JP2007109493A - 車両用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】投影レンズの後方に第１および第２光源ユニットが配置されてなるプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、これにより形成されるハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとする。
【解決手段】第１光源ユニット１４の点灯によりロービーム用配光パターンを形成し、第２光源ユニット１６の追加点灯によりハイビーム用配光パターンを形成する。その際、第２光源ユニット１６の第２リフレクタ３４は、第２発光素子３２の発光中心を第１焦点とするとともに所定点Ａ、Ｂをそれぞれ第２焦点とする２種類の楕円により鉛直断面形状が形成された反射面３４ａを有する構成とする。また、投影レンズ１２の周囲に、上記第２焦点Ａ、Ｂを後側焦点とする付加投影レンズ４２を配置する。そして、第２光源ユニット１６の点灯により、ロービーム用配光パターンのカットオフラインを上下に跨ぐハイビーム用付加配光パターンが形成されるようにする。
【選択図】図２

Description

本願発明は、車両用前照灯の灯具ユニットに関するものであり、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源とするプロジェクタ型の灯具ユニットに関するものである。

近年、車両用前照灯においても、発光ダイオード等の発光素子を光源とする灯具ユニットが採用されるようになってきている。

例えば「特許文献１」には、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側でかつ光軸近傍において上向きに配置された発光素子と、この発光素子からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えた、いわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットが記載されている。

また「特許文献２」および「特許文献３」には、投影レンズの後方に第１および第２光源ユニットが配置されてなるプロジェクタ型の灯具ユニットが記載されている。

これら「特許文献２」および「特許文献３」に記載された灯具ユニットにおいては、その第１光源ユニットが、光軸近傍において上向きに配置された第１発光素子と、この第１発光素子からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させる第１リフレクタと、上端縁が投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置され、第１リフレクタからの反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材とを備えており、また、その第２光源ユニットは、光軸近傍において下向きに配置された第２発光素子と、この第２発光素子からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させる第２リフレクタとを備えた構成となっている。

そして、第１光源ユニットの点灯により、上端部にカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成するとともに、第２光源ユニットの追加点灯により、カットオフラインから上方へ拡がるハイビーム用付加配光パターンを追加形成して、ハイビーム用配光パターンを形成するようになっている。

特開２００３−３１７５１３号公報 特開２００５−４４８０９号公報 特開２００５−１０８５５４号公報

上記「特許文献２」および「特許文献３」に記載されているようなプロジェクタ型の灯具ユニットを採用すれば、第２光源ユニットの点消灯によりロービームとハイビームとのビーム切換えを行うことが可能となる。

しかしながら、その際、第２光源ユニットの点灯により形成されるハイビーム用付加配光パターンは、カットオフラインよりも上方側にしか形成されないので、ハイビーム用配光パターンにおけるカットオフライン近傍領域の光度を十分に高めることができず、このためハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとすることができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子を光源とする車両用前照灯の灯具ユニットとして、投影レンズの後方に第１および第２光源ユニットが配置されてなるプロジェクタ型の灯具ユニットを採用した場合において、この灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとすることができる車両用前照灯の灯具ユニットを提供することを目的とするものである。

本願発明は、第２光源ユニットの構成に工夫を施すとともに、所定の付加投影レンズを設けることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後方に配置された第１および第２光源ユニットと、を備えてなる車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記第１光源ユニットが、上記光軸近傍において上向きに配置された第１発光素子と、この第１発光素子からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させる第１リフレクタと、上端縁が上記投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置され、上記第１リフレクタからの反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材とを備えてなり、
上記第２光源ユニットが、上記光軸近傍において下向きに配置された第２発光素子と、この第２発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該第２発光素子と上記投影レンズとの間の所定点を第２焦点とする楕円により鉛直断面形状が形成された反射面を有し、上記第２発光素子からの光を前方へ向けて上記楕円の長軸寄りに反射させる第２リフレクタとを備えてなり、
上記投影レンズの周囲に、上記光軸と略平行に延びる付加光軸を有するとともに上記第２焦点近傍の点を後側焦点とする付加投影レンズが配置されている、ことを特徴とするものである。

上記「第１発光素子」および「第２発光素子」における「発光素子」とは、略点状に発光する発光チップを有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。

上記「第１発光素子」は、光軸近傍において上向きに配置されているが、必ずしも鉛直上向きに配置されていることは必要でなく、また、上記「第２発光素子」についても、光軸近傍において下向きに配置されているが、必ずしも鉛直下向きに配置されていることは必要でない。

上記第２リフレクタの反射面の鉛直断面形状を構成する楕円の「第２焦点」は、第２発光素子と投影レンズとの間に位置する点であれば、その具体的な位置は特に限定されるものではない。

上記「直進阻止部材」は、その上端縁が投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置され、第１リフレクタからの反射光の一部の直進を阻止するように構成されたものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、第１リフレクタからの反射光の一部を遮蔽することにより該反射光の直進を阻止するように構成された遮光部材、あるいは、第１リフレクタからの反射光の一部を反射させることにより該反射光の直進を阻止するように構成されたミラー部材等が採用可能である。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズの後方に、第１および第２光源ユニットが配置された構成となっているが、その第１光源ユニットは、光軸近傍において上向きに配置された第１発光素子と、この第１発光素子からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させる第１リフレクタと、上端縁が投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置され、第１リフレクタからの反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材とを備えた構成となっているので、この第１光源ユニットの点灯により、上端部にカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することができる。

また、第２光源ユニットは、光軸近傍において下向きに配置された第２発光素子と、この第２発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該第２発光素子と投影レンズとの間の所定点を第２焦点とする楕円により鉛直断面形状が形成された反射面を有し、第２発光素子からの光を前方へ向けて上記楕円の長軸寄りに反射させる第２リフレクタとを備えた構成となっており、そして、投影レンズの周囲には、光軸と略平行に延びる付加光軸を有するとともに上記第２焦点近傍の点を後側焦点とする付加投影レンズが配置されているので、この第２光源ユニットの追加点灯により、ハイビーム用付加配光パターンをロービーム用配光パターンに対して追加形成し、これによりハイビーム用配光パターンを形成することができる。

その際、この第２光源ユニットからの光は、投影レンズではなく付加投影レンズを透過して前方へ照射されるので、従来のように直進阻止部材によって遮蔽されてしまわないようにすることができる。そしてこれにより、ハイビーム用付加配光パターンを、ロービーム用配光パターンのカットオフラインを上下に跨ぐように形成することができる。このため、ハイビーム用配光パターンにおけるカットオフライン近傍領域の光度を十分に高めることができ、これによりハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとすることができる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用前照灯の灯具ユニットとして、投影レンズの後方に第１および第２光源ユニットが配置されてなるプロジェクタ型の灯具ユニットを採用した場合において、この灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを遠方視認性に優れたものとすることができる。

上記構成において、第２発光素子を第１発光素子よりも後方側に配置するようにすれば、第２光源ユニットからの光を、投影レンズの周囲に位置する付加投影レンズに入射させることが容易に可能となる。

上記構成において、第２リフレクタの反射面を、その鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点の位置が互いに異なる複数の反射領域からなる構成とするとともに、付加投影レンズを、これら各反射領域の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点近傍の点を、それぞれ後側焦点とする複数のレンズ部からなる構成とすれば、これら各レンズ部を透過して前方へ照射される第２光源ユニットからの光により、複数の配光パターンを形成することができ、これによりハイビーム用付加配光パターンの形状や光度分布等の設定自由度を高めることができる。

その際、上記複数の反射領域を、第２発光素子から離れた位置にある反射領域ほど、その鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点が光軸の近くに位置するように形成すれば、これら各反射領域および付加投影レンズの各レンズ部を、光学的に無理のないレイアウトで配置することができる。

この場合において、複数のレンズ部として、光軸の下方に位置する下部レンズ部と、光軸の上方に位置する上部レンズ部とを備えた構成とすれば、灯具ユニットを、光軸を中心とするコンパクトな構成とすることができ、これを車両用前照灯の一部として組み込むことが容易に可能となる。

上記構成において、上記直進阻止部材を、投影レンズの後側焦点近傍から後方へ向けて光軸と略平行に延びる上向き反射面を有するミラー部材として構成すれば、第１リフレクタからの反射光の多くを投影レンズを介して前方へ照射することができ、これによりロービーム用配光パターンの明るさを増大させることができる。その際、複数のレンズ部の一部として上部レンズ部を備えている場合には、ミラー部材に、第２リフレクタからの反射光の一部を上部レンズ部へ向けて通過させるための開口部を形成するようにすれば、上部レンズ部への光入射を容易に行わせることができる。

上記構成において、付加投影レンズを、投影レンズを囲む環状レンズとして構成すれば、灯具ユニットを、光軸を中心とするよりコンパクトな構成とすることができ、これを車両用前照灯の一部として組み込むことが一層容易に可能となる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る灯具ユニット１０を示す正面図であり、図２は、図１のII-II 線断面図である。また、図３は、上記灯具ユニット１０における光路を詳細に示す、図２と同様の図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、車両用前照灯の一部として組み込まれた状態で用いられる灯具ユニットであって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後方に配置された第１光源ユニット１４および第２光源ユニット１６と、付加投影レンズ４２とを備えてなっている。そして、この灯具ユニット１０は、車両用前照灯に組み込まれた状態では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。

投影レンズ１２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面（すなわち、投影レンズ１２の後側焦点Ｆを含む焦点面）上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するようになっている。この投影レンズ１２は、リング状のレンズホルダ１８に固定されており、このレンズホルダ１８は、ベース部材２０に固定されている。

第１光源ユニット１４は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側において上向きに配置された第１発光素子２２と、この第１発光素子２２を上方側から覆うように配置され、該第１発光素子２２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる第１リフレクタ２４と、この第１リフレクタ２４と投影レンズ１２との間に設けられ、第１リフレクタ２４からの反射光の一部を上方側へ反射させることにより、該反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材としての機能を果たすミラー部材２６とを備えてなっている。

第１発光素子２２は、０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさの正方形の発光チップ２２ａを有する白色発光ダイオードであって、その発光チップ２２ａが光軸Ａｘ上において鉛直上向きになるように配置された状態で、ミラー部材２６の上面に形成された光源支持凹部２６ｃに位置決め固定されている。

第１リフレクタ２４の反射面２４ａは、光軸Ａｘと同軸の長軸を有するとともに第１発光素子２２の発光中心を第１焦点とする略楕円面状の曲面で構成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そして、この反射面２４ａは、第１発光素子２２からの光を、鉛直断面内においては投影レンズ１２の後側焦点Ｆに収束させるとともに、水平断面内においてはその収束位置をかなり前方へ移動させるようになっている。この第１リフレクタ２４は、その反射面２４ａの周縁下端部においてミラー部材２６の上面に固定されている。

ミラー部材２６は、略平板状に形成されており、その左右両側部においてベース部材２０の上端部に支持されている。

このミラー部材２６は、後側焦点Ｆの位置から光軸Ａｘに沿って後方へ延びる上向き反射面２６ａを有している。そして、このミラー部材２６は、その上向き反射面２６ａにおいて、第１リフレクタ２４の反射面２４ａから投影レンズ１２へ向かう反射光の一部を上向きに反射させて投影レンズ１２に入射させ、これらを下向き光として投影レンズ１２から出射させるようになっている。

このミラー部材２６の上向き反射面２６ａは、該ミラー部材２６の上面にアルミニウム蒸着等による鏡面処理を施すことにより形成されている。この上向き反射面２６ａは、光軸Ａｘよりも左側（灯具正面視では右側）に位置する左側領域が光軸Ａｘを含む水平面で構成されており、光軸Ａｘよりも右側に位置する右側領域が、短い斜面を介して左側領域よりも一段低い水平面で構成されている。そして、この上向き反射面２６ａの前端縁２６ａ１は、投影レンズ１２の後側焦点面に沿って延びるように形成されている。

このミラー部材２６には、該ミラー部材２６を光軸Ａｘ上において上下方向に貫通する開口部２６ｂが形成されている。この開口部２６ｂは、上向き反射面２６ａの前端縁２６ａ１からある程度後方側に離れた位置（具体的には前端縁２６ａ１と第１発光素子２２との略中央位置）に形成されている。その際、この開口部２６ｂは、その後面壁および左右両面壁が下向きに拡がるように形成されている。

一方、第２光源ユニット１６は、第１発光素子２２よりも後方側において下向きに配置された第２発光素子３２と、この第２発光素子３２を下方側から覆うように配置され、該第２発光素子３２からの光を前方へ向けて反射させる第２リフレクタ３４とを備えなっている。

第２発光素子３２は、０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさの正方形の発光チップ３２ａを有する白色発光ダイオードであって、その発光チップ３２ａが光軸Ａｘの下方近傍において鉛直下向きになるように配置された状態で、ミラー部材２６の下面に形成された光源支持凹部２６ｄに位置決め固定されている。

第２リフレクタ３４は、その反射面３４ａが上下２つの反射領域３４ａ１、３４ａ２で構成されており、その周縁上端部においてミラー部材２６の下面に固定されている。

これら各反射領域３４ａ１、３４ａ２は、第２発光素子３２の発光中心を第１焦点とするとともに該第２発光素子３２と投影レンズ１２との間の所定点Ａ、Ｂをそれぞれ第２焦点とする楕円により、その鉛直断面形状が形成されており、第２発光素子３２からの光を前方へ向けて各楕円の長軸Ａｘ１、Ａｘ２寄りに反射させるようになっている。

その際、上側に位置する反射領域３４ａ１は、その鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点Ａが、光軸Ａｘからある程度下方に位置する点に設定されており、その長軸Ａｘ１は、前方へ向けて斜め下向きに延びている。この反射領域３４ａ１は、長軸Ａｘ１を中心とする略楕円面状の曲面で構成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そして、この反射領域３４ａ１は、第２発光素子３２からの光を、鉛直断面内においては第２焦点Ａに収束させるとともに、水平断面内においてはその収束位置をある程度前方へ移動させるようになっている。

一方、下側に位置する反射領域３４ａ２は、その鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点Ｂが、光軸Ａｘ上における投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりもある程度後方に位置する点に設定されており、その長軸Ａｘ２は、前方へ向けて斜め上向きに延びている。この反射領域３４ａ２は、長軸Ａｘ２を中心とする略楕円面状の曲面で構成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そして、この反射領域３４ａ２は、第２発光素子３２からの光を、鉛直断面内においては第２焦点Ｂに収束させるとともに、水平断面内においてはその収束位置をある程度前方へ移動させるようになっている。その際、ミラー部材２６の開口部２６ｂは、その上端縁が第２焦点Ｂを囲むように開口しており、これにより反射領域３４ａ２からの反射光を遮蔽することなく、該ミラー部材２６の上方空間へ通過させるようになっている。

付加投影レンズ４２は、投影レンズ１２の周囲に配置されている。その際、この付加投影レンズ４２は、投影レンズ１２を囲む環状レンズとして構成されており、該投影レンズ１２と一体で形成されている。この付加投影レンズ４２は、光軸Ａｘの下方に位置する下部レンズ部４２Ａと、光軸Ａｘの上方に位置する上部レンズ部４２Ｂとからなっている。

下部レンズ部４２Ａは、上記第２焦点Ａを通り、光軸Ａｘに対して前方へ向けて０．５〜０．６°程度上向きに傾斜した方向に延びる付加光軸Ａｘａを有する平凸レンズで構成されている。その際、この下部レンズ部４２Ａは、その後方側表面が、投影レンズ１２の後方側表面と面一の平面で形成されており、また、その前方側表面は、上記第２焦点Ａに該下部レンズ部４２Ａの後側焦点が位置するよう、その曲面の曲率が設定されている。

一方、上部レンズ部４２Ｂは、上記第２焦点Ｂを通り、光軸Ａｘに対して前方へ向けて０．５〜０．６°程度上向きに傾斜した方向に延びる付加光軸Ａｘｂを有する平凸レンズで構成されている。その際、この上部レンズ部４２Ｂは、その後方側表面が、投影レンズ１２の後方側表面と面一の平面で形成されており、また、その前方側表面は、上記第２焦点Ｂに該上部レンズ部４２Ｂの後側焦点が位置するよう、その曲面の曲率が設定されている。

図４は、本実施形態に係る灯具ユニット１０から前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。

このロービーム用配光パターンＰＬは、第１光源ユニット１４の点灯により形成される左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ−Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインＣＬ１として形成されるとともに、Ｖ−Ｖ線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインＣＬ１から傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインＣＬ２として形成されている。

このロービーム用配光パターンＰＬは、第１リフレクタ２４で反射した第１発光素子２２からの光によって投影レンズ１２の後側焦点面上に形成された第１発光素子２２の像を、投影レンズ１２により上記仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成され、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、ミラー部材２６の上向き反射面２６ａの前端縁２６ａ１の反転投影像として形成されるようになっている。

このロービーム用配光パターンＰＬにおいて、下段カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。これは光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びていることによるものである。そして、このロービーム用配光パターンＰＬにおいては、エルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺＬが形成されている。

図５は、本実施形態に係る灯具ユニット１０から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、第１および第２光源ユニット１４、１６の同時点灯により形成される配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２との合成配光パターンとして形成されるようになっており、そのホットゾーンＨＺＨはＨ−Ｖ近傍に位置している。

ハイビーム用付加配光パターンＰＡ１は、第２光源ユニット１６における反射領域３４ａ１からの反射光により形成される配光パターンである。このハイビーム用付加配光パターンＰＡ１は、Ｈ−Ｖを中心とする横長の配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を上下に跨ぐように形成されており、ロービーム用配光パターンＰＬよりもある程度小さい左右拡散角度を有している。

一方、ハイビーム用付加配光パターンＰＡ２は、第２光源ユニット１６における反射領域３４ａ２からの反射光により形成される配光パターンである。このハイビーム用付加配光パターンＰＡ２は、Ｈ−Ｖを中心とするハイビーム用付加配光パターンＰＡ１よりも小さくて明るい横長の配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を上下に跨ぐように形成されている。

なお、これらハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２がＨ−Ｖを中心とする配光パターンとして形成されるのは、付加投影レンズ４２を構成する下部レンズ部４２Ａおよび上部レンズ部４２Ｂの各付加光軸Ａｘａ、Ａｘｂが、光軸Ａｘに対して前方へ向けて０．５〜０．６°程度上向きに傾斜した方向に延びていることによるものである。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１２の後方に、第１および第２光源ユニット１６が配置された構成となっているが、その第１光源ユニット１４は、光軸Ａｘ上において上向きに配置された第１発光素子２２と、この第１発光素子２２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる第１リフレクタ２４と、上向き反射面２６ａの前端縁２６ａ１（本実施形態においては直進阻止部材の上端縁としての機能を果たしている）が投影レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍を通るように配置され、第１リフレクタ２４からの反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材としての機能を果たすミラー部材２６とを備えた構成となっているので、この第１光源ユニット１４の点灯により、上端部にカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するロービーム用配光パターンＰＬを形成することができる。

また、第２光源ユニット１６は、光軸Ａｘの下方近傍において下向きに配置された第２発光素子３２と、この第２発光素子３２の発光中心を第１焦点とするとともに該第２発光素子３２と投影レンズ１２との間の所定点Ａ、Ｂをそれぞれ第２焦点とする２種類の楕円により鉛直断面形状が形成された反射領域３４ａ１、３４ａ２からなる反射面３４ａを有し、第２発光素子３２からの光を前方へ向けて上記各楕円の長軸Ａｘ１、Ａｘ２寄りに反射させる第２リフレクタ３４とを備えた構成となっており、そして、投影レンズ１２の周囲には、光軸Ａｘと略平行に延びる付加光軸Ａｘａ、Ａｘｂを有するとともに上記第２焦点Ａ、Ｂをそれぞれ後側焦点とする下部レンズ部４２Ａおよび上部レンズ部４２Ｂからなる付加投影レンズ４２が配置されているので、この第２光源ユニット１６の追加点灯により、ハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２をロービーム用配光パターンＰＬに対して追加形成し、これによりハイビーム用配光パターンＰＨを形成することができる。

その際、この第２光源ユニット１６からの光は、投影レンズ１２ではなく付加投影レンズ４２を透過して前方へ照射されるので、従来のように直進阻止部材によって遮蔽されてしまわないようにすることができる。そしてこれにより、ハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２を、ロービーム用配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を上下に跨ぐように形成することができる。このため、ハイビーム用配光パターンＰＨにおけるカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２近傍領域の光度を十分に高めることができ、これによりハイビーム用配光パターンＰＨを遠方視認性に優れたものとすることができる。

このように本実施形態によれば、発光素子を光源とする車両用前照灯の灯具ユニットとして、投影レンズ１２の後方に第１および第２光源ユニット１４、１６が配置されてなるプロジェクタ型の灯具ユニット１０を採用した場合において、この灯具ユニット１０により形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを遠方視認性に優れたものとすることができる。

しかも、第２光源ユニット１６における第２リフレクタ３４の反射面３４ａは、その鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点Ａ、Ｂの位置が互いに異なる２つの反射領域３４ａ１、３４ａ２で構成されており、また、付加投影レンズ４２は、上記第２焦点Ａ、Ｂをそれぞれ後側焦点とする下部レンズ部４２Ａおよび上部レンズ部４２Ｂからなっているので、これら各レンズ部４２Ａ、４２Ｂを透過して前方へ照射される第２光源ユニット１６からの光により、比較的大きいハイビーム用付加配光パターンＰＡ１と、比較的小さくて明るいハイビーム用付加配光パターンＰＡ２とを形成することができ、これによりハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の光度分布を滑らかなものとして、ハイビーム用配光パターンＰＨの視認性を高めることができる。

その際、第２リフレクタ３４の反射面３４ａを構成する２つの反射領域３４ａ１、３４ａ２は、第２発光素子３２寄りの位置にある反射領域３４ａ１の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点Ａが光軸Ａｘの下方に位置しているとともに、第２発光素子３２から離れた位置にある反射領域３４ａ２の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点Ｂが光軸Ａｘ上に位置しているので、これら各反射領域３４ａ１、３４ａ２および付加投影レンズ４２の各レンズ部４２Ａ、４２Ｂを、光学的に無理のないレイアウトで配置することができる。

この場合において、付加投影レンズ４２は、光軸Ａｘの下方に位置する下部レンズ部４２Ａと、光軸Ａｘの上方に位置する上部レンズ部４２Ｂとからなっているので、灯具ユニット１０を、光軸Ａｘを中心としてコンパクトに構成することができ、これを車両用前照灯の一部として組み込むことが容易に可能となる。

特に本実施形態においては、付加投影レンズ４２が、投影レンズ１２を囲む環状レンズとして構成されているので、灯具ユニット１０を、光軸Ａｘを中心としてよりコンパクトに構成することができ、これを車両用前照灯の一部として組み込むことが一層容易に可能となる。

また本実施形態においては、第１リフレクタ２４からの反射光の一部の直進を阻止するための直進阻止部材が、投影レンズ１２の後側焦点Ｆから後方へ向けて光軸Ａｘと平行に延びる上向き反射面２６ａを有するミラー部材２６として構成されているので、第１リフレクタ２４からの反射光の多くを投影レンズ１２を介して前方へ照射することができ、これによりロービーム用配光パターンＰＬの明るさを増大させることができる。

その際、このミラー部材２６には、第２リフレクタ３４の反射領域３４ａ２からの反射光を上部レンズ部４２Ｂへ向けて通過させるための開口部２６ｂが形成されているので、上部レンズ部４２Ｂへの光入射を容易に行わせることができる。また、このミラー部材２６は、その後面壁および左右両面壁が下向きに拡がるように形成されているので、反射領域３４ａ２からの反射光をほとんど遮蔽することなく上部レンズ部４２Ｂへ入射させることができる。さらに、このミラー部材２６は、上向き反射面２６ａの前端縁２６ａ１からある程度後方側に離れた位置に形成されているので、上向き反射面２６ａによる第１リフレクタ２４からの反射光の上向き反射作用をほとんど阻害しないようにすることができる。

しかも本実施形態においては、第２発光素子３２が第１発光素子２２よりも後方側に配置されているので、第２光源ユニット１６からの光を、投影レンズ１２の周囲に位置する付加投影レンズ４２に入射させることが容易に可能となる。

なお、上記実施形態においては、第２リフレクタ３４の反射面３４ａが、２つの反射領域３４ａ１、３４ａ２で構成されているものとして説明したが、このようにする代わりに、単一の反射面で構成すること、あるいは３つ以上の反射領域で構成することも可能である。

また、上記実施形態においては、付加投影レンズ４２が投影レンズ１２と一体で形成されているものとして説明したが、付加投影レンズ４２を投影レンズ１２と別体で形成することももちろん可能である。

さらに、上記実施形態においては、第１発光素子２２が光軸Ａｘ上に配置されているものとして説明したが、光軸Ａｘから多少外れた位置に配置された構成とすることも可能である。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る灯具ユニット１１０を示す、図１と同様の図である。

同図に示すように、この灯具ユニット１１０は、その第１および第２光源ユニット１４、１６の構成は上記実施形態の場合と同様であるが、投影レンズ１１２および付加投影レンズ１４２の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の投影レンズ１１２は、上記実施形態の投影レンズ１２よりもやや大きいサイズで横長小判形に形成されている。また、本変形例の付加投影レンズ１４２は、上記実施形態の付加投影レンズ４２と同様、下部レンズ部４２Ａおよび上部レンズ部４２Ｂからなっているが、その投影レンズ１１２の左右両側に位置する部分は、該投影レンズ１１２が左右に張り出している分だけ、上記実施形態の付加投影レンズ４２よりも細幅で形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、投影レンズ１１２の開口径を上記実施形態の投影レンズ１２の開口径よりも大きくすることができ、これにより第１光源ユニット１４からの入射光に対する制御を精度良く行うことができる。

なお、付加投影レンズ１４２の下部レンズ部１４２Ａにおいて、第２リフレクタ３４の反射領域３４ａ１からの反射光が入射するのは、光軸Ａｘの略真下に位置する領域であり、また、付加投影レンズ１４２の上部レンズ部１４２Ｂにおいても、第２リフレクタ３４の反射領域３４ａ２からの反射光が入射するのは、光軸Ａｘの略真上に位置する領域であるので、本変形例のように、各レンズ部１４２Ａ、１４２Ｂにおける投影レンズ１１２の左右両側に位置する部分を細幅で形成しても、ハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の形成を支障なく行うことができる。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図７は、本変形例に係る灯具ユニット２１０を示す、図１と同様の図である。

同図に示すように、この灯具ユニット２１０は、その投影レンズ１２および第１光源ユニット１４の構成は上記実施形態の場合と同様であるが、第２光源ユニット２１６Ｌ、２１６Ｒおよび付加投影レンズ２４２の下部レンズ部２４２ＡＬ、２４２ＡＲの構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例においては、上記実施形態の第２光源ユニット１６の代わりに、光軸Ａｘに対して左右対称配置で１対の第２光源ユニット２１６Ｌ、２１６Ｒが斜め下向きに配置されている。これら各第２光源ユニット２１６Ｌ、２１６Ｒ自体の構成は、上記実施形態の第２光源ユニット１６と略同様であり、第２発光素子２３２からの光を、第２リフレクタ２３４の反射面２３４ａを構成する２つの反射領域２３４ａ１、２３４ａ２で反射させるようになっている。

また、本変形例の付加投影レンズ２４２は、上記実施形態の付加投影レンズ４２における下部レンズ部４２Ａの代わりに、光軸Ａｘに対して左右対称配置で１対の下部レンズ部２４２ＡＬ、２４２ＡＲが配置されている。これら各下部レンズ部２４２ＡＬ、２４２ＡＲ自体の構成は、上記実施形態の下部レンズ部４２Ａと略同様であり、各第２光源ユニット２１６Ｌ、２１６Ｒからの光をそれぞれ透過させるようになっている。

図８は、本変形例に係る灯具ユニット２１０から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、第１光源ユニット１４および第２光源ユニット２１６Ｌ、２１６Ｒの同時点灯により形成される配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１、ＰＡＬ２、ＰＡＲ１、ＰＡＲ２との合成配光パターンとして形成されるようになっており、そのホットゾーンＨＺＨはＨ−Ｖ近傍に位置している。

ハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１は、第２光源ユニット２１６Ｌの反射領域２３４ａ１からの反射光により形成される配光パターンである。このハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１は、Ｈ−Ｖを中心とする左上がりに傾斜した斜め横長の配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬよりもかなり小さい左右拡散角度を有している。

一方、ハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ２は、第２光源ユニット２１６Ｌの反射領域２３４ａ２からの反射光により形成される配光パターンである。このハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ２は、Ｈ−Ｖを中心とする左上がりに傾斜した斜め横長の配光パターンであって、ハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１よりも小さくて明るい配光パターンとなっている。

これらハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１、ＰＡＬ２は、いずれもロービーム用配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を上下に跨ぐように形成されている。

また、ハイビーム用付加配光パターンＰＡＲ１は、第２光源ユニット２１６Ｒの反射領域２３４ａ１からの反射光により形成される配光パターンであり、ハイビーム用付加配光パターンＰＡＲ２は、第２光源ユニット２１６Ｒの反射領域２３４ａ２からの反射光により形成される配光パターンである。

これらハイビーム用付加配光パターンＰＡＲ１、ＰＡＲ２は、Ｖ−Ｖ線に関してハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１、ＰＡＬ２と左右対称の配光パターンとして形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、ハイビーム用付加配光パターンＰＡＬ１、ＰＡＬ２、ＰＡＲ１、ＰＡＲ２の明るさを、上記実施形態のハイビーム用付加配光パターンＰＡ１、ＰＡ２よりも増大させることができ、これによりハイビーム用配光パターンＰＨを一層遠方視認性に優れたものとすることができる。

本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図 図１のII-II 線断面図 上記灯具ユニットにおける光路を詳細に示す、図２と同様の図 上記灯具ユニットから前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記灯具ユニットから前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第１変形例に係る灯具ユニットを示す、図１と同様の図 上記実施形態の第２変形例に係る灯具ユニットを示す、図１と同様の図 上記第２変形例に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図

符号の説明

１０、１１０、２１０ 灯具ユニット
１２、１１２ 投影レンズ
１４ 第１光源ユニット
１６、２１６Ｌ、２１６Ｒ 第２光源ユニット
１８ レンズホルダ
２０ ベース部材
２２ 第１発光素子
２２ａ、３２ａ 発光チップ
２４ 第１リフレクタ
２４ａ，３４ａ、２３４ａ 反射面
２６ ミラー部材
２６ａ 上向き反射面
２６ａ１ 前端縁
２６ｂ 開口部
２６ｃ、２６ｄ 光源支持凹部
３２、２３２ 第２発光素子
３４、２３４ 第２リフレクタ
３４ａ１、３４ａ２、２３４ａ１、２３４ａ２ 反射領域
４２、１４２、２４２ 付加投影レンズ
４２Ａ、１４２Ａ、２４２ＡＬ、２４２ＡＲ 下部レンズ部
４２Ｂ、１４２Ｂ 上部レンズ部
Ａ、Ｂ 第２焦点
Ａｘ 光軸
Ａｘ１、Ａｘ２ 長軸
Ａｘａ、Ａｘｂ 付加光軸
ＣＬ１ 下段カットオフライン
ＣＬ２ 上段カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺＨ、ＨＺＬ ホットゾーン
ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡＬ１、ＰＡＬ２、ＰＡＲ１、ＰＡＲ２ ハイビーム用付加配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (7)

1. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後方に配置された第１および第２光源ユニットと、を備えてなる車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
   上記第１光源ユニットが、上記光軸近傍において上向きに配置された第１発光素子と、この第１発光素子からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させる第１リフレクタと、上端縁が上記投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置され、上記第１リフレクタからの反射光の一部の直進を阻止する直進阻止部材とを備えてなり、
   上記第２光源ユニットが、上記光軸近傍において下向きに配置された第２発光素子と、この第２発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該第２発光素子と上記投影レンズとの間の所定点を第２焦点とする楕円により鉛直断面形状が形成された反射面を有し、上記第２発光素子からの光を前方へ向けて上記楕円の長軸寄りに反射させる第２リフレクタとを備えてなり、
   上記投影レンズの周囲に、上記光軸と略平行に延びる付加光軸を有するとともに上記第２焦点近傍の点を後側焦点とする付加投影レンズが配置されている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
2. 上記第２発光素子が、上記第１発光素子よりも後方側に配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
3. 上記第２リフレクタの反射面が、該反射面の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点の位置が互いに異なる複数の反射領域からなり、
   上記付加投影レンズが、上記各反射領域の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点近傍の点を、それぞれ後側焦点とする複数のレンズ部からなる、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
4. 上記複数の反射領域が、上記第２発光素子から離れた位置にある反射領域ほど該反射領域の鉛直断面形状を構成する楕円の第２焦点が上記光軸の近くに位置するように形成されている、ことを特徴とする請求項３記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
5. 上記複数のレンズ部として、上記光軸の下方に位置する下部レンズ部と、上記光軸の上方に位置する上部レンズ部とを備えている、ことを特徴とする請求項４記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
6. 上記直進阻止部材が、上記後側焦点近傍から後方へ向けて上記光軸と略平行に延びる上向き反射面を有するミラー部材として構成されており、
   このミラー部材に、上記第２リフレクタからの反射光の一部を上記上部レンズ部へ向けて通過させるための開口部が形成されている、ことを特徴とする請求項５記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
7. 上記付加投影レンズが、上記投影レンズを囲む環状レンズとして構成されている、ことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の車両用前照灯の灯具ユニット。

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