JP5692520B2

JP5692520B2 - 灯具ユニット

Info

Publication number: JP5692520B2
Application number: JP2011055623A
Authority: JP
Inventors: 喜昭中矢
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: JP2012190755A

Description

本発明は、灯具ユニットに係り、特に縦長の配光パターンを形成することが可能な灯具ユニットに関する。

従来、光源の像を投影して配光を形成するように構成された車両用灯具が知られている（例えば特許文献１参照）。

図１９に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、内周面２１１に鏡面処理が施された複数の筒状部材２１０と、リフレクタ２２０を介して筒状部材２１０の一端２１２から筒状部材２１０内に入射し鏡面処理が施された内周面２１１で反射されて筒状部材２１０の他端２１３（出射口）から出射する光を発光する複数の発光素子２３０等を備えている。複数の筒状部材２１０の出射口２１３は、投影レンズ２４０の後側焦点面近傍に配置されている。

上記構成の特許文献１に記載の灯具ユニット２００においては、発光素子２３０からの光は、リフレクタ２２０を介して対応する筒状部材２１０の一端２１２から筒状部材２１０内に入射し、鏡面処理が施された内周面２１１で反射されて出射口２１３から出射する。これにより、出射口２１３に均一（又は特定）の光度分布が形成される。投影レンズ２４０は、出射口２１３（すなわち、出射口２１３に形成される光度分布）の像を反転投影する。これにより、配光パターンが形成される。この配光パターンの形状は、筒状部材２１０の出射口２１３の形状を調整することである程度調整することが可能である。

特開２００９−０７０６７９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、筒状部材２１０の出射口２１３の形状を調整して上方にある角度以上光を拡散させようとすると、筒状部材２１０内面にも、レンズ２４０にも入射しない光が増加し（光利用効率が低下し）、目的の方向に光を拡散させ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、光利用効率を低下させることなく、縦長の配光パターンを形成することが可能な灯具ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車両用前照灯に用いられるプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、投影レンズと、前記投影レンズの後側焦点又はその近傍に配置され、前記投影レンズの入射面から入射しその反対側の出射面から出射する光を放射する光源と、を備えており、前記出射面は、前記投影レンズの光軸を含む水平面を境界として上側に配置された基準レンズ面と、下側に配置された徐変レンズ面と、を含んでおり、前記投影レンズの光軸を含む複数の平面であって前記投影レンズの光軸を含む鉛直面に対する傾斜角度が異なる複数の平面と前記徐変レンズ面との交線である複数の曲線の曲率半径は、前記基準レンズ面の曲率半径以下であり、かつ、前記鉛直面から前記水平面に向かうにつれ徐々に大きくなるように設定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、徐変レンズ面の作用により、投影レンズによって投影される光源像の上部が上方向に拡散された状態となる。当該上部が拡散された光源像により、光利用効率を低下させることなく、仮想鉛直スクリーン上に、上下幅が拡大した縦長の配光パターンを形成することが可能となる。

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、前記光源は、一端である入射口と他端である出射口と内周面に形成された反射面とを含む複数の筒部と、前記筒部の一端である入射口から当該筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記筒部の他端である出射口から出射する光を発光する複数の発光素子と、を備えており、前記複数の筒部の出射口は、前記投影レンズの後側焦点又はその近傍に、前記投影レンズの光軸に対して直交する方向かつ略水平方向に一列に隣接配置されており、前記複数の筒部の出射口のうち互いに隣接する出射口は、同一のエッジを含んで構成されるとともに当該同一のエッジで仕切られており、前記複数の筒部はそれぞれ、前記出射口から前記入射口に向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構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、複数の出射口のうち互いに隣接する出射口の間は、肉厚部分ではなく、その幅をほとんど無視できるエッジで仕切られており、当該エッジで仕切られた複数の出射口（すなわち、各出射口に形成される光度分布）を投影レンズの作用により前方に反転投影する構成であるため、個別に点消灯制御される複数の照射領域間に隙間（周囲よりも暗い部分）ができるのを防止又は低減することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の筒部はそれぞれ、前記入射口としての一端面と前記出射口としての他端面と、前記反射面が形成された内周面としての外周面とを含み、かつ、前記他端面から前記一端面に向かうにつれ略錐体状に狭まる中実の略錐体形状のレンズ体であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、複数の出射口（他端面）のうち互いに隣接する出射口（他端面）の間は、肉厚部分ではなく、その幅をほとんど無視できるエッジで仕切られており、当該エッジで仕切られた複数の出射口（すなわち、各他端面に形成される光度分布）を投影レンズの作用により前方に反転投影する構成であるため、個別に点消灯制御される複数の照射領域間に隙間（周囲よりも暗い部分）ができるのを防止又は低減することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、光利用効率を低下させることなく、縦長の配光パターンを形成することが可能な灯具ユニット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灯具ユニット１０を含む右側車両用灯具の横断面図である。灯具ユニット１０の斜視図である。灯具ユニット１０の分解斜視図である。（ａ）灯具ユニット１０の上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。（ａ）図５（ｂ）に示した光源ユニット３０のＡ−Ａ断面図、（ｂ）正面図、（ｃ）図５（ｂ）に示した光源ユニット３０のＢ−Ｂ断面図である。発光素子３３ａからの光と投影レンズ２０との関係を説明するための図である。（ａ）筒部３１内に入射した発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１_ｃ１〜３１_ｃ９から出射する様子を模式的に表した縦断面図、（ｂ）図７（ａ）中の円内を拡大した図である。（ａ）筒部３１内に入射した発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１_ｃ１〜３１_ｃ９から出射する様子を模式的に表した横断面図、（ｂ）図８（ａ）中の円内を拡大した図である。（ａ）すれ違いビーム専用の灯具ユニット７０により形成される配光パターンＰ２の例、（ｂ）左側の灯具ユニット１０により形成される配光パターンＰ１Ｌの例、（ｃ）右側の灯具ユニット１０により形成される配光パターンＰ１Ｒの例、（ｄ）各配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒ、Ｐ２を重畳した合成配光パターンの例である。（ａ）遠方に存在する対向車Ｖ（又は先行車）をカバーする照射領域に対応する発光素子３３ａを消灯又は減光した場合に形成される合成配光パターンの例、（ｂ）遠方に存在する対向車Ｖ（又は先行車）をカバーする照射領域に対応する発光素子３３ａを消灯又は減光した場合に形成される合成配光パターンの例、（ｃ）近辺に存在する対向車Ｖ（又は先行車）をカバーする照射領域に対応する発光素子３３ａを消灯又は減光した場合に形成される合成配光パターンの例である。導光部材３２の変形例を説明するための図である。（ａ）投影レンズ２０の正面図、（ｂ）投影レンズ２０の０−０断面図、（ｃ）３０−３０断面図、（ｄ）６０−６０断面図、（ｅ）９０−９０断面図である。（ａ）図１２（ｂ）中の円内を拡大した図、（ｂ）図１２（ｃ）中の円内を拡大した図、（ｃ）図１２（ｄ）中の円内を拡大した図である。（ａ）灯具ユニット１０の０−０断面図、（ｂ）図１４（ａ）中の円内を拡大した図である。（ａ）灯具ユニット１０の３０−３０断面図、（ｂ）図１５（ａ）中の円内を拡大した図である。（ａ）灯具ユニット１０の６０−６０断面図、（ｂ）図１６（ａ）中の円内を拡大した図である。（ａ）出射面２１全域が基準レンズ面２１ａであると仮定した場合の投影レンズ１１によって投影される光源像（光源としての各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の像）によって形成される配光パターンの例、（ｂ）投影レンズ１１（基準レンズ面２１ａ及び徐変レンズ面２１ｂ）によって投影される光源像（光源としての各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の像）によって形成される配光パターンの例である。投影レンズ２０の正面図従来の車両用灯具２００の横断面図である。

以下、本発明の一実施形態である灯具ユニットについて、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の灯具ユニット１０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されて車両用前照灯を構成する。灯具ユニット１０は、例えば、図１に示すように、ハウジング６１と透光カバー６２とを組み合わせて構成される灯室６０内に、すれ違いビーム専用の灯具ユニット７０とともに配置されている。灯具ユニット１０及びすれ違いビーム専用の灯具ユニット７０は、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されている。

図２、図３に示すように、灯具ユニット１０は、投影レンズ２０、投影レンズ２０の後側焦点Ｆ（又はその近傍）配置された光源ユニット３０等を備えている。

投影レンズ２０は、例えば、前方側表面（出射面２１）が凸面で後方側表面（入射面）が平面の平凸非球面レンズである。投影レンズ２０は、その後側焦点面上の光源像を反転像として投影する。投影レンズ２０は、例えば、レンズ保持枠４０に保持されてヒートシンク５０にネジ止め固定されている。

図１２（ａ）に示すように、出射面２１は、正面視で円形（又は略円形）のレンズ面であって、投影レンズ２０の光軸ＡＸを含む水平面Ｈ_ＡＸを境界として上側に配置された基準レンズ面２１ａと、下側に配置された徐変レンズ面２１ｂと、を含んでいる。

基準レンズ面２１ａは、一般的なプロジェクタ型の前照灯に用いられる投影レンズと同様、非球面のレンズ面である。

徐変レンズ面２１ｂは、光軸ＡＸを含む複数の平面であって光軸ＡＸを含む鉛直面Ｖ_ＡＸに対する傾斜角度が異なる複数の平面（例えば、０．５°間隔の複数の平面）と徐変レンズ面２１ｂとの交線である複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０が徐変的に結合したレンズ面（自由曲面）である。

複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０の曲率（本実施形態中、曲率とは、曲率半径の意味で用いる）は、図１２（ｂ）〜図１２（ｅ）、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、基準レンズ面２１ａの曲率以下であり、かつ、鉛直面ＶＡＸ（Ｃ_Ｌ０、Ｃ_Ｒ０）から水平面ＨＡＸ（Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ９０）に向かうにつれ徐々に（連続的に）大きくなるように設定されている。図１２は、曲線Ｃ_Ｌ０（及び曲線Ｃ_Ｒ０）の曲率（図１２（ｂ）及び図１３（ａ）参照）＜曲線Ｃ_Ｌ３０（及び曲線Ｃ_Ｒ３０）の曲率（図１２（ｃ）及び図１３（ｂ）参照）＜曲線Ｃ_Ｌ６０（及び曲線Ｃ_Ｒ６０）の曲率（図１２（ｄ）及び図１３（ｃ）参照）＜曲線Ｃ_Ｌ９０（及び曲線Ｃ_Ｒ９０）の曲率（図１２（ｅ）参照）＝基準レンズ面２１ａの曲率の関係に設定された徐変レンズ２１ｂの例である。なお、説明の便宜上、図１２（ａ）中、徐変レンズ面２１ｂに複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０を描いてあるが、実際の徐変レンズ面２１ｂに複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０は現れない。

光源ユニット３０は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、複数の発光素子３３ａ、複数の発光素子３３ａの前方に配置された複数の筒部３１（筒状の開口）を含んでいる。各発光素子３３ａは、これに対応する筒部３１の入射口３１ｂから筒部３１内に入射し当該筒部３１の内周面（反射面３１ａ）で反射されて筒部３１の他端である出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から出射する光を発光する。これにより、各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９に、均一な光度分布（又は特定の光度分布）が形成される。

図２、図１４（ａ）等に示すように、光源ユニット３０は、投影レンズ２０の後側焦点Ｆ（又はその近傍）に、投影レンズ２０に向けて光を放射する姿勢（すなわち、各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９を投影レンズ２０に向けた姿勢で）で配置されている。

上記構成の灯具ユニット１０によれば、図１４（ａ）に示すように、光源ユニット３０（各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９）から放射された光（光源としての各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の像）は、投影レンズ２０（基準レンズ面２１ａ及び徐変レンズ面２１ｂ）を透過して前方に照射される。これにより、仮想鉛直スクリーン上に配光パターンが形成される。

仮に、出射面２１全域が基準レンズ面２１ａであると、仮想鉛直スクリーン上に、図１７（ａ）に示す配光パターンが形成される。この配光パターンは、上下幅が水平線の上方３°程度、下方１°程度の配光パターンとなるため、オーバーヘッドサイン領域を照射できない。なお、オーバーヘッドサイン領域とは、車両前方（例えば２５ｍ）に設定される仮想鉛直スクリーン上において水平線よりも上方向に存在する道路標識等、運転者が運転中に認識することが好ましい物体が存在する領域であり、水平線の上方約２°から４°付近をいう。

一方、徐変レンズ面２１ｂから出射する光ＲａｙＡに注目すると、当該光ＲａｙＡは、複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０の作用により、投影レンズ２０の中心から投影レンズ２０の下端に向かうにつれ徐々に上方向に屈折する（図１４（ａ）〜図１６（ｂ）参照）。結果として、図１７（ｂ）に示すように、上下幅が拡大した（上部のみがムラなく略一律に変化する照度分布で）縦長の配光パターン（水平線の上方４．５°程度、下方１°程度の縦長の矩形の配光パターン）が形成される。この縦長の配光パターンにより、オーバーヘッドサイン領域及び走行ビーム照射領域（水平線Ｈと鉛直線Ｖ点との交点を含むホットゾーンと称される高光度領域）を照射することが可能となる。なお、複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０の曲率は、徐変レンズ面２１ｂから出射する光ＲａｙＡがオーバーヘッドサイン領域を照射する値とされている。この値は、シミュレーション等により求めることが可能である。

次に、光源ユニット３０について詳細に説明する。

光源ユニット３０は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、複数の発光素子３３ａ、複数の発光素子３３ａの前方に配置された複数の筒部３１（筒状の開口）が形成された導光部材３２を備えている。

複数の発光素子３３ａは、ヒートシンク５０の鉛直面に固定された金属製の基板３３上に、光軸ＡＸに対して直交する方向かつ水平方向に一定間隔（２ｍｍ程度）をおいて一列に配置されている。

発光素子３３ａとしては、例えば、０．７ｍｍ角の発光面を有する同一構成の白色ＬＥＤ（青色ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ、近紫外ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ、又は、ＲＧＢ各色のＬＥＤチップを組み合わせた白色ＬＥＤ）を用いることが可能である。また、発光素子３３ａとしては、その他の発光ダイオードやレーザダイオード等を用いることも可能である。

図６に示すように、発光素子３３ａから放射される光には、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２がある。光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させるために、各発光素子３３ａの前方には、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２を制御する導光部材３２が配置されている（図２、図５（ａ）等参照）。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、導光部材３２は、一方の面とその反対側の面とを連通する複数の筒部３１（筒状の開口）を含んでいる。各筒部３１の内周面には、鏡面処理（例えばアルミ蒸着）を施すことで反射面３１ａが形成されている。導光部材３２は、例えば、耐熱性を有するプラスチック材料を射出成形することで一体的に形成されている。

導光部材３２は、筒部３１の一端である入射口３１ｂがその対応する発光素子３３ａの前方に配置され、筒部３１の他端である出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９が車両前方側に配置されるように、基板３３に対し位置決めされた後、基板３３を挟んでヒートシンク５０の鉛直面にネジ止め固定されている（図２参照）。

各入射口３１ｂは、投影レンズ２０の後側焦点Ｆより２．０ｍｍ程度後方に配置されている。各入射口３１ｂは、発光素子３３ａよりひとまわり大きな寸法に設定されている（例えば、左右幅：１ｍｍ、上下幅：１．５ｍｍ）。

各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９は、投影レンズ２０の後側焦点Ｆ（又はその近傍）に（例えば、投影レンズ２０の焦点面に沿うように）、光軸ＡＸに対して直交する方向かつ略水平方向に一列に隣接配置されている（図４（ｂ）、図７（ａ）等参照）。出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９としては、例えば、矩形、平行四辺形、台形その各種の形状を用いることが可能である。

光源ユニット３０（各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９）から放射された光（光源としての各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の像）は、投影レンズ２０（基準レンズ面２１ａ及び徐変レンズ面２１ｂ）を透過して前方に照射される（図７（ａ）〜図８（ｂ）、図１４等参照）。これにより、仮想鉛直スクリーン上に、水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９を含む配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒが形成される（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）。この配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒは、図１７（ｂ）に示した配光パターンと略同じである。なお、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９は、光軸ＡＸから離れるにつれ徐々に大きくなるように設定されている（図５（ｂ）参照。例えば、上下幅：３ｍｍ〜６ｍｍ、出射口３１ｃ_２〜３１ｃ_８の左右幅：２ｍｍ、出射口３１ｃ_１、３１ｃ_９の左右幅：４．５ｍｍ）。

しかし、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の間に肉厚部分があると、この肉厚部分が前方に投影され、照射領域Ａ_１〜Ａ_９間に隙間ができてしまう。

これを防止するために、複数の筒部３１の出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９のうち互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ_１と出射口３１ｃ_２）は、同一のエッジＥ（その幅をほとんど無視することができるエッジ）を含んで構成されるとともに当該同一のエッジＥで仕切られている（図５（ｂ）参照）。これにより、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の反転投影像である複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９を水平方向に隙間無く密に隣接配置することが可能となる（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）。

図５（ａ）に示すように、複数の筒部３１（反射面３１ａ）はそれぞれ、筒部３１内に入射した発光素子３３ａからの光（光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２）が一回反射で出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から出射するように、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成されている。この筒部３１（反射面３１ａ）の作用により、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させることが可能となる（光利用効率の向上。図７（ａ）〜図８（ｂ）参照）。

なお、筒部３１は、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成され、かつ、互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ１と出射口３１ｃ２）が同一のエッジＥを含んで構成されるとともに当該同一のエッジＥで仕切られていれば、その具体的な形状や拡がり度合等は限定されない。

本実施形態では、反射面３１ａは、発光素子３３ａから入射した光が、一回反射して投影レンズ２０に入射するとともに、各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９に均一な光度分布（又は特定の光度分布）を形成するように、最適化されている。

各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の上端縁は正面視で略水平方向に延びている（図５（ｂ）参照）。これにより、反転投影される出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９（すなわち、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９における光度分布）の下端縁とすれ違いビーム用配光パターンＰ２の水平カットオフラインとを略重ねることが可能となる。

出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９は、上下方向の中心が光軸ＡＸを含む水平面に対し若干下方（１ｍｍ程度）に配置されている（図４（ｂ）参照）。これにより、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の上端縁近傍の光度を高くすることが可能となる。すなわち、水平方向に隣接配置される複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９の下端縁近傍の光度を高くすることが可能となるため、水平線Ｈ−Ｈ近傍領域が特に明るい遠方視認性に優れた配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒを形成することが可能となる。

一方、仮想鉛直スクリーン上の照射領域Ａ_１〜Ａ_９の高さが遠方は小さく、近辺になるにしたがって大きくなるように、各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の下端縁は正面視で円弧状に延びている（図５（ｂ）参照）。これにより、遠方は光束密度が高く、近辺は広範囲に照射することが可能となる。

次に、上記構成の灯具ユニット１０により形成される配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１
Ｒについて説明する。

車両前部の左右両側に配置された灯具ユニット１０は同一構成であり、それぞれ個別に光度が増減される複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９を含む同一の配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒ（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）を形成する。

車両前部の左右両側に配置された灯具ユニット１０はそれぞれ、互いの照射領域Ａ_１〜Ａ_９が部分的に重なるように（例えば１°分左右にずらすことで）照準調整されている（図９（ｄ）参照）。これにより、特定の照射領域Ａ_１〜Ａ_９を点消灯制御（消灯又は減光）することで、合計１８の領域を消灯又は減光することが可能となっている（中心付近は１°刻みで消灯又は減光することが可能である）。

発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１は、入射口３１ｂから筒部３１内に入射し反射面３１ａで反射されることなく出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から出射し、投影レンズ２０に直接入射する。一方、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２は、入射口３１ｂから筒部３１内に入射し反射面３１ａで一回反射されて出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９から出射し、投影レンズ２０に入射する（図８（ａ）、図８（ｂ）参照）。これら直接光Ｒａｙ１及び一回反射光Ｒａｙ２は、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９に均一（又は特定）の光度分布を形成する。

出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９（すなわち、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９に形成される光度分布）は、投影レンズ２０の作用により前方に反転投影される。これにより、仮想鉛直スクリーン上に、水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される、明瞭な輪郭を有する複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９を含む配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒ（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）が形成される。

なお、仮想鉛直スクリーン上においては、投影レンズ２０の後側焦点面上の１ｍｍ四方の大きさの像が、１°四方程度の大きさの像として形成される。

出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９は、上下方向の中心が光軸ＡＸを含む水平面に対し若干下方（１ｍｍ程度）に配置されているため、照射領域Ａ_１〜Ａ_９は、仮想鉛直スクリーン上において、水平線Ｈ−Ｈに対し１°程度上方に配置される。

一方、照射領域Ａ_１〜Ａ_９は、水平方向に関し次のように形成される。すなわち、出射口３１ｃ_２〜３１ｃ_８は、上下幅：３ｍｍ、左右幅：２ｍｍの矩形形状を有しており、その中心が光軸ＡＸを含む鉛直面上に位置するように配置されているため、これら出射口３１ｃ_２〜３１ｃ_８に対応する照射領域Ａ_２〜Ａ_８は、中心がＶ−Ｖ線上に位置し、上下幅：３°、左右幅２°程度の略矩形領域として形成される。

そして、出射口３１ｃ_１、３１ｃ_９は、上下幅：３ｍｍ左右幅４．５ｍｍの矩形形状を有しており、出射口３１ｃ_２〜３１ｃ_８の外側に配置されているため、これら出射口３１ｃ１、３１ｃ９に対応する照射領域Ａ_１、Ａ_９は、照射領域Ａ_２〜Ａ_８の外側に上下幅：３°、左右幅：４．５°程度の略矩形領域として形成される。

次に、すれ違いビーム専用の灯具ユニット７０により形成されるロービーム用配光パターンＰ２について説明する。

図９（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰ２は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬを有している。

このカットオフライン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線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ−Ｖ線よりも右側が、対向車線側カットオフラインＣＬＲとして水平方向に延びるようにして形成されるとともに、Ｖ−Ｖ線より左側が、自車線側カットオフラインＣＬＬとして対向車線側カットオフラインＣＬＲよりも段上がりで水平方向に延びるようにして形成されている。そして、この自車線側カットオフラインＣＬＬにおけるＶ−Ｖ線寄りの端部は、斜めカットオフラインＣＬＳとして形成されている。この斜めカットオフラインＣＬＳは、対向車線側カットオフラインＣＬＲとＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ１５°の傾斜角で延びている。

このロービーム用配光パターンＰ２においては、対向車線側カットオフラインＣＬＲとＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点は、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置しており、このエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンが形成されている。

以上の配光パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒ、Ｐ２は重畳されて図９（ｄ）に示す合成配光パターンを形成する。

次に、複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９（発光素子３３ａ）を個別に点消灯制御する例について説明する。

例えば、図１０（ａ）に示すように、車両前方の遠方に先行車Ｖが存在する場合（又は、図１０（ｂ）に示すように、車両前方の対向車線の遠方に対向車Ｖが存在する場合）には、複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９のうち遠方に存在する先行車Ｖ（又は、対向車Ｖ）をカバーする照射領域に対応する発光素子３３ａを消灯（又は減光）する。これにより、当該遠方に存在する先行車Ｖ（又は対向車Ｖ）に対するグレアを防止することが可能となる。これとともに、車両前方路面の視認性を向上させることが可能となる。

一方、図１０（ｃ）に示すように、対向車Ｖがある程度自車に近づいた場合、すなわち、近辺に対向車が存在する場合には、複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９のうち近辺に存在する対向車Ｖをカバーする照射領域に対応する発光素子３３ａを消灯（又は減光）する。これにより、当該近辺に存在する対向車Ｖに対するグレアを防止することが可能となる。これとともに、車両前方路面の視認性を向上させることが可能となる。

なお、車両前方の対向車（又は先行車）の仮想鉛直スクリーン上における水平方向の位置は、例えば、ＣＣＤカメラ等により車両前方を撮像し、その撮像データに基づいて対向車（又は先行車）の点灯状態にある前照灯（又は尾灯）の位置を高濃度の画素として検出すること等により、簡易に検出することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、徐変レンズ面２１ｂから出射する光ＲａｙＡは、複数の曲線Ｃ_Ｌ０〜Ｃ_Ｌ９０、Ｃ_Ｒ０〜Ｃ_Ｒ９０の作用により、投影レンズ２０の中心から投影レンズ２０の下端に向かうにつれ徐々に上方向に屈折する（図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ｃ）参照）。これにより、光利用効率を低下させることなく、仮想鉛直スクリーン上に、上下幅が拡大した（上部のみがムラなく略一律に変化する照度分布で）縦長の配光パターン（図１７（ｂ）参照）を形成することが可能となる。

また、本実施形態によれば、複数の出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９のうち互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ_１と出射口３１ｃ_２）の間は、従来の肉厚部分（図１９中肉厚部分Ｂ参照）ではなく、その幅をほとんど無視できるエッジＥで仕切られており、当該エッジＥで仕切られた複数の出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９（すなわち、各出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９に形成される光度分布）を投影レンズ２０の作用により前方に反転投影する構成であるため（図５（ｂ）参照）、１つの灯具ユニット１０を用いるだけで、個別に点消灯制御される複数の照射領域Ａ_１〜Ａ_９間に隙間（周囲よりも暗い部分）ができるのを防止又は低減することが可能となる（従来は、個別に点消灯制御される複数の照射領域間の隙間（周囲よりも暗い部分）を埋めるために、当該隙間を照射する別の灯具を追加する必要があった）。

また、本実施形態によれば、複数の発光素子３３ａはその発光面が車両前方を向いた姿勢で、水平方向に一列に配置されているため（図３等参照）、複数の発光素子が光軸ＡＸ方向に分散配置されている従来と比べ（図１９中発光素子２３０参照）、光軸ＡＸ方向寸法が短い小型の灯具ユニットを構成することが可能となる。

また、本実施形態によれば、筒部３１内に入射した発光素子３３ａからの光（光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２）が一回反射で出射口３１ｃから出射するように、複数の筒部３１（反射面３１ａ）はそれぞれ、出射口３１ｃから入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成されている（図５（ｂ）参照）。この筒部３１（反射面３１ａ）の作用により、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させることが可能となる（光利用効率の向上）。

また、本実施形態によれば、リフレクタを用いない構成であるため、リフレクタを用いる従来と比べ（図１２中リフレクタ２２０参照）、より少ない部品点数で灯具ユニットを構成することが可能となる。

また、本実施形態によれば、複数の発光素子３３ａが同一の基板３３に実装されているため（すなわち、複数の発光素子３３ａが１ユニット化されているため）、複数の発光素子が同一の基板に実装されることなく光軸ＡＸ方向に分散配置されている従来と比べ（図１２中発光素子２３０参照）、複数の発光素子３３ａの組み付けを極めて容易に行うことが可能となる。また、複数の発光素子３３ａの複数の筒部３１に対する位置決めを極めて精度良く行うことが可能となる。

また、本実施形態によれば、複数の発光素子３３ａ自体ではなく、導光部材３２の出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９を反転投影する構成であるため、複数の発光素子３３ａ自体を反転投影する構成と比べ、複数の発光素子３３ａの配置間隔を広くすることが可能となる。これにより、発光素子３３ａの発光に伴って発生する熱の影響を緩和することが可能となる。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、仮想鉛直スクリーン上の照射領域Ａ_１〜Ａ_９の高さが遠方は小さく、近辺になるにしたがって大きくなるように、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の下端縁は正面視で円弧状に延びているように説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図１１に示すように、出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９の下端縁は正面視で水平方向に直線状に延びていてもよい。

また、上記実施形態では、発光素子３３ａが９個、０．７ｍｍ角の発光面を有する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。求められる光度に応じて適宜の数、サイズの発光面を有する発光素子を用いることが可能である。

また、上記実施形態では、中空の各筒部３１を用いて灯具ユニット１０を構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の筒部１０に代えて、入射口３１ｂとしての一端面と出射口３１ｃ_１〜３１ｃ_９としての他端面と、反射面３１ａが形成された内周面としての外周面とを含み、かつ、他端面から一端面に向かうにつれ略錐体状に狭まる中実の略錐体形状の各レンズ体（図示せず）を用いて灯具ユニット１０を構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。

また、上記実施形態では、徐変レンズ面２１ｂを、投影レンズ２０の光軸ＡＸを含む水平面Ｈ_ＡＸを境界として下側の全域に配置した例について説明したが（図１２（ａ）参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、徐変レンズ面２１ｂを、下側の一部領域に配置してもよい。図１４は、曲線Ｃ_Ｌ０（及び曲線Ｃ_Ｒ０）の曲率（図１２（ｂ）及び図１３（ａ）参照）＜曲線Ｃ_Ｌ３０（及び曲線Ｃ_Ｒ３０）の曲率（図１２（ｃ）及び図１３（ｂ）参照）＜曲線Ｃ_Ｌ６０（及び曲線Ｃ_Ｒ６０）の曲率（図１２（ｄ）及び図１３（ｃ）参照）＝基準レンズ面２１ａの曲率の関係に設定された徐変レンズ２１ｂの例である。

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…灯具ユニット、１１…投影レンズ、１２…反射面、３０…光源ユニット、３１…筒部、３１ａ…反射面、３１ｂ…入射口、３１ｃ_１-３１ｃ_９…出射口、３２…遮光部材、３３…基板、３３ａ…発光素子、４０…レンズ保持枠、５０…ヒートシンク、６０…灯室、６１…ハウジング、６２…透光カバー、７０…灯具ユニット、

Claims

車両用前照灯に用いられるプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、
投影レンズと、
前記投影レンズの後側焦点又はその近傍に配置され、前記投影レンズの入射面から入射しその反対側の出射面から出射する光を放射する光源と、
を備えており、
前記出射面は、前記投影レンズの光軸を含む水平面を境界として上側に配置された基準レンズ面と、下側に配置された徐変レンズ面と、を含んでおり、
前記投影レンズの光軸を含む複数の平面であって前記投影レンズの光軸を含む鉛直面に対する傾斜角度が異なる複数の平面と前記徐変レンズ面との交線である複数の曲線の曲率半径は、前記基準レンズ面の曲率半径以下であり、かつ、前記鉛直面から前記水平面に向かうにつれ徐々に大きくなるように設定されていることを特徴とする灯具ユニット。
前記光源は、一端である入射口と他端である出射口と内周面に形成された反射面とを含む複数の筒部と、前記筒部の一端である入射口から当該筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記筒部の他端である出射口から出射する光を発光する複数の発光素子と、を備えており、
前記複数の筒部の出射口は、前記投影レンズの後側焦点又はその近傍に、前記投影レンズの光軸に対して直交する方向かつ略水平方向に一列に隣接配置されており、
前記複数の筒部の出射口のうち互いに隣接する出射口は、同一のエッジを含んで構成されるとともに当該同一のエッジで仕切られており、
前記複数の筒部はそれぞれ、前記出射口から前記入射口に向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
前記複数の筒部はそれぞれ、前記入射口としての一端面と前記出射口としての他端面と、前記反射面が形成された内周面としての外周面とを含み、かつ、前記他端面から前記一端面に向かうにつれ略錐体状に狭まる中実の略錐体形状のレンズ体であることを特徴とする請求項２に記載の灯具ユニット。