２０ｄ 上面
２２，３２ レンズホルダ
２４ ベース部材
２６ 回動ピン
２８ シェードホルダ
３０ アクチュエータ
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 対向車線側カットオフライン
ＣＬ２ 自車線側カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺＨ ホットゾーン
ＨＺＬ ホットゾーン
ＰＡ 付加配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＨ０ 基本配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (3)

1. 投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された発光素子と、この発光素子を上方側から覆うように配置され、該発光素子からの光を上記投影レンズへ向けて反射させるリフレクタと、このリフレクタと上記投影レンズとの間に配置され、該リフレクタからの反射光の一部を遮光してロービーム用配光パターンを形成する遮光位置とこの遮光を解除してハイビーム用配光パターンを形成する遮光解除位置とを取り得るように構成された可動シェードと、を備えてなる車両用灯具において、
   上記発光素子と上記可動シェードとの間に、上記発光素子から前方へ向かう直射光を、上記遮光位置にあるときの上記可動シェードによって遮光される範囲内において上向きに偏向させる付加レンズが配置されている、ことを特徴とする車両用灯具。
2. 上記付加レンズが、上記発光素子からの直射光を左右方向に関して収束させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 上記発光素子が、上記遮光解除位置にあるときの上記可動シェードの上端縁よりも下方に位置するように配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用灯具。

Images