JP4684952B2 - 車両用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

Description

本願発明は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズにより、その後方に配置された光源からの直射光を前方へ向けて偏向出射させるように構成された車両用前照灯の灯具ユニットに関するものである。

従来より、車両用前照灯の灯具ユニットとして、例えば「特許文献１」に記載されているように、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズにより、その後方に配置された光源からの直射光を前方へ向けて偏向出射させるように構成された、いわゆる直射型の灯具ユニットが知られている。

また「特許文献２」には、このような直射型の灯具ユニットにおいて、その凸レンズとして、光源からの直射光を、鉛直面内においては略平行光として出射させるとともに、水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるように構成されたものが記載されている。

特開２００５−４４６８３号公報 特開２００５−１０８５５５号公報

上記「特許文献２」に記載された灯具ユニットを採用することにより、横長配光パターンを形成することが可能となる。そして、この配光パターンを、ロービーム用配光パターンにおけるカットオフラインの下方近傍に形成するようにすれば、車両前方路面を幅広く照射することが可能となる。

しかしながら、このような構成を採用した場合においても、次のような問題がある。

すなわち、ロービームにおいて対向車ドライバにグレアを与えることなく自車ドライバの前方視認性を確保可能とするため、ロービーム用配光パターンのカットオフラインは、その自車線側カットオフラインが対向車線側カットオフラインに対して段上がりであるいは斜め上方へ延びるようにして形成されている。したがって、このロービーム用配光パターンのカットオフラインの下方近傍に単なる横長配光パターンを形成しただけでは、車両前方路面を幅広く照射することはできるが、その自車線側領域を遠方まで照射することはできず、このためロービームでの遠方視認性を十分に高めることができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、車両用前照灯の灯具ユニットとして直射型の灯具ユニットを採用した場合において、その照射光によりロービームでの遠方視認性を十分に高めることができる灯具ユニットを提供することを目的とするものである。

本願発明は、凸レンズの形状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、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズにより、該凸レンズの後方に配置された光源からの直射光を前方へ向けて偏向出射させるように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記凸レンズが、上記光源からの光を鉛直面内においては略平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるように構成されており、
上記凸レンズにおける上記光軸の左右両側の１対のレンズ領域のうち、いずれか一方のレンズ領域の少なくとも一部領域が、他方のレンズ領域に比して上記光源からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域として構成されており、
上記凸レンズの後方側表面に、上記上方偏向領域と上記他方のレンズ領域とを仕切る境界段差部が形成されている、ことを特徴とするものである。

上記「光軸」は、灯具ユニット前後方向に延びる軸線であれば、車両前後方向に延びる軸線と一致していてもよいし一致していなくてもよい。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子、あるいは放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。また、この「光源」は、光軸上に配置されていてもよいし、光軸上から外れた位置に配置されていてもよい。

上記「上方偏向領域」は、他方のレンズ領域に比して光源からの光を上方へ偏向させるように構成されているが、その上方偏向量の具体的な値は特に限定されるものではなく、例えば、０．３〜２°あるいは０．５〜１．５°程度の範囲内の値に設定することが可能である。また、この「上方偏向領域」は、凸レンズの後方側表面の一部を他の部分とは異なる表面形状に設定すること、あるいは凸レンズの前方側表面の一部を他の部分とは異なる表面形状に設定すること、さらには凸レンズの後方側表面の一部および前方側表面の一部をそれぞれ他の部分とは異なる表面形状に設定すること、のいずれによって構成するようにしてもよい。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズにより、その後方に配置された光源からの直射光を前方へ向けて偏向出射させ、これを鉛直面内においては略平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっているので、この灯具ユニットからの照射光により横長配光パターンを形成することができる。

その際、本願発明に係る灯具ユニットは、その凸レンズにおける光軸の左右両側の１対のレンズ領域のうち、いずれか一方のレンズ領域の少なくとも一部領域が、他方のレンズ領域に比して上記光源からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域として構成されているので、この上方偏向領域を透過して前方へ出射する光は、それ以外のレンズ領域からの出射光に比して上向きの光となる。このため、この灯具ユニットからの照射光により形成される横長配光パターンは、光軸に関して一方のレンズ領域側に位置する部分の上端縁が他方のレンズ領域側に位置する部分の上端縁に比して段上がりで形成されることとなる。

したがって、この横長配光パターンを、その一方のレンズ領域側に位置する部分がロービーム用配光パターンの自車線側カットオフライン側に位置するようにした状態で、ロービーム用配光パターンのカットオフラインの下方近傍に形成するようにすれば、車両前方路面を幅広く照射するようにした上で、その自車線側領域を遠方まで照射することができる。

このように本願発明によれば、車両用前照灯の灯具ユニットとして直射型の灯具ユニットを採用した場合において、その照射光によりロービームでの遠方視認性を十分に高めることができる。

上記構成において、凸レンズの後方側表面に、上方偏向領域と他方のレンズ領域とを仕切る境界段差部が形成された構成とすれば、凸レンズの前方側表面を滑らかな曲面で構成することができ、これにより灯具ユニットの意匠性を損なうことなく上記作用効果を得ることができる。

その際、上記境界段差部を、他方のレンズ領域から上方偏向領域へ向けて段上がりとなるように形成しておけば、この境界段差部に入射した光源からの光を、光軸に関して一方のレンズ領域側へ偏向させることができる。そしてこれにより、境界段差部に入射した光源からの光が、対向車線側カットオフラインの上方近傍の空間へ向けて出射して、対向車ドライバにグレア光を与えてしまうような事態が発生するのを未然に防止することができる。

上記構成において、灯具ユニットの光源として、下端縁が直線状に形成された発光チップを有する発光素子を用いるようにすれば、横長配光パターンの上端縁を発光チップの下端縁の反転投影像として高い明暗比で形成することができるので、この横長配光パターンをロービーム用配光パターンのカットオフラインに近接させて形成することができ、これにより車両前方路面の遠方視認性を一層高めることができる。

その際、上記発光素子を、その発光チップの下端縁を他方のレンズ領域から一方のレンズ領域へ向けて所定角度上向きに傾斜させるようにして配置すれば、横長配光パターンにおける段差部分を、発光チップの下端縁の反転投影像として高い明暗比を有する傾斜部として形成することができる。そしてこれにより、この横長配光パターンを、ロービーム用配光パターンのカットオフラインにさらに近接させることが可能となる。

また、上記発光素子の発光チップを、長方形の外形形状を有するものとすれば、その下端縁を長尺に形成することが可能となり、これによりその下端縁の反転投影像についても長尺に形成することが可能となる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

まず、本願発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１０を示す正面図である。また、図２は、図１のII-II
線断面図であり、図３は、図１のIII-III 線断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２と、この凸レンズの後方に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を光軸Ａｘ上において前方へ向けた状態で固定支持する支持プレート１６と、この支持プレート１６と凸レンズ１２とを連結するホルダ１８とからなり、その発光素子１４からの直射光を凸レンズ１２により前方へ向けて偏向出射させる直射型の灯具ユニットとして構成されている。

そして、この灯具ユニット１０は、図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で車両用前照灯の一部として用いられるようになっている。その際、この灯具ユニット１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線に対して３°程度下向きになるように配置され、ロービーム用配光パターンの一部を構成する横長配光パターンを形成するための光照射を行うようになっている。

発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、１×２ｍｍ角程度の長方形の発光面を有する発光チップ１４ａと、この発光チップ１４ａを支持する正方形の基板１４ｂとからなっている。その際、発光チップ１４ａは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。また、この発光チップ１４ａの基板１４ｂに対する実装は、灯具ユニット正面視において反時計方向に１５°回転した状態で行われている。

この発光素子１４の支持プレート１６への固定支持は、その発光チップ１４ａの外形形状を構成する長方形の長辺が該発光チップ１４ａの下端縁１４に位置するようにして基板１４ｂを正立させた状態、すなわち発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１が灯具ユニット正面視において水平線に対して１５°右上がりで延びるように配置された状態で行われている。

支持プレート１６は、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って配置されており、その後面には、上下方向に延びる複数の放熱フィン１６ａが形成されている。

凸レンズ１２は、前方側表面１２ａが凸面で後方側表面１２ｂが凹面の凸メニスカスレンズであって、発光素子１４からの光を鉛直面内においては平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっている。

これを実現するため、凸レンズ１２は、その鉛直面内における後側焦点Ｆが、発光素子１４の発光チップ１４ａの発光中心に位置設定されるとともに、その水平面内における後側焦点が、光軸Ａｘ上における後側焦点Ｆよりもある程度後方側の点に位置設定されている。

この凸レンズ１２における光軸Ａｘの左右両側の１対のレンズ領域１２Ｌ、１２Ｒのうち、左側（灯具ユニット正面視では右側、以下同様）に位置する左側レンズ領域１２Ｌの全域が、右側レンズ領域１２Ｒに比して発光素子１４からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域として構成されている。この上方偏向領域は、光軸Ａｘの上方側に位置する上方偏向領域１２Ｌ１と光軸Ａｘの下方側に位置する上方偏向領域１２Ｌ２とからなり、これら各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２からの出射光の上方偏向量は０．８°程度の値に設定されている。

これを実現するため、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂは、各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２に位置する部分が、それ以外の一般面とは異なる表面形状を有する上方偏向面１２Ｌ１ｂ、１２Ｌ２ｂで構成されている。そして、これら各上方偏向面１２Ｌ１ｂ、１２Ｌ２ｂと一般面との間には、各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２と右側レンズ領域１２Ｒとを仕切る境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２が形成されている。また、これら各上方偏向面１２Ｌ１ｂ、１２Ｌ２ｂ相互間にも、上方偏向領域１２Ｌ１と上方偏向領域１２Ｌ２とを仕切る境界段差部１２ｃ３が形成されている。

その際、各境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２は、右側レンズ領域１２Ｒから各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２へ向けて段上がりとなるように形成されている。また、境界段差部１２ｃ３は、上方偏向領域１２Ｌ１から上方偏向領域１２Ｌ２へ向けて段上がりとなるように形成されている。

凸レンズ１２の右側レンズ領域１２Ｒに入射した発光素子１４からの光は、図２に実線で示すように、鉛直面内においては光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射し、また、図３に実線で示すように、水平面内においては光軸Ａｘに関して右方向へ拡散する光として前方へ出射する。

一方、凸レンズ１２の左側レンズ領域１２Ｌを構成する各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２に入射した発光素子１４からの光は、図２に２点鎖線で示すように、鉛直面内においては光軸Ａｘに対して０．８°程度上向きの平行な光として前方へ出射し、また、図３に実線および２点鎖線で示すように、水平面内においては光軸Ａｘに関して左方向へ拡散する光として前方へ出射する。

図４（ａ）は、本実施形態に係る灯具ユニット１０から前方へ照射される光により灯具前方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横長配光パターンＰＡを示す図であり、同図（ｂ）は、この横長配光パターンＰＡを一部に含むロービーム用配光パターンＰＬ１を透視的に示す図である。

図４（ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬ１は、左配光のロービーム用配光パターンであって、基本配光パターンＰ０１と横長配光パターンＰＡとの合成配光パターンとして形成されている。

基本配光パターンＰ０１は、図示しないプロジェクタ型の灯具ユニットからの照射光により形成される配光パターンであって、上端部にカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するロービーム用配光パターンＰＬ１の基本的な形状を形成するようになっている。

カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、その対向車線側カットオフラインＣＬ１がＨ−Ｈ線（すなわち車両正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る水平線）のやや下方において水平に延びるように形成されており、その自車線側カットオフラインＣＬ２が、対向車線側カットオフラインＣＬ１からＨ−Ｈ線の上方近傍まで斜めに立ち上がった後、水平に延びるように形成されている。その際、自車線側カットオフラインＣＬ２の斜め立上り部ＣＬ２ａにおける立上り角度は１５°に設定されている。

基本配光パターンＰ０１において、対向車線側カットオフラインＣＬ１と自車線側カットオフラインＣＬ２の斜め立上り部ＣＬ２ａとの交点であるエルボ点Ｅの位置は、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されており、このエルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺ１が形成されている。

横長配光パターンＰＡは、Ｈ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線を中心にして左右両側に細長く延びるように形成されており、その上端縁はカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って延びている。そして、この横長配光パターンＰＡを基本配光パターンＰ０１に対して追加形成することにより、そのホットゾーンＨＺ１およびその左右両側部分の明るさを補強するようになっている。

図４（ａ）に示すように、この横長配光パターンＰＡは、凸レンズ１２により反転投影された光源像（すなわち発光素子１４の発光チップ１４ａの反転投影像）Ｉを左右方向に引き伸ばしたような形状を有している。

その際、この横長配光パターンＰＡは、Ｖ−Ｖ線の右側に位置する部分に対してその左側に位置する部分が０．８°程度上方に変位しているが、これは、凸レンズ１２の左側レンズ領域１２Ｌからの出射光が右側レンズ領域１２Ｒからの出射光に対して０．８°程度上向きになっていることによるものである。

また、各光源像Ｉは、その上端縁Ｉａが１５°左上がりで延びるように傾斜した状態で形成されているが、これは、発光チップ１４ａが、その長方形の長辺からなる下端縁１４ａ１を１５°左上がりで延びるように傾斜させた状態で配置されていることによるものである。

そして、この横長配光パターンＰＡにおけるＶ−Ｖ線の左側に位置する部分の右端部を形成している光源像Ｉの上端縁Ｉａは、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１の反転投影像として形成されるので、高い明暗比を有するものとなっている。そして、この光源像Ｉの上端縁Ｉａを、図４（ｂ）に示すように、自車線側カットオフラインＣＬ２の斜め立上り部ＣＬ２ａに略一致させることにより、ホットゾーンＨＺ１におけるエルボ点Ｅの近傍領域の明るさが、横長配光パターンＰＡによって十分補強されることとなる。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１０は、灯具ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２により、その後方に配置された発光素子１４からの直射光を前方へ向けて偏向出射させ、これを鉛直面内においては平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっているので、この灯具ユニット１０からの照射光により横長配光パターンＰＡを形成することができる。

その際、この灯具ユニット１０は、その凸レンズ１２の左側レンズ領域１２Ｌの全域が、その右側レンズ領域１２Ｒに比して発光素子１４からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２として構成されているので、これら各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２を透過して前方へ出射する光は、右側レンズ領域１２Ｒからの出射光に比して上向きの光となる。このため、この灯具ユニット１０からの照射光により形成される横長配光パターンＰＡは、光軸Ａｘに関して左側に位置する部分の上端縁が右側に位置する部分の上端縁に比して段上がりで形成されることとなる。

そして本実施形態においては、この横長配光パターンＰＡが左配光のロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として形成されるようになっており、その際、横長配光パターンＰＡは、その左側に位置する部分を自車線側カットオフラインＣＬ２側に位置させるようにした状態で、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍に形成されているので、車両前方路面を幅広く照射するようにした上で、その自車線側領域を遠方まで照射することができ、これによりロービームでの遠方視認性を十分に高めることができる。

しかも本実施形態においては、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂに、上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２と右側レンズ領域１２Ｒとを仕切る境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２およびこれら上方偏向領域１２Ｌ１と上方偏向領域１２Ｌ２とを仕切る境界段差部１２ｃ３が形成されているので、凸レンズ１２の前方側表面を滑らかな曲面で構成することができ、これにより灯具ユニット１０の意匠性を損なうことなく上記作用効果を得ることができる。

また本実施形態においては、各境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２が、右側レンズ領域１２Ｒから各上方偏向領域１２Ｌ１、１２Ｌ２へ向けて段上がりとなるように形成されているので、これら各境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２に入射した発光素子１４からの光を左方向へ偏向させることができる。そしてこれにより、これら各境界段差部１２ｃ１、１２ｃ２に入射した発光素子１４からの光が、対向車線側カットオフラインＣＬ１の上方へ向けて出射して対向車ドライバにグレア光を与えてしまうような事態が発生するのを未然に防止することができる。

さらに本実施形態においては、境界段差部１２ｃ３が、光軸Ａｘの上方側に位置する上方偏向領域１２Ｌ１からその下方側に位置する上方偏向領域１２Ｌ２へ向けて段上がりとなるように形成されているので、この境界段差部１２ｃ３に入射した発光素子１４からの光を下方向へ偏向させることができる。そしてこれにより、この境界段差部１２ｃ３に入射した発光素子１４からの光が、上方光として自車線側カットオフラインＣＬ２の上方空間へ向けて出射して歩行者等にグレア光を与えてしまうような事態が発生するのを未然に防止することができる。

また本実施形態においては、灯具ユニット１０の光源として、下端縁１４ａ１が直線状に形成された発光チップ１４ａを有する発光素子１４が用いられているので、横長配光パターンＰＡの上端縁を発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１の反転投影像Ｉａとして高い明暗比で形成することができる。そしてこれにより、この横長配光パターンＰＡをロービーム用配光パターンＰＬ１のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に近接させて形成することができるので、車両前方路面の遠方視認性を一層高めることができる。

特に本実施形態においては、発光素子１４が、その発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１を右側レンズ領域１２Ｒから左側レンズ領域１２Ｌへ向けて１５°上向きに傾斜させるようにして配置されているので、横長配光パターンＰＡにおける段差部分を、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１の反転投影像である光源像Ｉの上端縁Ｉａにより、高い明暗比を有する傾斜部として形成することができる。そして、この横長配光パターンＰＡは、その傾斜部を構成する光源像Ｉの上端縁Ｉａが自車線側カットオフラインＣＬ２の斜め立上り部ＣＬ２ａと略一致するようにして形成されているので、ホットゾーンＨＺ１におけるエルボ点Ｅの近傍領域の明るさを十分補強することができ、これにより車両前方路面の自車線側領域の遠方視認性を一層高めることができる。

また本実施形態においては、発光素子１４の発光チップ１４ａが長方形の外形形状を有しており、その下端縁１４ａ１が長尺に形成されているので、この下端縁１４ａ１の反転投影像である光源像Ｉの上端縁Ｉａも長尺に形成することができ、これにより横長配光パターンＰＡにおける１５°上向きに傾斜した段差部分の長さを十分に確保することができる。

上記第１実施形態においては、灯具ユニット１０からの照射光により形成される横長配光パターンＰＡが、プロジェクタ型の灯具ユニットからの照射光により形成される基本配光パターンＰ０１との合成により、ロービーム用配光パターンＰＬ１を形成するものとして説明したが、図５（ａ）に示す上記横長配光パターンＰＡをそのまま用い、同図（ｂ）に示すように、パラボラ型の灯具ユニットからの照射光により形成される基本配光パターンＰ０２との合成により、ロービーム用配光パターンＰＬ２を形成するようにすることも可能である。

この基本配光パターンＰ０２のカットオフラインＣＬ３、ＣＬ４は、その対向車線側カットオフラインＣＬ３については、基本配光パターンＰ０１の対向車線側カットオフラインＣＬ１と同様であるが、その自車線側カットオフラインＣＬ４は、エルボ点Ｅから１５°の傾斜角度で左斜め上方へ長く延びている。

このような基本配光パターンＰ０２においては、エルボ点Ｅを左寄りに囲むようにしてホットゾーンＨＺ２が形成されるが、このホットゾーンＨＺ２の左側に位置する部分は暗くなりがちであるので、横長配光パターンＰＡの追加形成により、ホットゾーンＨＺ２の左右両側部分の明るさを補強することが効果的である。

また、上記第１実施形態においては、発光チップ１４ａが、１×２ｍｍ角程度の長方形の発光面を有するものとして説明したが、これ以外のサイズや形状を有する発光チップを用いることももちろん可能である。

さらに、上記第１実施形態においては、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１が水平線に対して１５°傾斜しているものとして説明したが、これ以外の傾斜角に設定することももちろん可能である。

また、上記第１実施形態に係る灯具ユニット１０は、ロービーム用配光パターンＰＬ１のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍に横長配光パターンＰＡを形成するために、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線に対して３°程度下向きになるように配置されているが、このようにする代わりに、光軸Ａｘを車両前後方向に延びる軸線と一致させた上で、発光チップ１４ａを光軸Ａｘのやや上方に配置するようにしても、横長配光パターンＰＡと略同一形状の横長配光パターンを形成することが可能である。

なお、上記第１実施形態に係る灯具ユニット１０を、その光軸Ａｘに関して左右反転させた構成とすれば、横長配光パターンＰＡを左右反転させた横長配光パターンを形成することができる。そして、この横長配光パターンを右配光のロービーム用配光パターンの一部として用いるようにすれば、上記第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本願発明の第２実施形態について説明する。

図６は、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１１０を示す正面図である。また、図７は、図６のVII-VII
線断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット１１０は、その基本的な構成は上記第１実施形態の場合と同様であるが、凸レンズ１１２の構成が上記第１実施形態の凸レンズ１２と一部異なっている。

本実施形態の凸レンズ１１２も、上記第１実施形態の凸レンズ１２と同様、前方側表面１１２ａが凸面で後方側表面１１２ｂが凹面の凸メニスカスレンズであって、発光素子１４からの光を鉛直面内においては平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっている。

ただし、この凸レンズ１１２は、その光軸Ａｘの左右両側の１対のレンズ領域１１２Ｌ、１１２Ｒのうち、左側に位置する左側レンズ領域１１２Ｌにおける光軸Ａｘよりも上方側の領域のみが、右側レンズ領域１１２Ｒに比して発光素子１４からの光を０．８°程度上方へ偏向させる上方偏向領域１１２Ｌ１として構成されている。

これを実現するため、凸レンズ１１２の後方側表面１１２ｂは、上方偏向領域１１２Ｌ１に位置する部分が、それ以外の一般面とは異なる表面形状を有する上方偏向面１１２Ｌ１ｂで構成されている。この上方偏向面１１２Ｌ１ｂの構成は、上記第１実施形態の凸レンズ１２における上方偏向面１２Ｌ１ｂと同様である。また、この上方偏向面１１２Ｌ１ｂと一般面との間には、上方偏向領域１１２Ｌ１と右側レンズ領域１１２Ｒとを仕切る境界段差部１１２ｃ１が、右側レンズ領域１１２Ｒから上方偏向領域１１２Ｌ１へ向けて段上がりとなるように形成されている。なお、左側レンズ領域１１２Ｌにおける上方偏向領域１１２Ｌ１とそれ以外の一般領域（すなわち光軸Ａｘよりも下方側の領域）との間には境界段差部が形成されていない。

凸レンズ１１２の右側レンズ領域１１２Ｒおよび左側レンズ領域１１２Ｌの一般領域に入射した発光素子１４からの光は、図７に実線で示すように、鉛直面内においては光軸Ａｘと平行な光として前方へ出射し、左側レンズ領域１１２Ｌの上方偏向領域１１２Ｌ１に入射した発光素子１４からの光は、同図に２点鎖線で示すように、鉛直面内においては光軸Ａｘに対して０．８°程度上向きの平行な光として前方へ出射する。なお、水平面内における光路は、上記第１実施形態の場合と同様である。

図８（ａ）は、本実施形態に係る灯具ユニット１１０から前方へ照射される光により灯具前方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横長配光パターンＰＢを示す図であり、同図（ｂ）は、この横長配光パターンＰＢを一部に含むロービーム用配光パターンＰＬ３を透視的に示す図である。

図８（ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬ３は、基本配光パターンＰ０１と横長配光パターンＰＢとの合成配光パターンとして形成されている。その際、基本配光パターンＰ０１については上記第１実施形態の場合と同様である。

図８（ａ）に示すように、横長配光パターンＰＢは、図４（ａ）に示す横長配光パターンＰＡと同様、凸レンズ１１２により反転投影された光源像Ｉを左右方向に引き伸ばしたような形状を有している。

ただし、この横長配光パターンＰＢは、Ｖ−Ｖ線の右側に位置する部分に対してその左側に位置する部分が、横長配光パターンＰＡの場合のように上方へ変位するのではなく上方へ拡がったものとなっている。すなわち、この左側に位置する部分は、その上端縁の位置が、右側に位置する部分の上端縁よりも０．８°程度上方へ変位しているが、その下端縁の位置は、右側に位置する部分の下端縁と同じ高さとなっている。これは、凸レンズ１１２の左側レンズ領域１１２Ｌからの出射光のうちの半分だけが、右側レンズ領域１２Ｒからの出射光に対して０．８°程度上向きになっていることによるものである。

本実施形態の構成を採用した場合においても、車両前方路面を幅広く照射するようにした上で、その自車線側領域を遠方まで照射することができ、これによりロービームでの遠方視認性を十分に高めることができる。

その際、横長配光パターンＰＢにおけるＶ−Ｖ線の左側に位置する部分は、横長配光パターンＰＡの場合よりも上下方向に多少拡がっている分だけその明るさが低下してしまうが、その下端縁の位置は右側に位置する部分の下端縁と一致しているので、ホットゾーンＨＺ１の左右両側部分の明るさを十分補強することができ、かつ車両前方路面に配光ムラが生じにくいものとすることができる。

なお、本実施形態のように、凸レンズ１１２の左側レンズ領域１１２Ｌにおける光軸Ａｘよりも上方側の領域のみを上方偏向領域１１２Ｌ１として構成する代わりに、その光軸Ａｘよりも下方側の領域のみを上方偏向領域として構成した場合においても、本２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本願発明の第３実施形態について説明する。

図９は、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット２１０を示す正面図である。

同図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット２１０は、その基本的な構成は上記第１実施形態の場合と同様であるが、発光素子２１４の構成が上記第１実施形態の発光素子１４と一部異なっている。また、この灯具ユニット２１０は、その光軸Ａｘを上記第１実施形態の場合よりも２〜３°程度左側へ向けた状態（すなわち車両前後方向に延びる軸線に対して３°程度下向きでかつ２〜３°程度左向きにした状態）で用いられるようになっている。

本実施形態の発光素子２１４も、白色発光ダイオードであって、１×２ｍｍ角程度の長方形の発光面を有する発光チップ２１４ａと、この発光チップ２１４ａを支持する正方形の基板２１４ｂとからなっているが、その発光チップ２１４ａの基板２１４ｂに対する実装は、発光チップ２１４ａを回転させることなく水平に配置された状態で行われている。そして、この発光素子２１４は、その発光チップ２１４ａの下端縁２１４ａ１が水平になるように配置されている。

図１０（ａ）は、本実施形態に係る灯具ユニット２１０から前方へ照射される光により灯具前方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横長配光パターンＰＣを示す図であり、同図（ｂ）は、この横長配光パターンＰＣを一部に含むロービーム用配光パターンＰＬ４を透視的に示す図である。

図１０（ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬ４は、基本配光パターンＰ０１と横長配光パターンＰＣとの合成配光パターンとして形成されている。その際、基本配光パターンＰ０１については上記第１実施形態の場合と同様である。

横長配光パターンＰＣは、Ｖ−Ｖ線の２〜３°程度左側の鉛直線を中心にして左右両側に細長く延びるように形成されており、その上端縁はカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って延びている。そして、この横長配光パターンＰＣを基本配光パターンＰ０１に対して追加形成することにより、そのホットゾーンＨＺ１およびその左右両側部分の明るさを補強するようになっている。

図１０（ａ）に示すように、横長配光パターンＰＣは、図４（ａ）に示す横長配光パターンＰＡと同様、凸レンズ１１２により反転投影された光源像Ｉを左右方向に引き伸ばしたような形状を有しており、Ｖ−Ｖ線の２〜３°程度左側の鉛直線の右側に位置する部分に対してその左側に位置する部分が０．８°程度上方に変位している。

ただし、この横長配光パターンＰＣは、横長配光パターンＰＡよりも狭い上下幅で形成されている。これは、発光チップ２１４ａが横長配置で水平に配置されており、これにより各光源像Ｉも横長配置で水平に形成されることによるものである。その際、各光源像Ｉは、その上端縁Ｉａを同一水平線上に揃えるようにして形成されるので、横長配光パターンＰＣは、その上端縁が高い明暗比を有するものとして形成される。

本実施形態の構成を採用した場合においても、車両前方路面を幅広く照射するようにした上で、その自車線側領域を遠方まで照射することができ、これによりロービームでの遠方視認性を十分に高めることができる。

その際、横長配光パターンＰＣは、横長配光パターンＰＡよりも狭い上下幅で形成されているので、明るい配光パターンとして形成され、また、その上端縁が高い明暗比を有しているので、ロービーム用配光パターンＰＬ４におけるカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２近傍の明るさを一層増大させることができる。

なお、本実施形態においては、発光素子２１４の発光チップ２１４ａが水平に配置されているので、横長配光パターンＰＣの上端縁における段差部分を、横長配光パターンＰＡのように傾斜部として形成することはできない。したがって、この横長配光パターンＰＣにより、ロービーム用配光パターンＰＬ４のホットゾーンＨＺ１におけるエルボ点Ｅの近傍領域の明るさを十分補強することはできないが、ホットゾーンＨＺ１の左右両側部分の明るさについては十分補強することができる。

また、この横長配光パターンＰＣの上端縁における段差部分は、傾斜部としては形成されていないが、Ｖ−Ｖ線に対して２〜３°程度左側に変位しているので、横長配光パターンＰＣの一部がロービーム用配光パターンＰＬ４における自車線側カットオフラインＣＬ２の斜め立上り部ＣＬ２ａから上方へはみ出して、グレア光を発生させてしまうようなことはない。

なお、本実施形態に係る灯具ユニット２１０からの照射光により形成される横長配光パターンＰＣと、図５（ｂ）に示すようなパラボラ型の灯具ユニットからの照射光により形成される基本配光パターンＰ０２との合成により、ロービーム用配光パターンを形成することも可能である。

また、本実施形態に係る灯具ユニット２１０と上記第１実施形態に係る灯具ユニット１０とを組み合わせて用いるようにすれば、ロービーム用配光パターンＰＬ１（あるいはＰＬ４）におけるカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２近傍の明るさを広範囲にわたって増大させることができる。さらに、両灯具ユニット１０、２１０からの照射光によりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２自体を形成することも可能である。

次に、本願発明の第４実施形態について説明する。

図１１は、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット３１０を示す正面図である。

同図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット３１０は、その基本的な構成は上記第１実施形態の場合と同様であるが、発光素子１４の位置および凸レンズ３１２の構成が上記第１実施形態の場合と一部異なっている。

本実施形態においては、発光素子１４が、光軸Ａｘよりもやや上方へ変位した位置に配置されている。具体的には、発光チップ１４ａの最下端に位置するコーナ部（すなわち水平線に対して１５°左上がりで延びる下端縁１４ａ１の右端部）が光軸Ａｘを含む水平面上に位置するように配置されている。

本実施形態の凸レンズ３１２も、上記第１実施形態の凸レンズ１２と同様、前方側表面３１２ａが凸面で後方側表面３１２ｂが凹面の凸メニスカスレンズであって、発光素子１４からの光を鉛直面内においては平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっている。そして、この凸レンズ３１２における光軸Ａｘの左右両側の１対のレンズ領域３１２Ｌ、３１２Ｒのうち、左側レンズ領域３１２Ｌが、右側レンズ領域３１２Ｒに比して発光素子１４からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域として構成されている。

ただし、本実施形態においては、左側レンズ領域３１２Ｌが、発光素子１４からの光を鉛直面内において光軸Ａｘと平行に出射するようになっており、右側レンズ領域３１２Ｒが、発光素子１４からの光を鉛直面内において光軸Ａｘに対して０．８°程度下方へ偏向させるようになっている。

これを実現するため、凸レンズ３１２の後方側表面３１２ｂは、右側レンズ領域３１２Ｒに位置する部分が左側レンズ領域３１２Ｌに位置する部分とは異なる表面形状を有しており、両者間には境界段差部３１２ｃが形成されている。

本実施形態の構成を採用した場合においても、図４（ａ）に示す横長配光パターンＰＡと略同様の横長配光パターンＰＡを形成することができる。

特に本実施形態においては、発光素子１４が、その発光チップ１４ａの最下端に位置するコーナ部を光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるようにして配置されているので、凸レンズ３１２の左側レンズ領域３１２Ｌにより反転投影された光源像Ｉの上端縁コーナ部を、Ｖ−Ｖ線の左側においてＨ−Ｈ線上に揃えることができるとともに、凸レンズ３１２の右側レンズ領域３１２Ｒにより反転投影された光源像Ｉの上端縁コーナ部を、Ｖ−Ｖ線の右側においてＨ−Ｈ線から０．８°程度下方の位置に揃えることができる。

このため、本実施形態に係る灯具ユニット３１０からの照射光により形成される横長配光パターンを、図４（ｂ）に示す基本配光パターンＰ０１のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２から上方側へ確実にはみ出さないようにした上で、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って精度良く形成することができる。

また、このように本実施形態においては、横長配光パターンの上端縁の位置が光源像Ｉの上端縁コーナ部の位置によって精度良く規定されるので、右側レンズ領域３１２Ｒによる発光素子１４からの光の下方偏向量を０．８°程度よりも小さい値（例えば０．５７°）に設定した場合においても、横長配光パターンが基本配光パターンＰ０１のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２から上方側へはみ出さないようにすることができ、これにより横長配光パターンの上端縁とカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２との一致度を高めることができる。

しかも本実施形態の発光素子１４は、その発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１の光軸Ａｘからの距離が、上記第１実施形態の場合よりも短くなっているので、光源像Ｉの上端縁Ｉａの鮮明度が上記第１実施形態の場合よりもさらに高くなり、これにより横長配光パターンにおける段差部分の明暗比を一層高めることができる。

なお、上記各実施形態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。

本願発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 （ａ）は、上記第１実施形態に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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横長配光パターンを示す図、（ｂ）は、この横長配光パターンを一部に含むロービーム用配光パターンを透視的に示す図 （ａ）は、上記横長配光パターンを示す、図４（ａ）と同様の図、（ｂ）は、この横長配光パターンを一部に含む他のロービーム用配光パターンを透視的に示す図 本願発明の第２実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図 図６のVII-VII 線断面図 （ａ）は、上記第２実施形態に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される横長配光パターンを示す図、（ｂ）は、この横長配光パターンを一部に含むロービーム用配光パターンを透視的に示す図 本願発明の第３実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図 （ａ）は、上記第３実施形態に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される横長配光パターンを示す図、（ｂ）は、この横長配光パターンを一部に含むロービーム用配光パターンを透視的に示す図 本願発明の第４実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図

符号の説明

１０、１１０、２１０、３１０ 車両用前照灯の灯具ユニット
１２、１１２、３１２ 凸レンズ
１２Ｌ、１１２Ｌ、３１２Ｌ 左側レンズ領域
１２Ｒ、１１２Ｒ、３１２Ｒ 右側レンズ領域
１２Ｌ１ｂ、１２Ｌ２ｂ、１１２Ｌ１ｂ 上方偏向面
１２Ｌ１、１２Ｌ２、１１２Ｌ１ 上方偏向領域
１２ａ、１１２ａ、１１２ａ、３１２ａ 前方側表面
１２ｂ、１１２ｂ、１１２ｂ、３１２ｂ 後方側表面
１２ｃ１、１２ｃ２、１２ｃ３、１１２ｃ１、３１２ｃ 境界段差部
１４、２１４ 発光素子
１４ａ、２１４ａ 発光チップ
１４ａ１、２１４ａ１ 下端縁
１４ｂ、２１４ｂ 基板
１６ 支持プレート
１６ａ 放熱フィン
１８ ホルダ
Ａｘ 光軸
ＣＬ１、ＣＬ３ 対向車線側カットオフライン
ＣＬ２、ＣＬ４ 自車線側カットオフライン
ＣＬ２ａ 斜め立上り部
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ１、ＨＺ２ ホットゾーン
Ｉ 光源像
Ｉａ 上端縁
Ｐ０１、Ｐ０２ 基本配光パターン
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ 横長配光パターン
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３、ＰＬ４ ロービーム用配光パターン

Claims (5)

1. 灯具ユニット前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズにより、該凸レンズの後方に配置された光源からの直射光を前方へ向けて偏向出射させるように構成された車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
   上記凸レンズが、上記光源からの光を鉛直面内においては略平行光として出射させるとともに水平面内においては左右両側への拡散光として出射させるように構成されており、
   上記凸レンズにおける上記光軸の左右両側の１対のレンズ領域のうち、いずれか一方のレンズ領域の少なくとも一部領域が、他方のレンズ領域に比して上記光源からの光を上方へ偏向させる上方偏向領域として構成されており、
   上記凸レンズの後方側表面に、上記上方偏向領域と上記他方のレンズ領域とを仕切る境界段差部が形成されている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
2. 上記境界段差部が、上記他方のレンズ領域から上記上方偏向領域へ向けて段上がりとなるように形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
3. 上記光源が、下端縁が直線状に形成された発光チップを有する発光素子で構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
4. 上記発光素子が、上記発光チップの下端縁を上記他方のレンズ領域から上記一方のレンズ領域へ向けて所定角度上向きに傾斜させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項３記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
5. 上記発光チップが、長方形の外形形状を有している、ことを特徴とする請求項３または４記載の車両用前照灯の灯具ユニット。

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