JP6183650B2

JP6183650B2 - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP6183650B2
Application number: JP2013214837A
Authority: JP
Inventors: 佳祐九里; 将太西村; 貴一松野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: JP2015079590A

Description

本発明は、車両用前照灯に係り、特に、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯に関する。

従来、車両用灯具の分野においては、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１３（ａ）は特許文献１に記載の車両用前照灯２００の縦断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の矢印Ｙ方向から見た矢視図（正面図）である。

図１３（ａ）に示すように、特許文献１に記載の車両用前照灯２００は、光源２１０とレンズ体２２０（透光部材）とを組み合わせた構造の車両用前照灯である。

レンズ体２２０は、その外形が正面視で円形に構成されており（図１３（ｂ）参照）、車両前方側に配置される前面２２２、車両後方側に配置される後面２２４、入射面２２８を含む凹部２２６を含んでいる。光源２１０は凹部２２６内に配置されており、入射面２２８は光源２１０からの光線（光束）が効率よく入射するように、光源２１０を取り囲むように配置されている。前面２２２のうち光軸ＡＸを中心とする中央領域上には、光源２１０からの光線（光束）を後面２２４に向けて反射する円形の前面反射部２３０が形成されている。前面反射部２３０は、その中央部が光源２１０側に向かって凹んでいるとともに、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。

前面２２２は、入射面２２８からレンズ体２２０内部に入射した光源２１０からの光線（光束）を後面２２４に向けて反射するとともに、後面２２４からの反射光線が出射する面として構成されている。後面２２４は、前面２２２（及び前面反射部２３０）で反射された光源２１０からの光線（光束）を、前面２２２に向けて反射する面で、一枚の連続面（図２５（ａ）参照）として構成されている。

上記構成の車両用前照灯２００においては、入射面２２８からレンズ体２２０内部に入射し、前面２２２（及び前面反射部２３０）及び後面２２４で二回反射された後に、前面２２２から出射して前方に照射される光源２１０からの光線（光源２１０の光源像）によりすれ違いビーム用配光パターンが形成される。

特開２０１２−１６４５６２号公報

しかしながら、上記構成の車両用前照灯２００においては、すれ違いビーム用配光パターン等の所定配光パターン（路面配光）のみを考慮して設計されているため、所定配光パターン（路面配光）を形成するに際して、レンズ体２２０（前面２２２）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させることができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯において、所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができ、かつ、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる車両用前照灯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、光源とレンズ体と光学系とを備えた車両用前照灯において、前記レンズ体は、第１面と、第２面と、第３面と、を含み、前記光源からの光を、所定配光パターンの形成に用いられる第１の光と前記レンズ体が均一に発光しているように視認させるために用いられる第２の光に分割するように構成されており、前記第１面は、前記第１の光が前記レンズ体内部に入射する面であり、前記第２面は、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光が出射する面であり、前記第３面は、予め定められた方向からの光を前記第２面から前記レンズ体内部に入射させた場合、当該予め定められた方向からの光が出射する面であり、前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を、前記予め定められた方向からの光と逆の光路を辿る光として、前記第３面から前記レンズ体内部に入射させる光学系であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯において、所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができ、かつ、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。これは、光学系の作用により、第２の光の少なくとも一部が、第３面からレンズ体内部に入射し、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面から出射し、予め定められた方向に照射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、前記レンズ体は、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光を前記第２面に向けて全反射する第４面をさらに含み、前記第４面は、前記レンズ体内部に入射し、当該第４面で全反射された後、前記第２面から出射する前記第１の光が、前記所定配光パターンの少なくとも一部を形成するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、第４面の作用により、所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができる。

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４面は、前記第３面を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。これは、光学系の作用により、第２の光の少なくとも一部が、第３面（第４面の一部）からレンズ体内部に入射し、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面から出射し、予め定められた方向に照射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１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を拡散光に変換して、前記第３面から前記レンズ体内部に入射させる光学系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、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。これは、第２の光の少なくとも一部が、拡散板の作用により拡散光に変換されて、第３面からレンズ体内部に入射し、当該レンズ体内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を前記第３面に向けて反射する第１反射面と、前記第１反射面からの反射光を拡散光に変換する拡散板と、を備え、前記拡散板は、前記拡散光が前記第３面から前記レンズ体内部に入射するように、前記第３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、第２の光の少なくとも一部を拡散光に変換して、第３面からレンズ体内部に入射させる光学系を、第１反射面と拡散板とで構成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部が入射する入射面と、前記入射面から導入される前記第２の光の少なくとも一部を拡散光として出射する出射面と、を含む導光部材を備え、前記出射面は、前記拡散光が前記第３面から前記レンズ体内部に入射するように、前記第３面近傍に配置されてい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の光の少なくとも一部を拡散光に変換して、第３面からレンズ体内部に入射させる光学系を、導光部材で構成することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記第１面は、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹の凹面として形成されており、前記レンズ体の後端部の一部は、前記第２の光が前記第１面に入射しないようにカットされたカット面を含む形状とされていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、次の利点を生ずる。

第１に、第１の光をレンズ体内部に効率よく入射させることができる。これは、第１の面が、光源に向かって凹の凹面として形成されており、光源を取り囲んでいることによるものである。

第２に、光源からの光を、所定配光パターンの形成に用いられる第１の光とレンズ体が均一に発光しているように視認させるために用いられる第２の光に分割することができる。これは、レンズ体の後端部の一部が、第２の光が第１面に入射しないようにカットされたカット面を含む形状とされていることによるものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第２の光の少なくとも一部を前記カット面に向けて反射する第２反射面を備え、前記カット面は、前記第３面を含み、前記カット面の少なくとも一部は、当該カット面から前記レンズ体内部に入射する前記第２反射面からの反射光を拡散光に変換する面として構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。これは、第２の光の少なくとも一部が、カット面の作用により拡散光に変換されて、当該カット面からレンズ体内部に入射し、当該レンズ体内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

請求項９に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記第１面は、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹の凹面として形成されており、前記レンズ体の後端部の一部は、前記第２の光が前記第１面に入射せず、かつ、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光の少なくとも一部がカット面に入射するようにカットされた前記カット面を含む形状とされており、前記カット面は、前記第３面を含み、前記カット面の少なくとも一部は、当該カット面に入射する前記第１の光を拡散光に変換する面として構成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、次の利点を生ずる。

第３に、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。これは、第１面からレンズ体内部に入射し、カット面の作用により変換される拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

本発明によれば、光源とレンズ体とを組み合わせた構造の車両用前照灯において、所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができ、かつ、レンズ体（前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる車両用前照灯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前照灯１０の斜視図である。車両用前照灯１０を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図である。車両用前照灯１０の主な機能（原理）を説明するための図である。レンズ体１４を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図である。レンズ体１４の基端部を説明するための図である。レンズ体１４の基礎となる基礎レンズ体を説明するための図である。光学系１６周辺の拡大図（断面図）である。拡散板３０を、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂから若干離れた位置に配置するための構造を説明するための図である。（ａ）比較例の車両用前照灯のシミュレーション結果、（ｂ）第１実施形態の車両用前照灯１０のシミュレーション結果である。比較例の車両用前照灯の別のシミュレーション結果（上段）及び第１実施形態の車両用前照灯１０の別のシミュレーション結果（下段）である。本発明の第２実施形態の車両用前照灯１０を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図である。導光部材３２周辺の拡大図（断面図）である。（ａ）特許文献１に記載の車両用前照灯２００の縦断面図、（ｂ）図１３（ａ）の矢印Ｙ方向から見た矢視図（正面図）である。

以下、本発明の第１実施形態である車両用前照灯について、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前照灯１０の斜視図、図２は車両用前照灯１０を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図である。

車両用前照灯１０は、走行ビーム用配光パターン（本発明の所定配光パターンに相当）を形成するように構成された車両用前照灯で、図１、図２に示すように、光源１２と光源１２の前方に配置されたレンズ体１４と光学系１６等を備えている。

図３は、車両用前照灯１０の主な機能（原理）を説明するための図である。

車両用前照灯１０の主な機能は、図３に示すように、第１に、一つの光源１２からの光を、走行ビーム用配光パターンの形成に用いられる第１の光ＲａｙＡとレンズ体１４（第２面２０）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させるために用いられる第２の光ＲａｙＢに分割すること、第２に、第１の光ＲａｙＡにより、走行ビーム用配光パターンを形成すること、第３に、第２の光ＲａｙＢにより、レンズ体１４（第２面２０）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）である。

図２に示すように、光源１２は、例えば、金属製の基板１２ａ、当該基板１２ａの表面に実装された白色ＬＥＤ光源１２ｂ（又は白色ＬＤ光源）等を備えている。白色ＬＥＤ光源１２ｂは、発光面１２ｂ１（例えば１ｍｍ角）を含んでいる。なお、白色ＬＥＤ光源１２ｂの個数は、１以上であればよい。

光源１２（発光面１２ｂ１）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１２（発光面１２ｂ１）が放出する光の広がりを表している。但し、Ｉ（θ）は光源１２（発光面１２ｂ１）の光軸ＡＸ_１２から角度θ傾いた方向の光度を表し、Ｉ_０は光軸ＡＸ_１２上の光度を表している。光源１２（発光面１２ｂ１）では、光軸ＡＸ_１２上（θ＝０）の光度が最大となる。

光源１２は、発光面１２ｂ１を前方に向け、光軸ＡＸ_１２が車両前後方向に延びる基準軸ＡＸに一致した状態でレンズ体１４の光学設計上の基準点Ｆ近傍に配置されている。

図４は、レンズ体１４を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図である。

図４に示すように、レンズ体１４は、第１面１８（入射面）と、第２面２０（出射面）と、第３面２２と、第４面２４（側面）と、第１面１８が対向する位置に配置された光学設計上の基準点Ｆと、を含む透光部材（ＴＩＲレンズとも称される）で、光源１２（正確には基準点Ｆ）からの光を、走行ビーム用配光パターンの形成に用いられる第１の光ＲａｙＡとレンズ体１４（第２面２０）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させるために用いられる第２の光ＲａｙＢに分割するように構成されている。レンズ体１４（第１面１８、第２面２０、第４面２４等）は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状のレンズ体として構成されている。レンズ体１４は、ポリカーボネイト製であってもよいし、それ以外のアクリル等の透明樹脂製であってもよいし、ガラス製であってもよい。図１、図２中、レンズ体１４は、その前端部の上下の一部をカットした形状に構成されているが、カットしない形状に構成されていてもよい。

図５は、レンズ体１４の後端部を説明するための図である。

図５に示すように、第１の光ＲａｙＡとは、光源１２の光軸ＡＸ_１２に対して狭角方向に放出される相対強度が強い光（例えばθが０〜７５度の範囲の光）のことで、第２の光ＲａｙＢとは、光源１２の光軸ＡＸ_１２に対して広角方向に放出される相対強度が弱い光（例えばθが７５〜９０度の範囲の光）のことである。

第１面１８は、第１の光ＲａｙＡがレンズ体１４内部に入射する面で、例えば、光源１２（発光面１２ｂ１）が対向するレンズ体１４の後端部のうち光源１２の光軸ＡＸ_１２を中心とする領域に、光源１２に向かって凹の凹面として形成されている。これにより、第１の光ＲａｙＡをレンズ体１４内部に効率よく入射させることができる。これは、第１面１８が、光源１２に向かって凹の凹面として形成されており、光源１２（発光面１２ｂ１）を取り囲んでいることによるものである。

図５に示すように、レンズ体１４の後端部の一部は、第２の光ＲａｙＢが第１面１８に入射しないように、基礎レンズ体１４Ａの後端部の一部（図５中点線参照）がカットされたカット面２６ａ、２６ｂを含む形状とされている。このカット量を調整することで、第１の光ＲａｙＡと第２の光ＲａｙＢの分割比を所望の分割比とすることができる。図５中、カット面２６ａ、２６ｂは、平面として構成されているが、曲面として構成されていてもよい。

図６は、レンズ体１４の基礎となる基礎レンズ体１４Ａを説明するための図である。基礎レンズ体１４Ａとは、図６に示すように、光源１２（発光面１２ｂ１）の前方において当該光源１２（発光面１２ｂ１）をドーム状に完全に取り囲んだ状態のレンズ体１４のことである。

カット面２６ａ、２６ｂの少なくとも一部は、図２、図７に示すように、当該カット面２６ａ、２６ｂからレンズ体１４内部に入射する反射面２８ａ（本発明の第２反射面に相当）からの反射光を拡散光に変換する面（例えば、シボ加工又は微細なレンズカット等が施された面）として構成されている。反射面２８ａは、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部をカット面２６ａ、２６ｂに向けて反射する反射面で、リフレクタ２８に車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状の反射面として形成されている。

以上の構成により、光源１２からの光を、走行ビーム用配光パターンの形成に用いられる第１の光ＲａｙＡとレンズ体１４（第２面２０）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させるために用いられる第２の光ＲａｙＢに分割することができる。

第２面２０は、レンズ体１４内部に入射した第１の光ＲａｙＡが出射する面である。図４中、第２面２０は、光源１２の光軸ＡＸ_１２に直交する平面として構成されているが、曲面として構成されていてもよい。

第４面２４は、図６に示すように、レンズ体１４内部に入射した第１部分の光ＲａｙＡを第２面２０に向けて内面反射（全反射）する面で、レンズ体１４内部に入射し、当該第４面２４で内面反射（全反射）された後、第２面２０から出射する第１の光ＲａｙＡが、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、走行ビーム用配光パターンを形成するように、その面形状が構成されている（例えば自由曲面として構成されている）。

以上の構成により、走行ビーム用配光パターンを形成することができる。

なお、走行ビーム用配光パターンは、レンズ体１４内部に入射し、第４面２４で内面反射（全反射）された後、第２面２０から出射する第１の光ＲａｙＡと、レンズ体１４内部に入射し、第４面２４で内面反射（全反射）されることなく第２面２０から直接出射する第１の光ＲａｙＡによって形成される（図６参照）。

第３面２２は、予め定められた方向からの光を第２面２０からレンズ体１４内部に入射させた場合（逆光線追跡した場合）、当該予め定められた方向からの光が内面反射（全反射）することなく出射する面である。

例えば、図４に示すように、予め定められた方向からの光として、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸに対して１５度の方向からの光Ｒａｙ_１５及び４５度方向からの光Ｒａｙ_４５を第２面２０からレンズ体１４内部に入射させた場合（逆光線追跡した場合）、当該予め定められた方向からの光Ｒａｙ_１５、Ｒａｙ_４５は、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ及びカット面２６ａ、２６ｂから出射する。これら第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ及びカット面２６ａ、２６ｂが第３面２２に相当する。

図７は、光学系１６周辺の拡大図（断面図）である。

図７に示すように、光学系１６は、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部を拡散光に変換して、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射させる光学系で、例えば、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部を第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）に向けて反射する反射面２８ｂ（本発明の第１反射面に相当）と、反射面２８ｂからの反射光を拡散光に変換する拡散板３０と、を備えている。反射面２８ｂは、リフレクタ２８に車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状の反射面として形成されている。

拡散板３０は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状の拡散板として構成されている。拡散板３０は、ポリカーボネイト製であってもよいし、それ以外のアクリル等の透明樹脂製であってもよいし、ガラス製であってもよい。

拡散板３０は、拡散光が第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射するように、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）近傍に配置されている。拡散光は、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）上の様々な位置に様々な角度で入射する。

なお、仮に、拡散板３０と第４面２４の一部２４ａ、２４ｂとが接触していると、第１の光ＲａｙＡがその接触箇所において全反射の条件を満たさなくなる（拡散板３０の屈折率がレンズ体１４の屈折率より大きい場合）。これを防止するため、拡散板３０は、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂから若干離れた位置に配置されている（図２参照）。例えば、図８に示すように、拡散板３０の内側面に凸部３０ａを設け、レンズ体１４に凸部３０ａが挿入される凹部１４ａを設け、両者を嵌合させることで、拡散板３０を、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂから若干離れた位置に配置することができる。なお、これとは逆に、拡散板３０の内側面に凹部を設け、レンズ体１４に凹部に挿入される凸部を設け、両者を嵌合させることで、拡散板３０を、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂから若干離れた位置に配置することもできる。

以上の構成により、レンズ体１４（第２面２０）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。

これは、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が、拡散板３０の作用により拡散光に変換されて、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射し（図７参照）、当該レンズ体１４内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射される（図３参照）ことによるものである。

また、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が、カット面２６ａ、２６ｂの作用により拡散光に変換されて、当該カット面２６ａ、２６ｂからレンズ体１４内部に入射し（図７参照）、当該レンズ体１４内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

次に、上記構成の車両用前照灯１０の効果を確認するために行ったシミュレーション結果について説明する。

図９（ａ）は、比較例の車両用前照灯（車両用前照灯１０から光学系１６を省略した車両用前照灯）のシミュレーション結果を表す図で、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む水平面に対して上30度、基準軸ＡＸを含む鉛直面に対して右30度の方向から、比較例の車両用前照灯を観測した図である。図９（ａ）において、レンズ体１４の第２面２０は上下左右0.2[mm]ピッチで複数のセルに分割されている。シミュレーションでは、複数のセルのうち比較例の車両用前照灯からの光線（光線の直径0.1[mm]）が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル（すなわち光度が高い領域）を算出した。図９（ａ）に描かれた各四角は、その算出したセル（すなわち光度が高い領域）を表している。

図９（ｂ）は、本実施形態の車両用前照灯１０のシミュレーション結果を表す図で、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む水平面に対して上30度、基準軸ＡＸを含む鉛直面に対して右30度の方向から、本実施形態の車両用前照灯１０を観測した図である。図９（ｂ）において、レンズ体１４の第２面２０は上下左右0.2[mm]ピッチで複数のセルに分割されている。シミュレーションでは、複数のセルのうち本実施形態の車両用前照灯１０からの光線（光線の直径0.1[mm]）が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル（すなわち光度が高い領域）を算出した。図９（ｂ）に描かれた各四角は、その算出したセル（すなわち光度が高い領域）を表している。

図９（ａ）、図９（ｂ）を参照すると、本実施形態の車両用前照灯１０は、比較例の車両用前照灯と比べ、発光点（光線が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル）の数が約２倍多く、かつ、広域に分散しており、レンズ体１４（第２面２０）がより均一に発光しているように視認させることができること（すなわち、均一性が向上していること）が分かる。

図１０中上段は、比較例の車両用前照灯（車両用前照灯１０から光学系１６を省略した車両用前照灯）の別のシミュレーション結果を表す図で、各観測方向に設定されたスクリーンＳ１〜Ｓ３を表している。例えば、スクリーンＳ１は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む水平面に対して上15度、基準軸ＡＸを含む鉛直面に対して右15度の方向に設定されている。各スクリーンＳ１〜Ｓ３は上下左右0.2[mm]ピッチで複数のセルに分割されている。シミュレーションでは、複数のセルのうち比較例の車両用前照灯からの光線（光線の直径0.1[mm]）が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル（すなわち光度が高い領域）を算出した。各スクリーンＳ１〜Ｓ３に描かれた各四角は、その算出したセル（すなわち光度が高い領域）を表している。

図１０中下段は、本実施形態の車両用前照灯１０の別のシミュレーション結果を表す図で、各観測方向に設定されたスクリーンＳ４〜Ｓ６を表している。例えば、スクリーンＳ４は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む水平面に対して上15度、基準軸ＡＸを含む鉛直面に対して右15度の方向に設定されている。各スクリーンＳ４〜Ｓ６は上下左右0.2[mm]ピッチで複数のセルに分割されている。シミュレーションでは、複数のセルのうち本実施形態の車両用前照灯１０からの光線（光線の直径0.1[mm]）が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル（すなわち光度が高い領域）を算出した。各スクリーンＳ４〜Ｓ６に描かれた各四角は、その算出したセル（すなわち光度が高い領域）を表している。

図１０を参照すると、本実施形態の車両用前照灯１０は、比較例の車両用前照灯と比べ、いずれの観測方向においても発光点（光線が透過する本数が予め定められたしきい値より多いセル）の数が多く、かつ、広域に分散しており、レンズ体１４（第２面２０）がより均一に発光しているように視認させることができること（すなわち、均一性が向上していること）が分かる。

以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１０によれば、光源１２とレンズ体１４とを組み合わせた構造の車両用前照灯において、所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができ、かつ、レンズ体１４（第２面２０、すなわち前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させること（すなわち、発光見栄えを改善すること）ができる。

所定配光パターン（例えば走行ビーム用配光パターン）を形成することができるのは、第４面２４が、当該第４面２４で内面反射（全反射）された後、第２面２０から出射する第１の光ＲａｙＡが走行ビーム用配光パターンを形成するように、その面形状が構成されていることによるものである。

レンズ体１４（第２面２０、すなわち前面）が均一（又は略均一）に発光しているように視認させることができるのは、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が、拡散板３０の作用により拡散光に変換されて、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射し、当該レンズ体１４内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。また、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が、カット面２６ａ、２６ｂの作用により拡散光に変換されて、当該カット面２６ａ、２６ｂからレンズ体１４内部に入射し、当該レンズ体１４内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

なお、シミュレーションの結果、上記のように、光源１２からの光を、第１の光ＲａｙＡと第２の光ＲａｙＢに分割しても、走行ビーム用配光パターンに影響がない（又はほとんど影響がない）ことが判明している。

次に、本発明の第２実施形態である車両用前照灯１０Ａについて説明する。

図１１は本発明の第２実施形態の車両用前照灯１０を車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを含む平面で切断した断面図、図１２は導光部材３２周辺の拡大図（断面図）である。

本実施形態の車両用前照灯１０Ａと上記実施形態の車両用前照灯１０とを対比すると、次の点が相違する。

第１に、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部を拡散光に変換して、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射させる光学系１６が、上記実施形態においては、図７に示すように、反射面２８ｂと拡散板３０とで構成されていたのに対して、本実施形態においては、図１１に示すように、導光部材３２で構成されている点。

第２に、上記実施形態においては、図７に示すように、反射面２８ａを備えていたのに対して、本実施形態においては、反射面２８ａを備えていない点。

第３に、上記実施形態においては、図５に示すように、レンズ体１４の後端部の一部が、第２の光ＲａｙＢが第１面１８に入射しないように、基礎レンズ体１４Ａの後端部の一部（図５中点線参照）がカットされたカット面２６ａ、２６ｂを含む形状とされていたのに対して、本実施形態においては、図１２に示すように、レンズ体１４の後端部の一部が、第２の光ＲａｙＢが第１面１８に入射せず、かつ、レンズ体１４内部に入射した第１の光ＲａｙＡの少なくとも一部がカット面２６ｃに入射するように、基礎レンズ体１４Ａの後端部の一部がカットされたカット面２６ｃを含む形状とされている点。

それ以外、上記実施形態の車両用前照灯１０と同様の構成である。以下、上記実施形態の車両用前照灯１０との相違点を中心に説明し、上記実施形態の車両用前照灯１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図１１、図１２に示すように、光学系１６は、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が入射する入射面３２ａと、入射面３２ａから導入される第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部を拡散光として出射する出射面３２ｂと、入射面３２ａから導入される第２の光ＲａｙＢを出射面３２ｂに向けて内面反射（全反射）する反射面３２ｃと、を含む導光部材３２を備えている。出射面３２ｂは、当該出射面３２ｂから出射する第２の光ＲａｙＢを拡散光に変換する面（例えば、シボ加工又は微細なレンズカット等が施された面）として構成されている。出射面３２ｂは、拡散光が第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射するように、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）近傍に第４面２４に沿って階段状に複数配置されている。拡散光は、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）上の様々な位置に様々な角度で入射する。

導光部材３２は、車両前後方向に延びる基準軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状の導光部材として構成されている。導光部材３２は、ポリカーボネイト製であってもよいし、それ以外のアクリル等の透明樹脂製であってもよいし、ガラス製であってもよい。

なお、図８を用いて説明したのと同様、導光部材３２の内側面に凸部を設け、レンズ体１４に凸部が挿入される凹部を設け、両者を嵌合させることで、導光部材３２を、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）から若干離れた位置に配置することができる。なお、これとは逆に、導光部材３２の内側面に凹部を設け、レンズ体１４に凹部に挿入される凸部を設け、両者を嵌合させることで、導光部材３２を、第４面２４の一部２４ａ、２４ｂから若干離れた位置に配置することもできる。

図１２に示すように、レンズ体１４の後端部の一部は、第２の光ＲａｙＢが第１面１８に入射せず、かつ、レンズ体１４内部に入射した第１の光ＲａｙＡの少なくとも一部がカット面２６ｃに入射するように、基礎レンズ体１４Ａの後端部の一部がカットされたカット面２６ｃを含む形状とされている。カット面２６ｃの少なくとも一部は、当該カット面２６ｃに入射する第１の光ＲａｙＡを拡散光に変換する面（例えば、シボ加工又は微細なレンズカット等が施された面）として構成されている。

これは、第２の光ＲａｙＢの少なくとも一部が、導光部材３２（出射面３２ｂ）の作用により拡散光に変換されて、第３面２２（第４面２４の一部２４ａ、２４ｂ）からレンズ体１４内部に入射し（図１２参照）、当該レンズ体１４内部に入射した拡散光の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射される（図３参照）ことによるものである。

また、第１面１８からレンズ体１４内部に入射し、カット面２６ｃの作用により変換される拡散光（図１２参照）の少なくとも一部が、予め定められた方向からの光と逆の光路を辿って第２面２０から出射し、予め定められた方向に照射されることによるものである。

以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１０Ａによっても、上記実施形態の車両用前照灯１０と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明を、走行ビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯に適用した例を示したが、これに限らず、すれ違いビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯にも適用することができることは勿論である。

また、本発明を、図２等に示すレンズ体１４に適用した例を示したが、これに限らず、他の各種のレンズ体にも適用することができることは無論である。

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、１０Ａ…車両用前照灯、１２…光源、１２ａ…基板、１２ｂ…ＬＥＤ光源、１２ｂ１…発光面、１４…レンズ体、１４Ａ…基礎レンズ体、１４ａ…凹部、１６…光学系、１８…第１面、２０…第２面、２２…第３面、２４…第４面、２４ａ、２４ｂ…第４面の一部、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…カット面、２８…リフレクタ、２８ａ、２８ｂ…反射面、３０…拡散板、３０ａ…凸部、３２…導光部材、３２ａ…入射面、３２ｂ…出射面、３２ｃ…反射面

Claims

光源とレンズ体と光学系とを備えた車両用前照灯において、
前記レンズ体は、第１面と、第２面と、第３面と、を含み、前記光源からの光を、所定配光パターンの形成に用いられる第１の光と前記レンズ体が均一に発光しているように視認させるために用いられる第２の光に分割するように構成されており、
前記第１面は、前記第１の光が前記レンズ体内部に入射する面であり、
前記第２面は、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光が出射する面であり、
前記第３面は、予め定められた方向からの光を前記第２面から前記レンズ体内部に入射させた場合、当該予め定められた方向からの光が出射する面であり、
前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を、前記予め定められた方向からの光と逆の光路を辿る光として、前記第３面から前記レンズ体内部に入射させる光学系である車両用前照灯。
前記レンズ体は、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光を前記第２面に向けて全反射する第４面をさらに含み、
前記第４面は、前記レンズ体内部に入射し、当該第４面で全反射された後、前記第２面から出射する前記第１の光が、前記所定配光パターンの少なくとも一部を形成するように、その面形状が構成されている請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第４面は、前記第３面を含む請求項２に記載の車両用前照灯。
前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を拡散光に変換して、前記第３面から前記レンズ体内部に入射させる光学系である請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部を前記第３面に向けて反射する第１反射面と、前記第１反射面からの反射光を拡散光に変換する拡散板と、を備え、
前記拡散板は、前記拡散光が前記第３面から前記レンズ体内部に入射するように、前記第３面近傍に配置されている請求項４に記載の車両用前照灯。
前記光学系は、前記第２の光の少なくとも一部が入射する入射面と、前記入射面から導入される前記第２の光の少なくとも一部を拡散光として出射する出射面と、を含む導光部材を備え、
前記出射面は、前記拡散光が前記第３面から前記レンズ体内部に入射するように、前記第３面近傍に配置されている請求項４に記載の車両用前照灯。
前記第１面は、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹の凹面として形成されており、
前記レンズ体の後端部の一部は、前記第２の光が前記第１面に入射しないようにカットされたカット面を含む形状とされている請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
前記第２の光の少なくとも一部を前記カット面に向けて反射する第２反射面を備え、
前記カット面は、前記第３面を含み、
前記カット面の少なくとも一部は、当該カット面から前記レンズ体内部に入射する前記第２反射面からの反射光を拡散光に変換する面として構成されている請求項７に記載の車両用前照灯。
前記第１面は、前記光源が対向する前記レンズ体の後端部に、前記光源に向かって凹の凹面として形成されており、
前記レンズ体の後端部の一部は、前記第２の光が前記第１面に入射せず、かつ、前記レンズ体内部に入射した前記第１の光の少なくとも一部がカット面に入射するようにカットされた前記カット面を含む形状とされており、
前記カット面は、前記第３面を含み、
前記カット面の少なくとも一部は、当該カット面に入射する前記第１の光を拡散光に変換する面として構成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用前照灯。