(57)【要約】【課題】従来の車両用灯具では、光学部品が大型化する。【解決手段】この発明は、ランプハウジングと、ランプレンズと、半導体型光源１と、レンズ部材２と、を備えるものである。レンズ部材２は、第１入射面２１、第２入射面２２、第１出射面２３、反射面２４、第２出射面２５を有する。この結果、この発明は、第２入射面２２と反射面２４とのなす角度を約９０°に近づけることができるので、レンズ部材２を小型化することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯室を区画するランプハウジングおよびランプレンズと、
前記灯室内に配置されている半導体型光源およびレンズ部材と、
を備え、
前記レンズ部材は、
前記半導体型光源の中央部から放射される光を平行光として入射させる第１入射面と、
前記半導体型光源の側部から放射される光を平行光として入射させる第２入射面と、
前記第１入射面から入射した前記平行光を測定スクリーンに対して垂直な平行光として出射させる第１出射面と、
前記第２入射面から入射した前記平行光を平行反射光として前記第１出射面側に全反射させる反射面と、
前記反射面で全反射した前記平行反射光を前記測定スクリーンに対して垂直な平行光として出射させる第２出射面と、
を有する、
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記第１入射面は、前記半導体型光源を焦点とする双曲線を、前記双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面であり、
前記第２入射面は、前記半導体型光源を焦点とする双曲線を、前記第１入射面の回転軸を回転軸として回転させてなる屈折面であり、
前記反射面は、直線を前記第１入射面の回転軸を回転軸として回転させてなる反射面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記第１入射面を形成する前記双曲線の頂点から前記半導体型光源までの距離は、前記第２入射面を形成する前記双曲線の頂点から前記半導体型光源までの距離よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記第１出射面、前記第２出射面のうち、少なくともいずれか一方の一部には、前記平行光を拡散させる拡散部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体型光源と、レンズ部材と、を備えた車両用灯具であって、たとえば、テールランプ、ストップランプ、テール・ストップランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、リアフォグランプ、デイタイムランニングランプなどの車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、従来の車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、光源と、光学部品と、を備え、光学部品が、収束レンズを形成する凸状の壁部と、円筒状の壁部と、中心表面と、円錐台形後面と、円錐台形前面と、を有するものである。光源の中央部からの光は、凸状の壁部から光学部品中に入射して中心表面から外部に出射する。また、光源の側部からの光は、円筒状の壁部から光学部品中に入射して円錐台形後面で反射して円錐台形前面から外部に出射する。これにより、所定のランプ機能として作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８１９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の車両用灯具は、円筒状の壁部から入射した光を円錐台形後面で測定スクリーンに対して垂直に反射させるものである。このために、従来の車両用灯具は、円筒状の壁部（面）と円錐台形後面とのなす角度が鋭角となり、光学部品が大型化する傾向にある。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、光学部品が大型化する傾向にあるという点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明（請求項１にかかる発明）は、灯室を区画するランプハウジングおよびランプレンズと、灯室内に配置されている半導体型光源およびレンズ部材と、を備え、レンズ部材が、半導体型光源の中央部から放射される光を平行光として入射させる第１入射面と、半導体型光源の側部から放射される光を平行光として入射させる第２入射面と、第１入射面から入射した平行光を測定スクリーンに対して垂直な平行光として出射させる第１出射面と、第２入射面から入射した平行光を平行反射光として第１出射面側に全反射させる反射面と、反射面で全反射した平行反射光を測定スクリーンに対して垂直な平行光として出射させる第２出射面と、を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明（請求項２にかかる発明）は、第１入射面が、半導体型光源を焦点とする双曲線を、双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面であり、第２入射面が、半導体型光源を焦点とする双曲線を、第１入射面の回転軸を回転軸として回転させてなる屈折面であり、反射面が、直線を第１入射面の回転軸を回転軸として回転させてなる反射面である、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明（請求項３にかかる発明）は、第１入射面を形成する双曲線の頂点から半導体型光源までの距離が、第２入射面を形成する双曲線の頂点から半導体型光源までの距離よりも小さい、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明（請求項４にかかる発明）は、第１出射面、第２出射面のうち、少なくともいずれか一方の一部には、平行光を拡散させる拡散部が設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の車両用灯具は、第２入射面から入射した平行光を反射面で平行反射光として第１出射面側に全反射させ、かつ、反射面で全反射した平行反射光を第２出射面から測定スクリーンに対して垂直な平行光として出射させるものである。このために、この発明の車両用灯具は、第２入射面と反射面とのなす角度を約９０°に近づけることができるので、レンズ部材を従来の車両用灯具よりも小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示す半導体型光源およびレンズ部材の正面図（レンズ部材から見た正面図）である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、レンズ部材の第１入射面、第２入射面、第１出射面、反射面、第２出射面を示す説明図である。
【図４】図４は、レンズ部材における光路を示す説明図である。
【図５】図５は、レンズ部材の第１入射面と半導体型光源との間の距離と、第２入射面と半導体型光源との間の距離と、の相対関係を示す説明図である。
【図６】図６は、レンズ部材の第１出射面および第２出射面すなわち発光面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、特許請求の範囲の記載において、「平行」は「平行もしくはほぼ平行」を、「垂直」は「垂直もしくはほぼ垂直」を、それぞれ定義する。
【００１３】
（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。この実施形態の車両用灯具は、灯室（図示せず）を区画するランプハウジング（図示せず）およびランプレンズ（図示せず）と、灯室内に配置されている半導体型光源１およびレンズ部材２と、を備えるものである。
【００１４】
前記半導体型光源１および前記レンズ部材２は、この例では、テールランプのランプユニットを構成する。前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、前記灯室内に、１ユニットもしくは複数ユニット配置されている。また、前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、その他の機能のランプユニットと共にリヤコンビネーションランプを構成する。前記リヤコンビネーションランプは、車両（図示せず）の後部の左右両側に搭載されている。
【００１５】
（半導体型光源１の説明）
前記半導体型光源１は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源１は、発光チップ（ＬＥＤチップ）１１を封止樹脂部材で封止したパッケージ構造をなす。前記半導体型光源１は、図２に示すように、基板１０に実装されている。前記基板１０は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。前記半導体型光源１は、前記基板１０を介して給電される。図４に示すように、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１から光Ｌ１、Ｌ３が広角にほぼ半球状（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約１８０°）に放射される。
【００１６】
（レンズ部材２の説明）
前記レンズ部材２は、図１に示すように、正面視の形状（車両の後方から車両の後部を見た形状）が円形をなし、かつ、図２に示すように、断面形状が杯形状（出射面側の面（上面）が周辺から中央部にかけて下り勾配の円環形状の傾斜面をなし、かつ、中央部において円形の平底面をなす杯形状）をなす。前記レンズ部材２は、この例では、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、メタクリル樹脂）などの透明樹脂材からなる。前記レンズ部材２は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。すなわち、前記半導体型光源１と前記レンズ部材２とは、相対取付位置が維持されている状態で前記ランプハウジングに取り付けられている。
【００１７】
前記レンズ部材２は、第１入射面２１と、第２入射面２２と、第１出射面２３と、反射面２４と、第２出射面２５と、を有するものである。
【００１８】
前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約８０°の中央部）から放射される光Ｌ１を平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ２として入射させる面である。前記平行光Ｌ２は、前記レンズ部材２の光軸Ｏと平行もしくはほぼ平行である。前記第１入射面２１は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面の中央部に設けられている。すなわち、前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の中央部と対応して設けられている。前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、前記双曲線の主軸（前記レンズ部材２の光軸Ｏ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。
【００１９】
前記第２入射面２２は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の側部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約８０°から約１８０°までの間の側部）から放射される光Ｌ３を平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ４として入射させる面である。前記第２入射面２２は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面の側部に設けられている。すなわち、前記第１入射面２１は、中央部の前記第１入射面２１の側部であって、前記半導体型光源１の側部と対応して設けられている。前記第２入射面２２は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ２とする双曲線を、前記第１入射面２１の回転軸を回転軸として回転させてなる屈折面である。
【００２０】
図５に示すように、前記第１入射面２１を形成する前記双曲線の頂点から前記半導体型光源１の前記発光チップ１１までの距離Ｔ１は、前記第２入射面２２を形成する前記双曲線の頂点から前記半導体型光源１の前記発光チップ１１までの距離Ｔ２よりも小さい。
【００２１】
前記第１出射面２３は、前記第１入射面２１から入射した前記平行光Ｌ２を測定スクリーン（図示せず）に対して垂直もしくはほぼ垂直な平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ５として出射させる面である。前記平行光Ｌ５は、前記レンズ部材２の光軸Ｏと平行もしくはほぼ平行である。前記第１出射面２３は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面と反対側の面の中央部に設けられている。すなわち、前記第１出射面２３は、前記第１入射面２１および前記半導体型光源１の中央部と対応して設けられている。前記第１出射面２３は、前記レンズ部材２の光軸Ｏに対して水平もしくはほぼ水平である面を基本（基調）とする。前記第１出射面２３は、前記レンズ部材２の光軸Ｏを中心とする円形をなす。
【００２２】
前記反射面２４は、前記第２入射面２２から入射した前記平行光Ｌ４を平行反射光もしくはほぼ平行反射光（以下、単に「平行反射光」と称する）Ｌ６として前記第１出射面２１側、すなわち、前記レンズ部材２の中央部側に全反射させる面である。前記反射面２４は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面の前記第２入射面２２の外側部に設けられている。前記反射面２４は、直線を前記第１入射面２１の回転軸を回転軸として回転させてなる反射面である。前記反射面２４を形成する前記直線は、前記第２入射面２２側（下側）から前記第２出射面２５側（上側）にかけて、前記レンズ部材２の中央部から側部に傾斜している。前記反射面２４を形成する前記直線と前記第２入射面２２を形成する前記双曲線とのなす角度は、約９０°に近い。
【００２３】
前記第２出射面２５は、前記反射面２４で全反射した前記平行反射光Ｌ６を前記測定スクリーンに対して垂直もしくはほぼ垂直な平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ７として出射させる面である。前記平行光Ｌ７は、前記レンズ部材２の光軸Ｏと平行もしくはほぼ平行である。前記第２出射面２５は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面と反対側の面の前記第１出射面２３の外側部に設けられている。前記第２出射面２５は、前記反射面２４側（下側）から前記第１出射面２３側（上側）にかけて、前記レンズ部材２の中央部から側部に傾斜している面を基本（基調）とする。前記第２出射面２５は、前記レンズ部材２の光軸Ｏを中心とする円環形状をなす。
【００２４】
前記第１出射面２３および前記第２出射面２５には、前記平行光Ｌ５、Ｌ７を拡散させる拡散部２６がそれぞれ設けられている。前記拡散部２６は、たとえば、魚眼プリズムなどから構成されている。
【００２５】
ここで、前記レンズ部材２の前記第１出射面２３および前記第２出射面２５から出射される光（前記平行光Ｌ５、Ｌ７）は、前記測定スクリーンに対して垂直もしくはほぼ垂直な平行光もしくはほぼ平行光であると、配光制御や配光設計が容易となる。
【００２６】
（実施形態の作用の説明）
この実施形態における車両用灯具は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００２７】
半導体型光源１の発光チップ１１を点灯する。すると、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１は、レンズ部材２の第１入射面２１からレンズ部材２中にレンズ部材２の光軸Ｏに平行な平行光Ｌ２として入射する。一方、半導体型光源１の発光チップ１１の側部から放射される光Ｌ３は、レンズ部材２の第２入射面２２からレンズ部材２中に平行光Ｌ４として入射する。
【００２８】
第１入射面２１からレンズ部材２中に入射した平行光Ｌ２は、レンズ部材２の第１出射面２３から、測定スクリーンに対して垂直な、かつ、レンズ部材２の光軸Ｏに平行な平行光Ｌ５として外部に出射する。
【００２９】
一方、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行光Ｌ４は、レンズ部材２の反射面２４で、平行反射光Ｌ６として第１出射面２１側、すなわち、レンズ部材２の中央部側に全反射する。その平行反射光Ｌ６は、レンズ部材２の第２出射面２５から、測定スクリーンに対して垂直な、かつ、レンズ部材２の光軸Ｏに平行な平行光Ｌ７として外部に出射する。
【００３０】
平行光Ｌ５、Ｌ７がレンズ部材２の第１出射面２３、第２出射面２５から外部に出射することにより、図６中の斜め格子線が施されている部分に示すように、第１出射面２３は円形形状に発光し、一方、第２出射面２５は円環形状に発光する。なお、平行光Ｌ５、Ｌ７は、レンズ部材２の第１出射面２３、第２出射面２５から外部に出射する際に、第１出射面２３の拡散部２６および第２出射面２５の拡散部２６において拡散される。
【００３１】
（実施形態の効果の説明）
この実施形態における車両用灯具は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
【００３２】
この実施形態における車両用灯具は、第２入射面２２から入射した平行光Ｌ４を反射面２４で平行反射光Ｌ６として第１出射面２１側に全反射させ、かつ、反射面２４で全反射した平行反射光Ｌ６を第２出射面２５から測定スクリーンに対して垂直な平行光Ｌ７として出射させるものである。このために、この実施形態における車両用灯具は、第２入射面２２と反射面２４とのなす角度を約９０°に近づけることができるので、レンズ部材２を従来の車両用灯具よりも小型化することができる。
【００３３】
この実施形態における車両用灯具は、反射面２４が直線を第１入射面２１の回転軸を回転軸として回転させてなる反射面であるから、円錐台形後面の反射面が凹状の曲面からなる従来の車両用灯具の反射面と比較して、製造や製造管理などが容易である。
【００３４】
この実施形態における車両用灯具は、第１入射面２１を形成する双曲線の頂点から半導体型光源１までの距離Ｔ１が第２入射面２２を形成する双曲線の頂点から半導体型光源１までの距離Ｔ２よりも小さい。この結果、この実施形態における車両用灯具は、第２入射面２２を形成する双曲線が第１入射面２１を形成する双曲線よりもレンズ部材２の中央部側に突出して、アンダーカットとなるようなことがない。これにより、この実施形態における車両用灯具は、レンズ部材２の成形金型を複雑にすることがなく、その分、製造コストを安価にすることができる。
【００３５】
この実施形態における車両用灯具は、拡散部２６により、第１出射面２３、第２出射面２５から外部に出射する平行光Ｌ５、Ｌ７を任意に配光制御することができる。
【００３６】
（実施形態以外の例の説明）
なお、前記の実施形態においては、リヤコンビネーションランプのテールランプについて説明するものである。ところが、この発明においては、リヤコンビネーションランプのテールランプ以外の車両用灯具、たとえば、リヤコンビネーションランプのストップランプ、テール・ストップランプ、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ、あるいは、フロントコンビネーションランプのクリアランスランプ、ターンシグナルランプ、デイタイムランニングランプなどにも適用することができる。
【００３７】
また、前記の実施形態においては、第１出射面２３および第２出射面２５に拡散部２６を設けるものである。ところが、この発明においては、拡散部２６を第１出射面２３または第２出射面２５のいずれか一方に設けるものであっても良い。
【００３８】
さらに、前記の実施形態においては、拡散部２６を第１出射面２３の全面、第２出射面２５の全面に設けるものである。ところが、この発明においては、拡散部２６を第１出射面２３の一部の面、第２出射面２５の一部の面に設けるものであっても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１  半導体型光源
１０  基板
１１  発光チップ
２  レンズ部材
２１  第１入射面
２２  第２入射面
２３  第１出射面
２４  反射面
２５  第２出射面
２６  拡散部
Ｆ１  第１入射面の双曲線の焦点
Ｆ２  第２入射面の双曲線の焦点
Ｌ１、Ｌ３  半導体型光源からの光
Ｌ２、Ｌ４  レンズ部材に入射する平行光
Ｌ５、Ｌ７  レンズ部材から出射する平行光
Ｌ６  平行反射光
Ｏ  レンズ部材の光軸
Ｔ１  第１入射面の双曲線の頂点から半導体型光源までの距離
Ｔ２  第２入射面の双曲線の頂点から半導体型光源までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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