JP5805327B2 - 前照灯用光源および前照灯 - Google Patents

Description

この発明は、前照灯の光軸に対して垂直に配置した発光面から発する光を、凸レンズで車両の前方に投影するプロジェクタ式の前照灯用光源と、当前照灯用光源を使用した前照灯に関する。

昨今、車載の前照灯（走行灯、すれ違い灯等）の光源には、従来のタングステンフィラメントの電球またはアーク放電による放電灯に代替して、ＬＥＤが普及してきた。当ＬＥＤは、長寿命、かつ、少ない電力で必要な明るさを確保できるうえに、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを発することができ、車載用灯具の光源としては好適である。

以下に、ＬＥＤの発光面を前照灯の光軸に対して垂直に配置した、当ＬＥＤを光源とするプロジェクタ式前照灯に関する従来例を示す。

特許文献１に係る車両前照灯は、セラミック基板上に複数のＬＥＤを実装し、当ＬＥＤの包絡線によって、ある高さを境に明部と暗部とが明瞭に区切られるような明暗の区切り線（カットオフライン）を形成する構成である。この特許文献１の図２９には、具体的な配光の例が示されているが、カットオフラインの近傍は当カットオフラインの下部より暗く、当カットオフラインは不鮮明である。

また、特許文献２に係るランプ組立体は、個々に分離した複数の光源が発する光を混合し、隣接する２つの光源の間に光を導いて暗い部分を明るくし、照射光の明暗の差を緩和すると共に、垂直方向における明暗の境界（カットオフライン）をつけるためにシールドを備える構成である。なお、この特許文献２の請求項４には、当シールドの上面が反射性との記載がある。

また、特許文献３に係る自動車用照明装置は、マトリクス状に配置した複数のＬＥＤをそれぞれ適宜点灯して、ロービーム（すれ違い灯）とハイビーム（走行灯）を形成する構成である。なお、この特許文献３の段落［００１６］には、カメラを用いて自動車前方域を観察し、特に対向交通者を検知し、その位置を特定した情報に応じて、当ＬＥＤを制御するとの記載がある。

特開２００９−８７６８１号公報 特表２０１１−５１８７１６号公報 特開２０１０−４０５２８号公報

図３４は発光面が略平面で特段の光学系部材を備えないＬＥＤ１の配光を示す図であり、ＬＥＤ１を側方から見たときの上下方向（垂直方向）の光度分布を表す。図３５には、ＬＥＤ１を上方から見たときの左右方向（水平方向）の光度分布を表す。また、図３４に示すＬＥＤ１の発光面を、前照灯の光軸に対して直角に配置して、当ＬＥＤ１の発光面から発する光を凸レンズ２により車両の前方に投影するプロジェクタ式前照灯の光源として用いる例を、図３６および図３７に示す。図３６（ａ）は、すれ違い用プロジェクタ式前照灯の光学系を、ＬＥＤ１の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の側面図、図３６（ｂ）は、車両の前方に照射された照射光の様子を表す。図３７（ａ）は、すれ違い用プロジェクタ式前照灯の光学系を、ＬＥＤ１の上方から見たときの左右方向（水平方向）の平面図、図３７（ｂ）は、車両の前方に照射された照射光の様子を表す。これら図３６（ｂ）および図３７（ｂ）においては、照射光の明るさを濃淡で表すこととし、照射光が明るい部分を濃く、暗い部分を薄く表現している。
なお、図３６（ａ）と図３６（ｂ）の位置関係、および、図３７（ａ）と図３７（ｂ）の位置関係は、下記実施の形態１において図５を参照して説明するので、ここでは詳述しない。また、図３６の「凸レンズ半径相当のぼやけた光」は、下記実施の形態１において図６を参照して説明するので、ここでは詳述しない。

ＬＥＤ１は半導体チップの平坦な面（発光面）から光を発するために、図３４に示すように、発光面の法線方向に発する光の強度は、発光面の中央部で高く、周辺部、特に発光面の端辺１ａで低い。従って、発光面の端辺１ａ（光源が発光する境界線）の形状によってすれ違い灯のカットオフライン（照射光の上下方向の明暗境界線）を形成すると、図３６に示すように、当カットオフラインの明暗境界線近傍は暗く、当カットオフラインから離れたところが明るくなる（図３６（ｂ）および図３７（ｂ）の最高照度点）。そのため、最も明るい部分はカットオフラインの下方にずれ、当カットオフライン近傍の照度が低く、カットオフラインが不鮮明になるという課題があった。

上記特許文献１の図２９を参照すれば、カットオフライン近傍は当カットオフラインの下部より暗く、当カットオフラインは不鮮明である。

つまり、従来は、前照灯の配光としては車両の遠方より手前の路面が明るくなっていた。しかしながら、すれ違い灯であっても明るさが必要なのは遠方であり、カットオフライン近傍を明るく照らすことが望ましい。そのためには、図３６および図３７の構成の前照灯において、ＬＥＤ１の発光面が発する光の強度分布を調整して、端辺１ａの光の強度を高め、カットオフライン近傍の照度を高くする方策が必要であるが、上記特許文献１〜３のいずれにおいても、すれ違い灯のカットオフライン近傍の照度を高くする考え方の記載はない。

なお、上記特許文献２においては、ＬＥＤの下方に反射鏡を設ける構成が記載されているが、この反射鏡はＬＥＤから離して配置されており、明るく照射される部分はカットオフラインから離れた位置になる。そのため、上記特許文献１と同様に、最も明るい部分はカットオフラインの下方にずれ、当カットオフライン近傍の照度は暗く、カットオフラインは不鮮明になる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、カットオフライン近傍の照度を高くし、鮮明なカットオフラインを形成する前照灯用光源および前照灯を提供することを目的とする。

この発明の前照灯用光源は、前照灯の光軸に対して垂直に配置された発光面から発する光を、凸レンズを通して車両前方に照射する前照灯用光源であって、発光面の端辺が、直線状に形成されて、光軸から離間して配置された光源と、光軸に平行な直線と発光面の直線状の端辺に平行な直線とによって形成され光軸と発光面の間に位置する面に設けられ、光源から発せられた光を反射する反射面と、反射面と凸レンズの間に、発光面から発せられた光を光軸側へ近づける導光部材とを備えるものである。

この発明の前照灯用光源は、前照灯の光軸に対して垂直に配置された発光面から発する光を、凸レンズを通して車両前方に照射する前照灯用光源であって、発光面の端辺が、直線状に形成されて、光軸から離間して配置された光源と、発光面から発せられた光を光軸側へ近づける導光部材とを備え、導光部材は、光軸に平行な直線と発光面の直線状の端辺に平行な直線とによって形成される面に対応する平面を有し、当平面の内側を光源から発せられた光を反射する反射面として使用するものである。

この発明の前照灯は、上述の前照灯用光源を使用するものである。

この発明によれば、光源の直線状の端辺を前照灯の光軸から離間して配置し、導光部材と反射鏡を備えることにより、光軸から離れた位置にある当直線状の端辺を等価的に光軸上または光軸近傍に配置することができ、発光面から発する直接光と反射鏡の反射面で反射した反射光が合成されて、等価的に当光源の直線状の端辺から前照灯の光軸の中央方向に発する光の強度を高めることができる。そのため、カットオフライン近傍を明るく照らし、鮮明なカットオフラインを形成することができる前照灯用光源、および当前照灯用光源を使用した前照灯を提供することができる。

この発明によれば、光源の直線状の端辺を前照灯の光軸から離間して配置し、反射鏡の機能を有する導光部材を備えることにより、光軸から離れた位置にある当直線状の端辺を等価的に光軸上または光軸近傍に配置することができ、発光面から発する直接光と導光部材の反射面で反射した反射光が合成されて、等価的に当光源の直線状の端辺から前照灯の光軸の中央方向に発する光の強度を高めることができる。そのため、カットオフライン近傍を明るく照らし、鮮明なカットオフラインを形成することができる前照灯用光源、および当前照灯用光源を使用した前照灯を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る前照灯の構成を示す断面図である。 実施の形態１のＬＥＤの配光を示す図であり、ＬＥＤを側方から見たときの上下方向（垂直方向）の光度分布を表す。 実施の形態１のＬＥＤの配光を示す図であり、ＬＥＤを上方から見たときの左右方向（水平方向）の光度分布を表す。 光軸の上下にＬＥＤを配置したときの配光を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯の光学系の参考サイズを示し、図５（ａ）はＬＥＤを側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表す側面図、図５（ｂ）は車両から前方を見たときの照射光の様子を表す。 実施の形態１に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図６（ａ）はＬＥＤを側方から見た側面図、図６（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 実施の形態１に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図７（ａ）はＬＥＤを上方から見たときの左右方向（水平方向）の様子を表す平面図、図７（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 実施の形態１に係る前照灯の凸レンズの変形例を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯の凸レンズの変形例を示す図であり、図９Ａ（ａ）は光学系をＬＥＤの側方から見た側面図、図９Ａ（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 図９Ａに示す凸レンズを使用した前照灯であって、図９Ｂ（ａ）は光学系をＬＥＤの上方から見た平面図、図９Ｂ（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 この発明の実施の形態２に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図１０（ａ）はＬＥＤの側方から見た側面図、図１０（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 この発明の実施の形態３に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図１１（ａ）はＬＥＤの側方から見た側面図、図１１（ｂ）は車両前方の照射光を表す。 図１１（ａ）の反射鏡と導光部材の拡大図である。 実施の形態３に係る前照灯の光学系の変形例を示す図である。 図１３の反射鏡と導光部材の拡大図である。 実施の形態３に係る前照灯の光学系の変形例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る前照灯の光学系を側方から見た側面図である。 実施の形態４に係る前照灯の導光部材の変形例を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る前照灯の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係る前照灯の光学系を側方から見た側面図である。 実施の形態６に係る前照灯の光学系の変形例を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る前照灯の光学系を側方から見た側面図である。 この発明の実施の形態７の理解を助ける参考例を説明する図であり、ＬＥＤを側方から見た側面図である。 この発明の実施の形態８に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は側面図である。 実施の形態８に係る前照灯のＬＥＤを全て点灯した場合の、車両前方に照射された照射光の様子を示す図である。 この発明の実施の形態９に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図２５（ａ）は正面図、図２５（ｂ）は側面図である。 実施の形態９に係る前照灯の反射鏡と仕切り用反射鏡の配置関係を説明する図である。 実施の形態９に係る前照灯の一部を消灯し、残りの部分を点灯した場合の、車両前方に照射された照射光の様子を示す図である。 実施の形態９に係る前照灯を点灯制御するＬＥＤ点灯装置の回路図である。 実施の形態９に係る前照灯の光学系へ、対向車の発する光が入光する様子を説明する図である。 実施の形態９に係る前照灯の光学系の変形例を説明する図であり、仕切り用反射鏡に代替して導光部材を使用する例を示す。 実施の形態９に係る前照灯の導光部材の変形例を示す図である。 図３１に示す導光部材を使用した前照灯の光学系を説明する図である。 この発明の実施の形態１０に係る前照灯の構成を示す断面図である。 従来のＬＥＤの配光を示す図であり、ＬＥＤを上方から見たときの上下方向（垂直方向）の光度分布を表す。 従来のＬＥＤの配光を示す図であり、ＬＥＤを側方から見たときの左右方向（水平方向）の光度分布を表す。 図３４のＬＥＤをプロジェクタ式前照灯の光源として用いた例を示し、図３６（ａ）はＬＥＤを側方から見たときの光学系の上下方向（垂直方向）の様子を表す側面図、図３６（ｂ）は車両前方に照射された照射光の様子を表す。 図３４のＬＥＤをプロジェクタ式前照灯の光源として用いた例を示し、図３７（ａ）はＬＥＤを上方から見たときの光学系の左右方向（水平方向）の様子を表す平面図、図３７（ｂ）は車両前方に照射された照射光の様子を表す。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示すように、本実施の形態１に係る前照灯はすれ違い用プロジェクタ式前照灯の一例であり、当前照灯の光軸に対して発光面を垂直に配置した発光面が略平面で特段の光学系部材を備えないＬＥＤ（光源）１と、ＬＥＤ１の発光面から発する光を車両前方に投影する凸レンズ２と、ＬＥＤ１のヒートシンクおよび凸レンズ２の保持部材を兼用する反射鏡３と、これらＬＥＤ１、凸レンズ２および反射鏡３からなる光学系を収容するケース４と、前面レンズ５とを備える。ＬＥＤ１の発光面を光軸より上方に配置すると共に、当発光面の光軸側の端辺１ａを直線状に形成して光軸上に配置する。また、反射鏡３の反射面３ａを、発光面の端辺１ａと光軸とによって形成される面に配置する。

図２はＬＥＤ１の配光を示す図であり、ＬＥＤ１を側方から見たときの上下方向（垂直方向）の光度分布を表す。図３には、ＬＥＤ１を上方から見たときの左右方向（水平方向）の光度分布を表す。ＬＥＤ１の発光面から法線方向に発する光（図中実線で示す直接光）は、発光面の中央部が最も明るい。そのため、直接光だけでは、先立って説明した図３４〜図３７のようにカットオフラインから離れた部分が明るく照らされ、当カットオフライン近傍は暗く、カットオフラインは不鮮明になる。

そこで、図２のようにＬＥＤ１の端辺１ａに反射面３ａを近接して配置することにより、直接光に反射面３ａで反射された光（図中点線で示す反射光）が合成され、図中破線で示す合成光になる。反射面３ａを設けたことにより、ＬＥＤ１が前照灯の光軸の上方に放射する光の形態は、図４のように、光軸の上側にＬＥＤ１を配置し、光軸の下側にもＬＥＤ１’を配置したときの、ＬＥＤ１及びＬＥＤ１’の双方によって構成される大きな発光面のＬＥＤが発光する光の上側の光と同等になり、大きな発光面のＬＥＤの中央、即ち、ＬＥＤ１の端辺１ａから発光面の法線方向に発する光を強くすることができる。

ここで、図５に、本実施の形態１に係る前照灯の光学系の参考サイズを示す。図５（ａ）は、図１に示す前照灯の光学系を、ＬＥＤ１の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表し、図５（ｂ）は、車両の前方に照射された照射光を車両側から見たときの様子を表す。なお、本説明に使用する図においては照射光の明るさを濃淡で表すこととし、照射光が明るい部分を濃く、暗い部分を薄く表現している。
凸レンズ２から後方焦点ＦＬ２までの焦点距離より離れた位置にＬＥＤ１を設置し、当ＬＥＤ１の端辺１ａを凸レンズ２の光軸上に配する。また、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２からＬＥＤ１の発光面までの間に反射鏡３を設置し、当反射鏡３の反射面３ａを凸レンズ２の光軸上に配する。ここでは、一例としてＬＥＤ１の発光面から凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２までの距離を２ｍｍ、凸レンズ２の焦点距離を５０ｍｍとする。

図６（ａ）は、図１に示す前照灯の光学系を、ＬＥＤ１の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表し、図６（ｂ）は、車両の前方に照射された照射光の様子を表す。図７（ａ）は、図１に示す前照灯の光学系を、ＬＥＤ１の上方から見たときの左右方向（水平方向）の様子を表し、図７（ｂ）は、車両の前方に照射された照射光の様子を表す。ＦＬ１は凸レンズ２の前方焦点を示す。反射鏡３を備えたＬＥＤ１を用いることにより、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２上には、ＬＥＤ１の直接光と反射鏡３で反射された反射光とを合成した合成光を発する等価的発光面が形成されるので、合成光が凸レンズ２を通過して車両前方に照射される。合成光はＬＥＤ１の端辺１ａ、即ち、前照灯の光軸付近が最も明るい発光強度最大部となるため、凸レンズ２を通過した発光強度最大部の平行光がカットオフライン近傍を明るく照らし、カットオフラインが鮮明になる。

なお、実車両では、図５に示すように凸レンズ２から５０００ｍｍ以上離れたところ（車両の前方）にカットオフラインが存在しており、図６（ａ）と図６（ｂ）は縮尺が異なることを留意する。つまり、正確に表現すれば、図６（ａ）では、ＬＥＤ１の端辺１ａから発する光の一部が平行光となって光軸の上側を照らすため、カットオフラインは光軸と一致した直線にはならず、図６（ｂ）のカットオフライン上にはぼやけた光が存在している。換言すれば、平行光の上下方向の幅は、凸レンズ２の口径相当の幅（この例では５０ｍｍ）に相当し、カットオフラインには少なくとも凸レンズ２の半径相当のぼやけた光が存在するが、車両から５０００ｍｍ以上離れたところのカットオフライン上での２５ｍｍ程度のぼやけは、実質的な明暗の境界としては問題なく、むしろ他の光学的要因によるぼやけの方がはるかに大きい。

なお、凸レンズ２の形状は、図５〜図７に示す形状以外の形状であってもよく、図８に示す凸レンズ２ａ，２ｂのような、両面ともに凸および片面のみ凸のレンズでも構わない。
また、凸レンズ２の代わりに、例えば上下方向の断面と左右方向の断面の曲率が異なる（焦点距離の異なる）非球面の凸レンズ２ｃを用いてもよい。図９Ａ（ａ）に、凸レンズ２ｃを用いた光学系を、ＬＥＤ１の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表し、図９Ａ（ｂ）にその照射光を表す。また、図９Ｂ（ａ）に、凸レンズ２ｃを用いた光学系を、ＬＥＤ１の上方から見たときの左右方向（水平方向）の様子を表し、図９Ｂ（ｃ）にその照射光を表す。図示するように、凸レンズ２ｃの中央の厚さは同じまま、上下方向の断面と左右方向の断面の曲率を変え、上下方向と左右方向とで後方焦点ＦＬ２ａ，ＦＬ２ｂの位置を変え、上下方向における後方焦点ＦＬ２ａに比べて左右方向の後方焦点ＦＬ２ｂの位置を後方にずらすことによって、前方に投影された光の上下方向の配光を上記と同様にしながら、左右方向の配光を広大することができる。

以上より、実施の形態１によれば、前照灯用光源は、発光面の端辺１ａが直線状に形成されて、光軸上または光軸の近傍に配置されたＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の直線状の端辺１ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置された反射面３ａを有し、当反射面３ａの一方の端部とＬＥＤ１の直線状の端辺１ａとが近接している反射鏡３とを備えるように構成した。このためＬＥＤ１の発する直接光に、反射面３ａで反射した反射光が合成されて、等価的に端辺１ａから発光面の法線方向に発する光の強度を高めることができる。従って、このＬＥＤ１を光軸より上方に配置して、すれ違い灯用の配光を形成した場合、すれ違い灯のカットオフライン近傍を明るく照らし、鮮明なカットオフラインを形成する前照灯用光源が実現できる。
なお、上記においては、明暗の境界となるカットオフラインを鮮明にすることに注目しているが、上記構成に更なる光学的技法を付加することによって、さらに好ましい配光を形成することも可能である。そのために、反射面３ａとＬＥＤ１の直線状の端辺１ａの位置関係は、厳密な意味で直線状に形成された発光面の端辺１ａを通る直線と、厳密な意味で光軸に制限されることは無い。換言すれば、上記反射面は光軸と発光面の間に位置し、光軸に平行な直線と発光面の直線状端辺に平行な直線とによって形成された面であればよい。

実施の形態２．
図１０は、本実施の形態２に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図１０（ａ）は上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表し、図１０（ｂ）は車両の前方に照射された照射光を車両側から見たときの様子を表す。なお、図１０において図１〜図９Ｂと同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
上記実施の形態１では、前照灯の光軸の下側を照らすすれ違い灯用の前照灯を構成したが、本実施の形態２では前照灯の光軸の上側を照らす上部照射用の前照灯を構成する。

本実施の形態２では、上部照射用ＬＥＤ（光源）６の発光面を光軸より下方に配置すると共に、当発光面の光軸側の端辺６ａを直線状に形成して光軸上に配置する。また、反射鏡３の反射面３ｂを、発光面の端辺６ａと光軸とによって形成される面に配置する。

図１０（ａ）のように、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａに反射面３ｂを配置することにより、上部照射用ＬＥＤ６が発する直接光に反射面３ｂで反射された反射光が合成される。よって、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａから法線方向に発する光を強くすることができる。そのため、当反射鏡３を備えた上部照射用ＬＥＤ６によってプロジェクタ式前照灯を構成すれば、図１０（ｂ）のように、凸レンズ２を通過した合成光が光軸の上側に投影され、カットオフライン近傍を明るく照らす。よって、中央への光の照射が増し、遠方の視認性が高くなる。

以上より、実施の形態２によれば、前照灯用光源は、発光面の端辺６ａが直線状に形成されて、光軸上または光軸の近傍に配置された上部照射用ＬＥＤ６と、上部照射用ＬＥＤ６の直線状の端辺６ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置された反射面３ｂを有し、当反射面３ｂの一方の端部と上部照射用ＬＥＤ６の直線状の端辺６ａとが近接している反射鏡３とを備えるように構成した。このため上部照射用ＬＥＤ６の発する直接光に、反射面３ｂで反射した反射光が合成されて、等価的に端辺６ａから発光面の法線方向に発する光の強度を高めることができる。従って、すれ違い灯のカットオフラインの上部に光を照射する光源を実現でき、当光源をすれ違い灯と組み合わせることによって走行灯用の配光を形成することができる。

実施の形態３．
図１１は、本実施の形態３に係る前照灯の光学系を説明する図であり、図１１（ａ）はすれ違い用ＬＥＤ１および上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表し、図１１（ｂ）は車両の前方に照射された照射光を車両側から見たときの様子を表す。なお、図１１において図１〜図１０と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態３では、光軸の上下を同時に照らす走行灯用の前照灯を構成する。走行灯用の配光は、上記実施の形態１で説明した前照灯の光軸の下側を照らすすれ違い用の配光と、上記実施の形態２で説明した前照灯の光軸の上側を照らす上部照射用の配光を組み合わせることにより構成する。

すれ違い用ＬＥＤ（光源）１の発光面を光軸より上方に配置すると共に、当発光面の光軸側の端辺１ａを直線状に形成して光軸上に配置する。また、反射鏡３の反射面３ａを、発光面の端辺１ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置する。
一方、上部照射用ＬＥＤ（光源）６の発光面を光軸より下方に配置すると共に、当発光面の光軸側の端辺６ａを直線状に形成して、反射鏡３の厚みやＬＥＤの実装上の制約による間隙（図１１（ａ）ではオフセットと表記）を設けて光軸から離間して配置する。また、反射鏡３の反射面３ｂを、発光面の端辺６ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置する。

光軸上側のすれ違い用ＬＥＤ１を点灯することによって、発光する光が凸レンズ２を通過して光軸の下側に投影され、すれ違い灯用の配光が形成される。また、光軸上側のすれ違い用ＬＥＤ１と光軸下側の上部照射用ＬＥＤ６を同時に点灯することによって、発光する光が凸レンズ２を通過して光軸の上下に投影され、図１１（ｂ）に示す走行灯用の配光が形成される。

このとき、すれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６の間に介在する間隙（例えば、反射鏡３の厚み、およびＬＥＤの実装上の制約による間隔）に対応して、すれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６の間に間隙（光を発しない部分）ができる。そのため、走行灯を点灯（すれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６を点灯）したときに、カットオフライン上部に、当間隙に対応する暗部が発生する。
そこで、本実施の形態３では、投影用の凸レンズ２と反射鏡３の間に導光部材７を設置して、光の方向を変える。図１１（ａ）では、導光部材７として、板状の透明なプリズムまたは導光板を用いる。

図１２に、図１１（ａ）の反射鏡３と導光部材７の拡大図を示す。図１１（ａ）および図１２のように、凸レンズ２と反射鏡３の間に、板状の透明な導光部材７を、光軸に直交する面に対して傾けた状態に設置することで、上部照射用ＬＥＤ６が発する光を当導光部材７によって光軸側へ屈曲することができる。上部照射用ＬＥＤ６が発する光を屈曲することによって、反射鏡３の厚み（オフセットと表記）を光学的に相殺することができ、光軸から離れた位置にある上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａを、等価的に光軸上に配置することができる。なお、この導光部材７は、上部照射用ＬＥＤ６から発する光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とが平行に形成されている。

図１１（ａ）および図１２のように、導光部材７を光軸の下側に設け、反射鏡３の反射面３ｂによってカットオフラインを形成すれば、光の波長（発光色）に応じた凸レンズ２の焦点位置のずれ（収差）が緩和されて、すれ違い用ＬＥＤ１の発するカットオフライン近傍を照らす照射光が虹色に分光することが軽減される。
他方の上部照射用ＬＥＤ６が発する光は、導光部材７のプリズム効果によって分光されても、走行灯用として同時点灯されるすれ違い用ＬＥＤ１の光と混合されるため、当分光された光は視認され難い。

このように、光が入射する面と光が出射する面を平行に形成、つまり、板状に形成した透明な導光部材７を使用すれば、入射した光をクランク状に屈曲して光軸側へ近づけ、入射した光と同じ方向に出射することができる。よって、上部照射用ＬＥＤ６が発する光をオフセットすることができる。

以上より、実施の形態３によれば、前照灯用光源は、発光面の端辺１ａが直線状に形成されて、光軸上に配置されたすれ違い用ＬＥＤ１と、発光面の端辺６ａが直線状に形成されて、反射鏡３の厚みおよびＬＥＤの実装上の制約等による間隙を設けて光軸から離間して配置された上部照射用ＬＥＤ６と、端辺１ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置された反射面３ａおよび端辺６ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置された反射面３ｂを有し、反射面３ａと端辺１ａとが近接していると共に反射面３ｂと端辺６ａとが近接している反射鏡３と、反射鏡３と凸レンズ２の間に設置され、発光面３ｂから発する光を光軸側へ近づける導光部材７とを備えるように構成した。このため、一式の光源で、すれ違い灯用の配光と走行灯用の配光を形成する前照灯用光源を実現できる。また、導光部材７を使用して、光軸から離れた位置にある上部照射用ＬＥＤ６の直線状の端辺６ａを等価的に光軸上に配置するようにしたので、反射鏡３の厚み等によるすれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６の発光面の間隙を光学的に相殺することができ、走行灯点灯時にカットオフライン上部に暗部の発生しない前照灯用光源を実現できる。

また、実施の形態３によれば、導光部材７は、前照灯の光軸に直交する面に対して、上部照射用ＬＥＤ６の発光面から発する光が出射する出射面が傾斜している構成にし、さらに、当出射面と、上部照射用ＬＥＤ６の発光面から発する光が入射する入射面とを平行にした構成である。このため、入射した光を屈曲しながら、入射光と同じ方向に光を出射することができる。

なお、図１１および図１２の構成例ではすれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａを光軸に揃えて配置したので、上部照射用ＬＥＤ６が反射鏡３の厚みおよびＬＥＤの実装上の制約等（オフセット）によって光軸から離間する影響を回避するために光軸の下側に導光部材７を配置したが、反対に、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａを光軸に揃えて配置し、すれ違い用ＬＥＤ１を反射鏡３から離間するように配置してもよい。この構成にした前照灯の光学系を図１３に示し、反射鏡３と導光部材８の拡大図を図１４に示す。

図１３および図１４のように、導光部材８を光軸の上側に設ける構成によって、ＬＥＤ６側の反射鏡３の先端より凸レンズ２側に導光部材８を配置することができる。即ち、後述する実施の形態９のようにＬＥＤ間に仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４を備えながらも、その先端を反射鏡３と同じ位置にする（反射鏡３と仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の先端の開口部をＬＥＤの等価的発光面とする）ことができ、後述する実施の形態９に記載する例の反射鏡３の凸レンズ２側の先端に対して仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の開口部を後方にずらすことと同様な構成ができる。
詳細には、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２の近傍にすれ違い灯のカットオフラインを形成する導光部材８の一方の端部を配置し、上部照射用ＬＥＤ６の等価的発光面側に導光部材８の他方の端部が配置される。したがって、上部照射用ＬＥＤ６の等価的発光面は、導光部材８の厚さに対応して凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２より後方に配置されることとなり、上部照射用ＬＥＤ６の等価的発光面の輪郭を車両の前方に鮮明に投影することができる。

以上のように、この構成は、後述する下記実施の形態９において図２６を参照して説明する、後方焦点ＦＬ２上に位置する反射鏡３の端部より、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４（図２５参照）の端部を後方に配置することと同等になり、下記実施の形態９において説明する上部照射用ＬＥＤ６を個別に点灯および消灯する使用方法においては好都合となる。

なお、導光部材７，８を通過する光にはにじみおよび損失が生じるので、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａを光軸から離して設置すると共に導光部材８を付設する図１３〜図１５の前照灯より、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａを光軸上に設置して導光部材８をすれ違い灯側には導光部材を設けない図１１および図１２の前照灯の方が、使用頻度の高いすれ違い灯の損失を軽減する点と、すれ違い灯の鮮明なカットオフラインを形成する点において有利であり、一式の光源ですれ違い灯と走行灯の配光を形成する場合に好都合である。

導光部材８の板厚ｔと反射鏡３の厚みおよびＬＥＤの実装上の制約等による間隙分のオフセットＯＦＦＳＥＴとの関係は、下式（１）となる。

ここで、図１４に示す光軸に対して平行に導光部材８に入射する光の入射角（ｉ）と、導光部材８の光軸に対する傾き（θ）との関係は、（ｉ）＝（θ）である。導光部材８の相対屈折率 （ｎ）＝ｓｉｎ（ｉ）／ｓｉｎ（ｒ）から、屈折角（ｒ）を求めて上式（１）に代入すれば、導光部材８の 板厚ｔが得られる。
図示は省略するが、光軸下側の導光部材７の板厚についても同様に設定すればよい。

また、図１５のように、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａおよび上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａをそれぞれ光軸から離間して配置し、光軸の上側に導光部材８を、下側に導光部材７を設置するようにしてもよい。導光部材７，８を上下に設ければ、すれ違い用ＬＥＤ１および上部照射用ＬＥＤ６の光学的な位置が同等になり、凸レンズ２から投影されるカットオフライン上下の照射光の様子が同等になるため、カットオフラインに違和感の無い走行灯が形成できる。よって、単純なすれ違い灯と走行灯の形成には好都合である。
また、図１５の場合、上下それぞれの導光部材７，８の板厚を薄くすることができ、導光部材７，８のプリズム効果によって発生する分光が軽減される。

実施の形態４．
図１６は、本実施の形態４に係る前照灯の光学系を説明する図であり、すれ違い用ＬＥＤ１および上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表す。なお、図１６において図１〜図１５と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。ここでは、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａと反射鏡３の反射面３ａを光軸上に配置し、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａと反射面３ｂを光軸から離間して配置した走行灯用プロジェクタ式前照灯の光学系を例示する。

透明な導光部材７であっても、当導光部材７の表面に浅い角度で入射する光は全反射されるため、光の入射角度によっては導光部材７の面を反射面として使用できる。従って、図１６のように、反射鏡３と凸レンズ２（不図示）との間に設けた導光部材７の上面７ａを光軸上に配置して反射鏡３の反射面３ａと面一にすれば、上面７ａを反射面として作用させることができる。反射鏡３の反射面３ａと導光部材７の上面７ａを面一にすることにより、反射鏡３と導光部材７の位置精度を高くできる。
また、反射面３ａと面一な上面７ａがカットオフラインの上下の配光の境界を担うことになるので、上面７ａの端部を凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２の近傍に配置する。

なお、図１６では、光軸の下側に設置した導光部材７の上面７ａを反射面として利用する構成を説明したが、光軸の上側に導光部材８を設置した場合にこの導光部材８の下面を反射面として利用することも可能である。

また、図１６では、入射面と出射面が平行な形状の導光部材７を例に示したが、出射面に対して入射面が傾斜した形状の導光部材７’を使用することもできる。
図１７に、導光部材７’を用いた前照灯の光学系を示す。図１７の例では、光が出射する面に対して、光が入射する面を傾けて形成、換言すれば、三角プリズム状あるいはレンズ状に形成した透明な導光部材７’を使用する。これにより、入射した光を屈曲しながら、入射光の方向とは異なる方向に光を出射する。

例えば、図１７のように、反射鏡３と不図示の凸レンズ２の間、かつ、光軸の下側に導光部材７’を設け、当導光部材７’の光軸側の上部を厚く、下部を薄く形成すれば、通過する光は光軸側に屈曲される。これにより、上部照射用ＬＥＤ６から発した光の一部が光軸側に屈曲され、走行灯点灯時に、当屈曲された光の加勢によってカットオフライン近傍をさらに明るく照らすことができる。

以上より、実施の形態４によれば、導光部材７の一面を反射鏡３の反射面３ａと面一に配置して、反射面として作用させる構成にした。このため、反射鏡３と導光部材７を１個の部材で形成でき、ケース４に設置した際に、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２に対する反射鏡３と導光部材７の位置精度を高めることができる。また、この前照灯用光源を使用して走行灯用の配光を形成すれば、カットオフライン上部に暗部が発生しない。

また、実施の形態４によれば、導光部材７’は、前照灯の光軸に直交する面に対して、上部照射用ＬＥＤ６の発光面から発する光が出射する出射面が傾斜している構成にしたので、入射した光を屈曲して、光軸側へ近づけて出射することができる。さらに、導光部材７’は、入射面に対して出射面を傾斜させるようにしたので、上部照射用ＬＥＤ６から導光部材７’へ入射した光を、すれ違い用ＬＥＤ１が担当する照射域に導くことができ、すれ違い用ＬＥＤ１が照射する部分の明るさを増加することができる。また、走行灯点灯時に、カットオフライン近傍をさらに明るく照らす光源が実現できる。

なお、図示は省略するが、導光部材７と同様に、導光部材８の入射面を出射面に対して傾斜させ、すれ違い用ＬＥＤ１の発した光を、上部照射用ＬＥＤ６が担当する照射域に導くことも可能である。
また、上記においては、明暗の境界となるカットオフラインを鮮明にすることに注目しているが、上記構成に更なる光学的技法を付加することによって、さらに好ましい配光を形成することも可能である。そのために、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２の近傍に配置する導光部材の上面端部の位置は厳密な意味で凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２に制限されることは無い。同様に、反射面とＬＥＤの直線状の端辺の位置関係は、厳密な意味で直線状に形成された発光面の端辺を通る直線と、厳密な意味で光軸に平行な直線に制限されることは無い。換言すれば、上記反射面は光軸と発光面の間に位置し、光軸に平行な直線と発光面の直線状端辺に平行な直線とによって形成された面であればよい。

実施の形態５．
上記実施の形態４では、反射鏡３の反射面３ａと導光部材７の上面７ａを反射面として作用させる構成にしたが、導光部材７の上面７ａを反射鏡３の反射面３ａとして作用させ、反射鏡３を省略することも可能である。
図１８は、本実施の形態５に係る前照灯の断面図を示し、図１〜図１７と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図１８では、すれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６のヒートシンクを兼ねた保持部材３０が、凸レンズ２と導光部材７を保持している。また、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａを前照灯の光軸上に配置すると共に発光面を光軸の上側に配置する。導光部材７の上面７ａを光軸上に配置して、すれ違い用ＬＥＤ１の発する光を反射させて、カットオフライン近傍を明るく照らす。
この構成の場合にも、上記実施の形態４と同様、導光部材７の上面７ａがカットオフラインの上下の配光の境界を担うことになるので、上面７ａの端部を凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２（不図示）の近傍に配置する。

また、前照灯の光軸から離間して配置した上部照射用ＬＥＤ６から発する光が、導光部材７を透過して光軸側へ屈曲するので、光軸から端辺６ａまでの距離を光学的に相殺することができる。さらに、導光部材７の上面７ａは、上部照射用ＬＥＤ６から導光部材７へ入射した光を内部で反射する反射鏡としても作用するので、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を反射させて、カットオフライン近傍を明るく照らす。

以上より、実施の形態５によれば、前照灯用光源は、光軸上に反射鏡として作用する上面７ａを有した導光部材７と、発光面の端辺１ａが直線状に形成されて、光軸上または光軸の近傍に配置されたすれ違い用ＬＥＤ１と、光軸から離れた位置にある上部照射用ＬＥＤ６を備え、すれ違い用ＬＥＤ１の直線状の端辺１ａに平行な直線と光軸に平行な直線とによって形成される面に配置された反射面となる導光部材７の上面７ａとすれ違い用ＬＥＤ１の直線状の端辺１ａとを近接して配置した。このため、すれ違い用ＬＥＤ１の発する直接光に、反射面として作用する導光部材７の上面７ａで反射した反射光が合成されて、等価的に端辺１ａから発光面の法線方向に発する光の強度を高めることができる。よって、このすれ違い用ＬＥＤ１の発する光によってすれ違い灯のカットオフライン近傍を明るく照らし、鮮明なカットオフラインを形成する。
また、導光部材７を使用して、光軸から離れた位置にある上部照射用ＬＥＤ６の直線状の端辺６ａを等価的に光軸上に配置するようにしたので、ＬＥＤの実装上の制約等によるすれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６の間隙を光学的に相殺することができ、走行灯点灯時にカットオフライン上部に暗部を発生しない。
さらに、上部照射用ＬＥＤ６の発する直接光に、反射面として作用する導光部材７の上面７ａで反射した反射光が合成されて、等価的に端辺６ａから発光面の法線方向に発する光の強度を高めることができる。よって、この上部照射用ＬＥＤ６の発する光によってカットオフライン近傍を明るく照らす。
上記より、一式の光源で、すれ違い灯用の配光と走行灯用の配光を形成する前照灯用光源を実現できる。
なお、上記においては、明暗の境界となるカットオフラインを鮮明にすることに注目しているが、上記構成に更なる光学的技法を付加することによって、さらに好ましい配光を形成することも可能である。そのために、導光部材７の上面７ａの位置は、厳密な意味で光軸に制限されることは無く、光軸と発光面の間に配置すればよい。また、導光部材７の上面端部の位置は厳密な意味での凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２に制限されること無く、その近傍に配置される構成でも構わない。

実施の形態６．
図１９は、実施の形態６に係る前照灯の光学系を説明する図であり、すれ違い用ＬＥＤ１および上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表す。なお、図１９において図１〜図１８と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図１９では、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａと導光部材８の下面８ａを光軸上に配置し、当下面８ａを反射面として利用して端辺６ａから法線方向に発する光を強くする。また、光軸の上方に、光軸から離間してすれ違い用ＬＥＤ１を配置し、すれ違い用ＬＥＤ１の発する光を導光部材８で屈曲させて光軸側に近づける。また、導光部材８の下面８ａは、上部照射用ＬＥＤ６が発する光を反射する反射面として作用するだけでなく、すれ違い用ＬＥＤ１から導光部材８へ入射した光を内部で反射する反射鏡としても作用する。

このとき、すれ違い用ＬＥＤ１の発する光の一部は、導光部材８に入射する面で反射される。この反射された光を、導光部材８の後方に設けた補助反射鏡９（第２の反射面）によって反射し、再度、導光部材８へ導く。これにより、すれ違い用ＬＥＤ１の発する光を有効に活用することができる。

図２０は、実施の形態６に係る前照灯の光学系の変形例を説明する図であり、すれ違い用ＬＥＤ１および上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表す。図２０では、すれ違い用ＬＥＤ１の端辺１ａと導光部材７の上面７ａを光軸上に配置し、当上面７ａを反射面として利用して端辺１ａから法線方向に発する光を強くする。また、光軸の下方に、光軸から離間して上部照射用ＬＥＤ６を配置し、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を導光部材７で屈折させ、光軸側に近づける。また、導光部材７の上面７ａは、すれ違い用ＬＥＤ１が発する光を反射する反射面として作用するだけでなく、上部照射用ＬＥＤ６から導光部材７へ入射した光を内部で反射する反射鏡としても作用する。

このとき、図１９の場合と同様に、上部照射用ＬＥＤ６の発する光の一部は、導光部材７に入射する面で反射される。この反射された光を、導光部材７の後方に設けた補助反射鏡１０（第２の反射面）によって反射し、再度、導光部材７へ導く。これにより、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を有効に活用することができる。

以上より、実施の形態６によれば、前照灯用光源は、導光部材７，８の光源側に、導光部材７，８の入射面で反射した光を再び当入射面に向けて反射する補助反射鏡９，１０（第２の反射面）を備えるように構成した。このため、すれ違い用ＬＥＤ１または上部照射用ＬＥＤ６から発した光を有効に活用することができ、少ない電力で、前方を明るく照らす前照灯用光源が実現できる。

実施の形態７．
図２１は、本実施の形態７に係る前照灯の光学系を説明する図であり、上部照射用ＬＥＤ６の側方から見たときの上下方向（垂直方向）の様子を表す。なお、図２１において図１〜図２０と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
ここでは、上部照射用ＬＥＤ６の端辺６ａと反射面３ｂを光軸から離間して配置した前照灯の光学系を例示し、光軸より上方のすれ違い用ＬＥＤ１等は図示を省略している。本実施の形態７でも、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を導光部材７で屈曲させて離間分をオフセットするが、この導光部材７として、光を入射する面および出射する面に加え、入射した光を内部で反射する反射面７ｂ（第２の内側反射面）を備えた導光部材７”（プリズム）を使用する。

例えば、図２１のように、反射鏡３’と不図示の凸レンズ２の間、かつ、光軸の下側に導光部材７”を設置し、導光部材７”の入射面および出射面を光軸に直交させて配置する。導光部材７”には、入射した光を内部で２回、９０度ずつ反射させる反射面７ｂ（第２の内側反射面）が２面形成されており、導光部材７”を通過した光が光軸側に屈曲される。これにより、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を光軸側に屈曲して、光軸から端辺６ａまでの距離（図２１ではオフセットと表記）を光学的に相殺することができ、端辺６ａを等価的に光軸上に配置することができる。

なお、図２１の構成においては、導光部材７”の反射面７ｂ（第２の内側反射面）によって入射光を屈曲するため、光の分光は軽減される。一方、上部照射用ＬＥＤ６の発光面に対して充分な面積の反射面７ｂ（第２の内側反射面）を要するため、上部照射用ＬＥＤ６は上記反射鏡３の厚みおよびＬＥＤの実装上の制約等による間隙以上に光軸から大きく離して配置する必要がある。

ＬＥＤを等価的に光軸上に配置する導光部材７”の構成としては、例えば図２２のような構成も考えられる。図２２では、上部照射用ＬＥＤ６の発光面を光軸と平行に配置して、上部照射用ＬＥＤ６から光軸側へ光を発する構成にし、上部照射用ＬＥＤ６と光軸の間に導光部材７”を設置する。この導光部材７”は、入射面を光軸と平行に形成すると共に出射面を光軸に直交させて形成し、入射面から入射した光を内部の反射面７ｂで１回反射し、９０度屈曲して光軸と平行な方向に出射する。

しかしながら、図２２の構成においては、上部照射用ＬＥＤ６を実装する面（水平方向）が、不図示のすれ違い用ＬＥＤ１を実装する面（垂直方向）と異なるため、前照灯の構造が複雑になり、光学的な位置精度の確保が困難となる。また、上部照射用ＬＥＤ６の発光面が光軸と平行な方向を向くため、これに合わせて反射鏡３’を光軸に対して直交させて配置する必要がある。
このように、図２２の構成例は、本発明の構成より複雑であり、本発明の「発光面を前照灯の光軸に対して垂直に配置する」構成から逸脱するため、参考扱いとする。

以上より、実施の形態７によれば、導光部材７”は、上部照射用ＬＥＤ６の発光面から発する光の入射する面と、当光を内部で反射する反射面７ｂ（第２の内側反射面）と、当光を出射する面とを有する構成にした。このため、上部照射用ＬＥＤ６を光軸から大きく離間して配置した場合でも、上部照射用ＬＥＤ６の発する光を導光部材７”で屈曲させて離間分をオフセットすることができる。よって、走行灯点灯時にカットオフライン上部に暗部の発生しない前照灯用光源を実現できる。

実施の形態８．
図２３は、本実施の形態８に係る走行灯用プロジェクタ式前照灯の光学系を説明する図であり、図２３（ａ）はすれ違い用ＬＥＤ１と上部照射用ＬＥＤ６の各発光面Ａ〜Ｊを凸レンズ２側から見た正面図、図２３（ｂ）は側面図である。なお、図２３において図１〜図２２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
すれ違い用ＬＥＤ１を複数のＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊで構成すると共に、上部照射用ＬＥＤ６を複数のＬＥＤ６Ａ〜６Ｅで構成する。また、反射鏡３の反射面３ａ，３ｂのうち、車両の対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄを、下方へ傾斜する形状に形成する。そのため、車両の対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄが、車両の歩道側に位置する反射面３ａ，３ｂに比べて低い位置に配置されている。

図２４に、ＬＥＤ１Ｆ〜１ＪおよびＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの発光面Ａ〜Ｊを全て点灯した場合の、車両前方に照射された照射光の様子を示す。図２３の発光面Ａ〜Ｊに対応する照射領域を、図２４ではＡ〜Ｊと表記する。
前照灯の光軸の上側に配置されたＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊの発光面Ｆ〜Ｊの下部端辺、車両の対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄ、および車両の歩道側に位置する反射面３ａ，３ｂによってカットオフラインを形成し、当ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊによってカットオフラインの下側を照らしてすれ違い灯用の配光を形成する。つまり、カットオフラインは車両の対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄと、車両の歩道側に位置する反射面３ａ，３ｂの屈曲に相当する屈曲を備え、車両前方の歩道側は高い位置まで照らし、車両前方の対向車線側は対向車を運転するドライバを眩惑することが無い低い位置を照らすすれ違い灯用の配光を実現することができる。

他方、前照灯の光軸の下側に配置されたＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの発光面Ａ〜Ｅから発した光は、屈曲したすれ違い灯のカットオフラインの上側を照らす。つまり、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの発する光を、ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊの発する光と合わせて、走行灯用の配光を形成する。

なお、図２３では図示を省略しているが、反射鏡３と不図示の凸レンズ２の間に導光部材７（または導光部材８）を設置して、反射鏡３の厚みおよびＬＥＤの実装上の制約等による間隙は光学的に相殺する。

以上より、実施の形態８によれば、反射鏡３の反射面３ａ，３ｂは、車両の対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄと車両の歩道側に位置する反射面領域３ａ，３ｂとに区画され、当対向車線側に位置する反射面領域３ｃ，３ｄが車両の歩道側に位置する反射面領域３ａ，３ｂより下方に形成される構成にした。このため、車両前方に照射された光は、対向車を運転するドライバを眩惑しない低い位置の水平な対向車線側配光と、対向車線側より高い位置まで照らす歩道側の配光を組み合わせたすれ違い灯用のカットオフラインを形成する前照灯用光源を実現できる。

なお、図２３および図２４では、左側通行用を想定し、車両の左側を歩道側、右側を対向車線側として、反射鏡３の右側を斜め下方へ傾斜させた形状にしたが、右側通行用であれば、車両の右側が歩道側、左側が対向車線側となり、反射鏡３の左側を斜め下方へ傾斜させた形状にすればよい。
また、反射鏡３の反射面３ａと導光部材７の上面７ａを面一にして、上面７ａを反射面として作用させる場合（上記実施の形態３の構成）には、上面７ａの一部を傾斜させて、反射鏡３の反射面３ａおよび反射面領域３ｃと面一になるよう形成すればよい。

実施の形態９．
上記実施の形態８では、上部照射用ＬＥＤ６を成すＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを同時に点灯する場合を説明したが、本実施の形態９ではＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを個別に点灯および消灯する前照灯を説明する。
図２５は、本実施の形態９に係る走行灯用プロジェクタ式前照灯の光学系を説明する図であり、図２５（ａ）はすれ違い用ＬＥＤ１（ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊ）と上部照射用ＬＥＤ６（ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ）の各発光面Ａ〜Ｊを凸レンズ２側から見た正面図、図２５（ｂ）は側面図である。なお、図２５において図１〜図２４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態９では、個別に点灯および消灯するＬＥＤ６Ａ〜６Ｅに対して、それぞれのＬＥＤを仕切る仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４を設置している。

図２６は、反射鏡３と仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の配置関係を説明する図である。仕切り用反射鏡１１−１は両面とも反射面になっており、片方の反射面でＬＥＤ６Ａの発する光を反射し、もう片方の反射面でＬＥＤ６Ｂの発する光を反射する。つまり、両側を反射鏡で挟まれた個々の区画の中に入射したＬＥＤの発した光が両反射面で反射されながら出射（開口部）側へ導かれる。また、反射鏡３の凸レンズ２に近い側の端部を凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２の近傍に配置し、この仕切り用反射鏡１１−１の凸レンズ２側端部（開口部）を、反射鏡３の凸レンズ２側の端部より後方の上部照射用ＬＥＤ６側に配置する。仕切り用反射鏡１１−２〜１１−４も同様に配置する。
つまり、カットオフラインを形成する反射鏡３の凸レンズ２側端部を凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２近傍に配置して、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの照射光の輪郭を形成する仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の凸レンズ２側端部（開口部）を、凸レンズ２の後方焦点ＦＬ２から後方へ遠ざけることにより、凸レンズ２によってカットオフラインを形成する平行光が照射され、仕切り用反射鏡の開口部の形状の実像が投影される。したがって、凸レンズ２から投影されるＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の開口部の輪郭、即ち、それぞれの照射光の輪郭が鮮明になる。

図２７に、ＬＥＤ６Ｄを消灯し、残りのＬＥＤ１Ｆ〜１ＪおよびＬＥＤ６Ａ〜６Ｃ及び６Ｅを全て点灯した場合の、車両前方に照射された照射光の様子を示す。ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの発光面Ａ〜Ｅを仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４で仕切ることにより、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの照射光（図２７のＡ〜Ｅ）それぞれの輪郭が鮮明になる。

なお、本実施の形態９では、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅの照射光それぞれの輪郭を鮮明にするために、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４を使用する構成にしたが、この構成に限定されるものではない。上記実施の形態３において図１３および図１４を参照して説明したように、導光部材８を光軸の上側で、反射鏡３の凸レンズ２側に設ければ、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４は当導光部材８の厚さに対応して凸レンズ２から後方に遠ざけられ上部照射用ＬＥＤ６の発光面Ａ〜Ｅそれぞれの輪郭を鮮明に投影することができる。このため、図１３および図１４の構成は、導光部材８を用いることで本実施の形態９のように、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の端部を後方に配置することと同等になる。

また、図２５〜図２７では、ＬＥＤ１Ｆ〜１ＪおよびＬＥＤ６Ａ〜６Ｅをそれぞれ横一列に配置したが、上記実施の形態８のように反射鏡３の形状に合わせて上下方向にずらして配置してもよい。

ここで、光軸より下方に配置されたＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを個別に点灯および消灯するＬＥＤ点灯装置の回路構成例を説明する。図２８は、本実施の形態９に係る前照灯を点灯制御するＬＥＤ点灯装置の回路図である。また、図２９は、実施の形態９に係る前照灯の光学系へ、対向車２００の発する光が入射する様子を説明する図である。
この例では、ＬＥＤの周囲の明るさに応じて電圧を発生する特性を利用して、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを発光素子としてだけでなく、受光素子としても使用する。たとえば、図２９に示すように、自車両の前照灯のＬＥＤ６Ａ〜６Ｅが対向車２００の前照灯が発する光を受光したとき、当受光したＬＥＤの発生する電圧が高くなるので、当受光したＬＥＤを点灯しなければ、対向車の前照灯に対して光を発することが無い。つまり、対向車２００を運転するドライバを眩惑しない前照灯を実現することができる。
もちろん、点灯中、即ち電圧を印加しているＬＥＤに外部から光を照射しても、上記電圧の変化を得ることはできないので、点灯しているＬＥＤを一瞬消灯し、受光素子状態にして、上記操作をおこなう。そしてこの消灯動作中に、対向車２００の明るさを検知して電圧が高くなったＬＥＤに対して、再びＬＥＤを点灯するときに点灯動作を行なわなければ（消灯すれば）、上記動作となる。

ＬＥＤ点灯装置１００は車載電源１０１の直流電圧を利用してすれ違い用ＬＥＤ１（ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊ）および上部照射用ＬＥＤ６（ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ）を点灯する装置であり、制御部１０３と、制御電源部１０４と、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊに対して電力を供給する出力部１０５Ａ〜１０５Ｊと、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊが受光したとき発生する電圧を制御部１０３に入力する入力部１０６Ａ〜１０６Ｊと、入力インタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）部１０８とを備える。車載電源１０１は、ＬＥＤ点灯装置１００に直流電圧を供給する電源であり、点灯スイッチ１０２によってＬＥＤ点灯装置１００への直流電圧が供給または遮断される。また、このＬＥＤ点灯装置１００には車両側の点灯指示装置１０９が接続され、入力Ｉ／Ｆ部１０８を介して制御部１０３へ、ＬＥＤ点灯形態（走行灯およびすれ違い灯）の指示が入力される。

制御部１０３は、制御電源部１０４から電源供給を受けて動作し、入力Ｉ／Ｆ部１０８を介して点灯指示装置１０９から走行灯の点灯指示が入力されると出力部１０５Ａ〜１０５Ｊへ点灯用ＦＥＴ操作出力を行い、出力部１０５Ａ〜１０５ＪからＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊへ給電して点灯する。また、制御部１０３は、入力Ｉ／Ｆ部１０８を介して点灯指示装置１０９からすれ違い灯の点灯指示が入力されると、出力部１０５Ｆ〜１０５Ｊへ点灯用ＦＥＴ操作出力を行い、出力部１０５Ｆ〜１０５ＪからＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊへ給電して点灯する。

出力部１０５Ａ〜１０５Ｊそれぞれは、スイッチング素子ＦＥＴ（ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ）と、コイルＬと、ダイオードＤとから構成される。スイッチング素子ＦＥＴが、制御部１０３の点灯用ＦＥＴ操作出力に応じてスイッチング動作すると、スイッチング素子オン時にコイルＬに電流が流れて磁気エネルギを蓄積し、その磁気エネルギがスイッチング素子オフ時に電流となってダイオードＤを介してＬＥＤに流れる。このスイッチング動作の繰り返しにより、車載電源１０１の直流電源からＬＥＤ点灯用の電力を生成し、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊへ出力する。

入力部１０６Ａ〜１０６Ｊそれぞれは、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊを受光素子として使用する場合に、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊの電圧を増幅器１０７で増幅して制御部１０３へ入力する。

制御部１０３は、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊを受光素子として使用する場合、出力部１０５Ａ〜１０５Ｊを制御してＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊへの給電を一時的に停止し、給電停止中に入力部１０６Ａ〜１０６Ｊから入力される電圧に基づいて受光有無を判定する。制御部１０３はこの判定結果に基づいて、受光したＬＥＤの出力部を制御して給電を停止し、当ＬＥＤを消灯する。なお、この例では、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ，１Ｆ〜１Ｊのうち、上部照射用ＬＥＤ６を成すＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを受光素子として使用することとし、制御部１０３はＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを極短時間消灯し（例えば、１秒の点灯に対して１ｍ秒消灯する）、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅそれぞれの位置での受光の有無を判定する。そして、例えばＬＥＤ６Ｄが対向車２００の明かりを受光していると判定している期間、制御部１０３から出力部１０５Ｄに消灯の指示を出す（または点灯の指示を出さない）。なお、受光有無判定はドライバの視覚では認識されにくい極短時間の消灯時間（例えば、１秒の点灯に対して１ｍ秒消灯する）の中で行う。なお、車両の左右の前照灯を交互に消灯して受光有無を判定すれば、さらに当消灯動作はドライバに認識されにくくなる。

なお、上記説明では、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを個別に点灯および消灯する際に照射光の輪郭を鮮明にするために、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４を使用したが、導光部材によって代替することもできる。
図３０は、本実施の形態９に係る前照灯の光学系の変形例を説明する図であり、光軸の下側に上部照射用ＬＥＤ６を成すＬＥＤ６Ａ〜６Ｅを配置すると共に、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅそれぞれの発光面と対向する位置に導光部材７−１〜７−６を配置する。隣接する導光部材７−１と導光部材７−２の間に間隙を設けることにより、相対する側面７ｃを仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４の反射面として作用させることができる。導光部材７−２〜７−５についても同様である。従って、ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅが発する光は、対向する導光部材７−１〜７−５の内部に入射して側面７ｃで反射しながら不図示の凸レンズ２の方向に導かれる。導光部材７−１〜７−５の出射面（凸レンズ２に対向する面）それぞれには、鮮明に区画化された等価的発光面が形成される。
このように、相対する側面７ｃの間の薄い空気の層を仕切りとして利用することができ、仕切り用反射鏡１１−１〜１１−４による仕切りよりさらに薄い仕切りを実現できる。

なお、図３０では、直方体状の導光部材７−１〜７−５を使用したが、側面７ｃを反射面として利用できる形状であれば、導光部材７−１〜７−５の形状は任意でよい。例えば、導光部材７−１〜７−５を入射面側が狭く、出射面側が広いホーン（角錐台）のような傾斜面を構成する側面７ｃを備えた形状にすれば、入射面（ＬＥＤの光を導光部材に取り入れる面）の近傍においても反射面（内部の反射面）に対する入射光（導光部材の中に入った光）の角度が鋭角になり、入射した光は側面７ｃによって効率よく反射される。つまり、ホーン（角錐台）状の導光部材を使用すれば、側面７ｃでの光の反射がより効果的になり、ＬＥＤの発した光を効率よく導光部材の出射側に導くことができ、車両の前方を明るく照らすことができる。

さらに、図３１に示すように、導光部材７−１〜７−５の上面７ａを前照灯の光軸と平行になるよう形成し、入射面および出射面を、光軸の直交方向に対して傾けて形成してもよい。この導光部材７−１〜７−５を用いた前照灯の光学系を、すれ違い用ＬＥＤ１（ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊ）および上部照射用ＬＥＤ６（ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ）の側方から見た様子を図３２に示す。導光部材７−１〜７−５の上面７ａにおいては、すれ違い用ＬＥＤ１（ＬＥＤ１Ｆ〜１Ｊ）の発する光を反射しながら、導光部材７−１〜７−５が上部照射用ＬＥＤ６（ＬＥＤ６Ａ〜６Ｅ）のオフセットを補正して、上部照射用ＬＥＤ６が発する光を光軸側に導くことができる。

以上より、実施の形態９によれば、上部照射用ＬＥＤ６の発光面は複数に区画され、区画毎に点灯および消灯するように構成した。このため、車両前方の任意の部分に光を照射する前照灯用光源を実現できる。

また、実施の形態９によれば、前照灯用光源には、受光素子として使用することのできる発光素子（例えば、ＬＥＤ）を使用し、受光を検知した発光素子を消灯するように構成した。このため、走行灯を点灯しながらも、対向車が存在する方向には光を照射しない、つまり対向車を運転するドライバを眩惑しない前照灯を、光学センサを別に誂えることなく実現できる。

実施の形態１０．
上記実施の形態１〜９では光源にＬＥＤを用いたが、本実施の形態１０では蛍光材を励起して発光させる構成の光源を用いる場合を説明する。
図３３は、実施の形態１０に係るすれ違い用プロジェクタ式前照灯の構成を示す断面図であり、図１〜図３２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。実施の形態１０に係る前照灯においては、光軸に対して蛍光体２０の発光面を垂直に配置し、蛍光体２０の発光面に向けてレーザ発振器２１からレーザ光を照射する。あるいは、レーザ発振器２１の代わりに青色のＬＥＤの発する青色光を蛍光体２０に向けて照射しても、電子線や電磁波を蛍光体２０に向けて照射してもよい。この蛍光体２０の発光面はその端辺２０ａの形状を直線状に形成して、端辺２０ａを光軸上に配置すると共に、反射鏡３の反射面３ａを光軸上に形成する。このように、レーザ発振器２１とそのレーザ光、および蛍光体２０で光源を構成した場合でも、蛍光体２０の端辺２０ａから法線方向に発する光を強くすることができ、カットオフラインが鮮明になる。

なお、図３３では、反射鏡３を変形して、蛍光体２０のヒートシンク、および凸レンズ２とレーザ発振器２１の保持部材を兼用するように構成している。
また、図３３では、光軸の上方にレーザ発振器２１と蛍光体２０を配置してすれ違い灯を構成したが、これに限定されるものではなく、光軸の下方にもレーザ発振器２１と蛍光体２０を配置してすれ違い灯と組み合わせ、走行灯を構成することも可能である。

以上より、実施の形態１０によれば、前照灯用光源は、蛍光体２０で形成された発光面を励起して発光させる構成にした。このため、励起部（レーザ発振器２１）と発光面（蛍光体２０）を分離して配置でき、励起部と発光面が一体になったＬＥＤに比べて、それぞれの部材が発する発熱を緩和することができる。

なお、上記実施の形態１〜１０に係る前照灯は、ヘッドランプとして使用するだけでなく、ヘッドランプの配光および明るさを補うスポットランプおよびフォグランプ等の補助灯としても使用可能である。

これ以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る前照灯用光源は、発光面の端辺から法線方向に発する光の強度を高めたので、発光面を光軸に垂直に配置して光を車両前方に投影するプロジェクタ式の前照灯の光源などに用いるのに適している。

１ （すれ違い用）ＬＥＤ、１Ｆ〜１Ｊ，６Ａ〜６Ｅ ＬＥＤ、１ａ，６ａ 端辺、２，２ａ〜２ｃ 凸レンズ、３ 反射鏡、３ａ，３ｂ 反射面、４ ケース、５ 前面レンズ、６ 上部照射用ＬＥＤ、７，７’，７”，８ 導光部材、７ａ 上面、７ｂ 反射面、７ｃ 側面、９，１０ 補助反射鏡、１１−１〜１１−４ 仕切り用反射鏡、２０ 蛍光体、２１ レーザ発振器、３０ 保持部材、１００ ＬＥＤ点灯装置、１０１ 車載電源、１０２ 点灯スイッチ、１０３ 制御部、１０４ 制御電源部、１０５Ａ〜１０５Ｊ 出力部、１０６Ａ〜１０６Ｊ 入力部、１０７ 増幅器、１０８ 入力Ｉ／Ｆ部、１０９ 点灯指示装置、２００ 対向車

Claims (17)

1. 前照灯の光軸に対して垂直に配置された発光面から発する光を、凸レンズを通して車両前方に照射する前照灯用光源であって、
   前記発光面の端辺が、直線状に形成されて、前記光軸から離間して配置された光源と、
   前記光軸に平行な直線と前記発光面の前記直線状の端辺に平行な直線とによって形成され前記光軸と前記発光面の間に位置する面に設けられ、前記光源から発せされた光を反射する反射面と、
   前記反射面と前記凸レンズの間に、前記発光面から発せられた光を前記光軸側へ近づける導光部材とを備えたことを特徴とする前照灯用光源。
2. 前照灯の光軸に対して垂直に配置された発光面から発する光を、凸レンズを通して車両前方に照射する前照灯用光源であって、
   前記発光面の端辺が、直線状に形成されて、前記光軸から離間して配置された光源と、
   前記発光面から発せられた光を前記光軸側へ近づける導光部材とを備え、
   前記導光部材は、前記光軸に平行な直線と前記発光面の前記直線状の端辺に平行な直線とによって形成される面に対応する平面を有し、当平面の内側を前記光源から発せられた光を反射する反射面とすることを特徴とする前照灯用光源。
3. 前記反射面は、前記車両の対向車線側に位置する領域と歩道側に位置する領域とに区画され、当対向車線側に位置する領域が当歩道側に位置する領域より下方に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の前照灯用光源。
4. 前記光源の発光面は、前記光軸の上方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
5. 前記光源の発光面は、前記光軸の下方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
6. 前記光源の発光面は、前記光軸の上方および下方にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
7. 前記光源の発光面は複数に区画され、当区画毎に点灯および消灯することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
8. 前記導光部材の前記平面の外側を、前記光源から発せられた光を反射する反射面とすることを特徴とする請求項２記載の前照灯用光源。
9. 前記導光部材は、前記光軸に直交する面に対して、前記光源から発せられた光が出射する出射面が傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の前照灯用光源。
10. 前記導光部材は、前記光源から発せられた光が入射する入射面と、前記出射面が平行であることを特徴とする請求項９記載の前照灯用光源。
11. 前記導光部材は、前記光源から発せられた光が入射する入射面に対して、前記出射面が傾斜していることを特徴とする請求項９記載の前照灯用光源。
12. 前記導光部材の入射面で反射した、前記光源から発せられた光を当入射面に向けて反射する第２の反射面を備えたことを特徴とする請求項９記載の前照灯用光源。
13. 前記導光部材は、前記光源から発せられた光が入射する入射面と、当入射した光を前記導光部材内部で反射する第２の内側反射面と、当第２の内側反射面が反射した光を出射する出射面とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の前照灯用光源。
14. 前記光源は、蛍光材を用いて形成された前記発光面を励起して発光させる構成であることを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
15. 前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源。
16. 請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項記載の前照灯用光源を使用することを特徴とする前照灯。
17. 前記前照灯用光源には、受光素子として使用することのできる発光素子を使用し、当受光素子を兼ねる発光素子が外部から前記前照灯に入射された光を検知したときは、当発光素子を点灯しないことを特徴とする請求項１６記載の前照灯。

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