JP2011103214A

JP2011103214A - 光学ユニット

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Publication number: JP2011103214A
Application number: JP2009257399A
Authority: JP
Inventors: Sukehito Naganawa; 祐仁永縄
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: JP5468876B2

Abstract

【課題】半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる直射型の光学ユニットにおいて、光利用率の向上を図る。
【解決手段】光学ユニット１０は、光軸Ｏ上に設けられ、後方焦点Ｆ近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように構成された投影レンズ２６と、光軸Ｏを通る平面で区画された第１領域Ｒａおよび第２領域Ｒｂのうち第１領域Ｒａに少なくとも一部が位置するように設けられた第１リフレクタ１６と、第２領域Ｒｂに少なくとも一部が位置するように設けられた第２リフレクタ１８と、を備える。第１リフレクタ１６は、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された半導体発光素子１２ａの光を第２リフレクタ１８に向けて反射するように構成され、第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６からの光を車両前方に向けて反射するように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学ユニットに関し、特に半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットに関する。

従来、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置が知られている。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凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に光出射面が車両前方を向くようにして配置された発光素子とを備え、この発光素子からの直射光を凸レンズで偏向制御するように構成された、いわゆる直射型の車両用照明灯具が開示されている。

特開２００９−９７８７号公報

上述のように、直射型の光学ユニットを備えた車両用前照灯装置では、発光素子は投影レンズの後方焦点近傍に配置されている。そのため、発光素子の光をリフレクタで反射させて投影レンズに入射させる反射型の光学ユニットと比べて、光学ユニットの車両前後方向の大きさを縮小することができる。また、直射型の光学ユニットでは、発光素子は、その照射軸が光軸と重なるように配置されている。そのため、発光素子から照射された光を投影レンズで集光させやすく、したがって高照度かつ明瞭な配光パターンを形成することができる。

一方で直射型の光学ユニットでは、その構成上、投影レンズの後方焦点近傍に配置された発光素子から、投影レンズに直接入射する光が通る領域よりも広い領域に光が照射される。しかしながら、従来の直射型の光学ユニットでは、投影レンズに直接入射しない光は配光パターンの形成に寄与していなかった。そのため、光利用率の向上を図る上で、従来の構成には改善の余地があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる直射型の光学ユニットにおいて、光利用率の向上を図ることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットであって、光学ユニットの光軸上に設けられ、後方焦点近傍に半導体発光素子が位置するように構成された投影レンズと、光学ユニットの光軸を通る平面で区画された第１領域および第２領域のうち第１領域に少なくとも一部が位置するように設けられた第１リフレクタと、第２領域に少なくとも一部が位置するように設けられた第２リフレクタと、を備え、第１リフレクタは、第１領域側でかつ半導体発光素子から投影レンズに直接向かう光が通る領域の外側に照射された半導体発光素子の光を第２リフレクタに向けて反射するように構成され、第２リフレクタは、第１リフレクタからの光を車両前方に向けて反射するように構成されたことを特徴とする。

この態様によれば、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる直射型の光学ユニットにおいて、光利用率の向上を図ることができる。

上記態様において、半導体発光素子を、その照射軸の照射前方側が光学ユニットの光軸よりも第１領域側に傾いた状態で搭載するように構成された光源搭載部をさらに備え、第１リフレクタは、略楕円面形状の反射面を有し、反射面の第１焦点近傍に半導体発光素子が位置し、反射面の第１焦点と第２焦点とを結ぶ線と半導体発光素子の照射軸とが略直交するように構成されてもよい。これによれば、光利用率をより向上させることができる。

上記態様において、第２リフレクタは、略放物面形状または略放物柱形状の反射面を有し、反射面の焦点が第１リフレクタの第２焦点近傍に位置するように構成されてもよい。これによれば、光利用率をより向上させることができる。

上記態様において、第２領域に設けられ、第２領域側でかつ直接向かう光が通る領域の外側に照射された半導体発光素子の光を投影レンズの後方焦点または第２リフレクタに向けて反射するように構成された第３リフレクタをさらに備えてもよい。これによれば、光利用率をさらに向上させることができる。

上記態様において、第３リフレクタは、第２リフレクタの反射光が通る領域の外側領域に設けられてもよい。これによれば、第３リフレクタを設けた場合であっても、第２リフレクタから車両前方に光を照射することができる。

本発明によれば、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる直射型の光学ユニットにおいて、光利用率の向上を図ることができる。

実施形態１に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。図２（Ａ）は、光学ユニットの概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、光学ユニットの概略正面図である。図３（Ａ）は、光学ユニットの概略鉛直断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における半導体発光素子近傍の概略拡大断面図である。光学ユニットにより形成される配光パターンの形状を示す説明図である。図５（Ａ）は、実施形態２に係る光学ユニットの概略斜視図であり、図５（Ｂ）は、実施形態２に係る光学ユニットの概略正面図である。図６（Ａ）は、光学ユニットの概略鉛直断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における半導体発光素子近傍の概略拡大断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。なお、車両用前照灯装置は、左右対称に形成された一対の前照灯ユニットを有し、車両用前照灯装置が車両に装着される場合、前照灯ユニットの一方が車両の左前方部分に設けられ、他方が車両の右前方部分に設けられる。図１は、車両用前照灯装置として左右いずれかの前照灯ユニットの構成を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯装置１００は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２１２と、ランプボディ２１２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー２１４とを備える。透光カバー２１４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。ランプボディ２１２と透光カバー２１４とにより形成される灯室２１６内には、光学ユニット１０と、光学ユニット１０を支持するブラケット５０が収容されている。

光学ユニット１０は、ハイビーム用配光パターンを形成可能な直射型の光学ユニットである。光学ユニット１０は、その光軸Ｏが車両前後方向に延びるように配置されてブラケット５０に固定され、ブラケット５０を介してランプボディ２１２に連結されている。光学ユニット１０の構造については後に詳細に説明する。

ブラケット５０は、光学ユニット１０を支持する支持部材として機能する。ブラケット５０は、辺縁部の所定位置に螺孔を有し、ランプボディ２１２を貫通して前方に延出するエイミングスクリュー６０、およびレベリングシャフト６４がこの螺孔に螺合している。これにより、ブラケット５０がランプボディ２１２に取り付けられている。レベリングシャフト６４は、レベリングアクチュエータ（図示せず）に接続されている。車両用前照灯装置１００は、エイミングスクリュー６０、レベリングシャフト６４およびレベリングアクチュエータによって、光学ユニット１０の光軸を水平方向あるいは鉛直方向に調整できるように構成されている。

次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）を参照して、光学ユニット１０の構成について詳細に説明する。図２（Ａ）は、光学ユニットの概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、光学ユニットの概略正面図である。図３（Ａ）は、光学ユニットの概略鉛直断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における半導体発光素子近傍の概略拡大断面図である。

本実施形態に係る光学ユニット１０は、半導体発光素子１２ａの光を車両前方に照射する車両用前照灯装置１００に用いられる。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および図３（Ａ）に示すように、光学ユニット１０は、光源搭載部１４と、第１リフレクタ１６と、第２リフレクタ１８と、投影レンズ２６と、を備える。

投影レンズ２６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る。投影レンズ２６は、光学ユニット１０の光軸Ｏ上に設けられ、後方焦点Ｆ近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように構成されている（図３（Ｂ）参照）。そして、投影レンズ２６は、後方焦点Ｆ近傍に配置された半導体発光素子１２ａの照射光を集光して灯具前方に投影する光学部材として機能する。投影レンズ２６は、第１リフレクタ１６の一端に固定されている。なお、投影レンズ２６は、さらに図示しない連結部材によって第１リフレクタ１６に連結されていてもよい。

光源搭載部１４は、板状の部材であって、その一端がブラケット５０に固定されている（図１参照）。光源搭載部１４は、車両前方を向く光源載置面を有し、この光源載置面に光源モジュール１２が載置されている。光源モジュール１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子１２ａと、半導体発光素子１２ａを支持する基板１２ｂとを有する。基板１２ｂは、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板である。基板１２ｂには、半導体発光素子１２ａに電力を伝達する電極（図示せず）が形成されている。光源モジュール１２は、半導体発光素子１２ａの光出射面が車両前方に向けられ、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘが略車両前後方向に延びた状態で、光源搭載部１４に搭載されている。光源搭載部１４は、光源モジュール１２で発生した熱を放散させる放熱部材として機能する。なお、光源搭載部１４の車両後方側の面には、光源モジュール１２で発生した熱を放散させるための放熱フィンが設けられていてもよい。また、ブラケット５０にも同様の放熱フィンが設けられていてもよい。また、灯室２１６内には、放熱フィンに向けて空気を送風し、放熱フィンを冷却するファンが設けられていてもよい。

第１リフレクタ１６は、光軸Ｏを通る平面Ｒで区画された第１領域Ｒａおよび第２領域Ｒｂのうち第１領域Ｒａに少なくとも一部が位置するように設けられている。具体的には、平面Ｒは光軸Ｏを含む水平面であり、第１領域Ｒａは平面Ｒよりも鉛直方向上方の領域、第２領域Ｒｂは平面Ｒよりも鉛直方向下方の領域である。第１リフレクタ１６は、周面の一部が切り欠かれた略円筒形状（断面略半円形状）、すなわちトンネル形状を有する。そして、第１リフレクタ１６は、円筒の中心軸が略車両前後方向に延び、周面部１６ｂが第１領域Ｒａに位置し、切り欠き部１６ｃが第２領域Ｒｂ側を向くようにして、投影レンズ２６よりも車両後方側に配置されている。投影レンズ２６は、第１リフレクタ１６の車両前方側の端部に固定されている。図２（Ｂ）に示すように光学ユニット１０を正面から見ると、第１リフレクタ１６は、第１領域Ｒａにおいて周面部１６ｂが投影レンズ２６の外周に概ね沿うように設けられている。また、第１リフレクタ１６の切り欠き部１６ｃは第２領域Ｒｂに位置しており、したがって第１リフレクタ１６の周面部１６ｂの一部は第２領域Ｒｂまで延びている。

第２リフレクタ１８は、第２領域Ｒｂに少なくとも一部が位置するように設けられている。具体的には、第２リフレクタ１８は、１／４球形状を有し、その大部分が投影レンズ２６よりも車両後方側に位置するようにして、また、曲面部の内側面が第１リフレクタ１６側かつ車両前方を向くようにして、第２領域Ｒｂに配置されている。また、第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６の切り欠き部１６ｃと接するように設けられている。したがって、図２（Ｂ）に示すように光学ユニット１０を正面から見ると、第１リフレクタ１６と第２リフレクタ１８とによって投影レンズ２６の周囲が囲まれている。そのため、図２（Ａ）に示すように、第１リフレクタ１６と第２リフレクタ１８とが、光軸Ｏ周りに投影レンズ２６の後方領域を囲んでいる。

ここで、第１リフレクタ１６は、第１領域Ｒａ側でかつ半導体発光素子１２ａから投影レンズ２６に直接向かう光が通る領域（以下、適宜この領域を直射光通過領域Ｄという）の外側に照射された半導体発光素子１２ａの光を第２リフレクタ１８に向けて反射するように構成されている。また、第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６からの光を車両前方に向けて反射するように構成されている。具体的には、第１リフレクタ１６は、周面部１６ｂの内側面が略楕円面形状の反射面１６ａとなっている。そして、第１リフレクタ１６は、反射面１６ａの第１焦点Ｆ１近傍に半導体発光素子１２ａが位置し（図３（Ｂ）参照）、反射面１６ａの第２焦点Ｆ２近傍に第２リフレクタ１８の焦点Ｆ３が位置するように配置されている。また、第２リフレクタ１８は、曲面部の内側面が略放物面形状の反射面１８ａとなっている。そして、第２リフレクタ１８は、反射面１８ａの焦点Ｆ３が第１リフレクタ１６の第２焦点Ｆ２近傍に位置するように配置されている。なお、第２リフレクタ１８の反射面１８ａは、略放物柱形状であってもよい。

上述のように構成された光学ユニット１０において、半導体発光素子１２ａから照射された光のうち直射光通過領域Ｄに照射された光は、投影レンズ２６に入射して集光され、車両前方に照射される。また、直射光通過領域Ｄの外側に照射された光のうち第１領域Ｒａ側に照射された光は、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射されて、第２焦点Ｆ２を通過して第２リフレクタ１８の反射面１８ａに到達し、反射面１８ａで反射されて車両前方に照射される。

このように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光を車両前方に照射することができる。そのため、半導体発光素子１２ａの照射光の利用率、すなわち光利用率を向上させることができる。

また、光源搭載部１４は、照射軸Ｘの照射前方側が光軸Ｏよりも第１領域Ｒａ側に傾いた状態で半導体発光素子１２ａを搭載するように構成されている。具体的には、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）に示すように、半導体発光素子１２ａは、照射軸Ｘの車両前方側が光軸Ｏに対して角度αだけ第１領域Ｒａ側に傾いた状態で光源搭載部１４に載置されている。そして、第１リフレクタ１６は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ線Ｌと、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘとが略直交するように構成されている。すなわち、照射軸Ｘと線Ｌとがなす角度βが略直角となっている。このように構成することで、直射光通過領域Ｄの外側に照射される光のうち、第１リフレクタ１６で反射させることができる光の量を増やすことができるため、光利用率のさらなる向上を図ることができる。

なお、照射軸Ｘは、直射光通過領域Ｄの範囲内に含まれることが好ましい。この場合には、投影レンズ２６を介して照射される光の光度が低減することを防ぐことができる。

続いて、光学ユニット１０により形成可能な配光パターンについて説明する。図４は、光学ユニットにより形成される配光パターンの形状を示す説明図である。図４では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方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た配光パターンを示している。

半導体発光素子１２ａから照射された光のうち、直射光通過領域Ｄに照射された光は、投影レンズ２６で集光されて車両前方に照射され、これにより、図４に示すようなハイビーム用配光パターンＨｉが形成される。ハイビーム用配光パターンＨｉは、車両前方の中央領域においてＨ−Ｈ線の下方およびＨ−Ｈ線の上方で水平方向に拡がる矩形状の配光パターンである。上述のように、半導体発光素子１２ａは、照射軸Ｘが直射光通過領域Ｄに含まれるように配置され、直射光通過領域Ｄに照射された光が投影レンズ２６によって集光されて車両前方に照射される。そのため、ハイビーム用配光パターンＨｉは、比較的照度の高い配光パターンとなる。ハイビーム用配光パターンＨｉは、車両前方の遠方を照明する場合に適した配光パターンである。

また、半導体発光素子１２ａから照射された光のうち、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光は、第１リフレクタ１６および第２リフレクタ１８で反射されて車両前方に照射され、これにより、図４に示すような拡散配光パターンＰが形成される。拡散配光パターンＰは、Ｈ−Ｈ線より下方でハイビーム用配光パターンＨｉよりも水平方向外側にまで拡散した矩形状の配光パターンである。したがって、拡散配光パターンＰは、ハイビーム用配光パターンＨｉを形成している状態で、車両前方の路肩領域における運転者の視認性を向上させることができる。なお、拡散配光パターンＰの形状は、これに限定されず、任意の形状とすることができる。例えば、拡散配光パターンＰは、ハイビーム用配光パターンＨｉの領域内に含まれる形状とすることができ、この場合には拡散配光パターンＰをハイビーム用配光パターンＨｉに重畳させることで、ハイビーム用配光パターンＨｉの照度を高めることができる。

半導体発光素子１２ａの点消灯制御は、車両に搭載された車両制御部から得られた情報に基づいて、車両用前照灯装置１００に設けられた照射制御部が電源回路の制御を行うことで実行される。

なお、前記「後方焦点Ｆ近傍」、「第１焦点Ｆ１近傍」、および「第２焦点Ｆ２近傍」の「近傍」は、それぞれの焦点だけでなく、それぞれの焦点に近い領域、例えば、光学ユニット１０製造時の組み付け誤差範囲の領域をも含むことを意味するものである。また、前記「略楕円面形状」、「略放物面形状」、および「略放物柱形状」の「略」は、それぞれの形状だけでなく、それぞれの形状に近い形状、例えば、各リフレクタの製造時の寸法誤差を有する形状をも含むことを意味するものである。また、前記「略直交」は、直角に交わる場合だけでなく、組み付け誤差範囲の角度で交わる場合をも含むことを意味するものであり、具体的には、例えば９０°±１°の角度範囲で交わる場合を意味する。

以上説明したように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、光軸Ｏ上に設けられ、後方焦点Ｆ近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように構成された投影レンズ２６と、第１領域Ｒａ側に設けられた第１リフレクタ１６と、第２領域Ｒｂ側に設けられた第２リフレクタ１８とを備えている。そして、第１リフレクタ１６は、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光を第２リフレクタ１８に向けて反射し、第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６からの光を車両前方に反射するように、それぞれ構成されている。そのため、本実施形態に係る光学ユニット１０によれば、直射光通過領域Ｄの外側に照射された光を配光パターンの形成に利用することができるため、光利用率の向上を図ることができる。

また、例えば、直射光通過領域Ｄの外側に照射された半導体発光素子１２ａの光を直接車両前方に向けて反射するようなリフレクタを設けた場合、リフレクタを大きくして反射面を車両前方側に延ばすことで、光利用率を向上させることができる。しかしながら、この場合には光学ユニット１０が大型化し、ひいては車両用前照灯装置１００が大型化してしまう。一方、光学ユニット１０の大型化を回避すべくリフレクタの大きさを抑えた場合には、光利用率の向上効果も抑えられてしまう。これに対し、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第１領域Ｒａ側に照射された光を第２領域Ｒｂ側に反射させる第１リフレクタ１６と、第１リフレクタ１６からの光を車両前方に照射する第２リフレクタ１８とによって、光利用率の向上を図っている。そのため、光学ユニット１０の大型化を抑えつつ、光利用率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る光学ユニット１０では、半導体発光素子１２ａは、照射軸Ｘの照射前方側が光軸Ｏよりも第１領域Ｒａ側に傾いた状態で光源搭載部１４に搭載されている。そして、第１リフレクタ１６は、略楕円面形状の反射面１６ａを有し、第１焦点Ｆ１近傍に半導体発光素子１２ａが位置し、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ線Ｌと照射軸Ｘとが略直交するように構成されている。これにより、直射光通過領域Ｄの外側に照射された光のうち、第１リフレクタ１６で反射させることができる光の量を増やすことができるため、光利用率をより向上させることができる。また、照射軸Ｘと線Ｌとが直行するように第１リフレクタ１６を配置することで、半導体発光素子１２ａの照射光の反射に寄与しない部分を省くことができるため、第１リフレクタ１６を設けたことによる光学ユニット１０の大型化を最小限に止めることができる。

また、第２リフレクタ１８は、略放物面形状または略放物柱形状の反射面１８ａを有し、反射面１８ａの焦点Ｆ３が第１リフレクタ１６の第２焦点Ｆ２近傍に位置するように構成されている。これにより、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射された光を無駄なく車両前方に照射することができるため、光利用率をより高めることができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る光学ユニットは、第３リフレクタをさらに備える。以下、本実施形態について説明する。なお、車両用前照灯装置および光学ユニットの主な構成や、形成可能な配光パターンの形状等は実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。

図５（Ａ）は、実施形態２に係る光学ユニットの概略斜視図であり、図５（Ｂ）は、実施形態２に係る光学ユニットの概略正面図である。図６（Ａ）は、光学ユニットの概略鉛直断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における半導体発光素子近傍の概略拡大断面図である。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、および図６（Ａ）に示すように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第３リフレクタ２８をさらに備える。第３リフレクタ２８は、第２領域Ｒｂに設けられている。また、第３リフレクタ２８は、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された半導体発光素子１２ａの光を第２リフレクタ１８に向けて反射するように構成されている。具体的には、第３リフレクタ２８は、略楕円面形状の反射面２８ａを有し、反射面２８ａの第１焦点Ｆ４近傍に半導体発光素子１２ａが位置し（図６（Ｂ）参照）、反射面２８ａの第２焦点Ｆ５近傍に、第２リフレクタ１８の焦点Ｆ３が位置するように構成されている。第３リフレクタ２８の反射面２８ａは、第１リフレクタ１６の反射面１６ａと共通する２つの焦点を有し、反射面１６ａよりも短軸の短い略楕円面形状である。

このように構成された光学ユニット１０において、半導体発光素子１２ａから照射された光のうち直射光通過領域Ｄに照射された光は、投影レンズ２６に入射して車両前方に照射される。また、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光は、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射されて、第２焦点Ｆ２を通過して第２リフレクタ１８の反射面１８ａに到達し、反射面１８ａで反射されて車両前方に照射される。また、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光は、第３リフレクタ２８の反射面２８ａで反射されて、第２焦点Ｆ５を通過して第２リフレクタ１８の反射面１８ａに到達し、反射面１８ａで反射されて車両前方に照射される。

このように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第１領域Ｒａ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光に加え、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光を車両前方に照射することができる。そのため、半導体発光素子１２ａの照射光の利用率をさらに向上させることができる。

また、本実施形態に係る光学ユニット１０では、第３リフレクタ２８は、第２リフレクタ１８の反射光が通る領域の外側領域に設けられている。具体的には、第３リフレクタ２８は、反射面１８ａの上端部を通る水平面よりも鉛直方向上方の領域で、かつ直射光通過領域Ｄの外側の領域に設けられている。そのため、第３リフレクタ２８が設けられた場合であっても第２リフレクタ１８から車両前方に照射される光が第３リフレクタ２８によって遮られることがない。

なお、前記「第１焦点Ｆ４近傍」、「第２焦点Ｆ５近傍」の「近傍」と、前記「略楕円面形状」の「略」は、上述の「近傍」、「略」の定義と同様である。

以上説明したように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された半導体発光素子１２ａの光を第２リフレクタ１８に向けて反射する第３リフレクタ２８を備える。そのため、光利用率をさらに向上させることができる。また、第３リフレクタ２８は、第２リフレクタ１８の反射光が通る領域の外側に設けられている。そのため、第３リフレクタ２８を設けた場合であっても、第２リフレクタ１８から車両前方に光を照射することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

例えば、上述の実施形態２において、第３リフレクタ２８は、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光を第２リフレクタ１８に向けて反射するように構成されているが、これに限定されず、例えば、この光を投影レンズ２６の後方焦点Ｆに向けて反射するようにしてもよい。具体的には、反射面２８ａの形状を略球面形状として、反射面２８ａの焦点近傍に投影レンズ２６の後方焦点Ｆが位置するように第３リフレクタ２８を配置する。この場合には、第２領域Ｒｂ側でかつ直射光通過領域Ｄの外側に照射された光が後方焦点Ｆに向けて反射され、さらに光源モジュール１２や光源搭載部１４で反射されて、投影レンズ２６または第１リフレクタ１６の反射面１６ａに到達する。この場合にも、光利用率を向上させることができる。前記「焦点近傍」の「近傍」と「略球面形状」の「略」は、上述の「近傍」、「略」の定義と同様である。

Ｄ直射光通過領域、Ｆ後方焦点、Ｆ１第１焦点、Ｆ２第２焦点、Ｆ３焦点、Ｆ４第１焦点、Ｆ５第２焦点、Ｌ線、Ｏ光軸、Ｒ平面、Ｒａ第１領域、Ｒｂ第２領域、Ｘ照射軸、１０光学ユニット、１２ａ半導体発光素子、１４光源搭載部、１６第１リフレクタ、１６ａ反射面、１８第２リフレクタ、１８ａ反射面、２６投影レンズ、２８第３リフレクタ、２８ａ反射面、１００車両用前照灯装置。

Claims

半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットであって、
光学ユニットの光軸上に設けられ、後方焦点近傍に半導体発光素子が位置するように構成された投影レンズと、
光学ユニットの光軸を通る平面で区画された第１領域および第２領域のうち第１領域に少なくとも一部が位置するように設けられた第１リフレクタと、
第２領域に少なくとも一部が位置するように設けられた第２リフレクタと、を備え、
前記第１リフレクタは、第１領域側でかつ半導体発光素子から前記投影レンズに直接向かう光が通る領域の外側に照射された半導体発光素子の光を前記第２リフレクタに向けて反射するように構成され、
前記第２リフレクタは、前記第１リフレクタからの光を車両前方に向けて反射するように構成されたことを特徴とする光学ユニット。
半導体発光素子を、その照射軸の照射前方側が光学ユニットの光軸よりも第１領域側に傾いた状態で搭載するように構成された光源搭載部をさらに備え、
前記第１リフレクタは、略楕円面形状の反射面を有し、反射面の第１焦点近傍に半導体発光素子が位置し、反射面の第１焦点と第２焦点とを結ぶ線と半導体発光素子の照射軸とが略直交するように構成された請求項１に記載の光学ユニット。
前記第２リフレクタは、略放物面形状または略放物柱形状の反射面を有し、反射面の焦点が前記第１リフレクタの第２焦点近傍に位置するように構成された請求項２に記載の光学ユニット。
第２領域に設けられ、第２領域側でかつ前記直接向かう光が通る領域の外側に照射された半導体発光素子の光を前記投影レンズの後方焦点または前記第２リフレクタに向けて反射するように構成された第３リフレクタをさらに備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
前記第３リフレクタは、前記第２リフレクタの反射光が通る領域の外側領域に設けられた請求項４に記載の光学ユニット。