WO2017064753A1 - 前照灯用光源及び移動体用前照灯 - Google Patents

前照灯用光源及び移動体用前照灯 Download PDF

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light emitting
light source
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宗晴 桑田
大澤　孝
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三菱電機株式会社
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    • F21W2102/16—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions having blurred cut-off lines

Definitions

  • the present invention relates to a headlamp for a moving body, and more particularly to its light source.
  • a light bulb using a tungsten filament as a light emitter, a discharge lamp that emits light by arc discharge, and the like are used as a light source of a vehicle headlamp.
  • LEDs light emitting diodes
  • the LED has a long lifespan, can secure the brightness necessary for the headlamp with low power consumption, and can stabilize the brightness by simple control that supplies a constant current. It is suitable as a light source for a commercial headlamp.
  • the LED has many variations in size and brightness, and the number of light sources used to form the light distribution of the headlamp and the shape of each light source can be arbitrarily selected. For this reason, it is possible to realize a headlight with a novel design or a headlight with a small design that could not be realized due to the limitation of the number or shape of the light sources.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a headlamp having a light source, a reflecting mirror that reflects light emitted from the light source, and a projection lens that projects light reflected by the reflecting mirror to the front of the vehicle.
  • Patent Documents 2 and 3 also disclose a headlamp in which an LED is used as a light source and a reflecting mirror and a projection lens are formed of an integral transparent member.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light source for headlamps that can shorten the focal length without increasing the number of parts. Moreover, it aims at providing the headlamp for moving bodies using this light source for headlamps.
  • a light source for a headlamp according to the present invention includes a light emitting element, a reflecting surface portion that reflects light emitted from the light emitting element, and a light guide member that includes a projection lens portion that projects light reflected by the reflecting surface portion to the front of the moving body.
  • the light emitting element is shifted from the optical axis of the projection lens unit
  • the reflecting surface unit is a concave mirror having an optical axis and one focal point on the optical axis
  • the optical axis of the reflecting surface unit and the reflecting surface unit Is arranged between the projection lens unit and the focal point of the projection lens unit on the optical axis of the projection lens unit
  • the optical axis of the reflection surface unit is the center of the light emitting surface of the light emitting element.
  • the projection lens unit is arranged in a direction passing through the center of the projection lens unit.
  • the moving body headlamp of the present invention includes the headlamp light source.
  • the light source for headlamps of the present invention can shorten the focal length without increasing the number of parts as compared with a structure provided with an auxiliary convex lens. Moreover, according to this invention, the headlamp for moving bodies using this light source for headlamps can be obtained.
  • FIG.2 (a) is a front view of the light guide member shown in FIG.
  • FIG. 2B is a rear view of the light guide member shown in FIG.
  • FIG.2 (c) is a side view of the light guide member shown in FIG.
  • FIG. 2D is a plan view of the light guide member shown in FIG.
  • FIG. 2E is a bottom view of the light guide member shown in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG. 2. It is explanatory drawing which shows the other example of the light distribution of a passing lamp.
  • FIG. 6A is a front view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a rear view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 6C is a side view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 6D is a plan view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 6E is a bottom view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 7A is a front view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 7B is a rear view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 7C is a side view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 7D is a plan view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 7E is a bottom view of another light guide member according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows the other example of the light distribution of a passing lamp.
  • FIG. 9A is a front view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 9B is a rear view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 9C is a side view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 9D is a plan view of another light guide member according to the first embodiment.
  • FIG. 9E is a bottom view of another light guide member according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows the other example of the light distribution of a passing lamp. It is a perspective view of the other light source for headlamps which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light source 100 for headlamps.
  • FIG. 2A is a front view of the light guide member 3 shown in FIG.
  • FIG. 2B is a rear view of the light guide member 3 shown in FIG.
  • FIG.2 (c) is a side view of the light guide member 3 shown in FIG.
  • FIG. 2D is a plan view of the light guide member 3 shown in FIG.
  • FIG. 2E is a bottom view of the light guide member 3 shown in FIG.
  • the light source 100 for headlamps of Embodiment 1 comprised, for example for vehicle-mounted is demonstrated.
  • the light emitting element 1 is a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (Light Emitting Diode, LED), an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED), or a laser diode (Laser Diode, LD).
  • the light emitting element 1 emits light from the light emitting surface 11 when energized.
  • the light emitting element 1 is fixed to the fixing member 2.
  • the fixing member 2 is, for example, a substrate for a semiconductor light emitting element, and also serves as a heat radiating member that releases heat generated by the light emitting element 1.
  • the light guide member 3 is disposed so as to face the light emitting surface 11 of the light emitting element 1.
  • the light guide member 3 is integrally formed of a transparent resin such as acrylic or polycarbonate, or glass, for example.
  • the light guide member 3 includes an incident surface portion 31 on which light emitted from the light emitting element 1 is incident, a reflective surface portion 32 that reflects light incident from the incident surface portion 31, and condenses the light reflected by the reflective surface portion 32 to front the vehicle. And a projection lens unit 33 for projecting onto the projector.
  • the light guide member 3 is provided with a light distribution forming reflection surface portion 34 between the incident surface portion 31 and the reflection surface portion 32.
  • the light distribution forming reflecting surface portion 34 is for reflecting a part of the light incident on the incident surface portion 31 to form a light distribution when used as a passing light of an in-vehicle headlamp.
  • Fig. 3 shows an example of the light distribution of the passing lamp of the in-vehicle headlamp.
  • the light distribution forming reflection surface portion 34 reflects the light toward the vehicle rear side of the light incident on the incident surface portion 31, so that the light distribution of the headlamp light source 100 is cut off as shown in FIG.
  • the light distribution illuminates only below.
  • the cut-off line CL corresponds to the end side 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34, and the light distribution near the cut-off line CL is determined according to the shape of the end side 35.
  • the light-emitting element 1, the fixing member 2, and the light guide member 3 constitute a headlamp light source 100. That is, the headlamp light source 100 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is a light source for a passing lamp.
  • the projection lens unit 33 has a convex lens shape, and has an optical axis C1 and a focal point F1 on the optical axis C1.
  • the light emitting element 1 is disposed so as to be shifted from the optical axis C1 of the projection lens unit 33, and specifically, is disposed below the optical axis C1. Further, the light emitting element 1 is provided at a position and a direction in which the normal line N in the central portion of the light emitting surface 11 is orthogonal to the optical axis C ⁇ b> 1 of the projection lens unit 33.
  • the reflection surface portion 32 has a concave mirror shape having the optical axis C2 and one focal point F2 on the optical axis C2, and specifically has a shape along a paraboloid or a spherical surface, for example.
  • the reflecting surface portion 32 has a shape along the paraboloid S1.
  • the optical center O which is the intersection of the reflecting surface portion 32 and the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32, is disposed on the optical axis C1 of the projection lens portion 33, and the focal points of the projection lens portion 33 and the projection lens portion 33. It arrange
  • the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is the optical axis C1 of the projection lens portion 33, the optical center O of the reflecting surface portion 32, and the central portion of the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 on the reflecting surface portion 32 side. It is arranged toward the center of the angle ⁇ 1 formed by the straight line L1.
  • the optical axis C1 and the straight line L1 are orthogonal to each other, the angle ⁇ 2 formed by the optical axis C1 and the optical axis C2 is 45 °, and the angle ⁇ 3 formed by the straight line L1 and the optical axis C2 is 45 °. It is.
  • the vehicle rear side edge 12 of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is disposed on a surface S2 along the light distribution forming reflection surface portion 34.
  • the surface S2 is planar, and the straight line L1 is a straight line along this plane, so that L1 and S2 overlap in the figure.
  • the reflecting surface portion 32 is arranged with the optical axis C2 directed toward the center of the angle ⁇ 1 formed by the optical axis C1 and the straight line L1, the light emitted from the light emitting element 1 and incident on the incident surface portion 31 is directed toward the projection lens portion 33. Reflect.
  • the reflecting surface portion 32 has a concave mirror shape having the focal point F2, the reflected light is collected with respect to the incident light.
  • the optical center O of the reflection surface portion 32 is disposed between the projection lens portion 33 and the focal point F1 of the projection lens portion 33, the projection lens portion 33 further collects the light collected by the reflection surface portion 32. Condensed and projected in front of the vehicle.
  • the light source 100 for the headlamp according to the first embodiment has a structure in which the convex lens-shaped projection lens unit 33 further collects the light collected by the concave mirror-shaped reflection surface unit 32, so that the conventional headlamp light source 100 is used.
  • the focal length can be shortened compared to the light source. Further, by making the reflecting surface portion 32 into a concave mirror shape, for example, the focal length can be shortened as compared with the case where the reflecting surface portion is made into a flat mirror shape.
  • the reflecting surface portion is a plane mirror
  • the focal length (f1 + f2 ′) up to F1 ′ is the same value.
  • the reflecting surface portion 32 is formed in a concave mirror shape, with respect to the focal length (f1 + f2) from the projection lens portion 33 to the focal point F1 of the projection lens portion 33 alone, the projection lens portion 33 to the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32
  • the focal length (f1 + f2 ′′) to the composite focal point F1 ′′ can be shortened.
  • the headlamp light source 100 can be made smaller by shortening the focal length in the same manner as the structure in which the auxiliary convex lens facing the projection lens unit 33 is provided separately from the light guide member 3.
  • the structure in which the focal length is shortened by the combination of the projection lens unit 33 and the concave mirror-like reflection surface unit 32 can reduce the number of parts without using the auxiliary convex lens.
  • the structure in which the focal length is shortened by the combination of the projection lens unit 33 and the concave mirror-like reflection surface unit 32 is larger in the curvature of the projection lens unit 33 than the structure in which a convex lens having a short focal length is used as the projection lens unit 33. Can be reduced. For this reason, it is possible to easily mold the projection lens unit 33 and increase the molding accuracy. In addition, the aberration of the projection lens unit 33 can be reduced.
  • the reflecting surface portion 32 in a concave mirror shape along the paraboloid S1, the occurrence of chromatic aberration due to the reflecting surface portion 32 can be prevented.
  • the projection lens unit 33 having a small curvature and the reflecting surface unit 32 having no chromatic aberration it is possible to suppress color separation that occurs in the vicinity of the cut-off line CL in the light distribution of the passing lamp.
  • the light use efficiency can be increased by effectively using the light emitted from the light emitting element 1.
  • the end side 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34 can be disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflection surface portion 32.
  • the cut-off line CL can be clearly formed in the distribution of the passing lamp.
  • the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 may have a shape in which both end portions are curved in a direction closer to the optical axis C1 of the projection lens portion 33 than the center portion. That is, when the curvature of field occurs due to the combination of the concave mirror-like reflection surface portion 32 and the convex lens-like projection lens portion 33, the edge 35 is curved so as to correct this curvature of field. As a result, the entire end 35 of the light distribution forming reflecting surface 34 is disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens 33 and the reflecting surface 32, and the entire cut-off line CL can be made clearer.
  • the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 is not limited to the shape shown in FIGS. 2 and 6, and has any shape according to the light distribution required for the headlamp light source 100. It may be a thing.
  • the headlamp light source 100 in which the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 has a different shape will be described with reference to FIGS.
  • the cut-off line CL can be inclined in the vertical direction by inclining the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 with respect to the vehicle longitudinal direction.
  • the half corresponding to the light distribution on the sidewalk side is set to the other half. Tilt backwards.
  • the edge 35 of the reflection surface part 34 for light distribution formation the half part corresponding to the light distribution by the sidewalk inclines to the vehicle rear side with respect to the other half part.
  • the cut-off line CL on the sidewalk side can be inclined upward while the cut-off line CL on the opposite lane side is horizontal.
  • the entire end side 35 of the light distribution forming reflection surface portion 34 is directed with respect to the vehicle longitudinal direction. It may be inclined.
  • the cut-off line CL has a shape that gradually rises from the end on the opposite lane side toward the end on the sidewalk.
  • the cut-off line CL can be inclined in the vertical direction. Further, in the headlamp light source 100 in which the light guide member 3 is rotated in this manner, the arrangement side of the light emitting element 1 is shifted from below the light guide member 3 by inclining the end side 35 with respect to the vehicle front-rear direction. However, it is also possible to configure the headlamp light source 100 with the cut-off line CL horizontal. In this manner, the degree of freedom of arrangement of the light emitting element 1 with respect to the cut-off line CL can be increased by inclining the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 with respect to the vehicle longitudinal direction.
  • end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 may have a shape in which the central portion is curved in a direction protruding from the both end portions toward the vehicle rear side or the vehicle front side.
  • the center portion of the end side 35 is bent in a direction protruding from the both end portions to the vehicle rear side.
  • the cut-off line CL can be curved in a direction in which the central portion protrudes upward from both end portions.
  • the cut-off line CL can be bent in a direction in which the central portion protrudes downward from both end portions by bending the central portion of the end side 35 in a direction protruding toward the vehicle front side from both end portions. .
  • the light guide member 3 may be one in which fixing portions 36 are integrally formed on both sides.
  • the fixing portion 36 has a screw hole, and is fixed to the fixing member 2 using the screw 4. Thereby, compared with the structure using the light guide member 3 and a separate fixing member, the number of parts can be reduced.
  • the light emitting element 1 may be disposed above the optical axis C1 of the projection lens unit 33.
  • the same parts as those of the headlamp light source 100 shown in FIG. When the light emitting element 1 is disposed above the optical axis C ⁇ b> 1, the end 13 on the vehicle front side of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is disposed on the surface S ⁇ b> 2 along the light distribution forming reflection surface portion 34. As a result, the entire surface of the light emitting surface 11 faces the incident surface portion 31, and the light use efficiency can be increased.
  • the end 12 on the vehicle rear side of the light emitting surface 11 is disposed on the vehicle front side from the surface S2. Things can be used.
  • the end 13 on the vehicle front side of the light emitting surface 11 may be arranged on the vehicle rear side from the surface S2. Regardless of the structure, the entire surface of the light emitting surface 11 faces the incident surface portion 31, and the light use efficiency can be improved.
  • the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 does not have to be strictly directed to the center of the angle ⁇ 1 formed by the optical axis C1 and the straight line L1, and the values of the angles ⁇ 2 and ⁇ 3 may be different.
  • the reflecting surface portion 32 reflects the light emitted from the light emitting element 1 toward the projection lens portion 33. can do.
  • the reflection surface part 32 is good also as a different reflection structure according to the incident angle of light. That is, the minimum value of the incident angle at which the reflecting surface portion 32 can totally reflect light is referred to as “critical angle”.
  • the critical angle value is the refractive index of the transparent material constituting the light guide member 3 and the outside of the light guide member 3. It is determined by the refractive index of air.
  • the reflecting surface portion 32 when the reflecting surface portion 32 is arranged in a direction in which the incident angle is equal to or smaller than the critical angle, the reflecting surface portion 32 cannot totally reflect light at the inner surface portion of the light guide member 3, and a part of the incident light is It leaks out of the light guide member 3.
  • the reflection surface portion 32 is arranged in a direction in which the incident angle is equal to or less than the critical angle, the reflection surface portion 32 is plated with a metal such as silver or aluminum on the outer surface portion of the light guide member 3 by, for example, vacuum deposition.
  • a light reflection layer may be formed by laminating coatings of a plurality of types of materials having different refractive indexes on the outer surface portion of the light guide member 3.
  • the reflecting surface portion 32 when the reflecting surface portion 32 is arranged in a direction where the incident angle is equal to or greater than the critical angle, plating or coating is not required, and the reflecting surface portion 32 has a structure that totally reflects incident light at the inner surface portion of the light guide member 3. . Thereby, the manufacturing cost of the light source 100 for headlamps can be reduced compared with the case where plating etc. are required.
  • the light distribution forming reflecting surface portion 34 may form a light distribution of a cornering lamp or a fog lamp instead of or in addition to the light distribution of the passing lamp.
  • the headlamp light source 100 for the passing lamp can also be used as a light source for a cornering lamp or a fog lamp. As described above, the use of the headlamp light source 100 for the passing lamp is not limited to the passing lamp.
  • the arrangement position of the synthetic focal point F1 ′′ is not limited to the positions shown in FIGS. 4 and 12.
  • the arrangement position of the synthetic focal point F1 ′′ is the curvature of the reflecting surface portion 32 and the optical axis on the optical axis C1. It is determined according to the position of the target center O.
  • the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 and the incident surface portion 31 of the light guide member 3 do not have to be parallel, and the optical axis C1 of the projection lens portion 33 and the normal N at the center of the light emitting surface 11 are orthogonal to each other. Not necessary.
  • the headlamp provided with the headlamp light source 100 of the first embodiment is not limited to a vehicle-mounted headlamp.
  • the headlamp light source 100 can be used for a headlamp of any moving body including a vehicle, a railway, a ship, an aircraft, and the like.
  • the headlamp light source 100 includes the light emitting element 1, the reflecting surface portion 32 that reflects the light emitted from the light emitting element 1, and the light reflected by the reflecting surface portion 32 in front of the moving body.
  • a light guide element 3 formed with a projection lens portion 33 to be projected onto the projection lens portion 33, the light emitting element 1 being arranged shifted from the optical axis C1 of the projection lens portion 33, and the reflection surface portion 32 having an optical axis C2 and an optical axis C2.
  • It is a concave mirror shape having one focal point F2 above, and the optical center O that is the intersection of the reflecting surface portion 32 and the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is placed on the optical axis C1 of the projection lens portion 33 with the projection lens portion 33. It arrange
  • the convex lens-shaped projection lens unit 33 further collects the light collected by the concave mirror-like reflecting surface unit 32, an auxiliary convex lens is not required, the number of components is reduced, and the focal length is shortened.
  • the light source 100 can be made smaller.
  • the projection lens unit 33 can be easily molded and the molding accuracy can be improved as compared with the structure in which the focal length is shortened by increasing the curvature of the projection lens unit 33, and the aberration of the projection lens unit 33 is reduced. Can be small.
  • the headlamp light source 100 is a light source for passing light
  • the light guide member 3 includes a light distribution forming reflection surface portion 34 between the light emitting element 1 and the reflection surface portion 32, and is used for light distribution formation.
  • An end 35 of the reflecting surface portion 34 on the reflecting surface portion 32 side is disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32, and the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is set to the optical axis C1 of the projection lens portion 33. It is arranged toward the center of the angle ⁇ 1 formed by the optical center O of the reflecting surface portion 32 and the straight line L1 passing through the center portion of the end surface 35 on the reflecting surface portion 32 side of the reflecting surface portion 34 for forming light distribution.
  • a light source for a passing lamp can be configured by providing the surface portion 34.
  • the light source for a passing lamp can also be used as a light source for an in-vehicle cornering lamp or a fog lamp.
  • the light source 100 for headlamps arrange
  • the light source 100 for headlamps arrange
  • the end side 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34 has a shape in which both ends are curved in a direction closer to the optical axis C1 of the projection lens portion 33 than the center portion.
  • the end surface 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34 has a shape in which at least a part is inclined with respect to the longitudinal direction of the moving body.
  • the end side 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34 has a shape in which the center portion is curved in a direction protruding from the both end portions to the moving body rear side or the moving body front side.
  • the cut-off line CL can form a light distribution curved in the vertical direction.
  • the reflecting surface portion 32 is provided on the outer surface portion of the light guide member 3 or the structure in which the light emitted from the light emitting element 1 enters at an angle larger than the critical angle and reflects the light at the inner surface portion of the light guide member 3. In this structure, the light emitted from the light emitting element 1 is reflected by plating or coating.
  • the reflecting surface portion 32 is arranged in a direction where the incident angle is smaller than the critical angle, the light is prevented from leaking out of the light guide member 3 by reflecting the light by plating or coating, and the light use efficiency is improved. it can.
  • the reflecting surface portion 32 is arranged in a direction in which the incident angle is larger than the critical angle, the manufacturing cost of the headlamp light source 100 can be reduced by eliminating the need for plating or coating.
  • FIG. A modification of the headlamp light source 100 will be described with reference to FIGS.
  • the headlamp light source 100 shown in FIGS. 13 to 20 is the same as the light source for the passing lamp of the vehicle-mounted headlamp similar to the first embodiment. 13 to 20, the same parts as those of the headlamp light source 100 of Embodiment 1 shown in FIGS. 1, 2, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 13 is provided with a refractive member 5 between the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 and the incident surface portion 31 of the light guide member 3.
  • the refractive member 5 is formed of a transparent resin such as acrylic or polycarbonate or glass, for example.
  • the refracting member 5 has a wedge-shaped cross section as shown in FIG. 13, and refracts the light emitted from the light emitting element 1 to enter the incident surface portion 31.
  • the refractive member 5 is such that the light emitted from the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is the center of the end 35 on the reflective surface portion 32 side of the light distribution forming reflective surface portion 34. Refracted toward the part. Thereby, in the light distribution of the passing lamp, it is possible to obtain the light distribution that becomes brightest immediately below the center part of the cut-off line and gradually becomes darker as the distance from the center part increases.
  • the left and right end portions are too bright, the boundary between the irradiated area and the dark part outside it is noticeable, resulting in a light distribution that is uncomfortable for the driver. If the lower end portion is too bright, the irradiated light is reflected by the road, resulting in a light distribution that is difficult for the driver to visually recognize the front of the vehicle.
  • the light distribution just below the center of the cut-off line the brightest and becoming a light distribution that gradually becomes darker as you move away from the center, the light distribution that reduces the sense of discomfort for the driver and makes it easier to see the front of the vehicle Can be realized.
  • the light source 100 for headlamps shown in FIG. 14 forms the refractive part 37 by inclining a part of the incident surface part 31 of the light guide member 3 with respect to the light emitting surface 11 of the light emitting element 1. That is, the refracting portion 37 is integrally formed with the light guide member 3.
  • the refraction part 37 refracts the light emitted from the light emitting element 1 in the same manner as the refraction member 5 shown in FIG.
  • the refractive member separate from the light guide member 3 is not required, the number of components can be reduced, and the manufacturing cost of the light source 100 for the headlamp can be reduced.
  • the headlamp light source 100 shown in FIGS. 15 and 16 is provided with a refracting portion 37 a and an incident portion 38 on the incident surface portion 31 of the light guide member 3.
  • the refraction part 37a refracts the light emitted from the light emitting element 1 in the same manner as the refraction part 37 shown in FIG. Thereby, the light distribution similar to the light source 100 for headlamps shown in FIG. 13 or FIG. 14 is realizable.
  • the incident portion 38 reflects light directed in a direction different from the normal N direction out of the light emitted from the light emitting element 1 toward the reflection surface portion 32 or the light distribution forming reflection surface portion 34. Is. In a structure that does not have the incident portion 38, these light beams do not enter the light guide member 3 and cannot be used to form a light distribution, so that the light use efficiency decreases. By providing the incident portion 38, these lights can also be used to form a light distribution, and the light use efficiency can be improved.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 17 is obtained by inclining the installation angle of the reflecting surface portion 32 with respect to the headlamp light source 100 of the first embodiment shown in FIG. Specifically, with the optical center O of the reflecting surface portion 32 as a fulcrum, the vehicle is rotated so that the vehicle front side is lowered and the vehicle rear side is raised. Due to the rotation of the reflecting surface portion 32, the parabolic surface S1 along which the reflecting surface portion 32 is aligned is also rotated, and the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is also rotated.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis C1 of the projection lens portion 33 and the straight line L1 passing through the optical center O and the central portion of the end side 35 becomes larger than 90 °.
  • the angle ⁇ 2 formed by the optical axis C1 and the optical axis C2 becomes larger than 45 °
  • the angle ⁇ 3 formed by the straight line L1 and the optical axis C2 becomes larger than 45 °.
  • the angle ⁇ 1 is larger than 90 °
  • the surface S2 along the light distribution forming reflection surface portion 34 is a flat shape along the straight line L1.
  • the normal line N at the center of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is used for light distribution formation while the end 12 on the vehicle rear side of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is disposed on the vehicle front side with respect to the surface S2.
  • the reflecting surface portion 34 can be disposed toward the center portion of the end side 35 on the reflecting surface portion 32 side.
  • the light utilization efficiency can be increased by making the entire surface of the light emitting surface 11 face the incident surface portion 31, and the center of the cut-off line can be obtained while eliminating the refractive member 5 shown in FIG. 13 and the refractive portion 37 shown in FIG. It is possible to form a light distribution of a passing lamp that is brightest under the section. Further, since the light emitting surface 11 and the incident surface portion 31 are parallel, unnecessary reflection due to the inclined incident surface in the structure provided with the refractive member 5 or the refractive portion 37 can be prevented, and the light utilization efficiency can be further increased.
  • the incident member 6 adds the incident member 6 between the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 and the incident surface portion 31 of the light guide member 3 with respect to the light source 100 for the headlamp shown in FIG. It is a thing.
  • the incident member 6 transmits light that travels in a direction different from the normal N direction out of the light emitted from the light emitting element 1, or the light distribution forming reflection surface portion. It reflects toward 34.
  • the light utilization efficiency can be increased by guiding these lights into the light guide member 3 and using them in the formation of light distribution.
  • a headlamp light source 100 shown in FIG. 19 is formed by integrally forming an incident portion 38a having the same shape as the incident member 6 shown in FIG. As a result, the light utilization efficiency can be increased in the same way as the headlamp light source 100 shown in FIG. 18, and the number of components is reduced by eliminating the need for the incident member separate from the light guide member 3. The manufacturing cost of the light source 100 can be reduced.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 20 is obtained by inclining the installation angle of the reflecting surface portion 32 with respect to the headlamp light source 100 of the first embodiment shown in FIG. Specifically, with the optical center O of the reflecting surface portion 32 as a fulcrum, the vehicle is rotated so that the front side of the vehicle is lowered and the rear side of the vehicle is raised. Due to the rotation of the reflecting surface portion 32, the paraboloid S1 and the optical axis C2 also rotate, and the angle ⁇ 1 is smaller than 90 °, and the angles ⁇ 2 and ⁇ 3 are smaller than 45 °.
  • the operation and effect of the headlamp light source 100 shown in FIG. 20 are the same as those of the headlamp light source 100 shown in FIG.
  • the headlamp provided with the headlamp light source 100 according to the second embodiment is not limited to an in-vehicle headlamp.
  • the headlamp light source 100 can be used for a headlamp of any moving body including a vehicle, a railway, a ship, an aircraft, and the like.
  • the normal line N in the center of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is set to the edge 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34. Arranged toward the center of. As a result, it is possible to form a light distribution that is brightest immediately below the center portion of the cut-off line and gradually becomes darker as the distance from the center portion increases. In other words, it is possible to realize a passing light that reduces a sense of incongruity for the driver and easily recognizes the front of the moving body.
  • the light emitting element 1 is disposed outside the light guide member 3, and an incident member 6 that guides light emitted from the light emitting element 1 into the light guide member 3 is provided.
  • the incident member 6 the light emitted from the light emitting element 1 and traveling in a direction different from the normal N direction can also be used for the light distribution of the headlamp light source 100, thereby further improving the light use efficiency. it can.
  • FIG. A headlamp light source 100 in which the light emitting element 1 is enclosed in the light guide member 3 will be described with reference to FIGS. Further, in addition to the light source for the passing lamp of the vehicle-mounted headlamp similar to the first and second embodiments, the light source for the traveling lamp and the light source for the specific direction illumination lamp will be described. 21 to 23, FIG. 25 and FIG. 28, the same parts as those of the headlamp light source 100 of the first embodiment shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. Omitted.
  • the light source 100 for headlamps shown in FIGS. 21 and 22 is a light source for a passing lamp in which the light emitting element 1 is enclosed in the light guide member 3.
  • the combined focal point F1 ′′ of the projection lens unit 33 and the reflecting surface unit 32 is disposed on the reflecting surface unit 32, and the combined focal point F1 ′′ overlaps with the optical center O.
  • the center portion of the end side 35 on the reflection surface portion 32 side of the light distribution forming reflection surface portion 34 also overlaps the optical center O.
  • the optical axis C2 of the reflective surface portion 32 is an angle ⁇ 1 formed by the optical axis C1 of the projection lens portion 33 and the straight line L2 passing through the optical center O of the reflective surface portion 32 and the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1. Place it toward the center of '.
  • the straight line L2 is perpendicular to the optical axis C1, and the straight line L2 overlaps the normal line N.
  • An angle ⁇ 2 ′ formed by the optical axis C1 and the optical axis C2 is 45 °
  • an angle ⁇ 3 ′ formed by the straight line L2 and the optical axis C2 is 45 °.
  • the 23 is a light source for a traveling lamp in which the light-emitting element 1 is enclosed in the light guide member 3.
  • the light source for the traveling light does not need a light distribution forming reflecting surface portion like a passing light.
  • the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32.
  • the shape of the light emitting surface 11 is not imaged in front of the vehicle. That is, strong light emitted from the light emitting surface 11 in the normal N direction is forward of the vehicle. 24, the light emitting surface 11 can irradiate the surroundings with weak light emitted in a direction other than the normal line N to form a light distribution of the traveling lamp as shown in FIG.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 23 realizes light distribution of an in-vehicle daytime running lamp (DRL) by lowering (decreasing) the luminous intensity of the light-emitting element 1. be able to. That is, the headlamp light source 100 for a traveling lamp can also be used as a DRL light source. Thus, the use of the headlight light source 100 for a traveling light is not limited to the traveling light.
  • DRL daytime running lamp
  • a headlamp light source 100 shown in FIG. 25 is a light source for a specific direction illumination lamp in which the light emitting element 1 is enclosed in a light guide member 3.
  • the headlamp light source 100 for the specific direction illumination lamp has a central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 closer to the optical axis C1 of the projection lens unit 33 than the combined focal point F1 ′′ of the projection lens unit 33 and the reflection surface unit 32. Except for the fact that they are spaced apart from each other, it is the same as the headlamp light source 100 for a traveling lamp shown in FIG.
  • a convex lens 33 ′ illustrated in FIG. 26 is a virtual lens having optical characteristics obtained by combining the projection lens unit 33 and the reflecting surface unit 32. As shown in FIG. 26, since the light emitting element 1 is arranged farther from the convex lens 33 ′ than the focal point F1 ′′ of the convex lens 33 ′, a real image 11 ′ is formed. The shape of the real image 11 ′ is the light emitting element. 1 has the same shape as the light emitting surface 11.
  • the distance between the convex lens 33 ′ and the light emitting surface 11 is La
  • the distance between the convex lens 33 ′ and the real image 11 ′ is Lb
  • the width of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is Wa
  • the width of the real image 11 ′ is Wb.
  • La, Lb, Wa, and Wb satisfy the relationship of the following formula (1). Wb / Wa ⁇ Lb / La (1)
  • the size of the real image 11 ′ is a size obtained by enlarging the light emitting surface 11 by Lb / La times.
  • a specific direction illumination lamp that irradiates light only to a specific area having the same shape as the light emitting surface 11 and having a larger size than the light emitting surface 11 in the area in front of the vehicle. Can be realized.
  • Lb / La 1 / ⁇ (La / L) -1 ⁇ (2)
  • the magnification of the real image 11 ′ with respect to the light emitting surface 11 can be set by the interval between the light emitting surface 11 and the focal point F1 ′′.
  • the interval between the light emitting surface 11 and the focal point F1 ′′ is defined as a convex lens.
  • the size of the irradiation area by the specific direction illumination lamp is made 1000 times larger than the light emitting surface 11. be able to.
  • a plurality of light sources for specific direction illumination lamps are provided in the headlamp, and the illumination area of each light source is set to a different area, and the lighting and extinction of each light source are individually controlled, for example, in front of the vehicle
  • the driver's attention can be drawn by brightly illuminating obstacles.
  • the area other than the oncoming vehicle can be visually recognized from the host vehicle while preventing the oncoming vehicle driver from being dazzled like the passing light. Can be realized.
  • the headlamp light source 100 for a specific direction illumination lamp can also be used as a light source for sign pole illumination that irradiates light toward a leading display board (so-called “sign pole”) while the vehicle is traveling.
  • the application of the headlamp light source 100 for the specific direction illumination lamp is not limited to the above.
  • a headlamp light source 100 shown in FIG. 28 is a light source for a passing lamp in which the light emitting element 1 is enclosed in a light guide member 3 and the light emitting element 1 is disposed above the optical axis C1 of the projection lens unit 33. It is.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 28 encloses the light distribution forming reflection member 7 in the light guide member 3 instead of forming the light distribution formation reflection surface portion in the light guide member 3. Yes.
  • the light distribution forming reflecting member 7 is made of, for example, a sheet metal, and forms a light distribution of a passing lamp by reflecting a part of the light emitted from the light emitting element 1 in the same manner as the light distribution forming reflecting surface portion. Is.
  • the headlamp light source 100 for passing lamps described in Embodiments 1 to 3 in which the light-emitting element 1 is disposed outside the light guide member 3, the headlamp light source 100 shown in FIG. Similarly, instead of forming the light distribution forming reflection surface portion in the light guide member 3, the light distribution formation reflection member may be enclosed in the light guide member 3.
  • the headlamp provided with the headlamp light source 100 according to the third embodiment is not limited to a vehicle-mounted headlamp.
  • the headlamp light source 100 can be used for a headlamp of any moving body including a vehicle, a railway, a ship, an aircraft, and the like.
  • the light emitting element 1 is enclosed in the light guide member 3. Thereby, in the state which assembled the light source 100 for headlamps, the position shift of the light emitting element 1 with respect to the light guide member 3 can be prevented, and the light source 100 for headlamps which is easy to handle can be implement
  • the headlamp light source 100 is a light source for passing light
  • the light guide member 3 includes a light distribution forming reflection surface portion 34 between the light emitting element 1 and the reflection surface portion 32, and is used for light distribution formation.
  • An end 35 of the reflecting surface portion 34 on the reflecting surface portion 32 side is disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32, and the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is set to the optical axis C1 of the projection lens portion 33. It is arranged toward the center of the angle ⁇ 1 ′ formed by the optical center O of the reflecting surface portion 32 and the straight line L2 passing through the center portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1.
  • a light source for a lamp can be configured, and the light source for a low-pass lamp can also be used as a light source for an in-vehicle cornering lamp or a fog lamp.
  • the headlamp light source 100 is a light source for a traveling lamp, and the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is disposed at the combined focal point F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32, and the reflecting surface portion.
  • the optical axis C2 of 32 is directed to the center of an angle ⁇ 1 ′ formed by the optical axis C1 of the projection lens unit 33 and the straight line L2 passing through the optical center O of the reflecting surface unit 32 and the center of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1.
  • the light source 100 for headlamps is a light source for a specific direction illumination lamp, and the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1 is projected from the synthetic focus F1 ′′ of the projection lens portion 33 and the reflecting surface portion 32.
  • the optical axis C2 of the reflecting surface portion 32 is arranged away from the optical axis C1 of the portion 33, the optical axis C1 of the projection lens portion 33, the optical center O of the reflecting surface portion 32, and the central portion of the light emitting surface 11 of the light emitting element 1. It is arranged toward the center of the angle ⁇ 1 ′ formed by the straight line L2 passing through the center.
  • the center part of the light emitting surface 11 is arranged farther from the optical axis C1 than the synthetic focus F1 ′′, so that the light source for the specific direction illumination lamp can be obtained.
  • the light source for the specific direction illumination lamp can also be used as a light source for sign pole illumination.
  • Embodiment 4 FIG. With reference to FIG. 29, an in-vehicle headlamp 200 provided with the headlamp light source 100 according to the first to third embodiments will be described.
  • the case 8 is a case.
  • the case 8 has a front opening, and a front lens 81 is provided in the front opening.
  • a plurality of headlamp light sources 100 are arranged in the case 8, and the projection lens portion 33 of each headlamp light source 100 is directed to the front lens 81. In this way, the headlamp 200 is configured.
  • each of the plurality of headlamp light sources 100 can be selected from the headlamp light source 100 exemplified in the first to third embodiments and its modifications, and various types can be obtained. Light distribution can be realized. Hereinafter, an example of light distribution by the headlamp 200 will be described with reference to FIGS.
  • the headlamp light source 100 shown in FIG. 9 is used for all the headlamp light sources 100.
  • the light distribution of the passing lamp with the cut-off line CL horizontal can be formed.
  • the light distribution of each headlamp light source 100 is curved so that both ends thereof are lowered with respect to the central portion, the light emitted from the headlight light sources 100 adjacent to each other is shifted in the vertical direction. Even if there is, the shift can be made inconspicuous.
  • the headlamp light source 100 corresponding to the light distribution on the sidewalk side among the plurality of headlamp light sources 100 is changed to the center of the cut-off line CL.
  • the optical axis C1 is gradually turned upward, and the end side 35 of the light distribution forming reflection surface part 34 is gradually inclined with respect to the optical axis C1.
  • region on the sidewalk side upward can be formed.
  • the headlamp light source 100 corresponding to the light distribution at the end portion on the sidewalk makes the end side 35 of the light distribution forming reflecting surface portion 34 horizontal.
  • the light distribution which made the cut-off line CL stepped can be formed.
  • a headlamp light source 100 for a passing lamp and a plurality of headlamp light sources 100 for a specific direction illumination lamp are used in combination.
  • each of the headlight light sources 100 for the specific direction illumination lamps irradiates a region including a region above the cut-off line CL, and each headlight light source 100 is illuminated. Irradiate different areas adjacent to each other.
  • the light distribution above the cut-off line CL can be finely controlled by individually turning on or off the headlight light source 100 for each specific direction illumination lamp according to the presence or absence of oncoming vehicles and pedestrians. .
  • the headlamp 200 can arbitrarily select the number of the headlamp light sources 100 and the light distribution of each of the headlamp light sources 100, so that the internal structure, the external shape, the light distribution formation, etc.
  • the degree of design freedom can be increased.
  • the headlamp 200 suitable for the application and required specifications can be easily configured.
  • the headlamp 200 of the fourth embodiment includes the headlamp light source 100.
  • the design flexibility of the headlamp 200 can be increased by using any combination of a plurality of headlamp light sources 100 for passing lamps, traveling lamps, or specific direction illumination lamps.
  • the light source for a headlamp of the present invention can be used for a headlamp of a moving body including a vehicle, a railway, a ship, an aircraft, etc., and is particularly suitable for a vehicle-mounted headlamp.

Landscapes

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Abstract

前照灯用光源（１００）は、発光素子（１）と、発光素子（１）が発した光を反射する反射面部（３２）、及び、反射面部（３２）が反射した光を移動体前方に投影する投影レンズ部（３３）を有する導光部材（３）と、を備え、発光素子（１）を投影レンズ部（３３）の光軸（Ｃ１）からずらして配置し、反射面部（３２）は光軸（Ｃ２）を有するとともに光軸（Ｃ２）上に１個の焦点（Ｆ２）を有する凹面鏡状であり、反射面部（３２）と反射面部（３２）の光軸（Ｃ２）との交点である光学的中心（Ｏ）を投影レンズ部（３３）の光軸（Ｃ１）上で投影レンズ部（３３）と投影レンズ部（３３）の焦点（Ｆ１）との間に配置し、かつ、反射面部（３２）の光軸（Ｃ２）を発光素子（１）の発光面の中心部と投影レンズ部（３３）の中心部との間を通る向きに配置した。

Description

前照灯用光源及び移動体用前照灯
　本発明は、移動体用の前照灯に関するものであり、特にその光源に関する。
　従来、車載用前照灯の光源に、タングステンフィラメントを発光体とした電球、及び、アーク放電により発光する放電灯などが用いられている。
　また、昨今、電球及び放電灯に代替して、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）も普及してきている。ＬＥＤは、長寿命であるとともに、少ない消費電力で前照灯に必要な明るさを確保することができ、かつ、定電流を供給する簡単な制御により明るさを安定させることができるため、車載用前照灯の光源に好適である。また、ＬＥＤはサイズ及び明るさのバリエーションが多く、前照灯の配光を形成するために用いる光源の個数及び各光源の形状を任意に選択することができる。このため、従来は光源の個数又は形状の制限により実現することができなかった斬新なデザインの前照灯、あるいは小型なデザインの前照灯も実現することができる。
　特許文献１～３には、光源と、光源が発した光を反射する反射鏡と、反射鏡が反射した光を車両前方に投影する投影レンズと、を有する前照灯が開示されている。特に、特許文献２，３には、光源にＬＥＤを用いて、反射鏡と投影レンズとを一体の透明部材で構成した前照灯も開示されている。
実開平１－１３０２０３号公報 特開２０１０－１０８６３９号公報 特開２０１２－８４３３０号公報
　近年、車載用前照灯はさらなる小型化が求められており、その光源もさらなる小型化が求められている。光源の小型化を実現する手法として、投影レンズの焦点距離を短縮することが考えられる。しかしながら、一般に焦点距離の短い凸レンズは曲率が大きく、成形が難しい。また、各種収差も大きくなりやすく、所望の光学的特性を有するレンズを作成するのが困難である。したがって、投影レンズを１枚の凸レンズで構成しつつ焦点距離を短縮するのは困難である。
　この問題に対し、投影レンズと対向した補助用の凸レンズを設けることで、２枚の凸レンズの組み合わせにより焦点距離を短縮する構成が考えられる。しかしながら、この構成では補助用の凸レンズにより部品点数が増加して、コストの増加につながる。
　なお、特許文献１～３に記載される反射鏡と投影レンズは、光源の小型化のために光学的特性を十分に活用されたものではなかった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、部品点数を増やすことなく焦点距離を短縮することができる前照灯用光源を提供することを目的とする。また、この前照灯用光源を用いた移動体用前照灯を提供することを目的とする。
　本発明の前照灯用光源は、発光素子と、発光素子が発した光を反射する反射面部、及び、反射面部が反射した光を移動体前方に投影する投影レンズ部を有する導光部材と、を備え、発光素子を投影レンズ部の光軸からずらして配置し、反射面部は光軸を有するとともに光軸上に１個の焦点を有する凹面鏡状であり、反射面部と反射面部の光軸との交点である光学的中心を投影レンズ部の光軸上で投影レンズ部と投影レンズ部の焦点との間に配置し、かつ、反射面部の光軸を発光素子の発光面の中心部と投影レンズ部の中心部との間を通る向きに配置したものである。
　本発明の移動体用前照灯は、上記前照灯用光源を備えるものである。
　本発明の前照灯用光源は、補助用の凸レンズを設けた構造と比較して、部品点数を増やすことなく焦点距離を短縮することができる。また、本発明によれば、この前照灯用光源を用いた移動体用前照灯を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る前照灯用光源の斜視図である。 図２（ａ）は、図１に示す導光部材の正面図である。図２（ｂ）は、図１に示す導光部材の背面図である。図２（ｃ）は、図１に示す導光部材の側面図である。図２（ｄ）は、図１に示す導光部材の平面図である。図２（ｅ）は、図１に示す導光部材の底面図である。 すれ違い灯の配光の一例を示す説明図である。 図２に示すＡ－Ａ’線に沿う断面図である。 すれ違い灯の配光の他の例を示す説明図である。 図６（ａ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の正面図である。図６（ｂ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の背面図である。図６（ｃ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の側面図である。図６（ｄ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の平面図である。図６（ｅ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の底面図である。 図７（ａ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の正面図である。図７（ｂ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の背面図である。図７（ｃ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の側面図である。図７（ｄ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の平面図である。図７（ｅ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の底面図である。 すれ違い灯の配光の他の例を示す説明図である。 図９（ａ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の正面図である。図９（ｂ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の背面図である。図９（ｃ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の側面図である。図９（ｄ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の平面図である。図９（ｅ）は、実施の形態１に係る他の導光部材の底面図である。 すれ違い灯の配光の他の例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る他の前照灯用光源の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の斜視図である。 図１５に示す前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る前照灯用光源の斜視図である。 図２１に示す前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る他の前照灯用光源の断面図である。 走行灯の配光の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る他の前照灯用光源の断面図である。 特定方向照明灯の原理を示す説明図である。 特定方向照明灯の配光の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る他の前照灯用光源の断面図である。 本発明の実施の形態４に係る前照灯の斜視図である。 図２９の前照灯による配光の一例を示す説明図である。 図２９の前照灯による配光の他の例を示す説明図である。 図２９の前照灯による配光の他の例を示す説明図である。 図２９の前照灯による配光の他の例を示す説明図である。
　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は、前照灯用光源１００の斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す導光部材３の正面図である。図２（ｂ）は、図１に示す導光部材３の背面図である。図２（ｃ）は、図１に示す導光部材３の側面図である。図２（ｄ）は、図１に示す導光部材３の平面図である。図２（ｅ）は、図１に示す導光部材３の底面図である。図１及び図２を参照して、例えば、車載用として構成された実施の形態１の前照灯用光源１００について説明する。
　発光素子１は、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）又はレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ，ＬＤ）などの半導体発光素子である。発光素子１は、通電により発光面１１から光を発するものである。
　発光素子１は、固定部材２に固定されている。固定部材２は、例えば半導体発光素子用の基板であり、発光素子１の発した熱を逃がす放熱部材の機能を兼ねるものである。
　発光素子１の発光面１１と対向して、導光部材３が配置されている。導光部材３は、例えば、アクリル若しくはポリカーボネートなどの透明樹脂又はガラスにより一体成形されたものである。導光部材３は、発光素子１の発した光が入射する入射面部３１と、入射面部３１から入射した光を反射する反射面部３２と、反射面部３２が反射した光を集光して車両前方に投影する投影レンズ部３３とを有している。
　また、導光部材３は、入射面部３１と反射面部３２との間に配光形成用反射面部３４が設けられている。配光形成用反射面部３４は、入射面部３１に入射した光のうちの一部を反射することで、車載前照灯のすれ違い灯として使用する場合における配光を形成するためのものである。
　図３に、車載前照灯のすれ違い灯の配光の一例を示す。配光形成用反射面部３４が、入射面部３１に入射した光のうちの車両後方側に向かう光を反射することで、前照灯用光源１００の配光は、図３に示す如くカットオフラインＣＬよりも下方のみを照らす配光となる。カットオフラインＣＬは配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５に対応しており、カットオフラインＣＬ近傍の配光は端辺３５の形状に応じて定まるようになっている。
　発光素子１、固定部材２及び導光部材３により、前照灯用光源１００が構成されている。すなわち、図１及び図２に示す前照灯用光源１００は、すれ違い灯用の光源である。
　次に、図４を参照して、前照灯用光源１００の詳細な構造について説明する。
　図４に示す如く、投影レンズ部３３は凸レンズ状であり、光軸Ｃ１を有するとともに光軸Ｃ１上に焦点Ｆ１を有している。発光素子１は、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１からずらして配置されており、具体的には光軸Ｃ１よりも下方に配置されている。また、発光素子１は、発光面１１の中心部における法線Ｎが投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と直交する位置及び向きに設けられている。
　反射面部３２は、光軸Ｃ２を有するとともに光軸Ｃ２上に１個の焦点Ｆ２を有する凹面鏡状であり、具体的には、例えば、放物面又は球面に沿う形状である。図４の例では、反射面部３２は放物面Ｓ１に沿う形状である。反射面部３２と反射面部３２の光軸Ｃ２との交点である光学的中心Ｏは、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１上に配置されており、かつ、投影レンズ部３３と投影レンズ部３３の焦点Ｆ１との間に配置されている。
　また、反射面部３２の光軸Ｃ２は、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部を通る直線Ｌ１とがなす角θ１の中央に向けて配置されている。図４の例では、光軸Ｃ１と直線Ｌ１が直交しており、光軸Ｃ１と光軸Ｃ２のなす角θ２が４５°であり、かつ、直線Ｌ１と光軸Ｃ２のなす角θ３が４５°である。
　さらに、発光素子１の発光面１１の車両後方側の端辺１２は、配光形成用反射面部３４に沿う面Ｓ２上に配置されている。なお、図４の例では面Ｓ２が平面状であり、直線Ｌ１がこの平面に沿う直線であるため、図中Ｌ１とＳ２が重なっている。
　次に、図４を参照して、前照灯用光源１００の動作及び効果について説明する。
　反射面部３２は、光軸Ｃ２が光軸Ｃ１と直線Ｌ１のなす角θ１の中央に向けて配置されているため、発光素子１が発して入射面部３１に入射した光を投影レンズ部３３に向けて反射する。このとき、反射面部３２が焦点Ｆ２を有する凹面鏡状であるため、入射光に対して反射光が集光される。また、反射面部３２の光学的中心Ｏが投影レンズ部３３と投影レンズ部３３の焦点Ｆ１との間に配置されているため、投影レンズ部３３は、反射面部３２により集光された光をさらに集光して車両前方に投影する。
　このように、実施の形態１の前照灯用光源１００は、凹面鏡状の反射面部３２が集光した光を凸レンズ状の投影レンズ部３３がさらに集光する構造により、従来の前照灯用光源よりも焦点距離を短縮することができる。また、反射面部３２を凹面鏡状にすることで、例えば、反射面部を平面鏡状にする場合よりも、焦点距離を短縮できる。すなわち、反射面部を平面鏡状にした場合、投影レンズ部３３から投影レンズ部３３単体の焦点Ｆ１までの焦点距離（ｆ１＋ｆ２）に対し、投影レンズ部３３から投影レンズ部３３と反射面部との合成焦点Ｆ１’までの焦点距離（ｆ１＋ｆ２’）は同じ値になる。他方、反射面部３２を凹面鏡状にした場合、投影レンズ部３３から投影レンズ部３３単体の焦点Ｆ１までの焦点距離（ｆ１＋ｆ２）に対し、投影レンズ部３３から投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”までの焦点距離（ｆ１＋ｆ２”）を短縮することができる。投影レンズ部３３と対向した補助用の凸レンズを導光部材３と別部材に設けた構造と同じように焦点距離を短縮することで、前照灯用光源１００をより小型にすることができる。
　なお、投影レンズ部３３と凹面鏡状の反射面部３２との組み合わせにより焦点距離を短縮する構造は、上記の補助用の凸レンズを不要として部品点数を削減することができる。
　また、投影レンズ部３３と凹面鏡状の反射面部３２との組み合わせにより焦点距離を短縮する構造は、投影レンズ部３３に焦点距離の短い凸レンズを用いた構造と比較して、投影レンズ部３３の曲率を小さくすることができる。このため、投影レンズ部３３の成形を容易にして成形精度を高めることができる。また、投影レンズ部３３の収差を小さくすることができる。
　また、反射面部３２を放物面Ｓ１に沿う凹面鏡状とすることで、反射面部３２による色収差の発生を防ぐことができる。曲率が小さい投影レンズ部３３と、色収差の無い反射面部３２とを組み合わせることで、すれ違い灯の配光においてカットオフラインＣＬの近傍に生じる色の分離を抑制することができる。
　また、発光素子１の発光面１１の車両後方側の端辺１２を面Ｓ２上に配置することで、発光面１１の全面が入射面部３１と対向する。これにより、発光素子１が発した光を有効に使用して、光の利用効率を高めることができる。
　また、図４に示す如く、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５は、投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置することができる。これにより、すれ違い灯の配光においてカットオフラインＣＬを鮮明に形成することができる。
　ここで、図１及び図２に示す如く配光形成用反射面部３４の端辺３５を直線状にして、図４に示す如く端辺３５の中心部を合成焦点Ｆ１”に配置した場合、端辺３５の中心部は合成焦点Ｆ１”に配置されるものの、投影レンズ部３３の曲率に応じて、両端部に向かうにつれて端辺３５が合成焦点Ｆ１”から次第に離れることになる。このため、図５に示す如く、すれ違い灯の配光においてカットオフラインＣＬの中心部は鮮明になるものの、両端部に向かうにつれて次第にぼやけることがある。
　そこで、図６に示す如く、配光形成用反射面部３４の端辺３５を、両端部が中央部よりも投影レンズ部３３の光軸Ｃ１に近づく向きに湾曲した形状としても良い。つまり、凹面鏡状の反射面部３２と凸レンズ状の投影レンズ部３３との組み合わせにより像面湾曲が生じる場合は、この像面湾曲を補正するように、端辺３５を湾曲させる。これにより、配光形成用反射面部３４の端辺３５全体が投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置され、カットオフラインＣＬ全体をより鮮明にすることができる。
　なお、配光形成用反射面部３４の端辺３５は、図２及び図６に示す形状に限定されるものではなく、前照灯用光源１００に要求される配光に応じて如何なる形状としたものであっても良い。以下、図７～図１０を参照して、配光形成用反射面部３４の端辺３５を異なる形状にした前照灯用光源１００について説明する。
　まず、配光形成用反射面部３４の端辺３５を車両前後方向に対して傾斜させることで、カットオフラインＣＬを上下方向に傾斜させることができる。
　具体的には、例えば、図７に示す如く、配光形成用反射面部３４の右半部及び左半部のうち、歩道側の配光に対応する半部を他方の半部に対して車両後方側に傾斜させる。これにより、配光形成用反射面部３４の端辺３５も、歩道側の配光に対応する半部が他方の半部に対して車両後方側に傾斜する。この結果、図８に示す如く、すれ違い灯の配光において、対向車線側のカットオフラインＣＬを水平にしつつ、歩道側のカットオフラインＣＬを上方に傾斜させることができる。
　または、例えば、図７に示す状態から対向車線側の配光に対応する半部を車両前方側に傾斜させることで、配光形成用反射面部３４の端辺３５全体を車両前後方向に対して傾斜させたものとしても良い。この場合、カットオフラインＣＬは、対向車線側の端部から歩道側の端部に向かうにつれて次第に上昇する形状となる。
　このように、すれ違い灯の配光においてカットオフラインＣＬの一部又は全部を傾けて、歩道側の照射領域を対向車線側の照射領域よりも上方に広げることで、対向車の運転者の眩惑を防ぎつつ、自車両の運転者が歩道側を視認しやすい配光を実現することができる。
　また、図１、図２及び図４に示す導光部材３を光軸Ｃ１に対して回転させ、回転角度に応じて発光素子１の配置位置を導光部材３の下方からずらすことによっても、カットオフラインＣＬを上下方向に傾斜させることができる。さらに、このように導光部材３を回転させた前照灯用光源１００において端辺３５を車両前後方向に対して傾斜させることで、発光素子１の配置位置を導光部材３の下方からずらしつつカットオフラインＣＬを水平にした前照灯用光源１００を構成することもできる。このように、配光形成用反射面部３４の端辺３５を車両前後方向に対して傾斜させることで、カットオフラインＣＬに対する発光素子１の配置自由度を高めることができる。
　また、配光形成用反射面部３４の端辺３５は、中央部が両端部よりも車両後方側又は車両前方側に突出する向きに湾曲した形状であっても良い。
　例えば、図９に示す如く、端辺３５の中央部が両端部よりも車両後方側に突出する向きに湾曲させる。これにより、図１０に示す如く、カットオフラインＣＬを、中央部が両端部よりも上方に突出する向きに湾曲させることができる。同様に、端辺３５の中央部が両端部よりも車両前方側に突出する向きに湾曲させることで、カットオフラインＣＬを、中央部が両端部よりも下方に突出する向きに湾曲させることができる。
　次に、図１１及び図１２を参照して、前照灯用光源１００の変形例について説明する。
　図１１に示す如く、導光部材３は、両側部に固定部３６を一体成形したものでも良い。固定部３６はネジ穴を有し、ネジ４を用いて固定部材２にネジ止めして固定されている。これにより、導光部材３と別体の固定部材を用いる構造と比較して、部品点数を削減することができる。
　また、図１２に示す如く、発光素子１を投影レンズ部３３の光軸Ｃ１よりも上方に配置したものでも良い。図１２において、図４に示す前照灯用光源１００と同様の部位には同一符号を付して説明を省略する。発光素子１を光軸Ｃ１よりも上方に配置した場合、発光素子１の発光面１１の車両前方側の端辺１３を、配光形成用反射面部３４に沿う面Ｓ２上に配置する。これにより、発光面１１の全面が入射面部３１と対向し、光の利用効率を高めることができる。
　なお、図４に示す如く発光素子１を光軸Ｃ１よりも下方に配置した前照灯用光源１００において、発光面１１の車両後方側の端辺１２を面Ｓ２よりも車両前方側に配置したものでも良い。同様に、図１４に示す如く発光素子１を光軸Ｃ１よりも上方に配置した構成において、発光面１１の車両前方側の端辺１３を面Ｓ２よりも車両後方側に配置したものでも良い。いずれの構造であっても、発光面１１の全面が入射面部３１と対向し、光の利用効率を高めることができる。
　また、反射面部３２の光軸Ｃ２は、厳密に光軸Ｃ１と直線Ｌ１とがなす角θ１の中央に向けたものでなくとも良く、角θ２，θ３の値に差があっても良い。少なくとも、反射面部３２の光軸Ｃ２が発光素子１と投影レンズ部３３との間を通る向きに配置することで、反射面部３２は発光素子１が発した光を投影レンズ部３３に向けて反射することができる。
　また、反射面部３２は、光の入射角に応じて異なる反射構造としても良い。
　すなわち、反射面部３２が光を全反射することができる入射角の最小値を「臨界角」といい、臨界角の値は導光部材３を構成する透明材料の屈折率と導光部材３外の空気の屈折率とによって定まる。入射角が臨界角以上となる向きに反射面部３２が配置されている場合、反射面部３２は導光部材３の内面部で光を全反射することができる。他方、入射角が臨界角以下となる向きに反射面部３２が配置されている場合、反射面部３２は導光部材３の内面部で光を全反射することができず、入射光の一部が導光部材３外に漏れてしまう。
　そこで、入射角が臨界角以下となる向きに反射面部３２が配置されている場合、反射面部３２は、導光部材３の外面部に、銀又はアルミニウムなどの金属を例えば真空蒸着によりめっきする。当該めっきにより光を反射することで、導光部材３外に光が漏れるのを防ぐことができ、光の利用効率を高めることができる。また、めっきに代えて、導光部材３の外面部に屈折率が異なる複数種類の材料によるコーティングを積層し、光の反射層を形成したものでも良い。
　他方、入射角が臨界角以上となる向きに反射面部３２が配置されている場合、めっき又はコーティングを不要とし、反射面部３２は導光部材３の内面部で入射光を全反射する構造とする。これにより、めっき等を要する場合と比べて前照灯用光源１００の製造コストを低減することができる。
　また、配光形成用反射面部３４は、すれ違い灯の配光に代えて又は加えて、コーナリングランプやフォグランプの配光を形成するものであっても良い。すなわち、すれ違い灯用の前照灯用光源１００は、コーナリングランプやフォグランプ用の光源にも用いることができる。このように、すれ違い灯用の前照灯用光源１００の用途は、すれ違い灯に限定されるものではない。
　また、合成焦点Ｆ１”の配置位置は、図４及び図１２に示す位置に限定されるものではない。合成焦点Ｆ１”の配置位置は、反射面部３２の曲率、及び、光軸Ｃ１上における光学的中心Ｏの位置などに応じて定まるものである。
　また、発光素子１の発光面１１と導光部材３の入射面部３１とは平行でなくとも良く、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と発光面１１の中心部における法線Ｎとは直交するものでなくとも良い。
　また、実施の形態１の前照灯用光源１００を設ける前照灯は、車載用の前照灯に限定されるものではない。前照灯用光源１００は、車両、鉄道、船舶又は航空機等を含む如何なる移動体の前照灯にも用いることができる。
　以上のように、実施の形態１の前照灯用光源１００は、発光素子１と、発光素子１が発した光を反射する反射面部３２、及び、反射面部３２が反射した光を移動体前方に投影する投影レンズ部３３を形成した導光部材３と、を備え、発光素子１を投影レンズ部３３の光軸Ｃ１からずらして配置し、反射面部３２は光軸Ｃ２を有するとともに光軸Ｃ２上に１個の焦点Ｆ２を有する凹面鏡状であり、反射面部３２と反射面部３２の光軸Ｃ２との交点である光学的中心Ｏを投影レンズ部３３の光軸Ｃ１上で投影レンズ部３３と投影レンズ部３３の焦点Ｆ１との間に配置し、かつ、反射面部３２の光軸Ｃ２を発光素子１の発光面の中心部と投影レンズ部３３の中心部との間を通る向きに配置した。凹面鏡状の反射面部３２が集光した光を凸レンズ状の投影レンズ部３３がさらに集光する構造により、補助用の凸レンズを不要として部品点数を削減しつつ、焦点距離を短縮して前照灯用光源１００をより小型にすることができる。また、投影レンズ部３３の曲率を大きくすることで焦点距離を短縮する構造と比較して、投影レンズ部３３の成形を容易にして成形精度を高めることができ、また投影レンズ部３３の収差を小さくすることができる。
　また、前照灯用光源１００は、すれ違い灯用の光源であり、導光部材３は、発光素子１と反射面部３２との間に配光形成用反射面部３４を有し、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５を投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置し、反射面部３２の光軸Ｃ２を、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部を通る直線Ｌ１とがなす角θ１の中央に向けて配置した。配光形成用反射面部３４を設けることで、すれ違い灯用の光源を構成することができる。また、かかるすれ違い灯用の光源は、車載用のコーナリングランプやフォグランプ用の光源にも用いることができる。
　また、前照灯用光源１００は、発光素子１を投影レンズ部３３の光軸Ｃ１よりも上方に配置し、発光素子１の発光面１１の移動体前方側の端辺１３を、配光形成用反射面部３４に沿う面Ｓ２上又は面Ｓ２よりも移動体後方側に配置した。または、前照灯用光源１００は、発光素子１を投影レンズ部３３の光軸Ｃ１よりも下方に配置し、発光素子１の発光面１１の移動体後方側の端辺１２を、配光形成用反射面部３４に沿う面Ｓ２上又は面Ｓ２よりも移動体前方側に配置した。これにより、発光面１１の全面が入射面部３１と対向し、光の利用効率を高めることができる。
　また、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５は、両端部が中央部よりも投影レンズ部３３の光軸Ｃ１に近づく向きに湾曲した形状である。端辺３５の曲率を投影レンズ部３３の曲率と合わせることで、配光形成用反射面部３４の端辺３５全体が投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置され、すれ違い灯の配光におけるカットオフラインＣＬ全体をより鮮明にすることができる。
　また、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５は、少なくとも一部が移動体前後方向に対して傾斜した形状である。これにより、歩道側のカットオフラインＣＬを上方に傾斜させた配光を形成したり、要求されるカットオフラインＣＬに対する発光素子１の配置自由度を高めたりすることができる。
　また、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５は、中央部が両端部よりも移動体後方側又は移動体前方側に突出する向きに湾曲した形状である。これにより、カットオフラインＣＬが上下方向に湾曲した配光を形成することができる。
　また、反射面部３２は、発光素子１の発した光が臨界角よりも大きい角度で入射して導光部材３の内面部で光を反射する構造、又は、導光部材３の外面部に設けためっき若しくはコーティングにより発光素子１の発した光を反射する構造である。入射角が臨界角より小さい向きに反射面部３２が配置されている場合、めっき又はコーティングにより光を反射することで導光部材３外に光が漏れるのを防ぎ、光の利用効率を高めることができる。他方、入射角が臨界角より大きい向きに反射面部３２が配置されている場合、めっき又はコーティングを不要として、前照灯用光源１００の製造コストを低減することができる。
実施の形態２．
　図１３～図２０を参照して、前照灯用光源１００の変形例について説明する。なお、図１３～図２０に示す前照灯用光源１００は、いずれも実施の形態１と同様の車載前照灯のすれ違い灯用の光源である。図１３～図２０において、図１、図２及び図４に示す実施の形態１の前照灯用光源１００と同様の部位には同一符号を付して説明を省略する。
　図１３に示す前照灯用光源１００は、発光素子１の発光面１１と導光部材３の入射面部３１との間に屈折部材５を設けたものである。屈折部材５は、例えば、アクリル若しくはポリカーボネートなどの透明樹脂又はガラスにより成形されたものである。屈折部材５は、図１３に示す如く断面が楔形状であり、発光素子１が発した光を屈折させて入射面部３１に入射させるものである。
　ここで、屈折部材５は、図中矢印Ａ１で示す如く、発光素子１の発光面１１の中心部から発した光が、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部に向かうように屈折させる。これにより、すれ違い灯の配光において、カットオフラインの中心部の直下を最も明るくして、中心部から離れるにつれて次第に暗くなる配光を得ることができる。
　すれ違い灯の配光において、左右の両端部を明るくし過ぎると、照射領域とその外の暗部との境界が目立ち、運転者にとって違和感のある配光となる。また、下端部を明るくし過ぎると、照射光が道路により反射されて、運転者にとって却って車両前方を視認し難い配光となる。これに対し、カットオフラインの中心部の直下を最も明るくし、中心部から離れるにつれて次第に暗くなる配光とすることで、運転者にとっての違和感を軽減し、かつ車両前方を視認しやすい配光を実現することができる。
　図１４に示す前照灯用光源１００は、導光部材３の入射面部３１の一部を発光素子１の発光面１１に対して傾斜させることで屈折部３７を形成したものである。すなわち、屈折部３７は導光部材３と一体成形されたものである。屈折部３７は、発光素子１が発した光を、図１３に示す屈折部材５と同様に屈折させる。これにより、図１３に示す前照灯用光源１００と同様に、運転者にとっての違和感を軽減し、かつ車両前方を視認しやすい配光を実現することができる。また、導光部材３と別体の屈折部材を不要とすることで部品点数を削減し、前照灯用光源１００の製造コストを低減することができる。
　図１５及び図１６に示す前照灯用光源１００は、導光部材３の入射面部３１に、屈折部３７ａ及び入射部３８を設けたものである。屈折部３７ａは、発光素子１が発した光を、図１４に示す屈折部３７と同様に屈折させる。これにより、図１３又は図１４に示す前照灯用光源１００と同様の配光を実現することができる。
　一般に、ＬＥＤ等の半導体発光素子が発光面１１から発する光は拡散光であり、法線Ｎに沿って最も強い光を発するのに加えて、法線Ｎ以外の方向にも弱い光を発する。入射部３８は、図中矢印Ａ２で示す如く、発光素子１が発した光のうちの法線Ｎ方向と異なる方向に向かう光を反射面部３２又は配光形成用反射面部３４に向けて反射するものである。入射部３８を有しない構造においては、これらの光は導光部材３内に入射せず、配光の形成に用いることができないため、光の利用効率が低下する。入射部３８を設けることで、これらの光も配光の形成に用いることができ、光の利用効率を高めることができる。
　図１７に示す前照灯用光源１００は、図４に示す実施の形態１の前照灯用光源１００に対し、反射面部３２の設置角度を傾けたものである。具体的には、反射面部３２の光学的中心Ｏを支点として、車両前方側が下がり車両後方側が上がるように回転したものである。反射面部３２の回転により、反射面部３２が沿う放物面Ｓ１も回転し、反射面部３２の光軸Ｃ２も回転している。
　また、反射面部３２の回転により、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、光学的中心Ｏ及び端辺３５の中心部を通る直線Ｌ１とのなす角θ１が９０°よりも大きくなる。このため、光軸Ｃ１と光軸Ｃ２のなす角θ２が４５°よりも大きくなり、かつ、直線Ｌ１と光軸Ｃ２のなす角θ３が４５°よりも大きくなる。
　ここで、図１７の例では、角θ１が９０°よりも大きく、かつ、配光形成用反射面部３４に沿う面Ｓ２が直線Ｌ１に沿う平面状である。これにより、発光素子１の発光面１１の車両後方側の端辺１２を面Ｓ２よりも車両前方側に配置しつつ、発光素子１の発光面１１の中心部における法線Ｎを配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部に向けて配置することができる。すなわち、発光面１１の全面を入射面部３１に対向させて光の利用効率を高めることができるとともに、図１３に示す屈折部材５及び図１４に示す屈折部３７を不要としつつ、カットオフラインの中心部の直下が最も明るいすれ違い灯の配光を形成することができる。また、発光面１１と入射面部３１とが平行であるため、屈折部材５又は屈折部３７を設けた構造における傾いた入射面による不要な反射を防ぎ、光の利用効率をさらに高めることができる。
　図１８に示す前照灯用光源１００は、図１７に示す前照灯用光源１００に対し、発光素子１の発光面１１と導光部材３の入射面部３１との間に入射部材６を追加したものである。入射部材６は、図１５及び図１６に示す入射部３８と同様に、発光素子１が発した光のうちの法線Ｎ方向と異なる方向に向かう光を反射面部３２又は配光形成用反射面部３４に向けて反射するものである。これらの光を導光部材３内に導いて、配光の形成に用いることで、光の利用効率を高めることができる。
　なお、反射面部３２の回転により、入射光を屈折させずとも法線Ｎに沿う最も強い光が端辺３５の中心部に向かうため、図１５及び図１６のような屈折部３７ａは不要である。
　図１９に示す前照灯用光源１００は、導光部材３の入射面部３１に、図１８に示す入射部材６と同じ形状の入射部３８ａを一体成形により形成したものである。これにより、図１８に示す前照灯用光源１００と同様に光の利用効率を高めることができるとともに、導光部材３と別体の入射部材を不用として部品点数を削減し、前照灯用光源１００の製造コストを低減することができる。
　図２０に示す前照灯用光源１００は、図１２に示す実施の形態１の前照灯用光源１００に対し、反射面部３２の設置角度を傾けたものである。具体的には、反射面部３２の光学的中心Ｏを支点として、車両前方側が下がり車両後方側が上がるように回転させたものである。反射面部３２の回転により、放物面Ｓ１及び光軸Ｃ２も回転し、角θ１が９０°よりも小さく、角θ２，θ３が４５°よりも小さくなる。図２０に示す前照灯用光源１００の動作及び効果は、図１７に示す前照灯用光源１００と同様である。
　なお、実施の形態２の前照灯用光源１００を設ける前照灯は、車載用の前照灯に限定されるものではない。前照灯用光源１００は、車両、鉄道、船舶又は航空機等を含む如何なる移動体の前照灯にも用いることができる。
　以上のように、実施の形態２の前照灯用光源１００は、発光素子１の発光面１１の中心部における法線Ｎを、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部に向けて配置した。これにより、カットオフラインの中心部の直下を最も明るくし、中心部から離れるにつれて次第に暗くなる配光を形成することができる。すなわち、運転者にとっての違和感を軽減し、かつ移動体前方を視認しやすいすれ違い灯を実現することができる。
　また、発光素子１は導光部材３の外部に配置され、発光素子１が発した光を導光部材３内に導く入射部材６を設けた。入射部材６により、発光素子１が発した光のうちの法線Ｎ方向と異なる方向に向かう光も前照灯用光源１００の配光に用いることができ、光の利用効率をさらに高めることができる。
実施の形態３．
　図２１～図２８を参照して、発光素子１を導光部材３内に封入した前照灯用光源１００について説明する。また、実施の形態１，２と同様の車載前照灯のすれ違い灯用の光源に加えて、走行灯用の光源及び特定方向照明灯用の光源についても説明する。なお、図２１～図２３、図２５及び図２８において、図１、図２及び図４に示す実施の形態１の前照灯用光源１００と同様の部位には同一符号を付して説明を省略する。
　図２１及び図２２に示す前照灯用光源１００は、発光素子１を導光部材３内に封入したすれ違い灯用の光源である。図２１及び図２２の例では、投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”が反射面部３２上に配置されており、合成焦点Ｆ１”が光学的中心Ｏと重なっている。このため、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５の中心部も、光学的中心Ｏと重なっている。この場合、反射面部３２の光軸Ｃ２は、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び発光素子１の発光面１１の中心部を通る直線Ｌ２とのなす角θ１’の中央に向けて配置する。図２１及び図２２の例では、光軸Ｃ１に対して直線Ｌ２が垂直であり、直線Ｌ２が法線Ｎと重なっている。光軸Ｃ１と光軸Ｃ２のなす角θ２’が４５°であり、直線Ｌ２と光軸Ｃ２のなす角θ３’が４５°である。
　図２３に示す前照灯用光源１００は、発光素子１を導光部材３内に封入した走行灯用の光源である。走行灯用の光源は、すれ違い灯のような配光形成用反射面部が不要である。また、発光素子１の発光面１１の中心部が、投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置されている。
　発光素子１の発光面１１を合成焦点Ｆ１”に配置することで、車両前方に発光面１１の形状が結像しなくなる。すなわち、発光面１１が法線Ｎ方向に発した強い光を車両前方に水平に照射しつつ、発光面１１が法線Ｎ以外の方向に発した弱い光をその周囲に照射して、図２４に示す如く走行灯の配光を形成することができる。
　なお、図２３に示す前照灯用光源１００は、発光素子１の光度を低くする（減光する）ことで、車載用のデイタイムランニングランプ（Ｄａｙｔｉｍｅ　Ｒｕｎｎｉｎｇ　Ｌａｍｐｓ，ＤＲＬ）の配光を実現することができる。すなわち、走行灯用の前照灯用光源１００は、ＤＲＬ用の光源にも用いることができる。このように、走行灯用の前照灯用光源１００の用途は、走行灯に限定されるものではない。
　図２５に示す前照灯用光源１００は、発光素子１を導光部材３内に封入した特定方向照明灯用の光源である。特定方向照明灯用の前照灯用光源１００は、発光素子１の発光面１１の中心部を、投影レンズ部３３と反射面部３２の合成焦点Ｆ１”よりも投影レンズ部３３の光軸Ｃ１から離して配置した点を除き、図２３に示す走行灯用の前照灯用光源１００と同様である。
　図２６を参照して、特定方向照明灯の原理について説明する。図２６に示す凸レンズ３３’は、投影レンズ部３３と反射面部３２とを合成した光学的特性を有する仮想のレンズである。図２６に示す如く、発光素子１は凸レンズ３３’の焦点Ｆ１”よりも凸レンズ３３’から離れて配置されているため、実像１１’が結像している。実像１１’の形状は、発光素子１の発光面１１と同じ形状である。
　ここで、凸レンズ３３’と発光面１１間の距離をＬａ、凸レンズ３３’と実像１１’間の距離をＬｂ、発光素子１の発光面１１の幅をＷａ、実像１１’の幅をＷｂとする。Ｌａ，Ｌｂ，Ｗａ，Ｗｂは、以下の式（１）の関係を満たす。
　Ｗｂ／Ｗａ≒Ｌｂ／Ｌａ　（１）
　すなわち、実像１１’の大きさは、発光面１１をＬｂ／Ｌａ倍に拡大した大きさとなる。この結果、図２７に示す如く、車両前方の領域のうち、発光面１１と同じ形状であり、かつ、発光面１１よりも大きさが大きい特定の領域のみに光を照射する、特定方向照明灯の配光を実現することができる。
　なお、凸レンズ３３’の焦点距離をＬ（すなわち、Ｌは図４に示すｆ１＋ｆ２”と等しい。）とすると、Ｌｂ／Ｌａは以下の式（２）で表される。
　Ｌｂ／Ｌａ＝１／｛（Ｌａ／Ｌ）－１｝　（２）
　すなわち、発光面１１に対する実像１１’の倍率は、発光面１１と焦点Ｆ１”間の間隔により設定することができる。具体的には、例えば、発光面１１と焦点Ｆ１”間の間隔を、凸レンズ３３’の焦点距離、すなわち投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点距離の１／１００の値にすることで、実像１１’の大きさ、すなわち特定方向照明灯による照射領域の大きさを発光面１１の１００倍の大きさにすることができる。同様に、発光面１１と焦点Ｆ１”間の間隔を合成焦点距離の１／１０００の値にすることで、特定方向照明灯による照射領域の大きさを発光面１１の１０００倍の大きさにすることができる。
　前照灯に特定方向照明灯用の光源を複数個設けて、各々の光源の照射領域を異なる領域にしたうえで各光源の点灯及び消灯を個別に制御することで、例えば、車両前方にある障害物を明るく照らして運転者の注意をひきつけることができる。または、対向車に光を照射する光源を選択的に消灯することで、すれ違い灯と同様に対向車の運転者の眩惑を防ぎつつ、対向車を除く領域は自車両から視認しやすい配光を実現することができる。
　なお、特定方向照明灯用の前照灯用光源１００は、車両の走行中、先行表示板（いわゆる「サインポール」）に向けて光を照射するサインポール照明用の光源にも用いることができる。このように、特定方向照明灯用の前照灯用光源１００の用途は、上記に限定されるものではない。
　図２８に示す前照灯用光源１００は、発光素子１を導光部材３内に封入したすれ違い灯用の光源において、発光素子１を投影レンズ部３３の光軸Ｃ１よりも上方に配置したものである。なお、図２８に示す前照灯用光源１００は、導光部材３に配光形成用反射面部を形成するのに代えて、導光部材３内に配光形成用反射部材７を封入している。配光形成用反射部材７は、例えば板金により構成されており、配光形成用反射面部と同様に、発光素子１が発した光の一部を反射することですれ違い灯の配光を形成するものである。
　なお、実施の形態１～３で説明した、発光素子１を導光部材３の外部に配置したすれ違い灯用の前照灯用光源１００のそれぞれにおいて、図２８に示す前照灯用光源１００と同様に、導光部材３に配光形成用反射面部を形成するのに代えて導光部材３内に配光形成用反射部材を封入したものとしても良い。
　また、実施の形３の前照灯用光源１００を設ける前照灯は、車載用の前照灯に限定されるものではない。前照灯用光源１００は、車両、鉄道、船舶又は航空機等を含む如何なる移動体の前照灯にも用いることができる。
　以上のように、実施の形態３の前照灯用光源１００は、発光素子１を導光部材３内に封入した。これにより、前照灯用光源１００を組み立てた状態において導光部材３に対する発光素子１の位置ずれを防ぐことができ、扱いやすい前照灯用光源１００を実現することができる。
　また、前照灯用光源１００は、すれ違い灯用の光源であり、導光部材３は、発光素子１と反射面部３２との間に配光形成用反射面部３４を有し、配光形成用反射面部３４の反射面部３２側の端辺３５を投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置し、反射面部３２の光軸Ｃ２を、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び発光素子１の発光面１１の中心部を通る直線Ｌ２とがなす角θ１’の中央に向けて配置した。配光形成用反射面部３４を設けることで、すれ違い灯用の光源を構成することができる。また、かかるすれ違い灯用の光源は、車載用のコーナリングランプやフォグランプ用の光源にも用いることができる。
　また、前照灯用光源１００は、走行灯用の光源であり、発光素子１の発光面１１の中心部を、投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”に配置し、反射面部３２の光軸Ｃ２を、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び発光素子１の発光面１１の中心部を通る直線Ｌ２とがなす角θ１’の中央に向けて配置した。発光面１１の中心部を合成焦点Ｆ１”に配置することで、走行灯用の光源を構成することできる。また、かかる走行灯用の光源は、車載用のＤＲＬ用の光源にも用いることができる。
　また、前照灯用光源１００は、特定方向照明灯用の光源であり、発光素子１の発光面１１の中心部を、投影レンズ部３３と反射面部３２との合成焦点Ｆ１”よりも投影レンズ部３３の光軸Ｃ１から離して配置し、反射面部３２の光軸Ｃ２を、投影レンズ部３３の光軸Ｃ１と、反射面部３２の光学的中心Ｏ及び発光素子１の発光面１１の中心部を通る直線Ｌ２とがなす角θ１’の中央に向けて配置した。発光面１１の中心部を合成焦点Ｆ１”よりも光軸Ｃ１から離して配置することで、特定方向照明灯用の光源を構成することができる。また、かかる特定方向照明灯用の光源は、サインポール照明用の光源にも用いることができる。
実施の形態４．
　図２９を参照して、実施の形態１～３の前照灯用光源１００を設けた車載用の前照灯２００について説明する。
　図中、８はケースである。ケース８は前面開口部を有しており、この前面開口部に前面レンズ８１が設けられている。ケース８内には複数個の前照灯用光源１００が配列されており、各々の前照灯用光源１００の投影レンズ部３３が前面レンズ８１に向けられている。このようにして、前照灯２００が構成されている。
　前照灯２００は、複数個の前照灯用光源１００のそれぞれを、実施の形態１～３で例示した前照灯用光源１００及びその変形例の中から任意に選択することで、種々の配光を実現することができる。以下、図３０～図３３を参照して、前照灯２００による配光の例について説明する。
　例えば、前照灯２００において、全ての前照灯用光源１００に、図９に示した前照灯用光源１００を用いる。これにより、図３０に示す如く、カットオフラインＣＬを水平にしたすれ違い灯の配光を形成することできる。また、個々の前照灯用光源１００の配光は、中央部に対して両端部が下がるように湾曲しているため、互いに隣接する前照灯用光源１００が発した光に上下方向のずれがあった場合でも、当該ずれを目立たなくすることができる。
　または、図３０に示す配光を形成する前照灯２００において、複数個の前照灯用光源１００のうちの歩道側の配光に対応する前照灯用光源１００を、カットオフラインＣＬの中央部から端部に向かうにつれて、光軸Ｃ１を次第に上向きにするとともに光軸Ｃ１に対して配光形成用反射面部３４の端辺３５を次第に傾かせる。これにより、図３１に示す如く、歩道側の照射領域を上方に広げた配光を形成することができる。これにより、対向車の運転者の眩惑を防ぎつつ、自車両の運転者が歩道側を視認しやすいすれ違い灯を実現することができる。
　または、図３１に示す配光を形成する前照灯２００において、歩道側端部の配光に対応する前照灯用光源１００は配光形成用反射面部３４の端辺３５を水平にする。これにより、図３２に示す如く、カットオフラインＣＬを階段状にした配光を形成することができる。
　または、前照灯２００において、すれ違い灯用の前照灯用光源１００と、複数個の特定方向照明灯用の前照灯用光源１００とを組み合わせて用いる。例えば、図３３に示す如く、特定方向照明灯用の前照灯用光源１００はいずれもカットオフラインＣＬよりも上方の領域を含む領域を照射するものとし、かつ、それぞれの前照灯用光源１００が互いに隣接する異なる領域を照射するものとする。対向車及び歩行者の有無などに応じて、各々の特定方向照明灯用の前照灯用光源１００を個別に点灯又は消灯することで、カットオフラインＣＬ上部の配光を細かく制御することができる。
　このように、前照灯２００は、前照灯用光源１００の個数及び各々の前照灯用光源１００の配光を任意に選択することができるため、内部構造、外部形状及び配光形成などの設計自由度を高めることができる。この結果、用途及び要求仕様などに適した前照灯２００を容易に構成することができる。
　以上のように、実施の形態４の前照灯２００は、前照灯用光源１００を備える。すれ違い灯用、走行灯用又は特定方向照明灯用の複数個の前照灯用光源１００を任意に組み合わせて用いることで、前照灯２００の設計自由度を高めることができる。
　なお、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。
　本発明の前照灯用光源は、車両、鉄道、船舶又は航空機等を含む移動体の前照灯に用いることができ、特に車載用の前照灯に適している。
　１　発光素子、２　固定部材、３　導光部材、４　ネジ、５　屈折部材、６　入射部材、７　配光形成用反射部材、８　ケース、１１　発光面、１２　端辺、１３　端辺、３１　入射面部、３２　反射面部、３３　投影レンズ部、３４　配光形成用反射面部、３５　端辺、３６　固定部、３７，３７ａ　屈折部、３８，３８ａ　入射部、８１　前面レンズ、１００　前照灯用光源、２００　前照灯。

Claims (15)

  1. 　発光素子と、
    　前記発光素子が発した光を反射する反射面部、及び、前記反射面部が反射した光を移動体前方に投影する投影レンズ部を有する導光部材と、を備え、
    　前記発光素子を前記投影レンズ部の光軸からずらして配置し、
    　前記反射面部は光軸を有するとともに該光軸上に１個の焦点を有する凹面鏡状であり、前記反射面部と前記反射面部の光軸との交点である光学的中心を前記投影レンズ部の光軸上で前記投影レンズ部と前記投影レンズ部の焦点との間に配置し、かつ、前記反射面部の光軸を前記発光素子の発光面の中心部と前記投影レンズ部の中心部との間を通る向きに配置した
    　ことを特徴とする前照灯用光源。
  2. 　すれ違い灯用の光源、走行灯用の光源又は特定方向照明灯用の光源であることを特徴とする請求項１記載の前照灯用光源。
  3. 　前記すれ違い灯用の光源であり、
    　前記導光部材は、前記発光素子と前記反射面部との間に配光形成用反射面部を有し、
    　前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺を前記投影レンズ部と前記反射面部との合成焦点に配置し、
    　前記反射面部の光軸を、前記投影レンズ部の光軸と、前記反射面部の光学的中心及び前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺の中心部を通る直線、又は、前記反射面部の光学的中心及び前記発光素子の発光面の中心部を通る直線とがなす角の中央に向けて配置した
    　ことを特徴とする請求項２記載の前照灯用光源。
  4. 　前記走行灯用の光源であり、
    　前記発光素子の発光面の中心部を、前記投影レンズ部と前記反射面部との合成焦点に配置し、
    　前記反射面部の光軸を、前記投影レンズ部の光軸と、前記反射面部の光学的中心及び前記発光素子の発光面の中心部を通る直線とがなす角の中央に向けて配置した
    　ことを特徴とする請求項２記載の前照灯用光源。
  5. 　前記特定方向照明灯用の光源であり、
    　前記発光素子の発光面の中心部を、前記投影レンズ部と前記反射面部との合成焦点よりも前記投影レンズ部の光軸から離して配置し、
    　前記反射面部の光軸を、前記投影レンズ部の光軸と、前記反射面部の光学的中心及び前記発光素子の発光面の中心部を通る直線とがなす角の中央に向けて配置した
    　ことを特徴とする請求項２記載の前照灯用光源。
  6. 　前記発光素子を前記投影レンズ部の光軸よりも上方に配置し、
    　前記発光素子の発光面の移動体前方側の端辺を、前記配光形成用反射面部に沿う面上又は該面よりも移動体後方側に配置した
    　ことを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  7. 　前記発光素子を前記投影レンズ部の光軸よりも下方に配置し、
    　前記発光素子の発光面の移動体後方側の端辺を、前記配光形成用反射面部に沿う面上又は該面よりも移動体前方側に配置した
    　ことを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  8. 　前記発光素子の発光面の中心部における法線を、前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺の中心部に向けて配置したことを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  9. 　前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺は、両端部が中央部よりも前記投影レンズ部の光軸に近づく向きに湾曲した形状であることを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  10. 　前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺は、少なくとも一部が移動体前後方向に対して傾斜した形状であることを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  11. 　前記配光形成用反射面部の前記反射面部側の端辺は、中央部が両端部よりも移動体後方側又は移動体前方側に突出する向きに湾曲した形状であることを特徴とする請求項３記載の前照灯用光源。
  12. 　前記反射面部は、前記発光素子の発した光が臨界角よりも大きい角度で入射して前記導光部材の内面部で該光を反射する構造、又は、前記導光部材の外面部に設けためっき若しくはコーティングにより前記発光素子の発した光を反射する構造であることを特徴とする請求項１記載の前照灯用光源。
  13. 　前記発光素子は前記導光部材の外部に配置され、前記発光素子が発した光を前記導光部材内に導く入射部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の前照灯用光源。
  14. 　前記発光素子を前記導光部材内に封入したことを特徴とする請求項１記載の前照灯用光源。
  15. 　請求項１記載の前照灯用光源を備える移動体用前照灯。
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