JP2006210295A - 車両用灯具および車両用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られない点にある。
【解決手段】発光体５から構成されている半導体型光源１と、発光体５からの光を、発光体５の形状を任意の方向に伸延した像Ｉ１〜Ｉ３であって、スポット配光パターンＳＰとして出射するレンズ２と、を備える。このレンズ２が、基本レンズ２Ａを伸延方向に対して交差する方向に２等分し、この２等分した分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒを左右方向に伸延し、伸延された２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの離間部に繋レンズ２Ｃを設け、２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒと繋レンズ２Ｃとを一体化したレンズから構成されている。この結果、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンＳＰが得られる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、ＬＥＤやＥＬ（有機ＥＬ）などの半導体型発光素子を光源とする車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、ヘッドランプから出射（放射、照射、投影）される基本配光パターンに対して、スポット配光パターンを出射する車両用灯具に関するものである。また、この発明は、基本配光パターンとスポット配光パターンとをそれぞれ出射する車両用前照灯装置に関するものである。

この種の車両用灯具および車両用前照灯装置（以下、「車両用前照灯システム」と称する）は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。以下、この車両用前照灯システムについて説明する。なお、括弧つきの符号は、特許文献１、特許文献２にそれぞれ対応する。前者の車両用前照灯システム（特許文献１）は、発光ダイオード（１１）、（２１）を光源とする凸型発光体（１０）と扇型発光体（２０）とから構成されている。凸型発光体（１０）は、スポット的な配光を外部に出射する。扇型発光体（２０）は、幅広な配光を外部に出射する。前記の配光を合成することにより、カットライン（ＣＬ）を有するロービームの配光が得られる。一方、後者の車両用前照灯システム（特許文献２）は、発光ダイオード（３２）、（５２Ａ）、（５２Ｂ）、（７２）を光源とする灯具ユニット（２０）、（４０Ａ）、（４０Ｂ）、（６０）から構成されている。前記灯具ユニット（２０）は、水平および斜めカットオフライン（ＣＬ１）、（ＣＬ２）を有するカットオフライン形成用パターン（Ｐａ）を外部に出射する。前記灯具ユニット（４０Ａ）は、水平カットオフライン（ＣＬ１）に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）を外部に出射する。前記灯具ユニット（４０Ｂ）は、斜めカットオフライン（ＣＬ２）に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ２）を外部に出射する。前記灯具ユニット（６０）は、拡散領域形成用パターン（Ｐｃ）を外部に出射する。前記のパターン（Ｐａ）、（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）、（Ｐｃ）を合成することにより、所定のロービーム用配光パターン（ＰＬ）が得られる。

ところが、前者は、凸型発光体（１０）からスポット的な配光がただ単に外部に出射されだけであり、また、後者は、灯具ユニット（４０Ａ）、（４０Ｂ）からホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）がただ単に外部に出射されるだけである。このために、両者は、任意の方向に伸延させたスポット的な配光またホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）が得られないという課題がある。

特開２００４−７１４０９号公報 特開２００４−９５４８０号公報

この発明が解決しようとする問題点は、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られない点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、発光体から構成されている半導体型光源と、前記発光体からの光を、前記発光体の形状を任意の方向に伸延した像であって、スポット配光パターンとして出射するレンズと、を備え、前記レンズが、基本レンズを伸延方向に対して交差する方向に複数個に分割し、この複数個の分割基本レンズを任意の方向に伸延し、伸延された複数個の分割基本レンズの離間部に繋レンズを設け、複数個の分割基本レンズと繋レンズとを一体化したレンズから構成されている、ことを特徴とする。また、この発明（請求項７にかかる発明）の車両用前照灯装置は、基本配光パターンを外部に出射するヘッドランプと、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンを外部に出射する前記の車両用灯具と、を備えることを特徴とする。

この発明の車両用前照灯システムは、レンズの作用により、半導体型光源の発光体からの光を、発光体の形状を任意の方向に伸延させた像であってスポット配光パターンとして出射させることができる。この結果、この発明の車両用前照灯システムは、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られるので、車両用前照灯システムに適した配光パターンが簡単にかつ確実に得ることができる。

以下、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例のうちの４例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。この実施例は、車両（自動車）が左側通行の場合の車両用前照灯システムについて説明する。車両が右側通行の場合の車両用前照灯システムは、構造や配光パターンなどがほぼ左右逆となる。図５、図９、図２０、図２１は、コンピュータのシミュレーションで得られたスクリーン上の配光パターンを簡略化して示す等光度曲線の説明図であって、中央の等光度曲線は、高光度帯であって、その他の曲線は、外に行くにしたがって低くなる光度帯である。たとえば、図５、図２０の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。また、図９（Ａ）、図２１（Ａ）の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、１０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。さらに、図９（Ｂ）、図２１（Ｂ）の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、２０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。さらにまた、図９（Ｃ）、図２１（Ｃ）の中央の等光度曲線は、２００００（ｃｄ）であり、以下、１００００（ｃｄ）、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、１０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。

この明細書および図面において、符号「Ｆ」は、車両の前進方向であって、ドライバー側から見た前側を示す。符号「Ｂ」は、車両の前進方向と逆方向であって、ドライバー側から見た後側を示す。符号「Ｕ」は、ドライバー側から見た上側を示す。符号「Ｄ」は、ドライバー側から見た下側を示す。符号「Ｌ」は、ドライバー側から前側Ｆを見た場合の左側を示す。符号「Ｒ」は、ドライバー側から前側Ｆを見た場合の右側を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、左右の水平線（左右水平方向）、もしくは、配光パターンが出射される２５ｍ先のスクリーン上の左右の水平線を示す。符号「ＶＵ−ＶＤ」は、同じく、上下の垂直線（上下垂直方向）、もしくは、配光パターンが出射される２５ｍ先のスクリーン上の上下の垂直線を示す。符号「ＨＦ−ＨＢ」は、前後の水平線（前後水平方向）を示す。また、この特許請求の範囲中の「左側」、「右側」、「左右」、「下側」「上」「下」は、この明細書および図面中の「左側」、「右側」、「左右」、「下側」「上」「下」と同意である。

図１〜図１３は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例１を示す。図中、符号ＬＳは、この実施例１における車両用前照灯システムである。前記車両用前照灯システムＬＳは、車両の前部の左右両側にそれぞれ装備されるものである。以下、車両の前部の右側に装備される前記車両用前照灯システムＬＳの構成について説明する。なお、車両の前部の左側に装備される前記車両用前照灯システムＬＳの構成は、右側の前記車両用前照灯システムＬＳの構成とほぼ同様である。

前記車両用前照灯システムＬＳは、図１に示すように、ヘッドランプとしてのヘッドランプユニットＬ０と、車両用灯具としてのスポットランプユニットＳＬと、を備えるものである。前記ヘッドランプユニットＬ０と前記スポットランプユニットＳＬとは、ランプハウジング１１とランプレンズ（図示せず、たとえば、素通しのアウターレンズなど）とにより区画されている灯室１２内にそれぞれ配置されている。

前記ヘッドランプユニットＬ０は、基本配光パターンとしてのすれ違い用配光パターンＬＰを外部に出射するものである。前記すれ違い用配光パターンＬＰは、図９（Ａ）に示すように、左右の水平線ＨＬ−ＨＲより若干上位に位置する上位の水平のカットオフラインＣＬ１と、斜めカットオフラインＣＬ２と、左右の水平線ＨＬ−ＨＲよりも若干下位に位置する下位の水平のカットオフラインＣＬ３と、上下の垂直線ＶＵ−ＶＤ上の前記斜めカットオフラインＣＬ２と前記下位の水平カットオフラインＣＬ３との交点であるエルボー点ＥＰと、を有する。前記すれ違い用配光パターンＬＰにおいて、エルボー点ＥＰから斜めカットオフラインＣＬ２に沿って斜め左上の部分は、遠方視認を担う部分である。

前記ヘッドランプユニットＬ０は、図１に示すように、前記スポットランプユニットＳＬの上下にそれぞれ配置された上側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｕと下側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｄとからなる。前記上側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｕは、ＬＥＤなどの半導体型光源からなる４個のヘッドランプユニットからなり、前記すれ違い用配光パターンＬＰの下側の部分の拡散配光を主に担うものである。一方、前記下側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｄは、同じくＬＥＤなどの半導体型光源からなる３個のヘッドランプユニットからなり、前記すれ違い用配光パターンＬＰの上側の部分のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の配光を主に担うものである。

前記スポットランプユニットＳＬは、図９（Ｃ）に示すように、前記すれ違い用配光パターンＬＰに対して、所定の位置にスポット配光パターンＳＰを外部に出射するものである。前記スポット配光パターンＳＰは、図９（Ｂ）に示すように、左右方向に伸延した配光パターンであって、上下幅が約２°で左右幅が約１２°の左右に細長い長方形形状をなす配光パターンである。

前記スポットランプユニットＳＬは、図１〜図４に示すように、半導体型光源１と、レンズ２と、ホルダ３とを備えるものである。前記半導体型光源１は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例１ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源１は、基板４と、前記基板４の一面に固定された光源チップ（半導体チップ）の発光体５と、前記発光体５を覆う光透過部材６と、前記基板４の他面に固定された放熱部材７とから構成されている。前記発光体５は、基本的には微小な四角形、すなわち、１辺が約１ｍｍ程度の４つの直線の辺からなる矩形形状（この例では、正方形形状）をなす。前記発光体５の１辺は、前記すれ違い用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３に対応する。

前記レンズ２は、図３に示すように、非球面レンズ（屈折レンズ、投影レンズ）であって、入射面（前記発光体５からの光が入射する面）が非球面の平面をなし、かつ、出射面（前記発光体５からの光が出射する面）が非球面の凸面をなす。また、前記レンズ２は、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されている。すなわち、有効径Ｌ１が小さい前記第１非球面レンズ部２１は、有効径Ｌ２が大きい前記第２非球面レンズ部２２により取り囲まれている。さらに、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の光軸と前記第２非球面レンズ部２２の光軸とが同一の光軸Ｚ−Ｚを共有する。さらにまた、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の焦点と前記第２非球面レンズ部２２の焦点とが前記光軸Ｚ−Ｚに対して垂直な平面上において同一の焦点Ｆ０を共有する。さらにまた、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の高さＨ１は、前記第２非球面レンズ部２２の高さＨ２とほぼ同等もしくは高い。

前記レンズ２は、図４に示すように、前記発光体５からの光を、前記発光体５の形状を左右方向に伸延した像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３であって、前記スポット配光パターンＳＰとして出射するものである。

以下、前記レンズ２の構成について、図６〜図８を参照して説明する。なお、図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）は、正面図であり、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）は、平面図である。まず、図３の垂直断面図（上下方向の断面図）に示すレンズ２を基本レンズ２Ａとする。前記基本レンズ２Ａを伸延方向すなわち左右方向に対してほぼ直交する方向にかつ前記基本レンズ２Ａの焦点Ｆ０および凸部天頂点において２個に分割、すなわち、２等分する（図６参照）。

つぎに、２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒを左右方向に伸延する（図７参照）。それから、伸延された前記２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの離間部に、前記分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの切断面形状とほぼ同一形状のシリンドリカル繋レンズ２Ｃを設ける（図７参照）。前記シリンドリカル繋レンズ２Ｃは、微小幅（たとえば、１〜１．５ｍｍ）の非球面のシリンドリカルレンズである。

前記２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒと前記シリンドリカル繋レンズ２Ｃとを一体化して前記２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの焦点Ｆ０Ｌ、Ｆ０Ｒと前記シリンドリカル繋レンズ２Ｃの焦線（焦点群）Ｆ０Ｃとを繋げたレンズから前記レンズ２が構成されている（図４および図８参照）。すなわち、前記レンズ２は、３個のセクタを一体化した複合レンズから構成されている。

前記２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの焦点Ｆ０Ｌ、Ｆ０Ｒと前記シリンドリカル繋レンズ２Ｃの焦線（焦点群）Ｆ０Ｃとは、前記光軸Ｚ−Ｚに対してほぼ垂直な同一の平面Ｓに存在しており、かつ、同一直線上に存在している。また、複合レンズから構成される前記レンズ２は、入射面（前記発光体５からの光が入射する面であって、底面）２３を同一の非球面の平面により共有する。

前記ホルダ３は、前記半導体型光源１と前記レンズ２とを所定の相対位置関係で保持する。この例では、図２〜図４に示すように、前記半導体型光源１の発光体５と前記レンズ２のうち前記右側の分割基本レンズ２Ｒの焦点Ｆ０Ｒとがほぼ一致する相対位置関係で前記半導体型光源１と前記レンズ２とを保持する。この結果、前記レンズ２からの出射像は、最も集光された像として配光される。このように、前記スポットランプユニットＳＬは、前記半導体型光源１の発光体５からの光を前記レンズ２により直接配光する直射型光学系から構成されているものである。

この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用効果について説明する。

スポットランプユニットＳＬを点灯する。すると、スポットランプユニットＳＬの半導体型光源１の発光体５からの光は、図３〜図５に示すように、レンズ２から、発光体５の形状を左右方向に伸延させた左右方向に細長い長方形形状の像Ｉ１〜Ｉ３であって、スポット配光パターンＳＰとして出射される。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、左右方向に伸延させたスポット配光パターンＳＰが得られるので、車両用前照灯システムに適した配光パターンが簡単にかつ確実に得ることができる。

すなわち、図５に示すスポット配光パターンＳＰを上下左右方向に調整することにより、図９（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰを簡単にかつ確実に得ることができる。この図９（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰは、図９（Ａ）に示すすれ違い用配光パターンＬＰに合成されることにより、図９（Ｃ）に示す理想の配光パターン（すれ違い用配光パターンＬＰとスポット配光パターンＳＰとが合成された配光パターン）が得られる。この理想の配光パターンは、スポット配光パターンＳＰがすれ違い用配光パターンＬＰの所定の位置、すなわち、上位の水平のカットオフラインＣＬ１より下側で、かつ、エルボー点ＥＰおよび斜めカットオフラインＣＬ２から右側の位置に配置されている。この位置は、遠方視認を担う部分であるから、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、対向車や先行車のドライバーおよび同乗者、また、歩行者などにグレアを与えることがなく、遠方の視認性を確実に確保することができ、交通安全に確実に貢献することができる。

特に、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、以上のごとき構成からなるので、図４および図８に示すように、半導体型光源１の発光体５がレンズ２のうち右側の分割基本レンズ２Ｒの焦点Ｆ０Ｒに配置され、一方、レンズ２のうち左側の分割基本レンズ２Ｌが右側の分割基本レンズ２Ｒに対してシリンドリカル繋レンズ２Ｃの微小幅分左方向にオフセットされている。すなわち、半導体型光源１の発光体５は、左側の分割基本レンズ２Ｌの焦点Ｆ０Ｌに対してシリンドリカル繋レンズ２Ｃの微小幅分右方向にオフセットされている。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳにおいては、図４に示すように、右側の分割基本レンズ２Ｒからは、像Ｉ１（基本レンズ２から出射される像（図示せず）とほぼ同等の大きさおよび形状であって、光量（光度）が２分の１の像）が出射される。一方、左側の分割基本レンズ２Ｌからは、像Ｉ２（基本レンズ２から出射される像（図示せず）とほぼ同等の大きさおよび形状で、かつ、光量（光度）が２分の１の像であって、右側の分割基本レンズ２Ｒからの像Ｉ１をほぼそっくり複製した形の像）が右側の分割基本レンズ２Ｒからの像Ｉ１の左側に連結するように出射される。さらに、シリンドリカル繋レンズ２Ｃからは、左右に連結する右側の分割基本レンズ２Ｒからの像Ｉと１左側の分割基本レンズ２Ｌからの像Ｉ２に跨る像Ｉ３が出射される。このシリンドリカル繋レンズ２Ｃからの像Ｉ３は、２つに副成分された連結像Ｉ１およびＩ２を補う。さらにまた、２個の分割基本レンズ２Ｌ、２Ｒの焦点Ｆ０Ｌ、Ｆ０Ｒとシリンドリカル繋レンズ２Ｃの焦線（焦点群）Ｆ０Ｃとは、光軸Ｚ−Ｚに対してほぼ垂直な同一の平面Ｓに存在しており、かつ、同一直線上に存在しているので、左右に連結する像Ｉ１、Ｉ２およびその像に跨る像Ｉ３の形状が崩れることがない。これにより、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰが得られ、しかも、このスポット配光パターンＳＰの上辺をすれ違い用配光パターンＬＰの上位の水平のカットオフラインＣＬ１に沿って配置することができる。また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、半導体型光源１の発光体５が高出力であれば、１個のスポットランプユニットＳＬで左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰを得ることが可能であり、その分、部品点数が軽減されて製造コストを安価にすることができる。しかも、１個のスポットランプユニットＳＬの場合、収納スペースが大幅に低減すことができ、スポットランプユニットＳＬに付随するスイブル機構やスライド機構の部品点数を大幅に低減することができ、デザインの自由度が増す。

また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されているレンズ２、すなわち、有効径Ｌ１が小さい第１非球面レンズ部２１を有効径Ｌ２が大きい第２非球面レンズ部２２で取り囲んだレンズ２を使用するものである。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、前記レンズ２を使用することにより、半導体型光源１の発光体５からの光を効率良く入射することができるので、高光度（高密度）の像（配光パターン）が得られ、しかも、球面収差や色収差による像ボケを防止して像の周囲のシャープな輪郭が得られる。

上記の作用効果について図１０を参照して説明する。まず、図１０（Ａ）に示すただ単なる凸レンズの非球面レンズＬ１において、適切な厚みＴ１で適切なサイズの像Ｉ１１を投影する非球面レンズＬ１の最大入射角θ１は、半導体型光源１の発光体５からの光の放射角θ３に対して小さい（θ１＜＜θ３）ので、この非球面レンズＬ１の光入射効率が低い。なお、図１０（Ａ）中の符号Ｆ１は、非球面レンズＬ１の焦点であり、この焦点Ｆ１に半導体型光源１の発光体５が位置する。

ここで、光入射効率を高めるために、焦点Ｆ３から入射面までの距離が前記非球面レンズＬ１と同じでかつ有効径が前記非球面レンズＬ１よりも大きい非球面レンズＬ３（図１０（Ｂ）を参照）を考える。すると、この非球面レンズＬ３の最大入射角θは、半導体型光源１の発光体５からの光の放射角θ３とほぼ同じになり、高い光入射効率が得られる。しかしながら、この非球面レンズＬ３の厚みＴ３は、前記非球面レンズＬ１の厚みＴ１よりも増大して、成形上非現実的なものであり、しかも、狙いとする配光パターンを達成する適切なサイズの像Ｉ１１よりも小さいサイズの像Ｉ３１となる。しかも、非球面レンズＬ３の球面収差が発生して像ボケＩ３０（図１０（Ｂ）の点線を参照）を起こす。このために、像の一辺を基本配光パターンのカットオフラインに沿って配光することには問題がある。なお、図１１（Ｂ）中の符号Ｆ３は、非球面レンズＬ３の焦点であり、この焦点Ｆ３に半導体型光源１の発光体５が位置する。

そこで、この実施例１においては、前記非球面レンズＬ１（第１非球面レンズ部２１）を取り囲むように前記非球面レンズＬ３（第２非球面レンズ部２２）を配置して一体化したレンズ２（基本レンズ２Ａ）を使用する。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、適切な厚みＴ１で適切なサイズの像Ｉ１１のままでありながら、このレンズ２の最大入射角θを前記非球面レンズＬ３の最大入射角θとほぼ同等、すなわち、光入射効率を高めることができる。一方、球面収差を伴なう増分（θ−θ１に相当）のサイズの像Ｉ２０を前記非球面レンズＬ１（第１非球面レンズ部２１）の適切なサイズの像Ｉ１１の中に納めることができる。この結果、像Ｉ１１の輪郭はシャープなまま、像Ｉ１１、Ｉ２０内が高光度（高密度）となるような高効率の配光が得られる。これにより、前記のように、高光度（高密度）の左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰ、ＳＰＬ、ＳＰＲが高効率で得られる。

また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、複合レンズから構成されるレンズ２の入射面２３を同一の非球面の平面により共有する。すなわち、第１非球面レンズ部２１の入射面と第２非球面レンズ部２２の入射面とを同一の非球面の平面により共有する。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の入射面２３に入射した光のほとんどは、第１非球面レンズ部２１および第２非球面レンズ部２２の出射面の非球面の凸面から狙い通りに配光される。すなわち、レンズ２に入射した光は光損失がほとんどなく配光される。

さらに、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、第１非球面レンズ部２１の高さＨ１が第２非球面レンズ部２２の高さＨ２とほぼ同等もしくは高いレンズ２、すなわち、第２非球面レンズ部２２の凸面（凸部）の最高点が第１非球面レンズ部２１の凸面（凸部）の最高点よりも低くいレンズ２を使用する。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、図１１に示すように、レンズ２の成形金型８において、第２非球面レンズ部２２を成形する凹部８２の最深点が第１非球面レンズ部２１を成形する凹部８１の最深点よりも浅い。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の成形金型８を加工する際に、ＮＣ加工カッターチャック部８０の逃げ場を確保することができ、安定した高精度の加工が可能となる。

ここで、レンズ２の第１非球面レンズ部２１の凸面の出射面および第２非球面レンズ部２２の凸面の出射面から出射する光は、この出射面において散乱光を伴なう。特に、第１非球面レンズ部２１の凸面の出射面のうち第２非球面レンズ部２２との接合部分付近において発生する散乱光は、第２非球面レンズ部２２の境界壁面（第１非球面レンズ部２１の凸面と第２非球面レンズ部２２の凸面との間の面であって、理論的には、入射面２３から入射した正屈折光がこの面から外部に出射しない面）２４から再び入射してこの第２非球面レンズ部２２の凸面の出射面から出射する際に迷光２５となる場合がある。そこで、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の第２非球面レンズ部２２の境界壁面２４に、光透過率を低下させる表面処理（図１２中の太い実線を参照）、たとえば、シボやフロストや塗装などを施すことにより、迷光の問題を解決することができ、しかも、新規な外観が得られる。

また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、図１３に示すように、レンズ２において、第２非球面レンズ部２２の焦点Ｆ２２を通る軸Ｚ２２−Ｚ２２を、第１非球面レンズ部２１の焦点Ｆ２１を通る軸Ｚ２１−Ｚ２１に対して、鉛直方向上側にオフセットさせた状態で、第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とを一体化する。これにより、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、第１非球面レンズ部２１の焦点Ｆ２１にもしくはその近傍に半導体型光源１の発光体５が位置する場合において、第２非球面レンズ部２２により得られる像Ｉ２２を、第１非球面レンズ部２１により得られる像Ｉ１１に対して鉛直方向上側にオフセットさせることができる。すなわち、レンズ２から出射される像Ｉ１１、Ｉ２２内において、高密度帯を鉛直方向上側、すなわち、基本配光パターンのカットオフライン側にシフトさせることができるので、遠方視認性をさらに改善することができる。

図１４〜図１７は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例２を示す。図中、図１〜図１３と同符号は、同一のものを示す。なお、図１５（Ａ）、図１６（Ａ）は、正面図であり、図１５（Ｂ）、図１６（Ｂ）は、平面図である。

この実施例２における車両用前照灯システムは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２と異なるレンズ２０を使用する。すなわち、この実施例２における車両用前照灯システムに使用されるレンズ２０は、基本レンズ２０Ａ（前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２の基本レンズ２Ａとほぼ同様の基本レンズ）を伸延方向、すなわち、左右方向に対してほぼ直交する方向に前記基本レンズ２０Ａの焦点Ｆ０を有する中央部２０Ｃと両端部２０Ｌ、２０Ｒとの３個に分割する（図１４参照）。

つぎに、３個の分割基本レンズ２０Ｌ、２０Ｃ、２０Ｒを左右方向に伸延する（図１５参照）。たとえば、レンズ中央部２０Ｃに対してレンズ左側端部２０Ｌを左方向にまたレンズ右側端部２０Ｒを右方向にそれぞれ伸延する。

それから、伸延された前記３個の分割基本レンズ２０Ｌ、２０Ｃ、２０Ｒの離間部、すなわち、レンズ中央部２０Ｃとレンズ左側端部２０Ｌとの間およびレンズ中央部２０Ｃとレンズ右側端部２０Ｒとの間に、繋レンズ２１Ｌおよび２１Ｒを設ける（図１６参照）。前記繋レンズ２１Ｌおよび２１Ｒは、レンズ中央部２０Ｃの左右両分割面から前記基本レンズ２０Ａに沿って延長した形状のレンズである。なお、前記繋ぎレンズ２１および２１Ｒとしては、レンズ中央部２０Ｃの左右の分割面をそのまま左右にスライドさせたシリンドリカルレンズであっても良い。

このように、この実施例２における車両用前照灯システムに使用されるレンズ２０は、３個の分割基本レンズ（レンズ中央部２０Ｃ、レンズ左側端部２０Ｌ、レンズ右側端部２０Ｒ）と前記２個の繋レンズ２１Ｌ、２１Ｒとを一体化したレンズから構成されている。

この実施例２における車両用前照灯システムＬＳは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用効果について説明する。

スポットランプユニットＳＬを点灯する。すると、スポットランプユニットＳＬの半導体型光源１の発光体５からの光は、図１７に示すように、レンズ２０から、発光体５の形状を左右方向に伸延させた左右方向に細長い長方形形状の像Ｉ５〜Ｉ７であって、図５に示すスポット配光パターンＳＰとして出射される。この結果、この実施例２における車両用前照灯システムＬＳは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳと同様に、左右方向に伸延させたスポット配光パターンＳＰが得られるので、車両用前照灯システムに適した配光パターンが簡単にかつ確実に得ることができる。すなわち、図５に示すスポット配光パターンＳＰを上下左右方向に調整することにより、図９（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰを簡単にかつ確実に得ることができる。

特に、図１７に示すように、レンズ２０のレンズ中央部２０Ｃおよび左右の繋レンズ２１Ｌ、２１Ｒからは、像Ｉ５（基本レンズ２０Ａから出射される像Ｉ４（図１４参照）とほぼ同等の大きさおよび形状であって、光量（光度）が約３分の１の像）が出射される。また、レンズ２０のレンズ右側端部２０Ｒからは、像Ｉ６（基本レンズ２０Ａから出射される像Ｉ４（図１４参照）とほぼ同等の大きさおよび形状であって、光量（光度）が約３分の１の像）がレンズ中央部２０Ｃおよび左右の繋レンズ２１Ｌ、２１Ｒからの像Ｉ５の右側に連結するように出射される。一方、レンズ２０のレンズ左側端部２０Ｌからは、像Ｉ７（基本レンズ２０Ａから出射される像Ｉ４（図１４参照）とほぼ同等の大きさおよび形状であって、光量（光度）が約３分の１の像）がレンズ中央部２０Ｃおよび左右の繋レンズ２１、Ｌ２１Ｒからの像Ｉ５の左側に連結するように出射される。これにより、この実施例２における車両用前照灯システムＬＳは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳと同様に、左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰが得られ、しかも、このスポット配光パターンＳＰの上辺をすれ違い用配光パターンＬＰの上位の水平のカットオフラインＣＬ１に沿って配置することができる。なお、図１７中の像Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７は、レンズ中央部２０Ｃおよび左右の繋レンズ２１Ｌ、２１Ｒと、レンズ右側端部２０Ｒと、レンズ左側端部２０Ｌとが等立体角で３分割された場合である。

この実施例２における車両用前照灯システムは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

図１８〜図２１は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例３を示す。図中、図１〜図１７と同符号は、同一のものを示す。

この実施例３における車両用前照灯システムは、前記の実施例２における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２０とほぼ同様のレンズ２００を使用する。すなわち、この実施例３における車両用前照灯システムに使用されるレンズ２００は、図１８に示すように、前記の実施例２における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２０の左側の部分（レンズ中央部２０Ｃ、左右の繋レンズ２１、Ｌ２１Ｒおよびレンズ左側端部２０Ｌ）と右側の部分（レンズ右側端部２０Ｒ）とを互い違いに鉛直方向にずらしたものである。すなわち、レンズ２００の左側の部分に対して、レンズ２００の右側の部分を下側にずらす。

この実施例３における車両用前照灯システムは、以上のごとき構成からなるので、スポットランプユニットＳＬを点灯する。すると、スポットランプユニットＳＬの半導体型光源１の発光体５からの光は、図１９および図２０に示すように、レンズ２００から、発光体５の形状を左右方向に伸延させた左右方向に細長い長方形形状の像Ｉ５〜Ｉ７であって、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲとして出射される。この像は、レンズ２００の右側の部分に対応する像Ｉ６と、レンズ２００の左側の部分に対応する像Ｉ５、Ｉ７とが上下にずれており、その結果、スポット配光パターンも、右側の像Ｉ６に対応する右側のスポット配光パターンＳＰＲと、左側の像Ｉ５、Ｉ７に対応する左側のスポット配光パターンＳＰＬとが上下にずれている。

そして、図２０に示すスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを上下左右方向に調整することにより、図２１（Ｂ）に示す左右の部分が上下若干ずれているスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを簡単にかつ確実に得ることができる。この図２１（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲは、図２１（Ａ）に示すすれ違い用配光パターンＬＰに合成されることにより、図２１（Ｃ）に示す理想の配光パターン（すれ違い用配光パターンＬＰとスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲとが合成された配光パターン）が得られる。この理想の配光パターンは、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲがすれ違い用配光パターンＬＰの所定の位置、すなわち、左側の部分ＳＰＬが上位の水平のカットオフラインＣＬ１より下側で、かつ、エルボー点ＥＰおよび斜めカットオフラインＣＬ２から右側の位置に配置され、また、右側の部部ＳＰＲが下位の水平のカットオフラインＣＬ３よりも下側に配置されている。この位置は、遠方視認を担う部分であるから、この実施例２における車両用前照灯システムは、対向車や先行車のドライバーおよび同乗者、また、歩行者などにグレアを与えることがなく、遠方の視認性を確実に確保することができ、交通安全に確実に貢献することができる。しかも、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを若干上側に上げれば、モータウエイ用配光パターン（図示せず。先行車や対向車と遭遇する確率は高く、かつ、車両が高速走行するのに適した配光パターン）が得られる。

この実施例３における車両用前照灯システムは、前記の実施例１、２における車両用前照灯システムＬＳとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

図２２および図２３は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例４を示す。図中、図１〜図２１と同符号は、同一のものを示す。

この実施例４における車両用前照灯システムは、前記の実施例１、２、３における車両用前照灯システムＬＳにおいて、スポットランプユニットＳＬに新たなスポットランプユニットＳＬ１を設けたものである。前記新たなスポットランプユニットＳＬ１は、菱形形状をなす発光体を使用するものである。

この実施例４における車両用前照灯システムは、以上のごとき構成からなるので、スポットランプユニットＳＬからは前記の像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が得られ、また、新たなスポットランプユニットＳＬ１からは菱形形状の像Ｉ１００が得られる。この結果、この実施例４における車両用前照灯システムは、像Ｉ１００の右上斜めの辺がすれ違い用配光パターンＬＰの斜めのカットオフラインＣＬ２に沿い、かつ、像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の上辺がすれ違い用配光パターンＬＰの上位の水平のカットオフラインＣＬ１に沿う出射像Ｉ１００、Ｉ２、Ｉ３が得られる。

なお、前記の実施例１、２、３、４においては、ヘッドランプユニットＬ０として、ＬＥＤを光源とするランプユニットを複数個使用するものである。ところが、この発明においては、ヘッドランプユニットして、放電灯、ハロゲンバルブ、白熱バルブなどを光源とするランプユニットを複数個もしくは１個使用しても良い。

また、前記の実施例１、２、３、４においては、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる２つの凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されているレンズ２を使用するものである。ところが、この発明においては、有効径が１つの凸状の非球面レンズからなる通常の凸レンズであるレンズ（図示せず）を使用しても良い。

さらに、前記の実施例１においては、基本レンズ２Ａを２等分し、また、前記の実施例２、３においては、基本レンズ２０Ａを３分割し、かつ、繋レンズ２Ｃ、２１Ｌ、２１Ｒで繋げてなるものである。ところが、この発明においては、実施例１の基本レンズ２Ａを３分割以上、また、実施例２、３の基本レンズ２０Ａを４分割以上し、繋レンズで繋いでも良い。この場合、像の外形が多少崩れるものの、スポット配光パターンを任意の方向に伸延させることができる。

この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例１を示し、アウターレンズを取り外した状態の正面図である。 同じく、スポットランプユニットの正面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 同じく、レンズにより得られる左右方向に伸延された半導体型光源の発光体の像を示す説明図である。 同じく、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。 同じく、レンズを構成する基本レンズを示す説明図である。 同じく、２等分した基本レンズと繋ぎレンズとを示す説明図である。 同じく、２等分した基本レンズを繋ぎレンズで繋いだ状態を示す説明図である。 同じく、ヘッドランプユニット、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。 同じく、レンズの作用効果を示す説明図である。 同じく、レンズの成形金型を示す説明図である。 同じく、レンズの変形例を示す説明図である。 同じく、レンズの変形例を示す説明図である。 この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例２を示し、基本レンズから出射される像の説明図である。 同じく、基本レンズを３分割した状態を示す説明図である。 同じく、３分割した基本レンズを繋ぎレンズで繋いだ状態を示す説明図である。 同じく、レンズから出射される像の説明図である。 この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例３を示すレンズ正面図である。 同じく、レンズにより得られる左右方向に伸延された半導体型光源の発光体の像を示す説明図である。 同じく、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。 同じく、ヘッドランプユニット、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。 この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例４を示し、アウターレンズを取り外した状態の正面図である。 同じく、２個のスポットランプユニットから出射される像の説明図である。

符号の説明

１ 半導体型光源
２、２０、２００ レンズ
２Ａ、２０Ａ 基本レンズ
２Ｌ、２Ｒ、２０Ｃ、２０Ｌ、２０Ｒ 基本レンズを分割したレンズ
２Ｃ、２１Ｌ、２１Ｒ 繋レンズ
２１ 第１非球面レンズ部
２２ 第２非球面レンズ部
２３ 入射面
２４ 境界壁面
２５ 迷光
３ ホルダ
４ 基板
５ 発光体
６ 光透過部材
７ 放熱部材
８ 成形金型
８０ ＮＣ加工カッターチャック部
８１ 第１非球面レンズ部成形用の凹部
８２ 第２非球面レンズ部成形用の凹部
１１ ランプハウジング
１２ 灯室
Ｆ 前側
Ｂ 後側
Ｕ 上側
Ｄ 下側
Ｌ 左側
Ｒ 右側
ＨＬ−ＨＲ 左右の水平線
ＶＵ−ＶＤ 上下の垂直線
ＨＦ−ＨＢ 前後の水平線
ＳＬ、ＳＬ１ スポットランプユニット
ＬＳ 車両用前照灯システム
Ｌ０ ヘッドランプユニット
Ｌ０Ｕ 上側のヘッドランプユニット群
Ｌ０Ｄ 下側のヘッドランプユニット群
ＬＰ すれ違い用配光パターン
ＣＬ１ 上位の水平のカットオフライン
ＣＬ２ 斜めのカットオフライン
ＣＬ３ 下位の水平のカットオフライン
ＥＰ エルボー点
Ｆ０、Ｆ１、Ｆ３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ０Ｃ、Ｆ０Ｌ、Ｆ０Ｒ レンズの焦点
ＳＰ、ＳＰＬ、ＳＰＲ スポット配光パターン
Ｚ−Ｚ 光軸
Ｚ２１−Ｚ２１、Ｚ２２−Ｚ２２ 軸
Ｓ 光軸に対して水平な面
Ｌ１、Ｌ２ 有効径
Ｈ１、Ｈ２ 高さ
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ１１、Ｉ２０、Ｉ２２、Ｉ３０、Ｉ３１、Ｉ１００ 像
θ、θ１ 最大入射角
θ３ 光の放射角
Ｌ１、Ｌ３ レンズ
Ｔ１、Ｔ３ 厚さ

Claims (7)

1. ヘッドランプから出射される基本配光パターンに対して、スポット配光パターンを出射する車両用灯具において、
   発光体から構成されている半導体型光源と、
   前記発光体からの光を、前記発光体の形状を任意の方向に伸延した像であって、前記スポット配光パターンとして出射するレンズと、
   を備え、
   前記レンズは、
   基本レンズを前記伸延方向に対して交差する方向に複数個に分割し、
   複数個の分割基本レンズを前記任意の方向に伸延し、
   伸延された前記複数個の分割基本レンズの離間部に繋レンズを設け、
   前記複数個の分割基本レンズと前記繋レンズとを一体化したレンズから構成されている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記レンズは、
   基本レンズを前記伸延方向に対してほぼ直交する方向にかつ前記基本レンズの焦点において２個に分割し、
   ２個の分割基本レンズを前記任意の方向に伸延し、
   伸延された前記２個の分割基本レンズの離間部に、前記分割基本レンズの切断面形状とほぼ同一形状のシリンドリカル繋レンズを設け、
   前記２個の分割基本レンズと前記シリンドリカル繋レンズとを一体化して前記２個の分割基本レンズの焦点と前記シリンドリカル繋レンズの焦線とを繋げた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。
3. 前記レンズは、
   基本レンズを前記伸延方向に対してほぼ直交する方向に前記基本レンズの焦点を有する中央部と両端部との３個に分割し、
   ３個の分割基本レンズを前記任意の方向に伸延し、
   伸延された前記３個の分割基本レンズの離間部に、前記中央部の両分割面から前記基本レンズに沿って延長した形状の繋レンズを設け、
   前記３個の分割基本レンズと前記２個の繋レンズとを一体化した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。
4. 前記レンズは、有効径が異なる凸状の第１非球面レンズ部と第２非球面レンズ部とから一体に構成されており、
   有効径が小さい前記第１非球面レンズ部は、有効径が大きい前記第２非球面レンズ部により取り囲まれている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記基本配光パターンは、上位の水平のカットオフラインと斜めのカットオフラインと下位の水平のカットオフラインとを有するすれ違い用の配光パターンであり、
   前記発光体は、４つの直線の辺からなる矩形形状をなし、
   前記レンズは、前記発光体からの光を、前記発光体の矩形形状を前記上位の水平カットオフラインに沿って左右に伸延させた長方形形状の像であって、前記上位の水平カットオフラインよりも下側でかつ前記斜めのカットオフラインと前記下位のカットオフラインとの交点から左側または右側に位置する前記スポット配光パターンとして出射する、
   ことを特徴とする請求項１〜４にいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 前記レンズは、左側の部分と右側の部分とが互い違いに鉛直方向にずれており、
   前記スポット配光パターンは、左側の部分と右側の部分とが互い違いに鉛直方向にずれている、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
7. 基本配光パターンとスポット配光パターンとをそれぞれ出射する車両用前照灯装置において、
   前記基本配光パターンを外部に出射するヘッドランプと、
   前記スポット配光パターンを外部に出射する前記の請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用灯具と、
   を備えることを特徴とする車両用前照灯装置。

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