(57)【要約】【課題】複数の像の間の輝度ムラを小さく抑えて均一発光を実現することによって見栄えを高めることができる車両用灯具を提供すること。【解決手段】ハウジング２とその開口部を覆うアウタレンズ３によって画成された灯室４内に、ＬＥＤ（光源）５と、該ＬＥＤ５の光出射方向前方に配置されたインナレンズ６と、該インナレンズ６の光出射方向前方に配置されたハーフミラー７と、該ハーフミラー７の光出射方向後方に平行に配置されたリフレクタ８を収容し、前記インナレンズ６をその光軸が前記ハーフミラー７に垂直な面に対して斜めとなるよう配置して成る車両用灯具１において、前記ＬＥＤ５を前記インナレンズ６の焦点ｆよりも光出射方向後方にオフセットした位置に配置する。【選択図】図１
2018101517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成された灯室内に、光源と、該光源の光出射方向前方に配置されたインナレンズと、該インナレンズの光出射方向前方に配置されたハーフミラーと、該ハーフミラーの光出射方向後方に平行に配置されたリフレクタを収容し、前記インナレンズをその光軸が前記ハーフミラーに垂直な面に対して斜めとなるよう配置して成る車両用灯具において、
前記光源を前記インナレンズの焦点よりも光出射方向後方にオフセットした位置に配置したことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記光源と前記インナレンズの光軸の前記ハーフミラーに垂直な面に対する傾斜角θをθ＝３０°〜６０°、前記ハーフミラーと前記リフレクタ間の距離ｄをｄ＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ、前記インナレンズの焦点の入射面からの距離をｘとしたとき、前記光源の前記インナレンズの入射面からの距離ｌを、
ｌ＝（１．０５〜１．３２）ｘ
に設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフミラーとリフレクタを利用して虚像を形成するようにした車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドランプやアクセサリランプ等の車両用灯具には、発光効率が高くて長寿命、且つ、省電力である等の利点を有するＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として使用するものが増えつつある。斯かるＬＥＤを光源として使用すると、車両用灯具の薄型化を図ることができる反面、奥行き感が不足するために高級感が損なわれるという問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、反射面を有するミラーをＬＥＤの側方に配置するとともに、該ミラーとＬＥＤに対向する反射面を有するハーフミラーを配置する構成を採用した車両用灯具が提案されている。このような車両用灯具によれば、ＬＥＤから出射する光は、その一部がハーフミラーを透過して投光されるとともに、他の一部がハーフミラーで反射してミラーの反射面でも反射する。そして、反射光の一部が再びハーフミラーを透過して投光されるとともに、他の一部がハーフミラーで反射してミラーの反射面で反射し、このような投光と反射が繰り返されることによって、ＬＥＤから出射する光の実像に加えて、徐々に距離が遠ざかるように複数の虚像が現れるために奥行き感が得られ、当該車両用灯具の薄型化を図りつつ、高級感を得ることができる。ここで、ハーフミラーを用いて虚像を形成する従来の車両用灯具の一例を図６に示す。
【０００４】
即ち、図６は従来の車両用灯具の要部を模式的に示す図であり、図示の車両用灯具１０１は、光源であるＬＥＤ１０５と、該ＬＥＤ１０５の光出射方向前方に配置された凸レンズ状のインナレンズ１０６と、該インナレンズ１０６の光出射方向前方に配置されたハーフミラー１０７と、該ハーフミラー１０７の光出射方向後方（図６の右方）に平行に配置されたリフレクタ１０８を備えている。ここで、ＬＥＤ１０５とインナレンズ１０６は、その光軸がハーフミラー１０７に垂直な面（水平面）に対して斜めとなるよう配置されており、ＬＥＤ１０５は、インナレンズ１０６の焦点ｆ上に配置されている。
【０００５】
図６に示す例では、ＬＥＤ１０５には半値角が６０°のものが使用され、該ＬＥＤ１０５とインナレンズ１０６は、それらの光軸がハーフミラー１０７に垂直な面に対して４５°傾斜するよう配置されており、ハーフミラー１０７とリフレクタ１０８間の距離は１５ｍｍに設定され、インナレンズ１０６の焦点ｆは、該インナレンズ１０６の入射面１０６ａから１０ｍｍの位置にある。
【０００６】
以上のように構成された光学系を備える車両用灯具１０１において、ＬＥＤ１０５が起動されてこれが発光すると、その光は、インナレンズ１０６の平坦な入射面１０６ａから該インナレンズ１０６内に入射して屈折し、インナレンズ１０６の凸球面状の出射面１０６ｂからは平行光がハーフミラー１０７に向かって斜め４５°の角度で出射する。そして、その一部の光は、ハーフミラー１０７を透過して正面側（図６の左側）へと出射することによって図６に「１像」と表示する領域に第１像としての実像を形成する。又、他の光は、ハーフミラー１０７で反射した後にリフレクタ１０８で反射して再びハーフミラー１０７に向かい、その光の一部がハーフミラー１０７を透過して正面側へと出射することによって図６に「２像」と表示した領域に第２像としての虚像を形成し、他の光は、ハーフミラー１０７で反射した後にリフレクタ１０８に向かい、該リフレクタ１０８で反射してハーフミラー１０７へと向かう。以下、同様の作用が繰り返されて反射光の一部が再びハーフミラー１０７を透過して投光されるとともに、他の一部がハーフミラー１０７で反射してリフレクタ１０８で反射し、このような投光と反射が繰り返されることによって、図６に「３像」と表示した領域と「４像」と表示した領域に第３像としての虚像と第４像としての虚像が順次それぞれ形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１４２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６に示す光学系を備える従来の車両用灯具１０１においては、第１像〜第４像の順に輝度が順次低下して次第に暗くなるため、これらの像の間の輝度ムラが大きくなって見栄えが悪いという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、複数の像の間の輝度ムラを小さく抑えて均一発光を実現することによって見栄えを高めることができる車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成された灯室内に、光源と、該光源の光出射方向前方に配置されたインナレンズと、該インナレンズの光出射方向前方に配置されたハーフミラーと、該ハーフミラーの光出射方向後方に平行に配置されたリフレクタを収容し、前記インナレンズをその光軸が前記ハーフミラーに垂直な面に対して斜めとなるよう配置して成る車両用灯具において、
前記光源を前記インナレンズの焦点よりも光出射方向後方にオフセットした位置に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光源と前記インナレンズの光軸の前記ハーフミラーに垂直な面に対する傾斜角θをθ＝３０°〜６０°、前記ハーフミラーと前記リフレクタ間の距離ｄをｄ＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ、前記インナレンズの焦点の入射面からの距離をｘとしたとき、前記光源の前記インナレンズの入射面からの距離ｌを、
ｌ＝（１．０５〜１．３２）ｘ
に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光源をインナレンズの焦点よりも光出射方向後方にオフセットした位置に配置したため、インナレンズから出射する光源からの光が平行光ではなく絞られた光となり、ハーフミラーを透過する光によって像が形成される領域が光源から遠ざかるに従って絞られ、各領域での光の密度が光源から遠ざかるに従って（光の減衰に従って）次第に高くなる。このため、従来は暗くなっていた領域（光源から遠い領域）が明るく発光し、複数の像の間に生じる輝度ムラが小さく抑えられて均一発光が実現し、当該車両用灯具の見栄えが高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る車両用灯具の側断面図である。
【図２】光源のインナレンズの入射面からの距離（光源のオフセット量）と焦点光路長との関係を示す図である。
【図３】光源とインナレンズの光軸の傾斜角を変化させたときのハーフミラーとリフレクタ間の反射光の光路図である。
【図４】ハーフミラーとリフレクタ間の距離と光源とインナレンジの光軸の傾斜角を変化させたときの「１像」〜「４像」の光路長を示す図である。
【図５】本発明の変更実施例を示す車両用灯具の側断面図である。
【図６】従来の車両用灯具の要部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る車両用灯具の側断面図であり、図示の車両用灯具１は、車両の前部左右に配置されるアクセサリランプとして使用されるものであって、ハウジング２とその開口部を覆うアウタレンズ３によって画成された灯室４内に、光源であるＬＥＤ５と、該ＬＥＤ５の光出射方向前方（図１の左方）に配置された凸レンズ状のインナレンズ６と、該インナレンズ６の光出射方向前方（図１の左方）に配置されたハーフミラー７と、該ハーフミラー７の光出射方向後方（図１の右方）に平行に配置されたリフレクタ８を収容して構成されている。尚、アクセサリランプとして使用される左右の車両用灯具１の基本構成は同じであるため、以下、一方の車両用灯具１についてのみ図示及び説明する。
【００１６】
前記ハウジング２は、光を通さない不透明樹脂によって矩形ボックス状に一体成形されており、その前面開口部の周縁に、光を透過させる透明樹脂によって矩形に一体成形された前記アウタレンズ３の外周縁を結着することによって、該アウタレンズ３とハウジング２によって前記灯室４が画成されている。
【００１７】
ここで、凸レンズ状の前記インナレンズ６のＬＥＤ５に対向する平坦な面は入射面６ａとされ、その反対側の凸球面状の面は出射面６ｂとされている。
【００１８】
又、前記ハーフミラー７は、半透過半反射の機能を有しており、その後面（リフレクタ８の反射面８ａに対向する面）７ａには、ハーフミラー蒸着が施されている。そして、このハーフミラー７の背面側（車両後方）に、該ハーフミラー７と同形状の前記リフレクタ８が平行に配置されており、このリフレクタ８のハーフミラー７に対向する前面は前記反射面８ａを構成している。尚、リフレクタ８の反射面８ａには、アルミ蒸着等の反射処理が施されている。
【００１９】
而して、本実施の形態においては、ＬＥＤ５とインナレンズ６は、その光軸がハーフミラー７に垂直な面（水平面）に対して図示の角度θ（図示例では、４５°）を成すよう斜めに配置されている。ここで、本実施の形態では、ＬＥＤ５には半値角６０°のものが使用され、ハーフミラー７とリフレクタ８間の距離ｄは１５ｍｍに設定されている。
【００２０】
又、インナレンズ６の焦点ｆの入射面６ａからの距離ｘは１０ｍｍに設定されているが、本実施の形態では、ＬＥＤ５は、焦点ｆよりも光出射方向後方にε（図示例では、１．４ｍｍ）だけオフセットした位置、つまり、インナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌが１１．４ｍｍの位置に配置されている。
【００２１】
以上のように構成された光学系を備える車両用灯具１において、光源であるＬＥＤ５が起動されて発光すると、その光は、インナレンズ６の平坦な入射面６ａから該インナレンズ６内に入射して屈折し、インナレンズ６の凸球面状の出射面６ｂからは平行光ではなく絞られた光がハーフミラー７に向かって斜め４５°の角度で出射する。そして、その一部の光は、ハーフミラー７を透過して正面側（図１の左側）へと出射することによって図１に「１像」と表示された領域に第１像としての実像を形成する。又、他の光は、ハーフミラー７で反射した後にリフレクタ８で反射して再びハーフミラー７に向かい、その光の一部がハーフミラー７を透過して正面側へと出射することによって図１に「２像」と表示された領域に第２像としての虚像を形成し、他の光は、ハーフミラー７で反射した後にリフレクタ８に向かい、該リフレクタ８で反射してハーフミラー７に向かう。以下、同様の作用が繰り返されて反射光の一部が再びハーフミラー７を透過して投光されるとともに、他の一部がハーフミラー７で反射してリフレクタ８で反射し、このような投光と反射が繰り返されることによって、図１に「３像」と表示された領域、「４像」と表示された領域に第３像としての虚像と第４像としての虚像が順次それぞれ形成される。
【００２２】
而して、本実施の形態では、ＬＥＤ５をインナレンズ６の焦点ｆよりも光出射方向後方にε＝１．４ｍｍだけオフセットした位置（インナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌ＝１１．４ｍｍの位置）に配置したため、インナレンズ６の出射面６ｂから出射するＬＥＤ５の光が平行光ではなく絞られた光となり、ハーフミラー７を透過する光によって像が形成される領域（図１に「１像」〜「４像」として表示した領域）がＬＥＤ５から遠ざかるに従って（図１の下方に沿って）順次絞られ、各領域での光の密度がＬＥＤ５から遠ざかるに従って（光の減衰に従って）次第に高くなる。具体的には、図１に「１像」、「２像」、「３像」、「４像」と表示した領域での光の密度がこの順に次第に高められる。このため、従来は暗くなっていた領域（ＬＥＤ５から遠い領域）が明るく発光し、複数の第１像〜第４像の間に生じる輝度ムラが小さく抑えられて均一発光が実現し、当該車両用灯具１の見栄えが高められるという効果が得られる。
【００２３】
ここで、本発明が適用される条件について図２〜図４を参照しながら以下に説明する。
【００２４】
図２にＬＥＤ５のインナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌ（ＬＥＤ５のオフセット量ε）と焦点光路長Ｌとの関係を示す（単位は［ｍｍ］）。図２によれば、例えばｌが１０．２ｍｍである場合（ＬＥＤ５を焦点ｆからε＝０．２ｍｍだけオフセットさせた場合）の焦点光路長Ｌは９６６．４ｍｍ、ｌが１３．２ｍｍである場合（ＬＥＤ５を焦点ｆからε＝３．２ｍｍだけオフセットさせた場合）の焦点光路長Ｌは５７．５ｍｍとなり、ＬＥＤ５のインナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌ（ＬＥＤ５のオフセット量ε）が大きくなるに従って焦点光路長Ｌは小さくなることが分かる。
【００２５】
図３はＬＥＤ５とインナレンジ６の光軸の傾斜角θが３０°、４５°、６０°である場合のハーフミラー７とリフレクタ８との間の空間（ハーフミラー発光空間）での反射光の光路図であり、同図から明らかなように、傾斜角θが大きくなるに従って光路長が大きくなる。
【００２６】
図４はハーフミラー７とリフレクタ８間の距離ｄとＬＥＤ５とインナレンジ６の光軸の傾斜角θを変化させたときの「１像」〜「４像」の光路長を示す図である。
【００２７】
図４には、ｄ＝１０．０ｍｍ、１５．０ｍｍ、２０．０ｍｍ、２５．０ｍｍ、３０．０ｍｍ、θ＝３０°，４５°，６０°である各場合の「１像」〜「４像」の光路長（単位は［ｍｍ］）が示されているが、この図から、光路長は、ｄとθが大きくなるに従って長くなり、又、「１像」〜「４像」の順に次第に長くなることが分かる。
【００２８】
ここで、「３像」〜「４像」までの光路長について考察すると、ｄ＝１０．０ｍｍ、１５．０ｍｍ、２０．０ｍｍ、２５．０ｍｍ、３０．０ｍｍである場合の光路長は、図４に示すように、それぞれ５７．５ｍｍ〜１４０．０ｍｍ、８６．５ｍｍ〜２１０．０ｍｍ、１１５．５ｍｍ〜２８０．０ｍｍ、１４４．３ｍｍ〜３５０．０ｍｍ、１７２．３ｍｍ〜４２０．０ｍｍとなる。そして、これらの光路長からＬＥＤ５のインナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌ（オフセット量ε）を図２に示す結果から求めると、ｄ＝１０．０ｍｍの場合はｌ＝１３．２ｍｍ〜１１．４ｍｍ（ε＝３．２ｍｍ〜１．４ｍｍ）、ｄ＝１５．０ｍｍの場合はｌ＝１２．２ｍｍ〜１１．０ｍｍ（ε＝２．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）、ｄ＝２０．０ｍｍの場合はｌ＝１１．７ｍｍ〜１０．７ｍｍ（ε＝１．７ｍｍ〜０．７ｍｍ）、ｄ＝２５．０ｍｍの場合はｌ＝１１．４ｍｍ〜１０．６ｍｍ（ε＝１．４ｍｍ〜０．６ｍｍ）、ｄ＝３０．０ｍｍの場合はｌ＝１１．１ｍｍ〜１０．５ｍｍ（ε＝１．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）となる。
【００２９】
従って、本発明の適用条件は、ＬＥＤ５とインナレンズ６の光軸のハーフミラー７に垂直な面に対する傾斜角θをθ＝３０°〜６０°、ハーフミラー７とリフレクタ８間の距離ｄをｄ＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ、インナレンズ６の焦点ｆの入射面６ａからの距離をｘとしたとき、ＬＥＤ５のインナレンズ６の入射面６ａからの距離ｌは、
ｌ＝（１．０５〜１．３２）ｘ
となる。
【００３０】
ところで、以上の実施の形態では、専用の光源としてＬＥＤ５を使用したが、図５に示すように、フォグランプ等の他の灯具の光源であるＬＥＤ９からの漏光（余剰光）を利用してハーフミラー７とリフレクタ８を発光させるようにしても、前記と同様の効果が得られる。
【００３１】
尚、以上は本発明をアクセサリランプとして使用される車両用灯具に対して適用した形態について説明したが、本発明は、テールランプやＤＲＬ（Day Running Lamp）等の他の任意の用途に供される車両用灯具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１        車両用灯具
２        ハウジング
３        アウタレンズ
４        灯室
５        ＬＥＤ（発光素子）
６        インナレンズ
６ａ      インナレンズの入射面
６ｂ      インナレンズの出射面
７        ハーフミラー
７ａ      ハーフミラーの後面
８        リフレクタ
８ａ      リフレクタの反射面
ｄ        ハーフミラーとリフレクタ間の距離
ｆ        インナレンズの焦点
ｌ        ＬＥＤのインナレンズの入射面からの距離
Ｌ        焦点光路長
ｘ        インナレンズの焦点の入射面からの距離
θ        ＬＥＤとインナレンズの光軸の傾斜角
ε        ＬＥＤのオフセット量
【図１】
2018101517.tif 000003
【図２】
2018101517.tif 000004
【図３】
2018101517.tif 000005
【図４】
2018101517.tif 000006
【図５】
2018101517.tif 000007
【図６】
2018101517.tif 000008