JP2007317596A - 車両用灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】凸レンズの後方に光源が配置されてなる車両用灯具ユニットにおいて、その構成を複雑化することなく、凸レンズの周縁部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行えるようにする。
【解決手段】凸レンズ１２における周縁部を、その全周にわたって、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部１２Ｂ１および後側凸レンズ部１２Ｂ２からなる二枚レンズ部１２Ｂとして構成する。これにより、リフレクタ１６で反射して凸レンズ１２の周縁部に入射した放電バルブ１４からの光を、二枚レンズ部１２Ｂにおいては、その後側凸レンズ部１２Ｂ２および前側凸レンズ部１２Ｂ１により２段階で偏向制御して、レンズ界面での屈折角を小さくし、その偏向制御を精度良く行えるようにする。その際、凸レンズ１２を、単一のレンズとして構成することにより、２枚のレンズを配置するようにした場合に比して、レンズ支持構造を簡素化する。
【選択図】図２

Description

本願発明は、凸レンズの後方に光源が配置されてなる車両用灯具ユニットに関するものである。

従来より、車両用灯具ユニットとして、プロジェクタ型の灯具ユニットや直射型の灯具ユニット等のように、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後方に配置された光源とを備えた構成が知られている。

その際、プロジェクタ型の灯具ユニットにおいては、例えば「特許文献１」に記載されているように、リフレクタにより前方へ向けて光軸寄りに反射した光源からの光を凸レンズで偏向制御して、その後側焦点面上に形成される像を反転投影することにより、所定の配光パターンを形成するようになっており、また、直射型の灯具ユニットにおいては、例えば「特許文献２」に記載されているように、光源から直射光を凸レンズにより偏向制御して、所定の配光パターンを形成するようになっている。

特開２００３−１２３５１９号公報 特開２００４−３２７１８８号公報

上記「特許文献１」や「特許文献２」にも記載されているように、従来の車両用灯具ユニットは、その凸レンズが、単一の平凸レンズや凸メニスカスレンズあるいはこれらを変形させた形状の凸レンズで構成されているので、その周縁部を透過する光については、レンズ界面での屈折角がかなり大きくなってしまい、その偏向制御を精度良く行うことができない、という問題がある。

これに対し、単一の凸レンズの代わりに２枚のレンズが配置された構成とすれば、レンズ界面での屈折角を小さくすることができ、これにより周縁部を透過する光に対してもその偏向制御を精度良く行うことが可能となる。

しかしながら、このようにした場合には、２枚のレンズを所定の位置関係で精度良く配置しておくことが必要となるので、そのためのレンズ支持構造が必要となり、これにより車両用灯具ユニットの構成が複雑なものとなってしまう、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、凸レンズの後方に光源が配置されてなる車両用灯具ユニットにおいて、その構成を複雑化することなく、凸レンズの周縁部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる車両用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、凸レンズの形状に工夫を施すことにより、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灯具ユニットは、
灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後方に配置された光源と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
上記凸レンズにおける周縁部の少なくとも一部が、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部および後側凸レンズ部からなる二枚レンズ部として構成されている、ことを特徴とするものである。

上記「車両用灯具ユニット」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングランプ、デイタイムランニングランプ等、あるいはその一部を構成する灯具ユニット等が採用可能である。

上記「光軸」は、灯具ユニット前後方向に延びる軸線であれば、車両前後方向に延びる軸線と一致していてもよいし一致してなくてもよい。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメント、あるいは、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子等が採用可能である。また、この「光源」は、凸レンズの後方に配置されていれば、その具体的な位置や向き等は特に限定されるものではなく、例えば、その位置に関しては、光軸上に配置されていてもよいし、光軸上から外れた位置に配置されていてもよい。

上記凸レンズの周縁部において、上記「二枚レンズ部」として構成されている部分の具体的な位置や範囲は特に限定されるものではない。

上記「凸レンズ」において「二枚レンズ部」として構成された部分以外の部分の形状は、正の屈折力を有するレンズとして機能する形状であれば、その具体的な断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、平凸レンズ状、両凸レンズ状、凸メニスカスレンズ状に形成されたもの等が採用可能である。

上記二枚レンズ部を構成する「前側凸レンズ部」および「後側凸レンズ部」の各々についても、正の屈折力を有していれば、その断面形状は特定の形状に限定されるものではなく、例えば、平凸レンズ状、両凸レンズ状、凸メニスカスレンズ状に形成されたもの等が採用可能であり、さらにはプリズム状に形成されたものも採用可能である。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具ユニットは、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後方に配置された光源とを備えた構成となっているが、その凸レンズにおける周縁部の少なくとも一部が、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部および後側凸レンズ部からなる二枚レンズ部として構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、凸レンズの周縁部に入射した光源からの光は、二枚レンズ部においては、その後側凸レンズ部および前側凸レンズ部により２段階で偏向制御されるので、レンズ界面での屈折角を小さくすることが可能となり、これにより二枚レンズ部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

また、本願発明の凸レンズは、単一のレンズとして構成されているので、２枚のレンズを配置するようにした場合に比して、レンズ支持構造を簡素化することができる。

このように本願発明によれば、凸レンズの後方に光源が配置されてなる車両用灯具ユニットにおいて、その構成を複雑化することなく、凸レンズの周縁部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

また本願発明においては、次のような作用効果も得ることができる。

すなわち、上記「特許文献１」に記載されているように、凸レンズの前方側表面を車体の表面形状等に沿った形状に設定した場合には、この凸レンズにおける周縁部の一部は、その後側焦点から前方側へかなり離れた位置に形成されてしまうこととなるので、所定の開口角を確保しようとすると、凸レンズの外形形状がかなり大きなものとなってしまい、このため車両用灯具ユニットのレイアウト自由度も制約されてしまうこととなる。

これに対し、本願発明の凸レンズにおいては、二枚レンズ部における後側凸レンズ部の後方側表面の位置については、二枚レンズ部以外の部分の後方側表面と前後方向に関して略同じ位置に維持したまま、二枚レンズ部における前側凸レンズ部の前方側表面の位置については、二枚レンズ部以外の部分の前方側表面よりも前方側に変位させることができるので、所定の開口角を確保したまま、凸レンズの外形形状を大きくすることを必要とせずに、その前方側表面の形状を車体の表面形状等に沿った形状に設定することが容易に可能となる。

ところで、本願発明に係る車両用灯具ユニットのように、凸レンズにおける周縁部の少なくとも一部が二枚レンズ部として構成されている場合、この二枚レンズ部として構成された部分においては、他の部分に比してレンズ界面の数が２倍になるので、その分だけ透過効率が低下してしまうこととなる。したがって、透過効率を多少犠牲にしてでも透過光制御を優先すべき場合には、二枚レンズ部として構成される範囲を広めに設定すればよく、一方、凸レンズにおける周縁部の一部についてのみ透過光制御の精度を高めれば足りるような場合には、二枚レンズ部として構成される範囲を狭めに設定するようにすればよい。なお、これらいずれの場合においても、２枚のレンズを配置するようにした場合に比して、凸レンズにおける二枚レンズ部以外の部分に関しては、透過効率を高めることができる。

上記構成において、凸レンズにおける周縁部を、その全周にわたって二枚レンズ部として構成すれば、凸レンズの周縁部を透過する光に対する偏向制御を、その全領域にわたって精度良く行うことができ、また、凸レンズの薄型化を図ることができる。

上記構成において、凸レンズの略下半部を二枚レンズ部として構成すれば、スラントノーズとして形成されることが多い車体前端部の表面形状に対して、凸レンズの前方側表面をこれに沿わせるようにして形成することが容易に可能となる。

上記構成において、光源を凸レンズの後側焦点よりも後方側に配置するとともに、この光源の近傍に、該光源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を設け、このリフレクタと凸レンズとの間に、該リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードを、その上端縁が凸レンズの後側焦点を通るようにして配置すれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、このようなシェードを備えたプロジェクタ型の灯具ユニットにおいては、その照射光により上端部に鮮明なカットオフラインを有する配光パターンを形成することができるが、その際、凸レンズを透過する際に生じる分光現象により、カットオフラインの上方近傍に分光色が現れてしまうこととなる。この点に関して、本願発明の凸レンズのように、その周縁部の少なくとも一部を二枚レンズ部として構成しておくことにより、分光現象に起因して現れる分光色を目立たなくすることが可能となる。

上記構成において、凸レンズにおける周縁部の上部領域が二枚レンズ部として構成されている場合には、この上部領域の二枚レンズ部における前側凸レンズ部または凸後側レンズ部に、所定形状の切欠き部を形成しておくようにすれば、この切欠き部を通る光は、前側凸レンズ部または凸後側レンズ部による偏向作用を受けることなく、他の部分を通る光よりも上向きの光として凸レンズから出射することとなるので、この上向き出射光を、車両前方路面の上方に設置された頭上標識の照射するための光として利用することができる。

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。

まず、本願発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０を示す正面図である。また、図２は、図１のII-II 線断面図であり、図３は、図１のIII-III 線断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２と、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された放電バルブ１４と、この放電バルブ１４の放電発光部１４ａからの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ１６と、このリフレクタ１６と凸レンズ１２とを連結するホルダ１８とを備えてなるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で車両用前照灯の一部として用いられるようになっている。

この車両用灯具ユニット１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線上に配置され、ハイビーム用配光パターンを形成するための光照射を行うようになっている。

凸レンズ１２は、合成樹脂製（例えばポリカーボネート樹脂製）のレンズであって、その光軸Ａｘの近傍に位置する中央部が、単一レンズ部１２Ａとして構成されており、この中央部の外周側に位置する周縁部が、その全周にわたって二枚レンズ部１２Ｂとして構成されている。そして、この凸レンズ１２は、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具ユニット前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影する投影レンズとして機能するようになっている。

単一レンズ部１２Ａは、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズ状に形成されている。

一方、二枚レンズ部１２Ｂは、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部１２Ｂ１と後側凸レンズ部１２Ｂ２とからなり、その前側凸レンズ部１２Ｂ１と後側凸レンズ部１２Ｂ２との組み合わせにより、単一レンズ部１２Ａと同一焦点距離を有するレンズを構成するようになっている。

具体的には、前側凸レンズ部１２Ｂ１は、その前方側表面が略球面状に形成されており、その後方側表面が光軸Ａｘと直交する平面に対して僅かに前方寄りに傾斜した円錐面状に形成されている。また、後側凸レンズ部１２Ｂ２は、その前方側表面が略球面状に形成されており、その後方側表面が単一レンズ部１２Ａの後方側表面と面一で平面状に形成されている。

その際、前側凸レンズ部１２Ｂ１および後側凸レンズ部１２Ｂ２の径は、略同じ値（具体的には前側凸レンズ部１２Ｂ１の方が後側凸レンズ部１２Ｂ２よりも僅かに大きい値）に設定されている。また、これら前側凸レンズ部１２Ｂ１と後側凸レンズ部１２Ｂ２との接続部分の径は、単一レンズ部１２Ａの径と略同じ値（具体的には後側凸レンズ部１２Ｂ２の径の半分弱程度の値）に設定されている。

この凸レンズ１２は、その二枚レンズ部１２Ｂの後側凸レンズ部１２Ｂ２の外周縁部１２ａにおいてホルダ１８の前端部に固定支持されている。このホルダ１８の前端部の内周面には、環状フランジ部１８ａが形成されている。そして、この環状フランジ部１８ａの内径により、凸レンズ１２の有効径が規定されるようになっている。

なお、図２、３において、２点鎖線で示す曲線Ｃは、凸レンズ１２の代わりに、従来の平凸非球面レンズを配置した場合におけるその前方側表面の断面形状を示す曲線である。

放電バルブ１４は、その放電発光部１４ａが光軸Ａｘ上において前後方向に延びるように配置された状態で、リフレクタ１６の後頂開口部１６ｂに挿着されている。

リフレクタ１６の反射面１６ａは、光軸Ａｘを含む平面に沿った断面形状が楕円形状に設定されている。その際、この反射面１６ａは、光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、放電発光部１４ａの発光中心を第１焦点とするとともに凸レンズ１２の後側焦点Ｆを第２焦点とする楕円形状に設定されており、この光軸Ａｘを含む鉛直面から光軸Ａｘを含む水平面にかけて、第１焦点一定のまま離心率が徐々に大きくなるように設定されている。これにより、この反射面１６ａは、放電発光部１４ａからの出射光を、鉛直面内においては凸レンズ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この後側焦点Ｆよりもある程度前方側において光軸Ａｘ上に略収束させるようになっている。

このリフレクタ１６で反射した放電発光部１４ａからの光は、光軸Ａｘを含む鉛直面内においては、凸レンズ１２の後側焦点Ｆからの発散光として凸レンズ１２に入射する。そして、この光は、単一レンズ部１２Ａにおいては、その後方側表面および前方側表面の各々で屈折して光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射し、また、二枚レンズ部１２Ｂにおいては、その後側凸レンズ部１２Ｂ２の後方側表面および前方側表面ならびにその前側凸レンズ部１２Ｂ１の後方側表面および前方側表面の各々で屈折して光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射する。

このリフレクタ１６で反射した放電発光部１４ａからの光は、光軸Ａｘを含む水平面内においては、光軸Ａｘ上における凸レンズ１２の後側焦点Ｆよりも前方側の複数の点からの光として凸レンズ１２に入射する。そして、この光は、単一レンズ部１２Ａにおいては、その後方側表面および前方側表面の各々で屈折して光軸Ａｘに対して左右方向に拡がる拡散光として前方へ出射し、また、二枚レンズ部１２Ｂにおいては、その後側凸レンズ部１２Ｂ２の後方側表面および前方側表面ならびにその前側凸レンズ部１２Ｂ１の後方側表面および前方側表面の各々で屈折して光軸Ａｘに対して左右方向に拡がる拡散光として前方へ出射する。

図４は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０から前方へ照射される光により灯具前方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ハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

同図に示すように、このハイビーム用配光パターンＰＨは、Ｖ−Ｖ線（すなわち灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る鉛直線）を中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、その高光度領域であるホットゾーンＨＺＨはＨ−Ｖ近傍に形成されている。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２と、この凸レンズ１２の後方に配置された放電バルブ１４とを備えた構成となっているが、その凸レンズ１２における周縁部が、その全周にわたって、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部１２Ｂ１および後側凸レンズ部１２Ｂ２からなる二枚レンズ部１２Ｂとして構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、凸レンズ１２の周縁部に入射した放電バルブ１４からの光は、二枚レンズ部１２Ｂを構成する後側凸レンズ部１２Ｂ２および前側凸レンズ部１２Ｂ１により２段階で偏向制御されるので、レンズ界面での屈折角を小さくすることが可能となり、これにより二枚レンズ部１２Ｂを透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

また、この凸レンズ１２は、単一のレンズとして構成されているので、２枚のレンズを配置するようにした場合に比して、レンズ支持構造を簡素化することができる。

このように本実施形態によれば、凸レンズ１２の後方に放電バルブ１４が配置されてなる車両用灯具ユニット１０において、その構成を複雑化することなく、凸レンズ１２の周縁部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

特に本実施形態においては、凸レンズ１２における周縁部が、その全周にわたって二枚レンズ部１２Ｂとして構成されているので、凸レンズ１２の周縁部を透過する光に対する偏向制御を、その全領域にわたって精度良く行うことができる。しかも、この凸レンズ１２を、図２、３において曲線Ｃで前方側表面の位置を示す従来の凸レンズに比して、かなりの薄型化を図ることができる。またこれにより、凸レンズ１２を射出成形により形成する際に発生するヒケを小さく抑えることができる。さらに、この凸レンズ１２は、その周縁部が全周にわたって二枚レンズ部１２Ｂとして構成されているので、その放熱性を高めることができる。

なお、上記第１実施形態においては、凸レンズ１２の二枚レンズ部１２Ｂが、光軸Ａｘに関して全周同一断面形状で形成されているものとして説明したが、周方向の位置によって適宜断面形状を変化させるようにすることも可能である。例えば、二枚レンズ部１２Ｂの後側凸レンズ部１２Ｂ２については、上記第１実施形態の形状のままに維持した状態で、その前側凸レンズ部１２Ｂ１については、その一部または全体を光軸Ａｘに対して適宜傾斜させるようにして形成することも可能である。

また、上記第１実施形態においては、凸レンズ１２が合成樹脂製であるものとして説明したが、これをガラス製とすることも可能である。

次に、上記第１実施形態の第１変形例について説明する。

図５は、本変形例に係る車両用灯具ユニット１１０を示す正面図である。また、図６は、図５のVI-VI 線断面図である。

これらの図に示すように、本変形例に係る車両用灯具ユニット１１０は、その基本的な構成は上記第１実施形態の車両用灯具ユニット１０と同様であるが、ロービーム用配光パターンを形成するための光照射を行う灯具ユニットとして構成されており、そのための構成が上記第１実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、この車両用灯具ユニット１１０は、凸レンズ１１２と、放電バルブ１４と、リフレクタ１１６と、ホルダ１８と、シェード１２０とを備えてなるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、その凸レンズ１１２、リフレクタ１１６の構成が上記第１実施形態の場合と異なっており、またシェード１２０が追加配置されている。この車両用灯具ユニット１１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線に対して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。

本変形例の凸レンズ１１２は、その基本的な構成は上記第１実施形態の凸レンズ１２と同様であるが、その二枚レンズ部１１２Ｂの前側凸レンズ部１１２Ｂ１における上部領域に切欠き部１１２ｂが形成されている点で、凸レンズ１２と異なっている。この切欠き部１１２ｂは、前側凸レンズ部１１２Ｂ１の上部領域を水平に切り欠くことにより弓形に形成されている。なお、本変形例の凸レンズ１１２も、その二枚レンズ部１１２Ｂの後側凸レンズ部１１２Ｂ２の外周縁部１１２ａにおいてホルダ１８の前端部に固定支持されている。

本変形例のリフレクタ１１６は、その基本的な構成は上記第１実施形態のリフレクタ１６と同様であるが、その反射面１１６ａの鉛直断面形状が上記第１実施形態のリフレクタ１６の反射面１６ａとは多少異なっている。

すなわち、この反射面１１６ａは、その光軸Ａｘよりも上方側の上部反射領域１１６ａ１においては、放電発光部１４ａからの出射光を、鉛直面内において凸レンズ１１２の後側焦点Ｆよりも僅かに前方側に位置する点Ａに収束させるようになっており、また、その光軸Ａｘよりも下方側の下部反射領域１１６ａ２においては、放電発光部１４ａからの出射光を、鉛直面内において凸レンズ１１２の後側焦点Ｆよりも僅かに後方側に位置する点Ｂに収束させるようになっている。

その際、上部反射領域１１６ａ１で反射した放電発光部１４ａからの光は、光軸Ａｘを含む鉛直面内においては、上記点Ａからの発散光として凸レンズ１１２に入射し、また、下部反射領域１１６ａ２で反射した放電発光部１４ａからの光は、光軸Ａｘを含む鉛直面内においては、上記点Ｂからの発散光として凸レンズ１１２に入射する。そしてこれにより、上部反射領域１１６ａ１からの反射光も下部反射領域１１６ａ２からの反射光も、単一レンズ部１１２Ａにおいては、その後方側表面および前方側表面の各々で屈折して、光軸Ａｘに対してやや下向きの光として前方へ出射するとともに、二枚レンズ部１１２Ｂにおいては、その後側凸レンズ部１１２Ｂ２の後方側表面および前方側表面ならびにその前側凸レンズ部１１２Ｂ１の後方側表面および前方側表面の各々で屈折して、光軸Ａｘに対してやや下向きの光として前方へ出射する。ただし、下部反射領域１１６ａ２からの反射光のうち、二枚レンズ部１１２Ｂの後側凸レンズ部１１２Ｂ２における上部領域に入射した光は、この後側凸レンズ部１１２Ｂ２から前方へ向けて斜め上方へ出射した後、前側凸レンズ部１１２Ｂ１において切欠き部１１２ｂとして形成された弓形の空間を通過するので、前側凸レンズ部１１２Ｂ１による偏向作用を受けることなく、そのまま上向き光として照射される。

シェード１２０は、ホルダ１８の内部の略下半部においてその前端部から後方側へ延びるようにして該ホルダ１８と一体で形成されている。このシェード１２０は、その上端縁１２０ａが凸レンズ１１２の後側焦点面に沿って略円弧状に延びるように形成されており、これによりリフレクタ１１６の反射面１１６ａからの反射光の一部を遮蔽して、凸レンズ１１２から前方へ出射する上向き光の大半を除去するようになっている。その際、このシェード１２０の上端縁１２０ａは、その光軸Ａｘよりも左側の領域（灯具ユニット正面視では右側の領域）が光軸Ａｘから左方向へ水平に延びており、その光軸Ａｘよりも右側の領域が光軸Ａｘから右方向へ斜め下向き（例えば１５°下向き）で短く延びた後、さらに右方向へ水平に延びるように形成されている。

図７は、本変形例に係る車両用灯具ユニット１１０から前方へ照射される光により灯具前方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。

同図に示すように、このロービーム用配光パターンＰＬは、基本配光パターンＰＬ０と付加配光パターンＰＡとの合成配光パターンとして形成されている。

基本配光パターンＰＬ０は、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、シェード１２０の上端縁１２０ａの反転投影像として形成されるものであって、対向車線側カットオフラインＣＬ１が水平に延びるように形成されており、自車線側カットオフラインＣＬ２は、この対向車線側カットオフラインＣＬ１から所定角度（例えば１５°）でＨ−Ｈ線のやや上方まで斜めに立ち上がった後、水平に延びるように形成されている。

この基本配光パターンＰＬ０において、対向車線側カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅの位置は、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されており、このエルボ点Ｅを囲むようにしてホットゾーンＨＺＬが形成されている。なお、エルボ点ＥがＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置しているのは、車両用灯具ユニット１１０の光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線に対して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。

付加配光パターンＰＡは、リフレクタ１１６からの反射光のうち、二枚レンズ部１１２Ｂの後側凸レンズ部１１２Ｂ２における上部領域に入射した後、その前側凸レンズ部１１２Ｂ１の切欠き部１１２ｂを通過して、そのまま上向き光として照射される光により形成される配光パターンである。この付加配光パターンＰＡは、Ｈ−Ｖの上方において左右方向にある程度拡がる横長の比較的暗い配光パターンとして形成されている。そして、この付加配光パターンＰＡにより、車両前方路面の上方に設置された頭上標識ＯＨＳの照射するようになっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本変形例の凸レンズ１１２のように、その二枚レンズ部１１２Ｂにおける前側凸レンズ部１１２Ｂ１の上部領域に切欠き部１１２ｂが形成された構成とすることにより、この切欠き部１１２ｂを通る光を上向きの光として凸レンズ１１２から出射させて、これを頭上標識ＯＨＳの照射するための光として利用することができる。

なお、上記第１変形例においては、切欠き部１１２ｂが弓形に形成されているものとして説明したが、これ以外の形状に形成することももちろん可能である。

また、上記第１変形例においては、前側凸レンズ部１１２Ｂ１の上部領域に切欠き部１１２ｂが形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、後側凸レンズ部１１２Ｂ２の上部領域に切欠き部１１２ｂが形成された構成とすることによっても、頭上標識ＯＨＳの照射するための上向き照射光を得ることが可能である。ただし、上記第１変形例のように、前側凸レンズ部１１２Ｂ１の上部領域に切欠き部１１２ｂが形成された構成とした方が、リフレクタ１１６からの反射光をより有効に利用することができる。

次に、上記第１実施形態の第２変形例について説明する。

図８は、本変形例に係る車両用灯具ユニット２１０を示す、図６と同様の図である。

同図に示すように、本変形例に係る車両用灯具ユニット２１０は、その基本的な構成は上記第１変形例の車両用灯具ユニット１１０と同様であるが、その凸レンズ２１２の構成が上記第１変形例の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の凸レンズ２１２は、その後方側表面は光軸Ａｘと直交する平面で構成されているが、その前方側表面は、その上端部から下端部へ向けて前方側へ変位するようにして凸曲線状に形成されている。そしてこれにより、この凸レンズ２１２は、その前方側表面が、車両用灯具ユニット２１０の前方近傍において車体前端部のスラントノーズに沿って形成された透光カバー２（同図において２点鎖線で示す）に対して、該透光カバー２と略等間隔をおいて延びるようになっている。

この凸レンズ２１２は、その略上半部が、単一レンズ部２１２Ａとして構成されており、その略下半部が、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部２１２Ｂ１と後側凸レンズ部２１２Ｂ２とからなる二枚レンズ部２１２Ｂとして構成されており、これら単一レンズ部２１２Ａおよび二枚レンズ部２１２Ｂの前方側表面は滑らかに接続されている。

この凸レンズ２１２は、光学的には上記第１実施形態の凸レンズ１２と全く同様の機能を有している。これを実現するため、単一レンズ部２１２Ａは、その前方側表面が、同図において破線で示す曲線Ｃ（すなわち従来の平凸非球面レンズを配置した場合におけるその前方側表面の断面形状）と同一形状に設定されている。一方、二枚レンズ部２１２Ｂは、その前側凸レンズ部２１２Ｂ１が、前方側表面・後方側表面共に凸曲面状に形成されており、また、その後側凸レンズ部２１２Ｂ２は、前方側表面が凸曲面状に形成されるとともに後方側表面が平面状に形成されている。なお、本変形例の凸レンズ２１２も、その二枚レンズ部２１２Ｂの後側凸レンズ部２１２Ｂ２の外周縁部２１２ａにおいてホルダ１８の前端部に固定支持されている。

本変形例に係る車両用灯具ユニット２１０においても、その光照射により、図７に示す基本配光パターンＰＬ０と略同一形状の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、本変形例のように、凸レンズ２１２の略下半部を二枚レンズ部２１２Ｂとして構成することにより、その前方側表面を、スラントノーズとして形成された車体前端部の表面形状に沿わせるように形成することが容易に可能となる。

なお、これを、仮に従来のように、二枚レンズ部２１２Ｂを形成することなく実現しようとすると、図８において２点鎖線で示すような凸レンズ２１２´を採用することが必要となる。この凸レンズ２１２´においては、その周縁部の下端部が、その後側焦点Ｆから前方側へかなり離れた位置に形成されてしまうこととなるので、所定の開口角を確保しようとすると、凸レンズ２１２´の外形形状がかなり大きなものとなってしまい、このため車両用灯具ユニットのレイアウト自由度も制約されてしまうこととなる。

これに対し、本変形例の凸レンズ２１２においては、二枚レンズ部２１２Ｂにおける後側凸レンズ部２１２Ｂ２の後方側表面については、単一レンズ部２１２Ａの後方側表面と面一に設定したまま、二枚レンズ部２１２Ｂにおける前側凸レンズ部２１２Ｂ１の前方側表面の位置については、単一レンズ部２１２Ａの前方側表面よりも前方側に変位させることができるので、所定の開口角を確保したまま、凸レンズ２１２の外形形状を大きくすることを必要とせずに、その前方側表面の形状を車体の表面形状等に沿った形状に設定することが容易に可能となる。

また、本変形例に係る車両用灯具ユニット２１０のようなシェード１２０を備えたプロジェクタ型の灯具ユニットにおいては、そのリフレクタ１１６からの反射光は、凸レンズ２１２の上半部よりもその下半部に多く入射するので、凸レンズ２１２の下半部の温度が上昇しやすくなるが、この凸レンズ２１２は、その略下半部が二枚レンズ部２１２Ｂとして構成されているので、その放熱性を高めることができ、これによりその温度上昇を抑制することができる。

なお、上記第２変形例においても、凸レンズ２１２の単一レンズ部２１２Ａの上部領域を二枚レンズ部として形成することが可能である。その際、この上部領域の二枚レンズ部における前側凸レンズ部または凸後側レンズ部に、所定形状の切欠き部を形成して頭上標識の照射するための上向き出射光を得るようにすることも可能である。

次に、本願発明の第２実施形態について説明する。

図９は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット３１０を示す正面図である。また、図１０は、図９のＸ-Ｘ
線断面図であり、図１１は、図９のXI-XI 線断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用灯具ユニット３１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ３１２と、この凸レンズ３１２の後方において光軸Ａｘ上に配置され、前方へ向けて光を出射する発光ダイオード３１４と、この発光ダイオード３１４を支持する支持プレート３１６と、この支持プレート３１６と凸レンズ３１２とを連結するホルダ３１８とを備えてなる直射型の灯具ユニットとして構成されており、図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で車両用前照灯の一部として用いられるようになっている。

この車両用灯具ユニット１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線上に配置され、ハイビーム用配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うようになっている。

凸レンズ３１２は、合成樹脂製（例えばポリカーボネート樹脂製）のレンズであって、その光軸Ａｘの近傍に位置する中央部が、単一レンズ部３１２Ａとして構成されており、この中央部の外周側に位置する周縁部が、その全周にわたって二枚レンズ部３１２Ｂとして構成されている。そして、この凸レンズ３１２は、その後方に配置された発光ダイオード３１４からの直射光を、鉛直面内においては平行光として出射させるとともに、水平面内においては左右方向に多少拡散する光として出射させる偏向制御を行うようになっている。

これを実現するため、この凸レンズ３１２は、その光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状については上記第１実施形態の凸レンズ１２の断面形状と同一であるが、その光軸Ａｘを含む水平面に沿った断面形状が上記第１実施形態の凸レンズ１２の断面形状と異なっている。

すなわち、単一レンズ部３１２Ａは、上記第１実施形態の単一レンズ部１２Ａと同様、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズ状に形成されているが、その前方側表面は、やや横長の楕円球面で形成されている。そして、この単一レンズ部３１２Ａは、その水平面内における後側焦点が、その鉛直面内における後側焦点Ｆに対して後方側へ変位している。これにより、この単一レンズ部３１２Ａは、後側焦点Ｆから該単一レンズ部３１２Ａに入射する光を、鉛直面内においては光軸Ａｘと平行な光として出射させるとともに、水平面内においては光軸Ａｘに対して左右方向に多少拡散する光として出射させるようになっている。

一方、二枚レンズ部３１２Ｂは、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部３１２Ｂ１と後側凸レンズ部３１２Ｂ２とからなり、その前側凸レンズ部３１２Ｂ１と後側凸レンズ部３１２Ｂ２との組み合わせにより、鉛直面内においては単一レンズ部３１２Ａと同一焦点距離を有するレンズを構成するとともに、水平面内においては単一レンズ部３１２Ａよりも短い焦点距離を有するレンズを構成するようになっている。

具体的には、前側凸レンズ部３１２Ｂ１は、その前方側表面が横長の略楕円面状に形成されており、その後方側表面が光軸Ａｘと直交する平面に対して僅かに前方寄りに傾斜した円錐面状に形成されている。また、後側凸レンズ部３１２Ｂ２は、その前方側表面が略球面状に形成されており、その後方側表面が単一レンズ部３１２Ａの後方側表面と面一で平面状に形成されている。

そしてこれにより、二枚レンズ部３１２Ｂは、後側焦点Ｆから該二枚レンズ部３１２Ｂに入射する光を、鉛直面内においては光軸Ａｘと平行な光として出射させるとともに、水平面内においては光軸Ａｘ寄りの光として出射させてこれを一旦収束させた後に左右方向に多少拡散させるようになっている。

その際、前側凸レンズ部３１２Ｂ１および後側凸レンズ部３１２Ｂ２の径は、略同じ値（具体的には前側凸レンズ部３１２Ｂ１の方が後側凸レンズ部３１２Ｂ２よりも僅かに大きい値）に設定されている。また、これら前側凸レンズ部３１２Ｂ１と後側凸レンズ部３１２Ｂ２との接続部分の径は、単一レンズ部３１２Ａの径と略同じ値（具体的には後側凸レンズ部３１２Ｂ２の径の半分弱程度の値）に設定されている。

この凸レンズ３１２は、その二枚レンズ部３１２Ｂの後側凸レンズ部３１２Ｂ２の外周縁部３１２ａにおいてホルダ３１８の前端部に固定支持されている。そして、このホルダ３１８の内周面前端部の内径により、凸レンズ３１２の有効径が規定されるようになっている。

なお、図１０、１１において、２点鎖線で示す曲線Ｃは、凸レンズ３１２の代わりに、従来の平凸非球面レンズを配置した場合におけるその前方側表面の断面形状を示す曲線である。

発光ダイオード３１４は、白色発光ダイオードであって、１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する発光チップ３１４ａと、この発光チップ３１４ａを支持する基板３１４ｂとからなっている。その際、発光チップ３１４ａは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。

この発光ダイオード３１４は、その発光チップ３１４ａが凸レンズ３１２の後側焦点Ｆにおいて前方を向くようにして支持プレート３１６に固定支持されている。

支持プレート３１６は、光軸Ａｘと直交する平面に沿って配置されており、その後面には、上下方向に延びる複数の放熱フィン３１６ａが形成されている。

図１２は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット３１０から前方へ照射される光により灯具前方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集光配光パターンＰＢを透視的に示す図である。

同図に示すように、この集光配光パターンＰＢは、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に僅かに拡がる小さい横長の配光パターンであって、図中２点差線で示すハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンを形成するようになっている。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用灯具ユニット３１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ３１２と、この凸レンズ３１２の後方に配置された発光ダイオード３１４とを備えた構成となっているが、その凸レンズ３１２における周縁部が、その全周にわたって、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部３１２Ｂ１および後側凸レンズ部３１２Ｂ２からなる二枚レンズ部３１２Ｂとして構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、凸レンズ３１２の周縁部に入射した発光ダイオード３１４からの光は、二枚レンズ部３１２Ｂにおいては、その後側凸レンズ部３１２Ｂ２および前側凸レンズ部３１２Ｂ１により２段階で偏向制御されるので、レンズ界面での屈折角を小さくすることが可能となり、これにより二枚レンズ部３１２Ｂを透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

また、この凸レンズ３１２は、単一のレンズとして構成されているので、２枚のレンズを配置するようにした場合に比して、レンズ支持構造を簡素化することができる。

このように本実施形態によれば、凸レンズ３１２の後方に発光ダイオード３１４が配置されてなる車両用灯具ユニット３１０において、その構成を複雑化することなく、凸レンズ３１２の周縁部を透過する光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

特に本実施形態においては、凸レンズ３１２における周縁部が、その全周にわたって二枚レンズ部３１２Ｂとして構成されているので、凸レンズ３１２の周縁部を透過する光に対する偏向制御を、その全領域にわたって精度良く行うことができる。また、この凸レンズ３１２を、図１０、１１において曲線Ｃで前方側表面の位置を示す従来の凸レンズに比して、かなりの薄型化を図ることができる。またこれにより、凸レンズ３１２を射出成形により形成する際に発生するヒケを小さく抑えることができる。

しかも、この凸レンズ３１２は、その単一レンズ部３１２Ａの前方側表面および二枚レンズ部３１２Ｂにおける前側凸レンズ部３１２Ｂ１の前方側表面が横長の略楕円面状に形成されているので、発光ダイオード３１４からの光を左右方向に多少拡散させて、左右方向に僅かに拡がる小さい横長の配光パターンＰＢを形成することができ、これをハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーン形成に適したものとすることができる。

上記第２実施形態に係る車両用灯具ユニット３１０において、その凸レンズ３１２における単一レンズ部３１２Ａの前方側表面の表面形状およびその二枚レンズ部３１２Ｂにおける前側凸レンズ部３１２Ｂ１の前方側表面の表面形状を適宜変更するようにすれば、凸レンズ３１２の後方側表面ならびにその二枚レンズ部３１２Ｂにおける後側凸レンズ部３１２Ｂの前方側表面および前側凸レンズ部３１２Ｂ１の後方側表面の表面形状については一定形状に維持したまま、配光パターンＰＢの形状を容易に変化させることが可能である。その際、単一レンズ部３１２Ａおよび二枚レンズ部３１２Ｂの外形形状については、これらを同心円状に維持したままで、配光パターンＰＢの形状を容易に変化させることも可能である。

なお、上記各実施形態および各変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

本願発明の第１実施形態に係る車両用灯具ユニットを示す正面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 上記車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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ハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記第１実施形態の第１変形例に係る車両用灯具ユニットを示す正面図 図５のVI-VI 線断面図 上記第１変形例に係る車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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 上記第１実施形態の第２変形例に係る車両用灯具ユニットを示す、図６と同様の図 本願発明の第２実施形態に係る車両用灯具ユニットを示す正面図 図９のＸ-Ｘ 線断面図 図９のXI-XI 線断面図 上記第２実施形態に係る車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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集光配光パターンを透視的に示す図

符号の説明

２ 透光カバー
１０、１１０、２１０、３１０ 車両用灯具ユニット
１２、１１２、２１２、２１２´、３１２ 凸レンズ
１２Ａ、１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ 単一レンズ部
１２Ｂ、１１２Ｂ、２１２Ｂ、３１２Ｂ 二枚レンズ部
１２Ｂ１、１１２Ｂ１、２１２Ｂ１、３１２Ｂ１ 前側凸レンズ部
１２Ｂ２、１１２Ｂ２、２１２Ｂ２、３１２Ｂ２ 後側凸レンズ部
１２ａ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ 外周縁部
１４ 放電バルブ
１４ａ 放電発光部
１６ １１６リフレクタ
１６ａ、１１６ａ 反射面
１６ｂ 後頂開口部
１８、３１８ ホルダ
１８ａ 環状フランジ部
１１２ｂ 切欠き部
１１６ａ１ 上部反射領域
１１６ａ２ 下部反射領域
１２０ シェード
１２０ａ 上端縁
３１４ 発光ダイオード
３１４ａ 発光チップ
３１４ｂ 基板
３１６ 支持プレート
３１６ａ 放熱フィン
Ａ、Ｂ 点
Ａｘ 光軸
Ｃ 曲線
ＣＬ１、ＣＬ２ 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
ＯＨＳ 頭上標識
ＰＡ 付加配光パターン
ＰＢ 集光配光パターン
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
ＰＬ０ 基本配光パターン

Claims (5)

1. 灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後方に配置された光源と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
   上記凸レンズにおける周縁部の少なくとも一部が、前後二股に分岐するように形成された前側凸レンズ部および後側凸レンズ部からなる二枚レンズ部として構成されている、ことを特徴とする車両用灯具ユニット。
2. 上記凸レンズにおける周縁部が、該周縁部の全周にわたって上記二枚レンズ部として構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニット。
3. 上記凸レンズの略下半部が、上記二枚レンズ部として構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニット。
4. 上記光源が、上記凸レンズの後側焦点よりも後方側に配置されており、
   この光源の近傍に、該光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタが設けられており、
   このリフレクタと上記凸レンズとの間に、該リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードが、該シェードの上端縁が上記凸レンズの後側焦点を通るようにして配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３記載の車両用灯具ユニット。
5. 上記凸レンズにおける周縁部の上部領域が、上記二枚レンズ部として構成されており、
   この上部領域の二枚レンズ部における前側凸レンズ部または凸後側レンズ部に、所定形状の切欠き部が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４記載の車両用灯具ユニット。

Images