JP2009064729A - 車両用灯具ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】外部から光源が視認されにくい車両用灯具ユニットを提供する。
【解決手段】車両用灯具ユニットにおいて、半導体光源１０と、反射面を前記半導体光源に対向させた状態で配置し、灯具光軸上の位置に前記半導体光源光を通過させるための開口２１が形成され、前記半導体光源を覆う第１リフレクター２０と、前記半導体光源の両側に配置された第２リフレクター５０と、前記第１リフレクターの開口前方に配置され、かつ、前記半導体光源光のうち前記第１リフレクターの開口を通過した光を前方に投影する投影レンズ４０と、を備えており、前記第１リフレクターは、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの開口を通過しない光を、前記第２リフレクターに向けて反射するように構成されており、前記第２リフレクターは、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターで前方に向けて反射するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具ユニットに係り、特にあたかも中空に浮いているかのように配置された投影レンズを備えた車両用灯具ユニットに関する。
従来、半導体光源であるＬＥＤからの光をリフレクターで反射することなく直接投影レンズに入射させ投影するダイレクトプロジェクション型の車両用灯具が知られている（例えば特許文献１）。
この特許文献１に記載の車両用灯具は、図１１に示すように、半導体光源であるＬＥＤ１０´、ＬＥＤ１０´の発光面１０ａ´前方に配置された投影レンズ２０´、及び、ＬＥＤ１０´と投影レンズ２０´の間に配置されたシェード３０´を有しており、ＬＥＤ１０´が発光した光の一部がシェード３０´によって遮光された後、投影レンズ２０´に入射し、前方に投影されるようになっている。
近年、車両用灯具においては、車両デザインの自由度を高める等の観点より、新規デザインの車両用灯具が要望されている。この新規デザインの車両用灯具として、例えば、特許文献１に記載のダイレクトプロジェクション型の車両用灯具の投影レンズを、あたかも中空に浮いているかのように配置することが考えられる。
特開２００４−９５４７９号
しかしながら、この種のダイレクトプロジェクション型の車両用灯具においては、投影レンズをあたかも中空に浮いているかのように配置すると、投影レンズと半導体光源との間の間隔を通して外部から半導体光源が視認され、デザイン上好ましくないという問題がある。
また、この種のダイレクトプロジェクション型の車両用灯具においては、投影レンズには半導体光源が発光した光の一部のみしか入射しないため、光の利用効率が良くないという問題もある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、投影レンズをあたかも中空に浮いているかのように配置しても、外部から半導体光源が視認されない、新規デザインの車両用灯具ユニットを提供することを目的とする。
また、半導体光源が発光した光のうち投影レンズに入射しない光を有効に利用することができる車両用灯具ユニットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、 車両に搭載される車両用灯具ユニットにおいて、半導体光源と、前記半導体光源が発光する光を反射するための反射面を有し、前記反射面を前記半導体光源の発光面に対向させた状態で前記半導体光源の発光面前方に配置され、灯具光軸上の位置に前記半導体光源が発光した光を通過させるための開口が形成され、かつ、前記半導体光源を覆う第１リフレクターと、前記半導体光源の両側それぞれに配置された反射面を有する第２リフレクターと、前記第１リフレクターの開口前方の前記第１リフレクターに接触しない位置に配置され、かつ、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの開口を通過した光を前方に投影する第１投影レンズと、を備えており、前記第１リフレクターの反射面は、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの開口を通過しない光を、前記第２リフレクターの反射面それぞれに向けて反射するように構成されており、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの反射面で反射した光を、前方に向けて反射するように構成されていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、半導体光源は第１リフレクターで覆われているので、投影レンズを第１リフレクターの開口前方の第１リフレクターに接触しない位置に配置したとしても（すなわち、投影レンズをあたかも中空に浮いているかのように配置したとしても）、外部から半導体光源が視認されることがない（又は視認されにくい）。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、投影レンズがあたかも中空に浮いているかのように配置されており、かつ、外部から半導体光源が視認されない新規デザインの車両用灯具ユニットを提供することが可能となる。
また、請求項１に記載の発明によれば、第１リフレクターの開口を通過しない光（すなわち、半導体光源が発光した光のうち投影レンズに入射しない光）は、第１リフレクターの反射面及び第２リフレクターの反射面により前方に向けて反射されるので、半導体光源が発光した光のうち投影レンズに入射しない光を有効に利用することが可能となる。
また、請求項１に記載の発明によれば、半導体光源を覆う第１リフレクターには半導体光源が発光した光を通過させるための開口が形成されているので、半導体光源の発光に伴って発熱しても、この開口から放熱することが可能となる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、投影レンズは、第１リフレクターの開口前方の第１リフレクターに接触しない位置に配置されているので、半導体光源の発光に伴う発熱による影響を殆ど受けず、所望の配光パターンを得ることが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１投影レンズが固定された一端と、前記第１リフレクター側に固定される他端と、を有する投影レンズ取付脚をさらに備え、前記第１投影レンズは、前記投影レンズ取付脚の他端を前記第１リフレクター側に固定することにより、前記第１リフレクターの開口前方、かつ、前記第１リフレクターに接触しない位置に配置されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、投影レンズ取付脚により、第１投影レンズを、第１リフレクターの開口前方、かつ、第１リフレクターに接触しない位置に極めて容易に配置することが可能となる。
また、請求項２に記載の発明によれば、焦点距離の異なる第１投影レンズであっても、投影レンズ取付脚の光軸方向に沿った長さを調整することで、第１リフレクターの開口前方、かつ、第１リフレクターに接触しない所定位置に配置することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１リフレクターの反射面は、互いに隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の両側それぞれに配置された放物面系反射面であり、前記一方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記一方の放物面系反射面の焦点又はその近傍に設定されており、前記他方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記他方の放物面系反射面の焦点又はその近傍に設定されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、第１及び第２リフレクターそれぞれの反射面を例示したものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記一方の楕円系反射面と前記一方の放物面系反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第１遮光シャッターが配置されており、前記一方の放物面系反射面の焦点は、前記第１遮光シャッターの上端縁又はその近傍に設定されており、前記他方の楕円系反射面と前記他方の放物面系反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第２遮光シャッターが配置されており、前記他方の放物面系反射面の焦点は、前記第２遮光シャッターの上端縁又はその近傍に設定されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２遮光シャッターによりすれ違いビームのカットオフパターンを有する配光パターンを形成することが可能となる。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記第１リフレクターの反射面は、左右に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の左右両側それぞれに配置された放物面系反射面であり、前記一方の楕円系反射面は、右側に配置されており、前記一方の放物面系反射面は、左側に配置されており、前記他方の楕円系反射面は、左側に配置されており、前記他方の放物面系反射面は、右側に配置されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、第１及び第２リフレクターそれぞれの反射面の配置を例示したものである。従って、例えば、前記第１リフレクターの反射面は、上下に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の上下両側それぞれに配置された放物面系反射面であり、前記一方の楕円系反射面は、上側に配置されており、前記一方の放物面系反射面は、下側に配置されており、前記他方の楕円系反射面は、下側に配置されており、前記他方の放物面系反射面は、上側に配置されていてもよい。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記第２リフレクターの反射面それぞれの前方に配置された水平拡散用レンズをさらに備えることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、第２リフレクターの反射面による反射光は水平拡散用レンズを介して前方に照射されることになるので、水平方向に広がる所望の配光パターンを形成することが可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記投影レンズ及び前記水平拡散用レンズは一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記投影レンズ及び前記水平拡散用レンズの構成を例示したものである。請求項７に記載の発明によれば、投影レンズと水平拡散用レンズは一体的に形成されているので、各レンズの装着を容易に行うことが可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１リフレクターの反射面は、互いに隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の両側それぞれに配置された平面の反射面であり、前記平面の反射面それぞれの前方に配置された第２投影レンズをさらに備え、前記一方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記一方の平面の反射面の前方に配置された第２投影レンズの焦点又はその近傍に設定されており、前記他方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記他方の平面の反射面の前方に配置された第２投影レンズの焦点又はその近傍に設定されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、第１及び第２リフレクターそれぞれの反射面を例示したものである。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記一方の楕円系反射面と前記一方の平面の反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第１遮光シャッターが配置されており、前記他方の楕円系反射面と前記他方の平面の反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第２遮光シャッターが配置されていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明によれば、第１及び第２遮光シャッターによりすれ違いビームのカットオフパターンを有する配光パターンを形成することが可能となる。
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の発明において、前記第１リフレクターの反射面は、左右に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の左右両側それぞれに配置された平面の反射面であり、前記一方の楕円系反射面は、右側に配置されており、前記一方の平面の反射面は、左側に配置されており、前記他方の楕円系反射面は、左側に配置されており、前記他方の放物面系反射面は、右側に配置されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、第１及び第２リフレクターそれぞれの反射面の配置を例示したものである。従って、例えば、前記第１リフレクターの反射面は、上下に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の上下両側それぞれに配置された平面の反射面であり、前記一方の楕円系反射面は、上側に配置されており、前記一方の平面の反射面は、下側に配置されており、前記他方の楕円系反射面は、下側に配置されており、前記他方の放物面系反射面は、上側に配置されていてもよい。
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれかに記載の発明において、前記第１リフレクターの開口は、前記半導体光源が発光した光のうち前記投影レンズ全面に入射させる光のみ通過可能な形状及びサイズに設定されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明によれば、第１リフレクターの開口は、半導体光源が発光した光のうち投影レンズ全面に入射させる光のみ通過可能な形状及びサイズに設定されており、この開口を通過しない光（すなわち、半導体光源が発光した光のうち投影レンズ全面に入射しない光）は、第１リフレクターの反射面及び第２リフレクターの反射面により前方に向けて反射されるので、半導体光源が発光した光を有効に利用することが可能となる。
請求項１２に記載の発明は、請求項１２に記載の車両用灯具ユニットを複数有しており、前記それぞれの車両用灯具ユニットの第１投影レンズの焦点距離は相互に異なっており、前記それぞれの車両用灯具ユニットの光軸は、それぞれの第１投影レンズにより投影される配光パターンが重なるように調整されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、サイズ及び明るさがグラデーション状に変化する配光パターンを形成することが可能となる。
本発明によれば、投影レンズをあたかも中空に浮いているかのように配置しても、外部から半導体光源が視認されない（又は視認されにくい）、新規デザインの車両用灯具ユニットを提供することが可能となる。また、本発明によれば、半導体光源が発光した光のうち投影レンズに入射しない光を有効に利用することができる車両用灯具ユニットを提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具ユニットについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の車両用灯具ユニットの斜視図である。図２は、図１に示した車両用灯具ユニットの分解斜視図である。図３は、図１に示した車両用灯具ユニットの断面図である。
本実施形態の車両用灯具ユニットは、例えば、自動車等の車両の前照灯に適用される。
図１〜図３に示すように、本実施形態の車両用灯具ユニット１００は、半導体光源１０、半導体光源１０の発光面１０ａ前方に配置された第１リフレクター２０、半導体光源１０と第１リフレクター２０の間に配置された遮光シャッター３０、第１リフレクター２０の開口２１前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置された投影レンズ４０、及び、半導体光源１０の両側それぞれに配置された反射面５１を有する第２リフレクター５０等を備えている。
［半導体光源１０］
半導体光源１０は、一つ又は複数の白色又は有色の発光ダイオードであり、本実施形態では、水平方向に広がる配光パターンを形成する目的で、四つの発光ダイオードチップが水平方向に配置されたＬＥＤパッケージを用いている。図２に示すように、半導体光源１０は所定基板１１上に実装されており、所定基板１１は半導体光源１０の発光面１０ａを前方に向けた状態で放熱部材１２にネジ止め固定されている。放熱部材１２は半導体光源１０の発光に伴う発熱を放熱する。
［第１リフレクター２０］
図２、図３に示すように、半導体光源１０の発光面１０ａ前方には第１リフレクター２０が配置されている。第１リフレクター２０は、凹状の内側反射面２２、及び、その反対側の凸状の外側面２３を有する略半球状のリフレクターであり、外側面２３を前方に向け、かつ、内側反射面２２を半導体光源１０の発光面１０ａに対向させた状態（すなわち、外部から視認されないように半導体光源１０を覆った状態）で第２リフレクター５０にネジ止め固定されている。第１リフレクター２０の光軸ＡＸ上の位置には、内側反射面２２から外側面２３に貫通した開口２１が形成されており、半導体光源１０からの光（半導体光源１０が発光した光）がこの開口２１を通過するようになっている。この開口２１は、半導体光源１０が発光した光のうち投影レンズ４０全面に入射させる光のみ通過可能な形状（本実施形態では投影レンズ４０の形状と同様矩形）及びサイズに設定されており、この開口２１を通過しない光（すなわち、半導体光源１０が発光した光のうち投影レンズ４０全面に入射しない光）は、第１リフレクター２０の反射面２２Ｒ、２２Ｌ及び第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌにより前方に向けて反射される。従って、半導体光源１０が発光した光を有効に利用することが可能となる。なお、第１リフレクター２０の外側面２３には装飾目的のメッキ、着色、カット等が施されている。
第１リフレクター２０は、例えば、合成樹脂を射出成形することにより一体的に形成されており、少なくとも内側反射面２２にはアルミ蒸着等による鏡面処理が施されている。
第１リフレクター２０の内側反射面２２は、半導体光源１０が発光した光のうち開口２１を通過しない光を、半導体光源１０の両側それぞれに配置された第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌそれぞれに向けて反射するための反射面であり、例えば、図３に示すように、左右に隣接して配置された回転楕円体等の楕円系反射面２２Ｒ、２２Ｌである。
図３中、右側の楕円系反射面２２Ｒは、第１焦点が半導体光源１０（又はその近傍）に設定され、かつ、第２焦点が第２リフレクター５０の左側反射面５１Ｌ（本実施形態では放物面系反射面５１Ｌ）の焦点（又はその近傍）に設定されている。従って、右側の楕円系反射面２２Ｒは、半導体光源１０が発光した光のうち開口２１を通過しない光を、第２焦点に集光させた後、第２リフレクター５０の左側反射面５１Ｌ（放物面系反射面５１Ｌ）に向けて反射する。
同様に、図３中、左側の楕円系反射面２２Ｌは、第１焦点が半導体光源１０（又はその近傍）に設定され、かつ、第２焦点が第２リフレクター５０の右側反射面５１Ｒ（放物面系反射面５１Ｒ）の焦点（又はその近傍）に設定されている。従って、左側の楕円系反射面２２Ｌは、半導体光源１０が発光した光のうち開口２１を通過しない光を、第２焦点に集光させた後、第２リフレクター５０の右側反射面５１Ｒ（放物面系反射面５１Ｒ）に向けて反射する。
［遮光シャッター３０］
図２に示すように、半導体光源１０と第１リフレクター２０の間には遮光シャッター３０が配置されている。投影レンズ４０の焦点は遮光シャッター３０の上端縁（又はその近傍、例えば、遮光シャッター３０の上端縁の僅かに下）に設定されている。従って、半導体光源１０からの光は、遮光シャッター３０により一部遮光された後、投影レンズ４０を介して前方に投影され、例えば、図５に示すように遮光シャッター３０によりすれ違いビームのカットオフパターンを有する配光パターンＰ１（すれ違いビーム用の配光パターン）を形成する。
図４は、遮光シャッター３０を説明するための図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、遮光シャッター３０には直動式アクチュエータ３１が接続されている。直動式アクチュエータ３１は車両用灯具ユニット１００が搭載された車両の運転席等から入力される指令に応じて、遮光シャッター３０を半導体光源１０の光軸ＡＸに直交する方向（図２中矢印Ｘ−Ｘ´方向）に移動させ、所定位置（右側通行用のカットオフシャッター位置、市街地用のカットオフシャッター位置、又は、左側通行用のカットオフシャッター位置等）に位置させる。遮光シャッター３０にはカットオフパターンを形成するための開口パターン３０ａが形成されているので、遮光シャッター３０を異なる位置に位置させることにより、異なるカットオフパターンを有する配光パターンを形成することが可能となっている。
［投影レンズ４０］
図１〜図３に示すように、第１リフレクター２０の開口２１前方には投影レンズ４０が配置されている。投影レンズ４０は、半導体光源１０が発光した光のうち第１リフレクター２０の開口２１を通過した光を前方に投影するためのレンズであり、本実施形態では、凸形状レンズの上下左右をカットした正面視略矩形形状のレンズを用いている。なお、投影レンズ４０は、非球面レンズ等の凸形状レンズ等の他の形状のレンズであってもよい。
投影レンズ４０は、投影レンズ４０と一体的に形成された投影レンズ取付脚４１を第１リフレクター２０にネジ止め固定することにより、第１リフレクター２０の開口２１前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置されている（すなわち、投影レンズは、あたかも中空に浮いているかのように配置されている）。また、投影レンズ４０及び投影レンズ取付脚４１は、例えば、アクリルやポリカーボネイト等の透明又は半透明材料を射出成形することにより一体的に形成されている。さらに、第１リフレクター２０は半導体光源１０を覆って影の暗い部分を作っている。このため、投影レンズ４０は、図１に示すように、外観上、あたかも中空に浮いているかのように立体的に視認される。
投影レンズ取付脚４１は、投影レンズ４０が固定された一端４１ａ及び第１リフレクター２０にネジ止め固定される他端４１ｂを備えている。この投影レンズ取付脚４１により、投影レンズ４０を、第１リフレクター２０の開口２１前方、かつ、第１リフレクター２０に接触しない位置に極めて容易に配置することが可能となっている。
投影レンズ取付脚４１の光軸ＡＸ方向に沿った長さは、投影レンズ４０（例えばＦ７０ｍｍ）の焦点が遮光シャッター３０の上端縁（又はその近傍、例えば、遮光シャッター３０の上端縁の僅かに下）に位置するように設定されている。半導体光源１０が発光した光は、遮光シャッター３０により一部遮光され、第１リフレクター２０の開口２１を通過した後、投影レンズ４０を介して前方に投影され、例えば、図５に示すカットオフパターンを有する配光パターンＰ１を形成する。図５は、投影レンズ４０を介して前方に投影される光により形成される配光パターンを説明するための図である。
なお、投影レンズ取付脚４１の光軸ＡＸ方向に沿った長さを調整することで、異なる焦点距離の投影レンズ４０であっても、第１リフレクター２０の開口２１前方、かつ、第１リフレクター２０に接触しない所定位置に配置することが可能である。
図６は、図１に示した投影レンズ４０よりも焦点距離の短い投影レンズ４０（例えばＦ５０ｍｍ）を用いた車両用灯具ユニット１００の斜視図である。
例えば、焦点距離が相互に異なる投影レンズ４０を有する複数の車両用灯具ユニット１００（例えば、Ｆ７０ｍｍの投影レンズ４０を有する車両用灯具ユニット１００、Ｆ５０ｍｍの投影レンズ４０を有する車両用灯具ユニット１００、Ｆ２０ｍｍの投影レンズ４０を有する車両用灯具ユニット１００）を左右方向又は上下方向に配置する。そして、それぞれの車両用灯具ユニット１００の光軸ＡＸを、それぞれの投影レンズ４０により投影される配光パターンが重なるように調整する。これにより、例えば、図５に示すようにサイズ及び明るさがグラデーション状に変化する配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成することが可能となり、集成した路面配光照度パターンを略均一とすることが可能となる。図５中、配光パターンＰ１はＦ７０ｍｍの投影レンズ４０により投影されたものであり最も明るく、配光パターンＰ２はＦ５０ｍｍの投影レンズ４０により投影されたものであり配光パターンＰ１よりも暗く、配光パターンＰ３はＦ２０ｍｍの投影レンズ４０により投影されたものであり配光パターンＰ２よりも暗くなっている。
［第２リフレクター５０］
図２、図３に示すように、半導体光源１０の両側それぞれには第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌが配置されている。第２リフレクター５０は、反射面５１Ｒと反射面５１Ｌの間の開口５２に半導体光源１０を位置させ、かつ、反射面５１Ｒ、５１Ｌを半導体光源１０の両側それぞれに位置させた状態で、放熱部材１２にネジ止め固定されている。
第２リフレクター５０の左側反射面５１Ｌと開口５２の間には、左側遮光シャッター５３Ｌが配置されている。左側反射面５１Ｌ（本実施形態では放物面系反射面５１Ｌ）の焦点は遮光シャッター５３Ｌの上端縁（又はその近傍）に設定されている。従って、図３に示すように、右側の楕円系反射面２２Ｒで反射した半導体光源１０からの光は、左側遮光シャッター５３Ｌにより一部遮光された後、左側反射面５１Ｌ（放物面系反射面５１Ｌ）に照射される。
同様に、第２リフレクター５０の右側反射面５１Ｒと開口５２の間には、右側遮光シャッター５３Ｒが配置されている。右側反射面５１Ｒ（本実施形態では放物面系反射面５１Ｒ）の焦点は遮光シャッター５３Ｒの上端縁（又はその近傍）に設定されている。従って、図３に示すように、左側の楕円系反射面２２Ｌで反射した半導体光源１０からの光は、右側遮光シャッター５３Ｒにより一部遮光された後、右側反射面５１Ｒ（放物面系反射面５１Ｒ）に照射される。遮光シャッター５３Ｒ、５３Ｌは、対向車線側にグレア光が照射されない位置（例えば水平方向に対して水平線に対して０．５７度下）に、水平方向に広がる配光パターンを形成する。
第２リフレクター５０は、例えば、合成樹脂を射出成形することにより一体的に形成されており、少なくとも反射面５１Ｒ、５１Ｌに相当する部分にはアルミ蒸着等による鏡面処理が施されている。
第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌは、第１リフレクター２０の内側反射面２２Ｒ、２２Ｌで反射した半導体光源１０からの光を、前方に向けて反射するための反射面であり、例えば、図３に示すように、半導体光源１０の左右両側に配置された回転放物面等の放物面系反射面５１Ｒ、５１Ｌである。
図３中、左側の放物面系反射面５１Ｌは、その焦点が、左側に設けられた左側遮光シャッター５３Ｌの上端縁（又はその近傍）に設定されており、かつ、水平方向に広がる配光パターンを形成するように形成されている。従って、左側の放物面系反射面５１Ｌは、半導体光源１０が発光した光のうち右側の楕円系反射面２２Ｒで反射し左側遮光シャッター５３Ｌにより一部遮光された光を前方に向けて反射する。これにより、図５に示すように遮光シャッター５３Ｌによりすれ違いビームのカットオフパターンを有し、かつ、水平方向に広がる配光パターンＰ４（すれ違いビーム用の配光パターン）が形成される。
同様に、右側の放物面系反射面５１Ｒは、その焦点が、右側に設けられた遮光シャッター５３Ｒの上端縁（又はその近傍）に設定されており、かつ、水平方向に広がる配光パターンを形成するように形成されている。従って、右側の放物面系反射面５１Ｒは、半導体光源１０が発光した光のうち左側の楕円系反射面２２Ｌで反射し右側遮光シャッター５３Ｒにより一部遮光された光を前方に向けて反射する。これにより、図５に示すように遮光シャッタ５３Ｒによりすれ違いビームのカットオフパターンを有し、かつ、水平方向に広がる所定配光パターンＰ４（すれ違いビーム用の配光パターン）が形成される。
以上説明したように、本実施形態の車両用灯具ユニット１００によれば、半導体光源１０は第１リフレクター２０で覆われているので、投影レンズ４０を第１リフレクター２０の開口２１前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置したとしても（すなわち、投影レンズ４０をあたかも中空に浮いているかのように配置したとしても）、外部から半導体光源１０が視認されることがない。すなわち、本実施形態の車両用灯具ユニット１００によれば、投影レンズ４０があたかも中空に浮いているかのように配置されており、かつ、外部から半導体光源１０が視認されない（又は視認されにくい）新規デザインの車両用灯具ユニットを提供することが可能となる。
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１００によれば、第１リフレクター２０の開口２１を通過しない光（すなわち、半導体光源１０が発光した光のうち投影レンズ４０に入射しない光）は、第１リフレクター２０の反射面２２Ｒ、２２Ｌ及び第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌにより前方に向けて反射されるので、半導体光源１０が発光した光のうち投影レンズ４０に入射しない光を有効に利用することが可能となる。
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１００によれば、半導体光源１０を覆う第１リフレクター２０には半導体光源１０が発光した光を通過させるための開口２１が形成されているので、半導体光源１０の発光に伴って発熱しても、この開口２１から放熱することが可能となる。
さらに、本実施形態の車両用灯具ユニット１００によれば、投影レンズ４０は、第１リフレクター２０の開口２１前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置されているので、半導体光源１０の発光に伴う発熱による影響を殆ど受けず、所望の配光パターンを得ることが可能となる。
次に、変形例について説明する。
図７は、投影レンズ４０に代えて、投影レンズ４０と左右拡散レンズ６１Ｒ、６１Ｌが一体的に形成されたレンズプレート６０を用いた車両用灯具ユニット１００（変形例）の斜視図である。図８は、図７に示した車両用灯具ユニット１００の断面図である。
本変形例では、レンズプレート６０の取付脚６２を第１リフレクター２０にネジ止め固定することにより、投影レンズ４０は第１リフレクター２０の開口２１前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置され、かつ、左右の拡散レンズ６１Ｒ、６１Ｌは第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌ前方の第１リフレクター２０に接触しない位置に配置されている。他の構成は上記実施形態と同様である。本変形例によれば、第２リフレクターの反射面５１Ｒ、５１Ｌによる反射光は水平拡散用レンズ６１Ｒ、６１Ｌを介して前方に照射されることになるので、水平方向に広がる所望の配光パターンを形成することが可能となる。また、投影レンズ４０と拡散レンズ６１Ｒ、６１Ｌは一体的に形成されているので、各レンズ４０等の装着を容易に行うことが可能となる。
図９は、第１リフレクター２０に、投影レンズ取付脚４１内部に入射させる光を発光するＬＥＤ等の半導体光源７０を設けた車両用灯具ユニット１００（変形例）の一部拡大図である。本変形例によれば、導光レンズ効果により、投影レンズ取付脚４１や投影レンズ４０等を発光しているように視認させることが可能となる。例えば、ポジションランプ点灯時に半導体光源７０を点灯し、投影レンズ取付脚４１等を発光させることが考えられる。
図１０は、第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌとして、放物面系反射面に代えて、平面の反射面を用いた車両用灯具ユニット１００（変形例）の断面図である。本変形例では、第２リフレクター５０の反射面５３Ｒ、５３Ｌ前方の第１リフレクター２０に接触しない位置それぞれに、投影レンズ８０Ｒ、８０Ｌが配置されている。右側の楕円系反射面２２Ｒの第２焦点は、右側の投影レンズ８０Ｒの焦点（又は焦点近傍）に設定されている。同様に、左側の楕円系反射面２２Ｌの第２焦点は、左側の投影レンズ８０Ｌの焦点（又は焦点近傍）に設定されている。従って、本変形例によれば、左右の反射面５１Ｒ、５１Ｌは、水平方向に広がる配光パターンではなく、特定方向にスポット的に照射される配光パターンを形成することが可能となる。
なお、上記実施形態では、遮光シャッター３０を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。遮光シャッター３０を省略した車両用灯具ユニット１００を構成してもよい。
なお、車両用灯具ユニット１００は、光源像をダイレクトに投影して配光パターンを形成する構造のため、配光の左右広がりを作るために、遮光シャッター３０位置を基準にして半導体光源１０の位置を、自車線側の路肩方向を照射する方向に設置したもの、白車線側正面方向を照射する方向に設置したもの、対向車側を照射する方向に設置したものというように、目的の配光パターンに合わせて半導体光源１０位置を上下左右にずらしたユニット１００を組合せて灯体を構成してもよい。
また、配光の左右広がりを作るために、半導体光源１０を固定し、投影レンズ４０位置やシャッター３０等の位置を変えてもよい。
また、１つの灯体にすれ違いビームランプモジュール、走行ビームランプモジュール、フォクランプモジュールとして、投影レンズ４０の焦点距離を変えたユニット１００を複数組合せて構成するようにしてもよい。この場合、ランプモジュールごとにエーミングを行うことになる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
本実施形態の車両用灯具ユニット１００の斜視図である。 図１に示した車両用灯具ユニット１００の分解斜視図である。 図１に示した車両用灯具ユニット１００の断面図である。 遮光シャッター３０を説明するための図である。 投影レンズ４０を介して前方に投影される光により形成される配光パターンを説明するための図である。 図１に示した投影レンズ４０よりも焦点距離の短い投影レンズ４０（例えばＦ５０ｍｍ）を用いた車両用灯具ユニット１００の斜視図である。 投影レンズ４０に代えて、投影レンズ４０と左右拡散レンズ６１Ｒ、６１Ｌが一体的に形成されたレンズプレート６０を用いた車両用灯具ユニット１００（変形例）の斜視図である。 図７に示した車両用灯具ユニット１００の断面図である。 第１リフレクター２０に、投影レンズ取付脚４１内部に入射させる光を発光するＬＥＤ等の半導体光源７０を設けた車両用灯具ユニット１００（変形例）の一部拡大図である。 第２リフレクター５０の反射面５１Ｒ、５１Ｌとして、放物面系反射面に代えて、平面の反射面を用いた車両用灯具ユニット１００（変形例）の断面図である。 従来の車両用灯具を説明するための図である。
符号の説明
１００…車両用灯具ユニット、１０…半導体光源、１０ａ…発光面、１１…所定基板、１２…放熱部材、２０…第１リフレクター、２１…開口、２２…内側反射面、２２Ｒ、２２Ｌ…楕円系反射面、２３…外側面、３０…遮光シャッター、３０ａ…開口パターン、３１…直動式アクチュエータ、４０…投影レンズ、４１…投影レンズ取付脚、４１ａ…一端、４１ｂ…他端、５０…第２リフレクター、５１…反射面、５１Ｌ…左側反射面、５１Ｒ…右側反射面、５２…開口、５３Ｌ…左側遮光シャッター、５３Ｒ…右側遮光シャッター、６０…レンズプレート、６１Ｒ…拡散レンズ、６２…取付脚、７０…半導体光源、８０Ｌ、８０Ｒ…投影レンズ

Claims (13)

  1. 車両に搭載される車両用灯具ユニットにおいて、
    半導体光源と、
    前記半導体光源が発光する光を反射するための反射面を有し、前記反射面を前記半導体光源の発光面に対向させた状態で前記半導体光源の発光面前方に配置され、灯具光軸上の位置に前記半導体光源が発光した光を通過させるための開口が形成され、かつ、前記半導体光源を覆う第１リフレクターと、
    前記半導体光源の両側それぞれに配置された反射面を有する第２リフレクターと、
    前記第１リフレクターの開口前方の前記第１リフレクターに接触しない位置に配置され、かつ、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの開口を通過した光を前方に投影する第１投影レンズと、
    を備えており、
    前記第１リフレクターの反射面は、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの開口を通過しない光を、前記第２リフレクターの反射面それぞれに向けて反射するように構成されており、
    前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１リフレクターの反射面で反射した光を、前方に向けて反射するように構成されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
  2. 前記第１投影レンズが固定された一端と、前記第１リフレクター側に固定される他端と、を有する投影レンズ取付脚をさらに備え、
    前記第１投影レンズは、前記投影レンズ取付脚の他端を前記第１リフレクター側に固定することにより、前記第１リフレクターの開口前方、かつ、前記第１リフレクターに接触しない位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具ユニット。
  3. 前記第１リフレクターの反射面は、互いに隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、
    前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の両側それぞれに配置された放物面系反射面であり、
    前記一方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記一方の放物面系反射面の焦点又はその近傍に設定されており、
    前記他方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記他方の放物面系反射面の焦点又はその近傍に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具ユニット。
  4. 前記一方の楕円系反射面と前記一方の放物面系反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第１遮光シャッターが配置されており、
    前記一方の放物面系反射面の焦点は、前記第１遮光シャッターの上端縁又はその近傍に設定されており、
    前記他方の楕円系反射面と前記他方の放物面系反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第２遮光シャッターが配置されており、
    前記他方の放物面系反射面の焦点は、前記第２遮光シャッターの上端縁又はその近傍に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具ユニット。
  5. 前記第１リフレクターの反射面は、左右に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、
    前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の左右両側それぞれに配置された放物面系反射面であり、
    前記一方の楕円系反射面は、右側に配置されており、
    前記一方の放物面系反射面は、左側に配置されており、
    前記他方の楕円系反射面は、左側に配置されており、
    前記他方の放物面系反射面は、右側に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用灯具ユニット。
  6. 前記第２リフレクターの反射面それぞれの前方に配置された水平拡散用レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用灯具ユニット。
  7. 前記投影レンズ及び前記水平拡散用レンズは一体的に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用灯具ユニット。
  8. 前記第１リフレクターの反射面は、互いに隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、
    前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の両側それぞれに配置された平面の反射面であり、
    前記平面の反射面それぞれの前方に配置された第２投影レンズをさらに備え、
    前記一方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記一方の平面の反射面の前方に配置された第２投影レンズの焦点又はその近傍に設定されており、
    前記他方の楕円系反射面は、第１焦点が前記半導体光源又はその近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記他方の平面の反射面の前方に配置された第２投影レンズの焦点又はその近傍に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具ユニット。
  9. 前記一方の楕円系反射面と前記一方の平面の反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第１遮光シャッターが配置されており、
    前記他方の楕円系反射面と前記他方の平面の反射面の間には、前記第１リフレクターで反射した前記半導体光源からの光の一部を遮光する第２遮光シャッターが配置されていることを特徴とする請求項８に記載の車両用灯具ユニット。
  10. 前記第１リフレクターの反射面は、左右に隣接して配置された一対の楕円系反射面であり、
    前記第２リフレクターの反射面は、前記半導体光源の左右両側それぞれに配置された平面の反射面であり、
    前記一方の楕円系反射面は、右側に配置されており、
    前記一方の平面の反射面は、左側に配置されており、
    前記他方の楕円系反射面は、左側に配置されており、
    前記他方の放物面系反射面は、右側に配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の車両用灯具ユニット。
  11. 前記第１リフレクターの開口は、前記半導体光源が発光した光のうち前記第１投影レンズ全面に入射させる光のみ通過可能な形状及びサイズに設定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の車両用灯具ユニット。
  12. 前記半導体光源と前記第１リフレクターの間には、前記半導体光源が発光した光の一部を遮光する第３遮光シャッターが配置されており、
    前記第１投影レンズの焦点は、前記第３遮光シャッターの上端縁又はその近傍に設定されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の車両用灯具ユニット。
  13. 請求項１２に記載の車両用灯具ユニットを複数有しており、
    前記それぞれの車両用灯具ユニットの第１投影レンズの焦点距離は相互に異なっており、
    前記それぞれの車両用灯具ユニットの光軸は、それぞれの第１投影レンズにより投影される配光パターンが重なるように調整されていることを特徴とする車両用灯具。
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