JP4964753B2 - 車両用照明灯具 - Google Patents

Description

本願発明は、発光素子を光源とする車両用照明灯具に関するものであり、特に、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するための光照射を行うように構成された車両用照明灯具に関するものである。

近年、車両用照明灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が多く用いられるようになってきている。

例えば「特許文献１」には、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された発光素子とを備え、この発光素子からの直射光を凸レンズで偏向制御するように構成された、いわゆる直射型の車両用照明灯具が記載されている。

そして、この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子の前方近傍に配置されたシェードにより、発光素子からの直射光の一部を遮蔽して、上端部に水平カットオフラインあるいは斜め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なっている。

特開２００５−４４６８３号公報

上記「特許文献１」に記載された車両用照明灯具の構成を採用することにより、灯具の小型化を図ることが可能となる。また、この車両用照明灯具において、そのシェードの上端縁形状を適当に設定することにより、上端部に水平および斜め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も可能となる。

しかしながら、この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、そのシェードにより発光素子からの直射光の一部が遮蔽されてしまうため、光源光束を有効に利用することができない、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、発光素子を光源とする直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜め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場合にも光源光束の利用効率を高めることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、発光素子の配置およびこの発光素子からの直射光を偏向制御する凸レンズの前方側表面の形状に工夫を施すとともに、この凸レンズの周囲に、これと一体形成された所定の付加レンズを配置することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された発光素子とを備え、上記発光素子からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜め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た車両用照明灯具において、
上記発光素子が、矩形状の発光面を有する発光チップを備えてなり、この発光チップの下端縁を、上記光軸を含む平面上に位置させるとともに、該下端縁における一方の端点を上記後側焦点に位置させるようにして、前向きに配置されており、
上記凸レンズの周囲に、該凸レンズを帯状に囲むようにして該凸レンズと一体形成された付加レンズが配置されており、
この付加レンズが、上記発光素子の発光中心近傍を通る、上記光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成され、上記発光素子からの光を上記軸線から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズに入射させる入射面と、この入射面から入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面とを備えてなる、ことを特徴とするものである。

上記「発光素子」とは、略点状に面発光する発光チップを有する素子状の光源を意味するものであって、そ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が採用可能である。また、この発光素子の「発光チップ」の発光面の形状は、矩形状であれば、その縦横比や大きさについては特に限定されるものではない。

上記「付加レンズ」は、凸レンズを帯状に囲むようにして該凸レンズと一体形成されたものであれば、凸レンズを全周にわたって囲むように配置されていてもよいし、凸レンズを所定角度範囲にわたって囲むように配置されていてもよい。

上記付加レンズの「入射面」は、発光素子の発光中心近傍を通る、光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成されたものであれば、必ずしも正確な円筒面状に形成されていなくてもよく、例えば、金型の抜き勾配等を考慮して、やや円錐面状に形成されたものであってもよい。

上記付加レンズの「反射面」は、入射面から入射した発光素子からの光を前方へ向けて内面反射させるように形成されたものであれば、その具体的な反射面形状は特に限定されるものではない。

上記付加レンズの「出射面」は、該付加レンズの反射面で内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させるように形成されたものであれば、その具体的な出射面形状は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、矩形状の発光面を有する発光チップを備えた発光素子からの直射光を、凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜め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いるが、発光素子は、その発光チップの下端縁を、光軸を含む平面上に位置させるとともに、該下端縁における一方の端点を凸レンズの後側焦点に位置させるようにして、前向きに配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、発光素子は凸レンズの後側焦点近傍において前向きに配置されているので、その発光チップの反転投影像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、その際、この発光チップは、その下端縁が光軸を含む平面上に位置しており、かつ、この下端縁における一方の端点が凸レンズの後側焦点に位置しているので、凸レンズが仮に通常の凸レンズであったとすると、発光チップの反転投影像は、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸との交点に、その上端縁における一方の端点が位置するとともに、上記交点を通る水平線上またはこの水平線に対して傾斜した傾斜線上に、その上端縁が位置するようにして形成されることとなる。

したがって、この凸レンズにおける前方側表面の表面形状を適宜設定して、発光素子からの直射光を水平方向および斜め上向きに傾斜した方向に拡散偏向制御することにより、上端部に水平および斜め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。しかも、従来のようにシェードにより発光素子からの直射光の一部を遮蔽することを必要とせずに、水平および斜めカットオフラインを形成することができ、これにより光源光束を有効に利用することができる。

その上で、本願発明に係る車両用照明灯具は、凸レンズの周囲に、これを帯状に囲むようにして該凸レンズと一体形成された付加レンズが配置されており、この付加レンズが、発光素子の発光中心近傍を通る、光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成され、この発光素子からの光を上記軸線から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズに入射させる入射面と、この入射面から入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面とを備えた構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、付加レンズは、その入射面が、発光素子の発光中心近傍を通る、光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成されているので、発光素子からの出射光のうち、凸レンズの周辺空間へ向かう光の多くを付加レンズに入射させて、その反射面および出射面を介して前方へ向けて出射させることができる。したがって、凸レンズからの出射光により形成される基本配光パターンに対して、この付加レンズからの出射光により付加配光パターンを付加的に形成することができる。そしてこれにより、光源光束をより有効に利用することができる。

その際、付加レンズは、凸レンズを帯状に囲むようにしてこれと一体形成されているので、この付加レンズと凸レンズとの位置関係を常に一定に維持することができ、これにより付加レンズによる発光素子からの光の偏向制御を精度良く行うことができる。

さらに、付加レンズの入射面は、発光素子の発光中心近傍を通る、光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成されているので、仮にその出射面からの出射光が光軸に沿った平行光となるように設定した場合に形成される配光パターン（以下「基準配光パターン」ともいう）の大きさを最小にすることができる。したがって、付加レンズの出射面での拡散制御を適宜行うことにより、付加配光パターンを任意の大きさや形状で形成することが容易に可能となる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜め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場合にも光源光束の利用効率を高めることができ、かつ、付加配光パターンの付加形成により、光源光束の利用効率をさらに高めることができる。

上記構成において、付加レンズの出射面における出射光制御を、付加レンズの反射面で内面反射した光を、前方へ向けて下向きでかつ水平方向に拡散する拡散光として出射させるように行う構成とすれば、水平および斜めカットオフラインの下方近傍において左右方向に拡散する付加配光パターンを形成することができる。その際、上記基準配光パターンの大きさを最小にすることが可能であることから、付加配光パターンを上下幅の小さい横長配光パターンとして形成することができ、これにより車両前方路面の遠方領域の視認性を高めることができる。

上記構成において、付加レンズの反射面を、該付加レンズの入射面から入射した光を、上記軸線を含む平面内において平行光として内面反射させるように形成すれば、付加レンズの出射面における出射光制御を精度良く行うことができる。

上記構成において、付加レンズの反射面を、その表面形状を工夫して、該付加レンズの入射面から入射した光を全反射させる全反射面として構成すれば、付加レンズの表面に鏡面処理を施す必要を無くすことができ、これにより車両用照明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、付加レンズの出射面を、凸レンズの後方側表面よりも前方側に位置させるようにすれば、その分だけ付加レンズの反射面を前方側へ延ばすことができるので、付加レンズの入射面から入射した光の多くをその反射面で内面反射させることができ、これにより光源光束の利用効率をより高めることができる。

このようにした場合において、付加レンズの入射面における前端縁の径と、凸レンズの前方側表面と付加レンズの出射面との境界線の径とを、略同じ値に設定するようにすれば、凸レンズとして機能する領域を削減することなく、付加レンズの反射面で内面反射した発光素子からの光の略全量を、該付加レンズの出射面に到達させることが可能となり、これにより光源光束の利用効率をより一層高めることができる。

上記構成において、付加レンズにおける反射面の外周側に、上記軸線を中心とする略円筒面状の外周面が所定角度範囲にわたって形成された構成とし、この外周面に、上記軸線と直交する方向へ突出するフランジ部が形成された構成とすれば、このフランジ部において付加レンズがその支持部材に対して位置決め支持されるようにすることができ、かつ、この位置決め支持が、凸レンズおよび付加レンズの光学的機能に影響を及ぼすことなく行われるようにすることができる。しかもその際、前後方向の位置決めのみならず、これと直交する平面内における上下左右および回転方向の位置決めをも図ることができる。

上記構成において、発光素子の具体的な配置および凸レンズの具体的な構成としては、例えば、次のような構成が採用可能である。

すなわち、第１の構成例として、発光素子については、その発光チップにおける下端縁が、光軸を含む水平面上に位置するとともに、この下端縁における自車線側の端点が凸レンズの後側焦点に位置するように配置された構成とし、凸レンズについては、その前方側表面における一部の領域が、該領域に到達した発光素子からの光を、水平方向に拡散する光として出射させる水平方向拡散領域として構成されるとともに、その前方側表面における他の一部の領域が、該領域に到達した発光素子からの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる斜め方向拡散領域として構成されたものとすることが可能である。

このようにした場合、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域からの出射光により、水平方向に延びる第１の配光パターンが形成されるとともに、斜め方向拡散領域からの出射光により、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度上向きに傾斜した斜め方向に延びる第２の配光パターンが形成されることとなる。そして、これら第１および第２の配光パターンの合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンが形成されることとなる。

その際、第１の配光パターンは、発光チップの反転投影像が水平方向に引き伸ばされた配光パターンとして形成されるが、この発光チップの下端縁は凸レンズの後側焦点から水平方向に延びているので、この第１の配光パターンの上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより水平カットオフラインを鮮明なものとすることができる。

また、第２の構成例として、発光素子については、その発光チップにおける下端縁が、光軸を含む水平面に対して自車線側へ向けて所定角度上向きに傾斜した傾斜面上に位置するとともに、該下端縁における対向車線側の端点が凸レンズの後側焦点に位置するように配置された構成とし、凸レンズについては、その前方側表面における一部の領域が、該領域に到達した発光素子からの光を、水平方向に拡散する光として出射させる水平方向拡散領域として構成されるとともに、その前方側表面における他の一部の領域が、該領域に到達した発光素子からの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて上記所定角度上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる斜め方向拡散領域として構成されたものとすることが可能である。

このようにした場合、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域からの出射光により、水平方向に延びる第１の配光パターンが形成されるとともに、斜め方向拡散領域からの出射光により、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度上向きに傾斜した斜め方向に延びる第２の配光パターンが形成されることとなる。そして、これら第１および第２の配光パターンの合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンが形成されることとなる。

その際、第２の配光パターンは、発光チップの反転投影像が水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度上向きに傾斜した傾斜方向に引き伸ばされた配光パターンとして形成されるが、この発光チップの下端縁は凸レンズの後側焦点から上記傾斜方向に延びているので、この第２の配光パターンの上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより斜めカットオフラインを鮮明なものとすることができる。

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照明灯具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、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、車両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１２を全周にわたって帯状に囲むようにして該凸レンズ１２と一体形成された付加レンズ２２と、凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を支持する金属プレート１６と、この金属プレート１６および付加レンズ２２を位置決め支持する金属製の支持部材１８とからなり、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっている。

そして、この車両用照明灯具１０は、光軸調整が完了した段階では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。

図４は、この車両用照明灯具１０における凸レンズ１２、付加レンズ２２および発光素子１４を示す斜視図である。

同図にも示すように、凸レンズ１２は、前方側表面１２ａが凸面で後方側表面１２ｂが平面の平凸非球面レンズに近い形状を有する凸レンズであって、光軸Ａｘ上に配置されている。その際、この凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を有しているが、上記鉛直面に沿った断面形状以外の断面形状は、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を幾分変形させた形状を有している。したがって、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆとは、正確には、光軸Ａｘを含む鉛直面内における後側焦点のことである。この凸レンズ１２の前方側表面１２ａの詳細については後述する。

発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、横長矩形状（例えば縦１ｍｍ横２ｍｍ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。

この発光素子１４は、その発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１を、光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるとともに、該下端縁１４ａ１における自車線側（すなわち左側（灯具正面視では右側））の端点を、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるようにして、前向きに配置されている。

付加レンズ２２は、発光素子１４の発光中心（すなわち灯具正面視における発光チップ１４ａの中心）Ｏを通る、光軸Ａｘと平行な軸線Ａｘ１を中心として略円筒面状に形成され、発光素子１４からの光を軸線Ａｘ１から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズ２２に入射させる入射面２２ｂと、この入射面２２ｂから入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面２２ｃと、この反射面２２ｃで内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面２２ａとを備えた構成となっている。

この付加レンズ２２の反射面２２ｃは、軸線Ａｘ１に関して回転対称な曲面で構成されており、その入射面２２ｂから入射して該反射面２２ｃに到達した発光素子１４からの光を、軸線Ａｘ１を含む平面内において、やや軸線Ａｘ１寄りの方向へ向かう平行光として内面反射させるように形成されている。その際、この反射面２２ｃは、入射面２２ｂからの光を全反射させる全反射面として構成されている。

この付加レンズ２２の出射面２２ａは、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂよりも前方側に位置している。そして、この付加レンズ２２の入射面２２ｂにおける前端縁（すなわち付加レンズ２２の入射面２２ｂと凸レンズ１２の後方側表面１２ｂとの境界線）２２ｂ１の径は、凸レンズ１２の前方側表面１２ａと付加レンズ２２の出射面２２ａとの境界線１２ａ１の径と略同じ値に設定されている。

この付加レンズ２２における反射面２２ｃの外周側には、軸線Ａｘ１を中心とする略円筒面状の外周面２２ｄが所定角度範囲（具体的には、軸線Ａｘ１の上方に位置する一部領域を除く領域）にわたって形成されており、この外周面２２ｄには、軸線Ａｘ１と直交する方向へ突出するフランジ部２２ｅが形成されている。

支持部材１８は、金属プレート１６を位置決め支持した状態で、凸レンズ１２および付加レンズ２２の略下半部をその後方側から囲むように配置されている。この支持部材１８の前端部は、付加レンズ２２をその全周にわたって囲むリング部１８ａとして構成されており、このリング部１８ａには、光軸Ａｘを中心として所定角度範囲にわたって形成された位置決め凹部１８ｂが形成されている。

そして、この位置決め凹部１８ｂに付加レンズ２２のフランジ部２２ｅが嵌め込まれることにより、凸レンズ１２および付加レンズ２２が、支持部材１８に対して位置決め支持されるようになっている。その際、凸レンズ１２および付加レンズ２２は、前後方向に位置決めされるとともに、これと直交する平面内における上下左右および回転方向にも位置決めされるようになっている。

図５および６は、発光素子１４からの出射光の光路を示す、図２および３と同様の図である。

ただし、図２および３においては、発光素子１４の発光中心Ｏから出射した光の光路を示しているが、図５においては、発光素子１４における発光チップ１４ａの上下両端縁の位置から出射した光の光路を示しており、図６においては、発光素子１４における発光チップ１４ａの左右両端縁の位置から出射した光の光路を示している。

これらの図にも示すように、発光素子１４から凸レンズ１２に入射した光は、上下方向に関しては僅かに下向きの平行光として出射し、また、左右方向に関しては右水平方向にある程度拡散する光として出射するとともに左斜め上方向にある程度拡散する光として出射するようになっている。

一方、発光素子１４から付加レンズ２２に入射した光は、上下方向に関しては凸レンズ１２からの出射光よりもさらにやや下向きの平行光として出射するとともに、左右方向に関しては凸レンズ１２からの出射光よりもさらに大きく左右両側に拡散する光として出射するようになっている。これを実現するため、付加レンズ２２の出射面２２ａは、その上部領域よりも下部領域の方が、軸線Ａｘ１の径方向外方へ向けて前方側に大きく傾斜するとともに、その下部領域よりも左側部領域および右側部領域の方が、軸線Ａｘ１の径方向外方へ向けて前方側にさらに大きく傾斜するように形成された連続的な曲面で構成されている。

図７は、凸レンズ１２を発光チップ１４ａと共に示す、図１の要部拡大図である。

同図に示すように、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側（すなわち右側（灯具正面視では左側））に位置する全領域が、水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が、斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されている。

水平方向拡散領域Ｚ１は、該領域Ｚ１に到達した発光素子１４からの光を、水平方向に拡散する光として出射させる領域である。一方、斜め方向拡散領域Ｚ２は、該領域Ｚ２に到達した発光素子１４からの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ（具体的にはθ＝１５°）上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる領域である。

その際、水平方向拡散領域Ｚ１における出射光の拡散制御は、該水平方向拡散領域Ｚ１の各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。

すなわち、この水平方向拡散領域Ｚ１は、図７に示すように、上下方向に等間隔で水平方向に延びる複数の曲線Ｌ１ｃと、水平方向拡散領域Ｚ１と斜め方向拡散領域Ｚ２との境界線Ｂの上端点から下端点にかけて子午線状に延びる複数の曲線Ｌ１ｍとで形成される複数のセルＣ１に区分けされており、これら各セルＣ１毎に光出射方向が設定されている。

具体的には、図７において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ１においては、出射光の向きをやや左向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ１においては、出射光の向きをある程度大きい角度で右向きとし、その中間に位置するセルＣ１においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ１から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ１まで、出射光の向きを水平面内において徐々に変化させるようになっている。

一方、斜め方向拡散領域Ｚ２における出射光の拡散制御についても、水平方向拡散領域Ｚ１の場合と同様、該斜め方向拡散領域Ｚ２の各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。

すなわち、この斜め方向拡散領域Ｚ２は、図７に示すように、複数のセルＣ２に区分けされており、これら各セルＣ２毎に光出射方向が設定されている。ただし、この斜め方向拡散領域Ｚ２においては、複数のセルＣ２に区分けする曲線Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍが、水平方向拡散領域Ｚ１の曲線Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍに対して、灯具正面視において角度θ分だけ光軸Ａｘ回りに反時計方向に傾斜するようにして延びている。

そして、図７において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ２においては、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿って僅かに左向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ２においては、出射光の向きをやや大きい角度で左向きとし、その中間に位置するセルＣ２においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ２から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ２まで、出射光の向きを、水平面に対して角度θ傾斜した傾斜平面内において徐々に変化させるようになっている。ただし、光軸Ａｘから斜め下方へ延びる曲線Ｌ２ｍと境界線Ｂとで囲まれた扇形の領域内のセルＣ２においては、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿ってやや右向きとするようになっている。

この斜め方向拡散領域Ｚ２は、その上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂ（図７において斜線で示す領域）においては、該領域Ｚ２に到達した発光素子１４からの光を、下方側（正確には上記傾斜平面に対して下方側）へ拡散する光として出射させるように構成されている。その際、下方側への出射光偏向量は、境界線Ｂの上端点および光軸Ａｘから斜め下方へ延びる曲線Ｌ２ｍの下端点の各々に近いセルＣ２におけるものほど、大きくなるように設定されている。

なお、図７において各セルＣ１、Ｃ２の中心位置から延びる矢印は、図５および６において太い矢印で示すように、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１における自車線側の端点（すなわち凸レンズ１２の後側焦点Ｆの位置）から凸レンズ１２に入射した光が、各セルＣ１、Ｃ２から出射する向きを示すものである。

このように凸レンズ１２の前方側表面１２ａを形成することにより、この前方側表面１２ａは水平方向拡散領域Ｚ１と斜め方向拡散領域Ｚ２との境界線Ｂにおいて不連続な表面形状となり、この境界線Ｂが稜線として形成されることとなる。

図８は、本実施形態に係る車両用照明灯具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基本配光パターンＰＡおよび付加配光パターンＰＢを透視的に示す図である。

同図に示すように、これら基本配光パターンＰＡおよび付加配光パターンＰＢは、２点鎖線で示す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いる。その際、基本配光パターンＰＡは、凸レンズ１２からの出射光により形成される配光パターンであり、一方、付加配光パターンＰＢは、付加レンズ２２からの出射光により形成される配光パターンである。そして、これら基本配光パターンＰＡおよび付加配光パターンＰＢと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ１が形成されるようになっている。

この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、その上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。その際、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、対向車線側に水平カットオフラインＣＬ１が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインＣＬ２が形成されており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅは、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。そして、このロービーム用配光パターンＰＬ１においては、エルボ点Ｅを左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されるようになっている。

図９は、基本配光パターンＰＡと付加配光パターンＰＢとを分離して示す、図８と同様の図であって、同図（ａ）は基本配光パターンＰＡ、同図（ｂ）は付加配光パターンＰＢを示す図である。

同図（ａ）に示すように、基本配光パターンＰＡは、第１の配光パターンＰＡ１と第２の配光パターンＰＡ２との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、凸レンズ１２の前方側表面１２ａにおける水平方向拡散領域Ｚ１からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＡ２は、凸レンズ１２の前方側表面１２ａにおける斜め方向拡散領域Ｚ２からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬのホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の重複部分により形成されるようになっている。

図１０（ａ）は、配光パターンＰＡ１を詳細に示す図であり、同図（ｂ）は、配光パターンＰＡ２を詳細に示す図である。

これらの図に示すように、凸レンズ１２が仮に通常の平凸非球面レンズであったとすると、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、エルボ点Ｅの位置（すなわち仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点）に、その上端縁Ｉｏ１の対向車線側の端点が位置するとともに、エルボ点Ｅを通る水平線上に、その上端縁Ｉｏ１が位置するようにして形成されることとなる。これは、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１が、光軸Ａｘを含む水平面上に位置しているとともに、この下端縁１４ａ１における自車線側の端点が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置していることによるものである。その際、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆから水平方向に延びているので、反転投影像Ｉｏの上端縁Ｉｏ１は、明暗比が極めて高いものとなる。

実際には、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されているので、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域Ｚ１からの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に引き伸ばした配光パターンとして、水平方向に延びる配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、斜め方向拡散領域からの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばした配光パターンとして、上記斜め方向に延びる配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。

図１０（ａ）においては、配光パターンＰＡ１の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ１の重ね合わせで示している。

この配光パターンＰＡ１は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏを、水平方向に関して、左方向に小さく引き伸ばすとともに右方向に大きく引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁Ｉｏ１はエルボ点Ｅを通る水平線上に位置しているので、この配光パターンＰＡ１の上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより水平カットオフラインＣＬ１は鮮明なものとなる。

一方、図１０（ｂ）においては、配光パターンＰＡ２の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ２、Ｉｚ２ａ、Ｉｚ２ｂの重ね合わせで示している。

この配光パターンＰＡ２は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏを、上記斜め方向に関して、右方向に小さく引き伸ばすとともに左方向にやや大きく引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁Ｉｏ１が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とは一致していないので、この配光パターンＰＡ２の上端縁は、配光パターンＰＡ１の上端縁ほどには明暗比が高くはならない。しかしながら、この配光パターンＰＡ２は、その拡散角が比較的小さいので、斜めカットオフラインＣＬ２はある程度鮮明なものとなる。

この配光パターンＰＡ２を構成している複数の反転投影像Ｉｚ２のうち、斜め方向拡散領域Ｚ２における上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂからの出射光により形成される反転投影像Ｉｚ２ａ、Ｉｚ２ｂは、斜めカットオフラインＣＬ２に対してやや下方に位置しているが、これは、上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂからの出射光が、下方側へ拡散する光となっていることによるものである。

一方、図９（ｂ）に示すように、付加配光パターンＰＢは、水平カットオフラインＣＬ１の下方近傍において、Ｖ−Ｖ線を中心にして左右両側に細長く延びる横長の配光パターンとして形成され、その上端縁が水平カットオフラインＣＬ１と略同じ高さに位置するようになっている。

この付加配光パターンＰＢは、同図（ｂ）において２点鎖線で示す基準配光パターンＰＢｏを下方へ変位させた上で左右両側へ水平に拡げたような形状を有している。ここで基準配光パターンＰＢｏは、付加レンズ２２の出射面２２ａが、仮に、付加レンズ２２の反射面２２ｃで内面反射して該出射面２２ａに到達した光を、軸線Ａｘ１と平行な光として出射させるように形成された曲面（すなわち軸線Ａｘ１に関して回転対称な曲面）で構成されているとした場合に形成される配光パターンであって、エルボ点Ｅを中心とするスポット状の配光パターンとして形成される。

実際には、付加レンズ２２の出射面２２ａは、その上部領域よりも下部領域の方が、軸線Ａｘ１の径方向外方へ向けて前方側に大きく傾斜するとともに、その下部領域よりも左側部領域および右側部領域の方が、軸線Ａｘ１の径方向外方へ向けて前方側にさらに大きく傾斜するように形成された連続的な曲面で構成されているので、付加配光パターンＰＢは、基準配光パターンＰＢｏを下方へ変位させた上で左右両側へ水平に拡げたような形状を有するものとなり、水平カットオフラインＣＬ１の下方近傍において比較的狭い上下幅で比較的明るい横長の配光パターンとして形成されることとなる。

そしてこれにより、付加配光パターンＰＢは、図８に示すように、基本配光パターンＰＡと滑らかにつながるようにして該基本配光パターンＰＡと部分的に重複し、該基本配光パターンＰＡの下方および左右両側の明るさを補強する配光パターンとして形成されることとなる。

なお、図９（ｂ）において破線で示す配光パターンＰＢｏ´は、付加レンズ２２の入射面２２ｂ、反射面２２ｃおよび出射面２２ａが、基準配光パターンＰＢｏを形成する際の前提となる形状として説明したような、軸線Ａｘ１に関して回転対称な曲面ではなく、光軸Ａｘに関して回転対称な曲面であったとした場合に形成される配光パターンである。この配光パターンＰＢｏ´は、基準配光パターンＰＢｏと同様、エルボ点Ｅを中心とするスポット状の配光パターンとして形成されるが、そのスポット径は、基準配光パターンＰＢｏのスポット径よりもかなり大きいものとなってしまい、かつ、その中心光度は、基準配光パターンＰＢｏの中心光度よりもかなり低いものとなってしまう。このため、この配光パターンＰＢｏ´を基準配光パターンとして付加配光パターンを形成した場合には、付加配光パターンＰＢのように、水平カットオフラインＣＬ１の下方近傍において比較的狭い上下幅で比較的明るい横長の配光パターンとして形成することはできない。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、矩形状の発光面を有する発光チップ１４ａを備えた発光素子１４からの直射光を、凸レンズ１２で偏向制御することにより、ロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する基本配光パターンＰＡを形成するように構成されているが、発光素子１４は、その発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１を、光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるとともに、該下端縁１４ａ１における自車線側の端点を、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるようにして、前向きに配置されており、また、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その一部の領域が水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、他の一部の領域が斜め方向拡散領域Ｚ２として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１４は凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍において前向きに配置されているので、その発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏが灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、その際、この発光チップ１４ａは、その下端縁１４ａ１が光軸Ａｘを含む水平面上に位置しており、かつ、この下端縁１４ａ１における自車線側の端点が凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置しているので、凸レンズ１２が仮に通常の平凸非球面レンズであったとすると、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点に、その上端縁Ｉｏ１の対向車線側の端点が位置するとともに、上記交点を通る水平線上に、その上端縁Ｉｏ１が位置するようにして形成されることとなる。

実際には、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その一部の領域が、該領域に到達した発光素子１４からの光を、水平方向に拡散する光として出射させる水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、他の一部の領域が、該領域に到達した発光素子１４からの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されているので、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域Ｚ１からの出射光により、水平方向に延びる配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、斜め方向拡散領域Ｚ２からの出射光により、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びる配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。

そして、これら配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する基本配光パターンＰＡが形成されることとなる。

その際、配光パターンＰＡ１は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏが水平方向に引き伸ばされた配光パターンとして形成されるが、この発光チップ１４ａの下端縁１４ａは凸レンズ１２の後側焦点Ｆから水平方向に延びているので、この配光パターンＰＡ１の上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより水平カットオフラインＣＬ１を鮮明なものとすることができる。

しかも本実施形態においては、従来のようにシェードにより発光素子１４からの直射光の一部を遮蔽することを必要とせずに、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を形成することができ、これにより光源光束を有効に利用することができる。

特に本実施形態においては、凸レンズ１２の前方側表面１２ａにおける、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して、対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域Ｚ２として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、水平方向拡散領域Ｚ１は、自車線側へ向かう出射光よりも対向車線側へ向かう出射光が多くなるように構成されていることが、ある程度の長さを有する水平カットオフラインＣＬ１を形成するという観点から好ましい。その際、仮に、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、水平方向拡散領域Ｚ１として構成されていたとすると、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が大きくなるので、この前方側表面１２ａにおいて内面反射する光の割合が多くなってしまい、その分だけ光源光束の損失となってしまうこととなる。その点、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、水平方向拡散領域Ｚ１として構成されたものとすれば、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が小さくなるので、この前方側表面１２ａで内面反射する光の割合が少なくなり、これにより光源光束の利用効率を高めることができる。

同様に、斜め方向拡散領域Ｚ２は、対向車線側へ向かう出射光よりも自車線側へ向かう出射光が多くなるように構成されていることが、ある程度の長さを有する斜めカットオフラインＣＬ２を形成するという観点から好ましい。その際、仮に、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域として構成されていたとすると、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が大きくなるので、この前方側表面１２ａにおいて内面反射する光の割合が多くなってしまい、その分だけ光源光束の損失となってしまうこととなる。その点、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されたものとすれば、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が小さくなるので、この前方側表面１２ａで内面反射する光の割合が少なくなり、これにより光源光束の利用効率を高めることができる。

しかも本実施形態においては、斜め方向拡散領域Ｚ２の一部が、該領域Ｚ２に到達した発光素子からの光を、下方側へ拡散する光として出射させる下向き拡散領域Ｚ２ａ、Ｚ２ｂとして構成されているので、ロービーム用配光パターンＰＬ１におけるエルボ点Ｅからやや自車線側寄りに位置する部分の明るさを増大させることができ、これにより、そのホットゾーンＨＺを所望する大きさおよび形状で形成することが容易に可能となる。

その上で、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、凸レンズ１２の周囲に、該凸レンズ１２を帯状に囲むようにして該凸レンズ１２と一体形成された付加レンズ２２が配置されており、この付加レンズ２２が、発光素子１４の発光中心Ｏを通る、光軸Ａｘと平行な軸線Ａｘ１を中心として略円筒面状に形成され、この発光素子１４からの光を軸線Ａｘ１から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズ２２に入射させる入射面２２ｂと、この入射面２２ｂから入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面２２ｃと、この反射面２２ｃで内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面２２ａとを備えた構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、付加レンズ２２は、その入射面２２ｂが、発光素子１４の発光中心Ｏを通る、光軸Ａｘと平行な軸線Ａｘ１を中心として略円筒面状に形成されているので、発光素子１４からの出射光のうち、凸レンズ１２の周辺空間へ向かう光の多くを付加レンズ２２に入射させて、その反射面２２ｃおよび出射面２２ａを介して前方へ向けて出射させることができる。したがって、凸レンズ１２からの出射光により形成される基本配光パターンＰＡに対して、この付加レンズ２２からの出射光により付加配光パターンＰＢを付加的に形成することができる。そしてこれにより、光源光束をより有効に利用することができる。

その際、付加レンズ２２は、凸レンズ１２を帯状に囲むようにしてこれと一体形成されているので、この付加レンズ２２と凸レンズ１２との位置関係を常に一定に維持することができ、これにより付加レンズ２２による発光素子１４からの光の偏向制御を精度良く行うことができる。

さらに、付加レンズ２２の入射面２２ｂは、発光素子１４の発光中心Оを通る、光軸Ａｘと平行な軸線Ａｘ１を中心として略円筒面状に形成されているので、仮にその出射面２２ａからの出射光が軸線Ａｘ１に沿った平行光となるように設定した場合に形成される基準配光パターンＰＢｏの大きさを最小にすることができる。したがって、付加レンズ２２の出射面２２ａでの拡散制御を適宜行うことにより、付加配光パターンＰＢを任意の大きさや形状で形成することが容易に可能となる。

このように本実施形態によれば、発光素子１４を光源とする直射型の車両用照明灯具１０において、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する基本配光パターンＰＡを形成するようにした場合にも、光源光束の利用効率を高めることができ、かつ、付加配光パターンＰＢの付加形成により、光源光束の利用効率をさらに高めることができる。

また、本実施形態においては、付加レンズ２２の出射面２２ａにおける出射光制御が、付加レンズ２２の反射面２２ｂで内面反射した光を、前方へ向けて下向きでかつ水平方向に拡散する拡散光として出射させるように行う構成となっているので、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍において左右方向に拡散する付加配光パターンＰＢを形成することができる。その際、この付加配光パターンＰＢは、最小のスポット状の基準配光パターンＰＢｏを下方へ変位させた上で左右両側へ水平に拡げることにより形成されるので、付加配光パターンＰＢを上下幅の小さい横長配光パターンとして形成することができ、これにより車両前方路面の遠方領域の視認性を高めることができる。

しかも、付加レンズ２２の反射面２２ｂは、付加レンズ２２の入射面２２ｂから入射した光を、軸線Ａｘ１を含む平面内において平行光として内面反射させるように形成されているので、付加レンズ２２の出射面２２ａにおける出射光制御を精度良く行うことができる。

また、付加レンズ２２の反射面２２ｂは、付加レンズ２２の入射面２２ｂから入射した光を全反射させる全反射面として構成されているので、付加レンズ２２の表面に鏡面処理を施す必要を無くすことができ、これにより車両用照明灯具１０のコスト低減を図ることができる。

さらに、付加レンズ２２の出射面２２ａは、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂよりも前方側に位置しているので、その分だけ付加レンズ２２の反射面２２ｂを前方側へ延ばすことができる。このため、付加レンズ２２の入射面２２ｂから入射した光の多くをその反射面２２ｂで内面反射させることができ、これにより光源光束の利用効率をより高めることができる。

そして、この付加レンズ２２の入射面２２ｂにおける前端縁２２ｂ１の径と、凸レンズ１２の前方側表面１２ａと付加レンズ２２の出射面２２ａとの境界線１２ａ１の径とが、略同じ値に設定されているので、凸レンズ１２として機能する領域を削減することなく、付加レンズ２２の反射面２２ｂで内面反射した発光素子１４からの光の略全量を、該付加レンズ２２の出射面２２ａに到達させることが可能となり、これにより光源光束の利用効率をより一層高めることができる。

また、本実施形態においては、付加レンズ２２における反射面２２ｂの外周側に、軸線Ａｘ１を中心とする略円筒面状の外周面２２ｄが所定角度範囲にわたって形成されており、この外周面２２ｄに、軸線Ａｘ１と直交する方向へ突出するフランジ部２２ｅが形成されているので、このフランジ部２２ｅにおいて付加レンズ２２がその支持部材１８に対して位置決め支持されるようにすることができ、かつ、この位置決め支持が、凸レンズ１２および付加レンズ２２の光学的機能に影響を及ぼすことなく行われるようにすることができる。しかもその際、前後方向の位置決めのみならず、これと直交する平面内における上下左右および回転方向の位置決めをも図ることができる。

次に、本願発明の第２実施形態について説明する。

図１１は、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０を示す正面図である。また、図１２は、図１１のXII-XII
線断面図である。

同図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０は、その基本的な構成は第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様であるが、その発光素子１４および凸レンズ１１２の形状が、第１実施形態の場合と異なっており、また、これに伴い、付加レンズ２２の配置についても、第１実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０においても、その発光素子１４の構成自体は第１実施形態の場合と同様であるが、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を、光軸Ａｘを含む水平面に対して自車線側へ向けて所定角度θ（具体的にはθ＝１５°）上向きに傾斜した傾斜面上に位置させるとともに、該下端縁１４ａ１における対向車線側の端点を、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるようにして、前向きに配置されている。

そして、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０も、第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっており、また、光軸調整が完了した段階では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。

本実施形態の凸レンズ１１２は、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が平面の平凸非球面レンズに近い形状を有する凸レンズであって、光軸Ａｘ上に配置されている。その際、この凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、平凸非球面レンズにおける前方側表面１１２ａの断面形状を有しているが、上記鉛直面に沿った断面形状以外の断面形状は、平凸非球面レンズにおける前方側表面１１２ａの断面形状を幾分変形させた形状を有している。したがって、この凸レンズ１１２の後側焦点Ｆとは、正確には、光軸Ａｘを含む鉛直面内における後側焦点のことである。この凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａの詳細については後述する。

本実施形態においても、付加レンズ２２は、発光素子１４の発光中心Ｏを通る、光軸Ａｘと平行な軸線Ａｘ１を中心として略円筒面状に形成され、発光素子１４からの光を軸線Ａｘ１から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズ２２に入射させる入射面２２ｂと、この入射面２２ｂから入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面２２ｃと、この反射面２２ｃで内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面２２ａとを備えた構成となっている。

この付加レンズ２２を構成する入射面２２ｂ、反射面２２ｃおよび出射面２２ａの形状については、第１実施形態の場合と同様であるが、その入射面２２ｂにおける前端縁２２ｂ１と、凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａと付加レンズ２２の出射面２２ａとの境界線１１２ａ１との位置関係が、灯具正面視において、第１実施形態の場合に対してやや右方向に変位している。これは、発光素子１４の発光中心Ｏが、光軸Ａｘに関して第１実施形態の場合とは左右反対側に変位しており、この変位分だけ軸線Ａｘ１の位置が平行移動していることによるものである。

図１３は、本実施形態の凸レンズ１１２を発光チップ１４ａと共に示す、図１１の要部拡大図である。

同図に示すように、凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａは、第１実施形態の凸レンズ１２と同様、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する全領域が、水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が、斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されている。

水平方向拡散領域Ｚ１は、第１実施形態の凸レンズ１２の場合と同様、複数のセルＣ１に区分けされており、これら各セルＣ１毎に光出射方向が設定されている。

具体的には、図１３において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ１においては、出射光の向きをやや大きい角度で左向きとし、凸レンズ１１２の外周縁に近いセルＣ１においては、出射光の向きを比較的大きい角度で右向きとし、その中間に位置するセルＣ１においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ１から凸レンズ１１２の外周縁に隣接するセルＣ１まで、出射光の向きを水平面内において徐々に変化させるようになっている。

一方、斜め方向拡散領域Ｚ２は、第１実施形態の凸レンズ１２の場合と同様、複数のセルＣ２に区分けされており、これら各セルＣ２毎に光出射方向が設定されている。

具体的には、図１３において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ２においては、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿って小さい角度で左向きとし、凸レンズ１１２の外周縁に近いセルＣ２においては、出射光の向きをある程度大きい角度で左向きとし、その中間に位置するセルＣ２においては、その中間の向きとするようになっている。本実施形態においては、光軸Ａｘから斜め下方へ延びる曲線Ｌ２ｍと境界線Ｂとで囲まれた扇形の領域内のセルＣ２においても、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿ってやや左向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ２から凸レンズ１１２の外周縁に隣接するセルＣ２まで、出射光の向きを、水平面に対して角度θ傾斜した傾斜平面内において徐々に変化させるようになっている。

この斜め方向拡散領域Ｚ２は、その上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂ（図１３において斜線で示す領域）においては、該領域Ｚ２に到達した発光素子１４からの光を、下方側（正確には上記傾斜平面に対して下方側）へ拡散する光として出射させるように構成されている。その際、下方側への出射光偏向量は、境界線Ｂの上端点および光軸Ａｘから斜め下方へ延びる曲線Ｌ２ｍの下端点の各々に近いセルＣ２におけるものほど、大きくなるように設定されている。

なお、図１３において、各セルＣ１、Ｃ２の中心位置から延びる矢印は、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１における対向車線側の端点（すなわち凸レンズ１１２の後側焦点Ｆの位置）から凸レンズ１１２に入射した光が、各セルＣ１、Ｃ２から出射する向きを示すものである。

このように凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａを形成することにより、この前方側表面１１２ａは水平方向拡散領域Ｚ１と斜め方向拡散領域Ｚ２との境界線Ｂにおいて不連続な表面形状となり、この境界線Ｂが稜線として形成されることとなる。

図１４は、本実施形態に係る車両用照明灯具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基本配光パターンＰＣおよび付加配光パターンＰＢを透視的に示す図である。

同図において、基本配光パターンＰＣは、凸レンズ１１２からの出射光により形成される配光パターンであり、一方、付加配光パターンＰＢは、付加レンズ２２からの出射光により形成される配光パターンである。そして、これら基本配光パターンＰＣおよび付加配光パターンＰＢと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ２が形成されるようになっている。

このロービーム用配光パターンＰＬ２は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。その際、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、対向車線側に水平カットオフラインＣＬ１が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインＣＬ２が形成されており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅは、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。そして、このロービーム用配光パターンＰＬ２においては、エルボ点Ｅを左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されるようになっている。

基本配光パターンＰＣは、第１の配光パターンＰＣ１と第２の配光パターンＰＣ２との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、水平方向拡散領域Ｚ１からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＣ２は、斜め方向拡散領域Ｚ２からの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬ２のホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＣ１、ＰＣ２の重複部分により形成されるようになっている。

一方、付加配光パターンＰＢについては、第１実施形態の場合と同様である。

図１５（ａ）は、基本配光パターンＰＣの配光パターンＰＣ１を詳細に示す図であり、同図（ｂ）は、その配光パターンＰＣ２を詳細に示す図である。

これらの図に示すように、凸レンズ１１２が仮に通常の平凸非球面レンズであったとすると、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、エルボ点Ｅの位置（すなわち、仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点）に、その上端縁Ｉｏ１の自車線側の端点が位置するとともに、エルボ点Ｅを通り水平線に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した傾斜線上に、その上端縁Ｉｏ１が位置するようにして形成されることとなる。これは、発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１が、光軸Ａｘを含む水平面に対して自車線側へ向けて所定角度θ（具体的にはθ＝１５°）上向きに傾斜した傾斜面上に位置しているとともに、この下端縁１４ａ１における対向車線側の端点が、凸レンズ１１２の後側焦点Ｆに位置していることによるものである。

実際には、凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されているので、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域Ｚ１からの出射光により、水平方向に延びる配光パターンＰＣ１が形成されるとともに、斜め方向拡散領域Ｚ２からの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びる配光パターンＰＣ２が形成されることとなる。

図１５（ａ）においては、配光パターンＰＣ１の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ１の重ね合わせで示している。

この配光パターンＰＣ１は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏを、水平方向に関して、左右両側へ引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁Ｉｏ１が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とは一致していないので、この配光パターンＰＣ１の上端縁は、後述する配光パターンＰＣ２の上端縁ほどには明暗比が高くはならないが、水平カットオフラインＣＬ１として認識し得る程度の鮮明度は十分確保可能である。

一方、図１５（ｂ）においては、配光パターンＰＣ２の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ２、Ｉｚ２ａ、Ｉｚ２ｂの重ね合わせで示している。

この配光パターンＰＣ２は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏを、上記斜め方向に関して、左方向に偏向させつつ引き伸ばした配光パターンとして形成される。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁Ｉｏ１は、エルボ点Ｅを通り水平線に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した傾斜線上に位置しているので、配光パターンＰＣ２の上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより斜めカットオフラインＣＬ２は鮮明なものとなる。

この配光パターンＰＣ２を構成している複数の反転投影像Ｉｚ２のうち、斜め方向拡散領域Ｚ２における上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂからの出射光により形成される反転投影像Ｉｚ２ａ、Ｉｚ２ｂは、斜めカットオフラインＣＬ２に対してやや下方に位置しているが、これは、上部領域Ｚ２ａおよび下部領域Ｚ２ｂからの出射光が、下方側へ拡散する光となっていることによるものである。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０においても、配光パターンＰＣ１、ＰＣ２の合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する基本配光パターンＰＣが形成されることとなる。

その際、配光パターンＰＣ２は、発光チップ１４ａの反転投影像Ｉｏが水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばされた配光パターンとして形成されるが、この発光チップ１４ａの下端縁１４ａ１は凸レンズ１１２の後側焦点Ｆから水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びているので、この配光パターンＰＣ２の上端縁は明暗比が極めて高いものとなり、これにより斜めカットオフラインＣＬ２を鮮明なものとすることができる。

しかも本実施形態においても、従来のようにシェードにより発光素子１４からの直射光の一部を遮蔽することを必要とせずに、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を形成することができ、これにより光源光束を有効に利用することができる。

また本実施形態においても、凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａにおける、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して、対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されているので、凸レンズ１１２の前方側表面１１２ａで内面反射する光の割合が少なくなり、これにより光源光束の利用効率を高めることができる。

しかも本実施形態においても、斜め方向拡散領域Ｚ２の一部が、該領域Ｚ２に到達した発光素子１４からの光を、下方側へ拡散する光として出射させる下向き拡散領域Ｚ２ａ、Ｚ２ｂとして構成されているので、ロービーム用配光パターンＰＬ２におけるエルボ点からやや自車線側寄りに位置する部分の明るさを増大させることができ、これにより、そのホットゾーンＨＺを所望する大きさおよび形状で形成することが容易に可能となる。

その上で、本実施形態に係る車両用照明灯具１１０においても、第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様、凸レンズ１１２の周囲に、該凸レンズ１１２を帯状に囲むようにして該凸レンズ１１２と一体形成された付加レンズ２２が配置されているので、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍において左右方向に拡散する付加配光パターンＰＢを形成することができる。その際、この付加配光パターンＰＢを上下幅の小さい横長配光パターンとして形成することができるので、車両前方路面の遠方領域の視認性を高めることができる。

このように本実施形態によれば、発光素子１４を光源とする直射型の車両用照明灯具１１０において、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する基本配光パターンＰＣを形成するようにした場合にも、光源光束の利用効率を高めることができ、かつ、付加配光パターンＰＢの付加形成により、光源光束の利用効率をさらに高めることができる。

ところで、上記各実施形態においては、発光素子１４の発光チップ１４ａが、横長矩形状の発光面を有しているものとして説明したが、正方形あるいは縦長矩形状の発光面を有するものを用いることも、もちろん可能である。

また、上記各実施形態においては、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する全領域が、水平方向拡散領域Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が、斜め方向拡散領域Ｚ２として構成されているものとして説明したが、これら水平方向拡散領域Ｚ１あるいは斜め方向拡散領域Ｚ２における一部の領域を、これとは異なる構成（例えば、通常の平凸非球面レンズにおける前方側表面の形状のままに維持して、反転投影像Ｉｏをそのまま上記仮想鉛直スクリーン上に投影させる構成）とすることも可能である。

さらに、上記各実施形態においては、凸レンズ１２、１１２の後方側表面１２ｂ、１１２ｂが平面で構成されているものとして説明したが、凸面あるいは凹面で構成されたものとすることも可能である。

また、上記各実施形態においては、その車両用照明灯具１０、１１０からの光照射により形成される基本配光パターンＰＡ、ＰＣおよび付加配光パターンＰＢが、左配光のロービーム用配光パターンＰＬ１、ＰＬ２の一部として形成される場合について説明したが、右配光のロービーム用配光パターンの一部として形成される場合においても、各車両用照明灯具１０、１１０の構成をそれぞれ左右反転させた構成とすれば、上記各実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と、上記第２実施形態に係る車両用照明灯具１１０とを、車両用前照灯の一部として一緒に組み込むようにすることも可能である。このようにした場合には、車両用照明灯具１０からの光照射により形成される基本配光パターンＰＡにより鮮明な水平カットオフラインＣＬ１を得ることができるとともに、車両用照明灯具１１０からの光照射により形成される基本配光パターンＰＣにより鮮明な斜めカットオフラインＣＬ２を得ることができる。

また、上記各実施形態においては、付加レンズ２２からの出射光により、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍において左右方向に拡散する上下幅の小さい横長配光パターンとして、付加配光パターンＰＢを形成するようになっているが、その際、付加レンズ２２からの出射光の一部を上方へ向けて拡散照射して、車両前方路面の頭上標識を照射するための配光パターンを形成するようにすることも可能である。

本願発明の第１実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 上記車両用照明灯具における凸レンズ、付加レンズおよび発光素子を示す斜視図 上記車両用照明灯具における発光素子からの出射光の光路を示す、図２と同様の図 上記車両用照明灯具における発光素子からの出射光の光路を示す、図３と同様の図 上記車両用照明灯具の凸レンズを発光チップと共に示す、図１の要部拡大図 上記車両用照明灯具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基本配光パターンおよび付加配光パターンを透視的に示す図 上記基本配光パターンと上記付加配光パターンとを分離して示す、図８と同様の図であって、（ａ）は基本配光パターン、（ｂ）は付加配光パターンを示す図 （ａ）は、上記基本配光パターンの一部を構成する第１の配光パターンを詳細に示す図、（ｂ）は、上記基本配光パターンの他の部分を構成する第２の配光パターンを詳細に示す図 本願発明の第２実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図 図１１のXII-XII 線断面図 上記第２実施形態に係る車両用照明灯具の凸レンズを発光チップと共に示す、図１１の要部拡大図 上記第２実施形態に係る車両用照明灯具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基本配光パターンおよび付加配光パターンを透視的に示す図 （ａ）は、図１４に示す基本配光パターンの一部を構成する第１の配光パターンを詳細に示す図、（ｂ）は、図１４に示す基本配光パターンの他の部分を構成する第２の配光パターンを詳細に示す図

符号の説明

１０、１１０ 車両用照明灯具
１２、１１２ 凸レンズ
１２ａ、１１２ａ 前方側表面
１２ａ１、１１２ａ１ 境界線
１２ｂ、１１２ｂ 後方側表面
１４ 発光素子
１４ａ 発光チップ
１４ａ１ 下端縁
１４ｂ 基板
１６ 金属プレート
１８ 支持部材
１８ａ リング部
１８ｂ 位置決め凹部
２２ 付加レンズ
２２ａ 出射面
２２ｂ 入射面
２２ｂ１ 前端縁
２２ｃ 反射面
２２ｄ 外周面
２２ｅ フランジ部
Ａｘ 光軸
Ａｘ１ 軸線
Ｂ 境界線
Ｃ１、Ｃ２ セル
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ ホットゾーン
Ｉｏ 反転投影像
Ｉｏ１ 上端縁
Ｉｚ１、Ｉｚ２、Ｉｚ２ａ、Ｉｚ２ｂ 反転投影像
Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍ 曲線
Ｏ 発光中心
ＰＡ、ＰＣ 基本配光パターン
ＰＡ１、ＰＣ１ 第１の配光パターン
ＰＡ２、ＰＣ２ 第２の配光パターン
ＰＢ 付加配光パターン
ＰＢｏ 基準配光パターン
ＰＢｏ´ 配光パターン
ＰＬ１、ＰＬ２ ロービーム用配光パターン
Ｚ１ 水平方向拡散領域
Ｚ２ 斜め方向拡散領域
Ｚ２ａ 上部領域
Ｚ２ｂ 下部領域

Claims (6)

1. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された発光素子とを備え、上記発光素子からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜め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た車両用照明灯具において、
   上記発光素子が、矩形状の発光面を有する発光チップを備えてなり、この発光チップの下端縁を、上記光軸を含む平面上に位置させるとともに、該下端縁における一方の端点を上記後側焦点に位置させるようにして、前向きに配置されており、
   上記凸レンズの周囲に、該凸レンズを帯状に囲むようにして該凸レンズと一体形成された付加レンズが配置されており、
   この付加レンズが、上記発光素子の発光中心近傍を通る、上記光軸と平行な軸線を中心として略円筒面状に形成され、上記発光素子からの光を上記軸線から離れる方向へ屈折させる態様で該付加レンズに入射させる入射面と、この入射面から入射した光を前方へ向けて内面反射させる反射面と、この反射面で内面反射した光を前方へ向けて拡散光として出射させる出射面とを備えてなる、ことを特徴とする車両用照明灯具。
2. 上記付加レンズの反射面が、該付加レンズの入射面から入射した光を、上記軸線を含む平面内において平行光として内面反射させるように形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
3. 上記付加レンズの反射面が、該付加レンズの入射面から入射した光を全反射させる全反射面として構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用照明灯具。
4. 上記付加レンズの出射面が、上記凸レンズの後方側表面よりも前方側に位置している、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用照明灯具。
5. 上記付加レンズの入射面における前端縁の径が、上記凸レンズの前方側表面と上記付加レンズの出射面との境界線の径と略同じ値に設定されている、ことを特徴とする請求項４記載の車両用照明灯具。
6. 上記付加レンズにおける上記反射面の外周側に、上記軸線を中心とする略円筒面状の外周面が所定角度範囲にわたって形成されており、
   この外周面に、上記軸線と直交する方向へ突出するフランジ部が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の車両用照明灯具。

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