(57)【要約】【課題】所望の配光の照射パターンを鮮明に照射することができる車両用照明装置を提供する。【解決手段】光学部材２０のレンズ部２１の光軸Ｏ’を、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａを基準として水平方向（各ＬＥＤ１２の光軸Ｏ）よりも下方に傾斜させる。これにより、レンズ部２１に対して光学的に理想的な位置に各ＬＥＤ１２を配置したまま、照明装置１の水平位置以下の領域をレンズ部２１で照射する。また、光学部材２０の上側リフレクタ部２２及び下側リフレクタ部２３の各反射面２２ｃ，２３ｃを、各ＬＥＤ１２をそれぞれの焦点Ｆ１，Ｆ２位置とする互いに異なる放物線Ｐ１，Ｐ２に基づいて設定する。これにより、各リフレクタ部２２，２３に対しても光学的に理想的な位置に各ＬＥＤ１２を配置したまま、照明装置１の水平位置以下の領域を各リフレクタ部２２，２３で照射する。【選択図】図２
2010135124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸が水平方向に設定された光源と、前記光源からの出射光を制御する光学部材とを備えた車両用照明装置であって、
前記光学部材は、前記光源の光軸上に配設され当該光源からの入射光を屈折により変化させて出射するレンズ部と、
前記レンズ部と一体の光透過性材料で構成され前記光源からの入射光を前記レンズ部の上方に形成した上側反射面で全反射して出射する上側リフレクタ部と、
前記レンズ部と一体の光透過性材料で構成され前記光源からの入射光を前記レンズ部の下方に形成した下側反射面で全反射して出射する下側リフレクタ部と、を備え、
前記レンズ部の光軸を前記光源を基準として水平方向よりも下方に傾斜させ、
前記上側反射面を、前記光源または該光源近傍を焦点とする非球面で構成するとともに、
前記下側反射面を、前記光源または該光源近傍を焦点とする前記上側反射面とは異なる非球面で構成したことを特徴とする車両用照明装置。
【請求項２】
前記光源からの出射光を入射する前記光学部材の入射面上に、反射防止層を形成したことを特徴とする請求項１記載の車両用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定した照射領域を所定の配光で照明する車両用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。そこで、近年では、ＬＥＤの高出力化に伴い、例えば、車載のヘッドライトやフォグランプ等のように大光量が要求される照明装置においても、光源にＬＥＤを適用することが期待されている。
【０００３】
ところで、ヘッドランプやフォグランプ等の車両用照明装置は、出射光の配光パターンが規格で定められている。この配光パターンを実現するための技術として、例えば、特許文献１には、複数のＬＥＤが線状に配列された線状光源にプリズムレンズを連設して車両用灯具（車両用照明装置）を構成し、プリズムレンズの本体部を上面及び下面が単一の放物線に沿って形成された断面扇形状をなして延在する柱状の部材で構成し、当該本体部の頂部側部分を切除して入射面を形成するとともに他端側を出射面として設定し、出射面の幅方向の中央部に長さ方向に沿って断面凸曲形状の直射光出射部を形成するとともに当該直射光出射部の上側及び下側に第１反射光出射部及び第２反射光出射部を形成した技術が開示されている。そして、この車両用灯具では、上下の反射面を規定する放物線の焦点及び直射光出射部の光軸に対して光源をオフセットさせるとともに、第１反射光出射部及び第２反射光出射部の傾斜角度を調整することにより、法規上定められた水平軸よりも下方の領域に所定の配光の照射パターンを照射する。
【特許文献１】特開２００６−１６４９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、プリズムレンズの各機能部に対する光源の理想的な位置からオフセットさせることで所望の配光を実現しているため、照射パターンの鮮明度が低下する等の虞がある。
【０００５】
本発明は、所望の配光の照射パターンを鮮明に照射することができる車両用照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光軸が水平方向に設定された光源と、前記光源からの出射光を制御する光学部材とを備えた車両用照明装置であって、前記光学部材は、前記光源の光軸上に配設され当該光源からの入射光を屈折により変化させて出射するレンズ部と、前記レンズ部と一体の光透過性材料で構成され前記光源からの入射光を前記レンズ部の上方に形成した上側反射面で全反射して出射する上側リフレクタ部と、前記レンズ部と一体の光透過性材料で構成され前記光源からの入射光を前記レンズ部の下方に形成した下側反射面で全反射して出射する下側リフレクタ部と、を備え、前記レンズ部の光軸を前記光源を基準として水平方向よりも下方に傾斜させ、前記上側反射面を、前記光源または該光源近傍を焦点とする非球面で構成するとともに、前記下側反射面を、前記光源または該光源近傍を焦点とする前記上側反射面とは異なる非球面で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両用照明装置によれば、所望の配光の照射パターンを鮮明に照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車両用照明装置の概略構成を示す分解斜視図、図２は車両用照明装置の要部を示す分解斜視図、図３はレンズ部の光軸を示す説明図、図４は光学部材に入射した光の挙動のシミュレーション結果を示す説明図、図５は照射パターンを示す説明図である。
【０００９】
図１，２において、符号１は車両用照明装置を示し、本実施形態において、具体的には車両用のフォグランプを示す。この照明装置１は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０の各ＬＥＤ１２からの出射光を制御する光学部材２０とを有し、これらが図示しない筐体に収容されて要部が構成されている。
【００１０】
光源ユニット１０は、例えば、長尺な平面略矩形形状をなすＬＥＤ基板１１を有し、このＬＥＤ基板１１の実装面には、複数（例えば、７個）のＬＥＤ１２が実装されている。本実施形態において、各ＬＥＤ１２は、出射面側に片凸レンズが固着された表面実装型のＬＥＤで構成され、各ＬＥＤ１２はＬＥＤ基板１１の長手方向に沿って一列に配列されている。ここで、照明装置１の車載時において、ＬＥＤ基板１１は、その長辺が車幅方向に延在するとともに短辺が上下方向に延在するよう、実装面が車両前方に指向して起立した状態で配置される。これにより、各ＬＥＤ１２は車幅方向に沿って一列に配列され、各ＬＥＤ１２の光軸Ｏが水平方向前方に沿って設定される。なお、本発明において、各ＬＥＤ１２の光軸Ｏ等が設定される水平方向とは、厳密な水平方向が要求されるものではなく、所定の誤差範囲は許容されるものである。
【００１１】
光学部材２０は、各ＬＥＤ１２の光軸Ｏ上に配設され各ＬＥＤ１２からの入射光を屈折により変化させて出射するレンズ部２１と、このレンズ部２１と一体の光透過性材料で構成され各ＬＥＤ１２からの入射光をレンズ部２１の上方で全反射して出射する上側リフレクタ部２２と、レンズ部２１と一体の光透過性材料で構成され各ＬＥＤ１２からの入射光をレンズ部２１の下方で全反射して出射する下側リフレクタ部２３とを有する。
【００１２】
図２，３に示すように、レンズ部２１の入射面２１ａは、例えば、ＬＥＤ基板１１の長手方向に沿って延在する略矩形の平面で構成され、この入射面２１ａは、各光軸Ｏ上で各ＬＥＤ１２に略正対するよう起立した状態で配設されている。また、レンズ部２１の出射面２１ｂは、例えば、ＬＥＤ基板１１の長手方向に沿って延在するシリンドリカルレンズ面で構成され、入射面２１ａに正対されている。ここで、図３に示すように、レンズ部２１の光軸Ｏ’は、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａを基準として水平方向（各ＬＥＤ１２の光軸Ｏ）よりも下方に所定角度傾斜するよう設定されている。ここで、出射面２１ｂの曲率やレンズ部２１の光軸Ｏ’の傾斜角度等は、実験やシミュレーション等に基づいて適値に設定されている。これにより、例えば、図４に示すように、レンズ部２１は、各ＬＥＤ１２からの出射光のうち、主として、光軸Ｏに対して上下方向に所定の放射角以下で放射される光を入射面２１ａで入射し、車幅方向の放射角は所定に維持したまま、入射面２１ａ及び出射面２１ｂの屈折により、上下方向の放射角を平行光に近づけるよう変化させて出射する。その際、光軸Ｏ’の傾斜により、レンズ部２１からの出射光は車両前方斜め下方に指向され、例えば、照射距離が１０ｍ以上の地点において、照明装置１の水平位置以下（光軸Ｏ以下）の領域を照射する。
【００１３】
図２，３に示すように、上側リフレクタ部２２の入射面２２ａは、例えば、ＬＥＤ基板１１の長手方向に沿って延在する略矩形の平面で構成されている。この入射面２２ａは、前端縁部がレンズ部２１の入射面２１ａの上端縁部に連設するとともに基端縁部がＬＥＤ基板１１に当接するよう、倒伏した状態で各ＬＥＤ１２の上方に配設されている。また、上側リフレクタ部２２の出射面２２ｂは、例えば、ＬＥＤ基板１１の短手方向に沿って延在する緩やかな面で構成されている。この出射面２２ｂは、下端縁部がレンズ部２１の出射面２１ｂの上端縁部に連設するよう、垂直方向に対し所定角度傾斜して起立した状態で配設されている。さらに、上側リフレクタ部２２の上面は、入射面２２ａからの入射光を全反射して出射面２２ｂ方向（車両前方）に導く反射面（上側反射面）２２ｃとして形成されている。この上側反射面２２ｃは、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａまたはその近傍を焦点Ｆ１とする曲線に沿う断面形状を有してＬＥＤ基板１１の長手方向に延在する非球面で構成され、その前端縁部が出射面２２ｂの上端縁部に連設されている。本実施形態において、上側反射面２２ｃは、例えば、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａを焦点Ｆ１とする放物線Ｐ１に沿う断面形状を有してＬＥＤ基板１１の長手方向に延在する放物面で構成されている。ここで、上側反射面２２ｃを定義する放物線Ｐ１の形状や出射面２２ｂの形状及び傾斜角度等は、実験やシミュレーション等に基づいて適値に設定されている。これにより、例えば、図４に示すように、上側リフレクタ部２２は、各ＬＥＤ１２からの出射光のうち、主として、光軸Ｏに対して上方向に所定の放射角以上で放射される光を入射面２２ａで入射し、車幅方向の放射角は所定に維持したまま、入射面２２ａ及び出射面２２ｂでの屈折や上側反射面２２ｃでの全反射等により、上下方向の放射角を平行光に近づけるよう変化させて出射する。その際、上側反射面２２ｃの形状や出射面２２ｂの傾斜等により、上側リフレクタ部２２からの出射光は車両前方斜め下方に指向され、例えば、照射距離が１０ｍ以上の地点において、照明装置１の水平位置以下（光軸Ｏ以下）の領域を照射する。
【００１４】
図２，３に示すように、下側リフレクタ部２３の入射面２３ａは、例えば、ＬＥＤ基板１１の長手方向に沿って延在する略矩形の平面で構成されている。この入射面２３ａは、前端縁部がレンズ部２１の入射面２１ａの下端縁部に連設するとともに基端縁部がＬＥＤ基板１１に当接するよう、倒伏した状態で各ＬＥＤ１２の下方に配設されている。また、下側リフレクタ部２３の出射面２３ｂは、例えば、ＬＥＤ基板１１の短手方向に沿って延在する緩やかな面で構成されている。この出射面２３ｂは、上端縁部がレンズ部２１の出射面２１ｂの下端縁部に連設するよう、垂直方向に対し所定角度傾斜して起立した状態で配設されている。さらに、下側リフレクタ部２３の下面は、入射面２３ａからの入射光を全反射して出射面２３ｂ方向（車両前方）に導く反射面（下側反射面）２３ｃとして形成されている。この下側反射面２３ｃは、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａまたはその近傍を焦点Ｆ２とする曲線に沿う断面形状を有してＬＥＤ基板１１の長手方向に延在する非球面で構成され、その前端縁部が出射面２３ｂの下端縁部に連設されている。本実施形態において、下側反射面２３ｃは、例えば、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａを焦点Ｆ２とする放物線Ｐ１に沿う断面形状を有してＬＥＤ基板１１の長手方向に延在する放物面で構成されている。ここで、下側反射面２３ｃは、上側反射面２２ｃとは異なる反射面で構成されている。すなわち、図２に示すように、下側反射面２３ｃを定義する放物線Ｐ２には、上側反射面２２ｃを定義する放物線Ｐ１とは異なる放物線が設定されている。ここで、下側反射面２３ｃを定義する放物線Ｐ２の形状や出射面２３ｂの形状及び傾斜角度等は、実験やシミュレーション等に基づいて適値に設定されている。これにより、例えば、図４に示すように、下側リフレクタ部２３は、各ＬＥＤ１２からの出射光のうち、主として、光軸Ｏに対して下方向に所定の放射角以上で放射される光を入射面２３ａで入射し、車幅方向の放射角は所定に維持したまま、入射面２３ａ及び出射面２３ｂでの屈折や下側反射面２３ｃでの全反射等により、上下方向の放射角を平行光に近づけるよう変化させて出射する。その際、下側反射面２３ｃの形状や出射面２３ｂの傾斜等により、下側リフレクタ部２３からの出射光は車両前方斜め下方に指向され、例えば、照射距離が１０ｍ以上の地点において、照明装置１の水平位置以下（光軸Ｏ以下）の領域を照射する。
【００１５】
ここで、レンズ部２１、上側リフレクタ部２２及び下側リフレクタ部２３を構成する各入射面２１ａ，２２ａ，２３ａは、光学部材２０の基部側に凹溝（凹条）を形成し、ＬＥＤ基板１１との間で各ＬＥＤ１２の前後及び上下を囲繞する。これにより、各ＬＥＤ１２から放射される光は漏れのない状態で効率よく光学部材２０に入射される。さらに、図２に示すように、各入射面２１ａ，２２ａ，２３ａ上には、反射防止層２５が形成されている。本実施形態において、この反射防止層２５は、所定の屈折率を有する光透過性材料を用いた反射防止膜で構成されている。そして、反射防止層２５が形成されることにより、各ＬＥＤ１２からの光が入射面２１ａ，２２ａ，２３ａに入射する際に、フレネル反射成分による迷光の発生が抑制される。なお、反射防止層２５は、反射防止膜に限定されるものではなく、例えば、各入射面２１ａ，２２ａ，２３ａ上に微細な凹凸加工をすることによって形成してもよい。
【００１６】
このような実施形態によれば、光学部材２０のレンズ部２１の光軸Ｏ’を、各ＬＥＤ１２の発光部１２ａを基準として水平方向（各ＬＥＤ１２の光軸Ｏ）よりも下方に傾斜させることにより、レンズ部２１に対して光学的に理想的な位置に各ＬＥＤ１２を配置したまま、照明装置１の水平位置以下の領域をレンズ部２１によって好適に照射することができる。また、光学部材２０の上側リフレクタ部２２及び下側リフレクタ部２３の各反射面２２ｃ，２３ｃを、各ＬＥＤ１２をそれぞれの焦点Ｆ１，Ｆ２位置とする互いに異なる放物線Ｐ１，Ｐ２に基づいて設定することにより、各リフレクタ部２２，２３に対しても光学的に理想的な位置に各ＬＥＤ１２を配置したまま、照明装置１の水平位置以下の領域を各リフレクタ部２２，２３によって好適に照射することができる。これにより、例えば、図５に示すように、車両用のヘッドライトとして採用した本実施形態の照明装置１においては、水平位置以下に配光されたヘッドライトに好適な照射パターンで、照明光を鮮明に照射することができる。ここで、焦点Ｆ１，Ｆ２は、反射面２２ｃ，２３ｃの形状によっては、ＬＥＤ１２の焦点１２ａの近傍に設定されることもあり得る。
【００１７】
この場合において、各入射面２１ａ，２２ａ，２３ａ上に反射防止層２５を形成することにより、フレネル反射成分による迷光の発生等を的確に抑制することができる。従って、照射パターンの上下等に迷光による輝線が発生することを防止することができ、視認性の高い配光パターンを実現することが可能となる。
【００１８】
また、反射防止層２５を形成することにより、ＬＥＤ１２から光学部材２０への入射効率が向上し、照射パターンの輝度を向上させることができる。
【００１９】
さらに、入射面２１ａ，２２ａ，２３ａで反射された可視光の一部は、ＬＥＤ基板１１等に吸収されて熱に変化するが、反射防止層２５によってフレネル反射を抑制することにより、反射によるＬＥＤ基板１１等への戻り光を低減することができる。従って、特に、ＬＥＤ１２を高出力化した場合等においても、ＬＥＤ基板１１が過熱されて光学部材２０にダメージを与えたり、ＬＥＤ１２の発光効率を低下させる等の不具合を防止することができる。
【００２０】
なお、上述の実施形態においては、本発明をフォグランプに適用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ヘッドライト等にも適用が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】車両用照明装置の概略構成を示す分解斜視図
【図２】車両用照明装置の要部を示す分解斜視図
【図３】レンズ部の光軸を示す説明図
【図４】光学部材に入射した光の挙動のシミュレーション結果を示す説明図
【図５】照射パターンを示す説明図
【符号の説明】
【００２２】
１…照明装置、１０…光源ユニット、１１…ＬＥＤ基板、１２…発光ダイオード（光源）、１２ａ…発光部、２０…光学部材、２１…レンズ部、２１ａ…入射面、２１ｂ…出射面、２２…上側リフレクタ部、２２ａ…入射面、２２ｂ…出射面、２２ｃ…上側反射面、２３…下側リフレクタ部、２３ａ…入射面、２３ｂ…出射面、２３ｃ…下側反射面、２３ｃ、２５…反射防止層、Ｐ１…放物線、Ｆ１…焦点、Ｐ２…放物線、Ｆ２…焦点、Ｏ…光軸（光源の光軸）、Ｏ’…光軸（レンズ部の光軸）
【図１】
2010135124.tif 000003
【図２】
2010135124.tif 000004
【図３】
2010135124.tif 000005
【図４】
2010135124.tif 000006
【図５】
2010135124.tif 000007