(57)【要約】【課題】導光体を用いた灯具において、光源から出射して導光体内を導光された光を所望する方向に精度良く且つ効率的に出射させることにより、光源から出射された光の利用効率を高めると共に灯具の見栄えを向上させる。【解決手段】ハウジング４０とアウターレンズ３０で形成された灯室５０内に、複数の三角柱形状のプリズムカット２５が形成された導光体２０と光源１０を配置し、各プリズムカット２５の光源１０側に位置する面２５ａを、光源１０から出射して導光体２０内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点Ｐにおける法線Ｎ１とのなす角αが臨界角τよりも大きくなるように設定し、光源１０と反対側に位置する面２５ｂを、光源１０から出射して導光体２０内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点Ｑにおける法線Ｎ２とのなす角βが臨界角τよりも小さくなるように設定した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングとアウターレンズで形成された閉空間からなる灯室内に、
長尺平板状の導光体と、前記導光体の長手方向に沿う一端面の近傍に、前記端面に沿って且つ出射方向を該端面に向けて配置された線状光源を有し、
前記導光体は、平板状の一方の面に、長手方向に沿って延びる複数の凸状の三角柱形状のプリズムカットが短手方向に連続的に形成されてなるレンズカット面を有し、
前記各プリズムカットは、前記光源側に位置する面が前記光源から出射して前記導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも大きくなるように設定されており、
前記光源と反対側に位置する面が前記光源から出射して前記導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする、導光体を用いた灯具。
【請求項２】
前記レンズカット面は、前記複数のプリズムカットのピッチが前記光源から離れるにつれて徐々に密になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の、導光体を用いた灯具。
【請求項３】
前記導光体の長手方向に沿う前記一端面に対向する他端面は、該他端面から出射する光が所定の配光パターンを形成するように構成されたレンズカットが施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の、導光体を用いた灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体を用いた灯具に関するものであり、詳しくは、光源から出射して導光体内を導光された光を照射光として用いる灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の灯具として、例えば、特許文献１（名称：光照明装置及び車両用灯具）に図６〜図８に示す構成のＣ（クリアランスランプＣＬ）／Ｔ（ターンシグナルランプＴＳＬ）ユニットが開示されている。
【０００３】
開示されたＣ／Ｔユニットは、ランプボディと前面レンズで構成されたヘッドランプ灯室内に配設され、光源のＬＥＤと、ＬＥＤからの出射光を導光する導光体と、導光体の、後述するエプロン領域内を導光される光を反射して導光体内に戻すエクステンションを備えている。
【０００４】
Ｃ／Ｔユニット８０の具体的な構成は図６に示すように、導光体８１が、ヘッドランプの光軸方向に沿って延長されたベース領域８２とベース領域８２の前端部から垂直方向に垂下されたエプロン領域８３が一体に形成されており、そのうちベース領域８２は、前端方向に向けて微小角度で下方に傾斜すると共に上面には断面が微小鋸歯形状で左右方向に延びる多数のテーパステップ８４が前後方向に形成され、下面にはベース領域８２内を導光される光を上面に向けて反射させる反射手段８５がほぼ全面に亘って配設されている。また、導光体８１のベース領域８２の後端部近傍とエプロン領域８３の後面近傍には、夫々複数の第１ＬＥＤ８６と第２ＬＥＤ８７が配設されると共に、導光体８１の下方にはエクステンション８８が配設されている。
【０００５】
そこで、クリアランスランプＣＬを機能させる場合（図７参照）は第１ＬＥＤ８６を発光させる。すると、第１ＬＥＤ８６からの出射光はそのほぼ全光束がベース領域８２の後端部から導光体８１内に入射し、一部がベース領域８２内を直進的に導光されて直接前端部に至って直射光として前方に向けて出射され、一部がベース領域８２内を上面と下面で全反射を繰り返しながら前方に向けて導光されて同様に前端部から出射される。それと同時に、導光体８１内を導光される光の一部はベース領域８２の下面に設けられた反射手段８５で反射され、反射光の一部がベース領域８２内を導光されて上面に至り、ベース領域８２の上面に至った光の一部は上面の階段状のテーパステップ８４で屈折されて出射される。
【０００６】
一方、ターンシグナルランプＴＳＬを機能させる場合（図８参照）は第２ＬＥＤ８７を発光させる。すると、第２ＬＥＤ８７からの出射光はそのほぼ全光束がエプロン領域８３の後面からエプロン領域８３内に入射し、エプロン領域８３内への入射光のほとんどがエプロン領域８３内を直進的に導光されて直接前面に至り、前面のシリンドリカルステップ８９により左右方向に屈折されて出射され、この出射光により水平方向の配光規格を満足する配光パターンが形成される。また、エプロン領域８３内に入射した光の一部は、エプロン領域８３の底面に密着したエクステンション８８の底辺部９０で反射され或いはエプロン領域８３の底面や前面で全反射されてエプロン領域８３の上部方向ないしはベース領域８２に向けて導光体８１内を導光され、導光体８１内を導光される光の一部はエプロン領域８３の上部前面から出射され、一部はベース領域８２の下面に設けられた反射手段８５で反射され、反射光の一部がベース領域８２内を導光されて上面に至り、ベース領域８２の上面に至った光の一部は上面の階段状のテーパステップ８４で屈折されて出射される。
【０００７】
このように、第１ＬＥＤ８６を発光させた場合と第２ＬＥＤ８７を発光させた場合のいずれにおいても、導光体８１内を導光された光はエプロン領域８３の前面とベース領域８２の上面から出射して導光体８１全体が発光した状態となり、この出射光が前面レンズを通して出射されてヘッドランプの照射光として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記構成のヘッドランプにおいては、導光体８１のベース領域８２の上面から出射される光は、そのほとんどが、導光体８１内を導光されてベース領域８２の下面に設けられた反射手段８５で異なる角度方向に向けて反射されてベース領域８２内に戻された光であり、ベース領域８２の上面においては種々の異なる方向から到達した光である。また、種々の異なる方向からの光が到達するベース領域８２の上面は、断面が微小鋸歯形状で左右方向に延びる多数のテーパステップ８４が前後方向に形成されている。
【００１０】
そのため、導光体８１のベース領域８２の上面から出射する光は種々の異なる方向に照射され、良好な精度で所望の方向に向けることは難しい。その結果、導光体８１のベース領域８２からの照射光に対して、必要とされる照射領域が限定される場合、必要な照射領域以外の領域に照射された光は不要で無駄な光となってしまい、光源の第１ＬＥＤ８６及び第２ＬＥＤ８７の夫々から出射された光の利用効率の低いヘッドランプとなってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、導光体を用いた灯具において、光源から出射して導光体内を導光された光を所望する方向に精度良く且つ効率的に出射させることにより、光源から出射された光の利用効率を高めると共に灯具の見栄えを向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、ハウジングとアウターレンズで形成された閉空間からなる灯室内に、長尺平板状の導光体と、前記導光体の長手方向に沿う一端面の近傍に、前記端面に沿って且つ出射方向を該端面に向けて配置された線状光源を有し、前記導光体は、平板状の一方の面に、長手方向に沿って延びる複数の凸状の三角柱形状のプリズムカットが短手方向に連続的に形成されてなるレンズカット面を有し、前記各プリズムカットは、前記光源側に位置する面が前記光源から出射して前記導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも大きくなるように設定されており、前記光源と反対側に位置する面が前記光源から出射して前記導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記レンズカット面は、前記複数のプリズムカットのピッチが前記光源から離れるにつれて徐々に密になるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記導光体の長手方向に沿う前記一端面に対向する他端面は、該他端面から出射する光が所定の配光パターンを形成するように構成されたレンズカットが施されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の、導光体を用いた灯具は、ハウジングとアウターレンズで形成された灯室内に、複数の三角柱形状のプリズムカットが形成された導光体と光源を配置し、各プリズムカットの光源側に位置する面を、光源から出射して導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも大きくなるように設定し、光源と反対側に位置する面を、光源から出射して導光体内を直進的に導光されて到達した光と、その到達点における法線とのなす角が臨界角よりも小さくなるように設定した。
【００１６】
各プリズムカットの上記後者の面（光出射面）から出射する光は主に、光源から出射して導光体内を直進した光により構成される。そのため、光出射面の向く方向や形状等を適宜設定することにより、前記光出射面からの出射光によって灯具の意匠性を演出して見栄えの向上に寄与する配光特性を高い精度で効率よく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の灯具に係る分解斜視図である。
【図２】灯具の縦断面図である。
【図３】灯具の光線追跡図である。
【図４】同じく、灯具の光線追跡図である。
【図５】同じく、灯具の光線追跡図である。
【図６】従来例の説明図である。
【図７】同じく、従来例の説明図である。
【図８】同じく、従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の「導光体を用いた灯具」に係る実施形態の分解斜視図である。
【００２０】
本発明の、導光体を用いた灯具（以下、「灯具」と略称する）１は、光源１０と、光源１０から出射された光を導光する導光体２０と、導光体２０及び光源１０を覆うと共に導光体２０から出射された光を透過するアウターレンズ３０と、光源１０及び導光体２０をアウターレンズ３０とによって収容するハウジング４０を備えている。
【００２１】
そのうち、光源１０は出射光が直線状に出射される線状光源が用いられる。線状光源の構成は、例えば、棒状の導光体（導光棒）に一端又は両端から光を導入し、導光棒内に導入された光を導光して導光棒の短手方向に且つ直線状に出射する構成からなっている。但し、線状光源の構成は必ずしも上記構成に限られるものではなく、線状の出射光が得られる構成のものであればよい。
【００２２】
導光体２０は透明部材からなり、長尺の厚肉板状を呈しており、長手方向に沿って互いに対向する両端面のうち一方の端面（後端面）が光入射面２１となり、他方の端面（前端面）が第１光出射面２２となる。また、厚み方向に略垂直な方向に延びる互いに対向する両面のうち一方の面（上面）が第２光出射面２３となり、他方の面（下面）が光透過反射面２４となる。
【００２３】
第２光出射面２３は、長手方向に沿って延びる複数の三角柱状のプリズムカット２５が、第１光出射面２２側の縁部から光入射面２１側の縁部の途中まで連続的に平行に並設されてなるプリズム面２６と、プリズム面２６の端部から光入射面２１側の縁部まで延びる、レンズカットや光拡散処理が施されていない平坦面２７を有している。
【００２４】
光透過反射面２４は全面が平坦面からなり、光透過反射面２４に密着して光反射手段２８が設けられている。光反射手段２８は、例えば、光透過反射面２４に真空蒸着法等によって直接金属反射層を形成する方法、あるいは光透過反射面２４に接着法等によって金属反射部材を取り付ける方法などが考えられる。
【００２５】
アウターレンズ３０は透明部材からなり、略長方形の薄肉略平板状の第２光透過部３２と、第２光透過部３２の長手方向に沿って互いに対向する両端部のうちの一方の端部側を略直角に（下方に）折り曲げて形成された折曲部からなる第１光透過部３１を有している。なお、アウターレンズ３０を形成する透明部材は、例えば赤色等に着色された着色透明部材でもよい。
【００２６】
第２光透過部３２は、短手方向に沿って延びる複数の三角柱状あるいは円弧柱状等のプリズムカット３３が、第１光透過部３１と反対側の縁部から第１光透過部３１側の縁部の途中まで平行に並設されてなるプリズム部３４と、プリズム部３４の端部から第１光透過部３１側の縁部まで延びる、レンズカットや光拡散処理が施されていない素通し部３５を有している。
【００２７】
ハウジング４０は遮光性を有し、例えば、樹脂の成形あるいは金属板の板金加工等により所定の形状に形成されている。なお、必要に応じて塗装や化学処理等による遮光手段が施される。
【００２８】
図２は、上述の光源１０、導光体２０、アウターレンズ３０及びハウジング４０で構成された灯具１の前後方向に沿う縦断面図である。
【００２９】
灯具１は、アウターレンズ３０とハウジング４０とによって閉空間からなる灯室５０が形成され、灯室５０内に光源１０及び導光体２０が収容されている。
【００３０】
灯室５０内においては、導光体２０の長手方向に沿う端面からなる光入射面２１の近傍に該光入射面２１に沿って光出射面１１を対向させた線状の光源１０が配置されている。
【００３１】
また、導光体２０及び光源１０はアウターレンズ３０で覆われており、導光体２０の第１光出射面２２の光出射方向の前方にはアウターレンズ３０の第１光透過部３１が位置すると共に、導光体２０の第２光出射面２３の上方にはアウターレンズ３０の第２光出射部３２が位置している。
【００３２】
同時に、導光体２０の第２光出射面２３のプリズム面２６の上方にはアウターレンズ３０の第２光出射部３２の素通し部３５が位置し、導光体２０の第２光出射面２３の平坦面２７及び光源１０の上方にはアウターレンズ３０の第２光出射部３２のプリズム部３４が位置している。
【００３３】
なお、上述したように、導光体２０の平坦面からなる光透過反射面２４には該光透過反射面２４に密着して光反射手段２８が設けられている。同様に、上述したように、導光体２０のプリズム面２６は、長手方向に沿って延びる複数の三角柱状のプリズムカット２５が、第１光出射面２２側の縁部から光入射面２１側の縁部の途中まで平行に並設されている。
【００３４】
この複数のプリズムカット２５は、そのピッチが光入射面２１側から第１光出射面２２側に向かって徐々に密になるように形成されている。また、導光体２０は、その肉厚が光入射面２１側から第１光出射面２２側に向かって徐々に薄くなるように形成されている。
【００３５】
このように、導光体２０の肉厚を、光入射面２１側から第１光出射面２２側に向かって徐々に薄くすることにより、光源１０から出射して光入射面２１から入射した光が、光入射面２１からの距離が遠い第１光出射面２２近傍まで十分に届くようにしている。また、プリズムカット２５のピッチを、光入射面２１側から第１光出射面２２側に向かって徐々に密にすることにより、光入射面２１から入射した光が該光入射面２１からの距離が遠くなるにつれて減衰して出射光量が低下するのを、出射効率の高効率化及び出射光量の平準化を図ることによりプリズム面２６からの出射光の高輝度化及び輝度均一性を確保している。
【００３６】
次に、光源１０、導光体２０及びアウターレンズ３０により構成された光学系について図３（光線追跡図）を参照して説明する。
【００３７】
光源１０の光出射面１１から出射した光は、導光体２０の光入射面２１から導光体２０に入射し、導光体２０に入射した光は一部が第１光出射面２２に向かい、一部が第２光出射面２３のプリズム面２６に向かい、一部が光透過反射面２４に向かう。
【００３８】
そのうち、第１光出射面２２に向かう光Ｌ１は、導光体２０内を直進して導光されて直接第１光出射面２２に至り、第１光出射面２２から出射して前方に位置する、アウターレンズ３０の第１光透過部３１を透過して灯具１の前方方向に出射される。
【００３９】
また、第２光出射面２３のプリズム面２６に向かう光は、一部がプリズム面２６を構成する各三角柱状のプリズムカット２５の光源１０側の面（以下、「第１プリズム面」と呼称する）２５ａに向かい、一部が光源１０と反対側の面（以下、「第２プリズム面」と呼称する）２５ｂに向かう。
【００４０】
この場合、各プリズムカット２５は図４（光線追跡図の部分拡大図）にあるように、第１プリズム面２５ａは、導光体２０内を導光されて到達した光Ｌ２ａと、その到達点Ｐにおける法線Ｎ１とのなす角αが臨界角τよりも大きくなるように設定されている（α＞τ）。換言すると、第１プリズム面２５ａは、導光体２０内を導光された光の入射角αが臨界角τよりも大きくなるように配置されている。そのため、光入射面２１から入射して導光体２０内を導光されて第１プリズム面２５ａに到達した光Ｌ２ａはそのほとんどが第１プリズム面２５ａで反射（全反射）されて導光体２０内に戻る。
【００４１】
導光体２０内に戻った光Ｌ２ａは（図３に戻って）、光透過反射面２４による反射（全反射）又は光反射手段２８による反射（鏡面反射）と第１プリズム面２５ａによる反射（全反射）を繰り返しながら第１光出射面２２に向けて導光され、第１光出射面２２から出射して前方に位置する、アウターレンズ３０の第１光透過部３１を透過して灯具１の前方方向に出射される。
【００４２】
一方、第２プリズム面２５ｂは、図５（光線追跡図の部分拡大図）にあるように、導光体２０内を導光されて到達した光Ｌ２ｂと、その到達点Ｑにおける法線Ｎ２とのなす角βが臨界角τよりも小さくなるように配置されている（β＜τ）。換言すると、第２プリズム面２５ｂは、導光体２０内を導光された光の入射角βが臨界角τよりも小さくなるように設定されている。そのため、光入射面２１から入射して導光体２０内を導光されて第２プリズム面２５ｂに到達した光Ｌ２ｂはそのほとんどがそのまま第２プリズム面２５ｂか出射して上方に位置する、アウターレンズ３０の第２光透過部３２を透過して灯具１の前方方向あるいは斜め前方方向に出射される。
【００４３】
更に、光透過反射面２４に向かう光Ｌ３は、光透過反射面２４による反射（全反射）又は光反射手段２８による反射（鏡面反射）と第１プリズム面２５ａによる反射（全反射）を繰り返しながら第１光出射面２２に向けて導光され、第１光出射面２２から出射して前方に位置する、アウターレンズ３０の第１光透過部３１を透過して灯具１の前方方向に出射される。
【００４４】
したがって、導光体２０の第１光出射面２２からは、光源１０から出射されて導光体２０内を直進して導光された光Ｌ１及び導光体２０内を１回以上の鏡面反射又は全反射されながら導光された光Ｌ２ａ、Ｌ３が出射される。
【００４５】
第１光出射面２２からの出射光Ｌ１、Ｌ２ａ、Ｌ３は前方に位置する、アウターレンズ３０の第１光透過部３１を透過して灯具１の前方方向に出射され、灯具１の配光パターンを形成する。したがって、導光体２０の第１光出射面２２の形状及びアウターレンズ３０の第１光透過部３１の形状のいずれか一方又は両方を適宜設定することにより、所望の配光パターンを形成することができる。
【００４６】
また、プリズム面２６のプリズムカット２５の各第２プリズム面２５ｂからの出射光Ｌ２ｂは上方に位置する、アウターレンズ３０の第２光透過部３２の素通し部３５を透過して灯具の前方方向又は斜め前方方向に出射され、この出射光によって灯具１の意匠性が演出されて見栄えが向上する。
【００４７】
また、プリズム面２６のプリズムカット２５の各第２プリズム面２５ｂからの出射光Ｌ２ｂは、光源１０から出射されて導光体２０内を直進して導光された光である。したがって、各第２プリズム面２５ｂの形状及び向く方向を適宜設定することにより、各第２プリズム面２５ｂに到達した光Ｌ２ｂを夫々の第２プリズム面２５ｂにおける屈折によって所定の方向に精度良く且つ効率的に出射させることができ、その出射光によって所望の配光パターンを得ることができる。
【００４８】
例えば、各第２プリズム面２５ｂを同一方向に向けることにより、プリズム面２６から出射する光の指向特性を、線状光源１０の指向特性をそのまま部分的に投影したような指向特性とすることができる。具体的には、線状光源１０から出射する光がランバーシアン指向特性を有する場合、プリズム面２６から出射される光もランバーシアン指向特性の一部を形成するものとなる。
【００４９】
また、例えば、各第２プリズム面２５ｂに到達する光Ｌ２ｂに対してプリズム面２５ｂ毎に角度を適宜設定することにより、プリズム面２６から出射する光を略平行光とすることも可能になる。
【００５０】
以上のことより、本発明の灯具は、線状光源から出射した光を効率よく導光体内に取り込むと共に、導光体内に取り込まれて該導光体内を導光された光を、灯具の配光規格を満足する配光特性の形成に寄与する光と意匠性の付与に寄与する光に分離して夫々効率よく導光体から出射するようにした。
【００５１】
また、配光特性の形成に寄与する光及び意匠性の付与に寄与する光の夫々は、主に光源から出射して導光体内に入射した光が導光体内を直進して導光された光により構成される。そのため、導光体内を導光された光に対する出射面の傾斜、形状等を適宜設定することにより、所望の配光特性を高い精度で実現することができる。
【００５２】
また、導光体からは前面及び上面から光が出射され、その光がアウターレンズを通して外部に出射される。そのため、灯具を周囲から見ると、光が灯具全面から出射しているように観視され、灯具の一体感が演出される。特に、車両の前面から側面に沿って回り込むように湾曲した長尺状の灯具においては、光による一体感の演出効果が有効に発揮される。
【符号の説明】
【００５３】
１…  灯具
１０…  光源
１１…  光出射面
２０…  導光体
２１…  光入射面
２２…  第１光出射面
２３…  第２光出射面
２４…  光透過反射面
２５…  プリズムカット
２５ａ…  第１プリズム面
２５ｂ…  第２プリズム面
２６…  プリズム面
２７…  平坦面
２８…  光反射手段
３０…  アウターレンズ
３１…  第１光透過部
３２…  第２光透過部
３３…  プリズムカット
３４…  プリズム部
３５…  素通し部
４０…  ハウジング
５０…  灯室
【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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【図７】
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【図８】
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