JP2022139029A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子からの光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、カットオフラインの形成自由度を高めるようにする。【解決手段】第１および第２灯具ユニット２０、４０の発光素子２２、４２からの光をレンズ３０、５０を介して灯具前方へ向けて照射することにより、Ｚ型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構成とする。その上で、各レンズ３０、５０の前面３０ａ、５０ａに形成された複数のレンズ素子の一部を、自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３として構成する。そして、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３からの出射光によって、上記Ｚ型カットオフラインの傾斜部を形成する構成とする。これにより上記Ｚ型カットオフラインの形成自由度を高める。【選択図】図３

Description

本願発明は、発光素子からの光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具に関するものである。

従来より、車両用灯具の構成として、発光素子からの光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成されたものが知られている。

「特許文献１」には、このような車両用灯具として、発光面が灯具前方を向いた発光素子からの出射光を、レンズの後面に形成された全反射制御部から入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させ、この全反射光をレンズの前面に形成された複数のレンズ素子において出射制御することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されたものが記載されている。

特開２０２０ー１７０５８６号公報

上記「特許文献１」に記載された車両用灯具においては、レンズの前面に形成された複数のレンズ素子がシリンドリカルレンズ状に形成されているので、カットオフラインを直線状に形成することは可能であるがそれ以外の形状で形成することは容易でない。

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、発光素子からの光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、カットオフラインの形成自由度を高めることができる車両用灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、複数のレンズ素子の構成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は、
発光素子とレンズとを備え、上記発光素子からの光を上記レンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、
上記発光素子は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置されており、
上記レンズの後面に、上記発光素子からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる全反射制御部が形成されており、
上記レンズの前面に、上記全反射制御部から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成されており、
上記複数のレンズ素子の少なくとも一部は、自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子として構成されており、
上記レンズは、上記特定レンズ素子からの出射光によって上記カットオフラインの一部を形成するように構成されている、ことを特徴とするものである。

上記「発光素子」は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置されていれば、必ずしも灯具正面方向へ向けた状態で配置されていなくてもよい。

上記「全反射制御部」は、発光素子からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「特定レンズ素子」は、自由曲面からなる表面形状を有していれば、その具体的な表面形状は特に限定されるものではなく、また、その具体的な配置や外形形状についても特に限定されるものではない。

本願発明に係る車両用灯具は、発光面が灯具前方を向いた発光素子からの出射光を、レンズの後面に形成された全反射制御部から入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させ、この全反射光をレンズの前面に形成された複数のレンズ素子において出射制御することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されているが、複数のレンズ素子の少なくとも一部は自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子として構成されており、上記特定レンズ素子からの出射光によってカットオフラインの一部を形成するように構成されているので、カットオフラインの形成自由度を高めることができる。

このように本願発明によれば、発光素子からの光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、カットオフラインの形成自由度を高めることができる。

また、本願発明の構成を採用することにより、上記配光パターンとして、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインと上段カットオフラインとが傾斜部を介して繋がれたＺ型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ようにした場合において、特定レンズ素子からの出射光によってＺ型カットオフラインの傾斜部を形成することも容易に可能となる。

その際、上記レンズの構成として、特定レンズ素子からの出射光によってＺ型カットオフラインの傾斜部と共に上段カットオフラインの一部を形成するように構成されたものとすれば、傾斜部と上段カットオフラインとが滑らかに繋がったＺ型カットオフラインを形成することができる。

さらに、発光素子として、その発光面の下端縁がレンズの中心に位置するように配置された構成とした上で、特定レンズ素子として、レンズの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する構成とすれば、特定レンズ素子からの出射光によって形成される配光パターンを、Ｚ型カットオフラインの傾斜部（および上段カットオフラインの一部）の形成に適した形状で鮮明に形成することができる。

上記構成において、さらに、上記レンズとして、複数のレンズ素子のうちレンズの外周縁領域に位置するレンズ素子からの出射光によって、Ｚ型カットオフラインの上段カットオフラインおよび／または下段カットオフラインを形成するように構成されたものとすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、上記レンズにおいては、その後面の外周縁領域から入射した光が、その前面の外周縁領域から出射することとなるが、発光素子はその発光面が灯具前方を向いているので、レンズの後面からの発光面の見込み角はその外周縁領域において小さいものとなる。このため、レンズの前面の外周縁領域に位置するレンズ素子からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなる。したがって、この配光パターンによって上段カットオフラインおよび／または下段カットオフラインを形成するようにすれば、これらをより鮮明に形成することができる。

その際、レンズの外周縁領域に位置するレンズ素子は、特定レンズ素子（すなわち自由曲面からなる表面形状を有するレンズ素子）として構成されていてもよいし構成されていなくてもよい。

本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す正面図 図１のII－II線断面図 （ａ）は上記車両用灯具の第１灯具ユニットを示す正面図、（ｂ）は上記車両用灯具の第２灯具ユニットを示す正面図 （ａ）は図３のIVａ－IVａ線断面図、（ｂ）は図３のIVｂ－IVｂ線断面図 （ａ）は上記第１灯具ユニットのレンズを図４のＶａ矢視方向から見て示す斜視図、（ｂ）は上記第２灯具ユニットのレンズを図４のＶｂ矢視方向から見て示す斜視図 （ａ）は上記第１灯具ユニットのレンズを図４のVIａ矢視方向から見て示す斜視図、（ｂ）は上記第２灯具ユニットのレンズを図４のVIｂ矢視方向から見て示す斜視図 上記車両用灯具からの照射光によって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 上記ロービーム用配光パターンの要部の形成過程を説明するための図 上記実施形態の第１変形例を示す、図５と同様の図 上記第１変形例の作用を示す、図７と同様の図 上記実施形態の第２変形例を示す、図５と同様の図 上記第２変形例の作用を示す、図７と同様の図

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

これらの図において、Ｘで示す方向が「車両前方」かつ「灯具前方」であり、Ｙで示す方向が「灯具前方」と直交する「左方向」（灯具正面視では「右方向」）であり、Ｚで示す方向が「上方向」である。

図１、２に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１０は、車両前端部に配置されるヘッドランプであって、ランプボディ１２とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー１４とで形成される灯室内に、第１および第２灯具ユニット２０、４０が車幅方向に並んだ状態で組み込まれた構成となっている。

第１灯具ユニット２０は、発光素子２２とその灯具前方側に配置されたレンズ３０とを備えており、発光素子２２からの光をレンズ３０を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。

第２灯具ユニット４０は、発光素子４２とその灯具前方側に配置されたレンズ５０とを備えており、発光素子４２からの光をレンズ５０を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。

第１および第２灯具ユニット２０、４０の発光素子２２、４２は、共通の基板２４を介してランプボディ１２に支持されており、また、そのレンズ３０、５０は、図示しない取付構造を介してランプボディ１２に支持されている。

車両用灯具１０は、第１および第２灯具ユニット２０、４０からの照射光によってロービーム用配光パターン（これについては後述する）を形成するようになっている。

次に、第１および第２灯具ユニット２０、４０の各々の具体的な構成について説明する。

まず、第１灯具ユニット２０の構成について説明する。

図３（ａ）は、第１灯具ユニット２０を示す正面図であり、図４（ａ）は、図３のIVａ－IVａ線断面図である。また、図５（ａ）は、第１灯具ユニット２０のレンズ３０を図４のＶａ矢視方向から見て示す斜視図であり、図６（ａ）は、レンズ３０を図４のVIａ矢視方向から見て示す斜視図である。

これらの図に示すように、第１灯具ユニット２０のレンズ３０は、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、灯具正面視において光軸Ａｘを中心とする円形の外形形状を有している。レンズ３０の外形寸法は５０ｍｍ以下（例えば３５ｍｍ程度）の値に設定されている。

発光素子２２は、白色発光ダイオードであって、その発光面２２ａを灯具前方（具体的には灯具正面方向）へ向けた状態で配置されている。発光素子２２の発光面２２ａは、矩形状（具体的には１×１ｍｍ程度の正方形）の外形形状を有している。そして、発光素子２２は、その発光面２２ａの下端縁における左右方向の中心位置をレンズ３０の光軸Ａｘ上に位置させた状態で配置されている。

レンズ３０の後面３０ｂは、光軸Ａｘ近傍に位置する中心領域が屈折制御部３０ｂＡとして構成されており、その周辺領域が全反射制御部３０ｂＢとして構成されている。屈折制御部３０ｂＡと全反射制御部３０ｂＢとの境界位置は、光軸Ａｘを中心とする半径４～６ｍｍ（例えば半径５ｍｍ程度）の円によって規定されている。

屈折制御部３０ｂＡは、発光素子２２からの出射光を光軸Ａｘ寄りの方向へ屈折させる態様でレンズ３０に入射させるように構成されている。具体的には、屈折制御部３０ｂＡは、複数のレンズ素子３０ｂＡｓが光軸Ａｘを中心として同心円状に配置されたフレネルレンズで構成されている。そして、各レンズ素子３０ｂＡｓにおいて、発光素子２２からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ３０の前面３０ａに導くようになっている。

一方、全反射制御部３０ｂＢは、発光素子２２からの出射光を光軸Ａｘから離れる方向へ屈折させた後、灯具前方へ向けて全反射させるように構成されている。具体的には、全反射制御部３０ｂＢは、複数の全反射プリズム素子３０ｂＢｓが光軸Ａｘを中心として同心円状に配置されたフレネルレンズ型全反射プリズムで構成されている。そして、各全反射プリズム素子３０ｂＢｓにおいて、発光素子２２からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ３０の前面３０ａに導くようになっている。

屈折制御部３０ｂＡを構成する複数のレンズ素子３０ｂＡｓは、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って配置されている。

一方、全反射制御部３０ｂＢを構成する複数の全反射プリズム素子３０ｂＢｓは、光軸Ａｘを中心とする略半ドーナッツ状の凹曲面に沿って配置されている。すなわち、全反射制御部３０ｂＢの内周縁に位置する全反射プリズム素子３０ｂＢｓは、灯具前後方向に関して屈折制御部３０ｂＡと略同じ位置に形成されているが、その外周側に位置する全反射プリズム素子３０ｂＢｓは、屈折制御部３０ｂＡよりも灯具前方側に位置するようにして形成されており、全反射制御部３０ｂＢの外周縁に位置する全反射プリズム素子３０ｂＢｓは、屈折制御部３０ｂＡよりも灯具後方側に位置するようにして形成されている。

その際、発光素子２２の発光面２２ａから全反射制御部３０ｂＢの外周縁に位置する全反射プリズム素子３０ｂＢｓまでの灯具前後方向の距離は、発光素子２２の発光面２２ａから屈折制御部３０ｂＡまでの灯具前後方向の距離に対して半分以下の値に設定されている。具体的には、前者は４～６ｍｍ程度の値に設定されており、後者は１～２ｍｍ程度の値に設定されている。そしてこれにより、レンズ３０は発光素子２２からの出射光の略全量をその後面３０ｂから入射させ得る構成となっている。

レンズ３０の前面３０ａは、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる平面上に複数のレンズ素子（これについては後述する）が形成された構成となっている。

レンズ３０の前面３０ａは、３つの出射領域３０ａＡ１、３０ａＡ２、３０ａＡ３に区分けされている。

出射領域３０ａＡ２は、前面３０ａの下半部においてその外周縁に沿って帯状に延びる半円弧状の領域であり、出射領域３０ａＡ３は、前面３０ａの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する領域であり、出射領域３０ａＡ１は、それ以外の領域である。

出射領域３０ａＡ１は、横長（例えば２×４ｍｍ程度）の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子３０ｓＡ１が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子３０ｓＡ１は、レンズ３０の後面３０ｂから平行光として到達した発光素子２２からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

出射領域３０ａＡ２は、縦縞状（例えば横幅２ｍｍ程度）に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子３０ｓＡ２が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子３０ｓＡ２は、レンズ３０の後面３０ｂから平行光として到達した発光素子２２からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

出射領域３０ａＡ３は、その左側縁（灯具正面視では右側縁）が光軸Ａｘから真下の方向に延びる直線で構成されており、その右側縁が、光軸Ａｘから真下の方向に対して右側に傾斜した方向（具体的には真下の方向から右側に１５°程度傾斜した方向）に延びる直線で構成されている。そして、出射領域３０ａＡ３の上端縁は、光軸Ａｘを中心とする円弧で構成されている。この円弧の半径は、レンズ３０の後面３０ｂにおいて屈折制御部３０ｂＡと全反射制御部３０ｂＢとの境界を規定している円の半径と略同じ値に設定されている。また、出射領域３０ａＡ３の下端縁は、前面３０ａの外周縁で構成されている。

出射領域３０ａＡ３は、単一の特定レンズ素子３０ｓＡ３で構成されている。この特定レンズ素子３０ｓＡ３は、凸曲面状の自由曲面からなる表面形状を有するレンズ素子として構成されている。具体的には、特定レンズ素子３０ｓＡ３の表面は、その右半部３０ｓＡ３Ａから左半部３０ｓＡ３Ｂにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されている。そしてこれにより、特定レンズ素子３０ｓＡ３においては、レンズ３０の後面３０ｂから平行光として到達した発光素子２２からの光を、やや上方向に偏向させた上で右半部３０ｓＡ３Ａから左半部３０ｓＡ３Ｂにかけて出射方向を徐々に変化させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

なお、出射領域３０ａＡ２は、出射領域３０ａＡ３の下端部が前面３０ａの外周縁まで延びていることにより、左右２つの領域に分断されている。

次に、第２灯具ユニット４０の構成について説明する。

図３（ｂ）は、第２灯具ユニット４０を示す正面図であり、図４（ｂ）は、図３のIVｂ－IVｂ線断面図である。また、図５（ｂ）は、第２灯具ユニット４０のレンズ５０を図４のＶｂ矢視方向から見て示す斜視図であり、図６（ｂ）は、レンズ５０を図４のVIｂ矢視方向から見て示す斜視図である。

これらの図に示すように、第２灯具ユニット４０においても、その発光素子４２の構成および配置は第１灯具ユニット２０の発光素子２２と同様であり、また、レンズ５０の基本的な構成および配置は第１灯具ユニット２０のレンズ３０と同様であるが、その前面５０ａの構成がレンズ３０の場合と一部異なっている。

すなわち、レンズ５０の後面５０ｂは、光軸Ａｘ近傍に位置する中心領域が屈折制御部５０ｂＡとして構成されており、その周辺領域が全反射制御部５０ｂＢとして構成されている。屈折制御部５０ｂＡは複数のレンズ素子５０ｂＡｓで構成されており、全反射制御部５０ｂＢは複数の全反射プリズム素子５０ｂＢｓで構成されており、その機能はレンズ３０の場合と同様である。

一方、レンズ５０の前面５０ａは、４つの出射領域５０ａＢ１、５０ａＢ２、５０ａＢ３、５０ａＢ４に区分けされている。

出射領域５０ａＢ１は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ１の上半部と同一の外形形状を有しており、出射領域５０ａＢ２は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ２と同一の外形形状を有しており、出射領域５０ａＢ３は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ３と同一の外形形状を有しており、出射領域５０ａＢ４は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ１の下半部と同一の外形形状を有している。

出射領域５０ａＢ１は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ１と同様、横長の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子５０ｓＢ１が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子５０ｓＢ１は、レンズ５０の後面５０ｂから平行光として到達した発光素子４２からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

出射領域５０ａＢ２は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ２と同様、縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子５０ｓＢ２が割り付けられた構成となっている。ただし、各レンズ素子５０ｓＢ２は、レンズ５０の後面５０ｂから平行光として到達した発光素子４２からの光を、やや上方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

出射領域５０ａＢ３は、レンズ３０の出射領域３０ａＡ３と同様、単一の特定レンズ素子５０ｓＢ３で構成されている。この特定レンズ素子５０ｓＢ３の表面形状は、レンズ３０の特定レンズ素子３０ｓＡ３の表面形状と同様であって、その右半部５０ｓＢ３Ａから左半部５０ｓＢ３Ｂにかけて凸曲面の曲率が変化する自由曲面で構成されている。

出射領域５０ａＢ４は、出射領域５０ａＢ１と同様、縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子５０ｓＢ４が割り付けられた構成となっている。ただし、各レンズ素子５０ｓＢ４は、レンズ５０の後面５０ｂから平行光として到達した発光素子４２からの光を、やや下方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。

図７は、車両用灯具１０からの照射光によって、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。

このロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部にはＺ型カットオフラインＣＬが形成されている。

Ｚ型カットオフラインＣＬは、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインＣＬ１と上段カットオフラインＣＬ２とが傾斜部ＣＬ３を介して繋がれた形状を有している。その際、Ｚ型カットオフラインＣＬは、灯具正面方向の消点であるＨ－Ｖを通る鉛直線であるＶ－Ｖ線に対して、対向車線側に下段カットオフラインＣＬ１が位置するとともに、自車線側に傾斜部ＣＬ３および上段カットオフラインＣＬ２が位置するようにして形成されている。上段カットオフラインＣＬ２は、Ｈ－Ｖを通る水平線であるＨ－Ｈ線のやや上方に位置している。

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と傾斜部ＣＬ３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おり、傾斜部ＣＬ３はエルボ点Ｅから水平方向に対して１５°の傾斜角度で斜め左上方向に延びている。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の左側近傍に高光度領域ＨＺが形成されている。

ロービーム用配光パターンＰＬは、第１灯具ユニット２０からの照射光によって形成される３つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３と、第２灯具ユニット４０からの照射光によって形成される４つの配光パターンＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４とを重畳させた合成配光パターンとして形成されている。

配光パターンＰＡ１は、レンズ３０の前面３０ａにおける出射領域３０ａＡ１からの出射光によって形成される配光パターンであって、Ｈ－Ｈ線の下方において比較的大きい上下幅で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いる。この配光パターンＰＡ１は、ロービーム用配光パターンＰＬの広拡散領域を形成するようになっている。

配光パターンＰＡ２は、レンズ３０の前面３０ａにおける出射領域３０ａＡ２からの出射光によって形成される配光パターンであって、Ｈ－Ｈ線の下方近傍において狭い上下幅でＶ－Ｖ線近傍から右方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＡ２は、その上端縁によってロービーム用配光パターンＰＬの下段カットオフラインＣＬ１を形成するようになっている。

このような配光パターンＰＡ２が形成されるのは、全反射制御部３０ｂＢの外周縁部からの発光素子２２の発光面２２ａの見込み角は極めて小さいものとなるため、その灯具前方に位置する出射領域３０ａＡ２からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。

配光パターンＰＡ３は、レンズ３０の前面３０ａにおける出射領域３０ａＡ３からの出射光によって形成される配光パターンであって、Ｈ－Ｖの下方近傍において狭い上下幅で左斜め上方向に延びる小さくて明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＡ３は、その上端縁によってロービーム用配光パターンＰＬの傾斜部ＣＬ３および上段カットオフラインＣＬ２の右端部を形成するようになっている。

ロービーム用配光パターンＰＬの高光度領域ＨＺは、主としてこの配光パターンＰＡ３によって形成されるようになっている。

配光パターンＰＢ１は、レンズ５０の前面５０ａにおける出射領域５０ａＢ１からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンＰＡ１よりは明るさが劣るが、Ｈ－Ｈ線の下方において比較的大きい上下幅で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いる。この配光パターンＰＢ１が配光パターンＰＡ１と重複した状態で形成されることにより、ロービーム用配光パターンＰＬの広拡散領域の明るさを確保するようになっている。

配光パターンＰＢ２は、レンズ５０の前面５０ａにおける出射領域５０ａＢ２からの出射光によって形成される配光パターンであって、略Ｈ－Ｈ線に沿って狭い上下幅でＶ－Ｖ線の左側近傍から左方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＢ２は、その上端縁によってロービーム用配光パターンＰＬの上段カットオフラインＣＬ２を形成するようになっている。その際、この配光パターンＰＢ２は、その右端部が配光パターンＰＡ３と重複した状態で滑らかに繋がるように形成されている。

このような配光パターンＰＢ２が形成されるのは、配光パターンＰＡ２の場合と同様、全反射制御部５０ｂＢの外周縁部からの発光素子４２の発光面４２ａの見込み角は極めて小さいものとなるため、その灯具前方に位置する出射領域５０ａＢ２からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。

配光パターンＰＢ３は、レンズ５０の前面５０ａにおける出射領域５０ａＢ３からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンＰＡ３と同一形状を有する配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＢ３が配光パターンＰＡ３に対して重畳されることによって、その上端縁によって傾斜部ＣＬ３および上段カットオフラインＣＬ２の右端部を一層明瞭に形成するとともに、高光度領域ＨＺの明るさを十分に確保するようになっている。

配光パターンＰＢ４は、レンズ５０の前面５０ａにおける出射領域５０ａＢ４からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンＰＢ２と配光パターンＰＡ１、ＰＢ１とに跨るようにして比較的狭い上下幅でＶ－Ｖ線の左側近傍から左方向に拡がる横長の比較的明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＢ２の形成により、高光度領域ＨＺの明るさを増強するとともに自車線側の路肩部分の明るさを確保するようになっている。

図８は、配光パターンＰＡ３の形成過程を説明するための図であって、レンズ３０の前面３０ａの要部およびロービーム用配光パターンＰＬの要部をそれぞれ斜視図で示している。

図８に示すように、レンズ３０の前面３０ａにおいて出射領域３０ａＡ３を構成している特定レンズ素子３０ｓＡ３からの出射光によって形成される配光パターンＰＡ３は、上述したとおり、その上端縁がロービーム用配光パターンＰＬの傾斜部ＣＬ３から上段カットオフラインＣＬ２の右端部まで延びるように形成されている。

一方、図８において２点鎖線で示す配光パターンＰＡ３оは、仮に出射領域３０ａＡ３に特定レンズ素子３０ｓＡ３が形成されていないとした場合に形成される配光パターンであって、傾斜部ＣＬ３の下方近傍において斜め左上方向に延びるように形成されている。この配光パターンＰＡ３оは、その上端縁が明瞭な明暗境界線として形成されたものとなる。これは発光素子２２がその発光面２２ａの下端縁をレンズ３０の光軸Ａｘ上に位置させた状態で配置されていることによるものである。

実際には、出射領域３０ａＡ３に特定レンズ素子３０ｓＡ３が形成されているので、配光パターンＰＡ３оは配光パターンＰＡ３のように変化する。これは特定レンズ素子３０ｓＡ３が、右半部３０ｓＡ３Ａから左半部３０ｓＡ３Ｂにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されていることにより、レンズ３０の前面３０ａに到達した平行光をやや上方向に偏向させた上で右半部３０ｓＡ３Ａから左半部３０ｓＡ３Ｂにかけて出射方向を徐々に変化させるようになっていることによるものである。

また、出射領域３０ａＡ３は、単一の特定レンズ素子３０ｓＡ３で構成されており、その表面には段差が存在していないので、配光パターンＰＡ３として傾斜部ＣＬ３の上方空間にグレアの原因となる光溜りが不用意に形成されてしまうようなことはない。

なお、第２灯具ユニット４０からの照射光によって形成される配光パターンＰＢ３も、レンズ５０の出射領域５０ａＢ３を構成する特定レンズ素子５０ｓＢ３によって、配光パターンＰＡ３と同様にして形成されるようになっている。

次に本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、第１および第２灯具ユニット２０、４０の発光素子２２、４２からの光をレンズ３０、５０を介して灯具前方へ向けて照射することにより、Ｚ型カットオフラインＣＬを有するロービーム用配光パターンＰＬを形成するように構成されているが、各レンズ３０、５０は、その前面３０ａ、５０ａに形成された複数のレンズ素子の一部が自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３として構成されており、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３からの出射光によってＺ型カットオフラインＣＬの一部を形成するように構成されているので、Ｚ型カットオフラインＣＬの形成自由度を高めることができる。

このように本実施形態によれば、発光素子２２、４２からの光をレンズ３０、５０を介して灯具前方へ向けて照射することにより、Ｚ型カットオフラインＣＬを有するロービーム用配光パターンＰＬを形成するように構成された車両用灯具１０において、そのＺ型カットオフラインＣＬの形成自由度を高めることができる。

その際、本実施形態においては、Ｚ型カットオフラインＣＬにおいて下段カットオフラインＣＬ１と上段カットオフライン２とを繋ぐ傾斜部ＣＬ３を、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３からの出射光によって容易に形成することができる。

特に本実施形態においては、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３からの出射光によってＺ型カットオフラインＣＬの傾斜部ＣＬ３と共に上段カットオフラインＣＬ２の一部（すなわち右端部）を形成するように構成されているので、傾斜部ＣＬ３と上段カットオフラインＣＬ２とが滑らかに繋がったＺ型カットオフラインＣＬを形成することができる。

しかも、第１および第２灯具ユニット２０、４０の発光素子２２、４２は、その発光面２２ａ、４２ａの下端縁がレンズ３０、５０の中心（すなわち光軸Ａｘ上）に位置するように配置されており、かつ、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３は、レンズ３０、５０の下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有しているので、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３からの出射光によって形成される配光パターンＰＡ３、ＰＢ３を、Ｚ型カットオフラインＣＬの傾斜部ＣＬ３および上段カットオフラインＣＬ２の一部の形成に適した形状で鮮明に形成することができる。

その際、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３の表面には段差が存在していないので、配光パターンＰＡ３、ＰＢ３として傾斜部ＣＬ３の上方空間にグレアの原因となる光溜りが不用意に形成されてしまわないようにすることができる。

さらに本実施形態においては、第１灯具ユニット２０のレンズ３０における前面３０ａの外周縁領域に位置するレンズ素子３０ｓ２からの出射光によってＺ型カットオフラインＣＬの下段カットオフラインＣＬ１を形成するとともに、第２灯具ユニット４０のレンズ５０における前面５０ａの外周縁領域に位置するレンズ素子５０ｓ２からの出射光によってＺ型カットオフラインＣＬの上段カットオフラインＣＬ２を形成するように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、第１および第２灯具ユニット２０、４０のレンズ３０、５０においては、その後面３０ｂ、５０ｂの外周縁領域から入射した光が、その前面３０ａ、５０ａの外周縁領域から出射することとなるが、発光素子２２、４２はその発光面２２ａ、４２ａが灯具前方を向いているので、レンズ３０、５０の後面３０ｂ、５０ｂからの発光面２２ａ、４２ａの見込み角はその外周縁領域において小さいものとなる。このため、レンズ３０、５０の前面３０ａ、５０ａの外周縁領域に位置するレンズ素子３０ｓ２、５０ｓ２からの出射光によって形成される配光パターンＰＡ１、ＰＢ１は小さくて明るいものとなる。したがって、配光パターンＰＡ２によって下段カットオフラインＣＬ１を形成するとともに配光パターンＰＢ２によって上段カットオフラインＣＬ２を形成することにより、これらをより鮮明に形成することができる。

上記実施形態においては、発光素子１２の発光面１２Ａが、１×１ｍｍ程度の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面を有するものを用いることも可能である。

上記実施形態においては、第１灯具ユニット２０からの照射光によって形成される配光パターンＰＡ３と第２灯具ユニット４０からの照射光によって形成される配光パターンＰＢ３とが同一形状で形成されるものとして説明したが、特定レンズ素子３０ｓＡ３、５０ｓＢ３の表面を構成する自由曲面の形状を両者間で異なったものとすることにより、配光パターンＰＡ３、ＰＢ３が互いに異なる形状で形成されるようにすることも可能である。

上記実施形態においては、各レンズ３０、５０の前面３０ａ、５０ａに形成された複数のレンズ素子３０ｓ２、５０ｓ２が、比較的単純な凸曲面で構成されているものとして説明したが、これらを自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子として構成することも可能である。このような構成を採用することにより、下段カットオフラインＣＬ１および上段カットオフラインＣＬ２の鮮明度をさらに高めることが可能となる。

上記実施形態においては、車両用灯具１０からの照射光によってＺ型カットオフラインＣＬを有する左配光のロービーム用配光パターンＰＬを形成するものとして説明したが、カットオフラインを有する配光パターンであれば、これ以外の配光パターンを形成する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９は、本変形例に係る第１および第２灯具ユニットのレンズ１３０、１５０を示す、図５と同様の図である。

図９に示すように、本変形例のレンズ１３０、１５０も、その基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、その前面１３０ａ、１５０ａの構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、本変形例のレンズ１３０、１５０は、その前面１３０ａ、１５０ａに新たな出射領域１３０ａＡ５、１５０ａＢ５が設けられた構成となっている。

出射領域１３０ａＡ５、１５０ａＢ５は、前面１３０ａ、１５０ａの上部領域において上方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する領域であって、光軸Ａｘに関して出射領域３０ａＡ３、５０ａＢ３と対向する位置関係で形成されている。

出射領域１３０ａＡ５、１５０ａＢ５は、凸曲面状の自由曲面からなる表面形状を有する単一の特定レンズ素子１３０ｓＡ５、１５０ｓＢ５で構成されており、レンズ１３０、１５０の後面３０ｂ、５０ｂから平行光として到達した発光素子２２、４２（図示せず）からの光を、やや下方向に偏向させた上で各部位によって互いに異なる方向へ向けて出射させるように構成されている。

図１０は、本変形例に係る車両用灯具からの照射光によって上記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－１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－１の基本的な形状は上記実施形態のロービーム用配光パターンＰＬと同様であるが、エルボ点Ｅの左側近傍に新たな配光パターンＰＡ５、ＰＢ５が形成されている点で、上記実施形態のロービーム用配光パターンＰＬと異なっている。

配光パターンＰＡ５、ＰＢ５は、配光パターンＰＡ３、ＰＢ３よりも明るさはやや劣るが配光パターンＰＡ３、ＰＢ３よりもひと回り大きい配光パターンとして、配光パターンＰＡ３、ＰＢ３の下端部と部分的に重複するようにして形成されている。

本変形例においては、ロービーム用配光パターンＰＬ－１に配光パターンＰＡ５、ＰＢ５が追加形成されていることによって、その高光度領域ＨＺが上記実施形態の場合よりも明るいものとなっている。

ただし、新たに出射領域１３０ａＡ５、１５０ａＢ５が設けられたことによって出射領域３０ａＡ１、５０ａＢ１の面積はその分だけ小さくなっているので、広拡散領域を形成している配光パターンＰＡ１、ＰＢ１は上記実施形態の場合よりも明るさが劣るものとなっている。

なお、配光パターンＰＡ５、ＰＢ５には、配光パターンＰＡ３、ＰＢ３の場合のような明瞭な明暗境界線は形成されないので、高光度領域ＨＺの部分に配光ムラが発生してしまうことはない。

本変形例の構成を採用することにより、ロービーム用配光パターンＰＬ－１を車両前方走行路の遠方視認性に優れたものとすることができる。

なお、出射領域１３０ａＡ５、１５０ａＢ５は、自由曲面からなる表面形状を有する単一の特定レンズ素子１３０ｓＡ５、１５０ｓＢ５で構成されているので、その表面形状を適宜変更することにより高光度領域ＨＺの大きさや形状の調整を容易に行うことが可能である。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図１１は、本変形例に係る灯具ユニットのレンズ２５０を示す、図５と同様の図である。

図１１に示すように、本変形例のレンズ２５０の基本的な構成は、上記実施形態における第２灯具ユニット４０のレンズ５０と同様であるが、その前面２５０ａの構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、本変形例のレンズ２５０は、５つの出射領域５０ａＢ１、５０ａＢ３、５０ａＢ４、２５０ａＢ６、２５０ａＢ７に区分けされている。

出射領域５０ａＢ１、５０ａＢ３、５０ａＢ４の構成は、上記実施形態のレンズ５０の場合と同様であり、出射領域２５０ａＢ６の構成は、上記実施形態のレンズ３０の出射領域３０ａＡ２の左半部と同様であり、出射領域２５０ａＢ７の構成は、上記実施形態のレンズ５０の出射領域５０ａＢ２の右半部と同様である。すなわち、出射領域２５０ａＢ６には、出射領域３０ａＡ２のレンズ素子３０ｓＡ２と同様のレンズ素子２５０ｓＢ６が割り付けられており、出射領域２５０ａＢ７には、出射領域５０ａＢ２のレンズ素子５０ｓＢ２と同様のレンズ素子２５０ｓＢ７が割り付けられている。

図１２は、本変形例に係る車両用灯具からの照射光によって上記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－２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－２の基本的な形状は上記実施形態のロービーム用配光パターンＰＬと同様であるが、上記実施形態の配光パターンＰＡ１、ＰＢ１の代わりに出射領域５０ａＢ１からの出射光による配光パターンＰＢ１が形成されており、上記実施形態の配光パターンＰＡ２の代わりに出射領域２５０ａＢ６からの出射光による配光パターンＰＢ６が形成されており、上記実施形態の配光パターンＰＢ２の代わりに出射領域２５０ａＢ７からの出射光による配光パターンＰＢ７が形成されており、上記実施形態の配光パターンＰＡ３、ＰＢ３の代わりに出射領域５０ａＢ３からの出射光による配光パターンＰＢ３が形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、単一の灯具ユニットからの照射光によって上記実施形態のロービーム用配光パターンＰＬと略同様の光度分布を有するロービーム用配光パターンＰＬ－２を形成することができる。

ただし、ロービーム用配光パターンＰＬ－２の明るさは上記実施形態のロービーム用配光パターンＰＬの明るさの半分程度になってしまうので、その光源として上記実施形態の発光素子４２よりも明るい発光素子を用いることが望ましい。

なお、上記実施形態およびその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。

また本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。

１０ 車両用灯具
１２ ランプボディ
１４ 透光カバー
２０ 第１灯具ユニット
２２、４２ 発光素子
２２ａ、４２ａ 発光面
２４ 基板
３０、５０、１３０、１５０、２５０ レンズ
３０ａ、５０ａ、１３０ａ、１５０ａ、２５０ａ 前面
３０ａＡ１、３０ａＡ２、３０ａＡ３、５０ａＢ１、５０ａＢ２、５０ａＢ３、５０ａＢ４、１３０ａＡ５、１５０ａＢ５、２５０ａＢ６、２５０ａＢ７ 出射領域
３０ｂ、５０ｂ 後面
３０ｂＡ、５０ｂＡ 屈折制御部
３０ｂＡｓ、５０ｂＡｓ レンズ素子
３０ｂＢ、５０ｂＢ 全反射制御部
３０ｂＢｓ、５０ｂＢｓ 全反射プリズム素子
３０ｓＡ１、３０ｓＡ２、５０ｓＢ１、５０ｓＢ２、５０ａＢ４、２５０ｓＢ６、２５０ｓＢ７ レンズ素子
３０ｓＡ３、５０ｓＢ３、１３０ｓＡ５、１５０ｓＢ５ 特定レンズ素子
３０ｓＡ３Ａ、５０ｓＢ３Ａ 右半部
３０ｓＡ３Ｂ、５０ｓＢ３Ｂ 左半部
４０ 第２灯具ユニット
Ａｘ 光軸
ＣＬ Ｚ型カットオフライン
ＣＬ１ 下段カットオフライン
ＣＬ２ 上段カットオフライン
ＣＬ３ 傾斜部
Ｅ エルボ点
ＨＺ 高光度領域
ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ５、ＰＢ６、ＰＢ７ 配光パターン
ＰＬ、ＰＬ－１、ＰＬ－２ ロービーム用配光パターン

Claims (5)

1. 発光素子とレンズとを備え、上記発光素子からの光を上記レンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、
   上記発光素子は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置されており、
   上記レンズの後面に、上記発光素子からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる全反射制御部が形成されており、
   上記レンズの前面に、上記全反射制御部から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成されており、
   上記複数のレンズ素子の少なくとも一部は、自由曲面からなる表面形状を有する特定レンズ素子として構成されており、
   上記レンズは、上記特定レンズ素子からの出射光によって上記カットオフラインの一部を形成するように構成されている、ことを特徴とする車両用灯具。
2. 上記配光パターンとして、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインと上段カットオフラインとが傾斜部を介して繋がれたＺ型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ように構成されており、
   上記レンズは、上記特定レンズ素子からの出射光によって上記傾斜部を形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 上記レンズは、上記特定レンズ素子からの出射光によって上記傾斜部と共に上記上段カットオフラインの一部を形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用灯具。
4. 上記発光素子は、上記発光面の下端縁が上記レンズの中心に位置するように配置されており、
   上記特定レンズ素子は、上記レンズの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有している、ことを特徴とする請求項２または３記載の車両用灯具。
5. 上記レンズは、上記複数のレンズ素子のうち上記レンズの外周縁領域に位置するレンズ素子からの出射光によって、上記上段カットオフラインおよび／または上記下段カットオフラインを形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項２～４いずれか記載の車両用灯具。

Images