WO2023238667A1 - 車両用灯具 - Google Patents

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WO2023238667A1
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light
lamp
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light distribution
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ニキタ コリチバ
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株式会社小糸製作所
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    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the lens is formed so as to extend in a flat plate shape along a vertical plane perpendicular to the optical axis, so that part of the light emitted from the light source is In many cases, a sufficient amount of light directed toward the outer peripheral edge of the lens cannot be obtained, and therefore it is not easy to ensure a sufficient amount of light emitted from the outer peripheral edge of the lens.
  • the light emitted from the light source that reaches the outer periphery has a fairly large opening angle with respect to the optical axis, so the reflected light from the multiple total reflection prism elements will be reflected in the radial direction.
  • the intensity becomes non-uniform depending on the position of the light, making it difficult to accurately control the light distribution using the lens.
  • a plurality of lens elements for controlling the output of light arriving from a plurality of total reflection prism elements are divided into a vertical and horizontal grid on the front surface of the lens. With this structure, it is possible to form a light distribution pattern having a cutoff line at the upper end by appropriately adjusting the orientation of the plurality of lens elements.
  • the collimator lens is configured as a large block-shaped transparent member, and therefore the depth dimension of the vehicle lamp is large. There is.
  • the present disclosure also provides a vehicle lamp that is configured to emit light emitted from a light source toward the front of the lamp through a lens, and that is capable of forming a light distribution pattern with a clear cutoff line.
  • a vehicle lamp that is configured to emit light emitted from a light source toward the front of the lamp through a lens, and that is capable of forming a light distribution pattern with a clear cutoff line.
  • One of the purposes is to provide lighting equipment.
  • Another object of the present disclosure is to provide a vehicular lamp equipped with a microlens array that can form a light distribution pattern with less uneven light distribution while reducing its depth dimension. Let's do one.
  • the present disclosure aims to achieve the above object by devising the configuration of the rear surface in the peripheral region of the lens.
  • the vehicle lamp according to the first aspect of the present disclosure includes: a light source and comprising a lens; A vehicle lamp configured to emit light emitted from the light source toward the front of the lamp through the lens,
  • the lens includes a central region centered on an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp, and a peripheral region located around the central region,
  • a plurality of total reflection prism elements are formed on the rear surface of the peripheral area, and are arranged concentrically around the optical axis, for causing the emitted light from the light source to enter and then totally reflect toward the front of the lamp.
  • vehicle lamp is not particularly limited, and for example, head lamps, fog lamps, tail lamps, clearance lamps, etc. can be employed.
  • the type of the above-mentioned "light source” is not particularly limited, and for example, a light emitting element such as a light emitting diode, a light source bulb, etc. can be adopted.
  • central region and “peripheral region” are not particularly limited.
  • vehicle lamp is not particularly limited, and for example, head lamps, fog lamps, tail lamps, clearance lamps, etc. can be employed.
  • central region and “peripheral region” are not particularly limited.
  • the present disclosure aims to achieve the above object by devising the configuration of the front surface of the lens.
  • a plurality of lens elements for controlling the output of light arriving from the plurality of total reflection prism elements are formed on the front surface of the lens, divided into a vertical and horizontal lattice shape, At least some of the plurality of lens elements are characterized in that vertical inclination angles are set to different values between the plurality of lens elements constituting the vertical columns divided into the vertical and horizontal lattice shapes. That is.
  • the type of the above-mentioned "light source” is not particularly limited, and for example, a light emitting element such as a light emitting diode, a light source bulb, etc. can be employed.
  • the entire area of the above-mentioned "front surface of the lens” may be divided into a vertical and horizontal lattice pattern, or only a part of the area may be partitioned into a vertical and horizontal lattice pattern.
  • each of the "plurality of lens elements” is not particularly limited as long as they are formed in a vertical and horizontal grid pattern.
  • the vehicle lamp according to the fourth aspect of the present disclosure includes: a light source and a rear lens array having a plurality of condenser lens sections for condensing light emitted from the light source; and a plurality of rear lens arrays for projecting each of the plurality of light source images formed by the plurality of condenser lens sections.
  • a microlens array comprising a front lens array having a projection lens section; a collimator lens disposed between the light source and the rear lens array for making the light emitted from the light source enter the rear lens array as parallel light; Equipped with The lamp is configured to form a desired light distribution pattern by irradiating the light emitted from the light source toward the front of the lamp via the microlens array,
  • the collimator lens includes a central region centered on an optical axis extending in the longitudinal direction of the lamp, and a peripheral region located around the central region,
  • a plurality of total reflection prism elements are formed on the rear surface of the peripheral area, and are arranged concentrically around the optical axis, for causing the emitted light from the light source to enter and then totally reflect toward the front of the lamp. and
  • the plurality of total reflection prism elements are formed with an annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface.
  • the type of the above-mentioned "light source” is not particularly limited, and for example, a light emitting element such as a light emitting diode, a light source bulb, etc. can be employed.
  • central region and “peripheral region” are not particularly limited.
  • the vehicle lamp according to the first aspect of the present disclosure is configured to emit light emitted from a light source toward the front of the lamp through a lens, and in the lens, an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp is the center.
  • the rear surface of the peripheral region of the lens is divided into an inner peripheral region and an outer peripheral region, and in the inner peripheral region, the plurality of total reflection prism elements are arranged in a first direction centered on the optical axis. Since the annular concave curved surface is formed as the envelope surface, and the outer circumferential region is formed with the second annular concave curved surface centered on the optical axis as the envelope surface, the following effects can be obtained. I can do it.
  • a plurality of total reflection prism elements are formed with the first annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface, so that the inner peripheral region
  • the incident light emitted from the light source can be totally reflected toward the front of the lamp by the plurality of total reflection prism elements as light of substantially uniform brightness.
  • a plurality of total reflection prism elements are formed with the second annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface, so that the light incident on this outer peripheral region The light emitted from the light source can also be totally reflected toward the front of the lamp by the plurality of total reflection prism elements as light of substantially uniform brightness.
  • the plurality of total reflection prism elements in such a manner that the first and second annular concave curved surfaces set twice are used as envelope surfaces, The size of not only the formed total reflection prism element but also the total reflection prism element formed at the outer peripheral edge of the outer peripheral side region can be prevented from becoming too large. Therefore, when molding a lens, it is possible to mold a plurality of total reflection prism elements with high precision, and thereby it is possible to perform light distribution control with high precision.
  • the amount of light emitted from the outer peripheral edge of the lens can be sufficiently reduced. Once this is ensured, light distribution control by the lens can be performed with high precision.
  • the plurality of total reflection prism elements are formed with the first and second annular concave curved surfaces doubly set as envelope surfaces, thereby forming a single annular concave curved surface.
  • the lens can be made thinner than in the case where the lens is formed as an envelope surface.
  • each of the plurality of total reflection prism elements formed in the inner circumferential region is further configured such that each of the plurality of total reflection prism elements formed in the inner circumferential region is connected to a first virtual point light source located on the rear side of the lamp relative to the light source in a plane including the optical axis.
  • the light emitted from the lamp is configured to be totally reflected as parallel light toward the front of the lamp, and each of the plurality of total reflection prism elements formed in the outer peripheral area is configured to have a plane including the optical axis.
  • the light emitted from the second virtual point light source which is located behind the light source and in front of the first virtual point light source, is totally reflected as parallel light toward the front of the lamp. If so, the following effects can be obtained.
  • the light source has a fixed size
  • the positions of the first and second virtual point light sources as described above, the light emitted from the light source can be divided into the inner region and the outer region. In either case, it is easily possible to completely reflect the light as substantially parallel light toward the front of the lamp by using a plurality of total reflection prism elements.
  • the position of the first virtual point light source is further configured to be set on the opposite side of the incident area of the light emitted from the first virtual point light source in the inner circumference side region with respect to the optical axis, and If the position of the second virtual point light source is set on the opposite side of the optical axis from the incident area of the light emitted from the second virtual point light source in the outer circumferential area, then The emitted light can be totally reflected in both the inner circumference side region and the outer circumference side region with higher accuracy by the plurality of total reflection prism elements as substantially parallel light heading toward the front of the lamp.
  • the light source is further configured with a light emitting element arranged with its light emitting surface facing the front of the lamp, a light distribution pattern having a cut-off line is formed by the irradiation light from the vehicle lamp. It is also possible to easily form .
  • a plurality of lens elements are formed on the front surface of the lens to control the output of light that has arrived from a plurality of total reflection prism elements, and as a structure of these plurality of lens elements, the above-mentioned light If the horizontal cross-sectional shape including the axis is formed with a convex curve centered on the optical axis as an envelope, the light distribution pattern formed by the irradiation light from the vehicle lamp can be controlled with light unevenness. It becomes possible to easily form a light distribution pattern.
  • the vehicle lamp according to the second aspect of the present disclosure is configured to emit light emitted from the light source toward the front of the lamp through a lens, and in the lens, an optical axis extending in the longitudinal direction of the lamp is the center.
  • the plurality of total reflection prism elements are formed with an annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface, a sufficient amount of light can be obtained from the light source toward the outer peripheral edge of the lens. You can do it like this.
  • a condensing lens is placed between the light source and the lens, which condenses the light emitted from the light source and makes it enter the lens, so that the light reaches the outer periphery of the peripheral area of the lens.
  • the opening angle of the light emitted from the light source with respect to the optical axis can be made small. Therefore, it is possible to prevent the intensity of the reflected light from the plurality of total reflection prism elements from becoming non-uniform depending on their radial positions, and thereby the light distribution control by the lens can be performed with high precision.
  • the amount of light emitted from the outer peripheral edge of the lens can be sufficiently reduced. Once this is ensured, light distribution control by the lens can be performed with high precision.
  • the condenser lens is configured with a plano-convex lens whose front surface is formed into a convex curved surface, the light emitted from the light source can be used as forward illumination light over a wider range. It becomes possible.
  • the light emitted from the light source will pass through the condensing lens.
  • the area where the light enters the lens can be appropriately set depending on the surface shape of each of the plurality of condensing lens elements, thereby increasing the degree of freedom in controlling light distribution by the lens.
  • the degree of freedom in light distribution control can be further increased.
  • the light source is further configured with a light emitting element arranged with its light emitting surface facing the front of the lamp, a light distribution pattern having a cut-off line is formed by the irradiation light from the vehicle lamp. It is also possible to easily form .
  • a vehicle lamp is configured to emit light emitted from a light source toward the front of the lamp through a lens, and in the lens, an optical axis extending in the front-rear direction of the lamp is the center.
  • a plurality of lens elements that control the output of light that has arrived from a plurality of total reflection prism elements are formed in a vertical and horizontal grid pattern.
  • the plurality of total reflection prism elements are formed with an annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface, the emitted light from the light source toward the outer peripheral edge of the lens It is also possible to obtain a sufficient amount of light.
  • the light emitted from the light source enters the rear surface of the peripheral area located around the central area centered on the optical axis extending in the longitudinal direction of the lamp, and then is totally reflected toward the front of the lamp. Since a plurality of total reflection prism elements are arranged concentrically around the optical axis, the light emitted from the light source can illuminate a wide area forward while suppressing the depth of the vehicle lamp. It can be used as light.
  • the plurality of total reflection prism elements are formed with an annular concave curved surface centered on the optical axis as an envelope surface, a sufficient amount of light can be obtained from the light source toward the outer periphery of the collimator lens. You can make it possible to Therefore, the light emitted from the light source can be made to enter each of the plurality of condensing lens parts as parallel light with substantially uniform brightness, thereby making it possible to form a light distribution pattern with less uneven light distribution. .
  • the depth dimension of the vehicle lamp can be further reduced, and the number of parts can be reduced. It is possible to reduce costs.
  • the front lens array is configured such that the focal lengths of at least some of the plurality of projection lens sections are set to different values, the emitted light from the plurality of projection lens sections It is possible to form light distribution patterns of different sizes depending on the combination, and the degree of freedom in the light distribution of the combined light distribution pattern can be increased.
  • a light shielding sheet having a plurality of light-transmitting portions for defining the outer shape of each of the plurality of light source images is further arranged between the rear lens array and the front lens array.
  • a light distribution pattern can be formed according to the size and external shape of each of the plurality of light-transmitting parts.
  • the specific size and external shape of each of the “multiple light-transmitting parts” are not particularly limited.
  • FIG. 39 showing a first modification of the fourth embodiment.
  • a diagram similar to FIG. 41A showing a second modification of the fourth embodiment A diagram similar to FIG. 41B showing a second modification of the fourth embodiment
  • FIG. 1 is a front view showing a vehicle lamp 10 according to a first embodiment of the present disclosure. Further, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • a vehicle lamp 10 is a headlamp disposed at the front end of a vehicle, and includes a lamp body 12 and a transparent transparent lamp body 12 attached to the front end opening of the lamp body 12.
  • the first and second lamp units 20 and 40 are installed in a lamp chamber formed with the light cover 14 in a state where they are lined up in the vehicle width direction.
  • the first lamp unit 20 includes a light emitting element 22 and a lens 30 disposed on the front side of the lamp, and is configured to emit light emitted from the light emitting element 22 toward the front of the lamp through the lens 30. has been done.
  • the second lamp unit 40 includes a light emitting element 42 and a lens 50 disposed on the front side of the lamp, and is configured to emit light emitted from the light emitting element 42 toward the front of the lamp through the lens 50. has been done.
  • the light emitting elements 22, 42 of the first and second lamp units 20, 40 are supported by the lamp body 12 via a common substrate 24, and the lenses 30, 50 are supported via a mounting structure (not shown). It is supported by the lamp body 12.
  • the vehicle lamp 10 is configured to form a low beam light distribution pattern (described later) using the irradiated light from the first and second lamp units 20 and 40.
  • FIG. 3A is a front view showing the first lighting unit 20.
  • 4A is a cross-sectional view taken along the line IVa-IVa in FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line Va-Va in FIG. 4A.
  • FIG. 6A is a perspective view of the lens 30 of the first lamp unit 20 as seen from the direction of arrow VIa in FIG. 4A
  • FIG. 7A is a perspective view of the lens 30 as seen from the direction of arrow VIIa of FIG. 4A. It is a diagram.
  • the lens 30 of the first lamp unit 20 has an optical axis Ax extending in the front-rear direction of the lamp, and has a circular outer shape centered on the optical axis Ax when viewed from the front of the lamp. ing.
  • the outer dimensions of the lens 30 are set to a value of 50 mm or less (for example, about 35 mm).
  • the light emitting element 22 is a white light emitting diode, and is arranged with its light emitting surface 22a directed toward the front of the lamp (specifically, toward the front of the lamp).
  • the light emitting surface 22a of the light emitting element 22 has a rectangular outer shape (specifically, a square of about 1 ⁇ 1 mm).
  • the light emitting element 22 is arranged such that the center position in the left-right direction (hereinafter referred to as "reference position") of the lower edge of the light emitting surface 22a is located on the optical axis Ax of the lens 30.
  • the lens 30 is an injection molded product made of transparent resin, and includes a central region 32 centered on the optical axis Ax, and a peripheral region 34 located around the central region 32.
  • the rear surface 32b of the central region 32 is composed of a single convex lens surface centered on the optical axis Ax, and is configured to deflect the light emitted from the light emitting element 22 in a direction closer to the optical axis Ax.
  • the surface shape of the rear surface 32b is set so that the light emitted from the reference position of the light emitting element 22 is guided to the front surface 30a of the lens 30 as parallel light directed toward the front of the lamp.
  • the rear surface 34b of the peripheral region 34 is divided into an inner region 34b1 and an outer region 34b2.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s1 and 34s2 are all Fresnel lens type total reflection prisms, and are configured to make the emitted light from the light emitting element 22 enter and then totally reflect it toward the front of the lamp. Specifically, each of the plurality of total reflection prism elements 34s1 and 34s2 refracts the light emitted from the reference position of the light emitting element 22 in a direction away from the optical axis Ax, and then refracts the light in a direction toward the front of the lamp. The parallel light is directed to the front surface 30a of the lens 30.
  • the boundary position between the central region 32 and the peripheral region 34 is defined by a circle with a radius of 3 to 5 mm (for example, a radius of about 4 mm) centered on the optical axis Ax. Further, the boundary position between the inner peripheral region 34b1 and the outer peripheral region 34b2 is defined by a circle having a radius of 8 to 12 mm (for example, a radius of about 10 mm) centered on the optical axis Ax.
  • FIG. 8 is a detailed diagram of part VIII of FIG. 5.
  • 9A is a detailed diagram of the IXa portion in FIG. 8
  • FIG. 9B is a detailed diagram of the IXb portion in FIG. 8.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s1 and 34s2 formed on the rear surface 34b of the peripheral region 34 have optical axis Ax.
  • this first virtual point light source S1 is connected to a straight line L1a connecting the inner circumferential edge of the inner circumferential region 34b1 and the right edge (left edge in FIG. 8) of the light emitting surface 22a of the light emitting element 22, and the inner circumference. It is located at the intersection of the straight line L1b connecting the outer peripheral edge of the side region 34b1 and the left edge of the light emitting surface 22a of the light emitting element 22.
  • this second virtual point light source S2 connects a straight line L2a connecting the inner circumferential edge of the outer circumferential area 34b2 and the right edge of the light emitting surface 22a of the light emitting element 22, and the outer circumferential edge of the outer circumferential area 34b2 and the light emitting element 22. It is located at the intersection with the straight line L2b connecting the left edge of the light emitting surface 22a.
  • a plurality of total reflection prism elements 34s1 are arranged so that the light emitted from the light emitting element 22 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 34s1.
  • the pitch of the reflective prism element 34s1 and the curvature of the first annular concave curved surface C1 are set.
  • a plurality of total reflection prism elements are arranged such that the light emitted from the light emitting element 22 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 34s2.
  • the pitch of 34s2 and the curvature of the second annular concave curved surface C2 are set.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s1 formed in the inner peripheral region 34b1 are total reflection prism elements located closer to the outer peripheral edge than the total reflection prism elements 34s1 located closer to the inner peripheral edge of the inner peripheral region 34b1.
  • 34s1 has a larger cross-sectional shape.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s2 formed in the outer circumferential region 34b2 are also such that the total reflection prism elements 34s2 located closer to the outer circumferential edge of the outer circumferential side region 34b2 are smaller than the total reflection prism elements 34s2 located closer to the inner circumferential edge of the outer circumferential side region 34b2. has a large cross-sectional shape.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s2 formed in the outer circumference side region 34b2 have an overall larger cross-sectional shape than the plurality of total reflection prism elements 34s1 formed in the inner circumference side region 34b1. Since the total reflection prism elements 34s1 and 34s2 are formed with the doubly set first and second annular concave curved surfaces C1 and C2 as envelope surfaces, the total reflection prism elements 34s1 and 34s2 reflect total reflection located near the outer peripheral edge of the outer peripheral side region 34b2. Even if the prism element 34s2 is used, its cross-sectional shape will not become extremely large.
  • the front surface 30a of the lens 30 has a structure in which a plurality of lens elements (described later) are formed on a vertical plane perpendicular to the optical axis Ax.
  • the emission areas 30a2 and 30a4 are divided into vertical stripes (for example, about 2 mm in width), and convex curved lens elements 30s2 and 30s4 are assigned to each of them.
  • the configuration and arrangement of the light emitting element 42 are the same as those of the light emitting element 22 of the first lamp unit 20, and the basic configuration and arrangement of the lens 50 are the same. is similar to the lens 30 of the first lamp unit 20, but the structure of the front surface 50a is different from the lens 30.
  • the lens 50 of the second lamp unit 40 is also an injection molded product made of transparent resin, and includes a central region 52 centered on the optical axis Ax extending in the longitudinal direction of the lamp, and a periphery located around this central region 52. A region 54 is provided.
  • the configurations of the rear surface 52b of the central region 52 and the rear surface 54b of the peripheral region 54 are exactly the same as those of the lens 30 of the first lamp unit 20. That is, the rear surface 54b of the peripheral region 54 is divided into an inner region 54b1 and an outer region 54b2, in which a plurality of total reflection prism elements 54s1 and 54s2 are arranged concentrically around the optical axis Ax.
  • the structure was formed in a state of
  • the front surface 50a of the lens 50 is divided into nine emission areas 50a1, 50a2L, 50a2R, 50a3L, 50a3R, 50a4L, 50a4R, 50a5L, and 50a5R, each of which has a plurality of lens elements (described later).
  • the configuration is as follows.
  • the emission area 50a1 is formed with a wide width (for example, about 6 mm width) centered on the optical axis Ax, and on both left and right sides thereof, emission areas 50a2L, 50a2R, emission areas 50a3L, 50a3R, emission areas 50a4L, 50a4R, and emission areas 50a4L, 50a4R, and The regions 50a5L and 50a5R are formed adjacent to each other in this order, each having a width of about 4 mm, for example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a low beam light distribution pattern PL-1 formed by the irradiation light from the vehicle lamp 10 on a virtual vertical screen placed 25 m in front of the lamp.
  • the stepped cut-off line CL has a shape in which a lower cut-off line CL1 and an upper cut-off line CL2, which extend in the horizontal direction with different steps on the left and right, are connected via an inclined portion CL3.
  • the stepped cut-off line CL is positioned so that the lower cut-off line CL1 is located on the opposite lane side with respect to the vertical line V-V passing through HV, which is the vanishing point in the front direction of the lamp, and the lower cut-off line CL1 is located on the opposite lane side. It is formed such that the inclined portion CL3 and the upper cutoff line CL2 are located on the side.
  • the upper cutoff line CL2 is located slightly above the line HH, which is a horizontal line passing through HV.
  • the elbow point E which is the intersection of the lower cutoff line CL1 and the sloped part CL3, is located approximately 0.5 to 0.6° below HV, and the sloped part CL3 extends obliquely from the elbow point E toward the upper left at an inclination angle of 15° with respect to the horizontal direction.
  • a high luminous intensity region HZ is formed near the lower left of the elbow point E.
  • the low beam light distribution pattern PL-1 includes a first light distribution pattern PL-1A formed by the irradiation light from the first lamp unit 20 and a second light distribution pattern PL-1A formed by the irradiation light from the second lamp unit 40. It is formed as a composite light distribution pattern in which pattern PL-1B is superimposed.
  • FIG. 11 is a diagram showing the first light distribution pattern PL-1A.
  • the first light distribution pattern PL-1A is formed as a composite light distribution pattern in which five light distribution patterns PA1, PA2, PA3, PA4, and PA5 are superimposed.
  • the light distribution pattern PA2 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 30a2 on the front surface 30a of the lens 30, and has a narrow vertical width near the bottom of the line H-H, and is directed rightward from the vicinity of the line VV. It is formed as a horizontally long bright light distribution pattern that spreads out.
  • This light distribution pattern PA2 is configured to form a lower cutoff line CL1 of the low beam light distribution pattern PL-1 by its upper edge.
  • Such a light distribution pattern PA2 is formed because the angle of view of the light-emitting surface 22a of the light-emitting element 22 from the outer peripheral edge of the outer peripheral region 34b2 of the peripheral region 34 is extremely small. This is because the light distribution pattern formed by the emitted light from the emitting area 30a2 located in the front tends to be small and bright.
  • the light distribution pattern PA3 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 30a3 on the front surface 30a of the lens 30, and is small and bright and extends diagonally upward to the left with a narrow vertical width near the bottom of HV. It is formed as a light distribution pattern.
  • the upper edge of this light distribution pattern PA3 forms the right end of the slope portion CL3 and the upper cutoff line CL2 of the low beam light distribution pattern PL-1. Note that the process of forming this light distribution pattern PA3 will be described later.
  • the light distribution pattern PA4 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 30a4 on the front surface 30a of the lens 50, and is a light distribution pattern that is formed by the light emitted from the output area 30a4 on the front surface 30a of the lens 50, and is formed from near the left side of the VV line with a narrow vertical width approximately along the HH line. It is formed as a horizontally long bright light distribution pattern that spreads to the left.
  • This light distribution pattern PA4 is configured to form an upper cutoff line CL2 of the low beam light distribution pattern PL-1 by its upper edge. At this time, the light distribution pattern PA4 is formed so that its right end overlaps with the light distribution pattern PA3 and is smoothly connected to the light distribution pattern PA3.
  • Such a light distribution pattern PA4 is formed because the viewing angle of the light emitting surface 22a of the light emitting element 22 from the outer peripheral edge of the outer peripheral region 34b2 of the peripheral region 34 is extremely large, as in the case of the light distribution pattern PA2. This is because the light distribution pattern formed by the emitted light from the emitting area 30a4 located in front of the lamp tends to be small and bright.
  • the light distribution pattern PA5 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 30a5 on the front surface 30a of the lens 30, and has a relatively narrow vertical width so as to straddle the light distribution pattern PA4 and the light distribution pattern PA1. It is formed as a horizontally long relatively bright light distribution pattern that spreads leftward from near the left side of the VV line, and its right end overlaps with the light distribution pattern PA3.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the process of forming the light distribution pattern PA3, and shows a part of the front surface 30a of the lens 30 and a part of the first light distribution pattern PL-1A in perspective views.
  • the light distribution pattern PA3 formed by the light emitted from the lens element 30s3 constituting the light emission area 30a3 on the front surface 30a of the lens 30 has an upper edge that forms the low beam light distribution as described above. It is formed to extend from the slope CL3 of the pattern PL-1 to the right end of the upper cutoff line CL2.
  • a light distribution pattern PA3 is formed to extend diagonally to the upper left.
  • This light distribution pattern PA3 has its upper edge formed as a clear bright and dark boundary line. This is because the light emitting element 22 is arranged with the lower edge of its light emitting surface 22a positioned on the optical axis Ax of the lens 30.
  • the lens element 30s3 is formed in the emission area 30a3, the light distribution pattern PA3
  • the light distribution pattern PA3 is composed of a free-form surface in which the curvature of the convex curved surface gradually changes from the right half 30s3A to the left half 30s3B.
  • the emission direction is gradually changed from the right half part 30s3A to the left half part 30s3B after being deflected in the direction.
  • the emission area 30a3 is composed of a single lens element 30s3, and there is no step on the surface thereof, so that a light accumulation that causes glare occurs in the space above the inclined portion CL3 as a light distribution pattern PA3. There is no chance that it will be formed carelessly.
  • FIG. 13 is a diagram showing the second light distribution pattern PL-1B.
  • the second light distribution pattern PL-1B is formed as a composite light distribution pattern in which nine light distribution patterns PB1, PB2L, PB2R, PB3L, PB3R, PB4L, PB4R, PB5L, and PB5R are superimposed. ing.
  • the light distribution pattern PB1 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 50a1 on the front surface 50a of the lens 50, and is distributed equally on both left and right sides below the HH line and centered on the VV line. It is formed as a widening horizontal light distribution pattern.
  • the left and right pair of light distribution patterns PB2L and PB2R are light distribution patterns formed by the light emitted from the left and right pair of emission areas 50a2L and 50a2R on the front surface 50a of the lens 50, and are smaller in width than the light distribution pattern PB1.
  • the light distribution pattern is formed in a bilaterally symmetrical positional relationship with its center position shifted from the VV line.
  • the left and right pair of light distribution patterns PB3L and PB3R are light distribution patterns formed by the light emitted from the left and right pair of emission areas 50a3L and 50a3R on the front surface 50a of the lens 50, and are larger than the light distribution patterns PB2L and PB2R.
  • a small horizontally elongated light distribution pattern is formed in a bilaterally symmetrical positional relationship with its center position shifted from the VV line.
  • the second light distribution pattern PL-1B is formed so that the positions of the upper edges of the nine light distribution patterns PB1 to PB5R substantially coincide with each other near the bottom of the lower cut-off line CL1. This is achieved by appropriately adjusting the vertical inclination angles of the plurality of lens elements 50s1 to 50s5R constituting the nine emission regions 50a1 to 50a5R.
  • the low beam light distribution pattern PL-1 is formed as a composite light distribution pattern of the first light distribution pattern PL-1A and the second light distribution pattern PL-1B.
  • the high luminous intensity region HZ formed near the lower left is extremely bright.
  • the vehicle lamp 10 irradiates the light emitted from the light emitting elements 22, 42 (light sources) of the first and second lamp units 20, 40 toward the front of the lamp via the lenses 30, 50. Accordingly, a low beam light distribution pattern PL having a stepped cut-off line CL is formed.
  • a plurality of total reflection prism elements 34s1, 34s2, 54s1 are provided on the rear surfaces 34b, 54b of the peripheral areas 34, 54 located around the peripheral areas 34, 54. , 54s2 are arranged concentrically around the optical axis Ax, so that the light emitted from the light emitting elements 22 and 42 can be used as forward illumination light over a wide range.
  • the rear surfaces 34b and 54b of the peripheral regions 34 and 54 are divided into inner peripheral regions 34b1 and 54b1 and outer peripheral regions 34b2 and 54b2, and in the inner peripheral regions 34b1 and 54b1, a plurality of total reflection prisms are formed.
  • the elements 34s1 and 54s1 are formed with the first annular concave curved surface C1 centered on the optical axis Ax as an envelope surface, the emitted light from the light emitting elements 22 and 42 that has entered the inner circumference side regions 34b1 and 54b1 is
  • the total reflection prism elements 34s1 and 54s1 can completely reflect the light toward the front of the lamp with substantially uniform brightness, and in the outer peripheral area 34b2 and 54b2, the plurality of total reflection prism elements 34s2 and 54s2 reflect the light with substantially uniform brightness.
  • the second annular concave curved surface C2 centered on the axis Ax is formed as an envelope surface, the light emitted from the light emitting elements 22, 42 that has entered the outer circumference side regions 34b2, 54b2 also passes through the plurality of total reflection prism elements 34s2, 54s2, it is possible to completely reflect the light toward the front of the lamp as light with substantially uniform brightness.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s1, 34s2, 54s1, and 54s2 are formed using the doubly set first and second annular concave curved surfaces C1 and C2 as envelope surfaces, , not only the total reflection prism elements 34s1 and 54s1 formed on the outer periphery of the inner peripheral regions 34b1 and 54b1, but also the total reflection prism elements 34s2 and 54s2 formed on the outer periphery of the outer peripheral regions 34b2 and 54b2. , its size can be prevented from becoming too large. Therefore, when molding the lenses 30 and 50, it is possible to mold the plurality of total reflection prism elements 34s1, 34s2, 54s1, and 54s2 with high precision, and thereby, light distribution control can be performed with high precision. .
  • the light emitted from the light emitting elements 22, 42 of the first and second lamp units 20, 40 is configured to be directed toward the front of the lamps via the lenses 30, 50.
  • the light distribution control by the lenses 30, 50 can be performed with high precision while ensuring a sufficient amount of light emitted from the outer peripheral edges of the lenses 30, 50.
  • the plurality of total reflection prism elements 34s1, 34s2, 54s1, 54s2 are formed with the first and second annular concave curved surfaces C1 and C2 set as double envelope surfaces.
  • the peripheral regions 34 and 54 of the lenses 30 and 50 can be made thinner than when a single annular concave curved surface is formed as an envelope surface.
  • the light emitting elements 22 and 42 have their light emitting surfaces 22a and 42a of a certain size, the light emitted from these light emitting elements 22 and 42 is transmitted to a plurality of areas in the inner circumferential regions 34b1 and 54b1.
  • the total reflection prism elements 34s1 and 54s1 totally reflect the light as substantially parallel light heading toward the front of the lamp, and in the outer circumferential areas 34b2 and 54b2, the plurality of total reflection prism elements 34s2 and 54s2 totally reflect the light as substantially parallel light heading toward the front of the lamp. It is possible to do so.
  • the first virtual point light source S1 is located on the opposite side of the optical axis Ax from the incident area of the light emitted from the first virtual point light source S1 in the inner circumferential areas 34b1 and 54b1
  • the second virtual point light source S2 is located on the opposite side of the optical axis Ax from the incident area of the light emitted from the second virtual point light source S2 in the outer circumferential areas 34b2 and 54b2
  • the light sources of the first and second lamp units 20, 40 are composed of light emitting elements 22, 42 arranged with their light emitting surfaces 22a, 42a facing forward, so that they can be used for vehicles. It becomes possible to easily form the low beam light distribution pattern PL-1 having the stepped cut-off line CL by the irradiation light from the lamp 10.
  • the light emitting surface 22a of the light emitting element 22 has been described as having an external shape of about 1 ⁇ 1 mm, but it is also possible to use a light emitting surface having a shape other than this.
  • the lenses 30 and 50 of the first and second lamp units 20 and 40 have been described as having circular external shapes when viewed from the front of the lamps, but they may have other external shapes. It is also possible to adopt a configuration.
  • the lenses 30 and 50 are described as being configured as injection molded products, but it is also possible to adopt a configuration other than this (for example, configured as a compression molded product).
  • the irradiation light from the vehicle lamp 10 is described as forming the left low beam light distribution pattern PL-1 having the stepped cut-off line CL, but other light distribution patterns may be formed. It is also possible to form a configuration.
  • FIG. 14A is a diagram similar to FIG. 3A, showing the first lamp unit 120 of the vehicle lamp according to this modification.
  • FIG. 14B is a diagram similar to FIG. 3B, showing the second lamp unit 140 of the vehicle lamp according to this modification.
  • the front surface 130a of the lens 130 of this modification is divided into five emission areas 130a1, 130a2, 130a3, 130a4, and 130a5.
  • the front surface 130a of the lens 130 is largely divided into two concentric regions around the optical axis Ax, and a pair of upper and lower emission regions 130a1 and 130a5 are arranged on the inner circumferential side thereof.
  • a pair of left and right emission areas 130a2 and 130a4 and a pair of upper and lower emission areas 130a3 are arranged on the outer peripheral side.
  • the emission area 130a1 located at the upper part of the inner circumferential side is divided into a horizontally long vertical and horizontal lattice shape, like the emission area 30a1 of the lens 30 of the first lighting unit 20 in the above embodiment, and each of the emission areas 130a1 has a convex curved surface. It has a configuration in which a lens element 130s1 is allocated. Each lens element 130s1 emits the light from the light emitting element 22 that has arrived as parallel light from the rear surfaces 132b and 134b of the lens 130 toward the front of the lamp in such a manner that it is deflected downward and then largely diffused in the left and right directions. It is configured to allow
  • Each lens element 130s2 constituting the emission area 130a2 located on the left side deflects the light from the light emitting element 22 that has arrived as parallel light from the rear surface 134b of the lens 130 slightly downward, and then largely diffuses it to the right. In this embodiment, the light is emitted toward the front of the lamp.
  • Each lens element 130s4 constituting the emission region 130a4 located on the right side deflects the light from the light emitting element 22 that has arrived as parallel light from the rear surface 134b of the lens 130 slightly upward, and then largely diffuses it to the left. In this embodiment, the light is emitted toward the front of the lamp.
  • each lens element 130s3 is formed to extend in a direction inclined by 15 degrees to the left side (right side when viewed from the front of the lamp) with respect to the vertical direction, and the light emitting element 22 that reaches the rear surface 134b of the lens 130 as parallel light.
  • the light is deflected slightly upward and then slightly deflected and diffused in a direction perpendicular to the 15° inclination direction, so that the light is emitted toward the front of the lamp.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a low beam light distribution pattern PL-2 formed on the virtual vertical screen by the irradiation light from the vehicle lamp according to this modification.
  • the second light distribution pattern PL-2B is exactly the same as the second light distribution pattern PL-1B (see FIG. 13) formed by the irradiation light from the second lamp unit 40 of the above embodiment.
  • the light distribution pattern PC2 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 130a2 on the front surface 130a of the lens 130, and has a narrow vertical width near the bottom of the line H-H, and extends from the vicinity of the line VV to the right. It is formed as a horizontally long bright light distribution pattern that spreads out.
  • This light distribution pattern PC2 is configured to form a lower cutoff line CL1 of the low beam light distribution pattern PL-2 by its upper edge.
  • the light distribution pattern PC3 is a light distribution pattern formed by the light emitted from a pair of upper and lower emission regions 130a3 on the front surface 130a of the lens 130, and is directed diagonally upward to the left with a narrow vertical width near the bottom of HV. It is formed as a small and bright light distribution pattern that extends.
  • the upper edge of this light distribution pattern PC3 forms an inclined portion CL3 of the low beam light distribution pattern PL-2.
  • FIG. 16 is a front view showing a vehicle lamp 310 according to an embodiment of the present disclosure. Further, FIG. 17 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 16.
  • FIGS. 16 and 17 the direction indicated by The direction shown is "upward". The same applies to figures other than FIGS. 16 and 17.
  • a vehicle lamp 310 is a headlamp disposed at the front end of a vehicle, and includes a lamp body 312 and a transparent transparent lamp body 312 attached to the front end opening of the lamp body 312.
  • the lamp unit 320 is built into the lamp chamber formed by the light cover 314.
  • the vehicle lamp 310 is configured to form a low beam light distribution pattern (described later) using the light emitted from the lamp unit 320.
  • the lamp unit 320 includes a light emitting element 322 and a lens 330 disposed on the front side of the lamp, and is configured to emit light emitted from the light emitting element 322 toward the front of the lamp through the lens 330. There is. Furthermore, this lamp unit 320 has a configuration in which a condensing lens 340 is disposed between a light emitting element 322 and a lens 330, and the light emitted from the light emitting element 322 is condensed and enters the lens 330. It is configured to allow
  • the light emitting element 322 is supported by the lamp body 312 via a substrate 324, and the lens 330 and the condenser lens 340 are each supported by the lamp body 312 via mounting structures not shown.
  • the lens 330 has an optical axis Ax extending in the front-rear direction of the lamp, and has a circular outer shape centered on the optical axis Ax when viewed from the front of the lamp.
  • the outer dimensions of the lens 330 are set to a value of 50 mm or less (for example, about 35 mm).
  • the light emitting element 322 is a white light emitting diode, and is arranged with its light emitting surface 322a facing forward (specifically, toward the front of the lamp).
  • the light emitting surface 322a of the light emitting element 322 has a rectangular outer shape (specifically, a square of about 1 ⁇ 1 mm).
  • the light emitting element 322 is arranged such that the center position in the left and right direction (hereinafter referred to as "reference position") of the lower edge of the light emitting surface 322a is located on the optical axis Ax of the lens 330.
  • the condensing lens 340 is a plano-convex lens made of transparent resin, with a front surface 340a formed in a convexly curved shape and a rear surface 340b formed in a flat shape, and its external dimension is about 12 to 16 mm (for example, about 14 mm). set to the value.
  • This condensing lens 340 is in a state close to the front side of the lamp with respect to the light emitting element 322 (specifically, a state in which the rear surface 340b of the condensing lens 340 is approximately 1 to 2 mm away from the light emitting surface 322a of the light emitting element 322). and is placed on the optical axis Ax.
  • the condensing lens 340 is configured to refract the light emitted from the light emitting element 322 in a direction closer to the optical axis Ax, and then make the light enter the lens 330.
  • the rear surface 332b of the central region 332 is composed of a Fresnel lens in which a plurality of lens elements 332s are arranged concentrically around the optical axis Ax.
  • the light is made incident on the lens 330 in such a manner that it is refracted in a direction closer to the optical axis Ax.
  • the rear surface 332b of the central region 332 is configured to guide the light emitted from the reference position of the light emitting element 322 in each lens element 332s to the front surface 330a of the lens 330 as parallel light heading toward the front direction of the lamp.
  • the boundary position between the central region 332 and the peripheral region 334 is defined by a circle with a radius of 4 to 6 mm (for example, a radius of about 5 mm) centered on the optical axis Ax.
  • the plurality of total reflection prism elements 334s formed on the rear surface 334b of the peripheral region 334 have an annular concave curved surface C10 centered on the optical axis Ax (the cross-sectional shape is indicated by the two-dot chain line in the figure). ) is formed as an envelope surface.
  • the pitch of the plurality of total reflection prism elements 334s is changed so that the light emitted from the light emitting element 322 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 334s.
  • the curvature of the annular concave curved surface C10 is set.
  • the total reflection prism elements 334s located closer to the outer periphery of the rear surface 334b of the peripheral region 334 have a larger cross-sectional shape than the total reflection prism elements 334s located closer to the inner periphery. It has become something that we have.
  • the lens 330 is arranged in the longitudinal direction of the lamp so that the light from the light emitting element 322 emitted from the outer periphery of the front surface 340a of the condensing lens 340 is incident on the outer periphery of the rear surface 334b in the peripheral area 334. There is.
  • the front surface 330a of the lens 330 has a configuration in which a plurality of lens elements (described later) are formed on a vertical plane perpendicular to the optical axis Ax.
  • the front surface 330a of the lens 330 is divided into five emission areas 330a1, 330a2, 330a3, 330a4, and 330a5.
  • the emission area 330a1 is a semicircular area located in the upper half of the front surface 330a, and the emission areas 330a2 and 330a4 are semicircular arc-shaped areas extending in a band shape along the outer periphery of the lower half of the front surface 330a.
  • the emission region 330a3 is a region in the lower region of the front surface 330a that has a vertically elongated outer shape that expands downward in a fan shape, and the emission region 330a5 is the remaining region in the lower half of the front surface 330a.
  • the emission areas 330a2 and 330a4 are divided into vertical stripes (for example, about 2 mm in width), and convexly curved lens elements 330s2 and 330s4 are assigned to each of them.
  • Each lens element 330s2 constituting the emission area 330a2 located on the left side of the emission area 330a3 (right side when viewed from the front of the lamp) directs the light from the light emitting element 322, which has arrived as parallel light from the rear surface 334b of the lens 330, in a slightly downward direction. It is configured to emit light toward the front of the lamp in such a manner that it is deflected and then largely diffused to the right.
  • Each lens element 330s4 constituting the emission area 330a4 located on the right side of the emission area 330a3 deflects the light from the light emitting element 322, which has arrived as parallel light from the rear surface 334b of the lens 330, slightly upward and then deflects it to the left. It is configured to emit light toward the front of the lamp in such a manner that it is greatly diffused.
  • the center region 332 of the lens 330 has a substantially constant thickness of about 3 to 4 mm, but the peripheral region 334 is thicker in the middle than the center region 332. It is thin, with a thickness of about 5 to 6 mm at its outer periphery.
  • the low beam light distribution pattern PL10 is a left-hand low beam light distribution pattern, and a stepped cut-off line CL10 is formed at its upper end.
  • the elbow point E which is the intersection of the lower cutoff line CL11 and the sloped part CL13, is located about 0.5 to 0.6° below HV, and the sloped part CL13 It extends diagonally to the upper left from point E at an inclination angle of 15° with respect to the horizontal direction.
  • a high luminous intensity region HZ is formed near the lower left of the elbow point E.
  • the light distribution pattern P11 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 330a1 on the front surface 330a of the lens 330, and is a horizontally long light distribution pattern that widens in the horizontal direction with a relatively large vertical width below the HH line. It is formed as a light distribution pattern.
  • This light distribution pattern P11 forms a wide diffusion region of the low beam light distribution pattern PL10.
  • the light distribution pattern P13 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 330a3 on the front surface 330a of the lens 330, and is small and bright and extends diagonally upward to the left with a narrow vertical width near the bottom of HV. It is formed as a light distribution pattern.
  • the upper edge of this light distribution pattern P13 forms the right end of the slope portion CL13 and the upper cutoff line CL12 of the low beam light distribution pattern PL10. Note that the process of forming this light distribution pattern P13 will be described later.
  • the light distribution pattern P14 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 330a4 on the front surface 330a of the lens 330, and is a light distribution pattern that is formed by the light emitted from the output area 330a4 on the front surface 330a of the lens 330, and is formed from near the left side of the VV line with a narrow vertical width approximately along the HH line. It is formed as a horizontally long bright light distribution pattern that spreads to the left.
  • This light distribution pattern P14 forms an upper cutoff line CL12 of the low beam light distribution pattern PL10 by its upper edge. At this time, the light distribution pattern P14 is formed so that its right end overlaps with the light distribution pattern P13 and is smoothly connected to the light distribution pattern P13.
  • Such a light distribution pattern P14 is formed when, as in the case of the light distribution pattern P12, the angle of view of the light emitting surface 322a of the light emitting element 322 from the outer peripheral edge of the peripheral region 334 is small. Therefore, the light distribution pattern formed by the emitted light from the emitting area 330a4 located in front of the lamp tends to be small and bright.
  • the light distribution pattern P15 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 330a5 on the front surface 330a of the lens 330, and has a relatively narrow vertical width so as to straddle the light distribution pattern P14 and the light distribution pattern P11. It is formed as a relatively bright horizontally elongated light distribution pattern that spreads leftward from near the left side of the VV line, and its right end overlaps with the light distribution pattern P13.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining the process of forming the light distribution pattern P13, and shows a part of the front surface 330a of the lens 330 and a part of the low beam light distribution pattern PL10 in perspective views.
  • a light distribution pattern P13 Radiated by a two-dot chain line in FIG. 22 is a light distribution pattern that would be formed if the lens element 330s3 was not formed in the emission region 330a3, and in the vicinity of the lower part of the inclined portion CL13. It is formed to extend diagonally to the upper left.
  • This light distribution pattern P13 has its upper edge formed as a clear bright and dark boundary line. This is because the light emitting element 322 is arranged with the lower edge of its light emitting surface 322a positioned on the optical axis Ax of the lens 330.
  • the lens element 330s3 since the lens element 330s3 is formed in the emission region 330a3, the light distribution pattern P13 1958 changes like the light distribution pattern P13. This is because the lens element 330s3 is composed of a free-form surface in which the curvature of the convex curve gradually changes from the right half 330s3A to the left half 330s3B. This is because the emission direction is gradually changed from the right half part 330s3A to the left half part 330s3B after being deflected in the direction.
  • the emission region 330a3 is composed of a single lens element 330s3, and there is no step on the surface thereof, so that a light accumulation that causes glare occurs in the space above the inclined portion CL13 as a light distribution pattern P13. There is no chance that it will be formed carelessly.
  • the light emitted from the light emitting element 322 is deflected and emitted in a direction closer to the optical axis Ax by the condenser lens 340, and then enters the lens 330.
  • the maximum irradiation angle ⁇ 1 when entering the condensing lens 340 from the reference position of the light emitting element 322 is quite large, but the maximum irradiation angle ⁇ 1 when entering the lens 330
  • the annular concave curved surface C10 that is, the envelope surface when the plurality of total reflection prism elements 334s are formed on the rear surface 334b of the peripheral region 334 of the lens 330
  • the curvature of is also a relatively small value. Therefore, the maximum thickness t2 of the peripheral region 334 is about 1.5 times the maximum thickness t1 of the central region 332, which is not very large.
  • a lamp unit 320' includes a light emitting element 322 and a substrate 324 similar to those of the lamp unit 320, but has a condensing lens like the lamp unit 320. 340 is not provided, and the light emitted from the light emitting element 322 is configured to directly enter the lens 330', and accordingly, the configuration of the lens 330' is different from that of the lens 330 of the lamp unit 320. ing.
  • the light emitted from the light emitting element 322 is directed toward the front of the lamp through the lens 330', thereby creating a light distribution pattern that is substantially the same as the low beam light distribution pattern PL10 shown in FIG. It is designed to form a
  • the lamp unit 320' is configured such that the light emitted from the light emitting element 322 directly enters the lens 330';
  • the maximum irradiation angle ⁇ 1 is set to the same value as the maximum irradiation angle ⁇ 1 shown in FIG. 23A (that is, the maximum irradiation angle when the light enters the condenser lens 340 from the reference position of the light emitting element 322 in the lamp unit 320).
  • the curvature of the annular concave curved surface C10' of the lens 330' (that is, the envelope surface when the plurality of total reflection prism elements 334s' are formed in the rear surface 334b' of the peripheral region 334') is relatively large. set to the value. Therefore, the maximum thickness t2 of the peripheral region 334' is approximately twice the maximum thickness t1 of the central region 332'.
  • the outer diameter D of the lens 330' is set to a considerably larger value than the outer diameter D of the lens 330.
  • the utilization efficiency of the light emitted from the light emitting element 322 is similar, but the luminous intensity distribution of the light reaching the lenses 330 and 330' is more uniform in the lamp unit 320.
  • the light that reaches the lens 330 becomes light whose virtual point light source is a point P on the optical axis Ax located on the rear side of the lamp with respect to the reference position of the light emitting element 322. This is because the apparent maximum irradiation angle ⁇ 2 becomes smaller (that is, ⁇ 2 ⁇ 1).
  • the vehicle lamp 310 emits light emitted from the light emitting element 322 (light source) of the lamp unit 320 toward the front of the lamp through the lens 330, thereby providing a low beam lamp having a stepped cutoff line CL10.
  • the lens 330 is configured to form a light distribution pattern PL10, the light emitting elements 322 A plurality of total reflection prism elements 334s are arranged concentrically around the optical axis Ax, so that the light emitted from the light emitting element 322 enters and is totally reflected toward the front of the lamp.
  • the emitted light can be used as forward illumination light over a wide range.
  • the plurality of total reflection prism elements 334s are formed with an annular concave curved surface C10 centered on the optical axis Ax as an envelope surface, the emitted light from the light emitting element 322 toward the outer peripheral edge of the lens 330 is sufficiently It is possible to obtain a sufficient amount of light.
  • a condensing lens 340 is disposed between the light emitting element 322 and the lens 330, so that the light emitted from the light emitting element 322 is condensed and enters the lens 330.
  • the opening angle of the light emitted from the light emitting element 322 that reaches the outer peripheral edge of the region 334 with respect to the optical axis Ax (that is, the half value of the maximum irradiation angle ⁇ 2) can be made small. Therefore, it is possible to prevent the intensity of the reflected light from the plurality of total reflection prism elements 334s from becoming non-uniform depending on their radial positions, and thereby the light distribution control by the lens 330 can be performed with high precision. can.
  • the light emitted from the outer peripheral edge of the lens 330 is After ensuring a sufficient amount of emitted light, the light distribution control by the lens 330 can be performed with high precision.
  • the maximum thickness t2 of the peripheral region 334 is the same as that of the central region 334. It is possible to prevent the thickness from becoming much larger than the maximum wall thickness t1.
  • the lens 330 can be made thinner than when the light emitted from the light emitting element 322 is directly incident on the lens 330' as in the lamp unit 320' shown in FIG. 23B. Moreover, its moldability can be improved. Furthermore, although the lens 330 is smaller in size than the lens 330', the low beam light distribution pattern PL10 can be formed with high precision.
  • the condensing lens 340 of this embodiment is constituted by a plano-convex lens in which the front surface 340a is formed in a convex curved shape and the rear surface 340b is formed in a flat shape, the light emitted from the light emitting element 322 is incident over a wide range. This can be used as forward illumination light.
  • the front surface 330a is divided into five emission areas 330a1, 330a2, 330a3, 330a4, and 330a5, and the light reaching from the plurality of total reflection prism elements 334s is emitted to each of the five emission areas 330a1, 330a2, 330a3, 330a4, and 330a5. Since the configuration includes a plurality of lens elements 330s1, 330s2, 330s3, 330s4, and 330s5 to be controlled, the degree of freedom in light distribution control can be further increased.
  • the light emitting surface 322a of the light emitting element 322 is described as having an external shape of about 1 ⁇ 1 mm, but it is also possible to use a light emitting surface having a shape other than this.
  • the lens 330 of the lamp unit 320 has been described as having a circular external shape when viewed from the front of the lamp, but it is also possible to adopt a configuration having an external shape other than this.
  • FIG. 24 is a diagram similar to FIG. 19, showing a lamp unit 420 of a vehicle lamp according to this modification.
  • the lamp unit 420 of this modification also has a configuration in which the light emitted from the light emitting element 322 is irradiated toward the front of the lamp through the lens 430 disposed on the front side of the lamp.
  • a condenser lens 440 is arranged between the two to condense the light emitted from the light emitting element 322 and make it enter the lens 430.
  • the configuration is partially different from the above embodiment.
  • a plurality of total reflection prism elements 434s1 are formed with the first annular concave curved surface C11 centered on the optical axis Ax as an envelope surface
  • a plurality of total reflection prism elements 434s2 are formed with a second annular concave curved surface C12 centered on the optical axis Ax as an envelope surface.
  • the pitch of the plurality of total reflection prism elements 434s1 and the number of The curvature of the one-ring concave curved surface C11 is set, and in the outer circumferential region 434b2, the emitted light from the light emitting element 322 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 434s2.
  • the pitch of the plurality of total reflection prism elements 434s2 and the curvature of the second annular concave curved surface C12 are set.
  • the plurality of total reflection prism elements 434s1 formed in the inner region 434b1 are total reflection prism elements located closer to the outer peripheral edge than the total reflection prism elements 434s1 located closer to the inner peripheral edge of the inner peripheral region 434b1.
  • 434s1 has a larger cross-sectional shape.
  • the plurality of total reflection prism elements 434s2 formed in the outer circumferential area 434b2 are also such that the total reflection prism elements 434s2 located closer to the outer circumferential edge of the outer circumferential area 434b2 are more similar to the total reflection prism elements 434s2 located closer to the inner circumferential edge of the outer circumferential area 434b2. has a large cross-sectional shape.
  • the configuration of the front surface 430a is the same as that of the above embodiment.
  • the condensing lens 440 of this modified example is constituted by a plano-convex lens made of transparent resin, with a front surface 440a formed in a convexly curved shape and a rear surface 440b formed in a planar shape, like the condensing lens 340 of the above embodiment.
  • the specific surface shape of the front surface 440a is different from that of the above embodiment.
  • the condensing lens element 440s1 is formed with a curvature that allows the light emitted from the light emitting element 322 to enter the rear surface 432b of the central region 432 of the lens 430, and the condensing lens element 440s2
  • the condensing lens element 440s3 is formed with a curvature such that the emitted light from the light emitting element 322 enters the rear surface 434b1 of the inner circumference side region 434b1 in the peripheral region 434 of the lens 430. It is formed with a curvature that allows the light to enter the rear surface 434b2 of the outer peripheral side region 434b2 in the region 434.
  • the condensing lens 440 is configured such that the light emitted from each of the three condensing lens elements 440s1, 440s2, and 440s3 reaches the lens 430 within the three regions divided by two-dot chain lines in FIG.
  • the curvature of the surface shape constituting each of the condensing lens elements 440s1, 440s2, and 440s3 is set.
  • the lamp unit 420 of the above modification it is also possible to adopt a configuration in which the condensing lens 440 of the above modification and the lens 330 of the above embodiment are combined, or the condensing lens 440 of the above modification may be combined with the lens 330 of the above embodiment. It is also possible to adopt a configuration in which the lens 340 and the lens 430 of the above modification are combined.
  • FIG. 25 is a front view showing a vehicle lamp 510 according to the third embodiment of the present disclosure. 26 is a sectional view taken along the line II--II in FIG. 25, and FIG. 27 is a sectional view taken along the line III--III in FIG. 25. Note that FIG. 25 shows some of the constituent elements in a broken state.
  • a vehicle lamp 510 is a headlamp provided at the right front end of a vehicle, and has a lamp interior formed by a lamp body 512 and a transparent cover 514.
  • the structure includes a light emitting element 522 as a light source, a collimator lens 530 having an optical axis Ax extending in the longitudinal direction of the lamp, a microlens array 540, and a light shielding sheet 550.
  • the light emitting element 522 is a white light emitting diode, and is arranged with its light emitting surface 522a facing forward (specifically, toward the front of the lamp).
  • the light emitting surface 522a of the light emitting element 522 has a rectangular outer shape (specifically, a square of about 1 ⁇ 1 mm).
  • the light emitting element 522 is arranged with its light emitting center (that is, the center position of the light emitting surface 522a) located on the optical axis Ax.
  • FIG. 28A is a view taken in the IVa direction of FIG. 26, and FIG. 28B is a view taken in the IVb direction of FIG. 26.
  • the collimator lens 530 is an injection molded product made of transparent resin, and includes a central region 532 centered on the optical axis Ax, and a peripheral region located around this central region 532. 534, and a flange portion 536 located around the peripheral region 534.
  • the central region 532 and the peripheral region 534 have circular external shapes centered on the optical axis Ax when viewed from the front of the lamp, and the flange portion 536 has a rectangular shape (specifically Specifically, the outer shape is a square with one side of 50 mm or less (for example, about 35 mm).
  • the rear surface 532b of the central region 532 is composed of a Fresnel lens in which a plurality of prism elements 532s are arranged concentrically around the optical axis Ax, thereby directing the emitted light from the light emitting element 522 in a direction closer to the optical axis Ax.
  • the beam is made incident on the collimator lens 530 in such a manner that it is refracted.
  • the rear surface 532b of the central region 532 is configured to guide the emitted light from the light emission center of the light emitting element 522 in each prism element 532s to the front surface 530a of the collimator lens 530 as parallel light heading toward the front of the lamp. .
  • each of the plurality of total reflection prism elements 534s is a Fresnel lens type total reflection prism, and is configured to input the light emitted from the light emitting element 522 and then totally reflect it toward the front of the lamp. Specifically, each of the plurality of total reflection prism elements 534s refracts the light emitted from the light emission center of the light emitting element 522 in a direction away from the optical axis Ax, and then refracts the light in a parallel direction toward the front of the lamp. The light is guided to the front surface 530a of the collimator lens 530.
  • the boundary position between the central region 532 and the peripheral region 534 is defined by a circle with a radius of 4 to 6 mm (for example, a radius of about 5 mm) centered on the optical axis Ax.
  • the plurality of total reflection prism elements 534s formed on the rear surface 534b of the peripheral region 534 have an annular concave curved surface C20 centered on the optical axis Ax (the cross-sectional shape is indicated by the two-dot chain line in the figure). ) is formed as an envelope surface.
  • the pitch of the plurality of total reflection prism elements 534s is adjusted such that the light emitted from the light emitting element 522 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 534s.
  • the curvature of the annular concave curved surface C20 is set.
  • the total reflection prism elements 534s located closer to the outer periphery of the rear surface 534b of the peripheral region 534 have a larger cross-sectional shape than the total reflection prism elements 534s located closer to the inner periphery. It has become something that we have.
  • the front surface 530a of the collimator lens 530 is composed of a plane extending along a vertical plane orthogonal to the optical axis Ax.
  • the collimator lens 530 is placed with its front surface 530a close to the microlens array 540.
  • the collimator lens 530 has a substantially constant wall thickness of about 3 to 4 mm in the center region 532, but the peripheral region 534 is thicker in the middle than the center region 532. It is also thin, with a thickness of about 6 to 8 mm at its outer periphery.
  • the microlens array 540 includes a rear lens array 542 and a front lens array 544 located in front of the lamp.
  • the plurality of condensing lens parts 542s are allocated to each of the plurality of segments divided into a vertical and horizontal grid pattern.
  • Each segment has a rectangular (eg, square) outer shape with a side length of about 2 to 3 mm (eg, about 2.5 mm).
  • the rear surface of the front lens array 544 is composed of a plane extending along a vertical plane perpendicular to the front-rear direction of the lamp, and the front surface of the front lens array 544 has a plurality of light source images formed by a plurality of condensing lens sections 542s.
  • a plurality of projection lens portions 544s are formed for respectively projecting images.
  • These plurality of projection lens parts 544s are all convex curved fisheye lenses, and have the same size as each of the plurality of condensing lens parts 542s, and are allocated to each of a plurality of segments divided into a vertical and horizontal grid pattern.
  • the optical axis Ax1 of each of the plurality of projection lens sections 544s is set to be coaxial with the optical axis Ax1 of each of the plurality of condensing lens sections 542s.
  • the front lens array 544 also has the same external shape as the rear lens array 542 when viewed from the front of the lamp, and the outer peripheral region 544c surrounding the portion where the plurality of projection lens sections 544s are formed is shaped like a flat plate. It is formed.
  • a light shielding sheet 550 is arranged between the rear lens array 542 and the front lens array 544 to define the shape of each of the plurality of light source images formed by the plurality of condensing lens sections 542s.
  • the light-shielding sheet 550 is composed of a light-shielding plate (for example, a metal plate having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm) having approximately the same external shape as the rear lens array 542 and the front lens array 544.
  • This light shielding sheet 550 has a plurality of light transmitting parts 550a and 550b formed therein.
  • the plurality of transparent parts 550a and 550b are arranged in a vertical and horizontal lattice shape so as to correspond to each of the plurality of projection lens parts 544s in the front lens array 544, and the plurality of transparent parts 550a and A plurality of light transmitting parts 550b are arranged in a vertical row alternately in the left and right direction.
  • FIG. 29 is a detailed view of the V section in FIG. 25.
  • the plurality of light transmitting parts 550a and 550b are formed as openings penetrating the light shielding sheet 550 with mutually different opening shapes.
  • each of the plurality of light-transmitting portions 550b also has an opening shape that is substantially the same as the upper half of the horizontally oblong ellipse, but the opening shape is set to be considerably smaller than that of the light-transmitting portion 550a.
  • the lower edge 550b1 of the transparent portion 550b has the same shape as the lower edge 550a1 of the transparent portion 550a.
  • the elbow point E which is the intersection of the lower cutoff line CL21 and the VV line, is located approximately 0.5 to 0.6 degrees below HV.
  • the collimator lens 530 after the emitted light from the light emitting element 522 is incident on the rear surface 532b of the peripheral region 534 located around the central region 532 centered on the optical axis Ax extending in the longitudinal direction of the lamp, Since the plurality of total reflection prism elements 532s that totally reflect the light toward the front of the lamp are arranged concentrically around the optical axis Ax, the depth dimension of the vehicle lamp 510 can be suppressed.
  • the light emitted from the light emitting element 522 can be used as forward illumination light over a wide range.
  • the light source of the vehicle lamp 510 is composed of the light emitting element 522 arranged with the light emitting surface 522a facing forward, so that the cutoff line is It becomes possible to easily form the low beam light distribution pattern PL20 having CL21 and CL22.
  • the light emitting surface 522a of the light emitting element 522 is described as having an outer shape of approximately 1 ⁇ 1 mm, but it is also possible to use a light emitting surface having a shape other than this.
  • the light-shielding sheet 550 has been described as being composed of a light-shielding plate in which the plurality of light-transmitting parts 550a, 550b are formed as a plurality of openings.
  • a transparent sheet with a light-blocking treatment applied to the surface of the surrounding area or by applying a light-blocking process to the area surrounding the plurality of transparent parts 550a and 550b on the front surface of the rear lens array 542 or the rear surface of the front lens array 544. It is also possible to employ a formed light shielding film or the like.
  • the collimator lens 630 of this modified example has a plurality of condensing lens parts 630s formed on its front surface 630a, and thereby serves as the rear lens array 542 of the microlens array 540 of the above embodiment. configured to perform a function.
  • These plurality of condensing lens parts 630s are all convex curved fisheye lenses, and are the same as each of the plurality of condensing lens parts 542s formed in the rear lens array 542 of the microlens array 540 of the above embodiment. It is allocated to each of a plurality of segments divided into vertical and horizontal grids based on size.
  • the additional light distribution pattern PA is formed as a horizontally elongated light distribution pattern that is centered on HV and spreads from the VV line to both left and right sides.
  • the additional light distribution pattern PA is formed by superimposing a plurality of light distribution patterns having different left and right diffusion angles. This is because the focal lengths of the plurality of projection lens sections 740s2 constituting the front surface 740a of the microlens array 740 are approximately constant in the vertical plane, but are located away from the optical axis Ax in the horizontal plane. This is due to the fact that it is shorter.
  • FIG. 37 is a front view showing a vehicle lamp 810 according to the fourth embodiment of the present disclosure. Further, FIG. 38 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 37.
  • FIGS. 37 and 38 the direction indicated by The direction shown is "upward". The same applies to figures other than FIGS. 37 and 38.
  • a vehicle lamp 810 is a headlamp disposed at the front end of a vehicle, and includes a lamp body 812 and a transparent transparent lamp body 812 attached to the front end opening of the lamp body 812.
  • the lamp unit 820 is built into the lamp chamber formed by the light cover 814.
  • the vehicle lamp 810 is configured to form a low beam light distribution pattern (described later) using the light emitted from the lamp unit 820.
  • the lamp unit 820 includes a light emitting element 822 and a lens 830 disposed on the front side of the lamp, and is configured to emit light emitted from the light emitting element 822 toward the front of the lamp through the lens 830. There is.
  • the light emitting element 822 is supported by the lamp body 812 via a substrate 824, and the lens 830 is supported by the lamp body 812 via a mounting structure (not shown).
  • FIG. 39 is a sectional view taken along the line III--III in FIG. 37
  • FIG. 40 is a sectional view taken along the line IV--IV in FIG. 37
  • FIG. 41A is a view taken in the Va direction of FIG. 39
  • FIG. 41B is a view taken in the Vb direction of FIG. 39.
  • the lens 830 has an optical axis Ax extending in the front-rear direction of the lamp, and has a circular outer shape centered on the optical axis Ax when viewed from the front of the lamp.
  • the outer dimensions of the lens 830 are set to a value of 50 mm or less (for example, about 35 mm).
  • the light-emitting element 822 is a white light-emitting diode, and is arranged with its light-emitting surface 822a directed toward the front of the lamp (specifically, toward the front of the lamp).
  • the light emitting surface 822a of the light emitting element 822 has a rectangular outer shape (specifically, a square of about 1 ⁇ 1 mm).
  • the light emitting element 822 is arranged such that the center position in the left and right direction (hereinafter referred to as the "reference position") of the lower edge of the light emitting surface 822a is located on the optical axis Ax of the lens 830.
  • the lens 830 is an injection molded product made of transparent resin, and includes a central region 832 centered on the optical axis Ax, and a peripheral region 834 located around the central region 832.
  • the rear surface 832b of the central region 832 is composed of a Fresnel lens in which a plurality of lens elements 832s are arranged concentrically around the optical axis Ax, thereby directing the emitted light from the light emitting element 822 in a direction closer to the optical axis Ax.
  • the light is made incident on the lens 830 in such a manner that it is refracted.
  • the rear surface 832b of the central region 832 is configured to guide the light emitted from the reference position of the light emitting element 822 in each lens element 832s to the front surface 830a of the lens 830 as parallel light directed toward the front of the lamp.
  • each of the plurality of total reflection prism elements 834s is a Fresnel lens type total reflection prism, and is configured to input the light emitted from the light emitting element 822 and then totally reflect it toward the front of the lamp. Specifically, each of the plurality of total reflection prism elements 834s refracts the emitted light from the reference position of the light emitting element 822 in a direction away from the optical axis Ax, and then refracts the light emitted from the reference position of the light emitting element 822 in a parallel direction toward the front of the lamp. The light is guided to the front surface 830a of the lens 830.
  • the boundary position between the central region 832 and the peripheral region 834 is defined by a circle with a radius of 4 to 6 mm (for example, a radius of about 5 mm) centered on the optical axis Ax.
  • the plurality of total reflection prism elements 834s formed on the rear surface 834b of the peripheral region 834 have an annular concave curved surface C30 centered on the optical axis Ax (the cross-sectional shape is indicated by the two-dot chain line in the figure). ) is formed as an envelope surface.
  • the pitch of the plurality of total reflection prism elements 834s is adjusted so that the light emitted from the light emitting element 822 is approximately equally incident on each of the plurality of total reflection prism elements 834s.
  • the curvature of the annular concave curved surface C30 is set.
  • the total reflection prism elements 834s located closer to the outer periphery of the rear surface 834b of the peripheral region 834 have a larger cross-sectional shape than the total reflection prism elements 834s located closer to the inner periphery. It has become something that we have.
  • the front surface 830a of the lens 830 has a structure in which a plurality of lens elements (described later) are formed on a vertical plane perpendicular to the optical axis Ax.
  • the front surface 830a of the lens 830 is divided into five emission areas 830a1, 830a2, 830a3, 830a4, and 830a5.
  • the emission area 830a1 is a semicircular area located in the upper half of the front surface 830a, and the emission areas 830a2 and 830a4 are semicircular arc-shaped areas extending in a band shape along the outer periphery of the lower half of the front surface 830a.
  • the emission region 830a3 is a region in the lower region of the front surface 830a that has a vertically elongated outer shape that expands downward in a fan shape, and the emission region 830a5 is the remaining region in the lower half of the front surface 830a.
  • the emission area 830a1 is divided into horizontally long (for example, about 2 ⁇ 4 mm) vertical and horizontal lattice shapes, and a convex curved lens element 830s1 is assigned to each of them.
  • Each lens element 830s1 deflects the light from the light emitting element 822 that has arrived as parallel light from the rear surfaces 832b and 834b of the lens 830 downward, and then diffuses it in the left and right directions, so that the light is emitted toward the front of the lamp. It is configured as follows.
  • the plurality of lens elements 830s1 constituting the emission region 830a1 have vertical inclination angles set to different values among the plurality of lens elements 830s1 constituting vertical columns divided into a vertical and horizontal lattice.
  • each of the plurality of lens elements 830s1 is formed to protrude and extend diagonally downward from its upper end edge toward its lower end edge, and at this time, the inclination angle with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax is is set to a larger value as the lens element 830s1 is located closer to the lower edge of the emission region 830a1.
  • the curvature in the left-right direction of each of the plurality of lens elements 830s1 is set to a larger value as the lens element 830s1 is located closer to the lower edge of the emission area 830a1.
  • the emission areas 830a2 and 830a4 are divided into vertical stripes (for example, about 2 mm in width), and convex curved lens elements 830s2 and 830s4 are assigned to each of them.
  • the emission area 830a3 has a left edge (right edge when viewed from the front of the lamp) formed by a straight line extending directly downward from the optical axis Ax, and a right edge extending rightward from the optical axis Ax in the direction directly below. It is composed of a straight line extending in an inclined direction (specifically, a direction inclined by about 15 degrees to the right from the direction directly below).
  • the upper end edge of this emission region 830a3 is constituted by a circular arc centered on the optical axis Ax. This arc is located slightly on the outer circumferential side of the boundary between the central region 832 and peripheral region 834 of the lens 830. Further, the lower end edge of the emission region 830a3 is configured by the outer peripheral edge of the front surface 830a.
  • the output region 830a3 is composed of a single lens element 830s3.
  • This lens element 830s3 has a surface shape consisting of a free-form convex surface. That is, the surface of this lens element 830s3 is constituted by a free-form surface whose curvature gradually changes from the right half 830s3A to the left half 830s3B.
  • the light from the light emitting element 822 that reaches the rear surface 834b of the lens 830 as parallel light is deflected slightly upward, and then the outgoing direction is changed from the right half 830s3A to the left half 830s3B.
  • the light is configured to be emitted toward the front of the lamp in a manner that changes gradually.
  • the output area 830a5 like the output area 830a1, is divided into vertical stripes, and a convex curved lens element 830s5 is assigned to each of the vertical stripes.
  • each lens element 830s5 is configured such that the light from the light emitting element 822 that has arrived as parallel light from the rear surfaces 832b and 834b of the lens 830 is deflected slightly downward and then largely diffused to the left, toward the front of the lamp. It is configured to emit light toward the target.
  • the center region 832 of the lens 830 has a substantially constant thickness of about 3 to 4 mm, but the peripheral region 834 is thicker in the middle than the center region 832. It is thin, with a thickness of about 5 to 6 mm at its outer periphery.
  • FIG. 42 is a perspective view showing a low beam light distribution pattern PL30 formed by the irradiation light from the vehicle lamp 810 on a virtual vertical screen placed 25 m in front of the lamp.
  • the low beam light distribution pattern PL30 is a left-hand low beam light distribution pattern, and a stepped cut-off line CL30 is formed at its upper end.
  • the stepped cut-off line CL30 has a shape in which a lower cut-off line CL31 and an upper cut-off line CL32, which extend in the horizontal direction at different levels on the left and right, are connected via an inclined portion CL33.
  • the stepped cutoff line CL30 is located on the opposite lane side with respect to the VV line, which is a vertical line passing through HV, which is the vanishing point in the front direction of the lamp, and the lower cutoff line CL31 is located on the side of the own lane. It is formed such that the slope portion CL33 and the upper cutoff line CL32 are located on the side.
  • the upper cutoff line CL32 is located slightly above the line HH, which is a horizontal line passing through HV.
  • the light distribution pattern P31 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 830a1 on the front surface 830a of the lens 830, and is a horizontally long light distribution pattern that widens in the horizontal direction with a relatively large vertical width below the HH line. It is formed as a light distribution pattern.
  • This light distribution pattern P31 forms a wide diffusion region of the low beam light distribution pattern PL30.
  • the light distribution pattern P31 itself is designed to form a high luminous intensity region HZ1 in the lower vicinity of the elbow point E for reinforcing the brightness of the high luminous intensity region HZ. Note that the process of forming this light distribution pattern P31 will be described later.
  • the light distribution pattern P32 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 830a2 on the front surface 830a of the lens 830, and has a narrow vertical width near the bottom of the line H-H and extends to the right from the vicinity of the line VV. It is formed as a horizontally long bright light distribution pattern that spreads out.
  • This light distribution pattern P32 forms a lower cutoff line CL31 of the low beam light distribution pattern PL30 by its upper edge.
  • Such a light distribution pattern P32 is formed because the viewing angle of the light emitting surface 822a of the light emitting element 822 from the outer peripheral edge of the peripheral region 834 is small, and therefore This is because the light distribution pattern formed by the emitted light from the located emitting region 830a2 tends to be small and bright.
  • the light distribution pattern P33 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 830a3 on the front surface 830a of the lens 830, and is small and bright and extends diagonally upward to the left with a narrow vertical width near the bottom of HV. It is formed as a light distribution pattern.
  • the upper edge of this light distribution pattern P33 forms the right end of the slope portion CL33 and the upper cutoff line CL32 of the low beam light distribution pattern PL30. Note that the process of forming this light distribution pattern P33 will be described later.
  • Such a light distribution pattern P34 is formed when the angle of view of the light emitting surface 822a of the light emitting element 822 from the outer peripheral edge of the peripheral region 834 is small, as in the case of the light distribution pattern P32. Therefore, the light distribution pattern formed by the emitted light from the emitting area 830a4 located in front of the lamp tends to be small and bright.
  • the light distribution pattern P35 is a light distribution pattern formed by the light emitted from the output area 830a5 on the front surface 830a of the lens 830, and has a relatively narrow vertical width so as to straddle the light distribution pattern P34 and the light distribution pattern P31. It is formed as a horizontally long relatively bright light distribution pattern that spreads leftward from near the left side of the VV line, and its right end overlaps with the light distribution pattern P33.
  • FIG. 43A is a diagram showing only the light distribution pattern P31 extracted from the low beam light distribution pattern PL30.
  • the light distribution pattern P31 is formed as a horizontally elongated light distribution pattern that has a relatively large vertical width and widely spreads in the horizontal direction centering on the VV line, and its upper edge is located at the lower level. This substantially matches the cut-off line CL31.
  • a horizontally elongated high luminous intensity region HZ1 centered on the VV line is formed, and the position of its upper edge substantially coincides with the lower cut-off line CL31.
  • FIG. 43B is a diagram for explaining the process of forming the light distribution pattern P31.
  • the light distribution pattern P31 is shown as a composite light distribution pattern of three light distribution patterns P31A, P31B, and P31C of different sizes.
  • the largest light distribution pattern P31A is a light distribution pattern formed by the emitted light from the plurality of lens elements 830s1 located in the lower area of the emission region 830a1, and the smallest light distribution pattern
  • the light pattern P31C is a light distribution pattern formed by the light emitted from the plurality of lens elements 830s1 located in the upper region of the emission region 830a1, and the light distribution pattern P31B having an intermediate size is formed above and below the emission region 830a1.
  • This is a light distribution pattern formed by the light emitted from the plurality of lens elements 830s1 located in the intermediate region in the direction.
  • the positions of the upper edges of the three light distribution patterns P31A to P31C substantially match. This is because, in the configuration of each of the plurality of lens elements 830s1, the angle of inclination with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax is set to a larger value as the lens element 830s1 is located closer to the lower edge of the emission area 830a1. be.
  • the size of the left-right diffusion angle of each of the three light distribution patterns P31A to P31C is set by the size of the curvature in the left-right direction of each of the plurality of lens elements 830s1.
  • a light distribution pattern P31 is created by assuming that the plurality of lens elements 830s1 constituting the emission region 830a1 lower the light from the light emitting element 822 that has arrived as parallel light from the rear surfaces 832b and 834b of the lens 830. This is a light distribution pattern formed when the light is emitted without being deflected in any direction.
  • the light distribution pattern P31 Europe is shown as a composite light distribution pattern of three light distribution patterns P31 ExclusiveA, P31 ExclusiveB, and P31 ExclusiveC of different sizes in correspondence with the light distribution pattern P31.
  • the three light distribution patterns P31 EastA to P31 EastC are formed in multiple layers so as to straddle the HH line in the vertical direction at their upper ends, and the positions of their upper edges are the same as the light distribution patterns P31 SchauA and P31 BecauseB. , P31 ExclusiveC.
  • the light distribution pattern P31' shown by the two-dot chain line in FIG. 43B is created by assuming that, as the configuration of each of the plurality of lens elements 830s1, the inclination angle with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax is at the lower edge of the emission area 830a1. This is a light distribution pattern formed when the tilt angles of the positioned lens elements 830s1 are unified.
  • the light distribution pattern P31' is also shown as a composite light distribution pattern of three light distribution patterns P31A', P31B', and P31C' having different sizes in correspondence with the light distribution pattern P31. .
  • the three light distribution patterns P31A' to P31C' are obtained by moving the three light distribution patterns P31A to P31C downward in parallel by the same angle ⁇ a'.
  • the light distribution pattern P31 is the light distribution pattern P31 exclusiveB translated downward by the angle ⁇ b ( ⁇ b ⁇ a)
  • the light distribution pattern P31C is the light distribution pattern P31 exclusivelyC translated downward by the angle ⁇ c ( ⁇ c ⁇ b). It has been made possible.
  • the positions of the upper edges of the three light distribution patterns P31A to P31C substantially coincide with each other.
  • the light distribution pattern P31 has a horizontally long high luminous intensity region HZ1 formed at its upper end.
  • FIG. 44 is a diagram for explaining the process of forming the light distribution pattern P33, and shows a part of the front surface 830a of the lens 830 and a part of the low beam light distribution pattern PL30, respectively, in perspective views.
  • the light distribution pattern P33 formed by the light emitted from the lens element 830s3 constituting the emission area 830a3 on the front surface 830a of the lens 830 has its upper edge as the low beam light distribution pattern, as described above. It is formed to extend from the inclined portion CL33 of the pattern PL30 to the right end of the upper cutoff line CL32.
  • This light distribution pattern P33 East at the left. has an upper edge formed as a clear bright and dark boundary line. This is because the light emitting element 822 is arranged with the lower edge of its light emitting surface 822a positioned on the optical axis Ax of the lens 830.
  • the lens element 830s3 since the lens element 830s3 is formed in the emission region 830a3, the light distribution pattern P33 1958 changes like the light distribution pattern P33. This is because the lens element 830s3 is composed of a free-form surface in which the curvature of the convex curve gradually changes from the right half 830s3A to the left half 830s3B. This is because the emission direction is gradually changed from the right half part 830s3A to the left half part 830s3B after being deflected in the direction.
  • the emission region 830a3 is composed of a single lens element 830s3, and there is no step on its surface, so that a light accumulation that causes glare occurs in the space above the inclined portion CL33 as a light distribution pattern P33. There is no chance that it will be formed carelessly.
  • the vehicle lamp 810 emits light emitted from the light emitting element 822 (light source) of the lamp unit 820 toward the front of the lamp through the lens 830, thereby providing a low beam lamp having a stepped cutoff line CL30.
  • the lens 830 is configured to form a light distribution pattern PL30, the light emitting elements 822 A plurality of total reflection prism elements 834s are arranged concentrically around the optical axis Ax, so that the light emitted from the light emitting element 822 is completely reflected toward the front of the lamp.
  • the emitted light can be used as forward illumination light over a wide range.
  • the front surface 830a of the lens 830 is divided into five emission areas 830a1, 830a2, 830a3, 830a4, and 830a5, and each of the light emitting elements reaches each of them as parallel light from the rear surfaces 832b and 834b of the lens 830. Since the configuration includes a plurality of lens elements 830s1, 830s2, 830s3, 830s4, and 830s5 that control the emission of light from 822, the degree of freedom in light distribution control can be increased.
  • the orientation of the plurality of lens elements 830s1 can be adjusted as appropriate.
  • the angle of inclination with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax is set to a larger value as the lens elements 830s1 are located closer to the lower edge of the emission region 830a1.
  • the positions of the upper edges of a plurality of light distribution patterns (see three light distribution patterns P31A, P31B, and P31C shown in FIG.
  • the upper edge of the light distribution pattern P31 formed as a composite light distribution pattern of the plurality of light distribution patterns can be aligned with the lower cutoff line CL31 of the low beam light distribution pattern PL30.
  • the vehicle lamp 810 configured to emit light emitted from the light emitting element 822 toward the front of the lamp through the lens 830 has a clear stepped cutoff line CL30.
  • a low beam light distribution pattern PL30 can be formed.
  • the light source of the lamp unit 820 is composed of the light emitting element 822 arranged with the light emitting surface 822a facing the front of the lamp. It becomes possible to easily form the low beam light distribution pattern PL30 having the cut-off line CL30.
  • the plurality of total reflection prism elements 834s are formed with the annular concave curved surface C30 centered on the optical axis Ax as an envelope surface, so that the total reflection prism elements 834s are directed from the light emitting element 822 toward the outer peripheral edge of the lens 830. It is also possible to obtain a sufficient amount of emitted light.
  • the plurality of lens elements 830s1 constituting the entire area of the emission area 830a1 are such that the closer they are located to the lower edge of the emission area 830a1, the larger the angle of inclination with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax becomes.
  • the explanation has been made on the assumption that the lens elements 830s1 are set to be set to It is also possible.
  • the emission region 830a5 it is possible to adopt a configuration in which the vertical inclination angles are set to different values between the plurality of lens elements 830s5 forming vertical columns divided into a vertical and horizontal grid pattern. be.
  • the light emitting surface 822a of the light emitting element 822 is described as having an external shape of approximately 1 ⁇ 1 mm, but it is also possible to use a light emitting surface having a shape other than this.
  • the rear surface 832b of the central region 832 of the lens 830 of the lamp unit 820 has been described as being formed in the shape of a Fresnel lens. It is also possible to adopt
  • the lens 830 of the lamp unit 820 has been described as having a circular external shape when viewed from the front of the lamp, but it is also possible to adopt a configuration having an external shape other than this.
  • the lens 830 is described as being configured as an injection molded product, but it is also possible to adopt a configuration other than this (for example, configured as a compression molded product).
  • the irradiation light from the vehicle lamp 810 forms the left low beam light distribution pattern PL30 having the stepped cut-off line CL30, but other light distribution patterns may be formed. It is also possible to have a configuration.
  • FIG. 45 is a diagram similar to FIG. 39, showing a lamp unit 920 of a vehicle lamp according to this modification.
  • FIG. 46A is a diagram similar to FIG. 41A, showing the lens 930 of the lamp unit 920.
  • FIG. 46B is a diagram similar to FIG. 41B showing the lens 930 of the lamp unit 920.
  • the basic configuration of the lamp unit 920 of this modification is the same as that of the above embodiment, but the configuration of the front surface 930a of the lens 930 is the same as that of the above embodiment. There are some differences.
  • the lens 930 of this modification has a configuration in which each of the plurality of lens elements 930s1 forming the output area 930a1 of the front surface 930a is formed to extend in the vertical direction in the shape of a cylindrical lens.
  • a plurality of lens elements 830s1 constituting vertical columns divided into a vertical and horizontal lattice shape in the emission region 830a1 of the front surface 830a of the lens 830 of the above embodiment are formed continuously with each other. It is configured as one lens element 930s1.
  • each of the plurality of lens elements 930s1 is formed to have the same horizontal width as each of the plurality of lens elements 830s1 of the above embodiment, and the vertical inclination angle thereof is determined at the vertical position of the lens element 930s1. are set to different values.
  • each of the plurality of lens elements 930s1 is formed to extend obliquely toward the front side of the lamp from its upper edge to its lower edge, and in this case, with respect to a vertical plane perpendicular to the optical axis Ax.
  • the inclination angle is set to a larger value as the portion is located closer to the lower edge of the emission region 930a1.
  • the curvature in the left-right direction of each of the plurality of lens elements 930s1 is set to a larger value as the portion is located closer to the lower edge of the emission region 930a1.
  • a light distribution pattern similar to that of the above embodiment i.e., light distribution pattern P31 shown in FIG. 43A is formed by the light emitted from the output region 930a1 on the front surface 930a of the lens 930. It has become.
  • the lens 930 of this modification also has the same structure as that of the above embodiment with respect to the configuration of the other emission areas 830a2 to 830a5 on the front surface 930a, and also has the structure of the rear surface 832b and 834b with respect to the structure of the above embodiment. Same as in case.
  • steps are not formed between the plurality of lens elements 830s1 forming a vertical row in the emission region 830a1, unlike the lens 830 of the above embodiment. , it is possible to prevent inadvertent upward scattered light from being irradiated from the stepped portion. Therefore, the stepped cut-off line CL30 of the low beam light distribution pattern PL30 can be made clearer.
  • the front surface 930a of the lens 930 can have a simpler design than in the above embodiment, and thereby the appearance of the lens 930 can be improved. can.
  • each of the plurality of lens elements 930s1 extends vertically in the shape of a cylindrical lens as in this modification
  • the output area 930a1 has a rearwardly inclined surface shape as shown in FIG.
  • a plurality of total reflection prism elements 834s are formed on the rear surface 834b of the peripheral region 834 of the lens 930, with the annular concave curved surface C30 centered on the optical axis Ax as an envelope surface, so that the thickness of the lens 930 is equal to the upper end thereof. This can prevent the portion from becoming excessively thin.
  • the inclination angle of the plurality of lens elements 930s1 constituting the entire area of the emission region 930a1 with respect to the vertical plane perpendicular to the optical axis Ax is set to a larger value as the portions are located closer to the lower edge thereof.
  • FIG. 47A is a diagram similar to FIG. 41A, showing the lens 1230 in the lamp unit of the vehicle lamp according to this modification.
  • FIG. 47B is a diagram similar to FIG. 41B, showing the lens 1230 in the lamp unit of the vehicle lamp according to this modification.
  • the basic configuration of the lens 1230 of this modification is the same as that of the above embodiment, but the configuration of the emission area 1230a1 on the front surface 1230a is the same as that of the above embodiment.
  • the parts are different.
  • the exit area 1230a1 on the front surface 1230a of the lens 1230 of this modification is different from the above embodiment in the configuration of the plurality of lens elements 1230s1B that constitute the upper area 1230a1B.
  • each of the plurality of lens elements 1230s1B deflects the light from the light emitting element 822 that has arrived as parallel light from the rear surfaces 832b and 834b of the lens 1230 slightly downward, and then deflects the light to the left rather than to the right. It is configured to emit light toward the front of the lamp in such a manner that it is greatly diffused.
  • the configuration of the plurality of lens elements 1230s1A forming the general area 1230a1A other than the upper area 1230a1B in the emission area 1230a1 is the same as in the above embodiment.
  • FIG. 48 is a perspective view showing a low beam light distribution pattern PL30-2 formed on the virtual vertical screen by the irradiation light from the vehicle lamp according to this modification.
  • the low beam light distribution pattern PL30-2 is also formed as a composite light distribution pattern in which five light distribution patterns P31-2, P32, P33, P34, and P35 are superimposed.
  • the formation position of the high luminous intensity region HZ1-2 in the light distribution pattern P31-2 is shifted to the left side of the high luminous intensity region HZ1 in the light distribution pattern P31 of the above embodiment.
  • the plurality of lens elements 1230s1B constituting the upper region 1230a1B of the light emitting region 1230a1 are configured to emit light from the light emitting element 822 toward the front of the lamp in such a manner that the light is diffused more to the left than to the right. This is due to the fact that
  • the high luminous intensity region HZ-2 of the low beam light distribution pattern PL30-2 is formed at a position closer to the road shoulder on the own lane side than in the above embodiment. This makes it possible to obtain a light distribution more suitable for vehicle driving.

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Abstract

レンズ(30)において、その中心領域(32)の周囲に位置する周辺領域(34)の後面(34b)が、内周側領域(34b1)と外周側領域(34b2)とに区分けされた構成とする。その上で、内周側領域(34b1)は、複数の全反射プリズム素子(34s1)が第1円環状凹曲面(C1)を包絡面として形成された構成とし、外周側領域(34b2)は、複数の全反射プリズム素子(34s2)が第2円環状凹曲面(C2)を包絡面として形成された構成とする。これにより、発光素子(22)からの出射光を広範囲にわたって略均一な明るさを有する前方照射光として利用可能とした上で、外周側領域(34b2)の外周縁部においても全反射プリズム素子(34s2)の断面形状が極端に大きくならないようにしてレンズ(30)の成形性を高め、これにより配光制御の精度向上を図る。

Description

車両用灯具
 本開示は、車両用灯具に関するものである。
 車両用灯具の構成として、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成されたものが知られている。
 特許文献1には、このような車両用灯具におけるレンズの構成として、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、その周囲に位置する周辺領域とを備えた構成が記載されている。周辺領域の後面には、光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている。
 また、車両用灯具の構成として、光源からの出射光をマイクロレンズアレイを介して灯具前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成されたものが知られている。
 特許文献2には、このような車両用灯具におけるマイクロレンズアレイの構成として、光源からの出射光を集光させるための複数の集光レンズ部を有する後側レンズアレイと、これら複数の集光レンズ部によって形成される複数の光源像の各々を投影するための複数の投影レンズ部を有する前側レンズアレイとを備えたものが記載されている。この車両用灯具は、光源からの出射光を平行光にした状態で後側レンズアレイに入射させるためのコリメータレンズを備えた構成となっている。
日本国特開2009-187859号公報 日本国特開2020-61231号公報
 特許文献1に記載された車両用灯具のレンズのように、複数の全反射プリズム素子において光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる構成を採用することにより、光源からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することが可能となる。
 しかしながら、特許文献1の図1に記載された車両用灯具においては、レンズが上記光軸と直交する鉛直面に沿って平板状に延びるように形成されているので、光源からの出射光のうち、レンズの外周縁部へ向かう光に関しては十分な光量が得られない場合が多く、このためレンズの外周縁部からの出射光の光量を十分に確保することが容易でない。
 一方、特許文献1の図11に記載された車両用灯具のように、レンズが上記光軸と直交する鉛直面に対して灯具後方側に湾曲して延びるように形成された構成とすれば、光源からレンズの外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることが可能である。
 しかしながら、このようなレンズを採用した場合、その外周縁部に形成された全反射プリズム素子はそのサイズが必然的に大きくなってしまうので、レンズの外周縁部における肉厚変化が大きなものとなってしまう。このため、レンズを成形する際、その外周縁部においては全反射プリズム素子を精度良く形成することが困難となり、このためレンズによる配光制御を精度良く行うことが困難となってしまう。
 また、このようなレンズを採用した場合、その外周縁部に到達する光源からの出射光は光軸に対する開き角度がかなり大きなものとなるので、複数の全反射プリズム素子からの反射光は径方向の位置によってその強度が不均一なものとなってしまい、このためレンズによる配光制御を精度良く行うことが容易でない。
 また、特許文献1に記載されているような車両用灯具において、そのレンズの前面に、複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が縦横格子状に区分けされた状態で形成された構成とすれば、これら複数のレンズ素子の向きを適宜調整することにより上端部にカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。
 その際、できるだけ鮮明なカットオフラインを有する配光パターンを形成することが望まれる。
 また、特許文献2に記載されているような車両用灯具において、その照射光によって形成される配光パターンを配光ムラの少ないものするためには、マイクロレンズアレイにおける複数の集光レンズ部の各々に対して光源からの出射光を均一な明るさの平行光として入射させることが望まれる。
 これを実現するため、特許文献2に記載された車両用灯具においては、コリメータレンズが大型のブロック状の透光部材として構成されており、このため車両用灯具の奥行寸法が大きいものとなっている。
 本開示は、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、レンズの外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズによる配光制御が精度良く行われるようにすることができる車両用灯具を提供することを目的の一つとする。
 また、本開示は、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、鮮明なカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる車両用灯具を提供することを目的の一つとする。
 また、本開示は、マイクロレンズアレイを備えた車両用灯具において、その奥行寸法を小さくした上で配光ムラの少ない配光パターンを形成することができる車両用灯具を提供することを目的の一つとする。
 本開示は、レンズの周辺領域における後面の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
 すなわち、本開示の第一態様に係る車両用灯具は、
 光源と、
 レンズと、を備え、
 前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、
 前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
 前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
 前記周辺領域の後面は、内周側領域と外周側領域とに区分けされており、
 前記複数の全反射プリズム素子は、前記内周側領域においては前記光軸を中心とする第1円環状凹曲面を包絡面として形成されており、前記外周側領域においては前記光軸を中心とする第2円環状凹曲面を包絡面として形成されている、ことを特徴とするものである。
 上記「車両用灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えばヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ、クリアランスランプ等が採用可能である。
 上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等の発光素子や光源バルブ等が採用可能である。
 上記「中心領域」および「周辺領域」の各々の具体的な範囲および外形形状は特に限定されるものではない。
 上記「第1円環状凹曲面」および「第2円環状凹曲面」の各々の具体的な曲率は特に限定されるものではない。
 また、本開示は、光源とレンズと間に集光レンズが追加配置された構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
 すなわち、本開示の第二態様に係る車両用灯具は、
 光源と、
 レンズと、
 前記光源と前記レンズとの間に配置された、前記光源からの出射光を集光させた状態で前記レンズに入射させる集光レンズと、
を備え、
 前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成されており、
 前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
 前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
 前記複数の全反射プリズム素子は、前記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されている、ことを特徴とするものである。
 上記「車両用灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えばヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ、クリアランスランプ等が採用可能である。
 上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等の発光素子や光源バルブ等が採用可能である。
 上記「中心領域」および「周辺領域」の各々の具体的な範囲および外形形状は特に限定されるものではない。
 上記「円環状凹曲面」の具体的な曲率は特に限定されるものではない。
 上記「集光レンズ」は、光源からの出射光を集光させた状態でレンズに入射させることが可能なものであれば、その具体的な構成や配置等は特に限定されるものではない。
 また、本開示は、レンズにおける前面の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
 すなわち、本開示の第三態様に係る車両用灯具は、
 光源と、
 レンズと、を備え、
 前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されており、
 前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
 前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
 前記レンズの前面に、前記複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が、縦横格子状に区分けされた状態で形成されており、
 前記複数のレンズ素子のうち少なくとも一部は、前記縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子相互間において上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定されている、ことを特徴とするものである。
 上記「車両用灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えばヘッドランプやフォグランプ等が採用可能である。
 上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等の発光素子や光源バルブ等が採用可能である。
 上記「中心領域」および「周辺領域」の各々の具体的な範囲および外形形状は特に限定されるものではない。
 上記「レンズの前面」は、その全領域が縦横格子状に区分けされていてもよいし、その一部領域のみが縦横格子状に区分けされていてもよい。
 上記「複数のレンズ素子」は、縦横格子状に区分けされた状態で形成されていれば、その各々の具体的な形状やサイズは特に限定されるものではない。
 また、本開示は、コリメータレンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
 すなわち、本開示の第四態様に係る車両用灯具は、
 光源と、
 前記光源からの出射光を集光させるための複数の集光レンズ部を有する後側レンズアレイと、前記複数の集光レンズ部によって形成される複数の光源像の各々を投影するための複数の投影レンズ部を有する前側レンズアレイとを備えているマイクロレンズアレイと、
 前記光源と前記後側レンズアレイとの間に配置された、前記光源からの出射光を平行光として前記後側レンズアレイに入射させるためのコリメータレンズと、
を備え、
 前記光源からの出射光を前記マイクロレンズアレイを介して灯具前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成されており、
 前記コリメータレンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
 前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
 前記複数の全反射プリズム素子は、前記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されている、ことを特徴とするものである。
 上記「車両用灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えばヘッドランプやフォグランプ等が採用可能である。
 上記「所要の配光パターン」の種類や具体的な形状は特に限定されるものではなく、例えば、ヘッドランプのハイビーム用配光パターンやロービーム用配光パターン、あるいはフォグランプ用配光パターン、路面描画用配光パターン等が採用可能である。
 上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等の発光素子や光源バルブ等が採用可能である。
 上記「中心領域」および「周辺領域」の各々の具体的な範囲および外形形状は特に限定されるものではない。
 上記「円環状凹曲面」の具体的な曲率は特に限定されるものではない。
 本開示の第一態様に係る車両用灯具は、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射する構成となっているが、上記レンズにおいて灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域の周囲に位置する周辺領域の後面には、光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、光源からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その上で、上記レンズは周辺領域の後面が内周側領域と外周側領域とに区分けされており、複数の全反射プリズム素子は、内周側領域においては上記光軸を中心とする第1円環状凹曲面を包絡面として形成されており、外周側領域においては上記光軸を中心とする第2円環状凹曲面を包絡面として形成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、周辺領域の後面の内周側領域においては、複数の全反射プリズム素子が上記光軸を中心とする第1円環状凹曲面を包絡面として形成されているので、この内周側領域に入射した光源からの出射光を、複数の全反射プリズム素子によって略均一な明るさの光として灯具前方へ向けて全反射させることができる。
 また、周辺領域の後面の外周側領域においては、複数の全反射プリズム素子が上記光軸を中心とする第2円環状凹曲面を包絡面として形成されているので、この外周側領域に入射した光源からの出射光も、複数の全反射プリズム素子によって略均一な明るさの光として灯具前方へ向けて全反射させることができる。
 しかもこのように、複数の全反射プリズム素子が、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面を包絡面として形成された構成とすることにより、内周側領域の外周縁部に形成された全反射プリズム素子のみならず、外周側領域の外周縁部に形成された全反射プリズム素子についても、そのサイズがあまり大きくならないようにすることができる。したがって、レンズを成形する際、複数の全反射プリズム素子を精度良く成形することが可能となり、これにより配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 このように本開示によれば、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、レンズの外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズによる配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 しかも本開示のように、複数の全反射プリズム素子が、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面を包絡面として形成された構成とすることにより、単一の円環状凹曲面を包絡面として形成された構成を採用した場合に比して、レンズの薄型化を図ることができる。
 上記構成において、さらに、内周側領域に形成された複数の全反射プリズム素子の各々の構成として、上記光軸を含む平面内において、光源よりも灯具後方側に位置する第1仮想点光源からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されたものとするとともに、外周側領域に形成された複数の全反射プリズム素子の各々の構成として、上記光軸を含む平面内において、光源よりも灯具後方側でかつ第1仮想点光源よりも灯具前方側に位置する第2仮想点光源からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されたものとすれば、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、光源は一定の大きさを有しているが、第1および第2仮想点光源の位置を上記のように設定することにより、光源からの出射光を内周側領域および外周側領域のいずれにおいても複数の全反射プリズム素子によって灯具正面方向へ向かう略平行光として全反射させることが容易に可能となる。
 その際、さらに、第1仮想点光源の位置が、上記光軸に関して、内周側領域における第1仮想点光源からの出射光の入射領域とは反対側に設定された構成とするとともに、第2仮想点光源の位置が、上記光軸に関して、外周側領域における第2仮想点光源からの出射光の入射領域とは反対側に設定された構成とすれば、一定の大きさを有する光源からの出射光を、内周側領域および外周側領域のいずれにおいても、複数の全反射プリズム素子によって灯具正面方向へ向かう略平行光としてさらに精度良く全反射させるようにすることができる。
 上記構成において、さらに、光源の構成として、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子で構成されたものとすれば、車両用灯具からの照射光によってカットオフラインを有する配光パターン等を形成することも容易に可能となる。
 上記構成において、さらに、レンズの前面に、複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成された構成とした上で、これら複数のレンズ素子の構成として、上記光軸を含む水平断面形状が、上記光軸を中心とする凸曲線を包絡線として形成されたものとすれば、車両用灯具からの照射光によって形成される配光パターンを、光ムラが抑制された配光パターンとして形成することが容易に可能となる。
 本開示の第二態様に係る車両用灯具は、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射する構成となっているが、上記レンズにおいて灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域の周囲に位置する周辺領域の後面には、光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、光源からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その際、複数の全反射プリズム素子は上記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されているので、光源からレンズの外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。
 その上で、光源とレンズとの間には、光源からの出射光を集光させた状態でレンズに入射させる集光レンズが配置されているので、レンズの周辺領域の外周縁部に到達する光源からの出射光の上記光軸に対する開き角度を小さくすることができる。したがって、複数の全反射プリズム素子からの反射光の強度がその径方向の位置によって不均一にならないようすることができ、これによりレンズによる配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 このように本開示によれば、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、レンズの外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズによる配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 上記構成において、さらに、集光レンズの構成として、前面が凸曲面状に形成された平凸レンズで構成されたものとすれば、光源からの出射光をより広範囲にわたって前方照射光として利用することが可能となる。
 その際、集光レンズの前面に、複数の集光レンズ素子が上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成された構成とすれば、光源からの出射光が集光レンズを介してレンズに入射する領域を複数の集光レンズ素子の各々の表面形状によって適宜設定することができ、これによりレンズによる配光制御の自由度を高めることができる。
 上記構成において、さらに、レンズの前面に、複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成された構成とすれば、配光制御の自由度をさらに高めることができる。
 上記構成において、さらに、光源の構成として、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子で構成されたものとすれば、車両用灯具からの照射光によってカットオフラインを有する配光パターン等を形成することも容易に可能となる。
 本開示の第三態様に係る車両用灯具は、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射する構成となっているが、上記レンズにおいて灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域の周囲に位置する周辺領域の後面には、光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、光源からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その上で、レンズの前面には、複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が、縦横格子状に区分けされた状態で形成されているので、これら複数のレンズ素子の向きを適宜調整することにより上端部にカットオフラインを有する配光パターンを形成することが容易に可能となる。
 その際、複数のレンズ素子のうち少なくとも一部は、縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子相互間において上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定されているので、これら複数のレンズ素子の各々からの出射光によって形成される配光パターンの上端縁の位置を揃えることが可能となり、これにより上端部にカットオフラインを有する配光パターンを形成することが容易に可能となる。
 このように本開示によれば、光源からの出射光をレンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具において、鮮明なカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる。
 上記構成において、さらに、縦横格子状に区分けされた縦の列において、上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定された複数のレンズ素子が互いに連続的に形成された構成とすれば、これら複数のレンズ素子相互間に段差が形成されないようにすることが可能となる。そしてこれにより、上記段差部分から不用意に上方散乱光が照射されてしまうのを未然に防止することが可能となるので、鮮明なカットオフラインを維持することが容易に可能となる。また、このように複数のレンズ素子相互間に段差が形成されない構成とすることにより、レンズの前面をシンプルな意匠とすることができ、これによりレンズの見映え向上を図ることができる。
 上記構成において、さらに、上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定された複数のレンズ素子として、水平断面形状が互いに異なる複数種類のレンズ素子を備えた構成とすれば、鮮明なカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その高光度領域の位置を灯具正面方向から左右方向に適宜変位させることができ、これにより車両走行に適した配光分布を得ることが容易に可能となる。
 上記構成において、さらに、複数の全反射プリズム素子の構成として、上記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成された構成とすれば、光源からレンズの外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。
 上記構成において、さらに、光源の構成として、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子で構成されたものとすれば、車両用灯具からの照射光によってカットオフラインを有する配光パターンを形成することが一層容易に可能となる。
 本開示の第四態様に係る車両用灯具においては、コリメータレンズを介して平行光としてマイクロレンズアレイに入射した光源からの出射光を、マイクロレンズアレイの後側レンズアレイを構成する複数の集光レンズ部によって集光させるとともに、これにより形成される複数の光源像の各々を、マイクロレンズアレイの前側レンズアレイを構成する複数の投影レンズ部によって投影するように構成されているので、所要の配光パターンを任意の形状で形成することが容易に可能となる。
 その際、コリメータレンズにおいて、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域の周囲に位置する周辺領域の後面には、光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、上記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、車両用灯具の奥行寸法を抑えた上で、光源からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 しかも、複数の全反射プリズム素子は、上記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されているので、光源からコリメータレンズの外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。したがって、光源からの出射光を複数の集光レンズ部の各々に対して略均一な明るさの平行光として入射させることができ、これにより配光ムラの少ない配光パターンを形成することができる。
 このように本開示によれば、マイクロレンズアレイを備えた車両用灯具において、その奥行寸法を小さくした上で配光ムラの少ない配光パターンを形成することができる。
 上記構成において、さらに、コリメータレンズと後側レンズアレイとが一体的に形成された構成とすれば、車両用灯具の奥行寸法をさらに小さくすることができ、かつ、部品点数の削減による車両用灯具のコスト低減を図ることができる。
 上記構成において、さらに、前側レンズアレイとして、複数の投影レンズ部のうち少なくとも一部の投影レンズ部の焦点距離が互いに異なる値に設定された構成とすれば、複数の投影レンズ部からの出射光によって異なる大きさの配光パターンを形成することができ、その合成配光パターンの配光分布の自由度を高めることができる。
 上記構成において、さらに、後側レンズアレイと前側レンズアレイとの間に、上記複数の光源像の各々の外形形状を規定するための複数の透光部を有する遮光シートが配置された構成とすれば、複数の透光部の各々の大きさや外形形状に応じた配光パターンを形成することができる。
 その際、上記「複数の透光部」の各々の具体的な大きさや外形形状は特に限定されるものではない。
 上記構成において、さらに、光源の構成として、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子で構成されたものとすれば、車両用灯具の奥行寸法を小さくすることが容易に可能となる。
本開示の第一実施形態に係る車両用灯具を示す正面図 図1のII-II線断面図 上記車両用灯具の第1灯具ユニットを示す正面図 上記車両用灯具の第2灯具ユニットを示す正面図 図3AのIVa-IVa線断面図 図3BのIVb-IVb線断面図 図4AのVa-Va線断面図 上記第1灯具ユニットのレンズを図4AのVIa矢視方向から見て示す斜視図 上記第2灯具ユニットのレンズを図4BのVIb矢視方向から見て示す斜視図 上記第1灯具ユニットのレンズを図4AのVIIa矢視方向から見て示す斜視図 上記第2灯具ユニットのレンズを図4BのVIIb矢視方向から見て示す斜視図 図5のVIII部詳細図 図8のIXa部詳細図 図8のIXb部詳細図 上記車両用灯具からの照射光によって形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記第1灯具ユニットからの照射光によって形成される第1配光パターンを示す図 上記第1配光パターンの一部の形成過程を説明するための図 上記第2灯具ユニットからの照射光によって形成される第2配光パターンを示す図 上記第一実施形態の変形例を示す、図3Aと同様の図 上記第一実施形態の変形例を示す、図3Bと同様の図 上記変形例の作用を示す、図10と同様の図 本開示の第二実施形態に係る車両用灯具を示す正面図 図16のII-II線断面図 図16のIII-III線断面図 図16のIV-IV線断面図 図17のVa方向矢視図 図17のVb方向矢視図 上記車両用灯具からの照射光によって形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記ロービーム用配光パターンの一部の形成過程を説明するための図 上記第二実施形態の作用を説明するための図であって、図19と同様の図 上記第二実施形態の比較例を示す、図23Aと同様の図 上記第二実施形態の変形例を示す、図19と同様の図 本開示の第三実施形態に係る車両用灯具を示す正面図 図25のII-II線断面図 図25のIII-III線断面図 図26のIVa方向矢視図 図26のIVb方向矢視図 図25のV部詳細図 上記車両用灯具からの照射光により形成される配光パターンを透視的に示す図 上記第三実施形態の第1変形例を示す、図25と同様の図 上記第1変形例を示す、図26と同様の図 上記第1変形例を示す、図27と同様の図 上記第1変形例を示す、図28Aと同様の図 上記第1変形例を示す、図28Bと同様の図 上記第三実施形態の第2変形例を示す、図27と同様の図 上記第2変形例に係る車両用灯具からの照射光により形成される配光パターンを透視的に示す図 本開示の第四実施形態に係る車両用灯具を示す正面図 図37のII-II線断面図 図37のIII-III線断面図 図37のIV-IV線断面図 図39のVa方向矢視図 図39のVb方向矢視図 上記車両用灯具からの照射光によって形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記ロービーム用配光パターンの一部の形成過程を説明するための図 上記ロービーム用配光パターンの一部の形成過程を説明するための図 上記ロービーム用配光パターンの他の一部の形成過程を説明するための図 上記第四実施形態の第1変形例を示す、図39と同様の図 上記第1変形例を示す、図41Aと同様の図 上記第1変形例を示す、図41Bと同様の図 上記第四実施形態の第2変形例を示す、図41Aと同様の図 上記第四実施形態の第2変形例を示す、図41Bと同様の図 上記第2変形例の作用を示す、図42と同様の図
(第一実施形態)
 以下、図面を用いて、本開示の第一実施形態について説明する。
 図1は、本開示の第一実施形態に係る車両用灯具10を示す正面図である。また、図2は、図1のII-II線断面図である。
 図1、図2において、Xで示す方向が「灯具前方」であり、Yで示す方向が「灯具前方」と直交する「左方向」(灯具正面視では「右方向」)であり、Zで示す方向が「上方向」である。図1、2以外の図においても同様である。
 図1、図2に示すように、本実施形態に係る車両用灯具10は、車両前端部に配置されるヘッドランプであって、ランプボディ12とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー14とで形成される灯室内に、第1および第2灯具ユニット20、40が車幅方向に並んだ状態で組み込まれた構成となっている。
 第1灯具ユニット20は、発光素子22とその灯具前方側に配置されたレンズ30とを備えており、発光素子22からの出射光をレンズ30を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。
 第2灯具ユニット40は、発光素子42とその灯具前方側に配置されたレンズ50とを備えており、発光素子42からの出射光をレンズ50を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。
 第1および第2灯具ユニット20、40の発光素子22、42は、共通の基板24を介してランプボディ12に支持されており、また、そのレンズ30、50は、図示しない取付構造を介してランプボディ12に支持されている。
 車両用灯具10は、第1および第2灯具ユニット20、40からの照射光によってロービーム用配光パターン(これについては後述する)を形成するようになっている。
 次に、第1および第2灯具ユニット20、40の各々の具体的な構成について説明する。
 まず、第1灯具ユニット20の構成について説明する。
 図3Aは、第1灯具ユニット20を示す正面図である。また、図4Aは、図3のIVa-IVa線断面図であり、図5は、図4AのVa-Va線断面図である。さらに、図6Aは、第1灯具ユニット20のレンズ30を図4AのVIa矢視方向から見て示す斜視図であり、図7Aは、レンズ30を図4AのVIIa矢視方向から見て示す斜視図である。
 これらの図に示すように、第1灯具ユニット20のレンズ30は、灯具前後方向に延びる光軸Axを有しており、灯具正面視において光軸Axを中心とする円形の外形形状を有している。レンズ30の外形寸法は50mm以下(例えば35mm程度)の値に設定されている。
 発光素子22は、白色発光ダイオードであって、その発光面22aを灯具前方(具体的には灯具正面方向)へ向けた状態で配置されている。発光素子22の発光面22aは、矩形状(具体的には1×1mm程度の正方形)の外形形状を有している。そして、発光素子22は、その発光面22aの下端縁における左右方向の中心位置(以下「基準位置」という)をレンズ30の光軸Ax上に位置させた状態で配置されている。
 レンズ30は、透明樹脂製の射出成形品であって、光軸Axを中心とする中心領域32と、この中心領域32の周囲に位置する周辺領域34とを備えている。
 中心領域32の後面32bは、光軸Axを中心とする単一の凸レンズ面で構成されており、発光素子22からの出射光を光軸Ax寄りの方向に偏向入射させるようになっている。具体的には、この後面32bは、発光素子22の基準位置からの出射光を、灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ30の前面30aに導くように、その表面形状が設定されている。
 周辺領域34の後面34bは、内周側領域34b1と外周側領域34b2とに区分けされている。
 内周側領域34b1には、複数の全反射プリズム素子34s1が光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、また、外周側領域34b2には、複数の全反射プリズム素子34s2が光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている。
 複数の全反射プリズム素子34s1、34s2は、いずれもフレネルレンズ型全反射プリズムであって、発光素子22からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させるように構成されている。具体的には、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2の各々は、発光素子22の基準位置からの出射光を、光軸Axから離れる方向へ屈折させる態様で入射させた後、灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ30の前面30aに導くようになっている。
 中心領域32と周辺領域34との境界位置は、光軸Axを中心とする半径3~5mm(例えば半径4mm程度)の円によって規定されている。また、内周側領域34b1と外周側領域34b2との境界位置は、光軸Axを中心とする半径8~12mm(例えば半径10mm程度)の円によって規定されている。
 図8は、図5のVIII部詳細図である。また、図9Aは、図8のIXa部詳細図であり、図9Bは、図8のIXb部詳細図である。
 図8に示すように、周辺領域34の後面34bに形成された複数の全反射プリズム素子34s1、34s2のうち、内周側領域34b1に位置する複数の全反射プリズム素子34s1は、光軸Axを中心とする第1円環状凹曲面C1(図中2点鎖線で断面形状を示す)を包絡面として形成されており、また、外周側領域34b2に位置する複数の全反射プリズム素子34s2は、光軸Axを中心とする第2円環状凹曲面C2(図中2点鎖線で断面形状を示す)を包絡面として形成されている。
 そして、内周側領域34b1に形成された複数の全反射プリズム素子34s1の各々は、光軸Axを含む平面内において、発光素子22の発光面22aよりも灯具後方側に位置する第1仮想点光源S1からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されている。この第1仮想点光源S1は、光軸Axに関して、内周側領域34b1における第1仮想点光源S1からの出射光の入射領域とは反対側に位置している。具体的には、この第1仮想点光源S1は、内周側領域34b1の内周縁と発光素子22の発光面22aの右端縁(図8においては左端縁)とを結ぶ直線L1aと、内周側領域34b1の外周縁と発光素子22の発光面22aの左端縁とを結ぶ直線L1bとの交点に位置している。
 また、外周側領域34b2に形成された複数の全反射プリズム素子34s2の各々は、光軸Axを含む平面内において、発光素子22の発光面22aよりも灯具後方側でかつ第1仮想点光源S1よりも灯具前方側に位置する第2仮想点光源S2からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されている。この第2仮想点光源S2は、光軸Axに関して、外周側領域34b2における第2仮想点光源S2からの出射光の入射領域とは反対側に位置している。具体的には、この第2仮想点光源S2は、外周側領域34b2の内周縁と発光素子22の発光面22aの右端縁とを結ぶ直線L2aと、外周側領域34b2の外周縁と発光素子22の発光面22aの左端縁とを結ぶ直線L2bとの交点に位置している。
 なお、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2は光軸Axを中心にして全周にわたって形成されているので、これに対応して第1および第2仮想点光源S1、S2も光軸Axを中心とする円環状の軌跡を描くようにして配置されることとなる。
 第1円環状凹曲面C1は、内周側領域34b1の内周縁および外周縁が灯具前後方向に関して略同じ位置になるように形成されている。また、第2円環状凹曲面C2は、外周側領域34b2の内周縁および外周縁が灯具前後方向に関して略同じ位置になるように形成されている。
 その上で、図9Aに示すように、内周側領域34b1においては、複数の全反射プリズム素子34s1の各々に対して発光素子22からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子34s1のピッチおよび第1円環状凹曲面C1の曲率が設定されている。また、図9Bに示すように、外周側領域34b2においては、複数の全反射プリズム素子34s2の各々に対して発光素子22からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子34s2のピッチおよび第2円環状凹曲面C2の曲率が設定されている。
 その結果、内周側領域34b1に形成された複数の全反射プリズム素子34s1は、内周側領域34b1の内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子34s1よりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子34s1の方が大きい断面形状を有するものとなっている。また、外周側領域34b2に形成された複数の全反射プリズム素子34s2も、外周側領域34b2の内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子34s2よりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子34s2の方が大きい断面形状を有するものとなっている。
 外周側領域34b2に形成された複数の全反射プリズム素子34s2は、内周側領域34b1に形成された複数の全反射プリズム素子34s1よりも全体的に大きい断面形状を有するものとなるが、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2は、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面C1、C2を包絡面として形成されているので、外周側領域34b2の外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子34s2であってもその断面形状が極端に大きくなってしまうことはない。
 レンズ30は、その中心領域32が部分的に厚肉になっているが、周辺領域34は全体的に薄肉になっている。具体的には、中心領域32は光軸Ax上において4~6mm程度の最大肉厚になっているが、周辺領域34は2~4mm程度の略一定の肉厚になっている。
 図3A~図6Bに示すように、レンズ30の前面30aは、光軸Axと直交する鉛直面上に複数のレンズ素子(これについては後述する)が形成された構成となっている。
 レンズ30の前面30aは、5つの出射領域30a1、30a2、30a3、30a4、30a5に区分けされている。
 出射領域30a1は、前面30aの上半部に位置する半円状の領域であり、出射領域30a2、30a4は、前面30aの下半部においてその外周縁に沿って帯状に延びる半円弧状の領域であり、出射領域30a3は、前面30aの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する領域であり、出射領域30a5は、前面30aの下半部における残りの領域である。
 出射領域30a1は、横長(例えば2×4mm程度)の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子30s1が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子30s1は、レンズ30の後面32b、34bから平行光として到達した発光素子22からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域30a2、30a4は、縦縞状(例えば横幅2mm程度)に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子30s2、30s4が割り付けられた構成となっている。
 出射領域30a3の左側(灯具正面視では右側)に位置する出射領域30a2を構成する各レンズ素子30s2は、レンズ30の後面34bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域30a3の右側に位置する出射領域30a4を構成する各レンズ素子30s4は、レンズ30の後面34bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや上方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域30a3は、その左側縁(灯具正面視では右側縁)が光軸Axから真下の方向に延びる直線で構成されており、その右側縁が、光軸Axから真下の方向に対して右側に傾斜した方向(具体的には真下の方向から右側に15°程度傾斜した方向)に延びる直線で構成されている。この出射領域30a3の上端縁は、光軸Axを中心とする円弧で構成されている。この円弧は、レンズ30の中心領域32と周辺領域34との境界位置よりも多少外周側に位置している。また、出射領域30a3の下端縁は、前面30aの外周縁で構成されている。
 出射領域30a3は、単一のレンズ素子30s3で構成されている。このレンズ素子30s3は、凸曲面状の自由曲面からなる表面形状を有している。すなわち、このレンズ素子30s3の表面は、その右半部30s3Aから左半部30s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されている。そして、このレンズ素子30s3においては、レンズ30の後面34bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや上方向に偏向させた上で右半部30s3Aから左半部30s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域30a5は、出射領域30a1と同様、縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子30s5が割り付けられた構成となっている。ただし、各レンズ素子30s5は、レンズ30の後面32b、34bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや下方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 次に、第2灯具ユニット40の構成について説明する。
 図3Bは、第2灯具ユニット40を示す正面図である。また、図4Bは、図3BのIVb-IVb線断面図であり、図5は、図4BのVb-Vb線断面図である。さらに、図6Bは、第2灯具ユニット40のレンズ50を図4BのVIb矢視方向から見て示す斜視図であり、図7Bは、レンズ50を図4BのVIIb矢視方向から見て示す斜視図である。
 これらの図に示すように、第2灯具ユニット40においても、その発光素子42の構成および配置は第1灯具ユニット20の発光素子22と同様であり、また、レンズ50の基本的な構成および配置は第1灯具ユニット20のレンズ30と同様であるが、その前面50aの構成がレンズ30とは異なっている。
 すなわち、第2灯具ユニット40のレンズ50も、透明樹脂製の射出成形品であって、灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域52と、この中心領域52の周囲に位置する周辺領域54とを備えている。
 中心領域52の後面52bおよび周辺領域54の後面54bの構成は、第1灯具ユニット20のレンズ30の場合と全く同様である。すなわち、周辺領域54の後面54bは、内周側領域54b1と外周側領域54b2とに区分けされた上で、それぞれ複数の全反射プリズム素子54s1、54s2が光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成された構成となっている。
 レンズ50の前面50aは、9つの出射領域50a1、50a2L、50a2R、50a3L、50a3R、50a4L、50a4R、50a5L、50a5Rに区分けされており、その各々に複数のレンズ素子(これについては後述する)が形成された構成となっている。
 9つの出射領域50a1~50a5Rは、灯具前方側に膨らむようにして上下方向に延びる円筒面に沿って上下方向に延びる帯状領域として形成されている。
 出射領域50a1は、光軸Axを中心にして広幅(例えば6mm程度の幅)で形成されており、その左右両側に、出射領域50a2L、50a2R、出射領域50a3L、50a3R、出射領域50a4L、50a4R、出射領域50a5L、50a5Rが、この順番で隣接するようにして、それぞれ例えば4mm程度の幅で形成されている。
 9つの出射領域50a1~50a5Rは、いずれも一定の上下幅(例えば2mm程度の幅)で区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子50s1、50s2L、50s2R、50s3L、50s3R、50s4L、50s4R、50s5L、50s5Rが割り付けられた構成となっている。これら複数のレンズ素子50s1~50s5Rの各々は、レンズ50の後面52b、54bから平行光として到達した発光素子42からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 図5に示すように、複数のレンズ素子50s1~50s5Rは、光軸Axを含む水平断面形状が、光軸Ax上の点を中心とする凸曲線C3を包絡線として形成されている。これにより、中央に位置する出射領域50a1を構成する各レンズ素子50s1からの出射光は左右均等に拡散する光となるが、それ以外の出射領域50a2L~50a5Rを構成する各レンズ素子50s2L~50s5Rからの出射光は、凸曲線C3の灯具後方側への傾斜角が光軸Axから左右両側に離れるに従って徐々に大きくなるため左右不均等に拡散する光となる。すなわち、左右不均等の度合は、レンズ素子50s2L、50s2R、レンズ素子50s3L、50s3R、レンズ素子50s4L、50s4R、レンズ素子50s5L、50s5Rの順に大きくなる。
 図10は、車両用灯具10からの照射光によって、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンPL-1を透視的に示す図である。
 ロービーム用配光パターンPL-1は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部には段付カットオフラインCLが形成されている。
 段付カットオフラインCLは、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインCL1と上段カットオフラインCL2とが傾斜部CL3を介して繋がれた形状を有している。その際、段付カットオフラインCLは、灯具正面方向の消点であるH-Vを通る鉛直線であるV-V線に対して、対向車線側に下段カットオフラインCL1が位置するとともに、自車線側に傾斜部CL3および上段カットオフラインCL2が位置するようにして形成されている。上段カットオフラインCL2は、H-Vを通る水平線であるH-H線のやや上方に位置している。
 ロービーム用配光パターンPL-1において、下段カットオフラインCL1と傾斜部CL3との交点であるエルボ点EはH-Vの0.5~0.6°程度下方に位置しており、傾斜部CL3はエルボ点Eから水平方向に対して15°の傾斜角度で斜め左上方向に延びている。このロービーム用配光パターンPL-1においては、エルボ点Eの左下方近傍に高光度領域HZが形成されている。
 ロービーム用配光パターンPL-1は、第1灯具ユニット20からの照射光によって形成される第1配光パターンPL-1Aと、第2灯具ユニット40からの照射光によって形成される第2配光パターンPL-1Bとを重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 図11は、第1配光パターンPL-1Aを示す図である。
 図11に示すように、第1配光パターンPL-1Aは、5つの配光パターンPA1、PA2、PA3、PA4、PA5を重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 配光パターンPA1は、レンズ30の前面30aにおける出射領域30a1からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方において比較的大きい上下幅で左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されている。この配光パターンPA1は、ロービーム用配光パターンPL-1の広拡散領域を形成するようになっている。
 配光パターンPA2は、レンズ30の前面30aにおける出射領域30a2からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方近傍において狭い上下幅でV-V線近傍から右方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPA2は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-1の下段カットオフラインCL1を形成するようになっている。
 このような配光パターンPA2が形成されるのは、周辺領域34の外周側領域34b2においてその外周縁部からの発光素子22の発光面22aの見込み角は極めて小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域30a2からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンPA3は、レンズ30の前面30aにおける出射領域30a3からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-Vの下方近傍において狭い上下幅で左斜め上方向に延びる小さくて明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPA3は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-1の傾斜部CL3および上段カットオフラインCL2の右端部を形成するようになっている。なお、この配光パターンPA3の形成過程については後述する。
 配光パターンPA4は、レンズ50の前面30aにおける出射領域30a4からの出射光によって形成される配光パターンであって、略H-H線に沿って狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPA4は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-1の上段カットオフラインCL2を形成するようになっている。その際、この配光パターンPA4は、その右端部が配光パターンPA3と重複した状態で滑らかに繋がるように形成されている。
 このような配光パターンPA4が形成されるのは、配光パターンPA2の場合と同様、周辺領域34の外周側領域34b2においてその外周縁部からの発光素子22の発光面22aの見込み角は極めて小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域30a4からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンPA5は、レンズ30の前面30aにおける出射領域30a5からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPA4と配光パターンPA1とに跨るようにして比較的狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の比較的明るい配光パターンとして形成されており、その右端部が配光パターンPA3と重複している。
 図12は、配光パターンPA3の形成過程を説明するための図であって、レンズ30の前面30aの一部および第1配光パターンPL-1Aの一部をそれぞれ斜視図で示している。
 図12に示すように、レンズ30の前面30aにおいて出射領域30a3を構成しているレンズ素子30s3からの出射光によって形成される配光パターンPA3は、上述したとおり、その上端縁がロービーム用配光パターンPL-1の傾斜部CL3から上段カットオフラインCL2の右端部まで延びるように形成されている。
 一方、図12において2点鎖線で示す配光パターンPA3оは、仮に出射領域30a3にレンズ素子30s3が形成されていないとした場合に形成される配光パターンであって、傾斜部CL3の下方近傍において斜め左上方向に延びるように形成されている。この配光パターンPA3оは、その上端縁が明瞭な明暗境界線として形成されたものとなる。これは発光素子22がその発光面22aの下端縁をレンズ30の光軸Ax上に位置させた状態で配置されていることによるものである。
 実際には、出射領域30a3にレンズ素子30s3が形成されているので、配光パターンPA3оは配光パターンPA3のように変化する。これはレンズ素子30s3が、その右半部30s3Aから左半部30s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されていることにより、レンズ30の前面30aに到達した平行光をやや上方向に偏向させた上で右半部30s3Aから左半部30s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させるようになっていることによるものである。
 また、出射領域30a3は、単一のレンズ素子30s3で構成されており、その表面には段差が存在していないので、配光パターンPA3として傾斜部CL3の上方空間にグレアの原因となる光溜りが不用意に形成されてしまうようなことはない。
 図13は、第2配光パターンPL-1Bを示す図である。
 図13に示すように、第2配光パターンPL-1Bは、9つの配光パターンPB1、PB2L、PB2R、PB3L、PB3R、PB4L、PB4R、PB5L、PB5Rを重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 配光パターンPB1は、レンズ50の前面50aにおける出射領域50a1からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方においてV-V線を中心にして左右両側に均等に拡がる横長の配光パターンとして形成されている。
 左右1対の配光パターンPB2L、PB2Rは、レンズ50の前面50aにおける左右1対の出射領域50a2L、50a2Rからの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPB1よりも小さい横長の配光パターンとして、その中心位置がV-V線からずれた状態で左右対称の位置関係で形成されている。
 左右1対の配光パターンPB3L、PB3Rは、レンズ50の前面50aにおける左右1対の出射領域50a3L、50a3Rからの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPB2L、PB2Rよりも小さい横長の配光パターンとして、その中心位置がV-V線からずれた状態で左右対称の位置関係で形成されている。
 左右1対の配光パターンPB4L、PB4Rは、レンズ50の前面50aにおける左右1対の出射領域50a4L、50a4Rからの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPB3L、PB3Rよりも小さい横長の配光パターンとして、その中心位置がV-V線からずれた状態で左右対称の位置関係で形成されている。
 左右1対の配光パターンPB5L、PB5Rは、レンズ50の前面50aにおける左右1対の出射領域50a5L、50a5Rからの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPB4L、PB4Rよりも小さい横長の配光パターンとして、その中心位置がV-V線からずれた状態で左右対称の位置関係で形成されている。
 これら左右4対の配光パターンPB2L~PB5Rの各々において、その中心位置がV-V線からずれた状態で左右対称の位置関係で形成されるのは、複数のレンズ素子50s2L~50s5Rの水平断面形状が図5に示すような凸曲線C3を包絡線として形成されていることによるものである。
 このため第2配光パターンPL-1Bは、V-V線から左右両方向へ向かって徐々に光度が低下する光度分布を有する配光パターンとして形成され、これにより配光ムラの発生が効果的に抑制されたものとなる。
 第2配光パターンPL-1Bは、下段カットオフラインCL1の下方近傍において9つの配光パターンPB1~PB5Rの上端縁の位置が略一致するように形成されている。これは、9つの出射領域50a1~50a5Rを構成する複数のレンズ素子50s1~50s5Rの上下方向の傾斜角度を適宜調整することによって実現される。
 図10に示すように、ロービーム用配光パターンPL-1は、第1配光パターンPL-1Aと第2配光パターンPL-1Bとの合成配光パターンとして形成されるので、エルボ点Eの左下方近傍に形成される高光度領域HZは極めて明るいものとなる。
 次に本実施形態の作用効果について説明する。
 本実施形態に係る車両用灯具10は、第1および第2灯具ユニット20、40の発光素子22、42(光源)からの出射光をレンズ30、50を介して灯具前方へ向けて照射することにより、段付カットオフラインCLを有するロービーム用配光パターンPLを形成するように構成されているが、各レンズ30、50において灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域32、52の周囲に位置する周辺領域34、54の後面34b、54bには、発光素子22、42からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子34s1、34s2、54s1、54s2が、光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、発光素子22、42からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その上で、周辺領域34、54の後面34b、54bは内周側領域34b1、54b1と外周側領域34b2、54b2とに区分けされており、内周側領域34b1、54b1においては複数の全反射プリズム素子34s1、54s1が光軸Axを中心とする第1円環状凹曲面C1を包絡面として形成されているので、内周側領域34b1、54b1に入射した発光素子22、42からの出射光を複数の全反射プリズム素子34s1、54s1によって略均一な明るさの光として灯具前方へ向けて全反射させることができ、また、外周側領域34b2、54b2においては複数の全反射プリズム素子34s2、54s2が光軸Axを中心とする第2円環状凹曲面C2を包絡面として形成されているので、外周側領域34b2、54b2に入射した発光素子22、42からの出射光も複数の全反射プリズム素子34s2、54s2によって略均一な明るさの光として灯具前方へ向けて全反射させることができる。
 しかもこのように、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2、54s1、54s2が、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面C1、C2を包絡面として形成された構成とすることにより、内周側領域34b1、54b1の外周縁部に形成された全反射プリズム素子34s1、54s1のみならず、外周側領域34b2、54b2の外周縁部に形成された全反射プリズム素子34s2、54s2についても、そのサイズがあまり大きくならないようにすることができる。したがって、レンズ30、50を成形する際、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2、54s1、54s2を精度良く成形することが可能となり、これにより配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 このように本実施形態によれば、第1および第2灯具ユニット20、40の発光素子22、42からの出射光を、レンズ30、50を介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具10において、レンズ30、50の外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズ30、50による配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 しかも本実施形態のように、複数の全反射プリズム素子34s1、34s2、54s1、54s2が、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面C1、C2を包絡面として形成された構成とすることにより、単一の円環状凹曲面を包絡面として形成された構成とした場合に比してレンズ30、50の周辺領域34、54の薄型化を図ることができる。
 なお、本実施形態のレンズ30、50は、中心領域32、52が周辺領域34、54よりも厚肉で形成されているが、この中心領域32、52にレンズ30、50を射出成形する際のゲートが配置された構成とすることによりレンズ30、50の成形を容易に行うことが可能となる。
 本実施形態においては、周辺領域34、54の後面34b、54bにおける内周側領域34b1、54b1に形成された複数の全反射プリズム素子34s1、54s1の各々が、光軸Axを含む平面内において、発光素子22、42よりも灯具後方側に位置する第1仮想点光源S1からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されており、また、外周側領域34b2、54b2に形成された複数の全反射プリズム素子34s2、54s2の各々が、光軸Axを含む平面内において、発光素子22、42よりも灯具後方側でかつ第1仮想点光源S1よりも灯具前方側に位置する第2仮想点光源S2からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、発光素子22、42は、その発光面22a、42aが一定の大きさを有しているが、これら発光素子22、42からの出射光を、内周側領域34b1、54b1においては複数の全反射プリズム素子34s1、54s1により灯具正面方向へ向かう略平行光として全反射させるとともに外周側領域34b2、54b2においては複数の全反射プリズム素子34s2、54s2により灯具正面方向へ向かう略平行光として全反射させるようにすることができる。
 その際、第1仮想点光源S1は、光軸Axに関して、内周側領域34b1、54b1における第1仮想点光源S1からの出射光の入射領域とは反対側に位置しており、また、第2仮想点光源S2は、光軸Axに関して、外周側領域34b2、54b2における第2仮想点光源S2からの出射光の入射領域とは反対側に位置しているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、一定の大きさを有する発光素子22、42の発光面22a、42aからの出射光を、内周側領域34b1、54b1においては、複数の全反射プリズム素子34s1、54s1によって灯具正面方向へ向かう略平行光として精度良く全反射させるようにすることができ、また、外周側領域34b2、54b2においては、複数の全反射プリズム素子34s2、54s2によって灯具正面方向へ向かう略平行光として精度良く全反射させるようにすることができる。
 本実施形態においては、第1および第2灯具ユニット20、40の光源が、発光面22a、42aを灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子22、42で構成されているので、車両用灯具10からの照射光によって段付カットオフラインCLを有するロービーム用配光パターンPL-1を形成することが容易に可能となる。
 その際、本実施形態においては、第1灯具ユニット20からの照射光によって形成される第1配光パターンPL-1Aにより、ロービーム用配光パターンPL-1の段付カットオフラインCLを形成する構成とした上で、第2灯具ユニット40におけるレンズ50の構成として、その前面50aが上下方向に延びる9つの出射領域50a1、50a2L、50a2R、50a3L、50a3R、50a4L、50a4R、50a5L、50a5Rに区分けされた上で、複数のレンズ素子50s1、50s2L、50s2R、50s3L、50s3R、50s4L、50s4R、50s5L、50s5Rが形成された構成となっており、かつ、これらは光軸Axを含む水平断面形状が光軸Axを中心とする凸曲線C3を包絡線として形成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、第2灯具ユニット40からの照射光によって形成される第2配光パターンPL-1Bは、9つの出射領域50a1~50a5Rからの出射光によって形成される9つの配光パターンPB1、PB2L、PB2R、PB3L、PB3R、PB4L、PB4R、PB5L、PB5Rの合成配光パターンとして形成されるが、これらはその大きさおよび形成位置が互いに変化した状態で形成されるので、第2配光パターンPL-1Bを光ムラが抑制された配光パターンとして形成することができる。
 上記実施形態においては、発光素子22の発光面22aが1×1mm程度の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面を有するものを用いることも可能である。
 上記実施形態においては、第1灯具ユニット20のレンズ30における中心領域32の後面32bが、単一の凸レンズ面で構成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えばフレネルレンズ状に形成された構成等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、第1および第2灯具ユニット20、40のレンズ30、50が灯具正面視においていずれも円形の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状を有する構成を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、レンズ30、50が射出成形品として構成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば圧縮成形品として構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、車両用灯具10からの照射光によって段付カットオフラインCLを有する左配光のロービーム用配光パターンPL-1を形成するものとして説明したが、これ以外の配光パターンを形成する構成とすることも可能である。
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。
 図14Aは、本変形例に係る車両用灯具の第1灯具ユニット120を示す、図3Aと同様の図である。図14Bは、本変形例に係る車両用灯具の第2灯具ユニット140を示す、図3Bと同様の図である。
 図14Bに示すように、本変形例においても第2灯具ユニット140の構成は上記実施形態の場合と全く同様であるが、図14Aに示すように、第1灯具ユニット120のレンズ130の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
 すなわち、図14Aに示すように、本変形例のレンズ130も中心領域132と周辺領域134とを備えており、その後面132b、134bの構成は上記実施形態の場合と全く同様であって、かつ、周辺領域134の後面134bは内周側領域134b1と外周側領域134b2とに区分けされている。
 その上で、本変形例のレンズ130は、その前面130aが5つの出射領域130a1、130a2、130a3、130a4、130a5に区分けされている。具体的には、レンズ130の前面130aは、光軸Axを中心にして同心円状に大きく2つの領域に区分けされており、その内周側に上下1対の出射領域130a1、130a5が配置されるとともに外周側に左右1対の出射領域130a2、130a4および上下1対の出射領域130a3が配置された構成となっている。
 内周側の上部に位置する出射領域130a1は、上記実施形態における第1灯具ユニット20のレンズ30の出射領域30a1と同様、横長の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子130s1が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子130s1は、レンズ130の後面132b、134bから平行光として到達した発光素子22からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 左右1対の出射領域130a2、130a4は、上下に2分された上で縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子130s2、130s4が割り付けられた構成となっている。
 左側に位置する出射領域130a2を構成する各レンズ素子130s2は、レンズ130の後面134bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 右側に位置する出射領域130a4を構成する各レンズ素子130s4は、レンズ130の後面134bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや上方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 上下1対の出射領域130a3は、斜め縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子130s3が割り付けられた構成となっている。その際、各レンズ素子130s3は、鉛直方向に対して左側(灯具正面視では右側)に15°傾斜した方向に延びるよう形成されており、レンズ130の後面134bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや上方向に偏向させた上で上記15°の傾斜方向と直交する方向に僅かに偏向拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 内周側の下部に位置する出射領域130a5は、上記実施形態における第1灯具ユニット20のレンズ30の出射領域30a5と同様、縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子130s5が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子130s5は、レンズ130の後面132b、134bから平行光として到達した発光素子22からの光を、やや下方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 図15は、本変形例に係る車両用灯具からの照射光によって上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンPL-2を透視的に示す図である。
 ロービーム用配光パターンPL-2は、第1灯具ユニット120からの照射光によって形成される第1配光パターンPL-2Cと、第2灯具ユニット140からの照射光によって形成される第2配光パターンPL-2Bとを重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 第2配光パターンPL-2Bは、上記実施形態の第2灯具ユニット40からの照射光によって形成される第2配光パターンPL-1B(図13参照)と全く同様である。
 一方、第1配光パターンPL-2Cは、5つの配光パターンPC1、PC2、PC3、PC4、PC5を重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 配光パターンPC1は、レンズ130の前面130aにおける出射領域130a1からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方において比較的大きい上下幅で左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されている。この配光パターンPC1は、ロービーム用配光パターンPL-2の広拡散領域を形成するようになっている。
 配光パターンPC2は、レンズ130の前面130aにおける出射領域130a2からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方近傍において狭い上下幅でV-V線近傍から右方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPC2は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-2の下段カットオフラインCL1を形成するようになっている。
 配光パターンPC3は、レンズ130の前面130aにおける上下1対の出射領域130a3からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-Vの下方近傍において狭い上下幅で左斜め上方向に延びる小さくて明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPC3は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-2の傾斜部CL3を形成するようになっている。
 配光パターンPC4は、レンズ130の前面130aにおける出射領域130a4からの出射光によって形成される配光パターンであって、略H-H線に沿って狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンPC4は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL-2の上段カットオフラインCL2を形成するようになっている。その際、この配光パターンPC4は、その右端部が配光パターンPC3と重複した状態で形成されている。
 配光パターンPC5は、レンズ130の前面130aにおける出射領域130a5からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンPC4と配光パターンPC1とに跨るようにして比較的狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の比較的明るい配光パターンとして形成されており、その右端部が配光パターンPC3と重複している。
 本変形例の構成を採用した場合においても上記実施形態の場合と略同様の作用効果を得ることができる。
 また、本変形例の構成を採用することにより、ロービーム用配光パターンPL-2における段付カットオフラインCL付近の明るさを十分に確保することが容易に可能となる。
 なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
 また本開示は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
(第二実施形態)
 以下、図面を用いて、本開示の第二実施形態について説明する。
 図16は、本開示の一実施形態に係る車両用灯具310を示す正面図である。また、図17は、図16のII-II線断面図である。
 図16、図17において、Xで示す方向が「灯具前方」であり、Yで示す方向が「灯具前方」と直交する「左方向」(灯具正面視では「右方向」)であり、Zで示す方向が「上方向」である。図16、図17以外の図においても同様である。
 図16、図17に示すように、本実施形態に係る車両用灯具310は、車両前端部に配置されるヘッドランプであって、ランプボディ312とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー314とで形成される灯室内に灯具ユニット320が組み込まれた構成となっている。そして、この車両用灯具310は、灯具ユニット320からの照射光によってロービーム用配光パターン(これについては後述する)を形成するようになっている。
 灯具ユニット320は、発光素子322とその灯具前方側に配置されたレンズ330とを備えており、発光素子322からの出射光をレンズ330を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。さらに、この灯具ユニット320は、発光素子322とレンズ330との間に集光レンズ340が配置された構成となっており、発光素子322からの出射光を集光させた状態でレンズ330に入射させるように構成されている。
 発光素子322は、基板324を介してランプボディ312に支持されており、レンズ330および集光レンズ340は、それぞれ図示しない取付構造を介してランプボディ312に支持されている。
 次に、灯具ユニット320の具体的な構成について説明する。
 図18は、図16のIII-III線断面図であり、図19は、図16のIV-IV線断面図である。また、図20Aは、図17のVa方向矢視図であり、図20Bは、図17のVb方向矢視図である。
 図16~図20Bに示すように、レンズ330は、灯具前後方向に延びる光軸Axを有しており、灯具正面視において光軸Axを中心とする円形の外形形状を有している。レンズ330の外形寸法は50mm以下(例えば35mm程度)の値に設定されている。
 発光素子322は、白色発光ダイオードであって、その発光面322aを灯具前方(具体的には灯具正面方向)へ向けた状態で配置されている。発光素子322の発光面322aは、矩形状(具体的には1×1mm程度の正方形)の外形形状を有している。そして、発光素子322は、その発光面322aの下端縁における左右方向の中心位置(以下「基準位置」という)をレンズ330の光軸Ax上に位置させた状態で配置されている。
 集光レンズ340は、前面340aが凸曲面状に形成されるとともに後面340bが平面状に形成された透明樹脂製の平凸レンズであって、その外形寸法は12~16mm程度(例えば14mm程度)の値に設定されている。この集光レンズ340は、発光素子322に対してその灯具前方側に近接した状態(具体的には集光レンズ340の後面340bが発光素子322の発光面322aから1~2mm程度離れた状態)で光軸Ax上に配置されている。そして、この集光レンズ340は、発光素子322からの出射光を光軸Ax寄りの方向へ屈折させた後、レンズ330に入射させるように構成されている。
 レンズ330は、透明樹脂製の射出成形品であって、光軸Axを中心とする中心領域332と、この中心領域332の周囲に位置する周辺領域334とを備えている。
 中心領域332の後面332bは、複数のレンズ素子332sが光軸Axを中心として同心円状に配置されたフレネルレンズで構成されており、これにより集光レンズ340を介して到達した発光素子322からの光を光軸Ax寄りの方向へ屈折させる態様でレンズ330に入射させるようになっている。具体的には、中心領域332の後面332bは、各レンズ素子332sにおいて発光素子322の基準位置からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ330の前面330aに導くようになっている。
 周辺領域334の後面334bには、複数の全反射プリズム素子334sが光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている。これら複数の全反射プリズム素子334sの各々は、フレネルレンズ型全反射プリズムであって、集光レンズ340を介して到達した発光素子322からの光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させるように構成されている。具体的には、複数の全反射プリズム素子334sの各々は、発光素子322の基準位置からの出射光を、光軸Axから離れる方向へ屈折させる態様で入射させた後、灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ330の前面330aに導くようになっている。
 中心領域332と周辺領域334との境界位置は、光軸Axを中心とする半径4~6mm(例えば半径5mm程度)の円によって規定されている。
 図18、19に示すように、周辺領域334の後面334bに形成された複数の全反射プリズム素子334sは、光軸Axを中心とする円環状凹曲面C10(図中2点鎖線で断面形状を示す)を包絡面として形成されている。
 その際、周辺領域334の後面334bにおいては、複数の全反射プリズム素子334sの各々に対して発光素子322からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子334sのピッチおよび円環状凹曲面C10の曲率が設定されている。
 その結果、複数の全反射プリズム素子334sは、周辺領域334の後面334bの内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子334sよりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子334sの方が大きい断面形状を有するものとなっている。
 レンズ330は、集光レンズ340の前面340aの外周縁から出射する発光素子322からの光が、周辺領域334における後面334bの外周縁に入射するように、その灯具前後方向の配置が設定されている。
 図16~図20Bに示すように、レンズ330の前面330aは、光軸Axと直交する鉛直面上に複数のレンズ素子(これについては後述する)が形成された構成となっている。
 レンズ330の前面330aは、5つの出射領域330a1、330a2、330a3、330a4、330a5に区分けされている。
 出射領域330a1は、前面330aの上半部に位置する半円状の領域であり、出射領域330a2、330a4は、前面330aの下半部においてその外周縁に沿って帯状に延びる半円弧状の領域であり、出射領域330a3は、前面330aの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する領域であり、出射領域330a5は、前面330aの下半部における残りの領域である。
 出射領域330a1は、横長(例えば2×4mm程度)の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子330s1が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子330s1は、レンズ330の後面332b、334bから平行光として到達した発光素子322からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域330a2、330a4は、縦縞状(例えば横幅2mm程度)に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子330s2、330s4が割り付けられた構成となっている。
 出射領域330a3の左側(灯具正面視では右側)に位置する出射領域330a2を構成する各レンズ素子330s2は、レンズ330の後面334bから平行光として到達した発光素子322からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域330a3の右側に位置する出射領域330a4を構成する各レンズ素子330s4は、レンズ330の後面334bから平行光として到達した発光素子322からの光を、やや上方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域330a3は、その左側縁(灯具正面視では右側縁)が光軸Axから真下の方向に延びる直線で構成されており、その右側縁が、光軸Axから真下の方向に対して右側に傾斜した方向(具体的には真下の方向から右側に15°程度傾斜した方向)に延びる直線で構成されている。この出射領域330a3の上端縁は、光軸Axを中心とする円弧で構成されている。この円弧は、レンズ330の中心領域332と周辺領域334との境界位置よりも僅かに外周側に位置している。また、出射領域330a3の下端縁は、前面330aの外周縁で構成されている。
 出射領域330a3は、単一のレンズ素子330s3で構成されている。このレンズ素子330s3は、凸曲面状の自由曲面からなる表面形状を有している。すなわち、このレンズ素子330s3の表面は、その右半部330s3Aから左半部330s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されている。そして、このレンズ素子330s3においては、レンズ330の後面334bから平行光として到達した発光素子322からの光を、やや上方向に偏向させた上で右半部330s3Aから左半部330s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域330a5は、出射領域330a1と同様、縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子330s5が割り付けられた構成となっている。ただし、各レンズ素子330s5は、レンズ330の後面332b、334bから平行光として到達した発光素子322からの光を、やや下方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 図18、図19に示すように、レンズ330は、その中心領域332が3~4mm程度の略一定の肉厚になっているが、周辺領域334は、その中間部においては中心領域332よりも薄肉になっており、その外周縁部においては5~6mm程度の肉厚になっている。
 図21は、車両用灯具310からの照射光によって、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンPL10を透視的に示す図である。
 ロービーム用配光パターンPL10は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部には段付カットオフラインCL10が形成されている。
 段付カットオフラインCL10は、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインCL11と上段カットオフラインCL12とが傾斜部CL13を介して繋がれた形状を有している。その際、段付カットオフラインCL10は、灯具正面方向の消点であるH-Vを通る鉛直線であるV-V線に対して、対向車線側に下段カットオフラインCL11が位置するとともに、自車線側に傾斜部CL13および上段カットオフラインCL12が位置するようにして形成されている。上段カットオフラインCL12は、H-Vを通る水平線であるH-H線のやや上方に位置している。
 ロービーム用配光パターンPL10において、下段カットオフラインCL11と傾斜部CL13との交点であるエルボ点EはH-Vの0.5~0.6°程度下方に位置しており、傾斜部CL13はエルボ点Eから水平方向に対して15°の傾斜角度で斜め左上方向に延びている。このロービーム用配光パターンPL10においては、エルボ点Eの左下方近傍に高光度領域HZが形成されている。
 ロービーム用配光パターンPL10は、5つの配光パターンP11、P12、P13、P14、P15を重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 配光パターンP11は、レンズ330の前面330aにおける出射領域330a1からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方において比較的大きい上下幅で左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されている。この配光パターンP11は、ロービーム用配光パターンPL10の広拡散領域を形成するようになっている。
 配光パターンP12は、レンズ330の前面330aにおける出射領域330a2からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方近傍において狭い上下幅でV-V線近傍から右方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP12は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL10の下段カットオフラインCL11を形成するようになっている。
 このような配光パターンP12が形成されるのは、周辺領域334の外周側領域においてその外周縁部からの発光素子322の発光面322aの見込み角は小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域330a2からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンP13は、レンズ330の前面330aにおける出射領域330a3からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-Vの下方近傍において狭い上下幅で左斜め上方向に延びる小さくて明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP13は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL10の傾斜部CL13および上段カットオフラインCL12の右端部を形成するようになっている。なお、この配光パターンP13の形成過程については後述する。
 配光パターンP14は、レンズ330の前面330aにおける出射領域330a4からの出射光によって形成される配光パターンであって、略H-H線に沿って狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP14は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL10の上段カットオフラインCL12を形成するようになっている。その際、この配光パターンP14は、その右端部が配光パターンP13と重複した状態で滑らかに繋がるように形成されている。
 このような配光パターンP14が形成されるのは、配光パターンP12の場合と同様、周辺領域334の外周側領域においてその外周縁部からの発光素子322の発光面322aの見込み角は小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域330a4からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンP15は、レンズ330の前面330aにおける出射領域330a5からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンP14と配光パターンP11とに跨るようにして比較的狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の比較的明るい配光パターンとして形成されており、その右端部が配光パターンP13と重複している。
 図22は、配光パターンP13の形成過程を説明するための図であって、レンズ330の前面330aの一部およびロービーム用配光パターンPL10の一部をそれぞれ斜視図で示している。
 図22に示すように、レンズ330の前面330aにおいて出射領域330a3を構成しているレンズ素子330s3からの出射光によって形成される配光パターンP13は、上述したとおり、その上端縁がロービーム用配光パターンPL10の傾斜部CL13から上段カットオフラインCL12の右端部まで延びるように形成されている。
 一方、図22において2点鎖線で示す配光パターンP13оは、仮に出射領域330a3にレンズ素子330s3が形成されていないとした場合に形成される配光パターンであって、傾斜部CL13の下方近傍において斜め左上方向に延びるように形成されている。この配光パターンP13оは、その上端縁が明瞭な明暗境界線として形成されたものとなる。これは発光素子322がその発光面322aの下端縁をレンズ330の光軸Ax上に位置させた状態で配置されていることによるものである。
 実際には、出射領域330a3にレンズ素子330s3が形成されているので、配光パターンP13оは配光パターンP13のように変化する。これはレンズ素子330s3が、その右半部330s3Aから左半部330s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されていることにより、レンズ330の前面330aに到達した平行光をやや上方向に偏向させた上で右半部330s3Aから左半部330s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させるようになっていることによるものである。
 また、出射領域330a3は、単一のレンズ素子330s3で構成されており、その表面には段差が存在していないので、配光パターンP13として傾斜部CL13の上方空間にグレアの原因となる光溜りが不用意に形成されてしまうようなことはない。
 図23Aは、本実施形態の作用を説明するための図であって、図19と同様の図である。また、図23Bは、本実施形態の比較例を示す、図23Aと同様の図である。
 図23Aに示すように、灯具ユニット320において、発光素子322からの出射光は、集光レンズ340によって光軸Ax寄りの方向へ向けて偏向出射した後、レンズ330に入射することとなる。その際、図中2点鎖線で示すように、発光素子322の基準位置から集光レンズ340に入射する際の最大照射角度θ1はかなり大きな値となるが、レンズ330に入射する際の最大照射角度θ2は最大照射角度θ1よりもかなり小さな値(具体的にはθ2=1/2×θ1程度の値)となる。
 そして、このように最大照射角度θ2が小さな値となることによって、円環状凹曲面C10(すなわちレンズ330の周辺領域334の後面334bにおいて複数の全反射プリズム素子334sが形成される際の包絡面)の曲率も比較的小さな値となっている。このため、周辺領域334の最大肉厚t2は中心領域332の最大肉厚t1に対して1.5倍程度であり、さほど大きなものとはならない。
 一方、図23Bに示すように、本実施形態の比較例に係る灯具ユニット320´は、灯具ユニット320と同様の発光素子322および基板324を備えているが、灯具ユニット320のような集光レンズ340は備えておらず、発光素子322からの出射光が直接レンズ330´に入射する構成となっており、これに伴ってレンズ330´の構成が灯具ユニット320のレンズ330とは異なるものとなっている。
 そして灯具ユニット320´においては、その発光素子322からの出射光をレンズ330´を介して灯具前方へ向けて照射することにより、図21に示すロービーム用配光パターンPL10と略同様の配光パターンを形成するようになっている。
 これを実現するため、レンズ330´は、レンズ330の場合と同様、中心領域332´と周辺領域334´とを備えており、その中心領域332´の後面332b´には複数のレンズ素子332s´がフレネルレンズ状に形成されるとともに周辺領域334´の後面334b´には複数の全反射プリズム素子334s´が同心円状に並んだ状態で形成されている。そして、このレンズ330´においては、発光素子322の基準位置からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として前面330a´に導くようになっている。なお、レンズ330´の前面330a´の構成についてはレンズ330の場合と同様である。
 灯具ユニット320´においては、発光素子322からの出射光が直接レンズ330´に入射する構成となっているが、その際、発光素子322の基準位置からの出射光がレンズ330´に入射する際の最大照射角度θ1は、図23Aに示す最大照射角度θ1(すなわち灯具ユニット320において発光素子322の基準位置から集光レンズ340に入射する際の最大照射角度)と同じ値に設定されている。
 これに対応して、レンズ330´の円環状凹曲面C10´(すなわち周辺領域334´の後面334b´において複数の全反射プリズム素子334s´が形成される際の包絡面)の曲率は比較的大きい値に設定されている。このため、周辺領域334´の最大肉厚t2は、中心領域332´の最大肉厚t1に対して2倍程度のかなり大きな値となっている。
 灯具ユニット320´からの照射光によって形成されるロービーム用配光パターンとして、その配光分布を図21に示すロービーム用配光パターンPL10の配光分布に近づけるためには、発光素子322からレンズ330´までの光路長を灯具ユニット320における発光素子322からレンズ330までの光路長に近づけることが必要となる。このため灯具ユニット320´においては、そのレンズ330´の外径Dがレンズ330の外径Dよりもかなり大きな値に設定されている。
 灯具ユニット320と灯具ユニット320´とを比較すると、発光素子322からの出射光に対する利用効率は同様であるが、そのレンズ330、330´に到達する光の光度分布は灯具ユニット320の方が均一なものとなる。これは、灯具ユニット320においては、レンズ330に到達する光が、発光素子322の基準位置に対して灯具後方側に位置する光軸Ax上の点Pを仮想点光源とする光となり、これにより見かけ上の最大照射角度θ2が小さくなる(すなわちθ2<θ1)ことによるものである。
 次に本実施形態の作用効果について説明する。
 本実施形態に係る車両用灯具310は、灯具ユニット320の発光素子322(光源)からの出射光をレンズ330を介して灯具前方へ向けて照射することにより、段付カットオフラインCL10を有するロービーム用配光パターンPL10を形成するように構成されているが、レンズ330において灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域332の周囲に位置する周辺領域334の後面334bには、発光素子322からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子334sが、光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、発光素子322からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その際、複数の全反射プリズム素子334sは光軸Axを中心とする円環状凹曲面C10を包絡面として形成されているので、発光素子322からレンズ330の外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。
 その上で、発光素子322とレンズ330との間には、発光素子322からの出射光を集光させた状態でレンズ330に入射させる集光レンズ340が配置されているので、レンズ330の周辺領域334の外周縁部に到達する発光素子322からの出射光の光軸Axに対する開き角度(すなわち最大照射角度θ2の半分の値)を小さくすることができる。したがって、複数の全反射プリズム素子334sからの反射光の強度がその径方向の位置によって不均一にならないようすることができ、これによりレンズ330による配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 このように本実施形態によれば、発光素子322からの出射光をレンズ330を介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具310において、レンズ330の外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズ330による配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 しかも本実施形態のように、発光素子322からの出射光が集光レンズ340により集光した状態でレンズ330に入射する構成とすることにより、その周辺領域334の最大肉厚t2が中心領域332の最大肉厚t1に対してさほど大きくならないようすることができる。
 そしてこれにより、図23Bに示す灯具ユニット320´のように発光素子322からの出射光が直接レンズ330´に入射する構成とした場合に比して、レンズ330の薄型化を図ることができ、かつ、その成形性を高めることができる。しかも、レンズ330はそのサイズがレンズ330´よりも小さいにもかかわらず、ロービーム用配光パターンPL10を精度良く形成することができる。
 本実施形態の集光レンズ340は、前面340aが凸曲面状に形成されるとともに後面340bが平面状に形成された平凸レンズで構成されているので、発光素子322からの出射光を広範囲にわたって入射させて、これを前方照射光として利用することができる。
 また、本実施形態のレンズ330は、その前面330aが5つの出射領域330a1、330a2、330a3、330a4、330a5に区分けされており、その各々に、複数の全反射プリズム素子334sから到達した光を出射制御する複数のレンズ素子330s1、330s2、330s3、330s4、330s5が形成された構成となっているので、配光制御の自由度をさらに高めることができる。
 本実施形態においては、灯具ユニット320の光源が、発光面322aを灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子322で構成されているので、車両用灯具310からの照射光によって段付カットオフラインCL10を有するロービーム用配光パターンPL10を形成することが容易に可能となる。
 上記実施形態においては、発光素子322の発光面322aが1×1mm程度の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面を有するものを用いることも可能である。
 上記実施形態においては、灯具ユニット320のレンズ330における中心領域332の後面332bが、フレネルレンズ状に形成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば単一の凸レンズ面で構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、灯具ユニット320のレンズ330が灯具正面視において円形の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状を有する構成を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、レンズ330が射出成形品として構成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば圧縮成形品として構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、車両用灯具310からの照射光によって段付カットオフラインCL10を有する左配光のロービーム用配光パターンPL10を形成するものとして説明したが、これ以外の配光パターンを形成する構成とすることも可能である。
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。
 図24は、本変形例に係る車両用灯具の灯具ユニット420を示す、図19と同様の図である。
 図24に示すように、本変形例の灯具ユニット420においても、発光素子322からの出射光がその灯具前方側に配置されたレンズ430を介して灯具前方へ向けて照射される構成となっており、かつ、両者間には発光素子322からの出射光を集光させた状態でレンズ430に入射させる集光レンズ440が配置された構成となっているが、レンズ430および集光レンズ440の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
 すなわち、本変形例のレンズ430も、灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域432とその周囲に位置する周辺領域434とを備えており、中心領域432および周辺領域434の後面432b、434bは、発光素子322の基準位置からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ430の前面430aに導くように構成されているが、その具体的な構成が上記実施形態の場合と異なっている。
 すなわち、中心領域432の後面432bは、単一の凸レンズ面で構成されている。
 一方、周辺領域434の後面434bは、内周側領域434b1と外周側領域434b2とに区分けされた状態で、その各々に複数の全反射プリズム素子434s1、434s2が光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成された構成となっている。
 具体的には、内周側領域434b1においては、複数の全反射プリズム素子434s1が光軸Axを中心とする第1円環状凹曲面C11を包絡面として形成されており、外周側領域434b2においては、複数の全反射プリズム素子434s2が光軸Axを中心とする第2円環状凹曲面C12を包絡面として形成されている。
 第1円環状凹曲面C11は、内周側領域434b1の内周縁および外周縁が灯具前後方向に関して略同じ位置になるように形成されている。また、第2円環状凹曲面C12は、外周側領域434b2の内周縁および外周縁が灯具前後方向に関して略同じ位置になるように形成されている。
 その際、内周側領域434b1においては、複数の全反射プリズム素子434s1の各々に対して発光素子322からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子434s1のピッチおよび第1円環状凹曲面C11の曲率が設定されており、また、外周側領域434b2においては、複数の全反射プリズム素子434s2の各々に対して発光素子322からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子434s2のピッチおよび第2円環状凹曲面C12の曲率が設定されている。
 その結果、内周側領域434b1に形成された複数の全反射プリズム素子434s1は、内周側領域434b1の内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子434s1よりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子434s1の方が大きい断面形状を有するものとなっている。また、外周側領域434b2に形成された複数の全反射プリズム素子434s2も、外周側領域434b2の内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子434s2よりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子434s2の方が大きい断面形状を有するものとなっている。
 外周側領域434b2に形成された複数の全反射プリズム素子434s2は、内周側領域434b1に形成された複数の全反射プリズム素子434s1よりも全体的に大きい断面形状を有するものとなるが、複数の全反射プリズム素子434s1、434s2は、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面C11、C12を包絡面として形成されているので、外周側領域434b2の外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子434s2であってもその断面形状が極端に大きくなってしまうことはない。
 なお、本変形例のレンズ430においても、その前面430aの構成は上記実施形態の場合と同様である。
 本変形例の集光レンズ440は、上記実施形態の集光レンズ340と同様、前面440aが凸曲面状に形成されるとともに後面440bが平面状に形成された透明樹脂製の平凸レンズで構成されているが、その前面440aの具体的な表面形状が上記実施形態の場合と異なっている。
 すなわち、集光レンズ440の前面440aは、光軸Ax上の点を中心とする仮想球面上に3つの集光レンズ素子440s1、440s2、440s3が光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成された構成となっている。
 中央に位置する集光レンズ素子440s1は、光軸Axを中心にして球面状に形成されており、この集光レンズ素子440s1に隣接する集光レンズ素子440s2は、円弧状の断面形状で光軸Axを中心にして円環状に形成されており、この集光レンズ素子440s2に隣接する集光レンズ素子440s3も、円弧状の断面形状で光軸Axを中心にして円環状に形成されている。
 集光レンズ素子440s1は、発光素子322からの出射光を光軸Ax寄りの方向へ向けて偏向出射させるように構成されている。また、集光レンズ素子440s2は、発光素子322からの出射光を光軸Axに対してある程度傾斜した方向へ向けて偏向出射させるように構成されている。さらに、集光レンズ素子440s3は、発光素子322からの出射光を光軸Axに対して大きく傾斜した方向へ向けて偏向出射させるように構成されている。その際、集光レンズ素子440s1は、発光素子322からの出射光をレンズ430の中心領域432の後面432bに入射させるような曲率で形成されており、集光レンズ素子440s2は、発光素子322からの出射光をレンズ430の周辺領域434における内周側領域434b1の後面434b1に入射させるような曲率で形成されており、集光レンズ素子440s3は、発光素子322からの出射光をレンズ430の周辺領域434における外周側領域434b2の後面434b2に入射させるような曲率で形成されている。
 すなわち、集光レンズ440は、3つの集光レンズ素子440s1、440s2、440s3の各々からの出射光が、図24において2点鎖線で区分けされた3つの領域内においてレンズ430に到達するように、各集光レンズ素子440s1、440s2、440s3を構成する表面形状の曲率が設定されている。
 本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様、レンズ430の外周縁部からの出射光の光量を十分に確保した上で、レンズ430による配光制御が精度良く行われるようにすることができる。
 また、本変形例の構成を採用することにより、発光素子322からの出射光が集光レンズ440を介してレンズ430に入射する領域を3つの集光レンズ素子440s1、440s2、440s3の各々の表面形状によって適宜設定することができ、これによりレンズ430による配光制御の自由度を高めることができる。
 さらに本変形例においては、レンズ430の周辺領域434の構成として、その後面434bが内周側領域434b1と外周側領域434b2とに区分けされた上で、複数の全反射プリズム素子434s1、434s2が、2重に設定された第1および第2円環状凹曲面C11、C12を包絡面として形成されているので、内周側領域434b1の外周縁部に形成された全反射プリズム素子434s1のみならず、外周側領域434b2の外周縁部に形成された全反射プリズム素子434s2についても、そのサイズがあまり大きくならないようにすることができる。したがって、レンズ430を成形する際、複数の全反射プリズム素子434s1、434s2を精度良く成形することが可能となり、これにより配光制御が精度良く行われるようにすることができる。また、レンズ430の周辺領域434の薄型化を図ることができる。
 なお、上記変形例においては、集光レンズ440の前面440aの構成として、仮想球面上に3つの集光レンズ素子440s1、440s2、440s3が形成されているものとして説明したが、2つまたは4つ以上の集光レンズ素子が形成された構成とすることも可能である。
 また、上記変形例の灯具ユニット420の代わりに、上記変形例の集光レンズ440と上記実施形態のレンズ330とを組み合わせた構成を採用することも可能であり、あるいは、上記実施形態の集光レンズ340と上記変形例のレンズ430とを組み合わせた構成を採用することも可能である。
 なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
 また本開示は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
(第三実施形態)
 以下、図面を用いて、本開示の第三実施形態について説明する。
 図25は、本開示の第三実施形態に係る車両用灯具510を示す正面図である。また、図26は図25のII-II線断面図であり、図27は図25のIII-III線断面図である。なお、図25においては構成要素の一部を破断した状態で示している。
 図25~図27において、Xで示す方向が灯具としての「前方」(車両としても「前方」)であり、Yで示す方向が「前方」と直交する「左方向」(車両としても「左方向」であるが灯具正面視では「右方向」)であり、Zで示す方向が「上方向」である。図25~図27以外の図においても同様である。
 図25~図27に示すように、本実施形態に係る車両用灯具510は、車両の右前端部に設けられるヘッドランプであって、ランプボディ512と透光カバー514とで形成される灯室内に、光源としての発光素子522と、灯具前後方向に延びる光軸Axを有するコリメータレンズ530と、マイクロレンズアレイ540と、遮光シート550とが収容された構成となっている。
 そして車両用灯具510は、発光素子522からの出射光を、コリメータレンズ530によって平行光にした状態でマイクロレンズアレイ540に入射させ、このマイクロレンズアレイ540を介して灯具前方へ向けて照射することにより、ロービーム用配光パターン(これについては後述する)を形成するように構成されている。
 発光素子522は、白色発光ダイオードであって、その発光面522aを灯具前方(具体的には灯具正面方向)へ向けた状態で配置されている。発光素子522の発光面522aは、矩形状(具体的には1×1mm程度の正方形)の外形形状を有している。そして、発光素子522は、その発光中心(すなわち発光面522aの中心位置)を光軸Ax上に位置させた状態で配置されている。
 次に、コリメータレンズ530の具体的な構成について説明する。
 図28Aは、図26のIVa方向矢視図であり、図28Bは、図26のIVb方向矢視図である。
 図28A、図28Bにも示すように、コリメータレンズ530は、透明樹脂製の射出成形品であって、光軸Axを中心とする中心領域532と、この中心領域532の周囲に位置する周辺領域534と、この周辺領域534の周囲に位置するフランジ部536とを備えている。中心領域532および周辺領域534は、灯具正面視において光軸Axを中心とする円形状の外形形状を有しており、フランジ部536は、灯具正面視において周辺領域534に外接する矩形状(具体的には一辺が50mm以下(例えば35mm程度)の正方形)の外形形状を有している。
 中心領域532の後面532bは、複数のプリズム素子532sが光軸Axを中心として同心円状に配置されたフレネルレンズで構成されており、これにより発光素子522からの出射光を光軸Ax寄りの方向へ屈折させる態様でコリメータレンズ530に入射させるようになっている。具体的には、中心領域532の後面532bは、各プリズム素子532sにおいて発光素子522の発光中心からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてコリメータレンズ530の前面530aに導くようになっている。
 周辺領域534の後面534bには、複数の全反射プリズム素子534sが光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている。これら複数の全反射プリズム素子534sの各々は、フレネルレンズ型全反射プリズムであって、発光素子522からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させるように構成されている。具体的には、複数の全反射プリズム素子534sの各々は、発光素子522の発光中心からの出射光を、光軸Axから離れる方向へ屈折させる態様で入射させた後、灯具正面方向へ向かう平行光としてコリメータレンズ530の前面530aに導くようになっている。
 中心領域532と周辺領域534との境界位置は、光軸Axを中心とする半径4~6mm(例えば半径5mm程度)の円によって規定されている。
 図26、27に示すように、周辺領域534の後面534bに形成された複数の全反射プリズム素子534sは、光軸Axを中心とする円環状凹曲面C20(図中2点鎖線で断面形状を示す)を包絡面として形成されている。
 その際、周辺領域534の後面534bにおいては、複数の全反射プリズム素子534sの各々に対して発光素子522からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子534sのピッチおよび円環状凹曲面C20の曲率が設定されている。
 その結果、複数の全反射プリズム素子534sは、周辺領域534の後面534bの内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子534sよりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子534sの方が大きい断面形状を有するものとなっている。
 図25~図28Bに示すように、コリメータレンズ530の前面530aは、光軸Axと直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されている。そして、コリメータレンズ530は、その前面530aをマイクロレンズアレイ540に近接させた状態で配置されている。
 図26、図27に示すように、コリメータレンズ530は、その中心領域532が3~4mm程度の略一定の肉厚になっているが、周辺領域534は、その中間部においては中心領域532よりも薄肉になっており、その外周縁部においては6~8mm程度の肉厚になっている。
 図28A、図28Bに示すように、コリメータレンズ530のフランジ部536は、中心領域532よりも薄肉でかつ前面530aと面一で平板状に延びるように形成されている。そして、このコリメータレンズ530は、そのフランジ部536においてランプボディ512に支持されるようになっている。
 次に、マイクロレンズアレイ540の具体的な構成について説明する。
 図25~27に示すように、マイクロレンズアレイ540は、後側レンズアレイ542と、その灯具前方側に位置する前側レンズアレイ544とを備えている。
 後側レンズアレイ542の前面は、灯具前後方向と直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されているが、その後面には発光素子522からの出射光を集光させるための複数の集光レンズ部542sが形成されている。これら複数の集光レンズ部542sは、いずれも凸曲面状の魚眼レンズであって、灯具前後方向に延びる光軸Ax1を有している。
 複数の集光レンズ部542sは、縦横格子状に区分けされた複数のセグメントの各々に割り付けられている。各セグメントは、一辺の長さが2~3mm程度(例えば2.5mm程度)の矩形状(例えば正方形)の外形形状を有している。
 一方、前側レンズアレイ544の後面は、灯具前後方向と直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されているが、その前面には複数の集光レンズ部542sによって形成される複数の光源像の各々を投影するための複数の投影レンズ部544sが形成されている。これら複数の投影レンズ部544sは、いずれも凸曲面状の魚眼レンズであって、複数の集光レンズ部542sの各々と同一サイズで縦横格子状に区分けされた複数のセグメントの各々に割り付けられている。その際、複数の投影レンズ部544sの各々の光軸Ax1は、複数の集光レンズ部542sの各々の光軸Ax1と同軸となるように設定されている。
 後側レンズアレイ542は、灯具正面視において横長矩形状の外形形状を有しており、複数の集光レンズ部542sが形成されている部分を囲む外周縁領域542cは平板状に形成されている。
 一方、前側レンズアレイ544も、灯具正面視において後側レンズアレイ542と同一の外形形状を有しており、複数の投影レンズ部544sが形成されている部分を囲む外周縁領域544cは平板状に形成されている。
 後側レンズアレイ542と前側レンズアレイ544との間には、複数の集光レンズ部542sによって形成される複数の光源像の各々の形状を規定するための遮光シート550が配置されている。
 遮光シート550は、後側レンズアレイ542および前側レンズアレイ544と略同一の外形形状を有する遮光板(例えば0.1~0.5mm程度の板厚を有する金属板)で構成されている。この遮光シート550には複数の透光部550a、550bが形成されている。その際、複数の透光部550a、550bは、前側レンズアレイ544における複数の投影レンズ部544sの各々に対応するようにして縦横格子状に配置されており、かつ、複数の透光部550aと複数の透光部550bとが、それぞれ縦1列で左右方向に交互に配置されている。
 図29は、図25のV部詳細図である。
 図29にも示すように、複数の透光部550a、550bは、遮光シート550を貫通する開口部として互いに異なる開口形状で形成されている。
 すなわち、複数の透光部550aの各々は、横長楕円形の上半部と略同一形状の開口形状を有している。透光部550aの下端縁550a1は、投影レンズ部544sの後側焦点の位置において光軸Ax1と直交する鉛直面に沿って、左右段違いで左右方向に延びるように形成されている。具体的には、この下端縁550a1は、光軸Ax1よりも左側の部分(灯具正面視では右側の部分)が光軸Ax1に対してやや上方側の位置において水平方向に延びており、光軸Ax1よりも右側の部分が光軸Ax1に対して僅かに下方側の位置において水平方向に延びるとともにその左端部が斜め左上方向に延びた状態で光軸Ax1よりも左側の部分と接続されている。
 また、複数の透光部550bの各々も、横長楕円形の上半部と略同一形状の開口形状を有しているが、透光部550aよりもかなり小さい開口形状に設定されている。そして、透光部550bの下端縁550b1は、透光部550aの下端縁550a1と同一形状を有している。
 遮光シート550は、後側レンズアレイ542および前側レンズアレイ544に対して接着等によって固定されている。そして、マイクロレンズアレイ540は、その後側レンズアレイ542の外周縁領域542cにおいてランプボディ512に支持されている。
 図30は、車両用灯具510からの照射光によって灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。
 図30に示す配光パターンは、左配光のロービーム用配光パターンPL20であって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインCL21、CL22を有している。このカットオフラインCL21、CL22は、灯具正面方向の消点であるH-Vを鉛直方向に通るV-V線よりも右側の対向車線側部分が下段のカットオフラインCL21として形成されるとともに、V-V線よりも左側の自車線側部分が、この下段のカットオフラインCL21から傾斜部を介して段上がりになった上段のカットオフラインCL22として形成されている。
 ロービーム用配光パターンPL20において、下段のカットオフラインCL21とV-V線との交点であるエルボ点Eは、H-Vの0.5~0.6°程度下方に位置している。
 ロービーム用配光パターンPL20は、大小2つの配光パターンPLA、PLBの合成配光パターンとして形成されている。
 大きい方の配光パターンPLAは、複数の透光部550aを透過した複数の発光素子522からの出射光によって形成される配光パターンである。また、小さい方の配光パターンPLBは、複数の透光部550bを透過した複数の発光素子522からの出射光によって形成される配光パターンである。
 そして、このロービーム用配光パターンPL20においては、配光パターンPLAによって拡散領域が形成されるとともに、配光パターンPLBによってエルボ点Eの近傍に高光度領域HZが形成されるようになっている。
 次に本実施形態の作用について説明する。
 本実施形態に係る車両用灯具510は、コリメータレンズ530を介して平行光としてマイクロレンズアレイ540に入射した発光素子522(光源)からの出射光を、マイクロレンズアレイ540の後側レンズアレイ542を構成する複数の集光レンズ部542sによって集光させるとともに、これにより形成される複数の光源像の各々を、マイクロレンズアレイ540の前側レンズアレイ544を構成する複数の投影レンズ部544sによって投影するように構成されているので、ロービーム用配光パターンPL20(所要の配光パターン)を任意の形状で形成することが容易に可能となる。
 その上で、コリメータレンズ530において、灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域532の周囲に位置する周辺領域534の後面532bには、発光素子522からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射のプリズム素子532sが、光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、車両用灯具510の奥行寸法を抑えた上で、発光素子522からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 しかも、複数の全反射のプリズム素子532sは、光軸Axを中心とする円環状凹曲面C20を包絡面として形成されているので、発光素子522からコリメータレンズ530の外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。したがって、発光素子522からの出射光を複数の集光レンズ部542sの各々に対して略均一な明るさの平行光として入射させることができ、これにより配光ムラの少ないロービーム用配光パターンPL20を形成することができる。
 このように本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ540を備えた車両用灯具510において、その奥行寸法を小さくした上で配光ムラの少ない配光パターンを形成することができる。
 その際、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ540を構成する後側レンズアレイ542と前側レンズアレイ544との間に、複数の光源像の各々の外形形状を規定するための複数の透光部550a、550bを有する遮光シート550が配置されているので、複数の透光部550a、550bの各々の大きさや外形形状に応じた配光パターンPLA、PLBを形成することができ、これによりロービーム用配光パターンPL20を任意の配光分布で形成することができる。
 また本実施形態においては、車両用灯具510の光源が、発光面522aを灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子522で構成されているので、車両用灯具510からの照射光によってカットオフラインCL21、CL22を有するロービーム用配光パターンPL20を形成することが容易に可能となる。
 上記実施形態においては、発光素子522の発光面522aが1×1mm程度の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面を有するものを用いることも可能である。
 上記実施形態においては、コリメータレンズ530における中心領域532の後面532bが、フレネルレンズ状に形成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば単一の凸レンズ面で構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、コリメータレンズ530が灯具正面視において円形の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状を有する構成を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、コリメータレンズ530が射出成形品として構成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば圧縮成形品として構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、マイクロレンズアレイ540における後側レンズアレイ542の集光レンズ部542sおよび前側レンズアレイ544の投影レンズ部544sが、縦横格子状に区分けされた複数のセグメントの各々に割り付けられているものとして説明したが、縦横格子状以外の区分け(例えば斜め格子状やハニカム状の区分け等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、遮光シート550が、複数の透光部550a、550bが複数の開口部として形成された遮光板で構成されているものとして説明したが、複数の透光部550a、550bを囲む領域の表面に遮光処理が施された透明シートや、後側レンズアレイ542の前面または前側レンズアレイ544の後面において複数の透光部550a、550bを囲む領域に遮光処理が施されることによって形成された遮光膜等を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、遮光シート550に形成された複数の透光部550a、550bが、縦1列で左右方向に交互に形成されているものとして説明したが、これ以外の配置で複数種類の透光部が形成された構成とすることも可能である。
 上記実施形態においては、所要の配光パターンとしてロービーム用配光パターンPL20を形成する場合について説明したが、これ以外の配光パターン(例えば路面描画用配光パターン等)を形成する構成とすることも可能である。
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。
 まず、上記実施形態の第1変形例について説明する。
 図31~図34Bは、本変形例に係る車両用灯具610を示す、図25~図28と同様の図である。
 図31~図34Bに示すように、本変形例に係る車両用灯具610の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、コリメータレンズ630およびマイクロレンズアレイ640の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
 すなわち、本変形例のコリメータレンズ630は、上記実施形態のコリメータレンズ530とマイクロレンズアレイ540の後側レンズアレイ542とが一体的に形成されたような構成となっている。
 具体的には、本変形例のコリメータレンズ630には、その前面630aに複数の集光レンズ部630sが形成されており、これにより上記実施形態のマイクロレンズアレイ540の後側レンズアレイ542としての機能を果たすように構成されている。これら複数の集光レンズ部630sは、いずれも凸曲面状の魚眼レンズであって、上記実施形態のマイクロレンズアレイ540の後側レンズアレイ542に形成された複数の集光レンズ部542sの各々と同一サイズで縦横格子状に区分けされた複数のセグメントの各々に割り付けられている。
 また、本変形例のマイクロレンズアレイ640は、上記実施形態のマイクロレンズアレイ540における前側レンズアレイ544としての機能を果たすように構成されている。すなわち、このマイクロレンズアレイ640は、その前面640aに複数の投影レンズ部640s2が形成されるとともに、その後面640bに複数の集光レンズ部640s1が形成された構成となっている。これら複数の集光レンズ部640s1および複数の投影レンズ部640s2は、コリメータレンズ630の前面630aに形成された複数の集光レンズ部630sの各々と同一サイズで縦横格子状に区分けされた複数のセグメントの各々に割り付けられている。
 マイクロレンズアレイ640は、その外周縁領域640cが平板状に形成されており、かつ、灯具後方側へ向けて厚肉となるように形成されている。
 本変形例においては、上記実施形態と同様の構成を有する遮光シート550がコリメータレンズ630とマイクロレンズアレイ640との間に配置されている。この遮光シート550は、その外周縁部においてマイクロレンズアレイ640の外周縁領域640cに対して接着等によって固定されている。そして、マイクロレンズアレイ640は、その外周縁領域640cにおいてランプボディ512に支持されている。
 本変形例に係る車両用灯具610においては、発光素子522からの出射光をコリメータレンズ630に入射させて平行光とした後、その前面630aに形成された複数の集光レンズ部630sおよびマイクロレンズアレイ640の後面640bに形成された複数の集光レンズ部640s1によって集光させるとともに、これにより形成される複数の光源像の各々を、マイクロレンズアレイ640の前面640aに形成された複数の投影レンズ部640s2によって投影するように構成されているので、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
 しかも、本変形例のコリメータレンズ630は、上記実施形態のコリメータレンズ530とマイクロレンズアレイ540の後側レンズアレイ542とが一体的に形成された構成となっているので、車両用灯具610の奥行寸法をさらに小さくすることができ、かつ、部品点数の削減による車両用灯具610のコスト低減を図ることができる。
 次に、上記実施形態の第2変形例について説明する。
 図35は、本変形例に係る車両用灯具710を示す、図27と同様の図である。
 図35に示すように、本変形例に係る車両用灯具710の基本的な構成は上記第1変形例の場合と同様であるが、上記第1変形例に係る車両用灯具610のように遮光シート550を備えた構成とはなっておらず、かつ、マイクロレンズアレイ740の構成が上記第1変形例の場合と一部異なっている。
 すなわち、本変形例のマイクロレンズアレイ740も、その後面740bに複数の集光レンズ部740s1が形成されるとともに、その前面740aに複数の投影レンズ部740s2が形成された構成となっているが、複数の投影レンズ部740s2は、コリメータレンズ630の光軸Axから離れた位置にあるものほど、その表面形状を構成する凸曲面の水平断面形状の曲率が大きくなるように形成されている。一方、これら複数の投影レンズ部740s2の各々の表面形状を構成する凸曲面の鉛直断面形状に関しては、その曲率が略一定の値に設定されている。
 すなわち、複数の投影レンズ部740s2は、鉛直面内における焦点距離は略一定の値であるが、水平面内における焦点距離は光軸Axから離れた位置にあるものほど短くなっている。
 これにより、マイクロレンズアレイ740からの出射光は、光軸Axに近い位置にある投影レンズ部740s2においては左右方向に大きく拡がる光となり、光軸Axから離れた位置にある投影レンズ部740s2においては左右方向に小さく拡がる光となる。
 図36は、車両用灯具710からの照射光によって灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。
 図36に示す配光パターンは、ハイビーム用配光パターンPH20を形成する際に、ロービーム用配光パターンPL20に対して付加的に形成される付加配光パターンPAである。
 図36に示すように、付加配光パターンPAは、H-Vを中心にしてV-V線から左右両側に拡がる横長の配光パターンとして形成されている。その際、付加配光パターンPAは、左右拡散角の異なる複数の配光パターンが重畳的に形成されたものとなっている。これは、マイクロレンズアレイ740の前面740aを構成する複数の投影レンズ部740s2の焦点距離が、鉛直面内においては略一定の値であるが水平面内においては光軸Axから離れた位置にあるものほど短くなっていることによるものである。
 本変形例の構成を採用した場合にも、車両用灯具710の奥行寸法を小さくした上で配光ムラの少ない配光パターンを形成することができる。
 また本変形例のように、複数の投影レンズ部740s2の各々について、その焦点距離の値を適宜調整することにより、複数の配光パターンの合成配光パターンとして形成される付加配光パターンPAの配光分布の自由度を高めることができる。
 なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
 また、本開示は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
(第四実施形態)
 以下、図面を用いて、本開示の第四実施形態について説明する。
 図37は、本開示の第四実施形態に係る車両用灯具810を示す正面図である。また、図38は、図37のII-II線断面図である。
 図37、図38において、Xで示す方向が「灯具前方」であり、Yで示す方向が「灯具前方」と直交する「左方向」(灯具正面視では「右方向」)であり、Zで示す方向が「上方向」である。図37、図38以外の図においても同様である。
 図37、図38に示すように、本実施形態に係る車両用灯具810は、車両前端部に配置されるヘッドランプであって、ランプボディ812とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー814とで形成される灯室内に灯具ユニット820が組み込まれた構成となっている。そして、この車両用灯具810は、灯具ユニット820からの照射光によってロービーム用配光パターン(これについては後述する)を形成するようになっている。
 灯具ユニット820は、発光素子822とその灯具前方側に配置されたレンズ830とを備えており、発光素子822からの出射光をレンズ830を介して灯具前方へ向けて照射するように構成されている。
 発光素子822は、基板824を介してランプボディ812に支持されており、レンズ830は、図示しない取付構造を介してランプボディ812に支持されている。
 次に、灯具ユニット820の具体的な構成について説明する。
 図39は、図37のIII-III線断面図であり、図40は、図37のIV-IV線断面図である。また、図41Aは、図39のVa方向矢視図であり、図41Bは、図39のVb方向矢視図である。
 図37~41Bに示すように、レンズ830は、灯具前後方向に延びる光軸Axを有しており、灯具正面視において光軸Axを中心とする円形の外形形状を有している。レンズ830の外形寸法は50mm以下(例えば35mm程度)の値に設定されている。
 発光素子822は、白色発光ダイオードであって、その発光面822aを灯具前方(具体的には灯具正面方向)へ向けた状態で配置されている。発光素子822の発光面822aは、矩形状(具体的には1×1mm程度の正方形)の外形形状を有している。そして、発光素子822は、その発光面822aの下端縁における左右方向の中心位置(以下「基準位置」という)をレンズ830の光軸Ax上に位置させた状態で配置されている。
 レンズ830は、透明樹脂製の射出成形品であって、光軸Axを中心とする中心領域832と、この中心領域832の周囲に位置する周辺領域834とを備えている。
 中心領域832の後面832bは、複数のレンズ素子832sが光軸Axを中心として同心円状に配置されたフレネルレンズで構成されており、これにより発光素子822からの出射光を光軸Ax寄りの方向へ屈折させる態様でレンズ830に入射させるようになっている。具体的には、中心領域832の後面832bは、各レンズ素子832sにおいて発光素子822の基準位置からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ830の前面830aに導くようになっている。
 周辺領域834の後面834bには、複数の全反射プリズム素子834sが光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている。これら複数の全反射プリズム素子834sの各々は、フレネルレンズ型全反射プリズムであって、発光素子822からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させるように構成されている。具体的には、複数の全反射プリズム素子834sの各々は、発光素子822の基準位置からの出射光を、光軸Axから離れる方向へ屈折させる態様で入射させた後、灯具正面方向へ向かう平行光としてレンズ830の前面830aに導くようになっている。
 中心領域832と周辺領域834との境界位置は、光軸Axを中心とする半径4~6mm(例えば半径5mm程度)の円によって規定されている。
 図39、図40に示すように、周辺領域834の後面834bに形成された複数の全反射プリズム素子834sは、光軸Axを中心とする円環状凹曲面C30(図中2点鎖線で断面形状を示す)を包絡面として形成されている。
 その際、周辺領域834の後面834bにおいては、複数の全反射プリズム素子834sの各々に対して発光素子822からの出射光が略均等に入射するように、複数の全反射プリズム素子834sのピッチおよび円環状凹曲面C30の曲率が設定されている。
 その結果、複数の全反射プリズム素子834sは、周辺領域834の後面834bの内周縁寄りに位置する全反射プリズム素子834sよりも外周縁寄りに位置する全反射プリズム素子834sの方が大きい断面形状を有するものとなっている。
 図37~図41Bに示すように、レンズ830の前面830aは、光軸Axと直交する鉛直面上に複数のレンズ素子(これについては後述する)が形成された構成となっている。
 レンズ830の前面830aは、5つの出射領域830a1、830a2、830a3、830a4、830a5に区分けされている。
 出射領域830a1は、前面830aの上半部に位置する半円状の領域であり、出射領域830a2、830a4は、前面830aの下半部においてその外周縁に沿って帯状に延びる半円弧状の領域であり、出射領域830a3は、前面830aの下部領域において下方へ向けて扇状に拡がる縦長の外形形状を有する領域であり、出射領域830a5は、前面830aの下半部における残りの領域である。
 出射領域830a1は、横長(例えば2×4mm程度)の縦横格子状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子830s1が割り付けられた構成となっている。各レンズ素子830s1は、レンズ830の後面832b、834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、下方向に偏向させた上で左右方向に拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域830a1を構成する複数のレンズ素子830s1は、縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子830s1相互間において上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定されている。具体的には、複数のレンズ素子830s1の各々は、その上端縁から下端縁へ向けて斜め下方に突出して延びるように形成されており、その際、光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度は、出射領域830a1の下端縁側に位置するレンズ素子830s1ほど大きな値に設定されている。また、複数のレンズ素子830s1の各々の左右方向の曲率は、出射領域830a1の下端縁側に位置するレンズ素子830s1ほど大きな値に設定されている。
 出射領域830a2、830a4は、縦縞状(例えば横幅2mm程度)に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子830s2、830s4が割り付けられた構成となっている。
 出射領域830a3の左側(灯具正面視では右側)に位置する出射領域830a2を構成する各レンズ素子830s2は、レンズ830の後面834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域830a3の右側に位置する出射領域830a4を構成する各レンズ素子830s4は、レンズ830の後面834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、やや上方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域830a3は、その左側縁(灯具正面視では右側縁)が光軸Axから真下の方向に延びる直線で構成されており、その右側縁が、光軸Axから真下の方向に対して右側に傾斜した方向(具体的には真下の方向から右側に15°程度傾斜した方向)に延びる直線で構成されている。この出射領域830a3の上端縁は、光軸Axを中心とする円弧で構成されている。この円弧は、レンズ830の中心領域832と周辺領域834との境界位置よりも僅かに外周側に位置している。また、出射領域830a3の下端縁は、前面830aの外周縁で構成されている。
 出射領域830a3は、単一のレンズ素子830s3で構成されている。このレンズ素子830s3は、凸曲面状の自由曲面からなる表面形状を有している。すなわち、このレンズ素子830s3の表面は、その右半部830s3Aから左半部830s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されている。そして、このレンズ素子830s3においては、レンズ830の後面834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、やや上方向に偏向させた上で右半部830s3Aから左半部830s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 出射領域830a5は、出射領域830a1と同様、縦縞状に区分けされており、その各々に凸曲面状のレンズ素子830s5が割り付けられた構成となっている。ただし、各レンズ素子830s5は、レンズ830の後面832b、834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、やや下方向に偏向させた上で左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 図39、図40に示すように、レンズ830は、その中心領域832が3~4mm程度の略一定の肉厚になっているが、周辺領域834は、その中間部においては中心領域832よりも薄肉になっており、その外周縁部においては5~6mm程度の肉厚になっている。
 図42は、車両用灯具810からの照射光によって、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンPL30を透視的に示す図である。
 ロービーム用配光パターンPL30は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部には段付カットオフラインCL30が形成されている。
 段付カットオフラインCL30は、左右段違いで水平方向に延びる下段カットオフラインCL31と上段カットオフラインCL32とが傾斜部CL33を介して繋がれた形状を有している。その際、段付カットオフラインCL30は、灯具正面方向の消点であるH-Vを通る鉛直線であるV-V線に対して、対向車線側に下段カットオフラインCL31が位置するとともに、自車線側に傾斜部CL33および上段カットオフラインCL32が位置するようにして形成されている。上段カットオフラインCL32は、H-Vを通る水平線であるH-H線のやや上方に位置している。
 ロービーム用配光パターンPL30において、下段カットオフラインCL31と傾斜部CL33との交点であるエルボ点EはH-Vの0.5~0.6°程度下方に位置しており、傾斜部CL33はエルボ点Eから水平方向に対して15°の傾斜角度で斜め左上方向に延びている。このロービーム用配光パターンPL30においては、エルボ点Eの左下方近傍に高光度領域HZが形成されている。
 ロービーム用配光パターンPL30は、5つの配光パターンP31、P32、P33、P34、P35を重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
 配光パターンP31は、レンズ830の前面830aにおける出射領域830a1からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方において比較的大きい上下幅で左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されている。この配光パターンP31は、ロービーム用配光パターンPL30の広拡散領域を形成するようになっている。その際、この配光パターンP31自体としても、エルボ点Eの下方近傍に高光度領域HZの明るさを補強するための高光度領域HZ1を形成するようになっている。なお、この配光パターンP31の形成過程については後述する。
 配光パターンP32は、レンズ830の前面830aにおける出射領域830a2からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-H線の下方近傍において狭い上下幅でV-V線近傍から右方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP32は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL30の下段カットオフラインCL31を形成するようになっている。
 このような配光パターンP32が形成されるのは、周辺領域834の外周側領域においてその外周縁部からの発光素子822の発光面822aの見込み角は小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域830a2からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンP33は、レンズ830の前面830aにおける出射領域830a3からの出射光によって形成される配光パターンであって、H-Vの下方近傍において狭い上下幅で左斜め上方向に延びる小さくて明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP33は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL30の傾斜部CL33および上段カットオフラインCL32の右端部を形成するようになっている。なお、この配光パターンP33の形成過程については後述する。
 配光パターンP34は、レンズ50の前面830aにおける出射領域830a4からの出射光によって形成される配光パターンであって、略H-H線に沿って狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の明るい配光パターンとして形成されている。この配光パターンP34は、その上端縁によってロービーム用配光パターンPL30の上段カットオフラインCL32を形成するようになっている。その際、この配光パターンP34は、その右端部が配光パターンP33と重複した状態で滑らかに繋がるように形成されている。
 このような配光パターンP34が形成されるのは、配光パターンP32の場合と同様、周辺領域834の外周側領域においてその外周縁部からの発光素子822の発光面822aの見込み角は小さいものとなり、このため、その灯具前方に位置する出射領域830a4からの出射光によって形成される配光パターンは小さくて明るいものとなりやすいことによるものである。
 配光パターンP35は、レンズ830の前面830aにおける出射領域830a5からの出射光によって形成される配光パターンであって、配光パターンP34と配光パターンP31とに跨るようにして比較的狭い上下幅でV-V線の左側近傍から左方向に拡がる横長の比較的明るい配光パターンとして形成されており、その右端部が配光パターンP33と重複している。
 図43Aは、ロービーム用配光パターンPL30から配光パターンP31のみを取り出して示す図である。
 図43Aに示すように、配光パターンP31は、比較的大きい上下幅でV-V線を中心にして左右方向に大きく拡がる横長の配光パターンとして形成されており、その上端縁の位置は下段カットオフラインCL31と略一致している。そして、この配光パターンP31の上端部には、V-V線を中心とする横長の高光度領域HZ1が形成されており、その上端縁の位置は下段カットオフラインCL31と略一致している。
 図43Bは、配光パターンP31の形成過程を説明するための図である。
 図43Bにおいては、配光パターンP31を大きさの異なる3つの配光パターンP31A、P31B、P31Cの合成配光パターンとして示している。
 3つの配光パターンP31A~P31Cのうち、最も大きい配光パターンP31Aは、出射領域830a1の下部領域に位置する複数のレンズ素子830s1からの出射光によって形成される配光パターンであり、最も小さい配光パターンP31Cは、出射領域830a1の上部領域に位置する複数のレンズ素子830s1からの出射光によって形成される配光パターンであり、中間的な大きさの配光パターンP31Bは、出射領域830a1の上下方向の中間領域に位置する複数のレンズ素子830s1からの出射光によって形成される配光パターンである。
 3つの配光パターンP31A~P31Cは、その上端縁の位置が略一致している。これは、複数のレンズ素子830s1の各々の構成として、光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度が出射領域830a1の下端縁側に位置するレンズ素子830s1ほど大きな値に設定されていることによるものである。
 なお、3つの配光パターンP31A~P31Cの各々の左右拡散角の大きさは、複数のレンズ素子830s1の各々の左右方向の曲率の大きさによって設定されている。
 一方、図43Bにおいて破線で示す配光パターンP31оは、仮に、出射領域830a1を構成する複数のレンズ素子830s1が、レンズ830の後面832b、834bから平行光として到達した発光素子822からの光を下方向に偏向させずに出射させる構成となっているとした場合に形成される配光パターンである。
 なお、図43Bにおいては、配光パターンP31に対応させて、配光パターンP31оを大きさの異なる3つの配光パターンP31оA、P31оB、P31оCの合成配光パターンとして示している。
 3つの配光パターンP31оA~P31оCは、その上端部においてH-H線を上下方向に跨ぐようにした状態で多重的に形成されており、かつ、その上端縁の位置は配光パターンP31оA、P31оB、P31оCの順番で下方に変位している。
 また、図43Bにおいて2点鎖線で示す配光パターンP31´は、複数のレンズ素子830s1の各々の構成として、仮に、光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度が出射領域830a1の下端縁部に位置するレンズ素子830s1の傾斜角度で統一されているとした場合に形成される配光パターンである。
 なお、図43Bにおいては、配光パターンP31´についても、配光パターンP31に対応させて、大きさの異なる3つの配光パターンP31A´、P31B´、P31C´の合成配光パターンとして示している。
 3つの配光パターンP31A´~P31C´は、3つの配光パターンP31оA~P31оCを、そのまま同一の角度θa´分だけ下方に平行移動させたものとなっている。
 これに対し、3つの配光パターンP31A~P31Cは、配光パターンP31Aが配光パターンP31оAを角度θa(θa=θa´)分だけ下方に平行移動させたものとなっており、配光パターンP31Bが配光パターンP31оBを角度θb(θb<θa)分だけ下方に平行移動させたものとなっており、配光パターンP31Cが配光パターンP31оCを角度θc(θc<θb)分だけ下方に平行移動させたものとなっている。
 このため、配光パターンP31は、3つの配光パターンP31A~P31Cの上端縁の位置が略一致したものとなっている。そしてこれにより、図43Aに示すように、配光パターンP31は、その上端部に横長の高光度領域HZ1が形成されたものとなっている。
 図44は、配光パターンP33の形成過程を説明するための図であって、レンズ830の前面830aの一部およびロービーム用配光パターンPL30の一部をそれぞれ斜視図で示している。
 図44に示すように、レンズ830の前面830aにおいて出射領域830a3を構成しているレンズ素子830s3からの出射光によって形成される配光パターンP33は、上述したとおり、その上端縁がロービーム用配光パターンPL30の傾斜部CL33から上段カットオフラインCL32の右端部まで延びるように形成されている。
 一方、図44において2点鎖線で示す配光パターンP33оは、仮に出射領域830a3にレンズ素子830s3が形成されていないとした場合に形成される配光パターンであって、傾斜部CL33の下方近傍において斜め左上方向に延びるように形成されている。この配光パターンP33оは、その上端縁が明瞭な明暗境界線として形成されたものとなる。これは発光素子822がその発光面822aの下端縁をレンズ830の光軸Ax上に位置させた状態で配置されていることによるものである。
 実際には、出射領域830a3にレンズ素子830s3が形成されているので、配光パターンP33оは配光パターンP33のように変化する。これはレンズ素子830s3が、その右半部830s3Aから左半部830s3Bにかけて凸曲面の曲率が徐々に変化する自由曲面で構成されていることにより、レンズ830の前面830aに到達した平行光をやや上方向に偏向させた上で右半部830s3Aから左半部830s3Bにかけて出射方向を徐々に変化させるようになっていることによるものである。
 また、出射領域830a3は、単一のレンズ素子830s3で構成されており、その表面には段差が存在していないので、配光パターンP33として傾斜部CL33の上方空間にグレアの原因となる光溜りが不用意に形成されてしまうようなことはない。
 次に本実施形態の作用について説明する。
 本実施形態に係る車両用灯具810は、灯具ユニット820の発光素子822(光源)からの出射光をレンズ830を介して灯具前方へ向けて照射することにより、段付カットオフラインCL30を有するロービーム用配光パターンPL30を形成するように構成されているが、レンズ830において灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする中心領域832の周囲に位置する周辺領域834の後面834bには、発光素子822からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子834sが、光軸Axを中心にして同心円状に並んだ状態で形成されているので、発光素子822からの出射光を広範囲にわたって前方照射光として利用することができる。
 その上で、レンズ830は、その前面830aが5つの出射領域830a1、830a2、830a3、830a4、830a5に区分けされており、その各々に、レンズ830の後面832b、834bから平行光として到達した発光素子822からの光を出射制御する複数のレンズ素子830s1、830s2、830s3、830s4、830s5が形成された構成となっているので、配光制御の自由度を高めることができる。
 その際、前面830aの上半部に位置する出射領域830a1を構成する複数のレンズ素子830s1は、縦横格子状に区分けされた状態で形成されているので、これら複数のレンズ素子830s1の向きを適宜調整することにより配光パターンP31を任意の配光分布で形成することが容易に可能となる。具体的には、これら複数のレンズ素子830s1は、出射領域830a1の下端縁側に位置するものほど光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度が大きな値に設定されているので、複数のレンズ素子830s1からの出射光によって形成される複数の配光パターン(図43Bに示す3つの配光パターンP31A、P31B、P31C参照)の上端縁の位置を揃えることができる。したがって、これら複数の配光パターンの合成配光パターンとして形成される配光パターンP31の上端縁を、ロービーム用配光パターンPL30の下段カットオフラインCL31に沿ったものとすることができる。
 このように本実施形態によれば、発光素子822からの出射光をレンズ830を介して灯具前方へ向けて照射するように構成された車両用灯具810において、鮮明な段付カットオフラインCL30を有するロービーム用配光パターンPL30を形成することができる。
 その際、本実施形態においては、灯具ユニット820の光源が、発光面822aを灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子822で構成されているので、車両用灯具810からの照射光によって段付カットオフラインCL30を有するロービーム用配光パターンPL30を形成することが容易に可能となる。
 しかも本実施形態においては、複数の全反射プリズム素子834sが、光軸Axを中心とする円環状凹曲面C30を包絡面として形成されているので、発光素子822からレンズ830の外周縁部へ向かう出射光に関しても十分な光量が得られるようにすることができる。
 上記実施形態においては、出射領域830a1の全領域を構成する複数のレンズ素子830s1が、出射領域830a1の下端縁側に位置するものほど光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度が大きな値となるように設定されているものとして説明したが、出射領域830a1の一部領域(例えば左右方向の中央領域あるいは上部領域)を構成する複数のレンズ素子830s1に関して、このような設定がなされている構成とすることも可能である。さらに、出射領域830a5においても、縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子830s5相互間で、上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定された構成を採用することが可能である。
 上記実施形態においては、発光素子822の発光面822aが1×1mm程度の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面を有するものを用いることも可能である。
 上記実施形態においては、灯具ユニット820のレンズ830における中心領域832の後面832bが、フレネルレンズ状に形成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば単一の凸レンズ面で構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、灯具ユニット820のレンズ830が灯具正面視において円形の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状を有する構成を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、レンズ830が射出成形品として構成されているものとして説明したが、これ以外の構成(例えば圧縮成形品として構成されたもの等)を採用することも可能である。
 上記実施形態においては、車両用灯具810からの照射光によって段付カットオフラインCL30を有する左配光のロービーム用配光パターンPL30を形成するものとして説明したが、これ以外の配光パターンを形成する構成とすることも可能である。
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。
 まず、上記実施形態の第1変形例について説明する。
 図45は、本変形例に係る車両用灯具の灯具ユニット920を示す、図39と同様の図である。また、図46Aは、灯具ユニット920のレンズ930を示す、図41Aと同様の図である。図46Bは、灯具ユニット920のレンズ930を示す、図41Bと同様の図である。
 図45、図46A、図46Bに示すように、本変形例の灯具ユニット920の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、レンズ930の前面930aの構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
 具体的には、本変形例のレンズ930は、その前面930aの出射領域930a1を構成する複数のレンズ素子930s1の各々が上下方向にシリンドリカルレンズ状に延びるように形成された構成となっている。
 すなわち本変形例においては、上記実施形態のレンズ830の前面830aの出射領域830a1において縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子830s1が、互いに連続的に形成されることによって1つのレンズ素子930s1として構成されている。
 その際、複数のレンズ素子930s1の各々は、上記実施形態の複数のレンズ素子830s1の各々と同一の左右幅で形成されており、かつ、その上下方向傾斜角はレンズ素子930s1における上下方向の部位によって互いに異なる値に設定されている。
 具体的には、複数のレンズ素子930s1の各々は、その上端縁から下端縁へ向けて灯具前方側に傾斜して延びるように形成されており、その際、光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度は、出射領域930a1の下端縁側に位置する部位ほど大きな値に設定されている。また、複数のレンズ素子930s1の各々の左右方向の曲率は、出射領域930a1の下端縁側に位置する部位ほど大きな値に設定されている。
 そして、本変形例においても、そのレンズ930の前面930aにおける出射領域930a1からの出射光によって、上記実施形態の場合と同様の配光パターン(すなわち図43Aに示す配光パターンP31)を形成するようになっている。
 なお、本変形例のレンズ930も、その前面930aにおける他の出射領域830a2~830a5の構成に関しては上記実施形態の場合と同様であり、また、その後面832b、834bの構成に関しても上記実施形態の場合と同様である。
 本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
 しかも、本変形例の構成を採用することにより、上記実施形態のレンズ830のように出射領域830a1において縦の列を構成する複数のレンズ素子830s1相互間に段差が形成されてしまうことはないので、その段差部分から不用意に上方散乱光が照射されてしまうのを未然に防止することできる。したがって、ロービーム用配光パターンPL30の段付カットオフラインCL30を、より鮮明なものとすることができる。
 また、本変形例の構成を採用することにより、上記実施形態の場合に比して、レンズ930の前面930aをシンプルな意匠とすることができ、これによりレンズ930の見映え向上を図ることができる。
 なお本変形例のように、複数のレンズ素子930s1の各々が上下方向にシリンドリカルレンズ状に延びる構成を採用した場合には、図45に示すように出射領域930a1は後傾した表面形状となるが、レンズ930の周辺領域834の後面834bには複数の全反射プリズム素子834sが光軸Axを中心とする円環状凹曲面C30を包絡面として形成されているので、レンズ930の肉厚がその上端部において過度に薄くなってしまわないようにすることができる。
 上記第1変形例においては、出射領域930a1の全領域を構成する複数のレンズ素子930s1が、その下端縁側に位置する部位ほど光軸Axと直交する鉛直面に対する傾斜角度が大きな値に設定されているものとして説明したが、出射領域930a1の一部領域(例えば左右方向の中央領域)を構成する複数のレンズ素子930s1に関して、このような設定がなされている構成とすることも可能である。さらに、出射領域830a5においても、縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子830s5が連続的に形成された構成を採用することが可能である。
 次に、上記実施形態の第2変形例について説明する。
 図47Aは、本変形例に係る車両用灯具の灯具ユニットにおけるレンズ1230を示す、図41Aと同様の図である。図47Bは、本変形例に係る車両用灯具の灯具ユニットにおけるレンズ1230を示す、図41Bと同様の図である。
 図47A、図47Bに示すように、本変形例のレンズ1230の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、その前面1230aにおける出射領域1230a1の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。
 すなわち、本変形例のレンズ1230の前面1230aにおける出射領域1230a1は、その上部領域1230a1Bを構成する複数のレンズ素子1230s1Bの構成が上記実施形態の場合と異なっている。
 具体的には、複数のレンズ素子1230s1Bの各々は、レンズ1230の後面832b、834bから平行光として到達した発光素子822からの光を、やや下方向に偏向させた上で右方向よりも左方向に大きく拡散させる態様で、灯具前方へ向けて出射させるように構成されている。
 なお、出射領域1230a1における上部領域1230a1B以外の一般領域1230a1Aを構成する複数のレンズ素子1230s1Aの構成に関しては上記実施形態の場合と同様である。
 図48は、本変形例に係る車両用灯具からの照射光によって上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンPL30-2を透視的に示す図である。
 ロービーム用配光パターンPL30-2も、上記実施形態のロービーム用配光パターンPL30と同様、5つの配光パターンP31-2、P32、P33、P34、P35を重畳させた合成配光パターンとして形成されるが、配光パターンP31-2における高光度領域HZ1-2の形成位置が上記実施形態の配光パターンP31における高光度領域HZ1よりも左側に変位している。これは、出射領域1230a1の上部領域1230a1Bを構成する複数のレンズ素子1230s1Bが、発光素子822からの光を右方向よりも左方向に大きく拡散させる態様で灯具前方へ向けて出射させるように構成されていることによるものである。
 本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
 しかも、本変形例の構成を採用することにより、ロービーム用配光パターンPL30-2として、その高光度領域HZ-2が上記実施形態の場合よりも自車線側の路肩寄りの位置に形成されたものとすることができ、これにより車両走行に一層適した配光分布を得ることができる。
 なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
 また本開示は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
 本出願は、2022年6月9日出願の日本特許出願2022-093903号、2022年6月9日出願の日本特許出願2022-093904号、2022年6月9日出願の日本特許出願2022-093905号、および2022年6月9日出願の日本特許出願2022-093906号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (20)

  1.  光源と、
     レンズと、を備え、
     前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成されており、
     前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
     前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
     前記周辺領域の後面は、内周側領域と外周側領域とに区分けされており、
     前記複数の全反射プリズム素子は、前記内周側領域においては前記光軸を中心とする第1円環状凹曲面を包絡面として形成されており、前記外周側領域においては前記光軸を中心とする第2円環状凹曲面を包絡面として形成されている、車両用灯具。
  2.  前記内周側領域に形成された前記複数の全反射プリズム素子の各々は、前記光軸を含む平面内において、前記光源よりも灯具後方側に位置する第1仮想点光源からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されており、
     前記外周側領域に形成された前記複数の全反射プリズム素子の各々は、前記光軸を含む平面内において、前記光源よりも灯具後方側でかつ前記第1仮想点光源よりも灯具前方側に位置する第2仮想点光源からの出射光を灯具正面方向へ向かう平行光として全反射させるように構成されている、請求項1に記載の車両用灯具。
  3.  前記第1仮想点光源は、前記光軸に関して、前記内周側領域における前記第1仮想点光源からの出射光の入射領域とは反対側に位置しており、
     前記第2仮想点光源は、前記光軸に関して、前記外周側領域における前記第2仮想点光源からの出射光の入射領域とは反対側に位置している、請求項2に記載の車両用灯具。
  4.  前記光源は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子を有している、請求項1~3のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  5.  前記レンズの前面に、前記複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成されており、
     前記複数のレンズ素子は、前記光軸を含む水平断面形状が、前記光軸を中心とする凸曲線を包絡線として形成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  6.  光源と、
     レンズと、
     前記光源と前記レンズとの間に配置された、前記光源からの出射光を集光させた状態で前記レンズに入射させる集光レンズと、
    を備え、
     前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射するように構成されており、
     前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
     前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
     前記複数の全反射プリズム素子は、前記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されている、車両用灯具。
  7.  前記集光レンズは、前面が凸曲面状に形成された平凸レンズで構成されている、請求項6に記載の車両用灯具。
  8.  前記集光レンズの前面に、複数の集光レンズ素子が前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されている、請求項7に記載の車両用灯具。
  9.  前記レンズの前面に、前記複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が形成されている、請求項6~8のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  10.  前記光源は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子を有している、請求項6~8のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  11.  光源と、
     前記光源からの出射光を集光させるための複数の集光レンズ部を有する後側レンズアレイと、前記複数の集光レンズ部によって形成される複数の光源像の各々を投影するための複数の投影レンズ部を有する前側レンズアレイとを備えているマイクロレンズアレイと、
     前記光源と前記後側レンズアレイとの間に配置された、前記光源からの出射光を平行光として前記後側レンズアレイに入射させるためのコリメータレンズと、
    を備え、
     前記光源からの出射光を前記マイクロレンズアレイを介して灯具前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成されており、
     前記コリメータレンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
     前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
     前記複数の全反射プリズム素子は、前記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されている、車両用灯具。
  12.  前記コリメータレンズと前記後側レンズアレイとが一体的に形成されている、請求項11に記載の車両用灯具。
  13.  前記前側レンズアレイは、前記複数の投影レンズ部のうち少なくとも一部の投影レンズ部の焦点距離が互いに異なる値に設定されている、請求項11または12に記載の車両用灯具。
  14.  前記後側レンズアレイと前記前側レンズアレイとの間に配置された、前記複数の光源像の各々の外形形状を規定するための複数の透光部を有する遮光シートを備えている、請求項11または12に記載の車両用灯具。
  15.  前記光源は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子を有している、請求項11または12に記載の車両用灯具。
  16.  光源と、
     レンズと、を備え、
     前記光源からの出射光を前記レンズを介して灯具前方へ向けて照射することにより、カットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されており、
     前記レンズは、灯具前後方向に延びる光軸を中心とする中心領域と、前記中心領域の周囲に位置する周辺領域とを備えており、
     前記周辺領域の後面に、前記光源からの出射光を入射させた後に灯具前方へ向けて全反射させる複数の全反射プリズム素子が、前記光軸を中心にして同心円状に並んだ状態で形成されており、
     前記レンズの前面に、前記複数の全反射プリズム素子から到達した光を出射制御する複数のレンズ素子が、縦横格子状に区分けされた状態で形成されており、
     前記複数のレンズ素子のうち少なくとも一部は、前記縦横格子状に区分けされた縦の列を構成する複数のレンズ素子相互間において上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定されている、車両用灯具。
  17.  前記縦横格子状に区分けされた縦の列において、上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定された前記複数のレンズ素子は、互いに連続的に形成されている、請求項16に記載の車両用灯具。
  18.  上下方向傾斜角が互いに異なる値に設定された前記複数のレンズ素子は、水平断面形状が互いに異なる複数種類のレンズ素子である、請求項16に記載の車両用灯具。
  19.  前記複数の全反射プリズム素子は、前記光軸を中心とする円環状凹曲面を包絡面として形成されている、請求項16~18のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  20.  前記光源は、発光面を灯具前方へ向けた状態で配置された発光素子を有している、請求項16~18のいずれか一項に記載の車両用灯具。
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