扩散配光光学系统和车辆用灯具的制作方法

本发明涉及扩散配光光学系统和车辆用灯具。本发明特别涉及与光源组合使用的扩散配光光学系统和具有该扩散配光光学系统的车辆用灯具。

背景技术：

以往，提出了将光源和透镜体组合起来的车辆用灯具(例如，参照日本特开2004-241349号公报和日本特许第4068387号公报)。车辆用灯具中，来自光源的光从透镜体的入射面入射到透镜体的内部，一部分被透镜体的反射面反射。此后，光从透镜体的出射面出射到透镜体的外部。由此，照射到透镜体的前方的光对形成于透镜体的出射面的焦点附近的光源像进行反转投影，在上端缘形成包含由反射面的前端部规定的分界线的短焦距光用配光图案。

在上述的车辆用灯具中，有些情况下根据对车辆前端的角部赋予的倾斜形状，对透镜体的最终出射面赋予倾斜角(根据倾斜的朝向有时也称作外倾角)。例如，在最终出射面上被赋予倾斜角的透镜体中，以使得车宽方向的外侧位置的最终出射面相比车宽方向的内侧位置的最终出射面而位于车辆进行方向的后方的方式通过规定的角度(倾斜角)使最终出射面倾斜。

然而，在最终出射面被赋予了倾斜角的透镜体中，有时由于使最终出射面倾斜，会发生菲涅尔反射损失等，导致使从光源出射的光扩散配光时的光利用效率降低。

技术实现要素：

本发明的方面的目的在于，提供一种能够使从光源出射的光高效地进行扩散配光的扩散配光光学系统和具有该扩散配光光学系统的车辆用灯具。

为了达成上述目的，本发明的一个方面提供一种扩散配光光学系统，该扩散配光光学系统构成为，具有使从光源出射的光朝向车辆进行方向扩散配光的透镜体，多个所述透镜体在车宽方向上并排配置，其中，所述透镜体具有第1透镜部和第2透镜部，该第1透镜部包括第1入射面、反射面和第1出射面，该第2透镜部包括第2入射面和第2出射面，并且所述透镜体构成为，来自所述光源的光从所述第1入射面入射到所述第1透镜部的内部，在所述光的一部分被所述反射面反射后，所述光从所述第1出射面出射到所述第1透镜部的外部，进而，所述光从所述第2入射面入射到所述第2透镜部的内部，所述光从所述第2出射面出射到所述第2透镜部的外部，从而使得照射在所述透镜体的前方的所述光形成在上端缘包含由所述反射面的前端部规定的分界线的规定的配光图案，所述第1出射面构成为具有圆柱轴在铅垂方向上延伸的半圆柱形状的透镜面，以使得从所述第1出射面出射的所述光在水平方向上会聚，所述第2出射面构成为具有圆柱轴在水平方向上延伸的半圆柱形状的透镜面，以使得从所述第2出射面出射的所述光在铅垂方向上会聚，所述多个透镜体各自的所述第2出射面在彼此相邻的状态下构成连续出射面，该连续出射面具有在所述车宽方向上呈线状延伸的半圆柱形状，所述多个透镜体中的至少1个以上的透镜体配置为使所述第1透镜部的光轴相对于所述车辆进行方向倾斜的状态。

根据本方面的扩散配光光学系统，通过使第1透镜部的光轴相对于车辆进行方向倾斜，从而能够朝向车宽方向的外侧进行扩散配光。

根据本方面的扩散配光光学系统，构成透镜体的第1透镜部和第2透镜部中的第1透镜部的第1出射面具备在水平方向上会聚的功能，第2透镜部的第2出射面具备在铅垂方向上会聚的功能。由此，在通过第1出射面和第2出射面对会聚功能进行分解的同时，能够形成在水平方向和铅垂方向上会聚而成的规定的配光图案。

根据本方面的扩散配光光学系统，多个透镜体各自的第2出射面在彼此相邻的状态下构成连续出射面，该连续出射面具有在车宽方向上呈线状延伸的半圆柱形状。因此，可提供一种在车宽方向上呈线状延伸的存在一体感的外观良好的扩散配光光学系统。

在上述扩散配光光学系统中也可以是，所述第1透镜部具有假想的旋转轴，并且在以所述旋转轴为中心旋转的方向上倾斜，所述旋转轴是在上下方向延伸、并且至少通过所述第1透镜部的光轴与所述第1出射面的接点的线。

根据本结构，不会使第1出射面与第2入射面之间的光路长度大幅变化。因此，不会对配光带来影响，能够使第1透镜部的光轴相对于车辆进行方向倾斜。

在上述扩散配光光学系统中也可以是，所述连续出射面以规定的角度倾斜，使得所述车宽方向的外侧位置的连续出射面相比所述车宽方向的内侧位置的连续出射面位于所述车辆进行方向的后方，所述多个透镜体中的至少1个以上的透镜体被配置为，按照所述连续射出面倾斜的角度，所述第1透镜部的光轴相对于所述车辆进行方向在与所述第2透镜部的光轴相同的方向上倾斜。

根据本结构，作为各透镜体的最终出射面的第2出射面(连续出射面)以规定的角度(倾斜角)倾斜，根据该连续出射面倾斜的倾斜角，使第1透镜部的光轴相对于车辆进行方向在与第2透镜部的光轴相同的方向倾斜。由此，可抑制菲涅尔反射损失等的发生，能够提高使从光源出射的光进行扩散配光时的光利用效率。

在上述扩散配光光学系统中也可以是，所述第1透镜部的光轴和所述第2透镜部的光轴朝向彼此一致的方向。

根据本结构，能够使第1透镜部的光轴相对于车辆进行方向在与第2透镜部的光轴相同的方向上以相同角度(倾斜角)倾斜。这种情况下，能够将菲涅尔反射损失等的发生抑制在最小程度，能够最大限度提高使从光源出射的光进行扩散配光时的光利用效率。

在上述扩散配光光学系统中也可以是，配置为所述第1透镜部的光轴相对于所述车辆进行方向倾斜的状态的所述1个以上的透镜体被配置为，所述透镜体中的1个配置于所述车宽方向上的最外侧的位置，剩余的所述透镜体从所述最外侧的位置朝向内侧的位置依次配置。

根据本结构，能够朝向车宽方向的外侧高效地进行扩散配光。

在上述扩散配光光学系统中也可以是，配置为使所述第1透镜部的光轴相对于所述车辆进行方向倾斜的状态的所述1个以上的透镜体以外的透镜体配置为，使得所述第1透镜部的光轴朝向所述车辆进行方向。

根据本结构，能够形成在车宽方向上使光广范围扩散的配光图案。

本发明的另一个方面提供一种车辆用灯具，该车辆用灯具具有上述扩散配光光学系统和多个光源，该多个光源对于构成所述扩散配光光学系统的所述多个透镜体，朝向各个所述第1入射面照射光。

根据本结构，可提供一种具有能够抑制菲涅尔反射损失等的发生，提高使从光源出射的光扩散配光时的光利用效率的扩散配光光学系统的车辆用灯具。

如上所述，根据本发明的方面，可提供一种能够使从光源出射的光高效地进行扩散配光的扩散配光光学系统和具有该扩散配光光学系统的车辆用灯具。

附图说明

图1是表示具有本发明的一个实施方式的扩散配光光学系统的车辆用灯具的概略结构的俯视图。

图2是表示图1所示的扩散配光光学系统的主要面结构的立体图。

图3是表示构成图1所示的扩散配光光学系统的透镜体的概略结构的平面图。

图4是表示入射到图3所示的透镜体的光的光路的俯视图。

图5是表示入射到图3所示的透镜体的光的光路的侧视图。

图6的(a)是表示第1透镜体的配置的俯视图。图6的(b)是表示第2透镜体的配置的俯视图。

图7是表示通过图6的(a)所示的第1透镜体在假想铅垂屏幕的面上形成的配光图案的光度分布图。

图8是表示通过图6的(b)所示的第2透镜体在假想铅垂屏幕的面上形成的配光图案的光度分布图。

图9是表示通过图1所示的扩散配光光学系统在假想铅垂屏幕的面上形成的合成配光图案的光度分布图。

图10是表示未设置第2透镜体的情况下的通过扩散配光光学系统在假想铅垂屏幕的面上形成的合成配光图案的光度分布图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。

另外，在以下的说明中使用的附图中，为了易于观察各结构要素，有时根据结构要素使尺寸的比例尺不同地示出，各结构要素的尺寸比率等与实际情况未必相同。

作为本发明的一个实施方式，例如对具有图1和图2所示的扩散配光光学系统10的车辆用灯具20进行说明。图1是表示具有扩散配光光学系统10的车辆用灯具20的概略结构的俯视图。图2是表示扩散配光光学系统10的主要面结构的立体图。在以下所示的附图中，设定XYZ直角坐标系，将X轴方向表示为车辆用灯具20(扩散配光光学系统10)的前后方向，将Y轴方向表示为车辆用灯具20(扩散配光光学系统10)的左右方向，并将Z轴方向表示为车辆用灯具20(扩散配光光学系统10)的上下方向。

本实施方式的车辆用灯具20如图1和图2所示，是配置于车辆前端的两角部(本例中举例示出左侧角部的情况)的车辆用前照灯。具体而言，车辆用灯具20具有多个(本例中为4个)灯体单元30。多个灯体单元30由扩散配光光学系统10和多个(本例中为4个)光源12构成。扩散配光光学系统10由多个(本例中为4个)透镜体11构成。多个光源12分别向多个透镜体11照射光。

车辆用灯具20具有多个灯体单元30在车宽方向(Y轴方向)上排成一列配置而成的结构。分别构成各灯体单元30的多个透镜体11具有基本相同的结构。分别构成各灯体单元30的光源12具有基本相同的结构。

参照图3～图5对灯体单元30(透镜体11和光源12)的具体结构进行说明。图3是表示透镜体11的概略结构的平面图。图4是表示入射到透镜体11的光L的光路的俯视图。图5是表示入射到透镜体11的光L的光路的侧视图。

透镜体11如图3～图5所示，具有包括第1入射面13a、反射面13b和第1出射面13d的第1透镜部13、以及包括第2入射面14a和第2出射面14b的第2透镜部14。第1透镜部13的第1出射面13d和第2透镜部14的第2出射面14b隔开空间S对置。

第1透镜部13是多面透镜体，具有如下形状：沿着在水平方向(X轴方向)上延伸的第1基准轴AX1在前后方向(X轴方向)上延伸。具体而言，第1透镜部13具有第1基准轴AX1依次配置有第1入射面13a、反射面13b和第1出射面13d的结构。

关于第1透镜部13，例如可使用聚碳酸酯或丙烯酸等透明树脂或玻璃等折射率高于空气的材质的结构。在第1透镜部13使用透明树脂的情况下，能够通过使用模具的注塑成型形成第1透镜部13。

第1入射面13a位于第1透镜部13的后端部(后面)。第1入射面13a构成透镜面(例如朝向光源12凸出的自由曲面)，来自配置于第1入射面13a附近的光源12(准确而言是光学设计上的基准点F₁)的光L在该透镜面上折射而入射到第1透镜部13的内部。

至少在铅垂方向(Z轴方向)上，第1入射面13a的面形状被调整成：使得来自在第1入射面13a附近配置的光源12的光L通过光源12的中心(基准点F₁)和反射面13b的前端部13c附近的点(后述的合成透镜15的合成焦点F₂)，并且靠近相对于第1基准轴AX1向前方斜下方倾斜的第2基准轴AX2进行会聚。

在水平方向(Y轴方向)上，第1入射面13a的面形状构成为：使得入射到第1透镜部13的内部的来自光源12的光L朝向反射面13b的前端部13c靠近第1基准轴AX1进行会聚。在水平方向(Y轴方向)上，第1入射面13a的面形状还可以构成为：使得入射到第1透镜部13的内部的来自光源12的光L成为平行于第1基准轴AX1的光。

反射面13b具有从第1入射面13a的下端缘朝向前方(+X轴方向)沿着水平方向(X轴方向)延伸的平面形状。反射面13b使入射到第1透镜部13的内部的来自光源12的光L中的、入射到反射面13b的光L在第1透镜部13的内部朝向前方的第1出射面13d进行内表面反射(全反射)。由此，在第1透镜部13中，不必使用金属蒸镀形成的金属反射膜就能够形成反射面13b，因此能够防止成本上升和反射率的降低等。

反射面13b可以相对于第1基准轴AX1而向前方斜下方倾斜。这种情况下，能够抑制在反射面13b上反射的光L的一部分成为在不入射到第1出射面13d的方向上行进的光(杂散光)，并且，能够提高在反射面13b上反射的光的利用效率。

反射面13b的前端部13c规定入射到第1透镜部13的内部的来自光源12的光L的分界线。反射面13b的前端部13c形成为在第1透镜部13的左右方向(Y轴方向)上延伸。

反射面13b的前端部13c具有与分界线对应的台阶形状。关于反射面13b的前端部13c，不一定限于上述的台阶形状，可以在能够规定分界线的范围内对台阶形状适当施加变更。关于反射面13b的前端部13c，也可以取代上述的台阶形状而通过与分界线对应的槽部形成。

第1出射面13d位于第1透镜部13的前端部(前表面)。第1出射面13d构成为具有圆柱轴在铅垂方向(Z轴方向)上延伸的半圆柱形状的透镜面，以将从第1出射面13d出射的光L在水平方向(Y轴方向)上会聚。第1出射面13d的焦线在反射面13b的前端部13c附近沿着铅垂方向(Z轴方向)延伸。

第2透镜部14是具有在左右方向(Y轴方向)上延伸的形状的透镜体。第2透镜部14具有沿着第1基准轴AX1依次配置有第2入射面14a和第2出射面14b的结构。

关于第2透镜部14，与第1透镜部13同样地，例如可以使用聚碳酸酯或丙烯酸等透明树脂或玻璃等折射率大于空气的材质的结构。在第2透镜部14使用透明树脂的情况下，能够通过使用模具的注塑成型形成第2透镜部14。

第2入射面14a位于第2透镜部14的后端部(后表面)。第2入射面14a作为供从第1出射面13d出射的光L入射的面而构成平面。关于第2入射面14a的形状，不限于这种平面，也可以构成为曲面(透镜面)。

第2出射面14b作为最终出射面而位于第2透镜部14的前端部(前表面)。第2出射面14b构成为具有圆柱轴在水平方向(Y轴方向)上延伸的半圆柱形状的透镜面，以将从第2出射面14b出射的光L在铅垂方向(Z轴方向)上会聚。第2出射面14b的焦线在反射面13b的前端部13c附近沿着水平方向(Y轴方向)延伸。

由第1出射面13d、第2入射面14a和第2出射面14b构成的合成透镜15的合成焦点F₂被设定在反射面13b的前端部13c附近(例如，反射面13b的前端部13c的左右方向的中心附近)。

关于构成第1透镜部13和第2透镜部14的面中的省略了图示和说明的其他面，可以在不会对在第1透镜部13和第2透镜部14的内部通过的光L带来不良影响(例如，遮挡等)的范围内自由设计。

如图1和图2所示，对于光源12，例如可以使用白色发光二极管(LED)或白色激光二极管(LD)等半导体发光元件。本实施方式中使用1个白色LED。关于光源12的种类不做特别限定，可以使用上述的半导体发光元件以外的光源。

光源12在使光源12的发光面朝向前方斜下方的状态、即使得光源12的光轴与第2基准轴AX2一致的状态下，配置于第1透镜部13的第1入射面13a的附近(基准点F₁的附近)。光源12也可以在光源12的光轴不与第2基准轴AX2一致的状态(例如，光源12的光轴与第1基准轴AX1平行配置的状态)下，配置于第1透镜部13的第1入射面13a的附近(基准点F₁的附近)。

在由如上所述的透镜体11和光源12构成的灯体单元30中，从第1入射面13a入射到第1透镜部13的内部的来自光源12的光L中的在被反射面13b反射后向第1出射面13d行进的光(反射光)和向第1出射面13d行进的光(直进光)从第1出射面13d被出射到第1透镜部13的外部(空间S)。进而，该光L在空间S内通过的同时，从第2入射面14a入射第2透镜部14的内部后，从第2出射面14b出射到第2透镜部14的外部。

由此，照射在透镜体11的前方的光L对在合成透镜15的合成焦点F₂附近形成的光源像进行反转投影，形成在上端缘包含由反射面13b的前端部13c规定的分界线的短焦距光(LB)用配光图案(未图示)。

本实施方式的车辆用灯具20如图1和图2所示，通过透镜体11使从各灯体单元30的光源12出射的光L向车辆进行方向进行扩散配光。由此，形成将通过各灯体单元30形成的LB用配光图案合成的配光图案。

在本实施方式的扩散配光光学系统10中，各透镜体11的第2透镜部14在彼此相邻的状态下在车宽方向(Y轴方向)上排成一列而配置。由此，多个透镜体11的各自的第2出射面14b在彼此相邻的状态下构成具有在车宽方向(Y轴方向)上呈线状延伸的半圆柱形状的连续出射面14B。

在扩散配光光学系统10中，不限于将多个第2透镜部14一体成型的结构，也可以在对多个第2透镜部14分体成型后，将分体成型的多个第2透镜部14保持于透镜支架等保持部件上，从而构成为一体的结构。

在本实施方式的车辆用灯具20中，通过设置这种在水平方向上呈线状延伸的具备一体感的外观良好的扩散配光光学系统10，能够提高车辆用灯具20的设计性。

在本实施方式的扩散配光光学系统10中，按照对车辆前端的角部赋予的倾斜形状，对作为透镜体11的最终出射面的连续出射面14B赋予了倾斜角θ。即，连续出射面14B以规定的角度(倾斜角)θ倾斜，使得车宽方向(Y轴方向)的外侧位置(+Y轴侧)的连续出射面14B相比车宽方向(Y轴方向)的内侧位置(-Y轴侧)的连续出射面14B位于车辆进行方向(+X轴方向)的后方(-X轴方向)。

在本实施方式的扩散配光光学系统10中，如图1和图6的(a)所示，4个透镜体11中的从车宽方向(Y轴方向)的内侧(-Y轴侧)起依次排列的3个透镜体11(以下，称作第1透镜体11A)配置为将第1透镜部13的光轴BX₁朝向车辆进行方向(+X轴方向)的状态。图6的(a)是表示第1透镜体11A的配置的俯视图。另一方面，第2透镜部14的光轴BX₂按照连续出射面14B倾斜的倾斜角θ，相对于车辆进行方向(+X轴方向)向前方斜外侧倾斜。

与此相对，如图1和图6的(b)所示，位于车宽方向(Y轴方向)的最外侧(+Y轴侧)的1个透镜体11(以下，称作第2透镜体11B)配置为使第1透镜部13的光轴BX₁相对于车辆进行方向(+X轴方向)倾斜的状态。图6的(b)是表示第2透镜体11B的配置的俯视图。第1透镜部13的光轴BX₁和第2透镜部14的光轴BX₂按照连续出射面14B倾斜的倾斜角θ，相对于车辆进行方向(+X轴方向)向前方斜外侧倾斜。

在图1所示的扩散配光光学系统10中，构成第2透镜体11B的第1透镜部13与构成和第2透镜体11B相邻的第1透镜体11A的第1透镜部13被配置为在俯视观察时重叠。这种配置是通过将第1透镜体11A与第2透镜体11B以不同高度配置而得到的。

图7示出通过模拟而相对于与第1透镜体11A正对的假想铅垂屏幕投影出从第1透镜体11A出射的光时的光源像。图8示出通过模拟而相对于与第2透镜体11B正对的假想铅垂屏幕投影出从第1透镜体11A出射的光时的光源像。

图7是表示通过第1透镜体11A而在假想铅垂屏幕的面上形成的LB用配光图案P的光度分布图。图8是表示通过第2透镜体11B而在假想铅垂屏幕的面上形成的LB用配光图案P的光度分布图。假想铅垂屏幕配置于从第1透镜体11A的第2出射面14b和第2透镜体11B的第2出射面14b起大约25m的前方处。

如图7所示，第1透镜体11A的光源像在第1透镜体11A的假想铅垂屏幕的面上，形成在上端缘包含由反射面13b的前端部13c规定的分界线的LB用配光图案P。如图8所示，第2透镜体11B的光源像在第2透镜体11B的假想铅垂屏幕的面上，形成在上端缘包含由反射面13b的前端部13c规定的分界线的LB用配光图案P。

图8所示的第2透镜体11B的光源像(LB用配光图案P)相比图7所示的第1透镜体11A的光源像(LB用配光图案P)，向车宽方向(Y轴方向)的外侧(+Y轴侧)移位。

在图6的(b)所示的第2透镜体11B中，按照连续出射面14B倾斜的倾斜角θ，使第1透镜部13的光轴BX₁相对于车辆进行方向(+X轴方向)向与第2透镜部14的光轴BX₂相同的方向倾斜，从而可抑制菲涅尔反射损失等的发生，能够提高使从光源12出射的光L扩散配光时的光利用效率。

在图6的(b)所示的第2透镜体11B中，能够优选使第1透镜部13在以位于第1出射面13a的前端部上的假想的旋转轴R为中心旋转的方向上倾斜。旋转轴R是在上下方向(Z轴方向)上延伸、并且至少通过第1透镜部13的光轴BX₁与第1出射面13a的接点的线。

这种情况下，由于不会使第1出射面13a与第2入射面14a之间的光路长度大幅变化，因而不会对配光带来影响，能够使第1透镜部13的光轴BX₁相对于车辆进行方向(+X轴方向)在与第2透镜部14的光轴BX₂相同的方向上倾斜。

在图6的(b)所示的第2透镜体11B中，第1透镜部13的光轴BX₁和第2透镜部14的光轴BX₂朝向彼此一致的方向，从而能够使第1透镜部13的光轴BX₁相对于车辆进行方向(+X轴方向)在与第2透镜部14的光轴BX₂相同的方向上以相同角度(倾斜角θ)倾斜。这种情况下，可将菲涅尔反射损失等的发生抑制在最小限度，能够提高使从光源12出射的光L扩散配光时的光利用效率。

因此，在本实施方式的扩散配光光学系统10中，在按照对上述的车辆前端的角部赋予的倾斜形状，对第2透镜体11B的第2出射面14b赋予了倾斜角θ的情况下，可抑制菲涅尔反射损失等的发生，能够提高使从光源12出射的光L扩散配光时的光利用效率。

此外，在本实施方式中，可提供一种具有能够使从这种光源12出射的光L高效地进行扩散配光的扩散配光光学系统10的车辆用灯具20。

图9示出通过模拟而相对于与图1所示的扩散配光光学系统10正对的假想铅垂屏幕投影出从扩散配光光学系统10出射的光时的光源像。图9是表示通过图1所示的扩散配光光学系统10在假想铅垂屏幕的面上形成的配光图案P的光度分布图。

作为比较例，图10示出在未设置第2透镜体11B、即将构成扩散配光光学系统10的4个透镜体11全部通过第1透镜体11A构成的情况下将从扩散配光光学系统出射的光投影在假想铅垂屏幕上时的光源像。图10是表示在未设置第2透镜体11B的情况下通过扩散配光光学系统在假想铅垂屏幕的面上形成的配光图案P的光度分布图。

如图9和图10所示，本实施方式的扩散配光光学系统10相比未设置第2透镜体11B的情况下的扩散配光光学系统，能够形成在车宽方向(Y轴方向)上使光大范围扩散的配光图案P。

另外，本发明不限于上述实施方式的内容，可以在不脱离本发明主旨的范围内施加各种的变更。

例如，在上述实施方式中，车辆用灯具20由4个灯体单元30构成，然而对构成车辆用灯具20的灯体单元30(构成扩散配光光学系统10的透镜体11)的数量不做特别限定，可以适当进行变更。

此外，在上述实施方式中，举例示出了扩散配光光学系统10由3个第1透镜体11A和1个第2透镜体11B构成的情况，然而不限于这种结构，也可以构成为设置多个第2透镜体11B。这种情况下，优选能够从车宽方向(Y轴方向)的最靠外侧(+Y轴侧)的透镜体11的位置起向内侧按顺序配置第2透镜体11B。由此，能够向车宽方向(Y轴方向)的外侧(+Y轴侧)高效地使光进行扩散配光。