JP6693052B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に関するものである。

従来、水平方向に多数の半導体発光素子を並べた光源を用いた車両用前照灯が知られている（特許文献１参照）。
より具体的には、特許文献１には、光源として用いられる半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射される光を投影して照射面から外部へ照射する投影レンズとを備え、前記投影レンズは前記照射面における少なくとも中心部が第１の制御部として形成され前記照射面における少なくとも外周部のうち少なくとも一部が第２の制御部として形成され、前記投影レンズの焦点を通る光軸上の発光点から出射された光が、前記第１の制御部からは光軸に平行な平行光として照射されると共に前記第２の制御部からは光軸に平行な線分に対して外側に照射され、前記投影レンズの少なくとも前記第１の制御部が光を拡散する拡散部として形成されたことを特徴とした車両用前照灯が開示されている。

そして、特許文献１には、このような特徴を備えることで、半導体発光素子から出射された光の青色の成分が配光パターンにおける外周部に到達し難くなり色収差が発生し難くなると共に拡散部から照射される光が拡散されて青色の成分に混じり易くなるため、配光パターンにおける青色の発生が抑制され良好な配光パターンを形成することができることが記載されている。

特開２０１３―１５２８４４号公報

ところで、このように多数の発光素子を並べて配置する構成の場合、投影レンズのレンズ焦点から離れた位置にも発光素子が存在することになり、コマ収差のために、その外側に位置する発光素子からの光による配光パターンが配光崩れする場合があるが、特許文献１の車両用前照灯では、このコマ収差の問題に関しては考慮されていない。

特許文献１の車両用前照灯では、外形が円形状の非球面レンズが投影レンズに用いられているが、コマ収差による配光崩れはレンズ形状が円形でない異形状であるような外形（例えば、矩形（ひし形、平行四辺形）や楕円に代表されるような曲線で囲まれた真円形でないような外形）の場合により一層顕著となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、配光崩れを抑制した異形状のレンズを備える車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、水平方向に配置された少なくとも５つ以上の発光チップを有する光源部と、前記光源部側に凸状の入射面および前記光源部から離れる方向に凸状の出射面を有する異形状のレンズと、を備え、前記入射面が水平方向の曲率半径をレンズ光軸から外側へ徐々に大きくした自由曲面で形成されている。
（２）上記（１）の構成において、前記出射面は、前記レンズ光軸上の基本焦点から前記入射面に光を照射したときに、前記出射面から前方に照射される光が、水平方向で見ると、前記レンズ光軸から外側に徐々に拡がり、鉛直方向で見ると、前記レンズ光軸から上側では上側に徐々に拡がるとともに、前記レンズ光軸から下側では平行であるものを含む自由曲面で形成されており、前記光源部は、前記発光チップが前記基本焦点よりも後方に位置するように配置されている。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記入射面は、曲率半径が鉛直方向および斜め方向も含む放射状に前記レンズ光軸から外側へ徐々に大きくなるように形成されている。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記入射面には水平方向に伸びる凸条の微小拡散素子が鉛直方向に連続して形成されており、前記出射面には鉛直方向に延びる凸条の微小拡散素子が水平方向に連続して形成されている。
（５）上記（４）の構成において、前記出射面に形成される微小拡散素子は、鉛直方向中央側から鉛直方向外側に向かって凸条幅が小さくなるように形成されている。
（６）上記（４）又は（５）の構成において、前記出射面に形成される微小拡散素子のうち、前記基本焦点から前記入射面に光を照射したときに、前記レンズ光軸を基準として照射角度が所定角度以上で前記入射面に入射する光が出射する前記出射面の微小拡散素子は、鉛直方向の中央側から鉛直方向外側に向けて徐々に凸条高さが低くされ、鉛直方向外側で微小拡散素子が無くなるようにされている。

本発明によれば、配光崩れを抑制した異形状のレンズを備える車両用灯具を提供することができる。

本発明に係る実施形態の車両用灯具を備えた車両の平面図である。 本発明に係る実施形態の灯具ユニットのレンズ光軸に沿った水平方向の断面図である。 本発明に係る実施形態のレンズのレンズ光軸に沿った水平方向の断面図である。 本発明に係る実施形態のレンズの入射面を説明するための図である。 本発明に係る実施形態の基本焦点に発光点が有るときのレンズの水平方向での配光制御の状態を説明する図である。 本発明に係る実施形態の基本焦点に発光点が有るときのレンズの鉛直方向での配光制御の状態を説明する図である。 本発明に係る実施形態のレンズの出射面の正面図である。 図７の出射面の領域を説明するための図である。 本発明に係る実施形態の左端の発光チップからの光が形成するスクリーン上での配光パターンを説明するための図であり、（ａ）は比較例１の場合の配光パターンを等高度線で示した図であり、（ｂ）は本実施形態の場合の配光パターンを等高度線で示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。また、実施形態及び図中において、特に断りがない場合、「前」、「後」は、各々、車両の「前進方向」、「後進方向」を示し、「上」、「下」、「左」、「右」は、各々、車両に乗車する運転者から見た方向を示す。

本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図１に示す車両１０２の前方の左右のそれぞれに設けられる車両用前照灯（１０１Ｒ、１０１Ｌ）であり、以下では単に車両用灯具と記載する。
なお、以下では、異形状のレンズの中でも配光崩れが顕著である矩形状のレンズを例にとって説明を進める。

本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口したハウジング（図示せず）と開口を覆うようにハウジングに取付けられるアウターレンズ（図示せず）を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット１０（図２参照）などが配置されている。

図２は、灯具ユニット１０のレンズ光軸Ｚに沿った水平方向の断面図である。
なお、図２において、Ｘ軸は、レンズ光軸Ｚに直交する水平方向の軸を示しており、Ｙは、レンズ光軸ＺおよびＸ軸に直交する鉛直方向の軸であるＹ軸を示しているが、Ｙ軸は、紙面方向になるので符号だけを記載している。

（灯具ユニット）
図２に示すように、本実施形態の灯具ユニット１０は、ヒートシンク２０と、ヒートシンク２０上に配置された光源部３０と、光源部３０の前方側に配置され、正面視で外形が矩形状のレンズ４０と、レンズ４０のフランジ４１を把持し、ヒートシンク２０に取付けられるレンズホルダ５０と、を備えている。

図２に示すように、光源部３０は、多数（１０個）の発光チップ３２がＸ軸方向（水平方向）に配置されており、それぞれの発光チップ３２からの光が、レンズ４０を介して前方に照射されることで多数（１０個）の配光パターンが形成される。
これらの配光パターンは、少なくとも隣接する配光パターンに一部が重なるようになっており、これらの配光パターンが水平方向に並んで全体の配光パターンを形成する。

そして、先行車との位置関係などに応じて、一部若しくは全部の発光チップ３２を点消灯する、いわゆる、ＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）制御を行うことで前方に光を照射しつつ、先行車に対するグレア光を抑制できるようになっている。

（ヒートシンク）
ヒートシンク２０は、光源部３０が発生する熱を放熱する部材であり、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミ等）や樹脂材料を用いて成形されるのが好適である。

本実施形態では、板状のヒートシンク２０の場合を示しているが、ヒートシンク２０の形状は任意であり、例えば、光源部３０が配置される面と反対側に位置する裏面２１に後方に伸びる放熱フィンを設けるようにしてもよい。

（光源部）
光源部３０は、図示しない給電用の電気配線などが形成された基板３１上に単チップ型の発光チップ３２（ＬＥＤ）が設けられたＬＥＤ光源である。
本実施形態では、基板３１上に１０個の発光チップ３２が水平方向に一列配置されているものとしているが、配列される発光チップ３２が５つ以上である場合に、配光崩れが起きやすく、このため５つ以上の発光チップ３２が配列されている場合に本発明の効果は特に顕著となる。

また、発光チップ３２の配列数は一列に限らず、さらに上側や下側にも発光チップ３２を水平方向に配列するようにして、発光チップ３２の列が上下方向に複数列設けられたものであっても良い。

さらに、本実施形態のように、基板３１をそれぞれの発光チップ３２で共有する共通基板とする方が小型化や部品点数の削減が行えるので好適であるが、例えば、発光チップ３２の列を複数列設ける場合に、それぞれの列毎に基板３１を設けるなど、基板３１の設け方は適宜変更して良い。

なお、本実施形態では、光源部３０がＬＥＤ型光源である場合を示しているが、発光チップ３２に面発光型の半導体型レーザのようなものを用いるようにしても良い。

（レンズホルダ）
レンズホルダ５０は、レンズ４０を光源部３０の前方側の所定の位置に配置できるものであれば、特に形状等は限定されるものではない。
また、レンズ４０を配置する機能に加え、レンズ４０の周囲を囲うような構造にしておいて、光源部３０から照射される光のうち、レンズ４０に入射しないような光を遮光する機能を持たせるようにしても良い。

（レンズ）
レンズ４０は、例えば、ＰＭＭＡなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）などの透明な樹脂材料で形成される。

一般に、同じ材料であっても波長が異なると屈折率が異なり、この屈折率の波長依存性が大きいと、分光が起こりやすく、配光パターンの一部に青色分光色が現れやすくなる。
このため、これらの材料の中でも、屈折率の波長依存性の小さいＰＭＭＡなどのアクリル系樹脂が好適である。

図２に示すように、レンズ４０は、光源部３０からの光が入射する光源部３０側（後方側）に凸状の入射面４２、および、入射した光が出射する光源部３０から離れる方向（前方側）に凸状の出射面４３を有しており、入射面４２および出射面４３は、それぞれ自由曲面で形成されている。
以下、入射面４２および出射面４３について詳細に説明する。

（入射面）
図３は、レンズ４０だけを示した図であり、図２と同様、レンズ光軸Ｚに沿った水平方向の断面図である。
入射面４２は、図３に示すように、左右に設けられるフランジ４１の内側の部分（範囲Ａ参照）であり、レンズ光軸Ｚと交わる位置（以下、中心点Ｏともいう）、つまり、レンズ４０の左右中央では、曲率半径がＲ１で、このレンズ光軸Ｚから外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を徐々に大きくして外側では曲率半径がＲ２、Ｒ３（Ｒ１＜Ｒ２≒Ｒ３）となるような自由曲面で形成されており、曲率半径Ｒ２及びＲ３は、曲率半径Ｒ１の２倍以上３倍以下とするのが好適である。

以下、図４を参照しながらより具体的に入射面４２がどのように定められているのかについて説明する。
図４に示すレンズＬは、本実施形態のレンズ４０の基本形状を備えたレンズの水平断面図である。

図４では、レンズＬに対してレンズＬの光軸Ｐに平行な光線が一方の面Ｓ１から入射し、他方の面Ｓ２から出射する状態の一例を示しており、一方の面Ｓ１に入射する前の光線の延長線と他方の面Ｓ２から出射した後の光線の延長線とを一点鎖線で示し、この延長線が交わる点（一点鎖線の交わる点参照）を点Ｄとしている。

そして、一方の面Ｓ１に入射する光線の入射位置を一方の面Ｓ１に沿って変え、上述と同様に点Ｄを求めていくと、その点Ｄの軌跡は点線で示すようになっており、この点線で示す軌跡がレンズＬの主面ＳＭＬである。
また、レンズＬの光軸Ｐと主面ＳＭＬが交わる点が、レンズＬの主点ＳＰである。

そして、主面ＳＭＬが基本焦点ＢＦを中心とする真円（アポロンの円）であるときに、コマ収差が無くなるので、レンズＬのコマ収差を抑制するためには、レンズＬの基本焦点ＢＦと点Ｄとの距離Ｋが焦点距離Ｆで一定であるように、他方の面Ｓ２を形成すればよいことになる。

ここで、コマ収差の程度を表す評価量として、正弦条件違反量ＯＳＣ＝Ｋ−Ｆを定義すると、主面ＳＭＬに沿って、正弦条件違反量ＯＳＣを求めたときに、それらの値がゼロに近いほどコマ収差が抑制されていることになる。
しかしながら、車両用灯具、特に、異形レンズを用いてマトリクスビームなどのように、複数の配光パターンを重ね合わせて形成することを考えると、単純に正弦条件違反量ＯＳＣ＝０となるように他方の面Ｓ２を形成した場合、コマ収差は改善するものの、明暗境界が鮮明になりすぎてしまい、複数の配光パターンの重なる部分において配光ムラやスジが発生してしまう。
このため、配光ムラやスジの発生を抑制しつつ、正弦条件違反量ＯＳＣを小さくしてレンズＬのコマ収差を抑制するように他方の面Ｓ２を形成するようにする。

なお、Ｋ＝Ｗ／ｓｉｎθ’と表すことができるので、正弦条件違反量ＯＳＣは、正弦条件違反量ＯＳＣ＝Ｗ／ｓｉｎθ’−Ｆと記述することができる。
また、上記では、一方の面Ｓ１から光線が入射して他方の面Ｓ２から光線が出射する場合について示しているが、レンズＬの向きを逆にすれば他方の面Ｓ２から光線が入射して一方の面Ｓ１から光線が出射する場合になる。

そこで、他方の面Ｓ２の曲率半径を一定に保つ場合や変える場合などいろんな場合を試みた結果、レンズＬの左右中央から外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を徐々に大きくしていくような自由曲面で他方の面Ｓ２を形成すれば、配光ムラやスジの発生を抑制しつつ、大幅にコマ収差が抑制されることがわかった。

具体的な一例として、他方の面Ｓ２のレンズＬの左右中央の曲率半径を１００ｍｍとし、レンズＬの左右中央から外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を大きくして、レンズＬの左右外側（左側の端、及び、右側の端）で曲率半径が２４０ｍｍとした場合（実施例１）と、曲率半径を１００ｍｍとしてレンズＬの左右中央から左右外側（左側の端、及び、右側の端）まで曲率半径を変えないようにした場合（比較例１）の正弦条件違反量ＯＳＣを以下の表１に示す。

なお、表１では、レンズＬの左右中央から一方の外側（左側の端、若しくは、右側の端）に向かって正弦条件違反量ＯＳＣを求めたものになっているが、実施態１及び比較例１では、他方の面Ｓ２は、レンズＬの左右中央を基準として対称になっているため、レンズＬの左右中央から他方の外側（右側の端、若しくは、左側の端）に向かって正弦条件違反量ＯＳＣを求めても同じ結果となる。

表１を見るとわかるように、レンズＬの左右中央（左右中心）では、実施例１および比較例１ともに、正弦条件違反量ＯＳＣが０.０であり、外側ほど正弦条件違反量ＯＳＣが増加する傾向があるものの、比較例１では、最も悪い所で−０．３７１となっているが、実施例１では、最も悪い所でも−０．０８７に抑制されており、一桁以上も改善が見られるとともに、実施例１のその数値はほぼゼロと言える程度まで正弦条件違反量ＯＳＣが小さくなっていることがわかる。

このように、他方の面Ｓ２をレンズＬの左右中央から外側に向かって曲率半径が徐々に大きくなるように形成することでコマ収差を抑制することが可能となる。

一方、他方の面Ｓ２の鉛直方向の断面については、曲率半径を変えないような曲率半径が一定である単一の凸状としても良いが、さらに、検討を進めた結果、レンズＬの左右中央から鉛直方向（紙面に直交する方向）で見ても、他方の面Ｓ２をレンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を徐々に大きくするようにすることでよりコマ収差が抑制できることを確認している。

このため、レンズＬの左右中央から鉛直方向（紙面に直交する方向）で見ても、他方の面Ｓ２をレンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を徐々に大きくするようにすることが好適である。

加えて、レンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から斜め方向、つまり、レンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から左右斜め上側方向や左右斜め下側方向でも、レンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から外側に向かうにつれて連続的に曲率半径を徐々に大きくすることがコマ収差を抑制する上で好適であることを確認している。

このことから、他方の面Ｓ２は、曲率半径をレンズＬの左右中央（レンズＬの上下中央）から放射状に連続的に外側ほど大きくなるように変化させた自由曲面で形成するのが最も好適である。

本実施形態のレンズ４０は、上述のように、レンズ４０の基本形状を備えたレンズＬを基準として、コマ収差を抑制するようにした自由曲面からなる他方の面Ｓ２を求め、この求めた他方の面Ｓ２の自由曲面の形状を入射面４２の形状としている。

つまり、図３に示した本実施形態のレンズ４０の入射面４２は、中心点Ｏを基準に放射方向に、外側に向かうにつれて連続的に曲率半径が大きくなるように変化させた自由曲面で形成されている。

より具体的には、本実施形態のレンズ４０の入射面４２は、実施例１で示したのと同様、つまり、中心点Ｏの曲率半径を１００ｍｍとして、左右外側（水平方向外側）に向かって連続的に曲率半径を大きくし、左右方向の最も外側（水平方向の最も外側）で曲率半径が２４０ｍｍとなるようにしており、また、中心点Ｏから鉛直方向、及び、斜め方向（左右斜め上側方向や左右斜め下側方向）にも連続的に外側ほど曲率半径が大きくなるようにしている。

但し、これはあくまでも一例であって、中心点Ｏをどの程度の曲率半径として外側でどの程度の曲率半径となるように中心点Ｏから連続的に曲率半径を大きくするように変化させるのかは、例えば、レンズ４０の大きさなどに合わせて調整されるものである。

（出射面）
次に、レンズ４０の出射面４３について説明するが、出射面４３の形状は、上述したコマ収差を抑制するようにした入射面４２に入射した光が出射面４３から前方に照射されるときに、その出射する光を配光制御して、所定の配光パターンを形成するように決められている。
このため、出射面４３の形状は、入射面４２の形状を定めた後に、適切な配光制御ができるように定められている。

以下、図５および図６を参照しながら出射面４３について詳細な説明を行う。
図５は、レンズ４０のレンズ光軸Ｚに沿った水平方向の断面図、つまり、図２と同様の方向でのレンズ４０の断面を示した図になっている。
また、図６は、レンズ４０のレンズ光軸Ｚに沿った鉛直方向の断面図になっている。
なお、図５では、レンズ４０のフランジ４１の部分の図示を省略し、入射面４２と出射面４３とだけを示したものになっている。

図５および図６において、レンズ４０の基本焦点ＢＦを中心として示されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したのと同様であり、Ｚがレンズ光軸Ｚであり、レンズ光軸Ｚと直交する水平方向の軸をＸ軸としており、Ｚ軸およびＸ軸に直交する鉛直方向の軸をＹ軸としている。
なお、図５では、Ｙ軸が紙面方向となり、図６では、Ｘ軸が紙面方向となる。

そして、図５および図６では、基本焦点ＢＦに発光点を設け、このレンズ光軸Ｚ上の基本焦点ＢＦから入射面４２に光を照射したときに、その入射面４２からレンズ４０内に入射した光が、出射面４３から前方にどのように照射されるかを示している。

図５に示すように、レンズ光軸Ｚ上の基本焦点ＢＦから入射面４２に照射された光は、水平方向で見ると、レンズ光軸Ｚから外側に徐々に拡がるように出射面４３から前方側に照射されるようになっている。

より具体的には、レンズ光軸Ｚを基準に左側の出射面４３から前方に照射される光は、レンズ光軸Ｚから外側に徐々に約１度程度拡がるように左前方に照射されており、レンズ光軸Ｚを基準に右側の出射面４３から前方に照射される光は、レンズ光軸Ｚから外側に徐々に約１度程度拡がるように右前方に照射されるようになっている。

一方、図６に示すように、レンズ光軸Ｚ上の基本焦点ＢＦから入射面４２に照射された光は、鉛直方向で見ると、レンズ光軸Ｚから上側では上側に徐々に約１度程度拡がるように出射面４３から前方に照射されるようになっており、レンズ光軸Ｚから下側では、平行に出射面４３から前方に照射されるようになっている。
本実施形態では、レンズ光軸Ｚから下側では、平行に出射面４３から前方に光が照射されるようにしているが、レンズ光軸Ｚから下側は、基本的には、光を平行に出射するように出射面４３を形成しつつ、レンズ光軸Ｚから離れた分光色の発生に影響を与えやすいレンズ４０の下側の部分について光の出射方向を平行からズラすような調整（例えば、光を少し上側に向けて出射させる調整）を行うようにしても良い。

このように、本実施形態では、レンズ４０の出射面４３は、レンズ光軸Ｚ上の基本焦点ＢＦから入射面４２に光を照射したときに、出射面４３から前方に照射される光が、水平方向で見ると、レンズ光軸Ｚから外側に徐々に拡がり、鉛直方向で見ると、レンズ光軸Ｚから上側では上側に徐々に拡がるとともに、レンズ光軸Ｚから下側では平行となるように自由曲面で形成されたものになっている。
なお、上述のように、分光色に関連して調整を行っても良いので、レンズ４０の出射面４３は、レンズ光軸Ｚ上の基本焦点ＢＦから入射面４２に光を照射したときに、鉛直方向で見ると、レンズ光軸Ｚから下側では平行であるものを含む自由曲面で形成されたものであっても良い。

そして、実際の灯具ユニット１０では、このように形成されたレンズ４０に対して、図２に示すように、光源部３０は、距離Ｃだけ発光チップ３２が基本焦点ＢＦよりも後方に位置するように配置されている。
具体的には、本実施形態では、距離Ｃを０．５ｍｍとして、発光チップ３２の表面の位置がレンズ光軸Ｚに沿った前後方向で０．５ｍｍ基本焦点ＢＦよりも後方に位置するように配置されている。

このように、基本焦点ＢＦから後方に発光チップ３２を位置させるようにすると、先ほど図５および図６で説明した出射面４３から前方に照射される状態よりも全体的に少し内向き寄りに照射されるようになり、配光パターンの水平方向での拡がり幅が適切な幅となり、また、鉛直方向での拡がり幅も適切なものとなるとともに、分光による青色分光色を抑制することができる。

具体的には、レンズ４０のレンズ光軸Ｚより上側の出射面４３から前方に照射される光が形成する配光パターンでは、上側に赤色分光色が現れ、下側に青色分光色が現れる傾向となる一方、レンズ４０のレンズ光軸Ｚより下側の出射面４３から前方に照射される光が形成する配光パターンでは、それとは逆に上側に青色分光色が現れ、下側に赤色分光色が現れるが、基本焦点ＢＦから後方に発光チップ３２を位置させるようにしたことにより、上側の出射面４３から前方に照射される光は、あまり上側に向かわない状態となる一方で、下側の出射面４３から前方に照射される光は少し上側に向かう状態となり、スクリーン上での配光パターンの状態のときに、上側の出射面４３から前方に照射される光と下側の出射面４３から前方に照射される光とが、分光の影響を打ち消すように混ざり合うことになり、青色分光色が配光パターン上に現れるのを抑制できる。

ところで、本実施形態の灯具ユニット１０は、前述したように、多数（１０個）の発光チップ３２のそれぞれが形成する配光パターンがスクリーン上で隣接する配光パターンと一部が重なるように水平方向に並ぶように現れることで全体の配光パターンが形成される。

このため、配光パターンの重なりの境界線において、光度差によるスジが現れる場合がある。
このスジが現れるのを抑制するために、本実施形態のレンズ４０では、図示を省略しているが、入射面４２および出射面４３に微小拡散素子を設けることで、各発光チップ３２からの光で形成される配光パターンの外周輪郭を暈すようにしている。

以下、この微小拡散素子について具体的に説明する。
入射面４２には、水平方向に伸びる凸条の微小拡散素子が鉛直方向に連続して形成されている。
つまり、イメージしやすいように説明すると、入射面４２の水平方向に沿った湾曲を持ったかまぼこプリズムのような形状の微小拡散素子が鉛直方向に連続して積み重ねられたようになっている。
なお、入射面４２を鉛直方向の断面で見ると、かまぼこプリズムのような形状の微小拡散素子が鉛直方向に連続して積み重ねられたようになっているため、入射面４２の表面は、緩やかな波状の凹凸が連続するような形状になっている。

一方、出射面４３には鉛直方向に延びる凸条の微小拡散素子が水平方向に連続して形成されている。
つまり、イメージしやすいように説明すると、出射面４３の鉛直方向に沿った湾曲を持ったかまぼこプリズムのような形状（以下、このような形状をかまぼこプリズム状とも記載する。）の微小拡散素子が水平方向に連続したようになっている。
なお、入射面４２を水平方向の断面で見ると、かまぼこプリズムのような形状の微小拡散素子が水平方向に連続して積み重ねられたようになっているため、入射面４２の表面は、緩やかな波状の凹凸が連続するような形状になっている。

このような微小拡散素子を入射面４２および出射面４３に形成するようにしていることで、入射面４２からレンズ４０に入射する光は上下方向に広がるため、形成される配光パターンが上下方向に暈されることになり、そして、出射面４３から光が出射するときに、出射する光が左右方向に広がり配光パターンが左右方向に暈されることになる。

ここで、出射面４３は、前方に凸状の形状を有しているため、出射面４３に形成される、それぞれの微小拡散素子は、レンズ４０の鉛直方向中央側から上側には前方側から後方側に向かって上側に傾くような湾曲傾斜を有することになり、レンズ４０の鉛直方向中央側から下側には前方側から後方側に向かって下側に傾くような湾曲傾斜を有することになる。

そうすると、レンズ４０の上側から出射する光が形成する配光パターンは、配光パターンの水平方向端側が中央側よりも下側に垂れるような状態となる場合があり、逆に、レンズ４０の下側から出射する光が形成する配光パターンは、配光パターンの水平方向端側が中央側よりも上側につり上がるような状態となる場合がある。

このため、出射面４３に形成する微小拡散素子は、鉛直方向中央側から鉛直方向外側に向かって凸条幅が小さくなるようにすることが好適である。
つまり、出射面４３に形成する微小拡散素子は、鉛直方向中央側から鉛直方向上側に向かってかまぼこプリズム状の幅が徐々に小さくなるように形成するとともに、鉛直方向下側に向かってもかまぼこプリズム状の幅が徐々に小さくなるような円錐プリズム状に形成するのが好適である。

このようにすると、微小拡散素子は、レンズ４０の上側に向かうにつれて、断面円弧状の両端部分が、上向きに光を照射する方向に補正されるようになるため、配光パターンの端が下側に垂れることが抑制され、同様に、レンズ４０の下側に向かうにつれて、断面円弧状の両端部分が、下向きに光を照射する方向に補正されるようになるため、配光パターンの端が上側につり上がることが抑制されるようになるため、配光パターンの両端に垂れやつり上がりの発生することがない良好な配光パターンを形成することができる。

ところで、正面視で円形状のレンズと見なせないような端側となるレンズ４０の四隅（上側の左右端および下側の左右端）側から前方に照射される光が前方に出射するときに、微小拡散素子で拡散されると、配光崩れを助長することになる恐れがある。

このため、レンズ４０の四隅（上側の左右端および下側の左右端）側の出射面４３には、微小拡散素子構造が設けられないようにするのが好適である。
そこで、本実施形態では、出射面４３に形成する微小拡散素子を図７に示すようにしている。
図７は、レンズ４０の出射面４３だけを示した出射面４３の正面図である。
なお、図７におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸は、これまでと同様であり、図７では微小拡散素子の輪郭を線で示している。

先ず、図７を用いた微小拡散素子の説明を行うのに先立って、図８を用いて、図７に示される出射面４３の領域４３ａおよび領域４３ｂがどのような領域になっているのかについて説明する。

図８は、図５と同様のレンズ４０のレンズ光軸Ｚに沿った水平断面図である。
なお、図８でも図５と同様に、フランジ４１の記載を省略している。
そして、図８は、基本焦点ＢＦに発光点がある場合を示しており、基本焦点ＢＦから入射面４２に照射される光のうち、図８に示すように、レンズ光軸Ｚを基準として、入射面４２に照射される照射角度θが所定角度より小さい範囲で入射面４２に入射した光が出射する出射面４３の領域が領域４３ａであり、照射角度が所定角度以上の範囲で入射面４２に入射した光が出射する出射面４３の領域が領域４３ｂである。

具体的には、所定角度を２５度としているので、本実施形態では、照射角度θが２５度より小さい範囲で入射面４２に入射した光が出射する出射面４３の領域が領域４３ａであり、照射角度が２５度以上の範囲で入射面４２に入射した光が出射する出射面４３の領域が領域４３ｂである。

そして、図７を見るとわかるように、出射面４３の領域４３ｂは、レンズ４０の四隅（上側の左右端および下側の左右端）側を含む領域となっている。
そこで、この領域４３ｂの出射面４３に形成されている微小拡散素子は、図７に示すように、鉛直方向の中央側から鉛直方向外側（上側および下側）に向けて徐々に凸条高さが低くされ、鉛直方向外側（上側の端および下側の端）で微小拡散素子が無くなるようにしている。

以上のような構成を有する実施形態の灯具ユニット１０が形成する配光パターンの一例を図９に示す。
図９は、スクリーン上での配光パターンを等光度線で示した図であり、ＶＵ-ＶＤは垂直線を、ＨＬ-ＨＲは水平線を示しており、図２の発光チップ３２のうちの車両左側に位置することになる発光チップ３２’からの光で形成される配光パターンを示したものである。

なお、コマ収差による配光崩れの影響は、外側に位置する発光チップ３２からの光が形成する配光パターンほど発生しやすく、したがって、それよりも中央側に位置する発光チップ３２からの光が形成する配光パターンは、図９に示す状態よりも、さらに、コマ収差の影響がないものとなる。

図９（ａ）は、上述した比較例１で説明した入射面、つまり、入射面の曲率半径を１００ｍｍで一定にした場合の配光パターンであり、図９（ｂ）が、本実施形態の配光パターンである。

図９（ａ）に点線の丸囲みで示す部分がコマ収差の影響によって配光崩れが発生している部分であり、配光パターンの左上側と左下側が中間部分よりも左側に位置するようになり、配光パターンが矩形状から崩れたものになっているが、図９（ｂ）に示す本実施形態では、そのような配光崩れが起きていないことがわかる。
なお、図９（ｂ）の点線は、隣接する配光パターンの重なり具合を示すために、隣接する配光パターンの外側輪郭を模式的に示しているものである。

以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
本実施形態では、出射面４３の微小拡散素子を鉛直方向の中央側から外側に向かって凸条高さを低くしていく領域４３ｂを基本焦点ＢＦからレンズ光軸Ｚを基準に照射角度θが２５度（所定角度）以上で入射面４２に入射する光が出射する出射面４３の範囲としているが、この照射角度θの所定角度は２０度以上３０度以下度の範囲で決めるようにすればよい。

上記実施形態は、異形状のレンズ（例えば、矩形（ひし形、平行四辺形）状のレンズや楕円に代表されるような曲線で囲まれた真円形でないような形状のレンズ）のうち、異形状のレンズの中でも配光崩れが顕著である矩形状のレンズを例にとって説明を行ってきたが、本発明は矩形状のレンズに限定されるものではなく、当然、その他異形状のレンズであって良い。
その他異形状のレンズの場合でも、実施形態で説明したのと同様に、レンズ中心から外側に向かって連続的に曲率半径を大きくしていくようにすることでコマ収差を抑制したものとすることができる。

このように、本発明は具体的な実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載からである。

１０ 灯具ユニット
２０ ヒートシンク
２１ 裏面
３０ 光源部
３１ 基板
３２ 発光チップ
４０ レンズ
４１ フランジ
４２ 入射面
４３ 出射面
４３ａ、４３ｂ 出射面の領域
５０ レンズホルダ
Ｆ 焦点距離
ＢＦ 基本焦点
Ｄ 交わる点
Ｋ 距離
Ｌ レンズ
ＯＳＣ 正弦条件違反量
Ｐ 光軸
Ｓ１ 一方の面
Ｓ２ 他方の面
ＳＭＬ 主面
ＳＰ 主点
Ｏ 中心点
Ｚ レンズ光軸
１０１Ｌ、１０１Ｒ 車両用前照灯
１０２ 車両

Claims (4)

1. 水平方向に配置された少なくとも５つ以上の発光チップを有する光源部と、
   前記光源部側に凸状の入射面および前記光源部から離れる方向に凸状の出射面を有する異形状のレンズと、を備え、
   前記入射面が、放射状に、レンズ光軸から離れるほど曲率半径が徐々に大きくなる自由曲面で形成され、
   前記出射面は、前記レンズ光軸上の基本焦点から前記入射面に光を照射したときに、前記出射面から前方に照射される光が、水平方向で見ると、前記レンズ光軸から外側に徐々に拡がり、鉛直方向で見ると、前記レンズ光軸から上側では上側に徐々に拡がるとともに、前記レンズ光軸から下側では平行であるものを含む自由曲面で形成されており、
   前記光源部は、前記発光チップが前記基本焦点よりも後方に位置するように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記入射面には水平方向に伸びる凸条の微小拡散素子が鉛直方向に連続して形成されており、
   前記出射面には鉛直方向に延びる凸条の微小拡散素子が水平方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記出射面に形成される微小拡散素子は、鉛直方向中央側から鉛直方向外側に向かって凸条幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記出射面に形成される微小拡散素子のうち、前記基本焦点から前記入射面に光を照射したときに、前記レンズ光軸を基準として照射角度が所定角度以上で前記入射面に入射する光が出射する前記出射面の微小拡散素子は、鉛直方向の中央側から鉛直方向外側に向けて徐々に凸条高さが低くされ、鉛直方向外側で微小拡散素子が無くなるようにされていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用灯具。

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