JP2015099689A

JP2015099689A - 車両用前照灯及びレンズ体

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Publication number: JP2015099689A
Application number: JP2013238789A
Authority: JP
Inventors: 将太西村; Shota Nishimura; 貴一松野; Kiichi Matsuno; 佳祐九里; Keisuke Kuri
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP6232963B2

Abstract

【課題】ハイビーム用配光パターンを一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯及びハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を提供する。【解決手段】車両前後方向に延びる基準軸ＡＸ上に配置された光源１２と、前記光源１２の前方に配置され、基準軸ＡＸを回転軸とする円錐体形状のレンズ体１４と、を備え、レンズ体１４を透過して前方に照射される光源１２からの光による光源１２の光源像により、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に係り、特に、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯に関する。

従来、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は特許文献１に記載の車両用前照灯を構成する灯具ユニット２００の斜視図、図１３は図１２に示した灯具ユニット２００により形成される配光パターンＰａの例である。

図１２に示すように、灯具ユニット２００は、光源２１０、光源の前方に配置されたレンズ体２２０等を備えている。

レンズ体２２０は、略横向きＶ字形の側面形状を有するとともに矩形状の正面形状および平面形状を有する透明樹脂製の厚板ブロック状部材であって、光源２１０をその前方側から覆うようにして配置されている。レンズ体２２０は、光軸ＡＸに関して上下対称の形状を有している。

レンズ体２２０の後面における光軸ＡＸの上下両側には、光源２１０からの光をレンズ体２２０内部に入射させる１対の入射面２２２が形成されている。また、レンズ体２２０の後面における１対の入射面２２２の上下両側には、これら入射面２２２からレンズ体２２０内部に入射した光源２１０からの光を前方へ向けて内面反射（全反射）させる１対の反射面２２４が形成されている。さらに、レンズ体２２０の前面には、１対の反射面２２４で内面反射（全反射）した光源２１０からの光を前方へ向けて出射させる１対の出射面２２６が形成されている。

各入射面２２２は、光軸ＡＸに直交する水平方向に延びる円筒面状の凸曲面で構成されている。また、各反射面２２４は、各入射面２２２によって形成される光源２１０の虚像位置を通り光軸ＡＸと直交する水平方向に延びる焦線を有する放物柱面状の曲面で構成されている。

各出射面２２６は、横長矩形状の外形形状を有しており、光軸ＡＸに直交する平面で構成されている。

特開２００８−１３０５３２号公報

しかしながら、上記構成の灯具ユニット２００においては、図１３に示すように、当該灯具ユニット２００から前方に照射される光によって左右方向に大きく拡散した横長配光パターンＰａを形成し、他の灯具ユニットから前方に照射される光によって他の配光パターンＰｂを形成し、これら各パターンＰａ、Ｐｂが重畳されたロービーム用配光パターンＰ_Ｌｏを形成する構成であるため、一つの灯具ユニット２００（レンズ体２２０）のみでハイビーム用配光パターンを形成することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ハイビーム用配光パターンを一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯及びハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両前後方向に延びる基準軸上に配置された光源と、前記光源の前方に配置され、前記基準軸を回転軸とする円錐体形状のレンズ体と、を備え、前記レンズ体を透過して前方に照射される前記光源からの光による前記光源の光源像により、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、前記レンズ体は、入射面と出射面と側面とを含み、前記入射面は、前記光源からの光が前記レンズ体内部に入射する面で、前記光源からの光の全てが入射するように、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹で、前記光源を取り囲む凹面として形成されており、前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、前記側面で内面反射された前記光源からの光が出射する面で、前記レンズ体の前端部に形成されており、前記側面は、前記後端部から前記前端部に向かって円錐面状に拡がる面で、少なくとも周方向に配置された第１反射領域及び第２反射領域を含み、前記第１反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第１反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第１ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されており、前記第２反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第２反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成するスポット配光パターンを形成するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１反射領域からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンと、第２反射領域からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンと、を含むハイビーム用配光パターンを、一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯を実現することができる。

これは、第１に、レンズ体が円錐体形状のレンズ体として構成されていること、第２に、レンズ体の後端部から前端部に向かって円錐面状に拡がる側面が、少なくとも周方向に配置された第１反射領域及び第２反射領域を含んでいること、第３に、第１反射領域で内面反射された後、出射面から出射する光源からの光による光源の光源像が、ハイビーム用配光パターンを構成する第１ワイド配光パターンを形成するように、第１反射領域の面形状が構成されていること、第４に、第２反射領域で内面反射された後、出射面から出射する光源からの光による光源の光源像が、ハイビーム用配光パターンを構成するスポット配光パターンを形成するように、第２反射領域の面形状が構成されていること、によるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１反射領域は、前記側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、前記第２反射領域は、前記側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成された第１反射領域からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンと、側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成された第２反射領域からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンと、を含むハイビーム用配光パターンを形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記側面は、さらに、第３反射領域を含み、前記第３反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第３反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第２ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１反射領域からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンと、第２反射領域からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンと、第３反射領域からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンと、を含むハイビーム用配光パターンを、一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯を実現することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１反射領域は、前記側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、前記第２反射領域は、前記側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、前記第３反射領域は、前記側面の左領域及び右領域のうち少なくとも一つの領域に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成された第１反射領域からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンと、側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成された第２反射領域からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンと、側面の左領域及び右領域のうち少なくとも一つの領域に形成された第３領域からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンと、を含むハイビーム用配光パターンを形成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記入射面は、当該入射面上の各位置に対する前記光源からの光の入射角がブリュースター角以下となるように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、フレネル反射を抑制し、光源からの光の入射効率を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、前記レンズ体は、その前端部の上下がカットされた形状に構成されており、前記カットされた後の上面、下面及び前記側面の少なくとも一部に対して、シボ加工又は凹凸加工が施されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、シボ加工又は凹凸加工が施された上面、下面又は側面の作用により、光源を点灯時に出射面等が光るように見栄えを向上させることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、光源の前方に配置され、前記光源からの光を制御してハイビーム用配光パターンを形成するように構成された円錐体形状のレンズ体において、前記レンズ体は、入射面と出射面と側面とを含み、前記入射面は、前記光源からの光が前記レンズ体内部に入射する面で、前記光源からの光の全てが入射するように、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹で、前記光源を取り囲む凹面として形成されており、前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、前記側面で内面反射された前記光源からの光が出射する面で、前記レンズ体の前端部に形成されており、前記側面は、前記後端部から前記前端部に向かって円錐面状に拡がる面で、少なくとも周方向に配置された第１反射領域及び第２反射領域を含み、前記第１反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第１反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第１ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されており、前記第２反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第２反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成するスポット配光パターンを形成するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、第１反射領域からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンと、第２反射領域からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンと、を含むハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を実現することができる。

本発明によれば、ハイビーム用配光パターンを一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯及びハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態である車両用前照灯１０の断面図である。（ａ）車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成される第１ワイド配光パターンＰ１の例、（ｂ）仮想鉛直スクリーン上に形成されるスポット配光パターンＰ２の例、（ｃ）仮想鉛直スクリーン上に形成される第２ワイド配光パターンＰ３の例、（ｄ）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Ｐ_Ｈｉの例である。車両用前照灯１０の正面図である。（ａ）前方から見たレンズ体１４の斜視図、（ｂ）後方から見たレンズ体１４の斜視図である。（ａ）各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下となるように構成された入射面１６の例、（ｂ）図５（ａ）に示した入射面１６の入射面位置と入射角度（及びフレネル反射率）との関係を表すグラフである。レンズ体１４の材質がポリカーボネイトの場合のフレネル反射率と入射角（及びブリュースター角）との関係を表すグラフである。入射面１６の構成例である。各断面Ｃｓ１〜Ｃｓ４における光源像の例である。第１反射領域２２の上面図である。第３反射領域２６の実際の断面及び第３反射領域２６からの反射光の実際の光路を示す図である。（ａ）レンズ体１４の変形例であるレンズ体１４Ａの斜視図、（ｂ）レンズ体１４の変形例であるレンズ体１４Ｂの斜視図である。特許文献１に記載の車両用前照灯を構成する灯具ユニット２００の斜視図である。図１２に示した灯具ユニット２００により形成される配光パターンＰａの例である。

以下、本発明の一実施形態である車両用前照灯について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態である車両用前照灯１０の断面図、図２（ａ）は車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成される第１ワイド配光パターンＰ１の例、図２（ｂ）は仮想鉛直スクリーン上に形成されるスポット配光パターンＰ２の例、図２（ｃ）は仮想鉛直スクリーン上に形成される第２ワイド配光パターンＰ３の例、図２（ｄ）は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Ｐ_Ｈｉの例である。

図１に示すように、車両用前照灯１０は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸ（光軸とも称される）上に発光面１２ａが前方を向いた状態で配置された光源１２と、光源１２（発光面１２ａ）の前方に配置され、基準軸ＡＸを回転軸とする円錐体形状のレンズ体１４とを備え、レンズ体１４を透過して前方に照射される光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源像により、第１ワイド配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）、スポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）及び第２ワイド配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）が重畳されたハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉ（図２（ｄ）参照）を形成する車両用前照灯として構成されている。

光源１２は、例えば、金属製の基板（図示せず）、当該基板の表面に実装された白色ＬＥＤ光源（又は白色ＬＤ光源）等を備えている。白色ＬＥＤ光源は、矩形の発光面１２ａ（例えば１ｍｍ角の正方形の発光面）を含んでいる。なお、白色ＬＥＤ光源の個数は、１以上であればよい。

光源１２（発光面１２ａ）から放出される光の指向特性はランバーシアンで、Ｉ（θ）＝Ｉ_０×cosθで表すことができる。これは、光源１２（発光面１２ａ）が放出する光の広がりを表している。但し、Ｉ（θ）は光源１２（発光面１２ａ）の光軸ＡＸ_１２から角度θ傾いた方向の光度を表し、Ｉ_０は光軸ＡＸ_１２上の光度を表している。光源１２（発光面１２ａ）では、光軸ＡＸ_１２上（θ＝０）の光度が最大となる。なお、光源１２（発光面１２ａ）の光軸ＡＸ_１２は、発光面１２ａの中心を通り、かつ、発光面１２ａに対して垂直の方向に延びている。

図３は、車両用前照灯１０の正面図である。

図１、図３に示すように、光源１２は、発光面１２ａが前方を向き、発光面１２ａの上端縁１２ａ１と下端縁１２ａ２とが水平となり、かつ、光源１２の光軸ＡＸ_１２が車両前後方向に延びる基準軸ＡＸに一致した状態でレンズ体１４の光学設計上の基準点Ｆ近傍に配置されている。

図４（ａ）は前方から見たレンズ体１４の斜視図、図４（ｂ）は後方から見たレンズ体１４の斜視図である。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、レンズ体１４は、基準軸ＡＸを回転軸とする円錐体形状のレンズ体（ＴＩＲレンズとも称される）で、入射面１６と、出射面１８と、側面２０と、入射面１６が対向する位置に配置された光学設計上の基準点Ｆと、を含んでいる。レンズ体１４の材質は、ポリカーボネイトであってもよいし、それ以外のアクリル等の透明樹脂であってもよいし、ガラスであってもよい。レンズ体１４は、薄肉部と厚肉部が混在しない量産性、歩留りに長けたものとなる。

図１、図４（ｂ）に示すように、入射面１６は、光源１２（発光面１２ａ）からの光がレンズ体１４内部に入射する面で、光源１２（発光面１２ａ）からの光の全てが入射するように、光源１２（発光面１２ａ）が対向するレンズ体１４の後端部１４ａのうち基準軸ＡＸ（光軸ＡＸ_１２）を中心とする領域に、光源１２（発光面１２ａ）に向かって凹で、光源１２（発光面１２ａ）を取り囲む凹面として形成されている。入射面１６は、入射面１６からレンズ体１４内部に入射する光源１２（発光面１２ａ）からの光（ランバーシアン状に拡がる光）が集光されて側面２０に入射するように、その面形状が構成されている。

入射面１６は、フレネル反射を抑制し、光源１２（発光面１２ａ）からの光の入射効率を高める観点から、各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下となるように、その面形状が構成されているのが望ましい。

図５（ａ）は各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下となるように構成された入射面１６の例、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した入射面１６上の入射面位置と入射角度（及びフレネル反射率）との関係を表すグラフである。

入射面位置とは、図５（ａ）に示すように、光源１２（正確には基準点Ｆ）と入射面１６上の各位置ｐとを結ぶ直線と光源１２の発光面１２ａとがなす角度のことである。なお、ブリュースター角は、レンズ体１４の材質がポリカーボネイトの場合、約５８度で、レンズ体１４の材質がアクリルの場合、約５６度である。

図５（ｂ）を参照すると、入射面１６上の各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下であることが分かる。

図６は、レンズ体１４の材質がポリカーボネイトの場合のフレネル反射率と入射角（及びブリュースター角ＢＡ）との関係を表すグラフである。

図６に示すように、フレネル反射率は入射角がブリュースター角ＢＡ以下のとき小さくなるため、上記のように各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下となるように入射面１６を構成することで、フレネル反射を抑制し、光源１２からの光の入射効率を高めることができる。

入射面１６は、例えば、図７に示すように、各位置（入射面位置）に対する光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光の入射角がブリュースター角以下となる曲線Ｃを、基準軸ＡＸ（光軸ＡＸ_１２）を中心に回転させることで得られる回転対称形状の面として構成することができる。

出射面１８は、図１、図４（ａ）に示すように、入射面１６からレンズ体１４内部に入射した光源１２（発光面１２ａ）からの光が出射する面で、レンズ体１４の前端部１４ｂに形成されている。図１、図４（ａ）中、出射面１８は、基準軸ＡＸに直交する平面として構成されているが、曲面として構成されていてもよい。出射面１８の面形状を変化させることで、出射面１８から出射する光源１２からの光（側面２０を構成する各反射領域２２、２４、２６からの反射光）による光源像を、任意の方向に配光することができる。また、出射面１８をいずれかの方向に傾けた状態で配置することで、出射方向を制御することもできる。

例えば、出射面１８のうち第１反射領域２２からの反射光が出射する領域の面形状を変化させることで、第１反射領域２２からの反射光による光源像を任意の方向に配光することができる。同様に、出射面１８のうち第２反射領域２４からの反射光が出射する領域の面形状を変化させることで、第２反射領域２４からの反射光による光源像を任意の方向に配光することができる。同様に、出射面１８のうち第３反射領域２６からの反射光が出射する領域の面形状を変化させることで、第３反射領域２６からの反射光による光源像を任意の方向に配光することができる。なお、出射面１８を平坦な面又は複雑ではなく滑らかに変化する面として構成することで、出射面１８の見栄えを均一で平坦なものとすることができる。

側面２０は、図３、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、レンズ体１４の後端部１４ａから前端部１４ｂに向かって円錐面状に拡がる面で、周方向に配置された各々役割が異なる３種の反射領域（第１反射領域２２、第２反射領域２４及び第３反射領域２６）を含んでいる。

第１反射領域２２は、図３に示すように、側面２０の上領域及び下領域の計２カ所に形成されている。図４（ａ）、図４（ｂ）中、第１反射領域２２は、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の全範囲に形成されているが、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の一部範囲に形成されていてもよい。

第１反射領域２２は、入射面１６からレンズ体１４内部に入射し、当該第１反射領域２２で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源１２（発光面１２ａ）の光源像（以下単に光源像と称する）が、仮想鉛直スクリーン上に第１ワイド配光パターンＰ１を形成するように、その面形状が構成されている。

具体的には、第１反射領域２２は、基準軸ＡＸに直交する平面で切断した断面が直線（水平線）となり、基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面が側面２０に沿った曲線（例えば、焦点が基準点Ｆ近傍に位置する放物線）となる面、例えば、焦線が基準点Ｆ近傍を通って基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる放物柱面状の面として構成されている（例えば自由曲面として構成されている）。

図８は、第１反射領域２２で反射される前の各断面Ｃｓ１、Ｃｓ２における光源像Ｉ１、Ｉ２が、第１反射領域２２で反射された後、各断面Ｃｓ３、Ｃｓ４における光源像Ｉ４、Ｉ６に変化する様子を表している。

図８に示すように、第１反射領域２２で内面反射（全反射）される前の各断面Ｃｓ１、Ｃｓ２における光源像Ｉ１、Ｉ２は、光源１２の形状（すなわち発光面１２ａの外形である正方形）をほぼそのまま保った形状（すなわち外形が正方形状）の光源像となる。これに対して、第１反射領域２２で内面反射（全反射）された後の各断面Ｃｓ３、Ｃｓ４における光源像Ｉ４、Ｉ６は、基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となる。

第１反射領域２２で内面反射（全反射）された後の光源像Ｉ４、Ｉ６が基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となるのは、基準軸ＡＸに直交する平面で切断した第１反射領域２２の断面が直線（水平線）であるため、図９に示すように、光源１２からの光の水平方向への進行方向が、第１反射領域２２に入射する前後で変化しないことによるものである。図９は、第１反射領域２２の上面図で、図９中の各黒丸は光源１２からの光の反射点を表している。

以上のように出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光（第１反射領域２２からの反射光）による光源像Ｉ６が基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となる結果、光源像Ｉ６により形成される第１ワイド配光パターンＰ１は、図２（ａ）に示すように、上下に薄く左右に長い水平方向に拡散されたパターンとなる。

図２（ａ）中、第１ワイド配光パターンＰ１の左右両端がＬ１５度、Ｒ１５度近傍まで延びているのは、左右両端がＬ１５度、Ｒ１５度近傍まで延びるように、第１反射領域２２の幅Ｗ（図３参照）が調整されていることによるものである。このように、第１反射領域２２の幅Ｗを調整することで、第１ワイド配光パターンＰ１の水平方向の拡散の程度を、所望のものとすることができる。

図２（ａ）中、第１ワイド配光パターンＰ１の上端縁が上５度近傍に位置しているのは、上端縁が上５度近傍に位置するように、第１反射領域２２の傾きが調整されていることによるものである。このように、第１反射領域２２の傾きを調整することで、第１ワイド配光パターンＰ１の鉛直方向の位置を、所望のものとすることができる。

図２（ａ）中、第１ワイド配光パターンＰ１の鉛直方向寸法が約８度となっているのは、鉛直方向寸法が約８度となるように、第１反射領域２２の曲率（特に基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面における曲率）が調整されていることによるものである。このように、第１反射領域２２の曲率（特に基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面における曲率）を調整することで、第１ワイド配光パターンＰ１の鉛直方向寸法を、所望のものとすることができる。

第２反射領域２４は、図３に示すように、側面２０の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域の計４箇所に形成されている。図４（ａ）、図４（ｂ）中、第２反射領域２４は、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の全範囲に形成されているが、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の一部範囲に形成されていてもよい。

第２反射領域２４は、入射面１６からレンズ体１４内部に入射し、当該第２反射領域２４で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源像が、仮想鉛直スクリーン上にスポット配光パターンＰ２を形成するように、その面形状が構成されている。

具体的には、第２反射領域２４は、基準軸ＡＸに直交する平面で切断した断面及び基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面が側面２０に沿った曲線となる面、例えば、焦点が基準点Ｆ近傍に位置する回転放物面系の反射面（回転放物面又はこれに類する自由曲面等）として構成されている（例えば自由曲面として構成されている）。

図８は、第２反射領域２４で反射される前後で各断面Ｃｓ１〜Ｃｓ４における光源像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ５が変化しない様子を表している。

図８に示すように、第２反射領域２４で内面反射（全反射）される前後の各断面Ｃｓ１〜Ｃｓ４における光源像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ５は、光源１２の形状（すなわち発光面１２ａの外形である正方形）をほぼそのまま保った形状（すなわち外形が正方形状）の光源像となる。

第２反射領域２４で内面反射（全反射）された後の光源像Ｉ３、Ｉ５が光源１２の形状（すなわち発光面１２ａの外形である正方形）をほぼそのまま保った形状（すなわち外形が正方形状）の光源像となるのは、第２反射領域２４が回転放物面系の反射面として構成されていることによるものである。但し、第２反射領域２４で内面反射（全反射）された後の光源像Ｉ３、Ｉ５は、光源１２（発光面１２ａ）からの光の第２反射領域２４上の反射位置に応じて回転する。

以上のように出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光（第２反射領域２４からの反射光）による光源像Ｉ５が、光源１２の形状（すなわち発光面１２ａの外形である正方形）をほぼそのまま保った形状（すなわち外形が正方形状）の光源像となり、かつ、光源１２（発光面１２ａ）からの光の第２反射領域２４上の反射位置に応じて回転する結果、光源像Ｉ５により形成されるスポット配光パターンＰ２は、図２（ｂ）に示すように、水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点近傍に集光された、光度が相対的に高いパターンとなる。

第３反射領域２６は、図３に示すように、側面２０の左領域及び右領域の計２カ所に形成されている。図４（ａ）、図４（ｂ）中、第３反射領域２６は、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の全範囲に形成されているが、レンズ体１４の後端部１４ａと前端部１４ｂとの間の一部範囲に形成されていてもよい。

第３反射領域２６は、入射面１６からレンズ体１４内部に入射し、当該第３反射領域２６で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源像が、仮想鉛直スクリーン上に第２ワイド配光パターンＰ３を形成するように、その面形状が構成されている。

具体的には、第３反射領域２６は、基準軸ＡＸに直交する平面で切断した断面が側面２０に沿った曲線（例えば、焦点が基準点Ｆ近傍に位置する放物線）となり、基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面が側面２０に沿った曲線となる面として構成されている（例えば自由曲面として構成されている）。

図８は、第３反射領域２６で反射される前の各断面Ｃｓ１、Ｃｓ２における光源像Ｉ１、Ｉ２が、第３反射領域２６で反射された後、各断面Ｃｓ３、Ｃｓ４における光源像Ｉ４、Ｉ６に変化する様子を表している。なお、第３反射領域２６の断面及び第３反射領域２６からの反射光の光路は、実際には図１０に示すような断面及び光路となる。

図８に示すように、第３反射領域２６で内面反射（全反射）される前の各断面Ｃｓ１、Ｃｓ２における光源像Ｉ１、Ｉ２は、光源１２の形状（すなわち発光面１２ａの外形である正方形）をほぼそのまま保った形状（すなわち外形が正方形状）の光源像となる。これに対して、第３反射領域２６で内面反射（全反射）された後の各断面Ｃｓ３、Ｃｓ４における光源像Ｉ４、Ｉ６は、基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となる。

第３反射領域２６で内面反射（全反射）された後の光源像Ｉ４、Ｉ６が基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となるのは、第３反射領域２６で内面反射（全反射）された後の光源像Ｉ４、Ｉ６が回転せず（又はほとんど回転せず）、かつ、当該回転しない（又はほとんど回転しない）光源像Ｉ４、Ｉ６が水平方向に延びる横長の光源像となるように、第３反射領域２６の曲率（特に基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面における曲率）が調整されている（図１０参照）ことによるものである。

以上のように出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光（第３反射領域２６からの反射光）による光源像Ｉ６が基準軸ＡＸに直交する水平方向に延びる横長の光源像となる結果、光源像Ｉ６により形成される第２ワイド配光パターンＰ３は、図２（ｃ）に示すように、上下に厚く横に長い水平方向に拡散されたパターンとなる。

図２（ｃ）中、第２ワイド配光パターンＰ３の左右両端がＬ２０度、Ｒ２０度近傍まで延びているのは、左右両端がＬ２０度、Ｒ２０度近傍まで延びるように、第３反射領域２６の曲率（特に基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面における曲率）が調整されていることによるものである。このように、第３反射領域２６の曲率（特に基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面における曲率）を調整することで、第２ワイド配光パターンＰ３の水平方向の拡散の程度を、所望のものとすることができる。

図２（ｃ）中、第２ワイド配光パターンＰ３の鉛直方向寸法が約１０度で、第１ワイド配光パターンＰ１と比べて大きくなっているのは、鉛直方向寸法が約１０度で、第１ワイド配光パターンＰ１と比べて大きくなるように、第３反射領域２６の曲率（特に基準軸ＡＸに直交する平面で切断した断面における曲率）が調整されていることによるものである。このように、第３反射領域２６の曲率（特に基準軸ＡＸに直交する平面で切断した断面における曲率）を調整することで、第２ワイド配光パターンＰ３の鉛直方向寸法を、所望のものとすることができる。

ハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉは、図２（ｄ）に示すように、第１ワイド配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）、スポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）及び第２ワイド配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）が重畳された合成配光パターンとして形成される。なお、光束利用率は、本実施形態では、第１ワイド配光パターンＰ１が１５％、スポット配光パターンＰ２が５０％、第２ワイド配光パターンＰ３が３５％である。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１反射領域２２からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）と、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）と、第３反射領域２６からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）と、を含むハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉ（図２（ｄ）参照）を、一つのレンズ体１４で形成することができる車両用前照灯１０を実現することができる。

これは、第１に、レンズ体１４が円錐体形状のレンズ体として構成されていること、第２に、レンズ体１４の後端部から前端部に向かって円錐面状に拡がる側面２０が、少なくとも周方向に配置された第１反射領域２２、第２反射領域２４及び第３反射領域２６を含んでいること、第３に、第１反射領域２２で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源１２（発光面１２ａ）の光源像が、ハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉを構成する第１ワイド配光パターンＰ１を形成するように、第１反射領域２２の面形状が構成されていること、第４に、第２反射領域２４で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源１２（発光面１２ａ）の光源像が、ハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉを構成するスポット配光パターンＰ２を形成するように、第２反射領域２４の面形状が構成されていること、第５に、第３反射領域２６で内面反射（全反射）された後、出射面１８から出射する光源１２（発光面１２ａ）からの光による光源１２（発光面１２ａ）の光源像が、ハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉを構成する第２ワイド配光パターンＰ３を形成するように、第３反射領域２６の面形状が構成されていること、によるものである。

また、本実施形態によれば、第１反射領域２２からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンＰ１と、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２と、第３反射領域２６からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンＰ３と、を含むハイビーム用配光パターンＰ_Ｈｉを形成することができるレンズ体１４を実現することができる。

なお、本出願の発明者らは、従来技術（特開２００８−１３０５３２号公報）においては、水平方向の光を制御する面が存在せず、光源から出た光をそのまま配光する構成であるため、ハイビーム用配光パターンとして必要な範囲において最大で35%のレンズ効率(フレネルロスを考慮せず)しか得ることができないのに対して、本実施形態においては、85%のレンズ効率（フレネルロスを考慮）を得ることができることをシミュレーションにより確認している。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、第１反射領域２２が側面２０の上領域及び下領域の計２カ所に形成されている例について説明したが、これに限られない。すなわち、第１反射領域２２は、側面２０の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成されていればよい。

また、上記実施形態では、第２反射領域２４が、側面２０の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域の計４箇所に形成されている例について説明したが、これに限られない。すなわち、第２反射領域２４は、側面２０の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成されていればよい。

また、上記実施形態では、第３反射領域２６が、側面２０の左領域及び右領域の計２カ所に形成されている例について説明したが、これに限られない。すなわち、第３反射領域２６は、側面２０の左領域及び右領域のうち少なくとも一つの領域に形成されていればよい。

また、上記実施形態では、側面２０が、周方向に配置された各々役割が異なる３種の反射領域（第１反射領域２２、第２反射領域２４及び第３反射領域２６）を含んでいる例について説明したが、これに限られない。すなわち、側面２０は、周方向に配置された各々役割が異なる２種の反射領域、例えば、第１反射領域２２と第２反射領域２４を含み、第３反射領域２６を含んでいなくてもよい。この場合、側面２０の左領域及び右領域には、第２反射領域２４を形成するのが望ましい。

本変形例によれば、第１反射領域２２からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）と、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）と、を含むハイビーム用配光パターンを、一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯を実現することができる。

また、本変形例によれば、第１反射領域２２からの反射光による光源像により形成される第１ワイド配光パターンＰ１と、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２と、を含むハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を実現することができる。

又は、側面２０は、第２反射領域２４と第３反射領域２６を含み、第１反射領域２２を含んでいなくてもよい。この場合、側面２０の上領域及び下領域には、第２反射領域２４を形成するのが望ましい。

本変形例によれば、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）と、第３反射領域２６からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）と、を含むハイビーム用配光パターンを、一つのレンズ体で形成することができる車両用前照灯を実現することができる。

また、本変形例によれば、第２反射領域２４からの反射光による光源像により形成されるスポット配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）と、第３反射領域２６からの反射光による光源像により形成される第２ワイド配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）と、を含むハイビーム用配光パターンを形成することができるレンズ体を実現することができる。

次に、レンズ体１４の変形例について説明する。

図１１（ａ）は、レンズ体１４の変形例であるレンズ体１４Ａの斜視図である。

図１１（ａ）に示すように、本変形例のレンズ体１４Ａは、上記実施形態のレンズ体１４の前端部の上下の一部を（例えば、水平面で）カットし、そのカットした後の下面２８に対してシボ加工Ａを施したレンズ体に相当する。

本変形例のレンズ体１４Ａによれば、シボ加工Ａが施された下面２８の作用により、光源１２を点灯時に出射面１８等が光るように見栄えを向上させることが可能となる。なお、シボ加工Ａは、カットされた後の下面２８、上面３０及び側面２０の少なくとも一部に施されていればよい。なお、上記実施形態のレンズ体１４（例えば、側面２０の一部）に対しても、同様の目的で、シボ加工Ａを施してもよい。

図１１（ｂ）は、レンズ体１４の変形例であるレンズ体１４Ｂの斜視図である。

図１１（ｂ）に示すように、本変形例のレンズ体１４Ｂは、上記実施形態のレンズ体１４の前端部の上下の一部を（例えば、水平面で）カットし、そのカットした後の下面２８に対して凹凸加工Ｂを施したレンズ体に相当する。

本変形例のレンズ体１４Ｂによれば、凹凸加工Ｂが施された下面２８の作用により、光源１２を点灯時に出射面１８等が光るように見栄えを向上させることが可能となる。なお、凹凸加工Ｂは、カットされた後の下面２８、上面３０及び側面２０の少なくとも一部に施されていればよい。なお、上記実施形態のレンズ体１４（例えば、側面２０の一部）に対しても、同様の目的で、凹凸加工Ｂを施してもよい。

上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値
を用いることができる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…車両用前照灯、１２…光源、１２ａ…発光面、１２ａ１…上端縁、１２ａ２…下端縁、１４…レンズ体、１４ａ…後端部、１４ｂ…前端部、１６…入射面、１８…出射面、２０…側面、２２…第１反射領域、２４…第２反射領域、２６…第３反射領域

Claims

車両前後方向に延びる基準軸上に配置された光源と、前記光源の前方に配置され、前記基準軸を回転軸とする円錐体形状のレンズ体と、を備え、前記レンズ体を透過して前方に照射される前記光源からの光による前記光源の光源像により、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
前記レンズ体は、入射面と出射面と側面とを含み、
前記入射面は、前記光源からの光が前記レンズ体内部に入射する面で、前記光源からの光の全てが入射するように、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹で、前記光源を取り囲む凹面として形成されており、
前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、前記側面で内面反射された前記光源からの光が出射する面で、前記レンズ体の前端部に形成されており、
前記側面は、前記後端部から前記前端部に向かって円錐面状に拡がる面で、少なくとも周方向に配置された第１反射領域及び第２反射領域を含み、
前記第１反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第１反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第１ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されており、
前記第２反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第２反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成するスポット配光パターンを形成するように、その面形状が構成されている車両用前照灯。
前記第１反射領域は、前記側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、
前記第２反射領域は、前記側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成されている請求項１に記載の車両用前照灯。
前記側面は、さらに、第３反射領域を含み、
前記第３反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第３反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第２ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されている請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第１反射領域は、前記側面の上領域及び下領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、
前記第２反射領域は、前記側面の上領域と左領域との間の中間領域、上領域と右領域との間の中間領域、下領域と左領域との間の中間領域及び下領域と右領域との間の中間領域のうち少なくとも一つの領域に形成されており、
前記第３反射領域は、前記側面の左領域及び右領域のうち少なくとも一つの領域に形成されている請求項３に記載の車両用前照灯。
前記入射面は、当該入射面上の各位置に対する前記光源からの光の入射角がブリュースター角以下となるように、その面形状が構成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
前記レンズ体は、その前端部の上下がカットされた形状に構成されており、
前記カットされた後の上面、下面及び前記側面の少なくとも一部に対して、シボ加工又は凹凸加工が施されている請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
光源の前方に配置され、前記光源からの光を制御してハイビーム用配光パターンを形成するように構成された円錐体形状のレンズ体において、
前記レンズ体は、入射面と出射面と側面とを含み、
前記入射面は、前記光源からの光が前記レンズ体内部に入射する面で、前記光源からの光の全てが入射するように、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹で、前記光源を取り囲む凹面として形成されており、
前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、前記側面で内面反射された前記光源からの光が出射する面で、前記レンズ体の前端部に形成されており、
前記側面は、前記後端部から前記前端部に向かって円錐面状に拡がる面で、少なくとも周方向に配置された第１反射領域及び第２反射領域を含み、
前記第１反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第１反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成する第１ワイド配光パターンを形成するように、その面形状が構成されており、
前記第２反射領域は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射し、当該第２反射領域で内面反射された後、前記出射面から出射する前記光源からの光による前記光源の光源像が、前記ハイビーム用配光パターンを構成するスポット配光パターンを形成するように、その面形状が構成されているレンズ体。