JP2008140729A - 光源装置及び車両前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成されると共に、薄型で軽量に構成され得るようにしたＬＥＤ光源装置と、このＬＥＤ光源装置を用いた照明装置及び車両前照灯を提供することを目的とする。
【解決手段】 表面を光出射面１１ｂとする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板１１と、上記導光板の端面に対向して配置された点状の光源１２と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、光出射面における輝度分布を制御する輝度制御要素１４を有しており、上記輝度制御要素が、上記導光板の端面から入射する光源からの光を制御して、光出射面上にて、照射すべき配光パターンを縮小反転した輝度分布を構成するように、光源装置１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数個のＬＥＤ素子等の光源を利用した光源装置と、この光源装置を使用した前照灯，補助前照灯等の車両前照灯に関する。

従来、ＬＥＤ素子を利用した光源装置として、例えば特許文献１〜３による車両ヘッドランプ，灯具光源用ＬＥＤランプ及びヘッドランプが知られている。

特許文献１による車両ヘッドランプは、図１１に示すように、例えば複数の発光ダイオード１を並べて配置した光源と、この光源の前面に配置されたレンズ等の光学部材（図示せず）と、から構成されている。
この構成によれば、各発光ダイオード１から出射した光が、その前面に配置されたレンズ等の光学部材により配光特性を付与されて、外部に出射する。これにより、所定の配光特性が得られるようになっている。

また、特許文献２によるＬＥＤランプを備えた灯具は、図１２（Ａ）に示すように、フィラメント式の発光源と類似の発光パターンを有するように基板２ａ上に並んで配置された複数個のＬＥＤ２ｂから成るＬＥＤランプ２（図１２（Ｂ）参照）と、その焦点位置がＬＥＤランプ２の発光点付近に位置するような凹状の反射面３と、から構成されている。
この構成によれば、ＬＥＤランプ２から出射した光が反射面３により反射して光照射方向前方に向かって照射される。これにより、ＬＥＤランプ２の発光部が前方に向かって投影され、所定の配光特性が得られるようになっている。

これに対して、特許文献３によるヘッドランプは、図１３に示すように、一般的なプロジェクタタイプのヘッドランプとして構成されている。即ち、ヘッドランプ４は、光源としてのバルブ５と、反射面６と、投影レンズ７と、遮光部材８と、から構成されている。
上記反射面６は、バルブ２を第一焦点（後側の焦点）とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
上記投影レンズ７は、凸レンズ、好ましくは非球面レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面６の第二の焦点位置付近に配置されている。
上記遮光部材８は、光照射方向前方に向かって照射される光に対して所定のすれ違いビーム用の配光パターンを付与するためのものであり、上記反射面６の第二の焦点位置付近に配置されている。また、上記配光パターンにカットオフラインを形成するために、その上縁８ａが所定形状に形成されている。

このような構成のヘッドランプ４によれば、バルブ２から出射した光は、直接に、または上記反射面６で反射して、この反射面６の第二焦点付近に結像し、この虚像が投影レンズ７により反転して光照射方向前方に向かって投影される。
その際、上記虚像の一部が遮光部材８により遮断され、遮光部材８の上縁８ａによりカットオフラインＣ（図１４参照）を形成される。これにより、上記虚像は、すれ違いビームとして前方に向かって投影されることになる。
尚、図１４に示した虚像を、レンズで投影した配光パターンは図１４を上下左右反転させてものであり、右側通行用のヘッドランプの配光パターンとなる。そのパターンは対向車への防眩のためカットオフラインＣが中央から左側を照射しない輝度分布となっている。
このように、車両前照灯として通常用いられる、すれ違いビーム用の配光パターンや走行ビーム用の配光パターンなどが照射すべき配光パターンであり、特にカットオフラインＣを持つ配光パターンをカットオフパターンと定義する。
特表２００３−５０３８１５号 特開２００６−０４８９３４号 特開２００１−０７６５１０号

ところで、特許文献１による車両ヘッドランプにおいては、灯具として必要な光量を得るために、複数個の発光ダイオード１が並んで配置されている。
しかしながら、このような並値された発光ダイオードから成る光源のみでは、所望の配光パターンが得られない。
従って、所望の配光パターンを得るためには、このような光源の前面に配光制御を行なうための光学部材を配置する必要があった。
また、この車両ヘッドランプは、車両周囲の可視性を改善するためのものであり、光照射方向前方に向かって光を照射して、自動車の運転者の視界を確保するためのものではない。

また、特許文献２によるＬＥＤランプを備えた灯具においては、灯具として必要な光量を得るために、パッケージ内に複数個のＬＥＤチップが組み込まれている。
このような複数個のＬＥＤチップから成るＬＥＤランプは、その発光部の形状を従来のフィラメント形状と同様に形成することによって、従来のプロジェクタタイプ等のヘッドランプの反射面を使用して、所望の配光パターンを得るようにしている。

このため、所望の配光パターンを得るためには、このような光源の後方に配光制御を行なうためのリフレクタを配置し、必要に応じて前方に遮光部材を配置する必要があった。
しかしながら、この場合、一つのＬＥＤランプにより所定の配光パターンを得ることは困難である。このため、ヘッドランプが複数個のＬＥＤランプを使用した所謂複眼式のヘッドランプ構成となり、ヘッドランプの灯具全体が大型化してしまう。また、ヘッドランプが反射面を備えていることから、ヘッドランプの灯具全体の重量が増大してしまう。

これは、近年採用されるようになってきている所謂ＡＦＳ（ＡｄａｐｔｉｖｅＦｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機能の実現のためには、駆動機構に大きな負担がかかることになるので、好ましくない。
また、ＬＥＤランプ内に複数個のＬＥＤチップが配置されていることから、場合によっては個々のＬＥＤチップの発光点が視認される。従って、ヘッドランプの輝度分布が細かく変化し、見栄えが悪くなってしまう。

また、特許文献３によるヘッドランプにおいては、同様に反射面が必要であり、場合によっては灯具内部に遮光部材が必要である。このため、ヘッドランプの灯具全体が大きく且つ重くなり、奥行きも例えば１３０ｍｍ程度と大きくなってしまう。
さらに、このヘッドランプにおける反射面は、光源としてのバルブの発光部の形状に合わせて設計する必要がある。従って、このような反射面の設計には、比較的長い時間がかかってしまう。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成されると共に、薄型で軽量に構成され得るようにしたＬＥＤ光源装置と、このＬＥＤ光源装置を用いた照明装置及び車両前照灯を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明の第一の構成によれば、表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の端面に対向して配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、光出射面における輝度分布を制御する輝度制御要素を有しており、上記輝度制御要素が、上記導光板の端面から入射する光源からの光を制御して、光出射面上にて、照射すべき配光パターンを縮小反転した輝度分布を構成することを特徴とする、光源装置により、達成される。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記輝度制御要素が、ドット状または溝状の微細構造から構成されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記輝度制御要素が、塗布または印刷等により形成されたドット模様または縞模様の高反射率インクから構成されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記照射すべき配光パターンがカットオフパターンの形状である。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記光源からの光を上記導光板の端面に導く光ファイバを備えている。

また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、前述したＬＥＤ光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、上記投影レンズが、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように、配置されていることを特徴とする、車両前照灯により、達成される。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正する為に、両端がレンズ側に張り出すように湾曲させるように形成されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正する為に、導光板両端の下端部の形状を出射面の幅が徐々に狭くなるように形成されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸方向に合わせるために、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記導光板のカットオフラインを形成すべき部分が、上記投影レンズの光源装置側の焦点位置付近に配置されている。

本発明による光源装置は、好ましくは、上記投影レンズの光源装置側の光軸上にて、その光源装置側の焦点位置付近に反射面を備えており、上記光源装置が、上記反射面で折曲げられた投影レンズの光軸上に配置されている。

上記第一の構成によれば、上記各光源から出射した光は、それぞれ上記導光板の端面から入射し、上記導光板内面にて反射を繰り返した後、上記導光板の表面から外部に出射する。
その際、上記導光板の裏面に入射した光は、上記輝度制御要素で反射することにより、輝度が制御される。これにより、上記導光板の表面から出射する光は、所定の輝度分布に調整されることになる。

従って、上記導光板の表面には、所定の輝度分布が形成され、この輝度分布が配光パターンとして外部に照射されることになる。
例えば、上記導光板の表面に形成された輝度分布が、例えば透光レンズを使用して、その光軸方向に沿って照射されることにより、所定の配光パターンの照射光が得られることになる。

この場合、照射すべき配光パターンを縮小反転した輝度分布が光源装置の導光板の表面に形成される。このため、この配光パターンを照射する場合、従来のような反射面が不要である。これにより、反射面の設計が不要となり、灯具の設計が容易に且つ短時間で実施され得ることになる。

また、配光パターンが、上記導光板の裏面に備えられた輝度制御要素により、任意に制御可能である。従って、任意の輝度分布を備えた車両前照灯等の灯具が容易に構成され得ることになる。例えば、連続的に輝度が変化するような、つなぎ目のない輝度分布を備えた車両前照灯等の灯具が構成され得る。
これにより、所望の配光パターンを得るために、複数個の灯具を並べて配置する必要がない。従って、車両前照灯等の灯具が全体として小型に且つ低コストで構成され得ることになる。

上記輝度制御要素が、ドット状または溝状の微細構造から構成され、または塗布または印刷等により形成されたドット模様または縞模様の高反射率インクから構成されている場合には、これらの微細構造または高反射状インクの形状，大きさ及び分布密度により、任意の輝度分布を実現することができる。

上記照射すべき配光パターンがカットオフパターンの形状であり、好ましくは上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している場合には、光源装置がカットオフパターンを形成することができる。これにより、カットオフパターンを形成するための遮光部材が不要となり、車両前照灯等の灯具がより簡単に且つ低コストで構成され得ることになる。

上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している場合には、カットオフパターンにより形成されるカットオフラインの明暗境界線が光源に近いため、容易に高輝度が得られる。これにより、良好な配光パターンが得られることになる。

上記光源からの光を上記導光板の端面に導く光ファイバを備えている場合には、各光源からの光がそれぞれ光ファイバを介して上記導光板の対面の所定位置に正確に導かれる。このため、上記光源が上記導光板から離れた位置に配置され得る。従って、各光源で発生する熱が効率的に放熱され得ることになる。

上記第二の構成によれば、光源装置の各光源からの光は、それぞれ上記導光板の端面から入射し、上記導光板内面にて反射を繰り返した後、上記導光板の表面から外部に出射する。
その際、上記導光板の裏面に入射した光は、上記輝度制御要素で反射することにより、輝度が制御される。これにより、上記導光板の表面から出射する光は、所定の輝度分布に調整されることになる。

従って、上記導光板の表面には、所定の輝度分布が形成され、この輝度分布が投影レンズにより光照射方向前方に向かって照射され、上記輝度分布を拡大・反転した配光パターンが形成されることになる。
この場合、上記光源装置の導光板の光出射面自体が、配光パターンに対応した輝度分布を有している。これにより、従来の車両前照灯における反射面が不要となり、車両前照灯の灯具全体が小型且つ軽量に構成され、またコストが低減され得ることになる。このため、例えばＡＦＳ機能を備えた車両前照灯に好適な車両前照灯が構成され得ることになる。
ここで、上記導光板の光出射面がカットオフパターンの形状を有している場合には、従来のカットオフパターンを形成する遮光部材が不要である。これにより、車両前照灯全体が軽量に、そして低コストで構成され得ることになる。

上記導光板が、上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されている場合には、上記投影レンズの球面収差が、上記導光板の曲面形状により補正されることになり、球面収差の影響が低減され得る。
また、上記投影レンズの球面収差が多少あっても、球面収差の影響が少ないことから、比較的球面収差の大きい安価な投影レンズが使用され得ることになる。

上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている場合、または上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるために、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている場合には、上記光源装置からの出射光に関して、上記導光板の裏面の輝度制御要素による反射光の最も光度が高い方向を、投影レンズの光軸に合わせることができる。これにより、照射光の輝度をできるだけ高くすることが可能になる。
また、上記導光板が傾斜して配置されている場合には、比較的大きな導光板であっても、傾斜方向の寸法が小さくされ得る。このため、輝度制御要素の解像度を相対的に大きくすることが可能である。

上記導光板のカットオフラインを形成すべき部分が、上記投影レンズの光源装置側の焦点位置付近に配置されている場合には、配光パターンにおけるカットオフラインが明瞭に形成され得る。

上記投影レンズの光源装置側の光軸上にて、その光源装置側の焦点位置付近に反射面を備えており、上記光源装置が、上記反射面で折曲げられた投影レンズの光軸上に配置されている場合には、外部から投影レンズに太陽光等の外乱光が入射したとき、この外乱光が上記導光板に入射しても、上記導光板上に結像することがない。このため、上記導光板の熱による損傷が回避され得ることになる。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成される。また、薄型で軽量に構成され得るようにしたＬＥＤ光源装置と、このＬＥＤ光源装置を用いた照明装置及び車両前照灯を提供することができる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１０を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の参考例及び好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［実施例１］
図１は、本発明による車両前照灯用の光源装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、光源装置１０は、導光板１１と、光源としての複数個のＬＥＤ１２と、から構成されている。

上記導光板１１は、図示の場合、扁平な平板状の透光性材料、即ち可視光領域で透明な材料から構成されている。
ここで、上記導光板１１は、例えばポリカーボネイト，アクリル樹脂等の一般的に光学用途に使用される透明樹脂またはガラスが使用される。

上記導光板１１は、その一側、図１にて手前側の端面が入射面１１ａとして、また上面が光出射面１１ｂとして、構成されており、その裏面（底面）及び左右両側面が、遮光性材料から成る筐体１３により覆われている。
尚、上記導光板１１は、図示の場合、その厚さが一定であるが、上述した入射面１１ａから反対側の端面に向かって徐々に薄くなるように、断面楔形状に形成されていてもよい。

ここで、上記導光板１１は、その入射面１１ａが、入射効率を向上させるために、例えばプリズムや円弧列等から成る微細形状を備え、あるいは粗面化されていてもよい。
これに対して、上記導光板１１は、その光出射面１１ｂが、輝度向上または配光を整えるために、プリズムやレンチキュラー等の形状を備えていてもよい。

また、上記導光板１１は、図２に示すように、その光出射面１１ｂが、照射すべき配光パターンに対応する形状、即ちこの配光パターンを縮小反転した形状になるように、例えば車両前照灯のすれ違いビームのカットオフパターンの形状になるように、形成されている。
このために、上記導光板１１は、その手前側の端面１１ａが、図１または図２に示すように、中央付近にて段部を形成するようになっている。

さらに、上記導光板１１は、図３に示すように、その裏面（底面）に、所定の配光パターンを形成するような輝度制御要素１４を有している。
この輝度制御要素１４は、ドット状または溝状の微細構造または高反射率インクから構成されている。
そして、上記導光板１１内に入射した光のうち、これらの輝度制御要素１４に内側から入射した光が、全反射条件が成立しないとき、全反射せずに、上記導光板１１の反対側の光出射面１１ｂから外部に出射するようになっている。
その際、上記導光板１１の光出射面１１ｂから出射する光が、上記輝度制御要素１４の形状，大きさ及び分布密度に基づいて、照射すべき配光パターンを縮小反転した輝度分布を備えるようになっている。

このような導光板１１は、上述した透明樹脂材料から、所望の形状を備えた金型を使用して、射出成形，プレス成形または押出成形により成形され得、あるいはガラスから、所望の金型を使用してプレス成形により製造され得る。
また、上記導光板１１は、射出成形または押出成形により成形された透明樹脂から成る板状材料に対して、輝度制御要素を微細加工することによって、製造され得る。

このような微細構造は、具体的には、例えばドーム状、または底面が矩形，菱形または平行四辺形である四角錐台状、または底面が楕円である円錐台状、または底面が任意形状である錐台状、あるいはこれらの組合せによる微小凹凸ドットから構成されている。
隣接する微小凹凸ドット間の間隔、即ち各微小凹凸ドットの底面積と周囲の空き領域の面積比が、微小凹凸ドット即ち輝度制御要素の濃度となり、この濃度が高い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が高くなり、濃度が低い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が低くなる。

また、このような微細構造は、例えば断面三角形または楕円弧または自由曲面を入射面１１ａに平行に押出成形されたプリズムまたはローレット状の微細形状であってもよい。
この場合、隣接するプリズムまたはローレットの底幅とその間の平面幅の比が輝度制御要素の濃度となり、この濃度が高い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が高くなり、濃度が低い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が低くなる。
これらのプリズムまたはローレットは、上記導光板１１に対して凸状でも凹状でもよく、その底面幅が望ましくは５０μｍ以下に選定されている。

あるいは、上記導光板１１は、射出成形または押出成形により成形された透明樹脂から成る板状材料に対して、高反射率インクをスクリーン印刷等により円形，楕円形または矩形等のドット模様または縞模様等に印刷することによって、製造され得る
ここで、輝度制御要素１４は、このような印刷パターンの密度、即ち印刷部分と非印刷部分の面積比が高い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が高くなり、密度が低い程、対応する光出射面１１ｂ上における輝度が低くなる。
この場合、上記ドット模様の径または縞模様の幅は、０．５ｍｍ以下であることが望ましい。

このようにして、輝度制御要素１４の濃度または密度が適宜に選定されることによって、上記導光板１１の光出射面１１ｂにおいて所望の輝度分布が得られることになる。

ここで、上記導光板１１は、表面から出射する光の輝度を向上させたり、配光特性を整えるために、その表面に光学シート１５（図示の場合、二枚の光学シート１５ａ，１５ｂ）を備えていてもよい。
ここで、前述した導光板１１の裏面に備えられた輝度制御要素１４による反射光は、例えば導光板１１の表面の法線方向に対して例えば５０から７０度程度の角度で出射することになる。このため、この導光板１１の表面における出射光の出射角度を法線方向に補正するために、例えば５０μｍ程度の大きさの下向き三角プリズムを備えた光学シートが使用され得る。

このような光学シート１５ａ，１５ｂは、一般的な面光源装置で使用されるプリズムシートや拡散フィルムが使用され得る。
プリズムシートは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成るフィルムに対して、金型によるプレス成形または押出成形によりプリズム形状を付与することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される紫外線硬化性の透明樹脂から成るフィルムに対して、２Ｐ法等の成形方法で、プリズム形状を付与することにより、製造され得る。

また、拡散フィルムは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成る押出成形によるフィルムに対して、その両面または片面に屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを成膜することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂に、屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを混入して、押出成形等によりフィルム状に成形することにより、製造され得る。

また、上記導光板１１は、光源としての各ＬＥＤ１２からの光利用効率を向上させるために、上記入射面１１ａとは反対側の端面１１ｃ，裏面１１ｄ及び左右両側面１１ｅ，１１ｆに対向して、それぞれ反射フィルム１６が配置されていてもよい。
ここで、反射フィルム１６は、好ましくは高反射率部材であって、例えば押出成形等により形成された樹脂部材上に、蒸着またはスパッタ法等によりアルミニウム，銀等の金属が成膜された高反射率金属反射フィルムや、ポリカーボネイト樹脂等に酸化チタン等の可視光拡散反射剤を添加した樹脂フィルムまたは樹脂板、あるいは超臨界流体や微細発泡成形または化学発泡成剤による発泡成形等による微小空孔を分布させることにより成形された樹脂フィルムまたは樹脂板から製造され得る。

尚、前記筐体１３の内面が反射面として構成されている場合には、この筐体１３の内面の少なくとも一部を、上記反射フィルム１６の代わりに利用することができる。
上記筐体１３の内面を反射面として構成するためには、例えば樹脂または金属から成る筐体１３の内面に対して、蒸着またはスパッタ法により直接に高反射率金属薄膜を成膜してもよい。

上記各ＬＥＤ１２は、上記導光板１１の入射面１１ａに対向して、線状に並んで配置されている。
ここで、各ＬＥＤ１２は、等間隔で配置される必要はなく、上記導光板１１の光出射面１１ｂ上に所定の輝度分布が得られるように、上記導光板１１の入射面１１ａに沿って、適宜の間隔で配置されている。
尚、各ＬＥＤ１２は、図示の場合、一列に配置されているが、これに限らず、複数列に配置されていてもよい。

本発明による光源装置は、以上のように構成されており、使用の際には、各ＬＥＤ１２が図示しない外部の駆動回路から駆動電圧を印加されることにより、駆動され、発光する。
各ＬＥＤ１２から出射した光は、上記導光板１１の入射面１１ａから内部に入射し、この導光板１１の表面，裏面及び両側面で全反射を繰り返しながら、反対側の端面まで進み、さらに反対側の端面で全反射することにより、逆向きに進むことになる。
これにより、上記導光板１１の内部にて、実質的にその全体に拡散されることになる。

上記導光板１１内に入射した光のうち、上記導光板１１の裏面に入射した光は、一部が輝度制御要素１４に入射する。これにより、全反射せずに、上方に向かって反射し、上記導光板１１の表面に達し、他の一部が平面部に入射することにより、全反射される。
これにより、上記導光板１１の表面に達する光は、上記輝度制御要素１４により輝度制御されて、図２に示すように、上記導光板１１の表面が、所定の輝度分布を有することになる。

この場合、上記導光板１１の光出射面（表面）の入射面１１ａ側の端縁が、図２に示すように、カットオフパターンに対応した形状を備えていることにより、車両前照灯におけるすれ違いビームに適した配光パターンに対応する輝度分布を画成することになる。
従って、この導光板１１の光出射面１１ｂを投影レンズにより光照射方向前方に向かって投影する。これにより、自動車のすれ違いビームに適した配光パターンが形成され得ることになる。

［構成例１］
図４は、上述した光源装置１０を使用した車両前照灯の第一の構成例を示している。
図４（Ａ）において、車両前照灯２０は、光源装置１０と、光学シート１５と、光源装置１０からの光を集束させる投影レンズ２１と、から構成されている。

ここで、上記光源装置１０は、車両前照灯２０の前方に向かって開放した箱状の筐体２２の後端面中央付近にて、上記光学シート１５を介して、光照射方向前方（矢印Ａ方向）に向かって光を出射するように配置されている。

上記投影レンズ２１は、凸レンズから構成されており、上記光源装置１０の導光板１１の入射面１１ａ側のカットオフパターンを画成する端縁の中心付近が、その光源装置１０側の焦点位置Ｆと一致するように、配置されている。

このような構成の車両前照灯２０によれば、光源装置１０の各ＬＥＤ１２が給電されて発光することにより、導光板１１の光出射面１１ｂが、図４（Ｂ）に示すように、所定の輝度分布で発光することになる。この導光板１１の光出射面１１ｂ上に画成された輝度分布が、投影レンズ２１により光照射方向前方に向かって投影される。
これにより、光照射方向前方にて、この輝度分布が拡大・反転して投影され、所定のすれ違いビーム用の配光パターンが形成されることになる。

この場合、光源装置１０自体が、その導光板１１の光出射面１１ｂ上に所望の輝度分布を画成することから、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯のような配光パターンを生成する反射面及びカットオフラインを形成する遮光部材が不要になる。
従って、車両前照灯２０の全体が前後方向に関して奥行きが大幅に短縮され、小型且つ軽量に構成され得る。また、遮光部材も不要であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが大幅に低減され得ることになる。

また、上記導光板１１の光出射面１１ｂの入射面１１ａ側がカットオフパターンの形状を有している。これにより、上記光出射面１１ｂの入射面１１ａが容易に高輝度を得ることができる。従って、この入射面１１ａ側により形成される配光パターンのカットオフラインの明暗境界線が高輝度で明瞭に投影され得ることになる。

さらに、上記ＬＥＤ１２が、配光パターンにおける高輝度が必要な領域にて、より短い間隔で配置されている。これにより、容易に高輝度が得られることになる。

［構成例２］
図５は、上述した光源装置１０を使用した車両前照灯の第二の構成例を示している。
図５において、車両前照灯３０は、図４に示した車両前照灯２０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯３０は、光源装置１０が投影レンズ２１の光軸に対して傾斜して配置されている。また、光学シート１５が省略されている点でのみ異なる構成になっている。

ここで、上記光学装置１０は、導光板１１の輝度制御要素１４による反射光が光出射面１１ｂから出射する方向を、投影レンズ２１の光軸に合わせるように、図示の場合、上縁が前側に倒れるように傾斜して配置されている。
その際、上記光源装置１０は、導光板１１の入射面１１ａ側のカットオフラインを形成する位置が、上記投影レンズ２１の光源装置１０側の焦点位置付近に位置するように、配置されている。

このような構成の車両前照灯３０によれば、車両前照灯２０と同様に作用し、比較的高価な光学シート１５を使用する必要がないことから、全体としてコストが低減され得る。
また、光源装置１０が傾斜して配置されていることによって、導光板１１がより投影レンズ２１に対して接近して配置されることになる。このため、投影レンズ２１への入射効率がより高められ得ることになる。
さらに、光源装置１０が傾斜して配置されていることによって、筐体１３内での占有高さが小さくなる。このため、逆に同じ占有高さであれば、より大きな導光板１１が使用され得ることになる。従って、導光板１１の裏面に備えられた輝度制御要素１４の解像度が相対的に大きくされ得ることになる。これにより、輝度制御要素１４の加工が容易になり、製造コストが低減され得ることになる。

［構成例３］
図６は、上述した光源装置１０を使用した車両前照灯の第三の構成例を示している。
図６において、車両前照灯４０は、図４に示した車両前照灯２０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯４０は、光源装置１０が筐体１３内の上部に下向きに配置されている。また、投影レンズ２１の後側の焦点位置付近に、反射面４１が配置されている点でのみ異なる構成になっている。

上記反射面４１は、凹面鏡として構成されている。
これにより、光源装置１０が反射面４１で反射され、投影レンズ２１を介して前方に向かって照射されることになる。

このような構成の車両前照灯４０によれば、車両前照灯２０と同様に作用すると共に、外部から太陽光等の外乱光が投影レンズ２１に入射した場合に、外乱光が投影レンズ２１によって光源装置１０付近に結像せず、光源装置１０にはボケた像が形成される。このため、強い光の結像による光源装置１０の損傷が回避され得ることになる。

［実施例２］
図７は、本発明による車両前照灯用の光源装置の第二の実施形態の構成を示している。
図７において、光源装置５０は、図１から図３に示した光源装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記光源装置５０は、図１に示した光源装置１０と比較して、光源としての各ＬＥＤ１２が、導光板１１から離れて配置されており、各ＬＥＤ１２から出射した光が、それぞれ光ファィバー５１を介して、上記導光板１１の入射面１１ａの所定位置に導かれるようになっている。

このような構成の光源装置５０によれば、図１から図３に示した光源装置１０と同様に作用する。また、各ＬＥＤ１２が導光板１１から離れて配置され得ることにより、各ＬＥＤ１２を車両前照灯の筐体の外側に配置することも可能となり、動作時に各ＬＥＤ１２で発生する熱が容易に放熱され得る。また、各ＬＥＤ１２に不具合が発生した場合に、当該ＬＥＤ１２を容易に交換することが可能である。
尚、図示の場合には、各ＬＥＤ１２に対して、一対一で光ファイバー５１が設けられているが、これに限らず、例えば複数本の光ファィバーを束ねたものに対して、複数個のＬＥＤ１２からの光を入射させるようにしてもよい。

［実施例３］
図８は、本発明による車両前照灯用の光源装置の第三の実施形態の構成を示している。
図８において、光源装置６０は、図１から図３に示した光源装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記光源装置５０は、図３に示した光源装置１０と比較して、導光板１１の光出射面１１ｂがカットオフパターンに対応する形状に形成されているのではなく、長方形に形成されている。また、輝度制御要素１４がカットオフパターンに対応する形状に配置されている。

この場合、上記輝度制御要素１４は、上記導光板１１の入射面１１ａ側の端縁から距離をおいて配置されている。
尚、一般的に、上記導光板１１の入射面１１ａ側の端縁付近には、ＬＥＤ１２からの直射光による輝線が発生しやすいため、このような輝線を遮断するために、上記導光板１１の出射面１１ｂの入射面１１ａ側の端縁付近にて、輝度制御要素１４の配置されない領域に、遮光部材６１を設けるようにしてもよい。
このような構成の光源装置６０によれば、図１から図３に示した光源装置１０と同様に作用することになる。

［実施例４］
図９は、本発明による車両前照灯用の光源装置の第四の実施形態の構成を示している。
図９において、光源装置７０は、図１から図３に示した光源装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記光源装置７０は、カットオフパターンを導光板形状ではなく輝度制御要素にて形成した例であり、さらに上記導光板全体が、その長手方向に関して、光出射面１１ｂを投影するための投影レンズ２１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように、湾曲して形成されている。

このような構成の光源装置７０では、上記導光板１１の両端がレンズ２１側に張り出すように湾曲して形成されているため、この導光板１１の曲率により、投影レンズ２１の球面収差が補正されることになる。
従って、上記導光板１１を光照射方向前方に向かって投影レンズ２１により照射された配光パターンが、この投影レンズ２１の球面収差の影響をあまり受けずに、形成されることになる。
逆に、この導光板１１の曲率による投影レンズの球面収差の補正を見込んで、上記投影レンズ２１は、ある程度の球面収差を有することが許され得ることになり、比較的安価な投影レンズ２１を使用することが可能になる。これにより、車両前照灯全体の部品コストが低減され得ることになる。

［実施例５］
図１０は、本発明による車両前照灯用の光源装置の第五の実施形態の構成を示している。
図１０において、光源装置８０は、図１から図３に示した光源装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記光源装置８０は、図１から図３に示した光源装置１０と比較して、上記導光板の両端が、その長手方向に関して、光出射面１１ｂを投影するための投影レンズ２１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように形成されている。
さらに、上記光源装置８０は、その導光板１１の両端にて、徐々に幅が広くなるように形成されている。

このような構成の光源装置８０によれば、図１から図３に示した光源装置１０と同様に作用し、例えば投影レンズにより光照射方向前方に向かって照射される配光パターンに、カットオフパターンが形成される。さらに、図９に示した光源装置７０と同様に作用し、上記導光板１１が投影レンズ２１の球面収差に対応して、その両端が徐々に幅が狭くなるように形成されている。このため、導光板１１の端部形状により、投影レンズ２１の球面収差が補正されることになる。
従って、上記導光板１１を光照射方向前方に向かって投影レンズ２１により照射された配光パターンが、この投影レンズ２１の球面収差の影響をあまり受けずに、形成されることになる。
逆に、この導光板１１の端部形状による投影レンズの球面収差の補正を見込んで、上記投影レンズ２１は、ある程度の球面収差を有することが許され得ることになり、比較的安価な投影レンズ２１を使用することが可能になる。これにより、車両前照灯全体の部品コストが低減され得ることになる。

上述した実施形態においては、車両前照灯に関して、すれ違いビーム用の配光特性として、左側通行の場合に限定して、自動車の前方に向かって右側に関して、対向車に幻惑光を与えないように、カットオフパターンが水平線より上への光を照射しないようになっているが、これに限らず、右側通行の場合には、車両前照灯において、カットオフパターンの配置が左右逆転されることにより、同様の効果が得られることになる。

また、上述した実施形態においては、光源として複数個の点光源であるＬＥＤ１２が使用されているが、これに限らず、他の点光源、例えば半導体レーザ素子等も使用され得る。また、上記導光板１１内にて輝度制御要素１４により、その光出射面１１ｂにて所望の輝度分布を画成することができれば、線状光源が使用されてもよいことは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにしたＬＥＤ光源装置と、このＬＥＤ光源装置を用いた照明装置及び車両前照灯が提供され得ることになる。

本発明による車両前照灯用の光源装置の第一の実施形態の構成を示す概略斜視図である。 図１の光源装置における導光板の全体形状を示す上側から見た概略斜視図である。 図１の光源装置における輝度制御要素を示す導光板の底面図である。 図１の光源装置を使用した車両前照灯の第一の構成例を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）導光板の光出射面の輝度分布を示す概略図である。 図１の光源装置を使用した車両前照灯の第二の構成例を示す概略断面図である。 図１の光源装置を使用した車両前照灯の第三の構成例を示す概略断面図である。 本発明による光源装置の第二の実施形態の構成を示す図２と同様の概略斜視図である。 本発明による光源装置の第三の実施形態の構成を示す図３と同様の導光板底面図である。 本発明による光源装置の第四の実施形態の構成を示す図２と同様の概略斜視図である。 本発明による光源装置の第五の実施形態の構成を示す図２と同様の概略斜視図である。 従来の車両ヘッドランプの一例の構成を示す光源の平面図である。 従来のＬＥＤランプを備えた灯具の一例の構成を示す（Ａ）全体の断面図及び（Ｂ）ＬＥＤランプの拡大断面図である。 従来のヘッドランプの一例の構成を示す概略断面図である。 図１３のヘッドランプによる配光パターンの虚像を示すグラフである。

符号の説明

１０，５０，６０，７０，８０ 光源装置
１１ 導光板
１１ａ 入射面
１１ｂ 光出射面
１１ｃ 端面
１１ｄ 裏面
１１ｅ，１１ｆ 側面
１１ｇ
１２ ＬＥＤ（光源）
１３ 筐体
１４ 輝度制御要素
１５，１５ａ，１５ｂ 光学シート
１６ 反射フィルム
２０，３０，４０ 車両前照灯
２１ 投影レンズ
２２ 筐体
４１ 反射面
５１ 光ファィバー

Claims (14)

1. 表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の端面に対向して配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、
   上記導光板の裏面が、光出射面における輝度分布を制御する輝度制御要素を有しており、
   上記輝度制御要素が、上記導光板の端面から入射する光源からの光を制御して、光出射面上にて、照射すべき配光パターンを縮小反転した輝度分布を構成することを特徴とする、光源装置。
2. 上記輝度制御要素が、ドット状または溝状の微細構造から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
3. 上記輝度制御要素が、塗布または印刷等により形成されたドット模様または縞模様の高反射率インクから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
4. 上記照射すべき配光パターンがカットオフパターンの形状であることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の光源装置。
5. 上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の光源装置。
6. 上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置していることを特徴とする、請求項４または５に記載の光源装置。
7. 上記光源からの光を上記導光板の端面に導く光ファイバを備えていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の光源装置。
8. 請求項１から７の何れかに記載の光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、
   上記投影レンズが、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように、配置されていることを特徴とする、車両前照灯。
9. 上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正する為に、両端がレンズ側に張り出すように湾曲させるように形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の車両前照灯。
10. 上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正する為に、導光板両端の下端部の形状を出射面の幅が徐々に狭くなるように形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の車両前照灯。
11. 上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されていることを特徴とする、請求項８から１０の何れかに記載の車両前照灯。
12. 上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸方向に合わせるために、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項８から１０の何れかに記載の車両前照灯。
13. 上記導光板のカットオフラインを形成すべき部分が、上記投影レンズの光源装置側の焦点位置付近に配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の車両前照灯。
14. 上記投影レンズの光源装置側の光軸上にて、その光源装置側の焦点位置付近に反射面を備えており、
    上記光源装置が、上記反射面で折曲げられた投影レンズの光軸上に配置されている
    ことを特徴とする、請求項８から１３の何れかに記載の車両前照灯。

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