JP5442321B2

JP5442321B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP5442321B2
Application number: JP2009132863A
Authority: JP
Inventors: 玉晃杉浦; 春馬湯浅; 麻美仲田; 浩哉小泉; 賢治延原
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: EP2211087A2; JP2010199053A; EP2211087B1; EP2211087A3

Description

本発明は灯具の光軸に沿った前方領域を光照射するとともに、光軸を離れた側方領域に向けて大きな角度で光照射を可能にした車両用灯具に関するものである。

近年の車両用灯具として光源にＬＥＤ等の発光素子を用いたものが提案されている。この種の灯具では発光素子から出射する光の光量はバルブ（電球）からの光に比較して少ないため、灯具の光度を高めるためには発光素子から出射した光の利用効率を高めることが好ましく、特許文献１，２の技術が提案されている。いずれも光軸方向に出射した光で灯具の前方領域を照明するとともに、光軸に対して大きな角度で側方に出射した光をレンズで屈折したり反射する等して前方領域に向けて照明光として利用するようにしたものである。

特開２００５−２０３１１１号公報特開２００６−５４０９２号公報

自動車の灯具では、自動車の前方又は後方に対して左右方向に広い角度範囲で光を照射することが要求されるものがある。例えば、ストップランプでは自動車の後方に向けられた光軸を中心に左右方向にそれぞれ４５°の範囲を所定の光度（例えば、０．３ｃｄ）で照射する配光特性が要求され、テールランプは同じく光軸に対して自動車の内側方向に４５°、外側方向に８０°の領域を所定の光度（例えば、０．０５ｃｄ）で照明する配光特性が要求される。そのため、特許文献１，２に記載の灯具をテールランプやストップランプに適用しようとすると、これらの灯具はいずれも灯具の前方領域を照明する際の光の利用効率を考慮したものであるため、側方の照射が不十分なものになり、テールランプやストップランプへの適用が難しい。特に、近年ではテールランプとストップランプを複合化して、ブレーキ操作時にテールランプの光量を増加させるテール＆ストップランプとして構成することが行われており、このランプに特許文献１，２の灯具を適用した場合、前方を照明する領域を拡大して仮にストップランプとして配光特性を満たすことができても、テールランプに要求される大きな角度で側方を照射する配光特性を満たすことは困難である。側方を照射する配光特性を満たすためには、これらのレンズに加えて側方を照射するためのレンズを追加したランプを構成することが考えられるが、追加するレンズによってランプ構造が複雑化し、ランプのコスト高をまねくおそれがある。

本発明の目的は、ランプの構造を複雑にすることなくテール＆ストップランプのように光軸に対して大きな角度で側方を照射することが可能な車両用灯具を提供するものである。

本発明は、光源と、光源から出射した光を所要の配光で照射させるためのレンズとを備えるランプからなる車両用灯具であって、レンズは底面を光源に対向配置した碗型に形成され、底面ないし一部の周辺領域において光源から出射された光の一部を灯具の光軸に沿った前方に向けて照射する前方照射領域と、レンズの他の一部の周辺領域において光源から出射された光の他の一部を灯具の側方に向けて照射する側方照射領域を備え、前方照射領域は、光源を通る光軸上に配置される中心前方照射領域と、中心前方照射領域の上側又は下側の少なくとも一方に配置される周辺前方照射領域を含み、側方照射領域は中心前方照射領域の左側又は右側の少なくとも一方に配置されることを特徴とする。

本発明の好ましい構成として、周辺前方照射領域は中心前方照射領域の上側及び下側の両方に配置される。また、側方照射領域は、光源からの光を光軸と交差する方向へ照射させる要素を含んでいる。さらに、側方照射領域は光源から出射した光を内面反射してレンズ内を導光させる反射面を備え、他の一部の周辺領域のレンズ開口縁部に設けられた反射面において側方に向けて反射するように構成される。特に、側方照射領域は、灯具の光軸に対して一方又は反対側の側方に少なくとも８０°の範囲まで照射する第１の側方照射領域と、灯具の光軸に対し一方の側方に少なくとも４５°の範囲まで照射する第２の側方照射領域とを備える。このように構成することで、自動車のテールランプ及びストップランプに要求される配光が得られる。

本発明において、レンズには光源から出射された光を前記レンズに導光するための導光凹部を備えており、この導光凹部のうち側方照射領域へ導光する光の光入射面は光源に対して凸面として形成されていることが好ましい。光源から出射した光を凸面で集光し、レンズの側方照射領域に導光する光量を多くして照射領域を大きくすることが可能になる。

本発明において、レンズは複数のレンズが正面から見て縦横方向に配列され、平板部を介して一体化された複合レンズとして構成されており、かつ平板部にはレンズを導光された光の一部をレンズの前方に向けて内面反射するサブ発光領域が構成される。レンズ以外の平板部においてもサブ発光領域から光が照射されるので、ランプ全体の照射面積を拡大することができる。なお、以下の説明においてレンズの内面での光の反射は一部の光を除いてあるいは全ての光が全反射の状態で反射されることになるが、文中では単に「反射」と記載している。

本発明によれば、ランプ内に１つのレンズを備えるのみで、ランプの光軸を含み、あるいは光軸に沿ったランプ前方領域の照射を行うとともに、光軸に対して４５°ないし８０°程度の大きな角度の側方領域の照射を行うことも可能になり、大きな角度での照射が要求されるランプを簡易な構成で実現することが可能になる。また、導光凹部の一部の光入射面を凸面で形成し、あるいはレンズ間の平板部にサブ発光領域を形成することで、導光効率を高め、あるいは発光面積を拡大し、ランプの照射領域を拡大することが可能になる。

本発明の実施形態１の正面図。実施形態１の要部の概略構成を示す部分分解斜視図。図１のIII −III 線に沿ったインナーレンズの拡大断面図。図３Ａにおける光線の光路図。図１のIV−IV線に沿ったインナーレンズの拡大断面図。図４Ａにおける光線の光路図。インナーレンズの開口縁部の拡大断面図。実施形態２のインナーレンズの断面図。図６Ａにおける光線の光路図。実施形態２における導光凹部の光入射面の凸面と凹面による照明領域を比較して示す図。実施形態３の正面図。図８のIX−IX線に沿った拡大断面図。図９Ａにおける光線の光路図。実施形態３の変形例の正面図。サブレンズステップの変形例の断面図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車の右側のリアコンビネーションランプＲＣＬに適用した実施形態１の一部を破断した正面図である。矩形の容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口に取着されたアウターレンズ１２とでランプハウジング１が構成されており、このランプハウジング１にテール＆ストップランプＴ＆ＳＬとバックアップランプＢＵＬとターンシグナルランプＴＳＬが一体に組み込まれている。バックアップランプＢＵＬとターンシグナルランプＴＳＬについては本発明と直接関係がないので説明は省略する。テール＆ストップランプＴ＆ＳＬは、図２に概略分解斜視図を示すように、複数のＬＥＤ等の発光素子２１を回路基板２２に配列搭載した光源部２と、この光源部２の前面側に配置されて詳細を後述する複数のインナーレンズ３１，３２を平板部３０を介して一体化した透光部材からなる複合インナーレンズ３とで構成されている。そして、発光素子２１から出射した光を複合インナーレンズ３に入射させ、この複合インナーレンズ３において屈折し、あるいは内面反射させて複合インナーレンズ３内を導光した上で所要の配光特性で出射させるように構成されている。また、光源部２は複数の発光素子２１に印加する電流を切り替えることにより発光強度が変化され、低光度で発光されたときにはテールランプとして機能し、高光度で発光されたときにはストップランプとして機能するように構成されている。

図３Ａは図１のIII −III 線に沿った発光素子を含むインナーレンズの拡大断面図、図４Ａは図１のIV−IV線に沿った同じく拡大断面図である。また、図３Ｂと図４Ｂはそれぞれ図３Ａ，図４Ａにおいて発光素子が発光したときに出射される光の光路図である。なお、図３Ａ及び図４Ａでは図が煩雑になることを避けるために断面ハッチングは省略し、図３Ｂ，図４Ｂでは同じ趣旨で主要部分の符号のみを記載している。これらの図において、前記発光素子２１はＬＥＤチップ２１１をベース２１２に表面実装し、半球型の封止樹脂２１３で覆った構成であり、ベース２１２に設けた電極２１４を通して電流を通流することによりＬＥＤチップ２１１が発光し、封止樹脂２１３を通して所要の特性で光が出射される。通流する電流を制御することにより発光強度を低光度と高光度に切り替えることが可能である。また、この実施形態１では、４つの発光素子２１を回路基板２２に枡目状に配置して搭載するとともに、複合インナーレンズ３はこれら４つの発光素子２１のそれぞれに対応して４つのインナーレンズ３１と３２を上下左右に配置した一体化した複合型レンズとして構成したものである。

前記複合インナーレンズ３の構成を詳細に説明する。前記４つのインナーレンズ３１，３２において、上下に配置された同一符号のインナーレンズ３１又は３２は同じ構成であるが、左右に配置されたインナーレンズ３１と３２は後述するように一部の構成において相違している。先ず、図３Ａ及び図３Ｂを参照してインナーレンズ３１の構成について説明する。インナーレンズ３１は概ね碗状に形成されており、その中心軸はリアコンビネーションランプＲＣＬの光軸Ｏｘとなり、かつ前記発光素子２１の光軸に一致されている。インナーレンズ３１の光軸Ｏｘを含む底面には後述する形状に凹設した導光凹部３３が形成され、前記発光素子２１はこの導光凹部３３内に配置され、発光素子２１から出射した光はこの導光凹部３３の内面からインナーレンズ３１内に導光されるようになっている。

導光凹部３３は上底面３３ａはほぼ光軸Ｏｘに対して垂直な平面に形成されているが、内周面３３ｂは発光素子２１の発光点を焦点とする凸面よりも若干曲率半径が大きな曲線を円周方向に包絡した曲面として構成されている。これにより、発光素子２１から出射した光のうち、上底面３３ａに投射された光はこの上底面３３ａで屈折されてインナーレンズ３１内に導光され、内周面３３ｂに投射された光は同じく屈折されたときに拡散度合いが抑えられた光線、ここでは平行に近い光線に絞られてインナーレンズ３１の周側面に向けて導光されることになる。

前記インナーレンズ３１の内底面３４ａは前記導光凹部３３の上底面３３ａに対応して光軸Ｏｘにほぼ垂直な平面に形成されており、前記導光凹部３３の上底面３３ａに入射されてインナーレンズ３１内に導光された光は内底面３４ａで若干屈折されてインナーレンズ３１を透過し、光軸Ｏｘに対し上下にほぼ２０°の範囲で前方に向けて光を出射して照射を行う中心前方照射領域Ａ０として構成されている。

前記インナーレンズ３１の中心前方照射領域Ａ０の周囲の周辺部位は光軸Ｏｘ方向に２つの領域に区画されており、底面側に位置する周辺部位は中帯前方照射領域Ａ１として構成されている。この中帯前方照射領域Ａ１では、外周面３４ｂは前記発光素子２１の発光光を光軸Ｏｘ方向（前方方向）へ向け反射させる略放物面として構成しており、前記導光凹部３３の内周面３３ｂから入射されて導光されて来る光の一部を光軸Ｏｘに沿って向けた平行光として反射する。また、中帯前方照射領域Ａ１の内周面３４ｃは発光素子２１の発光点を頂点とする円錐面として構成されるとともに、その前側端面３４ｄは断面が光軸Ｏｘに向けた凸球面で光軸Ｏｘを中心とする円環面として形成されており、前記外周面３４ｂで反射された平行光を集光するように屈折して光軸Ｏｘに対し左右にそれぞれ略２０°の範囲で前方に向けて光を出射する。

前記中帯前方照射領域Ａ１のさらに周辺部位は正面から見て円周方向に上下、左右に４つの部位に区画されており、上下周辺部位Ａ２と左右周辺部位Ａ３は断面形状が相違している。上下周辺部位Ａ２は光軸Ｏｘに対して対称な形状であり、周辺前方照射領域として構成されている。この周辺前方照射領域Ａ２において、外周面３５ａは中帯前方照射領域Ａ１の外周面３４ｂと同様に前記発光素子２１の発光点を焦点とする回転放物面として構成されており、前記導光凹部３３の内周面３３ｂから入射されて導光されて来る光の一部を光軸Ｏｘに沿った平行光として反射する。一方、内周面３５ｂは前記中心前方照射領域Ａ０の内周面３４ｄに隣接し、発光素子２１を頂点とする円錐面として形成されるとともに、これにつながる領域は光軸に平行な円筒面３５ｃに形成される。そして、上下周辺部位Ａ２の開口端面３５ｄは光軸Ｏｘに向けた凸球面に形成されており、前記外周面３５ａで反射された平行光を集光するように屈折して光軸Ｏｘに沿った方向に出射する。以上の構成はインナーレンズ３２についても同じであり、同一符号を付して説明は省略する。

一方、インナーレンズ３１において、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、前記左右周辺部位Ａ３は側方照射領域として構成されている。この側方照射領域Ａ３の外周面３５ａの構成は上下の周辺前方照射領域Ａ２と同じである。すなわち、前記発光素子２１の発光光を光軸Ｏｘ方向（前方方向）へ向け反射させる略放物面として構成しており、前記導光凹部３３の内周面３３ｂから入射されて導光されて来る光の一部を光軸Ｏｘに沿った平行光として反射する。また、内周面３３ｂの構成も上下の周辺前方照射領域Ａ２と同じである。一方、側方照射領域Ａ３は右周辺部位と左周辺部位とで構成が相違している。右周辺部位は第１の側方照射領域Ａ３Ｒ１として構成され、光軸Ｏｘに平行な円筒面３５ｅと、所要の曲率半径の凸面を円周方向に包絡した形状とされ、外周面３５ａで反射された平行光を光軸Ｏｘに対しほぼ４５度から９０度の範囲で右側に向けて集光しながら反射する凸型反射面３５ｆとで構成されている。また、左周辺部位は第２の側方照射領域Ａ３Ｒ２として構成され、開口縁部内面は所要の曲率半径の凸面を円周方向に包絡した形状とされ、外周面３５ａで反射された平行光を左側に向けて集光しながら反射する凸型反射面３５ｇとして構成されている。さらに、このインナーレンズ３１の左側の開口縁部と、これに隣接している左側に配置されたインナーレンズ３２の開口縁部との間に微小寸法の間隙３６が確保されており、この間隙３６に臨む開口縁部外面３６ａは光軸Ｏｘにほぼ平行な円筒面として形成され、前記凸型反射面３５ｇで反射した光を光軸Ｏｘに対してほぼ１５°から５５°の範囲で左側に向けて屈折して出射させるようになっている。

他方、前記インナーレンズ３２では、前記インナーレンズ３１に比較すると中心前方照射領域Ａ０と、中帯前方照射領域Ａ１と、その周囲の上下に配置された周辺前方照射領域Ａ２の構成はインナーレンズ３１と同じであるので等価な部分に同一符号を付して説明は省略し、インナーレンズ３１と構成が異なる左右周辺部位の構成について説明する。図４Ａ及び図４Ｂをおいて、インナーレンズ３２の第１の側方照射領域Ａ３Ｌ１としての左周辺部位において、外周面３５ａはインナーレンズ３１と同様に発光素子２１の発光光を光軸Ｏｘ方向（前方方向）へ向け反射させる略放物面として構成しており、内周面３５ｅは光軸に平行な円筒面で形成され、前記導光凹部３３の内周面３３ｂから入射されて導光されて来る光の一部を光軸Ｏｘに沿った平行光として反射する。また、開口縁部の外側の凸型反射面３５ｈは所要の曲率半径の凸面に形成されており、外周面３５ａで反射された平行光を光軸Ｏｘに対してほぼ４５度から９０度の範囲で右側に向けて集光しながら反射するように構成されている。右周辺部位の第２の側方照射領域Ａ３Ｌ２はインナーレンズ３１の第２の側方照射領域Ａ３Ｒ２と線対称な形状であり、所要の曲率半径の凸面に形成され、外周面３５ａで反射された平行光を光軸Ｏｘに対して右側に向けて集光しながら反射する凸型反射面３５ｇとして構成されている。このインナーレンズ３２においても、隣接するインナーレンズ３１との間に確保されている微小寸法の間隙３６に臨む開口縁部外面３６ａは光軸にほぼ平行な円筒面として形成され、凸型反射面３５ｈで反射した光を光軸Ｏｘに対して１５°から５５°の範囲で右側に向けて屈折して出射させるようになっている。

このように構成されたテール＆ストップランプＴ＆ＳＬでは、図３Ｂ及び図４Ｂを参照すると、発光素子２１に通電して発光すると、発光素子２１から出射された光のうち、光軸Ｏｘに対して上下にほぼ２０°、左右にほぼ３０°の範囲内に向けられた光はインナーレンズ３１，３２の導光凹部３３の上底面３３ａにおいて若干屈折されてインナーレンズ３１，３２内を導光し、インナーレンズ３１，３２の内底面３４ａで若干屈折されて出射される。したがって、インナーレンズ３１，３２の中心前方照射領域Ａ０によって光軸Ｏｘを含む領域において光軸Ｏｘに対し左右にほぼ３０°の角度範囲でランプの前方、すなわち自動車の後方を照射する。

また、発光素子２１から出射された光のうち、光軸Ｏｘに対して上下にほぼ２０°左右にほぼ３０°よりも大きな角度で出射された光はインナーレンズ３１，３２の導光凹部３３の内周面３３ｂにおいて直進状態でインナーレンズ３１，３２に導入される。そして、中帯前方照射領域Ａ１の外周面３４ａの回転放物面形状によって光軸Ｏｘに沿った平行光として反射されてインナーレンズ３１，３２内を導光される。導光された光は凸球面３４ｄにおいて集光された状態で光軸Ｏｘに沿った方向に出射される。出射された光は凸球面３４ｄの前方の直近位置で一旦集光されるが、その後は拡散された状態となり、自動車の後方に向けて光軸Ｏｘを中心にした光軸Ｏｘに対し上下方向に２０°、左右方向に３０°の楕円状の範囲内に照射される。

また、インナーレンズ３１，３２の各上下の周辺前方照射領域Ａ２では、インナーレンズ３１，３２の導光凹部３３の内周面３３ｂからインナーレンズ３１，３２に導入された光は当該周辺前方照射領域Ａ２の外周面３５ａの回転放物面の形状によって光軸Ｏｘに沿った平行光として反射されてインナーレンズ３１，３２内を導光され、開口端面に形成された凸球面３５ｄにおいて集光された状態で光軸Ｏｘに沿った方向に出射される。出射された光は凸球面３５ｄの前方の直近位置で一旦集光され、その後は拡散された状態となり、自動車の後方に向けて光軸Ｏｘに対し左右にほぼ３０°の範囲内で照射される。

一方、インナーレンズ３１，３２の左右の各周辺部位で構成される側方照射領域Ａ３では、インナーレンズ３１，３２の導光凹部３３の内周面３３ｂからインナーレンズ３１，３２に導入された光は当該側方照射領域Ａ３の外周面３５ａの回転放物面の形状によって光軸Ｏｘに沿った平行光として反射されてインナーレンズ３１，３２内を導光される。右側に配置されたインナーレンズ３１では、第１の側方照射領域Ａ３Ｒ１として構成された右周辺部位では、外周面３５ａで反射された光は開口縁部内面に形成された凸型反射面３５ｆにおいて光軸Ｏｘに対しほぼ４５°から９０°の範囲で右側に向けて全反射される。この反射された光は一旦集光されるがその後は拡散光として自動車の右方向に出射される。第２の側方照射領域Ａ３Ｒ２として構成された左周辺部位では、外周面３５ａで反射された光は凸型反射面３５ｇで反射され、開口縁部外面３６ａで屈折されて一旦集光された後、拡散光として光軸に対してほぼ１５°から５５°の範囲で自動車の左側に向けて出射される。このとき、照射される光は凸型反射面３５ｇで反射されたときに一旦集光された上で開口縁部外面３６ａで屈折されるので一旦集光された光の集光点を隣接する左側のインナーレンズ３２の開口縁部よりも前方に位置させることが可能になり、照射される光はこの集光点から拡散されるので、左側のインナーレンズ３２の開口縁部に干渉して光照射の障害になることが防止される。

他方、左側のインナーレンズ３２の左右の各周辺部位で構成される側方照射領域Ａ３Ｌ１，Ａ３Ｌ２では、インナーレンズ３２の導光凹部３３の内周面３３ｂからインナーレンズ３２に導入された光は当該側方照射領域Ａ３Ｌ１，Ａ３Ｌ２の外周面３５ａの回転放物面形状によって光軸Ｏｘに沿った平行光として反射されてインナーレンズ３２内を導光される。第１の側方照射領域Ａ３Ｌ１として構成された左周辺部位では、外周面３５ａで反射された光は凸型反射面３５ｈにおいて光軸Ｏｘに対しほぼ４５°から９０°の範囲で右側に向けて反射される。この反射された光は一旦集光されるがその後は拡散光として自動車の右方向に出射される。第２の側方照射領域Ａ３Ｌ２として構成された右周辺部位では、外周面３５ａで反射された光は凸型反射面３５ｇで反射され、開口縁部外面３５ｉで屈折されて一旦集光された後、拡散光として光軸Ｏｘに対してほぼ１５°から５５°の範囲で自動車の右側に向けて出射される。このときにも、照射される光は凸型反射面３５ｇで反射されて集光された上で開口縁部外面３６ａで屈折されるので一旦集光された光の集光点を隣接する右側のインナーレンズ３１の開口縁部よりも前方に位置させることが可能になり、照射される光はこの集光点から拡散されることになるので、右側のインナーレンズ３１の開口縁部に干渉して光照射の障害になることが防止される。

したがって、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬをテールランプとして機能させるべく各発光素子２１を低光度で発光したときには、中心前方照射領域Ａ０と中帯前方照射領域Ａ１、さらには周辺前方照射領域Ａ２から出射される光により自動車の後方への配光が行われる。また、インナーレンズ３１，３２の左右周辺部位で構成された第１の側方照射領域Ａ３Ｒ１，Ａ３Ｌ１から出射される光により自動車の右方向へほぼ９０°までの範囲の配光が行われ、第２の側方照射領域Ａ３Ｒ２，Ａ３Ｌ２から出射される光により自動車の左方向へほぼ５５°までの範囲の配光が行われる。これにより、テールランプに要求される配光を満たすことができる。

また、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬをストップランプとして機能させるべく各発光素子２１を高光度で発光したときには、中心前方照射領域Ａ０と中帯前方照射領域Ａ１、さらには周辺前方照射領域Ａ２から出射される光により自動車の後方への配光が行われる。このとき、インナーレンズ３１，３２の左右周辺部位で構成された第１及び第２側方照射領域Ａ３Ｒ１，Ａ３Ｒ２，Ａ３Ｌ１，Ａ３Ｌ２から出射される光により自動車の右方向へほぼ９０°までの範囲、及び左方向へほぼ５５°までの範囲の配光が行われることは同じである。これにより、テールランプに要求される配光を満たすことができる。

以上は右側のテール＆ストップランプについて説明したが、左側のテール＆ストップランプはインナーレンズの形状を左右対称に形成することにより、自動車の左方向ヘほぼ９０°までの範囲、及び右方向へほぼ５５°までの範囲の配光を行うことができることは言うまでもない。

ここで、実施形態１ではインナーレンズ３１，３２の左右の周辺部位に設けた側方照射領域の開口縁部の肉厚寸法を回転放物面形状の外側面３５ａで反射される平行光の光束幅よりも両側に所要寸法だけ拡大した余裕部を設けている。図５（ａ）はその一部、ここでは左側のインナーレンズ３２の左側の第１の側方照射領域Ａ３Ｌ１の一部の拡大断面図であり、インナーレンズ３２の円筒面３５ｅと凸型反射面３５ｈを樹脂成形金型によって樹脂成形する際に開口縁部に同図に示すように「カッターＲ」と称する後退部ＣＲが生じることを考慮したものである。この後退部ＣＲは、金型製造時における角部の加工精度や樹脂成形時に生じるいわゆる「ひけ」によって生じるものと考えられる。この後退部ＣＲが生じると、開口縁部に形成する円筒面３５ｅの先端側の形状が崩れ、凸型反射面３５ｈの全面において設計通りの反射が行われなくなり配光に影響を及ぼすことになる。図５（ａ）では、破線で示す凸型反射面３５ｈの設計形状に対して実線のような後退部ＣＲが生じると、破線部に向けて導光された光が凸型反射面３５ｈにおいて適切に反射されなくなり、配光の損失となる。そこで、図５（ｂ）に示すように、必要とされるインナーレンズ３２の肉厚寸法Ｄ０に対してそれぞれ両側に所定寸法Ｄ１の余裕部Ｍを設けた構成とする。この余裕部Ｍを設けることにより「カッターＲ」による後退部ＣＲが生じて凸型反射面３５ｈの先端部に形状の崩れが生じても凸型反射面３５ｈに入射されてくる平行光は後退部ＣＲに入射されることはなくなり、全ての光が凸型反射面３５ｈで反射されるため配光に影響が及ぼされることはない。余裕部Ｍはインナーレンズを構成する樹脂材料や開口縁部の凸型反射面の寸法等によって相違するが、一般的に０．５ｍｍ程度確保すれば効果的である。この構成はインナーレンズ３１，３２の他の開口縁部の構成について同様に適用可能である。

（実施形態２）
図６Ａは本発明の実施形態２のインナーレンズ３１Ａの断面図である。この実施形態２では本発明をストップランプに適用したものである。ストップランプは光軸に対して左右にほぼ４５度の範囲で照射することが要求される。インナーレンズ３１Ａの中心前方照射領域Ａ０、中帯前方照射領域Ａ１の構成は実施形態１と同じである。また、インナーレンズの上下の周辺部位に形成する周辺前方照射領域Ａ２の構成も実施形態１と同じである。ただし、具体的な形状は実施形態１とは若干相違しており、照射する光の方向も図６Ｂを参照して後述するように光軸Ｏｘに対して互いに左右反対方向に向けられている点で実施形態１とは相違しているが基本的な構成は同じである。同じ部分には実施形態１と同じ符号を付して説明は省略する。ここでインナーレンズの左右の周辺部位に形成する側方照射領域Ａ３の構成として、周辺部位の外周面３７ａと内周面３７ｂは単純な平行円錐面に形成し、これら円錐面３７ａ，３７ｂにおいて光を反射させて周辺部位の内部を導光させるように構成している。そして、内周面３７ｂは開口端縁まで延長形成しているが、外周面３７ａは開口端縁までは延長しておらず、開口端縁においては内周面３７ｂで反射した光を全反射させることなく外周方向に向けて出射させるように周面の角度を内周面３７ｂに対して大きな角度で交差する出射面３７ｃとして構成している。

このようにすることで、図６Ｂに示すように、発光素子２１から出射された光は、インナーレンズ３１Ａの中心前方照射領域Ａ０、中帯前方照射領域Ａ１、及び図には表れない周辺前方照射領域においては実施形態１と同様に光軸に対して左右にそれぞれほぼ２０度の範囲内でランプの前方に向けて照射されることになる。一方、インナーレンズ３１Ａの側方照射領域Ａ３においては、インナーレンズ３１Ａに導入された光は外周面３７ａと内周面３７ｂとで全反射を繰り返しながらインナーレンズ３１Ａの内部を導光された後、開口端縁において内周面３７ｂにより反射され出射面３７ｃで屈折して光軸Ｏｘに対して左右にそれぞれほぼ４５°の方向に向けて照射される。これにより、自動車の後方の左右４５°の範囲を照射し、要求される配光を満たすことになる。

ここで、前記した実施形態１においてはインナーレンズ３１，３２の導光凹部３３の内周面３３ｂの断面形状を発光素子２１に対して、すなわち光源に対して凸面に形成している。同様に、実施形態２においても、インナーレンズ３１Ａの導光凹部３３の内周面３３ｂの断面形状を光源としての発光素子２１に対して凸面に形成している。このように構成することで、発光素子２１から出射した光を高い効率でインナーレンズ３１，３２，３１Ａ内を導光させ、照射光度を高めるとともに、同じ光度での照射範囲を広くすることができるようになる。

例えば、実施形態２のインナーレンズ３１Ａを用いて説明すると、図７（ａ）において、発光素子２１から出射された光のうち、光軸Ｏｘに対して大きな角度で出射された光が内周面３３ｂに入射される。この内周面３３ｂは断面が凸面、ここでは発光素子２１の発光点を焦点とする曲率半径よりも幾分大きな半径の円弧断面とされているので、内周面３３ｂに入射された光は集光されてインナーレンズ３１Ａ内を導光されることになる。このとき、発光素子２１から出射された光は内周面３３ｂにおいて拡散度合いが抑制されて光軸を通る任意の平面において平行光に近い光線とされ、全体としては円錐状の照射光となる。そのため、インナーレンズ３１Ａの内面に対する投射角（入射角）が大きくなり、インナーレンズ３１Ａの周辺部位の外周面３７ａと内周面３７ｂの各面で反射される光の割合が高く、導光効率が高められる。そのため、インナーレンズ３１Ａの側方照射領域Ａ３まで導光される導光効率が高められ、側方照射領域Ａ３から出射される光量が大きくなる。したがって、光軸Ｏｘを中心にした照射光度は同図（ａ）の下段に示すように光度のピーク値が半減するまでの照射領域Ｓ１が広くて裾野の広い特性となり、高い光度で広い領域を照射することが可能になる。

これに対して、仮に図７（ｂ）のように、導光凹部３３の内周面３３ｂを凹面に形成したインナーレンズ３１Ｂを設計したとする。発光素子２１から出射された光のうち、光軸Ｏｘに対して大きな角度で出射された光が内周面３３ｂに入射される。この内周面３３ｂは断面が凹面の円弧断面とされているので、内周面３３ｂに入射された光は拡散度合いが増加されてインナーレンズ３１Ｂ内に導光されることになる。そのため、インナーレンズ３１Ｂの内面に対する投射角（入射角）が小さくなり、インナーレンズ３１Ｂの外周面３４ｂや３７ａから洩れ出す光が多くなってインナーレンズ３１Ｂの内面で反射される光の割合は少なくなり、導光効率が低下される。これによりインナーレンズ３１Ｂの側方照射領域Ａ３まで導光される光量が低下し、側方照射領域Ａ３から正面方向に向けて出射される光量が小さくなる。したがって、インナーレンズ３１Ｂにおいては、図７（ｂ）の下段に示すように、光軸Ｏｘを中心にした照射光度は同図のように光度のピーク値が半減するまでの照射領域Ｓ２はインナーレンズ３１Ａよりも狭くて裾野の狭い特性となり、広い領域を高い光度で照射することができなくなってしまう。

（実施形態３）
実施形態１のテール＆ストップランプＴ＆ＳＬは、インナーレンズ３１，３２を一体化している平板部３０では、インナーレンズ３１と３２の間の領域まで光が導光され難く、この領域がインナーレンズ３１，３２の領域よりも暗くなる。そのため、その分テール＆ストップランプＴ＆ＳＬの発光領域が低減され、ランプの視認性が低下するという問題がある。実施形態３では、図８に示すように、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬのインナーレンズ３１，３２に隣接する領域にサブ発光領域Ａ４を形成したものである。なお、図８において図１と等価な部分には同一符号を付してある。ここでは、サブ発光領域Ａ４は、円形をしたインナーレンズ３１，３２で挟まれる平板部３０の領域に糸巻き型に形成し、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬの周辺領域でインナーレンズ３１，３２に隣接する領域に縦に半割りした糸巻き型に形成している。

図９Ａは図８のIX−IX線断面図であり、実施形態１と等価な部分には同一符号を付してある。正面から見て斜め方向に隣接するインナーレンズ３１，３２の平板部３０は、両インナーレンズの側方照射領域Ａ３を互いに連結しているが、この連結した部位の平板部３０に区画された正方形又は三角形のサブ発光領域Ａ４の内面に断面が階段状をしたサブレンズステップ３０ａを形成している。このサブレンズステップ３０ａは正面から見てサイズの異なる相似形をした複数の糸巻き型あるいはその半割り形状を同心に配置したパターンとしており、各インナーレンズ３１又は３２から離れるのにしたがって平板部３０の肉厚を段階的に低減させるとともに、各段部間は光軸Ｏｘに対して傾斜した傾斜面からなる反射面３０ｂとした構成である。また、これに対応してインナーレンズ３１，３２の側方照射領域Ａ３の一部、すなわち、前記サブ発光領域Ａ４に対向する周面領域に外面を内径方向に倒したテーパ面からなる側方ステップ３０ｃを形成している。

実施形態３では、図９Ｂに示すように、発光素子２１から出射されてインナーレンズ３１，３２を導光され、側方照射領域Ａ２まで導光された光の一部は、側方ステップ３０ｃの内面において光軸Ｏｘに対してほぼ９０度の角度で反射され、インナーレンズ３１，３２を連結している平板部３０に向けて導光される。平板部３０に導光された光はサブレンズステップ３０ａの各反射面３０ｂにおいて反射され、平板部３０の正面から光軸Ｏｘに沿った前方に出射される。これにより、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬを点灯したときには、インナーレンズ３１，３２が発光するとともに、インナーレンズ３１，３２を導光してきた光によってサブ発光領域Ａ４も発光状態となる。これにより、テール＆ストップランプＴ＆ＳＬの全体の発光面積が拡大され、ランプの視認性が向上されることになる。

実施形態１，２，３ではインナーレンズ３１，３２を正面からみて円形をした碗型に構成しているが、矩形あるいは多角形をした碗型、すなわち角錘容器型をしたインナーレンズとして構成することも可能である。例えば、図１０のようにインナーレンズとして正面形状が六角形をしたインナーレンズ３１Ｃ，３２Ｃを形成し、これを枡目状に配置するとともに、各インナーレンズ３１Ｃ，３２Ｃ間の平板部３０にサブ発光領域Ａ４を配設している。この場合にはサブ発光領域Ａ４の形状は菱形や、菱形を２分した三角形となる。なお、六角形をしたインナーレンズ３１Ｃ，３２Ｃは、逆三角形をした反射面を円周方向に配列して角型花弁状に構成することによって実現でき、これらのインナーレンズ３１Ｃ，３２Ｃの断面形状は実施形態１のインナーレンズ３１，３２とほぼ同じ形状である。

ここで、サブ発光領域Ａ４を構成するサブレンズステップ（図９Ａ，９Ｂにおいて符号３０ａで示したレンズステップ）の正面形状は図１０に示したように、所定の方向、ここでは左右方向に延びるステップを上下方向に配列した横格子状であってもよい。あるいは、図示は省略するが、複数のステップを点状に配列したパターンであってもよい。また、サブレンズステップの断面形状は図１１（ａ）に示すように、平板部３０の内面に複数のＶ字溝を形成したサブレンズステップ３０ｄ、あるいは図１１（ｂ）に示すように、複数の円弧溝で構成したサブレンズステップ３０ｅであってもよい。

実施形態１，２では第１の側方照射領域として４５°から９０°までの側方領域を照射し、第２の側方照射領域として１５°から５５°までの側方領域を照射するように構成した例を示しているが、これらの照射領域の角度範囲は要求される灯具の配光に応じて適宜変更可能である。この場合には側方照射領域の開口縁部に形成する凸型反射面の形状を適宜に変更することで対応可能である。また、前記各実施形態では光源にＬＥＤを用いているが、レーザダイオード等の他の発光素子を用いることもでき、さらにはバルブ（電球）を光源とした灯具への適用も可能である。

本発明は単一のレンズで光源から出射した光で灯具の前方を照射すると同時に側方の広い範囲にわたって照射することが要求される灯具であれば自動車用の灯具に限られる種々の車両用の灯具として利用することが可能である。

１ランプハウジング
２光源部
３複合インナーレンズ
１１ランプボディ
１２前面レンズ
２１発光素子
２２回路基板
３０平板部
３１，３２インナーレンズ
３１Ｃ，３２Ｃインナーレンズ
Ａ０中心前方照射領域
Ａ１中帯前方照射領域
Ａ２周辺前方照射領域
Ａ３側方照射領域
Ａ３Ｒ１，Ａ３Ｌ１第１の側方照射領域
Ａ３Ｒ２，Ａ３Ｌ２第２の側方照射領域
Ａ４サブ発光領域

Claims

光源と、光源から出射した光を所要の配光で照射させるためのレンズとを備える車両用灯具であって、前記レンズは中心底面を前記光源に対向配置した碗型に形成され、底面ないし一部の周辺領域において前記光源から出射された光の一部を灯具の光軸に沿った前方に向けて照射する前方照射領域と、前記レンズの他の一部の周辺領域において前記光源から出射された光の他の一部を灯具の側方に向けて照射する側方照射領域を備え、前記前方照射領域は、光源を通る光軸上に配置される中心前方照射領域と、前記中心前方照射領域の上側又は下側の少なくとも一方に配置される周辺前方照射領域を含み、前記側方照射領域は前記中心前方照射領域の左側又は右側の少なくとも一方に配置されることを特徴とする車両用灯具。
前記周辺前方照射領域は前記中心前方照射領域の上側及び下側の両方に配置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。
前記側方照射領域は、前記光源からの光を光軸と交差する方向へ照射させる要素を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
前記側方照射領域は、前記光源から出射した光を内面反射しながらレンズ内を導光させる反射面を備え、前記他の一部の周辺領域のレンズ開口縁部に設けられた反射面において側方に向けて反射するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用灯具。
前記側方照射領域は、前記光軸に対して一方又は反対側の側方に少なくとも８０度の範囲まで照射する第１の側方照射領域と、灯具の光軸に対し一方の側方に少なくとも４５度の範囲まで照射する第２の側方照射領域とを備えることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
前記レンズには前記光源から出射された光を前記レンズに導光するための導光凹部を備えており、この導光凹部のうち、前記側方照射領域へ導光する光の光入射面は前記光源に対して凸面として形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用灯具。
前記レンズは複数のレンズが正面から見て縦横方向に配列され、かつ平板部を介して一体化された複合レンズとして構成されており、前記平板部には前記レンズを導光された光の一部をレンズの前方に向けて内面反射するサブ発光領域が構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車両用灯具。