JP4695059B2 - 車両用照明灯具 - Google Patents

Description

本願発明は、発光素子を光源とする車両用照明灯具に関するものである。

近年、車両用照明灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が多く用いられるようになってきている。

例えば「特許文献１」には、灯具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して灯具前方へ照射するように構成された車両用照明灯具が記載されている。

特開２００５−４４６８３号公報

上記「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その凸レンズの後側焦点近傍に発光素子を配置することにより、この発光素子からの直射光に対する制御を精度良く行い得る構成となっているが、次のような問題がある。

すなわち、この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その凸レンズの後側焦点近傍に発光素子が位置しているため、灯具の前後長をそれ以上短くすることができず、灯具の薄型化を十分に図ることができない、という問題があり、また、その凸レンズの後側焦点近傍には、１つの発光素子しか配置することができないので、十分な照射光量を確保することができない、という問題もある。

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、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、配光制御を精度良く行うことができるようにした上で、灯具の薄型化を図るとともに十分な照射光量を確保することができる車両用照明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、レンズの形状および発光素子の配置に工夫を施すとともに所定のリフレクタを配置することにより、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照明灯具は、
灯具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発光素子と、を備えてなる車両用照明灯具において、
上記凸レンズにおける上記光軸を中心とする周方向の複数箇所が、凹レンズ部として形成されており、
上記発光素子が、上記光軸の周囲に、該光軸を中心にして周方向に所定間隔をおいて複数個配置されており、
これら複数の発光素子のうち、一部の発光素子が、上記各凹レンズ部の後方近傍に第１発光素子としてそれぞれ配置されるとともに、残りの発光素子が、上記凸レンズにおける上記各凹レンズ部相互間に位置する周方向中間部位の後方近傍に第２発光素子としてそれぞれ配置されており、
上記各第１発光素子と上記光軸との間に、該第１発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第１リフレクタがそれぞれ配置されるとともに、上記各第２発光素子と上記光軸との間に、該第２発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第２リフレクタがそれぞれ配置されており、
上記各第１リフレクタの反射面の、上記各第１発光素子の発光中心と上記光軸とを含む平面に沿った断面形状が、上記各第１発光素子の発光中心近傍の点を第１焦点とするとともに上記凹レンズ部の前側焦点近傍の点を第２焦点とする楕円で形成されており、
上記各第２リフレクタの反射面の、上記各第２発光素子の発光中心と上記光軸とを含む平面に沿った断面形状が、上記凸レンズの後側焦点近傍の点を第１焦点とするとともに上記各第２発光素子の発光中心近傍の点を第２焦点とする１対の双曲線における第２焦点側の双曲線で形成されている、ことを特徴とするものである。

上記「車両用照明灯具」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「凸レンズ」は、正の屈折力を有するレンズであれば、特定形状のレンズに限定されるものではなく、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ等が採用可能である。

上記「凹レンズ部」は、負の屈折力を有するレンズ部であれば、特定のレンズ形状に限定されるものではない。また、この「凹レンズ部」の光軸は、上記光軸と平行に延びるものであってもよいし、上記光軸と平行に延びるものでなくてもよい。

本願明細書においては、説明の便宜上、「凹レンズ部の前側焦点」とは、該凹レンズ部における前後１対の焦点のうち、灯具前方側に位置する焦点（すなわち結像光学系の凹レンズでは「後側焦点」となるべき点）を意味するものとし、また、「凹レンズ部の後側焦点」とは、該凹レンズ部における前後１対の焦点のうち灯具後方側に位置する焦点（すなわち結像光学系の凹レンズでは「前側焦点」となるべき点）を意味するものとする。

上記「発光素子」とは、略点状に面発光する発光チップを有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。

上記複数の「発光素子」の個数や周方向の間隔等の具体的な値は、特に限定されるものではない。また、これら複数の「発光素子」は、必ずしも常に同時点灯する構成となっていなくてもよく、その全部または一部が適宜点灯する構成となっていてもよい。

上記各第１リフレクタの「反射面」は、各発光素子の発光中心と光軸とを含む平面に沿った断面形状が上記楕円で形成されているが、この平面以外の平面に沿った断面形状については特に限定されるものではない。

上記各第２リフレクタの「反射面」は、各発光素子の発光中心と光軸とを含む平面に沿った断面形状が上記双曲線で形成されているが、この平面以外の平面に沿った断面形状については特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、灯具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発光素子とを備えた構成となっているが、その凸レンズにおける光軸を中心とする周方向の複数箇所が、凹レンズ部として形成されており、また、上記発光素子が、光軸の周囲に、該光軸を中心にして周方向に所定間隔をおいて複数個配置されており、そして、これら複数の発光素子のうち、一部の発光素子が、各凹レンズ部の後方近傍に第１発光素子としてそれぞれ配置されるとともに、残りの発光素子が、凸レンズにおける各凹レンズ部相互間に位置する周方向中間部位の後方近傍に第２発光素子としてそれぞれ配置されており、また、各第１発光素子と光軸との間には、該第１発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第１リフレクタがそれぞれ配置されるとともに、各第２発光素子と光軸との間には、該第２発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第２リフレクタがそれぞれ配置されているので、各第１発光素子から出射して各第１リフレクタに入射した光は、該第１リフレクタで反射して凹レンズ部に入射した後、この凹レンズ部により偏向制御されて前方へ出射し、また、各第２発光素子から出射して各第２リフレクタに入射した光は、該第２リフレクタで反射して凸レンズの周方向中間部位に入射した後、この凸レンズにより偏向制御されて前方へ出射することとなる。

その際、各第１リフレクタの反射面の、各第１発光素子の発光中心と光軸とを含む平面に沿った断面形状は、各第１発光素子の発光中心近傍の点を第１焦点とするとともに凹レンズ部の前側焦点近傍の点を第２焦点とする楕円で形成されているので、これら各第１リフレクタからの反射光は、上記平面内において、上記楕円の第２焦点へ向かう収束光として凹レンズ部に入射することとなる。そして、この第２焦点は凹レンズ部の前側焦点近傍に位置しているので、この凹レンズ部からの出射光は、少なくとも上記平面内においては光軸と略平行な光となり、これにより配光制御を精度良く行うことができる。

また、各第２リフレクタの反射面の、各第２発光素子の発光中心と光軸とを含む平面に沿った断面形状は、凸レンズの後側焦点近傍の点を第１焦点とするとともに各第２発光素子の発光中心近傍の点を第２焦点とする１対の双曲線における第２焦点側の双曲線で形成されているので、これら各第２リフレクタからの反射光は、上記平面内において、上記１対の双曲線の第１焦点からの発散光と略同一の光路で凸レンズの周方向中間部位に入射することとなる。そして、この第１焦点は凸レンズの後側焦点近傍に位置しているので、この周方向中間部位からの出射光は、少なくとも上記平面内においては光軸と略平行な光となり、これにより配光制御を精度良く行うことができる。

そして、各第１発光素子および各第１リフレクタならびに各第２発光素子および各第２リフレクタは、凸レンズの後方近傍に配置されているので、従来のような凸レンズの後側焦点近傍に発光素子が配置された灯具構成に比して、車両用照明灯具の前後長を短くすることができる。そして、これら複数の発光素子を点灯させることにより、十分な照射光量を確保することができる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、配光制御を精度良く行うことができるようにした上で、灯具の薄型化を図るとともに十分な照射光量を確保することができる。そして、このように灯具の薄型化を図ることにより、灯具のレイアウトの自由度を高めることができる。

しかも、本願発明に係る車両用照明灯具においては、複数の発光素子を点灯させることにより、灯具正面方向にスポット状の配光パターンまたは細長い配光パターンを複数個形成することができるので、その合成配光パターンを十分明るいものとすることができる。

上記構成において、各凹レンズ部が光軸の上下両側（すなわち凸レンズにおいて左右対称の形状を有する部分）に配置された構成とすれば、配光制御を行いやすくすることができる。

例えば、各凹レンズ部の水平面内における焦点距離が、その鉛直面内における焦点距離とは異なる値に設定された構成とすれば、各第１リフレクタの反射面を単純な回転楕円面で形成した場合においても、各凹レンズ部からの出射光を、上下方向に関しては略平行光とするとともに左右方向に関しては拡散する光とすることができ、これにより横長の配光パターンを容易に形成することができる。

また、各凹レンズ部が、光軸に対して左右方向に傾斜した方向に延びる光軸を有する構成とすれば、各凹レンズ部からの出射光を、灯具正面方向に対して左右方向に偏向させることができ、これにより配光パターンの形成位置を灯具正面方向に対して左右方向に変位させることが容易に可能となる。

さらに、１対の双曲線における第１焦点の位置が、凸レンズの後側焦点に対して左右方向に変位した位置に設定された構成とすれば、各第２リフレクタで反射して凸レンズの各周方向中間部位から出射した光を、灯具正面方向に対して左右方向に偏向させることが容易に可能となる。

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。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具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照明灯具１０は、灯具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４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂと、４つのリフレクタ１６Ａ、１６Ｂと、レンズホルダ１８とからなり、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっている。その際、この車両用照明灯具１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びるように配置された状態で、ハイビーム用配光パターンの一部を形成するための光照射を行うようになっている。

図４は、凸レンズ１２を単品で示す斜視図である。

同図にも示すように、凸レンズ１２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であって、その周縁部においてレンズホルダ１８に固定支持されている。このレンズホルダ１８は、環状に形成された金属製部材であって、その前端部の内周面には、凸レンズ１２を固定支持するためのレンズ支持部１８ｂが形成されている。そして、このレンズ支持部１８ｂ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。この凸レンズ１２は、その口径比（すなわち、凸レンズ１２の有効径とその焦点距離との比）が、１以下の値（具体的には０．６程度の値）に設定されている。

この凸レンズ１２における光軸Ａｘを中心とする周方向の２箇所は、凹レンズ部１２Ａとして形成されている。その際、これら２箇所の凹レンズ部１２Ａは、光軸Ａｘの真上および真下の位置に配置されている。

これら各凹レンズ部１２Ａは、凸レンズ１２の表面を略球面状に削り取ることにより形成されており、灯具正面視において略円形形状を有している。そして、これら各凹レンズ部１２Ａは、光軸Ａｘから離れた位置において凸レンズ１２の外周縁に内接するように配置されている。

これら各凹レンズ部１２Ａは、凸レンズ１２の外周縁近傍部位を通る、光軸Ａｘと平行な軸線を光軸Ａｘ１として有しており、その焦点距離は凸レンズ１２の焦点距離と略同じ値に設定されている。

４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂは、凸レンズ１２とこの凸レンズ１２の後側焦点Ｆとの間における光軸Ａｘの周囲に、該光軸Ａｘを中心にして同一円周上に等間隔で配置されている。具体的には、これら各発光素子１４Ａ、１４Ｂは、凸レンズ１２の後方近傍における該凸レンズ１２の外周縁の略真後ろの位置に配置されている。

その際、これら４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂのうち２つは、第１発光素子１４Ａとして、光軸Ａｘの真上および真下の位置における凸レンズ１２の外周縁の後方近傍（すなわち、各凹レンズ部１２Ａと該凹レンズ部１２Ａの後側焦点との間、具体的には各凹レンズ部１２Ａの後方近傍）に配置されており、残り２つは、第２発光素子１４Ｂとして、光軸Ａｘの左右両側の真横の位置における凸レンズ１２の外周縁の後方近傍（すなわち凸レンズ１２における各凹レンズ部１２Ａ相互間に位置する周方向中間部位１２Ｂの後方近傍）に配置されている。

これら各発光素子１４Ａ、１４Ｂ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１４ａと、この発光チップ１４ａを支持する基板１４ｂとからなっている。その際、発光チップ１４ａ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。そして、これら各発光素子１４Ａ、１４Ｂは、その発光チップ１４ａを光軸Ａｘへ向けてやや後方側に傾斜させた状態（具体的には光軸Ａｘと直交する方向に対して後方側に１０〜３０°程度傾斜させた状態）で、レンズホルダ１８の内周面に固定支持されている。

このレンズホルダ１８における、光軸Ａｘに関して各発光素子１４Ａ、１４Ｂよりも外周側に位置する部分には、複数の放熱フィン１８ａが外周側へ向けて突出するようにして形成されている。

４つのリフレクタ１６Ａ、１６Ｂのうち２つは、第１リフレクタ１６Ａとして、各第１発光素子１４Ａと光軸Ａｘとの間において、該第１発光素子１４Ａを半ドーム状に覆うようにしてそれぞれ配置されており、これら各第１発光素子１４Ａからの光を前方へ向けて反射させるようになっている。また、４つのリフレクタ１６Ａ、１６Ｂのうち残り２つは、第２リフレクタ１６Ｂとして、各第２発光素子１４Ｂと光軸Ａｘとの間において、該第２発光素子１４Ｂを半ドーム状に覆うようにしてそれぞれ配置されており、これら各第２発光素子１４Ｂからの光を前方へ向けて反射させるようになっている。これら４つのリフレクタ１６Ａ、１６Ｂは、一体的に形成されており、レンズホルダ１８の後端部に固定支持されている。その際、これら各リフレクタ１６Ａ、１６Ｂは、その前端縁が凸レンズ１２の後方側表面まで延びるように形成されている。

各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａは、各第１発光素子１４Ａの発光中心Ａと光軸Ａｘとを含む平面に沿った断面形状が、各第１発光素子１４Ａの発光中心Ａを第１焦点とするとともに各凹レンズ部１２Ａの前側焦点Ｂを第２焦点とする（すなわち光軸Ａｘ１と同軸の線分を長軸とする）楕円Ｅで形成されている。本実施形態においては、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａは、上記楕円Ｅをその長軸を中心にして回転させることにより形成される回転楕円面で構成されている。

各第１発光素子１４Ａは、その発光チップ１４ａを光軸Ａｘへ向けてやや後方側に傾斜させた状態で配置されているので、これら各第１発光素子１４Ａからの出射光の大半は、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａに入射し、これら各反射面１６Ａａで前方へ向けて反射して各凹レンズ部１２Ａに入射することとなる。その際、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａは上記回転楕円面で構成されているので、これら各反射面１６Ａａで反射した各第１発光素子１４Ａからの光は、すべて各凹レンズ部１２Ａの前側焦点Ｂへ向かう収束光として該凹レンズ部１２Ａに入射することとなる。このため、これら各凹レンズ部１２Ａから前方へ出射する各第１発光素子１４からの光は、すべて光軸Ａｘと平行な光となる。

一方、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａは、各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃと光軸Ａｘとを含む平面に沿った断面形状が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆを第１焦点とするとともに各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃを第２焦点とする（すなわち、これら後側焦点Ｆおよび発光中心Ｃを結ぶ直線Ｌを軸とする）１対の双曲線における第２焦点側の双曲線Ｈで形成されている。本実施形態においては、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａは、上記双曲線Ｈをその軸を中心にして回転させることにより形成される回転双曲面で構成されている。

各第２発光素子１４Ｂは、その発光チップ１４ａを光軸Ａｘへ向けてやや後方側に傾斜させた状態で配置されているので、これら各第２発光素子１４Ｂからの出射光の大半は、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａに入射し、これら各反射面１６Ｂａで前方へ向けて反射して凸レンズ１２の周方向中間部位１２Ｂに入射することとなる。その際、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａは上記回転双曲面で構成されているので、これら各反射面１６Ｂａで反射した各第２発光素子１４Ｂからの光は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆからの発散光と同一の光路で凸レンズ１２の各周方向中間部位１２Ｂに入射することとなる。このため、これら各周方向中間部位１２Ｂから前方へ出射する各第２発光素子１４Ｂからの光は、すべて光軸Ａｘと平行な光となる。

図５は、本実施形態に係る車両用照明灯具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配光パターンＰＡを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＡは、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンであって、ハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。すなわち、この配光パターンＰＡと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される拡散配光パターンＰＢとの合成配光パターンとしてハイビーム用配光パターンＰＨが形成され、その高光度領域であるホットゾーンは配光パターンＰＡにより形成されるようになっている。

この配光パターンＰＡは、４つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の合成配光パターンとして形成されるようになっている。その際、２つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２は、２つの第１発光素子１４Ａの各々の点灯により形成される配光パターンであって、残り２つの配光パターンＰＡ３、ＰＡ４は、残り２つの第２発光素子１４Ｂの各々の点灯により形成される配光パターンである。これら各配光パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４は、いずれもスポット状の配光パターンとなっている。これは、凸レンズ１２から前方へ出射する各発光素子１４Ａ、１４Ｂからの光が、すべて光軸Ａｘと平行な光となることによるものである。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、灯具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４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂとを備えた構成となっているが、その凸レンズ１２における光軸Ａｘを中心とする周方向の２箇所が、凹レンズ部１２Ａとして形成されており、また、上記４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂが、光軸Ａｘの周囲に、該光軸Ａｘを中心にして周方向に等間隔をおいて配置されており、そのうちの２つが、各凹レンズ部１２Ａの後方近傍に第１発光素子１４Ａとしてそれぞれ配置されるとともに、残り２つが、凸レンズ１２における各凹レンズ部１２Ａ相互間に位置する周方向中間部位１２Ｂの後方近傍に第２発光素子１４Ｂとしてそれぞれ配置されており、また、各第１発光素子１４Ａと光軸Ａｘとの間には、該第１発光素子１４Ａからの光を前方へ向けて反射させる第１リフレクタ１６Ａがそれぞれ配置されるとともに、各第２発光素子１４Ｂと光軸Ａｘとの間には、該第２発光素子１４Ｂからの光を前方へ向けて反射させる第２リフレクタ１６Ｂがそれぞれ配置されているので、各第１発光素子１４Ａから出射して各第１リフレクタ１６Ａに入射した光は、該第１リフレクタ１６Ａで反射して凹レンズ部１２Ａに入射した後、この凹レンズ部１２Ａにより偏向制御されて前方へ出射し、また、各第２発光素子１４Ｂから出射して各第２リフレクタ１６Ｂに入射した光は、該第２リフレクタ１６Ｂで反射して凸レンズ１２の周方向中間部位１２Ｂに入射した後、この凸レンズ１２により偏向制御されて前方へ出射することとなる。

その際、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａの、各第１発光素子１４Ａの発光中心Ａと光軸Ａｘとを含む平面に沿った断面形状は、各第１発光素子１４Ａの発光中心Ａを第１焦点とするとともに凹レンズ部１２Ａの前側焦点Ｂを第２焦点とする楕円Ｅで形成されているので、これら各第１リフレクタ１６Ａからの反射光は、上記平面内において、上記楕円Ｅの第２焦点へ向かう収束光として凹レンズ部１２Ａに入射することとなる。そして、この第２焦点は凹レンズ部１２Ａの前側焦点Ｂに位置しているので、この凹レンズ部１２Ａからの出射光は、少なくとも上記平面内においては光軸Ａｘと平行な光となり、これにより配光制御を精度良く行うことができる。

また、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａの、各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃと光軸Ａｘとを含む平面に沿った断面形状は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆを第１焦点とするとともに各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃを第２焦点とする１対の双曲線における第２焦点側の双曲線Ｈで形成されているので、これら各第２リフレクタ１６Ｂからの反射光は、上記平面内において、上記１対の双曲線の第１焦点からの発散光として凸レンズ１２の周方向中間部位１２Ｂに入射することとなる。そして、この第１焦点は凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置しているので、この周方向中間部位１２Ｂからの出射光は、少なくとも上記平面内においては光軸Ａｘと平行な光となり、これにより配光制御を精度良く行うことができる。

そして、各第１発光素子１４Ａおよび各第１リフレクタ１６Ａならびに各第２発光素子１４Ｂおよび各第２リフレクタ１６Ｂは、凸レンズ１２の後方近傍に配置されているので、従来のような凸レンズ１２の後側焦点近傍に発光素子が配置された灯具構成に比して、車両用照明灯具１０の前後長を短くすることができる。そして、これら４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂを点灯させることにより、十分な照射光量を確保することができる。

このように本実施形態によれば、発光素子１４Ａ、１４Ｂを光源とする車両用照明灯具１０において、配光制御を精度良く行うことができるようにした上で、灯具の薄型化を図るとともに十分な照射光量を確保することができる。そして、このように灯具の薄型化を図ることにより、灯具のレイアウトの自由度を高めることができる。

また、本実施形態に係る車両用照明灯具１０においては、各凹レンズ部１２Ａが光軸Ａｘの上下両側（すなわち凸レンズ１２において左右対称の形状を有する部分）に配置されているので、配光制御を行いやすくすることができる。

しかも、本実施形態に係る車両用照明灯具１０においては、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａが回転楕円面で構成されるとともに、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａが回転双曲面で構成されているので、凸レンズ１２から前方へ出射する各発光素子１４Ａ、１４Ｂからの光はすべて光軸Ａｘと平行な光となり、これにより各発光素子１４Ａ、１４Ｂを点灯させることにより、灯具正面方向にスポット状の配光パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を形成することができる。そして、これら４つの発光素子１４を同時点灯させるようにすれば、これら４つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の合成配光パターンとして形成される配光パターンＰＡを十分明るいものとすることができる。

また、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、その凸レンズ１２の口径比が０．６程度と１以下の値に設定されているので、凸レンズ１２を比較的薄肉に形成することができ、しかも、各凹レンズ部１２Ａの口径比はこれよりもさらに小さい値となるので、各リフレクタ１６Ａ、１６Ｂで反射した各発光素子１４Ａ、１４Ｂからの光の向きが光軸Ａｘ１、Ａｘとなす角度を比較的小さい値に抑えることができ、これにより各リフレクタ１６Ａ、１６Ｂからの反射光に対する偏向制御を精度良く行うことができる。

さらに、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、その各発光素子１４Ａ、１４Ｂが金属製のレンズホルダ１８に支持されており、そして、このレンズホルダ１８における、光軸Ａｘに関して各発光素子１４よりも外周側に位置する部分には、複数の放熱フィン１８ａが形成されているので、各発光素子１４Ａ、１４Ｂの点灯に伴って発生する熱を、熱伝導作用により、大きな熱容量を有する光源ホルダ１８に移動させ、その複数の放熱フィン１８ａから効率良く放散させることができる。その際、これら複数の放熱フィン１８ａは、各発光素子１４Ａ、１４Ｂよりも外周側に位置しているので、灯具の薄型化を維持した上で、このような作用効果を得ることができる。しかも、４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂは共通のレンズホルダ１８に支持されているので、その放熱効率を十分に高めることができるとともに、各発光素子１４Ａ、１４Ｂの位置決め精度を高めることができる。

なお、上記実施形態においては、各発光素子１４が、光軸Ａｘと直交する方向に対して後方側に１０〜３０°程度傾斜した方向へ向けて配置されているものとして説明したが、これ以外の傾斜角度に設定された構成、あるいは光軸Ａｘと直交する方向へ向けて配置された構成とすることも可能である。

また、上記実施形態においては、４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂが、光軸Ａｘを中心にして同一円周上に等間隔で配置されているものとして説明したが、これら４つの発光素子１４Ａ、１４Ｂが、同一円周上から外れた位置に配置された構成、あるいは周方向に不等間隔をおいて配置された構成とすることも可能である。

さらに、上記実施形態においては、光軸Ａｘの周囲に第１発光素子１４Ａと第２発光素子１４Ｂとが２つずつ配置された構成となっているが、３つ以上ずつ配置された構成とすることも可能である。

なお、上記実施形態においては、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａの、光軸Ａｘを含む平面に沿った断面形状を形成している楕円Ｅが、各第１発光素子１４Ａの発光中心Ａを第１焦点とするとともに各凹レンズ部１２Ａの前側焦点Ｂを第２焦点とするものとして説明したが、これら発光中心Ａおよび前側焦点Ｂの近傍に第１および第２焦点がそれぞれ位置していれば、各凹レンズ部１２Ａから前方へ出射する各第１発光素子１４Ａからの光は光軸Ａｘと略平行な光となるので、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることが可能である。

同様に、上記実施形態においては、各第２リフレクタ１６Ｂの反射面１６Ｂａの、各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃと光軸Ａｘとを含む平面に沿った断面形状を形成している双曲線Ｈが、凸レンズ１２の後側焦点Ｆを第１焦点とするとともに各第２発光素子１４Ｂの発光中心Ｃを第２焦点とするものとして説明したが、これら後側焦点Ｆおよび発光中心Ｃの近傍に第１および第２焦点がそれぞれ位置していれば、各周方向中間部位１２Ｂから前方へ出射する各第２発光素子１４Ｂからの光は光軸Ａｘと略平行な光となるので、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることが可能である。

次に、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る車両用照明灯具１１０を示す正面図である。

同図に示すように、本変形例に係る車両用照明灯具１１０は、その基本的な構成は上記実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様であるが、その凸レンズ１１２における各凹レンズ部１１２Ａの構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、これら各凹レンズ部１１２Ａは、その水平面内における焦点距離が、その鉛直面内における焦点距離とは異なる値に設定されている。具体的には、これら各凹レンズ部１１２Ａの鉛直面内における焦点距離は、上記実施形態の凸レンズ１２の場合と同一であるが、その水平面内における焦点距離が、上記実施形態の凸レンズ１２の場合よりも大きい値に設定されている。このため、これら各凹レンズ部１１２Ａは、灯具正面視において横長の略楕円形状を有している。そしてこれにより、各凹レンズ部１１２Ａからの出射光を、上下方向に関しては略平行光とするとともに左右方向に関しては多少拡散する光とするようになっている。

図７は、本変形例に係る車両用照明灯具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配光パターンＰＣを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＣは、Ｈ−Ｖを中心にしてやや横長に形成される配光パターンであって、上記実施形態の場合と同様、ハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

この配光パターンＰＣは、４つの配光パターンＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４の合成配光パターンとして形成されるようになっている。２つの配光パターンＰＣ１、ＰＣ２は、凸レンズ１１２における各凹レンズ部１１２Ａから出射した各第１発光素子１４Ａからの光により形成される配光パターンであって、残り２つの配光パターンＰＣ３、ＰＣ４は、凸レンズ１１２における各周方向中間部位１１２Ｂから出射した各第２発光素子１４Ｂからの光により形成される配光パターンである。その際、配光パターンＰＣ３、ＰＣ４は、上記実施形態における配光パターンＰＡ３、ＰＡ４と同様、スポット状の配光パターンとなっているが、配光パターンＰＣ１、ＰＣ２は、上記実施形態における配光パターンＰＡ１、ＰＡ２を左右方向に多少拡げたような配光パターンとなっている。

これは、各周方向中間部位１１２Ｂからの出射光は、すべて光軸Ａｘと平行な光となるのに対して、各凹レンズ部１１２Ａからの出射光は、上下方向に関しては光軸Ａｘと平行な光となる一方、水平方向に関しては左右方向に拡散する光となることによるものである。

本変形例の構成を採用することにより、各第１リフレクタ１６Ａの反射面１６Ａａが単純な回転楕円面で形成されているにもかかわらず、各凹レンズ部１１２Ａからの出射光を、上下方向に関しては略平行光とするとともに左右方向に関しては拡散する光とすることができ、これにより横長の配光パターンＰＣ１、ＰＣ２を容易に形成することができる。

そしてこれにより、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ための配光パターンＰＣとして、やや横長の配光パターンを得ることができ、これにより車両前方路面の遠方領域を幅広く照射してその視認性を高めることができる。

次に、上記実施形態の第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照明灯具２１０を示す、図３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照明灯具２１０は、その基本的な構成は上記第１変形例に係る車両用照明灯具１１０と同様であるが、その凸レンズ２１２における各凹レンズ部２１２ＡＵ、２１２ＡＬの構成および各第２リフレクタ２１６Ｂ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、各凹レンズ部２１２ＡＵ、２１２ＡＬは、上記第１変形例の各凹レンズ部１１２Ａと同様の表面形状を有しているが、その光軸Ａｘ２Ｕ、Ａｘ２Ｌの向きが、上記第１変形例の場合と異なっている。具体的には、光軸Ａｘの真上に配置された凹レンズ部２１２ＡＵは、平面視において光軸Ａｘに対して左側に傾斜した光軸Ａｘ２Ｕを有しており、一方、光軸Ａｘの真下に配置された凹レンズ部２１２ＡＬは、平面視において光軸Ａｘに対して右側に傾斜した光軸Ａｘ２Ｌを有している。ただし、これら各光軸Ａｘ２Ｕ、Ａｘ２Ｌは、側面視においては光軸Ａｘと平行に延びている。そしてこれにより、凹レンズ部２１２ＡＵは、該凹レンズ部２１２ＡＵに入射した第１発光素子１４Ａからの光を、灯具正面方向に対して左方向に偏向出射させ、一方、凹レンズ部２１２ＡＬは、該凹レンズ部２１２ＡＬに入射した第２発光素子１４Ａからの光を、灯具正面方向に対して右方向に偏向出射させるようになっている。

また、各第２リフレクタ２１６Ｂは、上記第１変形例の各第２リフレクタ１１６Ｂと同様、その反射面２１６Ｂａが回転双曲面で構成されているが、その母線となる１対の双曲線における第１焦点Ｄの位置が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに対して左右方向に多少変位した位置に設定されている。具体的には、光軸Ａｘの左側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂにおいては、上記第１焦点Ｄが後側焦点Ｆから多少右方向に変位しており、一方、光軸Ａｘの右側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂにおいては、上記第１焦点Ｄが後側焦点Ｆから多少左方向に変位している。

そしてこれにより、各第２リフレクタ２１６Ｂで反射して凸レンズ２１２の各周方向中間部位２１２Ｂから出射する光を、灯具正面方向に対して左右方向に偏向させるようになっている。すなわち、光軸Ａｘの左側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂで反射して光軸Ａｘの左側の周方向中間部位２１２Ｂから出射する光を、灯具正面方向に対して多少左方向へ偏向させるとともに、光軸Ａｘの右側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂで反射して光軸Ａｘの右側の周方向中間部位２１２Ｂから出射する光を、灯具正面方向に対して多少右方向へ偏向させるようになっている。

図９は、本変形例に係る車両用照明灯具２１０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配光パターンＰＤを透視的に示す図である。

同図（ａ）は、光軸Ａｘの真上に位置する第１発光素子１４Ａが点灯したときに形成される配光パターンＰＤ１を示す図である。この配光パターンＰＤ１は、光軸Ａｘの真上に配置された凹レンズ部２１２ＡＵの光軸Ａｘ２Ｕが光軸Ａｘに対して左側に傾斜していることから、灯具正面方向に対して左方向に変位した位置に形成されている。

同図（ｂ）は、光軸Ａｘの真下に位置する第１発光素子１４Ａが点灯したときに形成される配光パターンＰＤ２を示す図である。この配光パターンＰＤ２は、光軸Ａｘの真下に配置された凹レンズ部２１２ＡＬの光軸Ａｘ２Ｌが光軸Ａｘに対して右側に傾斜していることから、灯具正面方向に対して右方向に変位した位置に形成されている。

同図（ｃ）は、光軸Ａｘの左側に位置する第２発光素子１４Ｂが点灯したときに形成される配光パターンＰＤ３を示す図である。この配光パターンＰＤ３は、光軸Ａｘの左側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂで反射して光軸Ａｘの左側の周方向中間部位２１２Ｂから出射する光が、灯具正面方向に対して多少左方向へ偏向することから、灯具正面方向に対して僅かに左方向に変位した位置に形成されている。

同図（ｄ）は、光軸Ａｘの右側に位置する第２発光素子１４Ｂが点灯したときに形成される配光パターンＰＤ４を示す図である。この配光パターンＰＤ４は、光軸Ａｘの右側に配置された第２リフレクタ２１６Ｂで反射して光軸Ａｘの右側の周方向中間部位２１２Ｂから出射する光が、灯具正面方向に対して多少右方向へ偏向することから、灯具正面方向に対して僅かに右方向に変位した位置に形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、各発光素子１４Ａ、１４Ｂからの光を、灯具正面方向から左右方向に偏向させることができるので、このようにして形成される４つの配光パターンＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４を合成することにより、横長の合成配光パターンＰＤ（図中２点鎖線で示す）を任意の拡がりで形成することが可能となる。

また、各発光素子１４Ａ、１４Ｂを適宜点灯させて、これら４つの配光パターンＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４のうちの一部を選択的に形成することにより、車両走行状況に応じて前方視認性の確保に必要な領域の明るさを十分に確保する一方、その重要性の低い領域については明るさを減少させ、これにより、消費電力の節約を図るとともに灯具の温度上昇の抑制を図ることが可能となる。

上記第２変形例においては、各第２リフレクタ２１６Ｂにおける上記第１焦点Ｄが、光軸Ａｘに関して各第２リフレクタ２１６Ｂとは反対側に変位しているものとして説明したが、各第２リフレクタ２１６Ｂと同じ側に変位している構成としてもよく、このようにした場合においても、各第２リフレクタ２１６Ｂで反射して凸レンズ２１２の各周方向中間部位２１２Ｂから出射する光を、灯具正面方向に対して左右方向に偏向させることが可能である。

なお、上記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。

本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 上記車両用照明灯具の凸レンズを単品で示す斜視図 上記車両用照明灯具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配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第１変形例に係る車両用照明灯具を示す正面図 上記第１変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の第２変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図 上記第２変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図

符号の説明

１０、１１０、２１０ 車両用照明灯具
１２、１１２、２１２ 凸レンズ
１２Ａ、１１２Ａ、２１２ＡＬ、２１２ＡＵ 凹レンズ部
１２Ｂ、１１２Ｂ、２１２Ｂ 周方向中間部位
１４Ａ 第１発光素子
１４Ｂ 第２発光素子
１４ａ 発光チップ
１４ｂ 基板
１６Ａ 第１リフレクタ
１６Ａａ、１６Ｂａ、２１６Ｂａ 反射面
１６Ｂ、２１６Ｂ 第２リフレクタ
１８ レンズホルダ
１８ａ 放熱フィン
１８ｂ レンズ支持部
Ａ、Ｃ 発光中心
Ａｘ、Ａｘ１、Ａｘ２Ｌ、Ａｘ２Ｕ 光軸
Ｂ 前側焦点
Ｄ 第１焦点
Ｅ 楕円
Ｆ 後側焦点
Ｈ 双曲線
Ｌ 直線
ＰＡ、ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４、ＰＣ、ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４、ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４ 配光パターン
ＰＢ 拡散配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン

Claims (5)

1. 灯具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発光素子と、を備えてなる車両用照明灯具において、
   上記凸レンズにおける上記光軸を中心とする周方向の複数箇所が、凹レンズ部として形成されており、
   上記発光素子が、上記光軸の周囲に、該光軸を中心にして周方向に所定間隔をおいて複数個配置されており、
   これら複数の発光素子のうち、一部の発光素子が、上記各凹レンズ部の後方近傍に第１発光素子としてそれぞれ配置されるとともに、残りの発光素子が、上記凸レンズにおける上記各凹レンズ部相互間に位置する周方向中間部位の後方近傍に第２発光素子としてそれぞれ配置されており、
   上記各第１発光素子と上記光軸との間に、該第１発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第１リフレクタがそれぞれ配置されるとともに、上記各第２発光素子と上記光軸との間に、該第２発光素子からの光を前方へ向けて反射させる第２リフレクタがそれぞれ配置されており、
   上記各第１リフレクタの反射面の、上記各第１発光素子の発光中心と上記光軸とを含む平面に沿った断面形状が、上記各第１発光素子の発光中心近傍の点を第１焦点とするとともに上記凹レンズ部の前側焦点近傍の点を第２焦点とする楕円で形成されており、
   上記各第２リフレクタの反射面の、上記各第２発光素子の発光中心と上記光軸とを含む平面に沿った断面形状が、上記凸レンズの後側焦点近傍の点を第１焦点とするとともに上記各第２発光素子の発光中心近傍の点を第２焦点とする１対の双曲線における第２焦点側の双曲線で形成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
2. 上記各凹レンズ部が、上記光軸の上下両側に配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
3. 上記各凹レンズ部の水平面内における焦点距離が、該凹レンズ部の鉛直面内における焦点距離とは異なる値に設定されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用照明灯具。
4. 上記各凹レンズ部が、上記光軸に対して左右方向に傾斜した方向に延びる光軸を有している、ことを特徴とする請求項２または３記載の車両用照明灯具。
5. 上記１対の双曲線における第１焦点の位置が、上記凸レンズの後側焦点に対して左右方向に変位した位置に設定されている、ことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の車両用照明灯具。

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