JP2017212068A - レンズ体および車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光を高効率で利用するレンズ体の提供を目的とする。
【解決手段】光源の前方に配置され光源からの光を車両の前後方向に延びる前後基準軸に沿って前方に出射するレンズ体において、入射部と、入射部から入射した光を全反射する第１反射面と、第１反射面で全反射された光の少なくとも一部を全反射する第２反射面と、出射面と、を備え、第１反射面は、前後方向に沿って延びる長軸に対し回転対称な楕円球形状を含み、第１反射面の楕円形状が構成する第１および第２の焦点のうち後方に位置する第２の焦点は、光源の近傍に位置し、第２反射面は、第１の焦点から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びており、第１反射面で全反射された光のうち第２反射面で反射されることなく出射面に達した光および第２反射面で全反射されて出射面に達した光がそれぞれ出射面から出射して前方に照射される、レンズ体。
【選択図】図８

Description

本発明は、レンズ体および車両用灯具に関する。

従来から、光源とレンズ体とを組み合わせた車両用灯具が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。車両用灯具では、光源からの光が、レンズ体の入射部からレンズ体の内部に入射して、レンズ体の反射面によって一部が反射された後、レンズ体の出射面からレンズ体の外部に光が出射される。

特許第４０４７１８６号公報

従来の車両用灯具では、レンズ体の表面に金属蒸着による金属反射膜（反射面）を形成し、この金属反射膜で反射した光を前方に向けて照射している。このため、反射面で光の損失が生じて光の利用効率の低下を招くという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光源からの光を高効率で利用するレンズ体の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のレンズ体は、光源の前方に配置され前記光源からの光を車両の前後方向に延びる前後基準軸に沿って前方に出射するレンズ体において、前記光源からの光を内部に入射させる入射部と、前記入射部から入射した光を全反射する第１反射面と、前記第１反射面で全反射された光の少なくとも一部を全反射する第２反射面と、内部を通過した光を前方に出射する出射面と、を備え、前記第１反射面は、前後方向に沿って延びる長軸に対し回転対称な楕円球形状を含み、前記第１反射面の楕円形状が構成する第１および第２の焦点のうち後方に位置する前記第２の焦点は、前記光源の近傍に位置し、前記第２反射面は、前記第１の焦点から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びており、前記第１反射面で全反射された光のうち前記第２反射面で反射されることなく前記出射面に達した光および前記第２反射面で全反射されて前記出射面に達した光がそれぞれ前記出射面から出射して前方に照射されることを特徴とする。

この構成によれば、入射部において光源からの光のうち光源の光軸に対して所定角度範囲の光（例えば、±６０°の範囲の相対強度が高い光）が集光する方向に屈折してレンズ体内部に入射する。これにより、当該所定角度範囲の光の第１反射面に対する入射角を臨界角以上とすることができる。さらに、上記の構成において、光源の光軸が、鉛直軸に対して傾斜することで、レンズ体内部に入射した光源からの光の第１反射面に対する入射角が臨界角以上となる。すなわち、上記の構成によれば、光源からの光が臨界角以上の入射角で第１反射面に入射するため、第１反射面に金属蒸着させる必要がなく、コスト削減を図ることができるとともに、蒸着面において生ずる反射損失を抑制して、光の利用効率を高めることができる。

また、この構成によれば、レンズ体は、第１の焦点から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びる第２反射面を有する。第２反射面は、第１反射面で内面反射された光のうち、第１の焦点より上側を通過しようとする光を下側に向けて反射する。第１の焦点より上側を通過しようとする光が、第２反射面で反射されることなくそのまま出射面に入射すると、出射面から下側に向かう光として出射される。第２反射面が設けられることで、このような光の光路を反転させて出射面から上側に向かう光として出射させることができる。すなわち、上記の構成によれば、下端縁にカットオフラインを含む配光パターンを形成することができる。下端縁にカットオフラインを形成する配光パターンを備えたレンズ体を車両灯具として用いる場合、カットオフラインより下側の領域に対応する車両近傍の路面の明るさを抑制できる。車両近傍の路面が明るすぎる場合、運転者にとって車両から遠い領域が相対的に暗く感じてしまう。車両近傍の明るさを抑制することで、車両から遠い領域を十分に明るく感じさせる配光パターンを実現できる。このような配光パターンは、例えばハイビーム用配光パターン又はフォグランプ用配光パターンとして採用できる。

上記のレンズ体において、前記出射面は、前記車両の左右方向に垂直な面に沿う断面に、前記前後基準軸と平行な光軸を有し前記第１の焦点の近傍に位置する点を出射面焦点とする凸形状を有し、前記車両の上下方向に垂直な面に沿う断面に、左右方向に互いに隣り合う第１左右方向出射領域と第２左右方向出射領域とを有し、前記第１左右方向出射領域は、前記第１の焦点を通過して入射した光を前記前後基準軸に近づける方向に屈折させ、前記第２左右方向出射領域は、前記第１の焦点を通過して入射した光を前記前後基準軸から遠ざける方向に屈折させる構成を採用してもよい。

この構成によれば、出射面の前後方向および左右方向に沿う断面には、第１左右方向出射領域と第２左右方向出射領域とが設けられている。出射面に入射する光は、楕円球状の第１反射面において反射されているために、第１の焦点の近傍を通過する。第１左右方向出射領域は、第１の焦点を通過して入射した光を、前後に延びる前後基準軸に近づける方向に屈折させて出射する。一方で、第２左右方向出射領域は、第１の焦点を通過して入射した光を、前後に延びる前後基準軸から遠ざける方向に屈折させて出射する。すなわち、上記の構成によれば、出射面に、それぞれ左右の異なる方向に出射する領域が設けられているために、左右方向に幅広く照射することが可能となる。

上記のレンズ体において、前記出射面は、前記第１の焦点の近傍を通過した光が、前記前後基準軸と少なくとも鉛直方向に関して略平行となる方向に出射するように、その面形状が構成されていてもよい。

この構成によれば、出射面の面形状は、出射面焦点を通過した光を前後基準軸と略平行な方向に出射するように構成されている。レンズ体の形成する配光パターンは、前後基準軸の先に延びるカットオフラインを有する。上記の構成によれば、カットオフライン付近を相対的に明るくして最も照度の高い領域とすることができる。

上記のレンズ体において、前記第２左右方向出射領域は、上下方向から見て中央部が窪んだ凹形状を構成し、前記第１左右方向出射領域は、前記第２左右方向出射領域の左右方向両側にそれぞれ位置する凸形状を構成してもよい。

この構成によれば、出射面には、上下方向から見て前後基準軸と重なる中央側が凹形状をなす第２左右方向出射領域が配置され、第２左右方向出射領域の左右両側に凸形状をなす第１左右方向出射領域が配置される。これにより、前後基準軸に対し左右両側に向かって光を幅広く照射することができる。

上記のレンズ体において、前記第１反射面の前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の距離及び離心率と、前記第１反射面の長軸の前記前後基準軸に対する角度と、前記光源の光軸の前記前後基準軸に対する角度と、は、前記第１反射面で全反射されるように設定されていてもよい。

この構成によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

上記のレンズ体において、前記第１反射面の長軸は、前記前後基準軸に対して傾斜し、前記第２の焦点が前記第１の焦点より下側に位置していてもよい。

この構成によれば、前記長軸が、第２の焦点側を下側として傾斜することで、光源から光が第１反射面および第２反射面で内面反射された光が前記出射面によって捕捉されやすくなる。加えて、上記の構成によれば、光源から第１反射面に入射する光の入射角が臨界角以上となりやすく、第１反射面で全反射を実現しやすくなる。上記構成によれば、これらの作用により、光の利用効率を高めることができる。

上記のレンズ体において、前記第２反射面は、前記第１反射面で全反射された光のうち前記第２反射面で全反射された光が前記出射面によって捕捉されるように前記前後基準軸に対する角度が設定されていてもよい。

この構成によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

上記のレンズ体において、前記第２反射面は、前記第１反射面で全反射されるとともに前記第２反射面で全反射されることなく前記出射面に達する光を遮らないように前記前後基準軸に対する角度と前後方向に沿う長さが設定されていてもよい。

この構成によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

また、本発明の車両用灯具は、上記レンズ体と、前記光源と、を備える。

この構成によれば、上述したそれぞれの効果を奏する車両用灯具を提供できる。

本発明によれば、光源からの光を高効率で利用するとともに、光を左右方向に効果的に分散する車両用灯具に採用可能なレンズ体およびこれを備えた車両用灯具を提供することが可能となる。

第１実施形態の車両用灯具の断面図。 第１実施形態の車両用灯具の部分断面図。 図３（ａ）は第１実施形態のレンズ体の上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は斜視図、図３（ｄ）は側面図。 第１実施形態のレンズ体のＹＺ平面に沿う断面図。 図５（ａ）は第１実施形態の光源およびレンズ体の入射面の近傍の部分拡大図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部の拡大図。 第１実施形態のレンズ体の断面模式図であって、光源中心点から照射された光の光路を示す。 第１実施形態のレンズ体の断面模式図であって、光源前端点から照射された光の光路を示す。 第１実施形態のレンズ体の断面模式図であって、光源後端点から照射された光の光路を示す。 第１実施形態のレンズ体のＸＹ平面に沿う断面図。 第１実施形態の変形例１のレンズ体のＹＺ平面に沿う断面図。 図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第１実施形態のレンズ体の出射面のそれぞれ異なる領域から照射された光の配光パターンを示す。 図１２（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態のレンズ体において第２反射面で内面反射されない光路をたどった光の配光パターンと、内面反射された光路をたどった光の配光パターンと、を示す。 第１実施形態のレンズ体の出射面の配光パターンを示す。 図１４（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の変形例１のレンズ体において第２反射面で内面反射されない光路をたどった光の配光パターンと、内面反射された光路をたどった光の配光パターンと、を示す。 第１実施形態の変形例１のレンズ体の出射面の配光パターンを示す。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態であるレンズ体４０およびレンズ体４０を備えた車両用灯具１０について、図面を参照しながら説明する。

以下の説明において、前後方向とは、レンズ体４０又は車両用灯具１０が搭載される車両の前後方向を意味し、車両用灯具１０は、前方に向かって光を照射するものとする。さらに前後方向は、特に断りのない場合は、水平面内の一方向であるものとする。さらに、左右方向とは、特に断りのない場合は、水平面内の一方向であり、前後方向と直交する方向である。
本明細書において、前後方向に延びる（又は前後に延びる）、とは、厳密に前後方向に延びる場合に加えて、前後方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。同様に、本明細書において、左右方向に延びる（又は左右に延びる）、とは、厳密に左右方向に延びる場合に加えて、左右方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｙ軸方向は上下方向（鉛直方向）であり、＋Ｙ方向が上方向である。また、Ｚ軸方向は前後方向であり、＋Ｚ方向が前方向（前方）である。さらに、Ｘ軸方向は、左右方向である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

また、以下の説明において、２つの点が「近傍に位置する」とは、２つの点が単に近い位置にある場合を指すのみならず、２つの点が互いに一致する場合を含む。

図１は、車両用灯具１０の断面図である。また、図２は、車両用灯具１０の部分断面図である。
図１に示すように、車両用灯具１０は、レンズ体４０と、発光装置２０と、発光装置２０を冷却するヒートシンク３０と、を備えている。車両用灯具１０は、発光装置２０から照射された光を、レンズ体４０を介して前方に出射する。

図２に示すように、発光装置２０は、光軸ＡＸ_２０に沿って、光を照射する。発光装置２０は、半導体レーザー素子２２と、集光レンズ２４と、波長変換部材（光源）２６と、これらを保持する保持部材２８と、を有する。半導体レーザー素子２２、集光レンズ２４および波長変換部材２６は、光軸ＡＸ_２０に沿ってこの順に配置されている。

半導体レーザー素子２２は、青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザー光を放出するレーザーダイオード等の半導体レーザー光源である。半導体レーザー素子２２は、例えば、ＣＡＮタイプのパッケージに実装、封止されている。半導体レーザー素子２２は、ホルダ等の保持部材２８に保持されている。なお、他の実施形態として、半導体レーザー素子２２に代えて、ＬＥＤ素子等の半導体発光素子を用いてもよい。

集光レンズ２４は、半導体レーザー素子２２からのレーザー光を集光する。集光レンズ２４は、半導体レーザー素子２２と波長変換部材２６との間に位置する。

波長変換部材２６は、例えば、発光サイズが０．４×０．８ｍｍの矩形板状の蛍光体によって構成されている。波長変換部材２６は、半導体レーザー素子２２から、例えば５〜１０ｍｍ程度、離間した位置に配置されている。波長変換部材２６は、集光レンズ２４によって集光されたレーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する。より具体的には、波長変換部材２６は、青色域のレーザー光を黄色光に変換する。波長変換部材２６により変換された黄色色の光は、波長変換部材２６を透過した青色域のレーザー光と混色して、白色光（疑似白色光）として放出される。したがって、波長変換部材２６は、白色光を放出する光源として機能する。以下、波長変換部材２６のことを光源２６とも称する。

光源２６から照射された光は、後段に説明する入射面４２に入射してレンズ体４０の内部を進行し、後段において説明する第１反射面４４（図１参照）で内面反射される。
光源２６の光軸ＡＸ_２６は、発光装置２０の光軸ＡＸ_２０と一致する。図１に示すように、光軸ＡＸ_２６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる鉛直軸Ｖに対して角度θ１傾斜している。したがって、光軸ＡＸ_２６は、車両の前後方向に延びる前後基準軸ＡＸ_４０に対して９０°−θ１の角度で傾斜している。鉛直軸Ｖに対する光軸ＡＸ_２６の角度θ１は、入射面４２からレンズ体４０内部に入射した光源からの光の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となるように、設定されている。

図３（ａ）はレンズ体４０の上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は斜視図、図３（ｄ）は側面図である。図４は、ＹＺ平面に沿うレンズ体４０の断面図である。

レンズ体４０は、前後基準軸ＡＸ_４０に沿って延びた形状を有する中実の多面レンズ体である。なお本実施形態において、前後基準軸ＡＸ_４０は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に延び、後段で説明するレンズ体４０の出射面４８の中心を通過する基準となる軸である。レンズ体４０は、光源２６の前方に配置される。レンズ体４０は、後方を向く後端部４０ＡＡと、前方を向く前端部４０ＢＢと、を含む。また、レンズ体４０は、図３に示すように、前端部４０ＢＢと後端部４０ＡＡとの間で、左右方向に延びる固定部４１を有する。レンズ体４０は、固定部４１において、車両に固定される。

レンズ体４０は、例えば、ポリカーボネイトやアクリル等の透明樹脂やガラスなど、空気よりも屈折率の高い材質のものを用いることができる。また、レンズ体４０に透明樹脂を用いた場合は、金型を用いた射出成形によってレンズ体４０を形成することが可能である。

レンズ体４０は、入射面（入射部）４２と、第１反射面４４と、第２反射面４６と、出射面４８と、を有する。入射面４２及び第１反射面４４は、レンズ体４０の後端部４０ＡＡに位置する。また、出射面４８は、レンズ体４０の前端部４０ＢＢに位置する。第２反射面４６は、後端部４０ＡＡと前端部４０ＢＢとの間に位置する。

レンズ体４０は、後端部４０ＡＡに位置する入射面４２からレンズ体４０内部に入射した光源２６からの光を前後基準軸ＡＸ_４０に沿って前端部４０ＢＢに位置する出射面４８から前方に出射する。

図５（ａ）は、光源２６およびレンズ体４０の入射面４２の近傍の部分拡大図である。
光源２６は、所定の面積を持つ発光面を有する。このため、光源２６から照射された光は、発光面内の各点から放射状に広がる。レンズ体４０の内部を通過する光は、発光面内の各点から出射された光ごとに異なる光路をたどる。本明細書では、発光面の中心（すなわち光源２６の中心）である光源中心点２６ａと、前方側の端点である光源前端点２６ｂと、後方側の端点である光源後端点２６ｃと、から照射される光の光路に着目して説明を行う。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部の拡大図であり光源中心点２６ａから出射した光の経路を示す図である。本明細書では、光源中心点２６ａから入射面４２において屈折してレンズ体４０内部に入射した光を逆方向に延長した場合の交点を仮想光源位置Ｆ_Ｖとして設定する。仮想光源位置Ｆ_Ｖは、レンズ体４０の内部に一体的に光源が配置されていると仮定した場合の光源の位置である。なお、本実施形態において、入射面４２は平面であり、レンズ面ではないために、レンズ体４０内部に入射した光を逆方向に延長しても一点には交差しない。より具体的には、光軸Ｌから離れるに従い光軸Ｌ上の後方で交差する。このため、最も光軸Ｌに近い光路が交差する交点を仮想光源位置Ｆ_Ｖとする。

図５（ｂ）に示すように、入射面４２は、光源２６からの光Ｒａｙ_２６ａのうち所定角度範囲ψの光が集光する方向に屈折してレンズ体４０内部に入射する面である。ここで所定角度範囲ψの光とは、光源２６から照射される光のうち、光源２６の光軸ＡＸ_２６に対して例えば±６０°の範囲の相対強度が高い光を意味する。本実施形態において、入射面４２は、光源２６の発光面（図５（ｂ）中、光源前端点２６ｂと光源後端点２６ｃとを結ぶ直線参照）に対して平行な平面形状（又は曲面形状）の面として構成されている。なお、入射面４２の構成は、本実施形態の構成に限定されない。例えば、入射面４２は、前後基準軸ＡＸ_４０を含む鉛直面（及びこれに平行な平面）による断面形状が直線形状、かつ、前後基準軸ＡＸ_４０に直交する平面による断面形状が光源２６に向かって凹の円弧形状の面であってもよいし、それ以外の面であってもよい。前後基準軸ＡＸ_４０に直交する平面による断面形状は、ハイビーム用配光パターンＰＡの左右方向の分布を考慮した形状とされている。

図６〜図８は、レンズ体４０の断面模式図であって、図６は、光源中心点２６ａから照射された光の光路を示し、図７は、光源前端点２６ｂから照射された光の光路を示し、図８は、光源後端点２６ｃから照射された光の光路を示す。

図６に示すように、光源中心点２６ａから照射された光は、第１反射面４４において内面反射されて主に第１の焦点Ｆ１_４４に集光された後に、出射面４８から前方に向かって前後基準軸ＡＸ_４０と平行に出射される。
図７に示すように、光源前端点２６ｂから照射された光は、第１反射面４４において内面反射されて第１の焦点Ｆ１_４４より下側を通過して、出射面４８から前方の上側に向けて出射される。
図８に示すように、光源後端点２６ｃから照射された光は、第１反射面４４において内面反射されて第１の焦点Ｆ１_４４より上側に向かう。さらに、第１の焦点Ｆ１_４４より上側に位置する第２反射面４６において下側に向けて内面反射された後に、出射面４８から前方の下側に向けて出射される。
以下、レンズ体４０の各構成について、図６〜図８を基に説明する。

＜第１反射面＞
第１反射面４４は、入射面４２からレンズ体４０内部に入射した光源２６からの光を内面反射（全反射）する面である。第１反射面４４は、前後方向に沿って延びる長軸ＡＸ_４４に対し回転対称な楕円球形状を含む。第１反射面４４の楕円形状は、第１の焦点Ｆ１_４４および第２の焦点Ｆ２_４４を長軸ＡＸ_４４上に構成する。

第２の焦点Ｆ２_４４は、第１の焦点Ｆ１_４４に対して後方に位置する楕円焦点である。第２の焦点Ｆ２_４４は、仮想光源位置Ｆ_Ｖの近傍に位置する。すなわち、第２の焦点Ｆ２_４４は、光源２６の近傍に位置する。楕円の性質により、一方の焦点から照射された光は、他方の焦点に集光する。したがって、図６に示すように、光源中心点２６ａから照射された光は、入射面４２を介してレンズ体４０の内部に進行して、第１の焦点Ｆ１_４４に集光する。第１の焦点Ｆ１_４４は、後段に説明する出射面４８の出射面焦点Ｆ_４８の近傍に位置する。これにより、第１反射面４４は、内面反射した光源中心点２６ａからの光を、出射面４８の出射面焦点Ｆ_４８近傍に集光するように、その面形状が構成されている。

第１反射面４４の第１の焦点Ｆ１_４４と第２の焦点Ｆ２_４４の間の距離及び離心率と、第１反射面４４の長軸ＡＸ_４４の前後基準軸ＡＸ_４０に対する角度（後段において説明する角度θ２）と、光源２６の光軸ＡＸ_２６の前後基準軸ＡＸ_４０に対する角度（上述した９０°−θ１）は、第１反射面４４で全反射されるように設定されている。さらにこれらは、第１反射面４４で内面反射されて出射面４８の出射面焦点Ｆ_４８近傍に集光する光源２６からの光が出射面４８によって捕捉されるように、定められている。これにより、出射面４８によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

図６に示すように、長軸ＡＸ_４４は、前後基準軸ＡＸ_４０に対して角度θ２で、傾斜している。長軸ＡＸ_４４は、第２の焦点Ｆ２_４４が第１の焦点Ｆ１_４４より下側となるように、前方に向かうに従って上側に傾く。長軸ＡＸ_４４が、第２の焦点Ｆ２_４４側を下側として傾斜することで、第１反射面４４で内面反射された光の前後基準軸ＡＸ_４０に対する角度が浅くなる。これにより、光源前端点２６ｂから照射され第１反射面４４で内面反射された光は、出射面４８によって捕捉されやすくなる。したがって、長軸ＡＸ_４４を前後基準軸ＡＸ_４０に対して傾斜させない場合（つまり、角度θ２＝０°の場合）と比べ、出射面４８のサイズを小さくでき、かつ、出射面４８により多くの光を捕捉させることができる。加えて、長軸ＡＸ_４４が、第２の焦点Ｆ２_４４側を下側として傾斜することで、光源２６から第１反射面４４に入射する光の入射角が臨界角以上となりやすい。したがって、第１反射面４４で光源２６からの光が全反射しやすくなり、光の利用効率を高めることができる。

＜第２反射面＞
第２反射面４６は、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光の少なくとも一部を内面反射（全反射）する面である。第２反射面４６は、第１の焦点Ｆ１_４４から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びた反射面として構成されている。本実施形態において、第２反射面４６は、前後基準軸ＡＸ_４０と平行に延びる平面形状を有する。

図８に示すように、第２反射面４６は、第１反射面４４で内面反射された光のうち、第１の焦点Ｆ１_４４より上側を通過しようとする光の一部を下側に向けて反射する。第１の焦点Ｆ１_４４より上側を通過しようとする光が、第２反射面４６で反射されることなくそのまま出射面４８に入射すると、出射面４８から下側を向かう光として出射される。第２反射面４６が設けられることで、このような光の光路を反転させて出射面４８の下側に入射させて上側を向かう光として出射させることができる。すなわち、レンズ体４０は、第２反射面４６が設けられていることにより、出射面４８から下側に向かおうとする光の光路を反転させて、下端縁にカットオフラインＣＬを含む配光パターンを形成することができる。第２反射面４６の前端縁４６ａは、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光の一部を遮光してハイビーム用配光パターンＰのカットオフラインＣＬを形成するエッジ形状を含んでいる。第２反射面４６の前端縁４６ａは、第１の焦点Ｆ１_４４の近傍に配置されている。

第２反射面４６は、前後基準軸ＡＸ_４０に対して、平行であっても傾斜していてもよい。ここで、前後基準軸ＡＸ_４０に対する第２反射面４６の角度を、角度θ３（不図示）として説明する。なお、本実施形態では、角度θ３＝０°である。

＜出射面＞
出射面４８は前方に向かって凸のレンズ面である。出射面４８は、内部を通過した光（すなわち、第１反射面４４で内面反射された光および第１反射面４４と第２反射面４６とでそれぞれ内面反射された光）を前方に出射する。

図４に示すように、出射面４８は、車両の左右方向に垂直な面（ＸＺ平面）に沿う断面に、凸形状（凸レンズ形状）を構成する。出射面４８は、第１の焦点Ｆ１_４４の近傍に位置する出射面焦点Ｆ_４８を構成する。したがって、第１反射面４４で内面反射されて第１の焦点Ｆ１_４４に集光した複数の光の光路は、出射面４８に入射することで、少なくとも鉛直方向に関し、互いに平行に出射される。
また、本実施形態において、出射面４８は、前後基準軸ＡＸ_４０と一致する光軸Ｌを有する。なお、出射面４８の光軸Ｌは、前後基準軸ＡＸ_４０と平行であれば必ずしも一致していなくてもよい。これにより、出射面焦点Ｆ_４８を通過して、出射面４８に入射した光は、少なくとも鉛直方向に関し、前後基準軸ＡＸ_４０と平行に出射される。すなわち、出射面４８は、第１の焦点Ｆ１_４４の近傍を通過した光が、少なくとも鉛直方向に関し、前後基準軸ＡＸ_４０と略平行となる方向に出射するように、その面形状が構成されている。

図９は、レンズ体４０のＸＹ平面に沿う断面図であり、光源中心点２６ａから照射された光の光路を示す。
図９に示すように、上下方向に垂直な面（ＸＹ平面）に沿う断面に、２つの第１左右方向出射領域４８ｃと１つの第２左右方向出射領域４８ｄとを有する。第１左右方向出射領域４８ｃおよび第２左右方向出射領域４８ｄは、左右方向に互いに隣り合う。より具体的には、第２左右方向出射領域４８ｄは、上下方向から見て出射面４８の中央に位置し、第１左右方向出射領域４８ｃは、第２左右方向出射領域４８ｄの左右方向両側に位置する。また、第１左右方向出射領域４８ｃおよび第２左右方向出射領域４８ｄにより構成される出射面４８の上下方向に垂直な面（ＸＹ平面）に沿う断面は、前後基準軸ＡＸ_４０に対し左右対称な形状を有する。

第１左右方向出射領域４８ｃは、凸形状（凸レンズ形状）を構成する。第１左右方向出射領域４８ｃは、第１の焦点Ｆ１_４４を通過して入射した光を前後基準軸ＡＸ_４０に近づける方向に屈折させる。
第２左右方向出射領域４８ｄは、上下方向から見て中央部が窪んだ凹形状（凹レンズ形状）を構成する。より具体的には、第２左右方向出射領域４８ｄは、上下方向から見て前後基準軸ＡＸ_４０と重なる位置が最も窪んだ凹形状を構成する。第２左右方向出射領域４８ｄは、第１の焦点Ｆ１_４４を通過して入射した光を前後基準軸ＡＸ_４０から遠ざける方向に屈折させる。

出射面４８に入射する光は、楕円球状の第１反射面４４で内面反射されているため、第１の焦点Ｆ１_４４の近傍を通過する。第１左右方向出射領域４８ｃおよび第２左右方向出射領域４８ｄは、第１の焦点Ｆ１_４４を通過して入射した光を、それぞれ左右の異なる方向に出射するために、左右を幅広く照らすことができる。加えて、本実施形態の出射面４８は、前後基準軸ＡＸ_４０に対し、中央側に凹形状をなす第２左右方向出射領域４８ｄが配置され、その外側に凸形状をなす第１左右方向出射領域４８ｃが配置される。これにより、前後基準軸ＡＸ_４０に対し左右両側を幅広く照射できる。さらに、出射面４８は、第１左右方向出射領域４８ｃおよび第２左右方向出射領域４８ｄが、前後基準軸に対して左右対称に配置されことで、前後基準軸ＡＸ_４０に対し左右対称な配光パターンを形成できる。

本実施形態によれば、入射面４２において光源２６からの光のうち光源２６の光軸ＡＸ_２６に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折してレンズ体内部に入射する。これにより、所定角度範囲の光の第１反射面４４に対する入射角を臨界角以上とすることができる。さらに、光源２６の光軸ＡＸ_２６が、鉛直軸Ｖ（図１参照）に対して傾斜することで、レンズ体４０の内部に入射した光源２６からの光の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となる。すなわち、光源２６からの光を臨界角以上の入射角で第１反射面４４に入射させることができる。これにより、第１反射面４４に金属蒸着させる必要がなく、コスト削減を図ることができるとともに、蒸着面において生ずる反射損失を抑制して、光の利用効率を高めることができる。

また本実施形態によれば、下端縁にカットオフラインＣＬを含むハイビーム用の配光パターンＰＡを形成できる。したがって、車両用灯具１０を用いることで、カットオフラインＣＬより下側の領域に対応する車両近傍の路面の明るさを抑制できる。車両近傍の路面が明るすぎる場合、運転者にとって車両から遠い領域が相対的に暗く感じてしまう。車両近傍の明るさを抑制することで、運転者にとって車両から遠い領域を十分に明るく感じさせることができる。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の実施形態では、ハイビーム用配光パターンＰ（図１３参照）を形成するように構成されたレンズ体４０に適用した例について説明した。しかしながら、例えば、フォグランプ用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体や、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体やそれ以外のレンズ体に適用することもできる。

また、上述の実施形態では、第１反射面４４の長軸ＡＸ_４４を前後基準軸ＡＸ_４０に対して角度θ２傾斜させたが、これに限らず、第１反射面４４の長軸ＡＸ_４４（長軸）を長軸ＡＸ_４４に対して傾斜させなくてもよい（つまり、角度θ２＝０°でもよい）。このような場合であっても、出射面４８のサイズを大きくすることで、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光を効率よく取り込むことができる。

（変形例１）
次に、第１実施形態の変形例１のレンズ体１４０について説明する。図１０は、レンズ体１４０の断面模式図であって、光源後端点２６ｃから照射された光の光路を示す。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態のレンズ体１４０は、上述の実施形態のレンズ体４０と同様に、入射面（入射部）４２と、第１反射面４４と、第２反射面１４６と、出射面４８と、を有する。入射面４２及び第１反射面４４は、レンズ体１４０の後端部１４０ＡＡに位置する。また、出射面４８は、レンズ体１４０の前端部１４０ＢＢに位置する。本変形例のレンズ体１４０は、第１実施形態と比較して、第２反射面１４６が前後基準軸ＡＸ_１４０に対して傾斜角度θ３で傾斜している点が主に異なる。なお本変形例において、前後基準軸ＡＸ_１４０は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に延び、レンズ体１４０の出射面４８の中心を通過する基準となる軸である。本変形例の前後基準軸ＡＸ_１４０は、第１実施形態の前後基準軸ＡＸ_４０と対応する軸である。

第２反射面１４６は、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光の少なくとも一部を内面反射（全反射）する面である。第２反射面１４６は、第１の焦点Ｆ１_４４から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びた反射面として構成されている。本変形例において、第２反射面１４６は、後方から前方に向かうに従い下側に傾くように前後基準軸ＡＸ_１４０に対して角度θ３で傾斜する。本変形例において、角度θ３は、例えば５°である。

前後基準軸ＡＸ_１４０に対する第２反射面１４６の角度θ３は、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光のうち第２反射面１４６に入射する光が当該第２反射面１４６で内面反射され、かつ、その反射光が出射面４８に高効率で取り込まれるように定められることが好ましい。本変形例において、前後基準軸ＡＸ_１４０は、第２反射面１４６が後方から前方に向かうに従い下側に傾いて形成されていることで、出射面４８によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。すなわち、本変形例に示すように、前後基準軸ＡＸ_１４０に対する第２反射面１４６の角度θ３は、第２反射面１４６で内面反射された光が出射面４８によって十分捕捉され得る角度となるように設定されることが好ましい。
また、前後基準軸ＡＸ_１４０に対する第２反射面１４６の角度θ３は、第１反射面４４で内面反射されるとともに第２反射面１４６で内面反射されることなく出射面４８に達する光が遮られない角度となるように設定されることが好ましい。同様に、第２反射面１４６の前後方向に沿う長さ（すなわち、第２反射面１４６の前端縁１４６ａおよび後端縁１４６ｂの位置）は、第１反射面４４で内面反射されるとともに第２反射面１４６で内面反射されることなく出射面４８に達する光が遮られないように設定されることが好ましい。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（第１実施形態のシミュレーション）
上述した第１実施形態のレンズ体４０について、レンズ体４０に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンのシミュレーションを行った。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、レンズ体４０の出射面４８のそれぞれ異なる領域から照射された光の配光パターンである。
図１１（ａ）は、上側から見て、前後基準軸ＡＸ_４０の左側に位置する第２左右方向出射領域４８ｄから照射された光の配光パターンＰ４８ｄＬである。
図１１（ｂ）は、上側から見て、前後基準軸ＡＸ_４０の右側に位置する第２左右方向出射領域４８ｄから照射された光の配光パターンＰ４８ｄＲである。
図１１（ｃ）は、上側から見て、前後基準軸ＡＸ_４０の左側に位置する第１左右方向出射領域４８ｃから照射された光の配光パターンＰ４８ｃＬである。
図１１（ｄ）は、上側から見て、前後基準軸ＡＸ_４０の右側に位置する第１左右方向出射領域４８ｃから照射された光の配光パターンＰ４８ｃＲである。
図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、各領域から照射された光は、異なる方向に分布を持つことがわかる。

図１２（ａ）は、レンズ体４０の入射面４２から入射した光のうち、第１反射面４４で全反射され第２反射面４６で反射されることなく出射面４８から前方に照射された光の配光パターンＰ４４Ａである。
図１２（ｂ）は、レンズ体４０の入射面４２から入射した光のうち、第１反射面４４で前反射され、さらに第２反射面４６で全反射され出射面４８から前方に照射された光の配光パターンＰ４６Ａである。
図１２（ａ）の配光パターンＰ４４Ａおよび図１２（ｂ）の配光パターンＰ４６Ａの下端線は、略一致し、カットオフラインＣＬを構成する。また、図１２（ｂ）の配光パターンＰ４６Ａは、レンズ体４０の内部で第２反射面４６により光が全反射されたことで、カットオフラインＣＬを基準線として下側から上側に折り返されたように構成されている。

図１３は、レンズ体４０の前方においてレンズ体４０に正対した仮想鉛直スクリーンに対し照射された配光パターンＰＡのシミュレーション結果である。配光パターンＰＡは、図１１（ａ）〜（ｄ）の配光パターンＰ４８ｄＬ、Ｐ４８ｄＲ、Ｐ４８ｃＬ、Ｐ４８ｃＲを重ね合わせた配光パターンである。また、配光パターンＰＡは、図１２（ａ）、（ｂ）の配光パターンＰ４４Ａ、Ｐ４６Ａを重ね合わせた配光パターンである。
図１３に示すように、配光パターンＰＡは、幅広くかつバランスよく前方を照射できていることがわかる。また、配光パターンＰＡは、下端縁にカットオフラインＣＬが形成されていることが確認された。

（第１実施形態の変形例のシミュレーション）
上述した変形例のレンズ体１４０について、レンズ体１４０に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンのシミュレーションを行った。

図１４（ａ）は、レンズ体１４０の入射面４２から入射した光のうち、第１反射面４４で全反射され第２反射面１４６で反射されることなく出射面４８から前方に照射された光の配光パターンＰ４４Ｂである。
図１４（ｂ）は、レンズ体１４０の入射面４２から入射した光のうち、第１反射面４４で前反射され、さらに第２反射面１４６で全反射され出射面４８から前方に照射された光の配光パターンＰ１４６Ｂである。
図１４（ａ）の配光パターンＰ４４Ｂおよび図１４（ｂ）の配光パターンＰ１４６Ｂの下端線は、略一致し、カットオフラインＣＬを構成する。

図１５は、レンズ体１４０の前方においてレンズ体１４０に正対した仮想鉛直スクリーンに対し照射された配光パターンＰＢのシミュレーション結果である。配光パターンＰＢは、図１４（ａ）、（ｂ）の配光パターンＰ４４Ｂ、Ｐ１４６Ｂを重ね合わせた配光パターンである。
図１５に示すように、配光パターンＰＢは、幅広くかつバランスよく前方を照射できていることがわかる。また、配光パターンＰＢは、下端縁にカットオフラインＣＬが形成されていることが確認された。

１０…車両用灯具、２６…波長変換部材（光源）、４０，１４０…レンズ体、４２…入射面（入射部）、４４…第１反射面、４６，１４６…第２反射面、４６ａ，１４６ａ…前端縁、４８…出射面、４８ｃ…第１左右方向出射領域、４８ｄ…第２左右方向出射領域、４０ＡＡ…後端部、４０ＢＢ…前端部、ＡＸ_４０…前後基準軸、ＡＸ_４４…長軸、ＣＬ…カットオフライン、Ｆ_４８…出射面焦点、Ｆ１_４４…第１焦点、Ｆ２_４４…第２焦点、

Claims (9)

1. 光源の前方に配置され前記光源からの光を車両の前後方向に延びる前後基準軸に沿って前方に出射するレンズ体において、
   前記光源からの光を内部に入射させる入射部と、
   前記入射部から入射した光を全反射する第１反射面と、
   前記第１反射面で全反射された光の少なくとも一部を全反射する第２反射面と、
   内部を通過した光を前方に出射する出射面と、を備え、
   前記第１反射面は、前後方向に沿って延びる長軸に対し回転対称な楕円球形状を含み、
   前記第１反射面の楕円形状が構成する第１および第２の焦点のうち後方に位置する前記第２の焦点は、前記光源の近傍に位置し、
   前記第２反射面は、前記第１の焦点から上方向に所定位置離れた点から後方に向かって延びており、
   前記第１反射面で全反射された光のうち前記第２反射面で反射されることなく前記出射面に達した光および前記第２反射面で全反射されて前記出射面に達した光がそれぞれ前記出射面から出射して前方に照射される、レンズ体。
2. 前記出射面は、
   前記車両の左右方向に垂直な面に沿う断面に、前記前後基準軸と平行な光軸を有し前記第１の焦点の近傍に位置する点を出射面焦点とする凸形状を有し、
   前記車両の上下方向に垂直な面に沿う断面に、左右方向に互いに隣り合う第１左右方向出射領域と第２左右方向出射領域とを有し、
   前記第１左右方向出射領域は、前記第１の焦点を通過して入射した光を前記前後基準軸に近づける方向に屈折させ、
   前記第２左右方向出射領域は、前記第１の焦点を通過して入射した光を前記前後基準軸から遠ざける方向に屈折させる、請求項１に記載のレンズ体。
3. 前記出射面は、前記第１の焦点の近傍を通過した光が、前記前後基準軸と少なくとも鉛直方向に関して略平行となる方向に出射するように、その面形状が構成されている請求項２に記載のレンズ体。
4. 前記第２左右方向出射領域は、上下方向から見て中央部が窪んだ凹形状を構成し、
   前記第１左右方向出射領域は、前記第２左右方向出射領域の左右方向両側にそれぞれ位置する凸形状を構成する、請求項２又は３に記載のレンズ体。
5. 前記第１反射面の前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の距離及び離心率と、前記第１反射面の長軸の前記前後基準軸に対する角度と、前記光源の光軸の前記前後基準軸に対する角度と、は、前記第１反射面で全反射されるように設定されている、請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ体。
6. 前記第１反射面の長軸は、前記前後基準軸に対して傾斜し、前記第２の焦点が前記第１の焦点より下側に位置している、請求項１〜５の何れか一項に記載のレンズ体。
7. 前記第２反射面は、前記第１反射面で全反射された光のうち前記第２反射面で全反射された光が前記出射面によって捕捉されるように前記前後基準軸に対する角度が設定される、請求項１〜６の何れか一項に記載のレンズ体。
8. 前記第２反射面は、前記第１反射面で全反射されるとともに前記第２反射面で全反射されることなく前記出射面に達する光を遮らないように前記前後基準軸に対する角度と前後方向に沿う長さが設定される、請求項７に記載のレンズ体。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のレンズ体と、前記光源と、を備えた車両用灯具。