車両用灯具
【課題】横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることのできる車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両の長手方向に沿って、発光素子２０と、偏光レンズ３０と、複数のプリズム４０Ａを備えるプリズムレンズ４０とが順次に配置されている。プリズムレンズは、プリズムによって偏光レンズからの光の一部を光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光ＲＦ１を生じさせるように構成されているとともに、光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面４２Ａ、４２Ｂによって第１反射光ＲＦ１を車両の長手方向に反射させる第２反射光ＲＦ２を生じさせるように構成されている。プリズムレンズの偏光レンズの側に、側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射される偏光レンズからの光を遮光する遮光部材５０Ａ、５０Ｂを備える。
【解決手段】車両の長手方向に沿って、発光素子２０と、偏光レンズ３０と、複数のプリズム４０Ａを備えるプリズムレンズ４０とが順次に配置されている。プリズムレンズは、プリズムによって偏光レンズからの光の一部を光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光ＲＦ１を生じさせるように構成されているとともに、光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面４２Ａ、４２Ｂによって第１反射光ＲＦ１を車両の長手方向に反射させる第２反射光ＲＦ２を生じさせるように構成されている。プリズムレンズの偏光レンズの側に、側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射される偏光レンズからの光を遮光する遮光部材５０Ａ、５０Ｂを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具に係り、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が採用されるようになってきている。
【０００３】
この場合、発光素子からの光をたとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域が上下幅の狭い横長形状となるようにできることが要望される場合がある。
【０００４】
このため、たとえば下記特許文献１に開示されているように、該発光素子の光照射方向における前方にいわゆる偏光レンズを配置させたものが知られている。この偏光レンズは、横長の形状をなし、その横方向にほぼ同型の二つの凸レンズを互いに重ね合わせ部をもつようにして並設させた形状からなる非球面レンズとなっている。発光素子は、該偏光レンズの前記重ね合わせ部に対向するようにして配置されるようになっている。これにより、発光素子からの光は前記二つの凸レンズによって横方向に偏光されて照射されるとともに、この光の輝度は、各凸レンズの前記重ね合わせ部を通した発光ダイオードからの光の輝度とほぼ等しくなり、たとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域の全体がほぼ均一な明るさで光って見えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-48470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した車両用灯具において、偏光レンズは、その中心に対して左右対称の形状をなし、該中心を発光素子の光出射面に鉛直な軸に一致づけて配置されるように構成されたものとなっている。このため、光の指向性に裕度がなく、たとえば、比較的狭いスペースからなる灯具室内に発光素子および偏光レンズとともに他の光学部材を配置させる場合において、その自由度がなくなるという不都合をもたらしていた。
【０００７】
また、このような車両用灯具からの光をスクリーンに照射させた場合の照射領域（上下幅の狭い横長形状）において、その長手方向の長さをさらに長くしようとして偏光レンズを構成する場合、該長手方向に沿った輝度の不均一化が生じるのを免れることができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることの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】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明は、新規な自由曲面を有する偏光レンズを用いることによって、発光素子、偏光レンズ等の光学部材を車両の長手方向に対して傾けて配置できるにも拘わらず上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成でき、この光照射領域の輝度の均一化を改良されたプリズムレンズを用いることによって実現するようにしたものである。
【００１０】
本発明は、以下の構成によって把握することができる。
（１）本発明の車両用灯具は、車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記偏光レンズは、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成させるように連続した自由曲面を有して構成され、前記プリズムレンズは、前記プリズムによって前記偏光レンズからの光の一部を前記光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光を生じさせるように構成されているとともに、前記光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面によって前記第１反射光を車両の長手方向に反射させる第２反射光を生じさせるように構成され、前記プリズムレンズの前記偏光レンズの側に、前記側壁面に入射される前記偏光レンズからの光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする。
（２）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成されていることを特徴とする。
（３）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記プリズムレンズに形成される前記側壁面は、車両の長手方向に対して４５°の角度を有して形成されていることを特徴とする。
（４）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記偏光レンズは、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成され、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成した車両用灯具によれば、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の車両用灯具に具備されるプリズムレンズの要部を示した断面図である。
【図２】本発明の車両用灯具の実施態様１の概略構成図である。
【図３】本発明の車両用灯具の実施態様１に用いられる偏光レンズの概略を示す構成図である。
【図４】本発明の車両用灯具の偏光レンズからプリズムレンズに至る光路を示した説明図である。
【図５】本発明の車両用灯具の偏光レンズおよびプリズムレンズを車両の前方から観た図である。
【図６】図１に対応する図で、偏光レンズからの光の経路を示す説明図である。
【図７】プリズムレンズからの光の光照射領域をシミュレートした図である。
【図８】本発明の車両用灯具の実施態様１に用いられる偏光レンズの詳細を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施態様１）
図２は、本発明の車両用灯具の実施態様１を示す全体構成図である。なお、本発明の車両用灯具は、たとえば、車両のいわゆるクリアランスランプ、デイタイムランプ、あるいはターンランプ等として用いられるようになっている。また、図２に示すｘ、ｙ、ｚ方向は、それぞれ、車両の前方方向、車両の幅方向における外側方向、車両の高さ方向に一致づけて示している。
【００１４】
図２において、まず、図中y方向に対して時計回りに角度θ１の傾きを有して回路基板１０が配置されている。この回路基板１０は、たとえば、上下幅（図中ｚ方向幅）の狭い横長形状からなっている。回路基板１０の長手方向は比較的長く形成され、回路基板１０の図中ｘ方向側の表面には該回路基板１０の長手方向に沿って複数（図２では３個）のたとえば発光ダイオードからなる発光素子２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）が搭載されている。なお、回路基板１０は、発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃごとに分離されて構成されていてもよい。これにより、各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、それぞれ、その光照射面における垂線Ｓの方向が図中ｘ方向に対して時計周りに角度θ１の傾きを有するように、回路基板１０に搭載されるようになる。各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからの光は、該垂線Ｓの方向に放射状に照射され、各発光素子に対応づけて配置される偏光レンズ３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）に入射されるようになっている。各偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、たとえば回路基板１０と平行な平面内に配置されるようになっている。
【００１５】
図３（ａ）は偏光レンズ３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）の外観を示す斜視図である。また、図３（ｂ）は平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ線における断面図である。偏光レンズ３０は、たとえば樹脂の一体成形で形成され、取り扱いを容易にするため、基台３１にレンズ３２が一体化して構成されている。基台３１には樹脂の一体成形を容易にするため孔３１Ａが設けられている。偏光レンズ３０のレンズ３２は、その詳細を後に詳述するが、図３（ｃ）に示すように、ほぼ平坦状に形成された光入射面ＬＩと、一端Ｐ側において高さが大きく他端Ｑ側において高さの低い新規な自由曲面からなる光出射面ＬＯとを有して構成されている。なお、このように構成される偏光レンズ３０は、図２において、一端Ｐが車両の幅方向の内側に位置づけられ、他端Ｑが車両の幅方向の外側に位置づけられるように、回路基板１０に搭載されるようになっている。そして、各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからそれぞれ偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに入射された光は、図２と対応させて描いた図４（回路基板１０、発光素子２０は省略している）に示すように、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して左右ほぼ等しい角度θ２（たとえば１２°）の広がりをもって出射されるようになっている。これにより、偏光レンズ３０は、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対し角度θ１を有して照射される発光素子２０からの光を、車両の前方方向（図中ｘ方向）に指向するように屈折させるようになっている。ここで、角度θ２は、偏光レンズ３０からの光のうち車両の前方方向（図中ｘ方向）に照射される光の照度とほぼ等しい照度と設定された範囲を示す角度となっている。
【００１６】
偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからの光は、偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して共通に設けられたプリズムレンズ４０に照射されるようになっている。プリズムレンズ４０は、図２に示すように、たとえば図中y方向に対して時計回りに角度θ３（＞θ１）の傾きを有して配置された上下幅（図中ｚ方向幅）の狭い横長形状からなっている。これにより、プリズムレンズ４０は、車両の前方方向（図中ｘ方向）に沿った各偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからの距離が偏光レンズ３０Ａから偏光レンズ３０Ｃ側にかけて順次小さくなるように配置される。なお、図５は、偏光レンズ３０とプリズムレンズ４０を車両の前方方向から観た図を示した図である。プリズムレンズ４０は、たとえば偏光レンズ３０と反対側の面（車両前方側の面）において、図５に示すように、プリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に延在して形成されるプリズム４０Ａがプリズムレンズ４０の長手方向に沿って複数並設されて形成されている。この場合、プリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に延在して形成される各プリズム４０Ａは、その延在方向にたとえば３個並設されて形成されている。
【００１７】
図１は、図５に示すプリズムレンズ４０のI−I線における断面図である。図１において、プリズムレンズ４０の車両前方側の面にプリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に３個のプリズム４０Ａ（図中、符号４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３で示す）が並設されて形成されている。これら各プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３は、断面がそれぞれ車両前方方向に凸の円弧状をなして形成されている。また、プリズムレンズ４０は、長手方向辺（図中、上下辺）のそれぞれにおいて車両の前方方向に対して角度を有する側壁面４２Ａ、４２Ｂを備えて構成されている。すなわち、側壁面４２Ａは、偏光レンズ３０の側の面から車両前方側の面にかけて、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して時計廻りにたとえば４５°の角度を有し、側壁面４２Ｂは、偏光レンズ３０の側の面から車両前方側の面にかけて、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して反時計廻りにたとえば４５°の角度を有して形成されている。これにより、プリズムレンズ４０の断面は、車両前方側に長辺を、偏光レンズ３０の側に短辺を有するほぼ台形状となるように構成されている。さらに、プリズムレンズ４０の偏光レンズ３０の側であって、側壁面４２Ａ、４２Ｂに対向する部分には、側壁面４２Ａ、４２Ｂのそれぞれを覆うようにして遮光部材５０Ａ、５０Ｂが配置されている。これら遮光部材５０Ａ、５０Ｂは、それぞれ側壁面４２Ａ、４２Ｂに接着されて形成されていてもよく、側壁面４２Ａ、４２Ｂから僅かに離間されて形成されていてもよい。これら遮光部材５０Ａ、５０Ｂは、偏光レンズ３０からの光がプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射されるのを遮光させるようになっている。
【００１８】
図６（ａ）は、図１に対応づけて描いた図で、プリズムレンズ４０における偏光レンズ３０からの光の経路を点線矢印で示した図である。図６において、偏光レンズ３０（図示せず）からの光の大部分はプリズム４０Ａ（４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３）を透過して車両の前方方向に出射されるようになっている。しかし、プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３の周辺の近傍に入射された光は、たとえば全反射されてプリズムレンズ４０の長手方向辺側（側壁面４２Ａ、４２Ｂが形成されている側）へ出射されるようになっている。プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３の周辺の近傍は、プリズムレンズ４０に対して４５°に近い角度を有して形成されていることから、ここの部分に入射された偏光レンズ３０からの光は全反射され、あるいは比較的大部分の光が反射されてプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂ側へ出射され易くなっている。図６（ｂ）は、プリズム４０Ａ１とプリズム４０Ａ２の境界の部分を拡大して示した図で、プリズム４０Ａ１とプリズム４０Ａ２の傾斜された表面において、偏光レンズ３０からの光がたとえば全反射されてプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂの側へ出射される様子を示している。ここで、プリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂ側へ出射された反射光ＲＦ１（第１反射光ＲＦ１と称する場合がある）は、プリズム４０Ａにおいて全反射されるものばかりでなく一部反射される光も含まれるようになっている。第１反射光ＲＦ１は、プリズムレンズ４０内において反射を繰り返すことなく直接に、あるいは１回あるいはそれ以上の回数の反射を経て、側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射されるようになっている。側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射された光は、それぞれ、側壁面４２Ａ、４２Ｂでさらに反射され、その反射光ＲＦ２（第２反射光ＲＦ２と称する場合がある）は車両の前方方向へ出射されるようになる。ここで、側壁面４２Ａ、４２Ｂからの第２反射光ＲＦ２は、該側壁面４２Ａ、４２Ｂにおいて全反射されるものばかりでなく一部反射される光も含まれるようになっている。
【００１９】
プリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂは、上述したように、遮光部材５０Ａ、５０Ｂによって偏光レンズ３０からの光が遮光されるようになっていることから、プリズムレンズ４０の長手方向辺における車両の前方方向の出射光は第２反射光ＲＦ２のみとなる。このため、第２反射光ＲＦ２は、車両の前方方向への指向性を向上させることができ、プリズムレンズ４０の長手方向辺において輝度を明るく、かつ輝度の均一化を図ることができるようになる。したがって、プリズムレンズ４０からの光の光照射領域は、その輪郭を形成する部分においてシャープとなり、いわゆるぼやけの発生を大幅に抑制させることができるようになる。図７は、プリズムレンズ４０からの光の光照射領域をシミュレートした図である。図７から明らかなように、プリズムレンズ４０の長手方向辺において輝度がほぼ均一となり、ぼやけが抑制されていることが判明する。これにより、本発明の車両用灯具の光照射は、その見栄えを向上させる効果を奏することができるようになる。
【００２０】
なお、図８は上述した偏光レンズ３０の構成（基台３１は省略している）を詳細に示した図である。図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｃ−ｃ線における断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）のｄ−ｄ線における断面図である。図８に示す偏光レンズ３０の一端Ｐおよび他端Ｑは、図２に示す偏光レンズ３０の一端Ｐおよび他端Ｑに対応づけて示している。
【００２１】
偏光レンズ３０は、図８（ａ）に示すように、平面的に観た場合、一端Ｐと他端Ｑを結ぶＰＱ方向（第１方向と称する場合がある）の幅が該ＰＱ方向と交差する方向（第２方向と称する場合がある）の幅よりも大きく形成されている。そして、ＰＱ方向と交差する方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺３３Ａおよび第２弧状辺３３Ｂをなしている。この場合、たとえば、第１弧状辺３３Ａは第２弧状辺３３Ｂよりも径が大きく形成されている。そして、図中ＰＱ方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺３３Ａおよび第２弧状辺３３Ｂを連結させた滑らかな曲辺３３Ｃをなしている。
【００２２】
また、図中ＰＱ方向に沿った断面である図８（ｄ）に示すように、中心において最も高い凸状をなし、この凸状の高さは、図中ＰＱ方向と交差する方向に沿った断面である図８（ｃ）に示すように、第１弧状辺３３Ａ側から前記第２弧状辺３３Ｂ側にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されている。
【００２３】
さらに、偏光レンズ３０は、その底面である図８（ｂ）に示すように、発光素子２０と対向する面に凹面３３Ｄが形成され、この凹面３３Ｄは図中ＰＱ方向と交差する方向に延在する仮想の軸Ｇを中心とする円弧面（円柱面）で構成されている。なお、図８（ａ）、（ｂ）には、偏光レンズ３０の他に発光素子２０をも併せ描画しており、発光素子２０は、偏光レンズ３０の円弧面の図中ＰＱ方向における中心に位置づけられるにようになっている。偏光レンズ３０の凹面３３Ｄは、この凹面３３Ｄを通して発光素子２０からの光をほとんど反射させることなく効率的に偏光レンズ３０内に入射できる効果を奏するようになっている。
【００２４】
このように構成された偏光レンズ３０は、図２に示すように、該偏光レンズ３０の光軸がプリズムレンズ４０に対して垂直ではなく若干傾いて配置されていたとしても、該プリズムレンズ４０には上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該光照射領域の長手方向に沿った輝度を均一にすることができる。
【００２５】
実施態様１に示した車両用灯具は、発光素子２０、偏光レンズ３０を３個並設させて構成させたものである。しかし、これに限定されることはなく、発光素子２０、偏光レンズ３０を１個としてもよく、また、３個以上に並設させるようにしてもよい。いずれも、本発明の効果を奏することができるからである。
【００２６】
実施態様１に示した車両用灯具は、車両の前方を照射する灯具について説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、車両の前方を照射する灯具についても適用できることはもちろんである。
【００２７】
以上説明したことから明らかなように、本発明の車両用灯具によれば、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることができるようになる。
【００２８】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１０……回路基板、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ……発光素子、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ……偏光レンズ、３１……基台、３１Ａ……孔、３２……レンズ、
３３Ａ……第１弧状辺、３３Ｂ……第２弧状辺、３３Ｃ……滑らかな曲辺、３３Ｄ……凹面、４０……プリズムレンズ、４０Ａ、４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３……プリズム、４２Ａ、４２Ｂ……側壁面（反射面）、５０Ａ、５０Ｂ……遮光部材、ＲＦ１……反射光（第１反射光）、ＲＦ２……反射光（第２反射光）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具に係り、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が採用されるようになってきている。
【０００３】
この場合、発光素子からの光をたとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域が上下幅の狭い横長形状となるようにできることが要望される場合がある。
【０００４】
このため、たとえば下記特許文献１に開示されているように、該発光素子の光照射方向における前方にいわゆる偏光レンズを配置させたものが知られている。この偏光レンズは、横長の形状をなし、その横方向にほぼ同型の二つの凸レンズを互いに重ね合わせ部をもつようにして並設させた形状からなる非球面レンズとなっている。発光素子は、該偏光レンズの前記重ね合わせ部に対向するようにして配置されるようになっている。これにより、発光素子からの光は前記二つの凸レンズによって横方向に偏光されて照射されるとともに、この光の輝度は、各凸レンズの前記重ね合わせ部を通した発光ダイオードからの光の輝度とほぼ等しくなり、たとえばスクリーンに照射させた場合の照射領域の全体がほぼ均一な明るさで光って見えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-48470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した車両用灯具において、偏光レンズは、その中心に対して左右対称の形状をなし、該中心を発光素子の光出射面に鉛直な軸に一致づけて配置されるように構成されたものとなっている。このため、光の指向性に裕度がなく、たとえば、比較的狭いスペースからなる灯具室内に発光素子および偏光レンズとともに他の光学部材を配置させる場合において、その自由度がなくなるという不都合をもたらしていた。
【０００７】
また、このような車両用灯具からの光をスクリーンに照射させた場合の照射領域（上下幅の狭い横長形状）において、その長手方向の長さをさらに長くしようとして偏光レンズを構成する場合、該長手方向に沿った輝度の不均一化が生じるのを免れることができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることの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】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明は、新規な自由曲面を有する偏光レンズを用いることによって、発光素子、偏光レンズ等の光学部材を車両の長手方向に対して傾けて配置できるにも拘わらず上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成でき、この光照射領域の輝度の均一化を改良されたプリズムレンズを用いることによって実現するようにしたものである。
【００１０】
本発明は、以下の構成によって把握することができる。
（１）本発明の車両用灯具は、車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記偏光レンズは、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成させるように連続した自由曲面を有して構成され、前記プリズムレンズは、前記プリズムによって前記偏光レンズからの光の一部を前記光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光を生じさせるように構成されているとともに、前記光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面によって前記第１反射光を車両の長手方向に反射させる第２反射光を生じさせるように構成され、前記プリズムレンズの前記偏光レンズの側に、前記側壁面に入射される前記偏光レンズからの光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする。
（２）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成されていることを特徴とする。
（３）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記プリズムレンズに形成される前記側壁面は、車両の長手方向に対して４５°の角度を有して形成されていることを特徴とする。
（４）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記偏光レンズは、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成され、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成した車両用灯具によれば、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の車両用灯具に具備されるプリズムレンズの要部を示した断面図である。
【図２】本発明の車両用灯具の実施態様１の概略構成図である。
【図３】本発明の車両用灯具の実施態様１に用いられる偏光レンズの概略を示す構成図である。
【図４】本発明の車両用灯具の偏光レンズからプリズムレンズに至る光路を示した説明図である。
【図５】本発明の車両用灯具の偏光レンズおよびプリズムレンズを車両の前方から観た図である。
【図６】図１に対応する図で、偏光レンズからの光の経路を示す説明図である。
【図７】プリズムレンズからの光の光照射領域をシミュレートした図である。
【図８】本発明の車両用灯具の実施態様１に用いられる偏光レンズの詳細を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施態様１）
図２は、本発明の車両用灯具の実施態様１を示す全体構成図である。なお、本発明の車両用灯具は、たとえば、車両のいわゆるクリアランスランプ、デイタイムランプ、あるいはターンランプ等として用いられるようになっている。また、図２に示すｘ、ｙ、ｚ方向は、それぞれ、車両の前方方向、車両の幅方向における外側方向、車両の高さ方向に一致づけて示している。
【００１４】
図２において、まず、図中y方向に対して時計回りに角度θ１の傾きを有して回路基板１０が配置されている。この回路基板１０は、たとえば、上下幅（図中ｚ方向幅）の狭い横長形状からなっている。回路基板１０の長手方向は比較的長く形成され、回路基板１０の図中ｘ方向側の表面には該回路基板１０の長手方向に沿って複数（図２では３個）のたとえば発光ダイオードからなる発光素子２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）が搭載されている。なお、回路基板１０は、発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃごとに分離されて構成されていてもよい。これにより、各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、それぞれ、その光照射面における垂線Ｓの方向が図中ｘ方向に対して時計周りに角度θ１の傾きを有するように、回路基板１０に搭載されるようになる。各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからの光は、該垂線Ｓの方向に放射状に照射され、各発光素子に対応づけて配置される偏光レンズ３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）に入射されるようになっている。各偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、たとえば回路基板１０と平行な平面内に配置されるようになっている。
【００１５】
図３（ａ）は偏光レンズ３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）の外観を示す斜視図である。また、図３（ｂ）は平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ線における断面図である。偏光レンズ３０は、たとえば樹脂の一体成形で形成され、取り扱いを容易にするため、基台３１にレンズ３２が一体化して構成されている。基台３１には樹脂の一体成形を容易にするため孔３１Ａが設けられている。偏光レンズ３０のレンズ３２は、その詳細を後に詳述するが、図３（ｃ）に示すように、ほぼ平坦状に形成された光入射面ＬＩと、一端Ｐ側において高さが大きく他端Ｑ側において高さの低い新規な自由曲面からなる光出射面ＬＯとを有して構成されている。なお、このように構成される偏光レンズ３０は、図２において、一端Ｐが車両の幅方向の内側に位置づけられ、他端Ｑが車両の幅方向の外側に位置づけられるように、回路基板１０に搭載されるようになっている。そして、各発光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからそれぞれ偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに入射された光は、図２と対応させて描いた図４（回路基板１０、発光素子２０は省略している）に示すように、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して左右ほぼ等しい角度θ２（たとえば１２°）の広がりをもって出射されるようになっている。これにより、偏光レンズ３０は、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対し角度θ１を有して照射される発光素子２０からの光を、車両の前方方向（図中ｘ方向）に指向するように屈折させるようになっている。ここで、角度θ２は、偏光レンズ３０からの光のうち車両の前方方向（図中ｘ方向）に照射される光の照度とほぼ等しい照度と設定された範囲を示す角度となっている。
【００１６】
偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからの光は、偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して共通に設けられたプリズムレンズ４０に照射されるようになっている。プリズムレンズ４０は、図２に示すように、たとえば図中y方向に対して時計回りに角度θ３（＞θ１）の傾きを有して配置された上下幅（図中ｚ方向幅）の狭い横長形状からなっている。これにより、プリズムレンズ４０は、車両の前方方向（図中ｘ方向）に沿った各偏光レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからの距離が偏光レンズ３０Ａから偏光レンズ３０Ｃ側にかけて順次小さくなるように配置される。なお、図５は、偏光レンズ３０とプリズムレンズ４０を車両の前方方向から観た図を示した図である。プリズムレンズ４０は、たとえば偏光レンズ３０と反対側の面（車両前方側の面）において、図５に示すように、プリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に延在して形成されるプリズム４０Ａがプリズムレンズ４０の長手方向に沿って複数並設されて形成されている。この場合、プリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に延在して形成される各プリズム４０Ａは、その延在方向にたとえば３個並設されて形成されている。
【００１７】
図１は、図５に示すプリズムレンズ４０のI−I線における断面図である。図１において、プリズムレンズ４０の車両前方側の面にプリズムレンズ４０の幅方向（図中ｚ方向）に３個のプリズム４０Ａ（図中、符号４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３で示す）が並設されて形成されている。これら各プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３は、断面がそれぞれ車両前方方向に凸の円弧状をなして形成されている。また、プリズムレンズ４０は、長手方向辺（図中、上下辺）のそれぞれにおいて車両の前方方向に対して角度を有する側壁面４２Ａ、４２Ｂを備えて構成されている。すなわち、側壁面４２Ａは、偏光レンズ３０の側の面から車両前方側の面にかけて、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して時計廻りにたとえば４５°の角度を有し、側壁面４２Ｂは、偏光レンズ３０の側の面から車両前方側の面にかけて、車両の前方方向（図中ｘ方向）に対して反時計廻りにたとえば４５°の角度を有して形成されている。これにより、プリズムレンズ４０の断面は、車両前方側に長辺を、偏光レンズ３０の側に短辺を有するほぼ台形状となるように構成されている。さらに、プリズムレンズ４０の偏光レンズ３０の側であって、側壁面４２Ａ、４２Ｂに対向する部分には、側壁面４２Ａ、４２Ｂのそれぞれを覆うようにして遮光部材５０Ａ、５０Ｂが配置されている。これら遮光部材５０Ａ、５０Ｂは、それぞれ側壁面４２Ａ、４２Ｂに接着されて形成されていてもよく、側壁面４２Ａ、４２Ｂから僅かに離間されて形成されていてもよい。これら遮光部材５０Ａ、５０Ｂは、偏光レンズ３０からの光がプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射されるのを遮光させるようになっている。
【００１８】
図６（ａ）は、図１に対応づけて描いた図で、プリズムレンズ４０における偏光レンズ３０からの光の経路を点線矢印で示した図である。図６において、偏光レンズ３０（図示せず）からの光の大部分はプリズム４０Ａ（４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３）を透過して車両の前方方向に出射されるようになっている。しかし、プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３の周辺の近傍に入射された光は、たとえば全反射されてプリズムレンズ４０の長手方向辺側（側壁面４２Ａ、４２Ｂが形成されている側）へ出射されるようになっている。プリズム４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３の周辺の近傍は、プリズムレンズ４０に対して４５°に近い角度を有して形成されていることから、ここの部分に入射された偏光レンズ３０からの光は全反射され、あるいは比較的大部分の光が反射されてプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂ側へ出射され易くなっている。図６（ｂ）は、プリズム４０Ａ１とプリズム４０Ａ２の境界の部分を拡大して示した図で、プリズム４０Ａ１とプリズム４０Ａ２の傾斜された表面において、偏光レンズ３０からの光がたとえば全反射されてプリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂの側へ出射される様子を示している。ここで、プリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂ側へ出射された反射光ＲＦ１（第１反射光ＲＦ１と称する場合がある）は、プリズム４０Ａにおいて全反射されるものばかりでなく一部反射される光も含まれるようになっている。第１反射光ＲＦ１は、プリズムレンズ４０内において反射を繰り返すことなく直接に、あるいは１回あるいはそれ以上の回数の反射を経て、側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射されるようになっている。側壁面４２Ａ、４２Ｂに入射された光は、それぞれ、側壁面４２Ａ、４２Ｂでさらに反射され、その反射光ＲＦ２（第２反射光ＲＦ２と称する場合がある）は車両の前方方向へ出射されるようになる。ここで、側壁面４２Ａ、４２Ｂからの第２反射光ＲＦ２は、該側壁面４２Ａ、４２Ｂにおいて全反射されるものばかりでなく一部反射される光も含まれるようになっている。
【００１９】
プリズムレンズ４０の側壁面４２Ａ、４２Ｂは、上述したように、遮光部材５０Ａ、５０Ｂによって偏光レンズ３０からの光が遮光されるようになっていることから、プリズムレンズ４０の長手方向辺における車両の前方方向の出射光は第２反射光ＲＦ２のみとなる。このため、第２反射光ＲＦ２は、車両の前方方向への指向性を向上させることができ、プリズムレンズ４０の長手方向辺において輝度を明るく、かつ輝度の均一化を図ることができるようになる。したがって、プリズムレンズ４０からの光の光照射領域は、その輪郭を形成する部分においてシャープとなり、いわゆるぼやけの発生を大幅に抑制させることができるようになる。図７は、プリズムレンズ４０からの光の光照射領域をシミュレートした図である。図７から明らかなように、プリズムレンズ４０の長手方向辺において輝度がほぼ均一となり、ぼやけが抑制されていることが判明する。これにより、本発明の車両用灯具の光照射は、その見栄えを向上させる効果を奏することができるようになる。
【００２０】
なお、図８は上述した偏光レンズ３０の構成（基台３１は省略している）を詳細に示した図である。図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｃ−ｃ線における断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）のｄ−ｄ線における断面図である。図８に示す偏光レンズ３０の一端Ｐおよび他端Ｑは、図２に示す偏光レンズ３０の一端Ｐおよび他端Ｑに対応づけて示している。
【００２１】
偏光レンズ３０は、図８（ａ）に示すように、平面的に観た場合、一端Ｐと他端Ｑを結ぶＰＱ方向（第１方向と称する場合がある）の幅が該ＰＱ方向と交差する方向（第２方向と称する場合がある）の幅よりも大きく形成されている。そして、ＰＱ方向と交差する方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺３３Ａおよび第２弧状辺３３Ｂをなしている。この場合、たとえば、第１弧状辺３３Ａは第２弧状辺３３Ｂよりも径が大きく形成されている。そして、図中ＰＱ方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺３３Ａおよび第２弧状辺３３Ｂを連結させた滑らかな曲辺３３Ｃをなしている。
【００２２】
また、図中ＰＱ方向に沿った断面である図８（ｄ）に示すように、中心において最も高い凸状をなし、この凸状の高さは、図中ＰＱ方向と交差する方向に沿った断面である図８（ｃ）に示すように、第１弧状辺３３Ａ側から前記第２弧状辺３３Ｂ側にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されている。
【００２３】
さらに、偏光レンズ３０は、その底面である図８（ｂ）に示すように、発光素子２０と対向する面に凹面３３Ｄが形成され、この凹面３３Ｄは図中ＰＱ方向と交差する方向に延在する仮想の軸Ｇを中心とする円弧面（円柱面）で構成されている。なお、図８（ａ）、（ｂ）には、偏光レンズ３０の他に発光素子２０をも併せ描画しており、発光素子２０は、偏光レンズ３０の円弧面の図中ＰＱ方向における中心に位置づけられるにようになっている。偏光レンズ３０の凹面３３Ｄは、この凹面３３Ｄを通して発光素子２０からの光をほとんど反射させることなく効率的に偏光レンズ３０内に入射できる効果を奏するようになっている。
【００２４】
このように構成された偏光レンズ３０は、図２に示すように、該偏光レンズ３０の光軸がプリズムレンズ４０に対して垂直ではなく若干傾いて配置されていたとしても、該プリズムレンズ４０には上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該光照射領域の長手方向に沿った輝度を均一にすることができる。
【００２５】
実施態様１に示した車両用灯具は、発光素子２０、偏光レンズ３０を３個並設させて構成させたものである。しかし、これに限定されることはなく、発光素子２０、偏光レンズ３０を１個としてもよく、また、３個以上に並設させるようにしてもよい。いずれも、本発明の効果を奏することができるからである。
【００２６】
実施態様１に示した車両用灯具は、車両の前方を照射する灯具について説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、車両の前方を照射する灯具についても適用できることはもちろんである。
【００２７】
以上説明したことから明らかなように、本発明の車両用灯具によれば、発光素子の光出射面に垂直な軸に対して一方の側に変位させた上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成できるとともに、該照射領域の長手方向の長さを比較的長くでき、かつ、該長手方向に沿って輝度の均一化を図ることができるようになる。
【００２８】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１０……回路基板、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ……発光素子、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ……偏光レンズ、３１……基台、３１Ａ……孔、３２……レンズ、
３３Ａ……第１弧状辺、３３Ｂ……第２弧状辺、３３Ｃ……滑らかな曲辺、３３Ｄ……凹面、４０……プリズムレンズ、４０Ａ、４０Ａ１、４０Ａ２、４０Ａ３……プリズム、４２Ａ、４２Ｂ……側壁面（反射面）、５０Ａ、５０Ｂ……遮光部材、ＲＦ１……反射光（第１反射光）、ＲＦ２……反射光（第２反射光）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、
前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記偏光レンズは、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成させるように連続した自由曲面を有して構成され、
前記プリズムレンズは、前記プリズムによって前記偏光レンズからの光の一部を前記光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光を生じさせるように構成されているとともに、前記光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面によって前記第１反射光を車両の長手方向に反射させる第２反射光を生じさせるように構成され、
前記プリズムレンズの前記偏光レンズの側に、前記側壁面に入射される前記偏光レンズからの光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成されてい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】
前記プリズムレンズに形成される前記側壁面は、車両の長手方向に対して４５°の角度を有して形成されてい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４】
前記偏光レンズは、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成され、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、
前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されてい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１】
車両の長手方向に沿って、発光素子と、偏光レンズと、複数のプリズムを備えるプリズムレンズとが順次に配置され、
前記発光素子、前記偏光レンズ、前記プリズムレンズは、前記車両の長手方向に対して同方向に傾斜して配置されている車両用灯具であって、
前記偏光レンズは、前記発光素子からの光を前記車両の長手方向に指向させて前記プリズムレンズに上下幅の狭い横長形状の光照射領域を形成させるように連続した自由曲面を有して構成され、
前記プリズムレンズは、前記プリズムによって前記偏光レンズからの光の一部を前記光照射領域の長手方向辺の側に反射させる第１反射光を生じさせるように構成されているとともに、前記光照射領域の長手方向辺において車両の長手方向に対して角度を有して形成された側壁面によって前記第１反射光を車両の長手方向に反射させる第２反射光を生じさせるように構成され、
前記プリズムレンズの前記偏光レンズの側に、前記側壁面に入射される前記偏光レンズからの光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記発光素子は同一の面内に並設された複数個の素子から構成されるとともに、前記偏光レンズは同一の平面内に前記発光素子のそれぞれを被って並設された複数個のレンズから構成されてい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】
前記プリズムレンズに形成される前記側壁面は、車両の長手方向に対して４５°の角度を有して形成されてい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４】
前記偏光レンズは、平面的に観て、第１方向の幅が前記第１方向と直交する第２方向の幅よりも大きく形成され、前記第２方向における各辺が、それぞれ、外側に凸となる第１弧状辺および第２弧状辺をなすとともに、前記第１弧状辺は前記第２弧状辺よりも径が大きく形成され、前記第１方向における各辺は、それぞれ、前記第１弧状辺および第２弧状辺を連結する滑らかな曲線をなし、
前記第２方向に沿った断面は、その中心において高い凸状をなし、この凸状の高さは、前記第１弧状辺から前記第２弧状辺にかけて大きくなった後に徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１６３８４（Ｐ２０１２−２１６３８４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０２２５（Ｐ２０１１−８０２２５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００００１３６）市光工業株式会社 (774)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００００１３６）市光工業株式会社 (774)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]