JP2015176745A - レンズ体及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップの要因となる金属蒸着を省略したレンズ体、光源の熱によるレンズ体融解や光源出力低下を抑制できるレンズ体、及びこれを用いた車両用灯具を提供する。
【解決手段】第１基準軸ＡＸ１に沿って延びた形状のレンズ体１２において、レンズ体の後端部に形成された入射面１２ａ、入射面の下端縁から前方に向かって延びる反射面１２ｂ、反射面の先端部に形成されたシェード１２ｃ、及び出射面１２ｄが第１基準軸ＡＸ１に沿ってこの順に配置されており、入射面１２ａからレンズ体１２内部に入射した光源１４の光が、光源１４の中心とシェード１２ｃ近傍の点とを通過し、第１基準軸ＡＸ１に対して前方斜め下方に向かって傾斜した第２基準軸ＡＸ２寄りに集光するように構成されており、出射面１２ｄはシェード１２ｃ近傍に焦点が設定されたレンズ部として構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ体及び車両用灯具に係り、特に、光源と組み合わせて用いられるレンズ体及びこれを用いた車両用灯具に関する。

従来、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１６は、特許文献１に記載の車両用灯具２００の縦断面図である。

図１６に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、半導体発光素子を有する光源２１０、レンズ体２２０を備えており、レンズ体２２０表面には、発光面を上向きにした姿勢の光源２１０を上方から覆う半球形状の入射面２２１、入射面２２１からレンズ体２２０内部に入射する光源２１０からの光の進行方向に配置された第１反射面２２２（金属蒸着による反射面）、第１反射面２２２の下端縁から前方に向かって延びる第２反射面２２３（金属蒸着による反射面）、凸レンズ面２２４等が形成されている。

特開２００５−２２８５０２号公報

しかしながら、上記構成の車両用灯具２００においては、レンズ体２２０内部に入射した光源２１０からの光を制御するために金属蒸着による反射面２２２、２２３を用いているため、コストアップを招くという問題がある。

また、上記構成の車両用灯具２００においては、光源２１０が半球形状の入射面２２１で上方から覆われており、光源２１０で発生した熱を上方に逃がすことができないため、当該熱に起因して、レンズ体２２０が融解したり、光源２１０出力が大幅に低下するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、第１に、コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略したレンズ体及びこれを用いた車両用灯具を提供することを目的とする。第２に、光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるレンズ体及びこれを用いた車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、水平方向に延びる第１基準軸に沿って延びた形状のレンズ体において、前記レンズ体は、入射面、反射面、シェード及び出射面を含み、前記入射面、前記反射面、前記シェード及び前記出射面は、前記第１基準軸に沿ってこの順に配置されており、前記入射面は、前記レンズ体の後端部に形成され、当該入射面近傍に配置される光源からの光が屈折して前記レンズ体内部に入射する面で、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記光源の中心と前記シェード近傍の点とを通過し、前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した第２基準軸寄りに集光するように構成されており、前記反射面は、前記入射面の下端縁から前方に向かって延びており、前記シェードは、前記反射面の先端部に形成されており、前記出射面は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光のうち前記出射面に向かって進行する直射光及び前記反射面で内面反射された後、前記出射面に向かって進行する反射光が出射する面で、前記シェード近傍に焦点が設定されたレンズ部として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、第１に、コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略したレンズ体を提供することができる。第２に、光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるレンズ体を提供することができる。

コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略することができるのは、光源からの光が、金属蒸着による反射面ではなく、入射面での屈折及び反射面での内面反射により制御されることによるものである。

光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるのは、入射面がレンズ体の後端部に形成されており、かつ、光源がレンズ体の外部（すなわち、レンズ体の入射面から離間した位置）に配置されることによるものである。

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、前記反射面は、前記入射面の下端縁から前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した反射面であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、反射面を入射面の下端縁から前方に向かって水平方向に延びた反射面とする場合（すなわち、反射面を水平方向に配置する場合）と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる。

請求項３に記載の発明は、水平方向に延びる第１基準軸に沿って延びた形状のレンズ体と、光源と、を備えた車両用灯具において、前記レンズ体は、入射面、反射面、シェード及び出射面を含み、前記光源は、前記入射面近傍に配置されており、前記入射面、前記反射面、前記シェード及び前記出射面は、前記第１基準軸に沿ってこの順に配置されており、前記入射面は、前記レンズ体の後端部に形成され、当該入射面近傍に配置される光源からの光が屈折して前記レンズ体内部に入射する面で、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記光源の中心と前記シェード近傍の点とを通過し、前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した第２基準軸寄りに集光するように構成されており、前記反射面は、前記入射面の下端縁から前方に向かって延びており、前記シェードは、前記反射面の先端部に形成されており、前記出射面は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光のうち前記出射面に向かって進行する直射光及び前記反射面で内面反射された後、前記出射面に向かって進行する反射光が出射する面で、前記シェード近傍に焦点が設定されたレンズ部として構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１に、コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略したレンズ体を用いた車両用灯具を提供することができる。第２に、光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるレンズ体を用いた車両用灯具を提供することができる。

コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略することができるのは、光源からの光が、金属蒸着による反射面ではなく、入射面での屈折及び反射面での内面反射により制御されることによるものである。

光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるのは、入射面がレンズ体の後端部に形成されており、かつ、光源がレンズ体の外部（すなわち、レンズ体の入射面から離間した位置）に配置されることによるものである。

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、前記反射面は、前記入射面の下端縁から前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した反射面であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、反射面を入射面の下端縁から前方に向かって水平方向に延びた反射面とする場合（すなわち、反射面を水平方向に配置する場合）と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる。

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、前記光源は、当該光源の光軸が前記第２基準軸に一致した姿勢で前記入射面近傍に配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、中心光度が相対的に高い遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンを形成することができる。

本発明によれば、第１に、コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略したレンズ体及びこれを用いた車両用灯具を提供することが可能となる。第２に、光源で発生した熱に起因して、レンズ体が融解したり、光源出力が低下するのを抑制することができるレンズ体及びこれを用いた車両用灯具を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態である車両用灯具１０の縦断面図である。 （ａ）前方から見たレンズ体１２の斜視図、（ｂ）後方から見たレンズ体１２の斜視図である。 （ａ）レンズ体１２の上面図、（ｂ）下面図、（ｃ）側面図である。 （ａ）光源１４（正確には、基準点Ｆ）からの光が入射面１２ａに入射する様子を表す図、（ｂ）レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光（直射光ＲａｙＡ）が集光する様子を表す図である。 入射面１２ａの一例（横断面図）である。 入射面１２ａの他の一例（横断面図）である。 （ａ）（ｂ）入射面１２ａと光源１４との間の距離について説明するための図である。 シェード１２ｃの役割を説明するための図である。 （ａ）光源１４位置から見たシェード１２ｃの概略図、（ｂ）図２（ａ）に示した反射面１２ｂ（シェード１２ｃを含む）を拡大した拡大斜視図、（ｃ）図２（ａ）に示した反射面１２ｂ（シェード１２ｃを含む）の上面図である。 （ａ）〜（ｃ）シェード１２ｃの変形例（側面図）である。 （ａ）本実施形態の車両用灯具１０により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成されるロービーム用配光パターンＰ１の例、（ｂ）ロービーム用配光パターンＰ２の例、（ｃ）ロービーム用配光パターンＰ３の例である。 各断面Ｃｓ１〜Ｃｓ４における光源１４からの光による光源像Ｉ_Ｃｓ１〜Ｉ_Ｃｓ４を説明するための図である。 （ａ）反射面１２ｂを水平方向に配置した場合、反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ´が出射面１２ｄに入射しない方向に進行する様子を描いた図、（ｂ）反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置した場合、反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢが出射面１２ｄに入射する方向に進行する様子を描いた図である。 （ａ）反射面１２ｂを水平方向に配置した場合、反射面１２ｂを上方に延ばすことで、出射面１２ｄに入射しない方向に進行する反射光ＲａｙＢ´を取り込むことができる様子を描いた図、（ｂ）反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置した場合、反射面１２ｂを上方に延ばすことなく、より多くの光（反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ）を取り込むことができる様子を描いた図である。 （ａ）第２基準軸ＡＸ２を水平方向に配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させた場合、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光の多くがシェード１２ｃで遮光される様子を描いた図、（ｂ）第２基準軸ＡＸ２を第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させた場合、出射面１２ｄが取り込む光（反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ）が増加する様子を描いた図である。 特許文献１に記載の車両用灯具２００の縦断面図である。

以下、本発明の第１実施形態である車両用灯具について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である車両用灯具１０の縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態の車両用灯具１０は、レンズ体１２、レンズ体１２の入射面１２ａ近傍に配置された光源１４等を備え、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、図１１（ａ）等に示す上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ１等を形成する車両用前照灯として構成されている。

図２（ａ）は前方から見たレンズ体１２の斜視図、図２（ｂ）は後方から見たレンズ体１２の斜視図、図３（ａ）はレンズ体１２の上面図、図３（ｂ）は下面図、図３（ｃ）は側面図である。

図１に示すように、レンズ体１２は、水平方向に延びる第１基準軸ＡＸ１に沿って延びた形状のレンズ体で、入射面１２ａ、反射面１２ｂ、シェード１２ｃ、出射面１２ｄ及び入射面１２ａ近傍に配置された光学設計上の基準点Ｆを含んでいる。入射面１２ａ、反射面１２ｂ、シェード１２ｃ及び出射面１２ｄは、第１基準軸ＡＸ１に沿ってこの順に配置されている。レンズ体１２の材質は、ポリカーボネイトであってもよいし、それ以外のアクリル等の透明樹脂であってもよいし、ガラスであってもよい。

図１中の先端に矢印が付いた点線は、レンズ体１２内部に入射した光源１４（正確には、基準点Ｆ）からの光の光路を表している。

レンズ体１２の主な機能は、第１に、光源１４からの光をレンズ体１２内部に取り込むこと、第２に、レンズ体１２内部に取り込まれた光のうち出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢにより、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に形成される光度分布（光源像）を反転投影して、上端縁にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成することである。

図４（ａ）は光源１４（正確には、基準点Ｆ）からの光が入射面１２ａに入射する様子を表す図、図４（ｂ）はレンズ体１２内部に入射した光源１４からの光（直射光ＲａｙＡ）が集光する様子を表す図である。

入射面１２ａは、レンズ体１２の後端部に形成され、当該入射面１２ａ近傍に配置される光源１４（正確には、光学設計上の基準点Ｆ）からの光（図４（ａ）参照）が屈折してレンズ体１２内部に入射する面（例えば、光源１４に向かって凸の自由曲面）で、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光（直射光ＲａｙＡ）が、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光するように（図４（ｂ）参照）、その面形状が構成されている。第２基準軸ＡＸ２は、光源１４の中心（正確には、基準点Ｆ）とシェード１２ｃ近傍の点とを通過し、第１基準軸ＡＸ１に対して前方斜め下方に向かって傾斜している（図１参照）。

光源１４は、例えば、金属製の基板（図示せず）、当該基板の表面に実装された白色ＬＥＤ光源（又は白色ＬＤ光源）等の半導体発光素子（図示せず）を備えている。半導体発光素子の個数は、１以上であればよい。なお、光源１４は、白色ＬＥＤ光源（又は白色ＬＤ光源）等の半導体発光素子以外の光源であってもよい。光源１４は、その発光面（図示せず）を前方斜め下方に向けた姿勢、すなわち、当該光源１４の光軸ＡＸ_１４が第２基準軸ＡＸ２に一致した姿勢でレンズ体１２の入射面１２ａ近傍（基準点Ｆ近傍）に配置されている。なお、光源１４は、当該光源１４の光軸ＡＸ_１４が第２基準軸ＡＸ２に一致していない姿勢（例えば、光源１４の光軸ＡＸ_１４が水平方向に配置された姿勢）でレンズ体１２の入射面１２ａ近傍（基準点Ｆ近傍）に配置されていてもよい。

光源１４が半導体発光素子（例えば白色ＬＥＤ光源）である場合、当該光源１４（発光面）から放出される光の指向特性はランバーシアンで、Ｉ（θ）＝Ｉ_０×cosθで表すことができる。これは、光源１４が放出する光の広がりを表している。但し、Ｉ（θ）は光源１４の光軸ＡＸ_１４から角度θ傾いた方向の光度を表し、Ｉ_０は光軸ＡＸ_１４上の光度を表している。光源１４では、光軸ＡＸ_１４上（θ＝０）の光度が最大となる。

図５は入射面１２ａの一例（横断面図）、図６は入射面１２ａの他の一例（横断面図）である。

図５に示すように、入射面１２ａは、水平方向に関し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光（直射光ＲａｙＡ）が、シェード１２ｃに向かって第１基準軸ＡＸ１寄りに集光するように、その面形状が構成されている。なお、入射面１２ａは、図６に示すように、水平方向に関し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光（直射光ＲａｙＡ）が、基準軸ＡＸ１に対して平行な光となるように、その面形状が構成されていてもよい。

ロービーム用配光パターンの水平方向の拡散の程度は、入射面１２ａの面形状（例えば、入射面１２ａの水平方向の曲率）を調整することで自在に調整することができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、入射面１２ａと光源１４との間の距離について説明するための図である。

入射面１２ａと光源１４との間の距離を短くすることで（図７（ｂ）参照）、入射面１２ａと光源１４との間の距離を長くした場合（図７（ａ）参照）と比べ、光源像が小さくなる。その結果、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に形成される光度分布（及びロービーム用配光パターン）の最大光度をより高くすることができる。

また、入射面１２ａと光源１４との間の距離を短くすることで（図７（ｂ）参照）、入射面１２ａと光源１４との間の距離を長くした場合（図７（ａ）参照）と比べ、レンズ体１２内部に取り込まれる光源１４からの光が増加する（β＞α）。その結果、高効率なレンズ体となる。

反射面１２ｂは、入射面１２ａの下端縁から前方に向かって水平方向に延びた平面形状の反射面である。反射面１２ｂは、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光のうち当該反射面１２ｂに入射した光を全反射する反射面で、金属蒸着は用いていない。レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光のうち反射面１２ｂに入射した光は、当該反射面１２ｂで内面反射されて出射面１２ｄに向かい、出射面１２ｄで屈折して路面方向に向かう。すなわち、反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢがカットオフラインを境に折り返されてカットオフライン以下の配光パターンに重畳される形となる。これにより、ロービーム用配光パターンの上端縁にカットオフラインが形成される。

なお、反射面１２ｂは、入射面１２ａの下端縁から第１基準軸ＡＸ１に対して前方斜め下方に向かって傾斜した平面形状の反射面であってもよい（図１４（ｂ）参照）。このように反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置することの利点については後述する。

反射面１２ｂの先端部には、左右方向に延びるシェード１２ｃが形成されている。

図８は、シェード１２ｃの役割を説明するための図である。

図８に示すように、シェード１２ｃの主な役割は、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光の一部を遮光し、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に、下端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインに対応する辺を含む光度分布（光源像）を形成することである。

図９（ａ）は光源１４位置から見たシェード１２ｃの概略図、図９（ｂ）は図２（ａ）に示した反射面１２ｂ（シェード１２ｃを含む）を拡大した拡大斜視図、図９（ｃ）は図２（ａ）に示した反射面１２ｂ（シェード１２ｃを含む）の上面図である。

図２（ａ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、シェード１２ｃは、左水平カットオフラインに対応する辺ｅ１、右水平カットオフラインに対応する辺ｅ２、及び、左水平カットオフラインと右水平カットオフラインとを接続する斜めカットオフラインに対応する辺ｅ３を含んでいる。

反射面１２ｂは、入射面１２ａの下端縁と左水平カットオフラインに対応する辺ｅ１との間の第１反射領域１２ｂ１、入射面１２ａの下端縁と右水平カットオフラインに対応する辺ｅ２との間の第２反射領域１２ｂ２、及び、第１反射領域１２ｂ１と第２反射領域１２ｂ２との間の第３反射領域１２ｂ３を含んでいる。

第１反射領域１２ｂ１は、入射面１２ａの下端縁から左水平カットオフラインに対応する辺ｅ１に近づくに従って徐々に上方に湾曲しており、一方、第２反射領域１２ｂ２は、入射面１２ａの下端縁から前方に向かって水平方向に延びている。

その結果、左水平カットオフラインに対応する辺ｅ１は、鉛直方向に関し、右水平カットオフラインに対応する辺ｅ２より一段高い位置に配置されている（右側通行の場合）。もちろん、左水平カットオフラインに対応する辺ｅ１は、鉛直方向に関し、右水平カットオフラインに対応する辺ｅ２より一段低い位置に配置されていてもよい（左側通行の場合）。

なお、シェード１２ｃは、反射面１２ｂの先端部に、左水平カットオフラインに対応する溝部、右水平カットオフラインに対応する溝部、及び、左水平カットオフラインと右水平カットオフラインとを接続する斜めカットオフラインに対応する溝部を含む溝部を形成することで形成することもできる。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）には、シェード１２ｃの変形例（側面図）が示されている。シェード１２ｃは、側面視において、反射面１２ｂの先端部から上方に向かって延びていてもよいし（図１０（ａ）参照）、前方斜め上方に向かって延びていてもよいし（図１０（ｂ）参照）、前方斜め上方に向かって湾曲して延びていてもよい（図１０（ｃ）参照）。シェード１２ｃは、これらに限らず、レンズ体１２内部に入射する光源１４からの光の一部を、出射面１２ｄに向かって進行しないように遮光する形状であれば如何なる形状であってもよい。なお、遮光された光は、他の配光や導光に用いてもよい。

出射面１２ｄは、図１に示すように、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光のうち出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射面１２ｂで内面反射された後、出射面１２ｄに向かって進行する反射光ＲａｙＢが出射する面（例えば、前方に向かって凸の凸面）で、シェード１２ｃ近傍（例えば、シェード１２ｃの左右方向の中心近傍）に焦点Ｆ_１２ｄが設定されたレンズ部として構成されている。出射面１２ｄは、当該出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射光ＲａｙＢにより、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に形成される光度分布（光源像）を反転投影して、上端縁にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成する。

なお、シェード１２ｃと出射面１２ｄとの間の距離(焦点距離)を長くすることで、シェード１２ｃと出射面１２ｄとの間の距離(焦点距離)を短くした場合と比べ、光源像が小さくなる。その結果、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に形成される光度分布（及びロービーム用配光パターン）の最大光度をより高くすることができる。

また、出射面１２ｄと光源１４（又はシェード１２ｃ）との間の距離を短くすることで、出射面１２ｄと光源１４（又はシェード１２ｃ）との間の距離を長くした場合と比べ、出射面１２ｄに取り込まれる直射光ＲａｙＡ及び反射光Ｂが増加する。その結果、効率が増加する。

なお、ロービーム用配光パターンの水平方向・鉛直方向の拡散の程度は、出射面１２ｄの面形状を調整することで自在に調整することができる。

反射面１２ｂの先端縁と出射面１２ｄの下端縁とを接続する面は、反射面１２ｂの先端縁から前方斜め下方に向けて延びた傾斜面とされている。なお、反射面１２ｂの先端縁と出射面１２ｄの下端縁とを接続する面は、これに限らず、出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射光ＲａｙＢを遮らない面であれば如何なる面であってもよい。同様に、入射面１２ａの上端縁と出射面１２ｄの上端縁とを接続する面は、入射面１２ａの上端縁と出射面１２ｄの上端縁との間で水平方向に延びた平面形状の面とされている。なお、入射面１２ａの上端縁と出射面１２ｄの上端縁とを接続する面は、これに限らず、出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射光ＲａｙＢを遮らない面であれば如何なる面であってもよい。

上記構成のレンズ体１２においては、入射面１２ａからレンズ体１２内部に入射した光は、図１に示すように、鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光する（例えば、シェード１２ｃの中心に集光する）。そして、入射面１２ａの面形状が図５に示すように構成されている場合、入射面１２ａからレンズ体内部に入射した光は、図５に示すように、水平方向に関し、シェード１２ｃに向かって第１基準軸ＡＸ１寄りに集光する（例えば、シェード１２ｃの中心に集光する）。

以上のように鉛直方向及び水平方向に関し集光する直射光ＲａｙＡ及び反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢは、出射面１２ｄに向かって進行し、出射面１２ｄから出射する。その際、出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射光ＲａｙＢにより、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に、下端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインに対応する辺を含む光度分布（光源像）が形成される。そして、出射面１２ｄは、この光度分布を反転投影して、仮想鉛直スクリーン上に、図１１（ａ）に示す上端縁にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンＰ１を形成する。

このロービーム用配光パターンＰ１は、中心光度が相対的に高く、遠方視認性に優れたものとなる。これは、光源１４が、当該光源１４の光軸ＡＸ_１４が第２基準軸ＡＸ２に一致した姿勢でレンズ体１２の入射面１２ａ近傍（基準点Ｆ近傍）に配置されていること、そして、相対強度（光度）が高い光軸ＡＸ_１４上の光（直射光）が、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光する（例えば、シェード１２ｃの中心に集光する）ことによるものである。

なお、入射面１２ａ及び／又は出射面１２ｄの面形状（例えば、曲率）を調整することで、図１１（ｂ）に示すように、水平方向に拡散したロービーム用配光パターンＰ２を形成することもできる。

また、第１基準軸ＡＸ１に対する第２基準軸ＡＸ２の傾き（図１に示す角度θ参照）を大きくすることで、ロービーム用配光パターンＰ１、Ｐ２の下端縁を下方に延ばすことができる。

一方、入射面１２ａの面形状が図６に示すように構成されている場合、入射面１２ａからレンズ体１２内部に入射した光は、図６に示すように、水平方向に関し、第１基準軸ＡＸ１に対して平行な光となる。

以上のように鉛直方向に関し集光し、水平方向に関し平行となった直射光ＲａｙＡ及び反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢは、出射面１２ｄに向かって進行し、出射面１２ｄから出射する。その際、出射面１２ｄに向かって進行する直射光ＲａｙＡ及び反射光ＲａｙＢにより、出射面１２ｄ（レンズ部）の焦点Ｆ_１２ｄ近傍に、下端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３に対応する辺を含む光度分布（光源像）が形成される。そして、出射面１２ｄは、この光度分布を反転投影して、仮想鉛直スクリーン上に、図１１（ｃ）に示す上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ３を形成する。図１１（ｃ）に示すロービーム用配光パターンＰ３は、水平方向に関し集光されない分、図１１（ａ）に示すロービーム用配光パターンＰ１より水平方向に関し拡散されたものとなる。

次に、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光による光源像とロービーム用配光パターンとの関係について説明する。

図１２は、各断面Ｃｓ１〜Ｃｓ３における光源１４からの光による光源像を説明するための図である。

図１２に示すように、断面Ｃｓ１、Ｃｓ２における光源像Ｉ_Ｃｓ１、Ｉ_Ｃｓ２の外形形状は、光源の外形形状と同様（光源１４の外形形状と相似型で光源像として大きい）のものとなる。

一方、反射面１２ｂやシェード１２ｃを通過した後の断面Ｃｓ３における光源像Ｉ_Ｃｓ３の外形形状は、下端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３に対応する辺ｅ１、ｅ２、ｅ３を含むものとなる。この光源像Ｉ_Ｃｓ３は、出射面１２ｄ（レンズ部）の作用により反転して、上端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３に対応する辺ｅ１、ｅ２、ｅ３を含むものとなる。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すロービーム用配光パターンＰ１〜Ｐ３は、この上端縁にシェード１２ｃによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３に対応する辺ｅ１、ｅ２、ｅ３を含む光源像に基づいて形成されるため、上端縁に明瞭なカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を含むものとなる。

次に、反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置することの利点について、反射面１２ｂを水平方向に配置する場合と対比して説明する。

第１の利点は、反射面１２ｂを水平方向に配置する場合と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる点である。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、反射面１２ｂを水平方向に配置した場合、反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ´は、出射面１２ｄに入射しない方向に進行する迷光ＲａｙＢ´となる。その結果、効率が低下する。

これに対して、図１３（ｂ）に示すように、反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置した場合、反射面１２ｂで内面反射され、出射面１２ｄに向かって進行する反射光ＲａｙＢが増加し、出射面１２ｄが取り込む光（反射面１２ｂで内面反射された反射光）が増加する。その結果、反射面１２ｂを水平方向に配置する場合と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる。

本出願の発明者らが行ったシミュレーションでは、反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して５°傾けて配置した場合、効率が３３．８％増加し、１０°傾けて配置した場合、効率が６０％増加した。

第２の利点は、反射面１２ｂを水平方向に配置する場合と比べ、レンズ体１２の小型化を達成することができる点である。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、反射面１２ｂを水平方向に配置した場合、反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ´は、出射面１２ｄに入射しない方向に進行する迷光ＲａｙＢ´となる。出射面１２ｄは、これを図１４（ａ）に示すように上方に延ばすことで迷光ＲａｙＢ´を取り込むことができるが、上方に延ばす分、出射面１２ｄが大型化する。

これに対して、図１４（ｂ）に示すように、反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置した場合、出射面１２ｄは、これを上方に延ばすことなくより多くの光（反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ）を取り込むことができる。その結果、反射面１２ｂを水平方向に配置する場合と比べ、出射面１２ｄ（ひいてはレンズ体１２）の小型化を達成することができる。

本出願の発明者らが行ったシミュレーションでは、反射面１２ｂを第１基準軸ＡＸ１に対して５°傾けて配置した場合、図１４（ｂ）に示す高さＡ（出射面１２ｄから出射する光の鉛直方向の高さ）が、図１４（ａ）に示す場合と比べ８％減少し、１０°傾けて配置した場合、図１４（ｂ）に示す高さＡが、図１４（ａ）に示す場合と比べ１８．１％減少した。

次に、第２基準軸ＡＸ２を第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させることの利点について、第２基準軸ＡＸ２を水平方向に配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させる場合と対比して説明する。

この利点は、第２基準軸ＡＸ２を水平方向に配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させる場合と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる点である。

すなわち、図１５（ａ）に示すように、第２基準軸ＡＸ２を水平方向に配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させた場合、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光の多くがシェード１２ｃで遮光される。その結果、効率が大幅に低下する。また、図１５（ａ）において、反射面１２ｂに相当する反射面を追加したとしてもと、当該反射面で内面反射された反射光が、出射面１２ｄに入射しない方向に進行する迷光となる。

これに対して、図１５（ｂ）に示すように、第２基準軸ＡＸ２を第１基準軸ＡＸ１に対して傾けて配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させた場合、出射面１２ｄが取り込む光（反射面１２ｂで内面反射された反射光ＲａｙＢ）が増加する。その結果、第２基準軸ＡＸ２を水平方向に配置し、レンズ体１２内部に入射した光源１４からの光を、少なくとも鉛直方向に関し、シェード１２ｃに向かって第２基準軸ＡＸ２寄りに集光させる場合と比べ、迷光の減少・高効率化を達成することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１に、コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略したレンズ体１２及びこれを用いた車両用灯具１０を提供することができる。第２に、光源１４で発生した熱に起因して、レンズ体１２が融解したり、光源１４出力が低下するのを抑制することができるレンズ体１２及びこれを用いた車両用灯具１０を提供することができる。

コストアップの要因となる金属蒸着による反射面を省略することができるのは、光源１４からの光が、金属蒸着による反射面ではなく、入射面１２ａでの屈折及び反射面１２ｂでの内面反射により制御されることによるものである。

光源１４で発生した熱に起因して、レンズ体１２が融解したり、光源１４出力が低下するのを抑制することができるのは、入射面１２ａがレンズ体１２の後端部に形成されており、かつ、光源１４がレンズ体１２の外部（すなわち、レンズ体１２の入射面１２ａから離間した位置）に配置されることによるものである。

上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…車両用灯具、１２…レンズ体、１２ａ…入射面、１２ｂ…反射面、１２ｃ…シェード、１２ｃ…シェード、１２ｄ…出射面、１４…光源、ＡＸ_１４…光軸

Claims (5)

1. 水平方向に延びる第１基準軸に沿って延びた形状のレンズ体において、
   前記レンズ体は、入射面、反射面、シェード及び出射面を含み、
   前記入射面、前記反射面、前記シェード及び前記出射面は、前記第１基準軸に沿ってこの順に配置されており、
   前記入射面は、前記レンズ体の後端部に形成され、当該入射面近傍に配置される光源からの光が屈折して前記レンズ体内部に入射する面で、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記光源の中心と前記シェード近傍の点とを通過し、前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した第２基準軸寄りに集光するように構成されており、
   前記反射面は、前記入射面の下端縁から前方に向かって延びており、
   前記シェードは、前記反射面の先端部に形成されており、
   前記出射面は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光のうち前記出射面に向かって進行する直射光及び前記反射面で内面反射された後、前記出射面に向かって進行する反射光が出射する面で、前記シェード近傍に焦点が設定されたレンズ部として構成されているレンズ体。
2. 前記反射面は、前記入射面の下端縁から前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した反射面である請求項１に記載のレンズ体。
3. 水平方向に延びる第１基準軸に沿って延びた形状のレンズ体と、光源と、を備えた車両用灯具において、
   前記レンズ体は、入射面、反射面、シェード及び出射面を含み、
   前記光源は、前記入射面近傍に配置されており、
   前記入射面、前記反射面、前記シェード及び前記出射面は、前記第１基準軸に沿ってこの順に配置されており、
   前記入射面は、前記レンズ体の後端部に形成され、当該入射面近傍に配置される光源からの光が屈折して前記レンズ体内部に入射する面で、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記光源の中心と前記シェード近傍の点とを通過し、前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した第２基準軸寄りに集光するように構成されており、
   前記反射面は、前記入射面の下端縁から前方に向かって延びており、
   前記シェードは、前記反射面の先端部に形成されており、
   前記出射面は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光のうち前記出射面に向かって進行する直射光及び前記反射面で内面反射された後、前記出射面に向かって進行する反射光が出射する面で、前記シェード近傍に焦点が設定されたレンズ部として構成されている車両用灯具。
4. 前記反射面は、前記入射面の下端縁から前記第１基準軸に対して前方斜め下方に向かって傾斜した反射面である請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記光源は、当該光源の光軸が前記第２基準軸に一致した姿勢で前記入射面近傍に配置されている請求項３又は４に記載の車両用灯具。