JP4597890B2 - 車両用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

Description

本願発明は、車両用前照灯の灯具ユニットに関するものであり、特に、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プロジェクタ型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、プロジェクタ型の灯具ユニットが知られている。このプロジェクタ型の灯具ユニットは、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えた構成となっている。そして、このプロジェクタ型の灯具ユニットからの照射光により、ロービーム用配光パターンのようなカットオフラインを有する配光パターンを形成する場合には、投影レンズの後側焦点の位置にリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードが配置された構成とし、その上端縁の反転投影像としてカットオフラインを形成するようになっている。

その際「特許文献１」には、このようなプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、その投影レンズの表面が微小凹凸面で構成されたものが記載されている。また「特許文献２」には、このようなプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、その投影レンズの表面に複数の凹凸部が同心円状に形成されたものが記載されている。さらに「特許文献３」には、このようなプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、その投影レンズの表面において光軸から上下方向に離れた上部領域および下部領域が、該投影レンズからの出射光を下向きに偏向させるように構成されたものが記載されている。

特開平３−１２２９０２号公報 特開２００５−３０２７１８号公報 特開平１−１８６７０１号公報

プロジェクタ型の灯具ユニットからの照射光により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、そのカットオフラインはシェードの上端縁の反転投影像として極めて鮮明に形成されるので、このカットオフラインの上方側にはほとんど光が照射されなくなってしまい、車両前方路面における遠方領域の視認性が不十分なものとなりやすい。しかも、このようにした場合には、リフレクタで反射した光源からの光が投影レンズを透過する際に生じる分光現象により、カットオフラインの上方近傍に分光色が現れるので、対向車ドライバに無用な違和感を与えてしまうおそれがある。

これに対し「特許文献１」や「特許文献２」に記載された構成を採用すれば、投影レンズからの出射光を拡散させて、カットオフラインを暈かすことが可能となり、また、これによりカットオフライン上方近傍の分光色を目立たなくすることも可能となる。

しかしながら「特許文献１」に記載された投影レンズは、その表面が微小凹凸面で構成されているので、投影レンズからの出射光の拡散度合を制御することが容易でなく、その拡散が不十分になったり過剰になったりしやすい。そして、拡散不十分の場合には、カットオフラインの暈かしやその上方近傍の分光色対策が不十分になってしまい、一方、拡散過剰の場合には、カットオフラインの下方近傍領域を形成すべき光の拡散によりその明るさが減少してしまい、また、カットオフライン上方への拡散光が多くなりすぎて対向車ドライバにグレアを与えやすくなってしまう、という問題がある。

一方「特許文献２」に記載された投影レンズは、その表面に複数の凹凸部が同心円状に形成されているので、この投影レンズからの出射光の拡散度合の制御を精度良く行うことは可能となるが、その出射光は投影レンズの光軸に関して径方向に拡散することとなるので、投影レンズからの光出射位置によって、カットオフラインの暈かしやその上方近傍の分光色対策の効果にバラツキが生じてしまう、という問題がある。

なお「特許文献３」に記載された投影レンズは、その表面において光軸から上下方向に離れた上部領域および下部領域が、該投影レンズからの出射光を下向きに偏向させるように構成されているので、分光度合が大きくなる領域からの出射光をカットオフラインよりも下方側の位置に隠すことが可能となり、これにより分光色対策の効果を高めることが可能となる。しかしながら、このようにした場合には、カットオフラインの鮮明度がより一層高まってしまうので、カットオフラインの暈かしの効果に関しては、むしろ逆効果となってしまう、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、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プロジェクタ型の車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、カットオフラインの暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果を高めることができる車両用前照灯の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、投影レンズの表面に光拡散機能を持たせるようにした上で、その表面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、本願第１の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
上記各レンズ素子の鉛直断面形状が、波形形状に設定されている、ことを特徴とするものである。
また、本願第２の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
上記各レンズ素子による上下方向の光拡散角度が、上記光軸から上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど大きい値に設定されている、ことを特徴とするものである。
さらに、本願第３の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
上記上下方向拡散部が、上記投影レンズの表面において上記光軸から上下方向に離れた上部領域および下部領域に形成されている、ことを特徴とするものである。

上記「カットオフラインを有する配光パターン」は、ロービーム用配光パターンであってもよいし、その一部を構成する配光パターンであってもよい。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブやハロゲンバルブの発光部あるいは発光ダイオード等の発光素子の発光チップ等が採用可能である。また、この「光源」は、投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置されたものであれば、光軸上に配置されていてもよいし、光軸から外れた位置に配置されていてもよい。

上記「投影レンズ」は、正の屈折力を有するレンズであれば、特定形状のレンズに限定されるものではなく、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ等が採用可能である。

上記投影レンズの「表面」は、該投影レンズの前方側表面であってもよいし後方側表面であってもよい。

本願第１および第２の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットに関して、上記投影レンズの表面において「上下方向拡散部」として構成された「少なくとも一部分」の具体的な位置は特に限定されるものではない。

上記「基準面」とは、仮に投影レンズの表面に上下方向の拡散機能を持たせなかったとした場合に該表面を構成することとなる面を意味するものである。

本願第２および第３の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットに関して、上記各「レンズ素子」は、投影レンズの表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びるものであれば、その具体的な鉛直断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、凹状の円弧形状、凸状の円弧形状、波形形状等が採用可能である。また、本願第１、第２および第３の発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットに関して、上記「各レンズ素子」による上下方向の光拡散角度の具体的な値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前照灯の灯具ユニットは、シェードを備えたプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、そのシェードの上端縁の反転投影像としての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が、その投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部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、本願発明に係る灯具ユニットは、その投影レンズの表面における少なくとも一部分が上下方向拡散部として構成されているので、この上下方向拡散部を介して前方へ出射する光については、これを上下方向に拡散させることができ、これによりカットオフラインを暈かすことができる。またこれにより、カットオフラインの上方近傍に、リフレクタで反射した光源からの光が投影レンズを透過する際に生じる分光現象に起因して現れる分光色を目立たなくすることができる。

その際、上下方向拡散部は、投影レンズの表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなっているので、投影レンズからの出射光の上下方向の拡散度合を精度良く制御することができ、これによりカットオフラインを適度に暈かすことができる。そしてこれにより、カットオフラインの下方近傍領域の明るさが不用意に減少したり、カットオフライン上方への拡散光により対向車ドライバにグレアを与えてしまうような事態が発生するのを効果的に抑制することができる。

しかも、上下方向拡散部における光拡散は略上下方向に対して行われることとなるので、この上下方向拡散部内における光出射位置（あるいは光入射位置）によってカットオフラインの暈かしやその上方近傍の分光色対策の効果にバラツキが生じないようにすることができる。

このように本願発明によれば、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プロジェクタ型の車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、カットオフラインの暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果を高めることができる。

上記構成において、各レンズ素子の鉛直断面形状を波形形状に設定するようにすれば、各レンズ素子が滑らかに繋がるようにすることができ、これにより各レンズ素子の継ぎ目部分における光のロスを最小限に抑えることができる。

上記構成において、各レンズ素子は、これを水平方向に真直ぐに延びるように形成してもよいが、投影レンズの表面とこの投影レンズの後側焦点近傍において光軸と直交する水平線を含む平面との交線に沿って延びるように形成すれば、投影レンズからの出射光のうち、配光パターンにおいて同じ高さに位置する部分を形成することとなる光を、単一のレンズ素子によって上下方向に略正確に拡散制御することが可能となり、これによりカットオフラインの暈かしおよびその上方近傍の分光色対策をより一層バラツキなく行うことができる。

上記構成において、各レンズ素子による上下方向の光拡散角度の具体的な値が特に限定されないことは上述したとおりであるが、これを光軸から上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど大きい値となるように設定すれば、投影レンズにおいて分光度合が大きくなる領域からの出射光を上下方向に大きく拡散させることができるので、カットオフラインの暈かしが過剰にならないようにしつつ、その上方近傍の分光色対策を効果的に施すことができる。

上記構成において、上下方向拡散部を、投影レンズの表面において光軸から上下方向に離れた上部領域および下部領域に形成するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、上部領域と下部領域との間に位置する中央領域では分光度合が比較的小さいので、この中央領域を介して前方に照射される光については、上下方向に拡散させずにカットオフラインの下方近傍の明るさ確保のために有効利用する一方、分光度合が大きくなる上部領域および下部領域を介して前方に照射される光については、上下方向に大きく拡散させることにより分光色対策を効果的に施すことができる。

その際、上記中央領域において上部領域および下部領域の各々に隣接する各領域に、複数のレンズ素子を少なくとも１本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成するようにすれば、複数のレンズ素子が形成された上部領域および下部領域とこれらが形成されていない中央領域との中間的な光学的効果を奏する領域を確保することができ、これによりカットオフラインの下方近傍の明るさ確保とカットオフラインの暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果とをバランス良く両立させることができる。

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。

図１は、本願発明の一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、ロービーム用配光パターンの一部を形成するための光照射を行うプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、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用いられるようになっている。そして、この灯具ユニット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。

この灯具ユニット１０は、投影レンズ１２と、発光素子１４と、リフレクタ１６と、ベース部材１８と、レンズホルダ２０とからなっている。

ベース部材１８は、金属製部材であって、灯具ユニット１０の光軸Ａｘを含む水平面に沿って延びる上面１８ａを有する平板部１８Ａと、この平板部１８Ａの前端部において下方へ向けて略半円筒形状で膨出するように形成された半円筒部１８Ｂとからなっている。

投影レンズ１２は、前方側表面１２ａが凸面で後方側表面１２ｂが平面のアクリル樹脂製の平凸非球面レンズであって、光軸Ａｘ上に配置されている。そして、この投影レンズ１２は、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具ユニット前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影するようになっている。ただし、この投影レンズ１２の前方側表面１２ａの一部分は上下方向拡散部として構成されている。なお、この点については後述する。

この投影レンズ１２は、その周縁部において円筒状のレンズホルダ２０の前端環状溝部に固定支持されている。そして、このレンズホルダ２０は、その下半部においてベース部材１８の半円筒部１８Ｂに固定支持されている。

発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、１ｍｍ角程度の正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、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側においてベース部材１８の平板部１８Ａに固定支持されている。その際、この発光素子１４は、その発光チップ１４ａが光軸Ａｘ上において鉛直上向きになるように配置された状態で、その基板１４ｂにおいて平板部１８Ａの上面１８ａの後部に形成された凹溝部１８ａ２内に位置決めされるようになっている。

リフレクタ１６は、発光素子１４を上方側から覆うようにして半ドーム状に形成されており、その周縁下端面においてベース部材１８の平板部１８Ａの上面１８ａに載置固定されている。そして、このリフレクタ１６は、発光素子１４の発光チップ１４ａからの出射光を、投影レンズ１２へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるようになっている。

具体的には、このリフレクタ１６の反射面１６ａは、光軸Ａｘを含む平面に沿った断面形状が楕円形状に設定されている。その際、この反射面１６ａは、光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、発光チップ１４ａの発光中心を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆを第２焦点とする楕円形状に設定されており、この光軸Ａｘを含む鉛直面から光軸Ａｘを含む水平面にかけて、第１焦点一定のまま離心率が徐々に大きくなるように設定されている。これにより、この反射面１６ａは、発光チップ１４ａからの出射光を、鉛直面内においては投影レンズ１２の後側焦点Ｆに収束させるとともに、水平断面内においてはこの後側焦点Ｆよりもある程度前方側において光軸Ａｘ上に収束させるようになっている。

ベース部材１８の平板部１８Ａは、その上面１８ａの前端縁１８ａ１が、投影レンズ１２の後側焦点面（すなわち後側焦点Ｆおよび軸外の後側焦点により形成される略球面状の曲面）に沿って水平方向に略円弧状に延びるように形成されている。その際、この前端縁１８ａ１における光軸Ａｘよりも左側（灯具正面視では右側）の部分は、光軸Ａｘから左方向へ水平に延びるように形成されており、一方、その光軸Ａｘよりも右側の部分は、光軸Ａｘから右方向へ斜め下向き（例えば１５°下向き）に延びた後さらに右方向へ水平に延びるように形成されている。そして、この平板部１８Ａの上面１８ａにおける光軸Ａｘよりも右側の部分は、前端縁１８ａ１の形状のまま後方へ所定長にわたって水平に延びる段下がり平面部１８ａ３として構成されている。

ベース部材１８の平板部１８Ａは、その上面１８ａがこのような形状を有していることにより、リフレクタ１６からの反射光の一部の直進を阻止して投影レンズ１２からの上向き光の出射を阻止するシェードとして機能するようになっている。

その際、この平板部１８Ａは、その上面１８ａがリフレクタ１６からの反射光を上向きに正反射させる上向き鏡面として構成されたミラー部材として機能するようになっている。これを実現するため、この平板部１８Ａの上面１８ａには、アルミニウム蒸着等の鏡面処理が施されている。なお、この鏡面処理は、必ずしも平板部１８Ａの上面１８ａの全域にわたって施されていることは必要ではなく、その前端縁１８ａ１からある程度後方までの範囲にわたって施されていれば十分である。

図３は、図２のIII 部詳細図であり、図４は、図３のIV部詳細図である。また、図５は、投影レンズ１２を単品で示す正面図である。

なお、図３および４においては、投影レンズ１２の光学的機能を分かりやすく説明するため、その後側焦点Ｆに配置された仮想点光源から投影レンズ１２に入射する光の光路を示している。

これらの図に示すように、投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおいて光軸Ａｘから上下方向に離れた上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２は、該投影レンズ１２からの出射光を上下方向に拡散させる上下方向拡散部として構成されている。

これを実現するため、これら上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２は、それぞれ前方側表面１２ａの基準面１２ａ０に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子１２Ｂｓで構成されている。その際、これら上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２の各々を構成する各レンズ素子１２Ｂｓは、その鉛直断面形状が波形形状に設定されており、その上下方向の光拡散角度はいずれも同じ値に設定されている。

一方、この投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおいて、上部領域１２Ｂ１と下部領域１２Ｂ２との間に位置する中央領域１２Ａは、その光軸Ａｘの上下近傍に位置する横長の帯状領域１２Ａ０が、前方側表面１２ａの基準面１２ａ０のままの表面形状で構成されており、上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２の各々に隣接する各領域１２Ａ１、１２Ａ２の一部が、該投影レンズ１２からの出射光を上下方向に拡散させる上下方向拡散部として構成されている。

すなわち、これら各領域１２Ａ１、１２Ａ２は、複数のレンズ素子１２Ａｓが１本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成されている。その際、これら各領域１２Ａ１、１２Ａ２を構成する各レンズ素子１２Ａｓも、上記各レンズ素子１２Ｂｓと同様、その鉛直断面形状が波形形状に設定されている。ただし、これら各レンズ素子１２Ａｓは、各レンズ素子１２Ｂｓよりも上下方向の光拡散角度が小さい値に設定されている。さらに、これら各レンズ素子１２Ａｓ相互間でも、各領域１２Ａ１、１２Ａ２内において光軸Ａｘから上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど、上下方向の光拡散角度が大きい値に設定されている。

なお、上記各レンズ素子１２Ａｓ、１２Ｂｓの上下方向の光拡散角度の設定は、その波形の鉛直断面形状を構成する凹部および凸部の曲率の大きさを調整することにより行われている。

これら各レンズ素子１２Ａｓ、１２Ｂｓは、投影レンズ１２の前方側表面１２ａと該投影レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍において光軸Ａｘと直交する水平線を含む平面との交線に沿って延びるように形成されている。このため、これら各レンズ素子１２Ａｓ、１２Ｂｓは、灯具ユニット正面視において、光軸Ａｘよりも上方側に位置する上部領域１２Ｂ１およびこれに隣接する領域１２Ａ１では、上に凸の略円弧形状に沿って延びており、一方、光軸Ａｘよりも下方側に位置する下部領域１２Ｂ２およびこれに隣接する領域１２Ａ２では、下に凸の略円弧形状に沿って延びている。

図４に示すように、中央領域１２Ａにおいて上部領域１２Ｂ１に隣接する領域１２Ａ１は、各レンズ素子１２Ａｓ相互間に位置する帯状の基準面１２ａ０と、各レンズ素子１２Ａｓを構成する帯状の凹部１２Ａｓ１および凸部１２Ａｓ２とを一単位として、その繰り返しで横縞状に形成されている。その際、帯状の基準面１２ａ０、凹部１２Ａｓ１および凸部１２Ａｓ２は、互いに略同じ上下幅で形成されている。なお、中央領域１２Ａにおいて下部領域１２Ｂ２に隣接する領域１２Ａ２についても同様である。

図６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、灯具ユニット前方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配光パターンＰＡを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＡは、上端部にカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する横長の比較的小さい集光用配光パターンであって、ロービーム用配光パターンＰＬの一部として形成されるようになっている。すなわち、この配光パターンＰＡ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拡散配光パターンＰＢ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ＰＬが形成され、その高光度領域であるホットゾーンＨＺは配光パターンＰＡにより形成されるようになっている。

この配光パターンＰＡは、リフレクタ１６の反射面１６ａで反射して投影レンズ１２を透過して前方へ出射した発光チップ１４ａからの光により形成され、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、ベース部材１８の平板部１８Ａにおける上面１８ａの前端縁１８ａ１の反転投影像として形成されるようになっている。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、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線よりも右側の対向車線側カットオフラインＣＬ１が水平に延びるように形成されており、Ｖ−Ｖ線よりも左側の自車線側カットオフラインＣＬ２は、この対向車線側カットオフラインＣＬ１から所定角度（例えば１５°）で、Ｈ−Ｖを通る水平線であるＨ−Ｈ線のやや上方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。

この配光パターンＰＡにおいて、対向車線側カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線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いる。これは、灯具ユニット１０の光軸Ａｘが車両前後方向に延びる軸線に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びていることによるものである。

この配光パターンＰＡは、リフレクタ１６の反射面１６ａで反射してから投影レンズ１２に直接入射する光だけでなく、リフレクタ１６の反射面１６ａで反射してからベース部材１８の平板部１８Ａの上面１８ａで上向きに正反射して投影レンズ１２に入射する光も、その形成に用いられているので、その分だけ明るさが補強された配光パターンとなっている。

図７は、配光パターンＰＡにおけるエルボ点Ｅの近傍領域を拡大して示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＡは、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２が適度に暈けたものとなっている。

すなわち、この配光パターンＰＡにおけるカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方近傍には、該カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って略一定幅で帯状に延びる薄明かり部Ｄが形成されている。その際、この薄明かり部Ｄは、薄明かり部Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１の順で徐々に暗くなるように形成されている。

最も暗い薄明かり部Ｄ１は、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って０．５°程度の上下幅で形成されている。この薄明かり部Ｄ１は、投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおける上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２からの出射光により形成されるものである。

その際、この薄明かり部Ｄ１が０．５°程度の上下幅で形成されるのは、上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２に形成された各レンズ素子１２Ｂｓにおいて、その波形の鉛直断面形状を形成している凹部および凸部の曲率が、投影レンズ１２からの出射光を上下方向に０．５°程度拡散させるような値に設定されていることによるものである。

また、この薄明かり部Ｄ１が略一定幅で形成されるのは、各レンズ素子１２Ｂｓが略水平方向に延びていることによるものである。その際、これら各レンズ素子１２Ｂｓは、投影レンズ１２の前方側表面１２ａとその後側焦点Ｆ近傍において光軸Ａｘと直交する水平線を含む平面との交線に沿って延びるように形成されているので、この薄明かり部Ｄ１は、エルボ点Ｅ近傍だけでなく、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の全長にわたって略一定幅で形成されることとなる。

この薄明かり部Ｄ１よりもやや明るい薄明かり部Ｄ２は、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って薄明かり部Ｄ１よりもやや狭い上下幅で形成されており、この薄明かり部Ｄ２よりもやや明るい薄明かり部Ｄ３は、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２に沿って薄明かり部Ｄ２よりもさらに狭い上下幅で形成されている。これら薄明かり部Ｄ２、Ｄ３は、投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおける中央領域１２Ａの各領域１２Ａ１、１２Ａ２からの出射光により形成されるものである。

その際、これら薄明かり部Ｄ２、Ｄ３が、薄明かり部Ｄ１よりも狭い上下幅で形成されるのは、各領域１２Ａ１、１２Ａ２に形成された各レンズ素子１２Ａｓにおいて、その波形の鉛直断面形状を形成している凹部および凸部の曲率が、各レンズ素子１２Ｂｓの場合よりも小さい値に設定されていることによるものである。そして、これら薄明かり部Ｄ２、Ｄ３の明るさが段階的に変化するのは、各レンズ素子１２Ａｓ相互間でも、光軸Ａｘから上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど、該レンズ素子１２Ａｓの波形の鉛直断面形状を形成している凹部および凸部の曲率が大きい値に設定されていることによるものである。

また、これら薄明かり部Ｄ２、Ｄ３が、それぞれ略一定幅で形成されるのは、各レンズ素子１２Ａｓが略水平方向に延びていることによるものである。その際、これら各レンズ素子１２Ａｓは、上記交線に沿って延びるように形成されているので、これら薄明かり部Ｄ２、Ｄ３は、エルボ点Ｅ近傍だけでなく、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の全長にわたってそれぞれ略一定幅で形成されることとなる。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、その灯具ユニット１０が、発光素子１４の発光チップ１４ａを光源とするプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されているが、その投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおける上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２が、該前方側表面１２ａの基準面１２ａ０に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子１２Ｂｓからなる上下方向拡散部として構成されているので、これら上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２から前方へ出射する光については、これを上下方向に拡散させることができ、これによりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を暈かすことができる。またこれにより、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方近傍に、リフレクタ１６で反射した発光素子１４からの光が投影レンズ１２を透過する際に生じる分光現象に起因して現れる分光色を目立たなくすることができる。

その際、上下方向拡散部を構成する上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２は、投影レンズ１２の前方側表面１２ａの基準面１２ａ０に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子１２Ｂｓからなっているので、投影レンズ１２からの出射光の上下方向の拡散度合を精度良く制御することができ、これによりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を適度に暈かすことができる。そしてこれにより、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍領域の明るさが不用意に減少したり、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２上方への拡散光により対向車ドライバにグレアを与えてしまうような事態が発生するのを効果的に抑制することができる。

しかも、上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２における光拡散は略上下方向に対して行われることとなるので、上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２における光出射位置によってカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしやその上方近傍の分光色対策の効果にバラツキが生じないようにすることができる。

このように本実施形態によれば、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するように構成されたプロジェクタ型の車両用前照灯の灯具ユニット１０において、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果を高めることができる。

しかも本実施形態においては、各レンズ素子１２Ｂｓの鉛直断面形状が波形形状に設定されているので、各レンズ素子１２Ｂｓが滑らかに繋がるようにすることができ、これにより各レンズ素子１２Ｂｓの継ぎ目部分における光のロスを最小限に抑えることができる。

また本実施形態においては、各レンズ素子１２Ｂｓが、投影レンズ１２の前方側表面１２ａとその後側焦点Ｆ近傍において光軸Ａｘと直交する水平線を含む平面との交線に沿って延びるように形成されているので、投影レンズ１２からの出射光のうち、配光パターンＰＡにおいて同じ高さに位置する部分を形成することとなる光を、単一のレンズ素子１２Ｂｓによって上下方向に略正確に拡散制御することが可能となり、これによりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしおよびその上方近傍の分光色対策をより一層バラツキなく行うことができる。

そして本実施形態においては、投影レンズ１２の前方側表面１２ａにおいて光軸Ａｘから上下方向に離れた上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２が、上下方向拡散部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、上部領域１２Ｂ１と下部領域１２Ｂ２との間に位置する中央領域１２Ａでは分光度合が比較的小さいので、この中央領域１２Ａを介して前方に照射される光については、上下方向に拡散させずにカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍の明るさ確保のために有効利用する一方、分光度合が大きくなる上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２を介して前方に照射される光については、上下方向に大きく拡散させることにより分光色対策を効果的に施すことができる。

その際、本実施形態においては、中央領域１２Ａにおいて上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２の各々に隣接する各領域１２Ａ１、１２Ａ２に、複数のレンズ素子１２Ａｓが１本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成されているので、複数のレンズ素子１２Ｂｓが形成された上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２とこれらが形成されていない中央領域１２Ａとの中間的な光学的効果を奏する領域を確保することができ、これによりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍の明るさ確保とカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果とをバランス良く両立させることができる。すなわち、各レンズ素子１２Ａｓ相互間に位置する帯状の基準面１２ａ０からの出射光により、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下方近傍の明るさを確保することができるとともに、各レンズ素子１２Ａｓからの出射光により、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果を得ることができる。

さらに本実施形態においては、レンズ素子１２Ａｓよりも光軸Ａｘから上下方向に離れた位置にあるレンズ素子１２Ｂｓの方が、上下方向の光拡散角度が大きい値となるように設定されているので、投影レンズ１２において分光度合が大きくなる上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２からの出射光を上下方向に大きく拡散させることができ、これによりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしが過剰にならないようにしつつ、その上方近傍の分光色対策を効果的に施すことができる。

しかも本実施形態においては、中央領域１２Ａの各領域１２Ａ１、１２Ａ２に形成された複数のレンズ素子１２Ａｓ相互間でも、光軸Ａｘから上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど、上下方向の光拡散角度が大きい値に設定されているので、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしを段階的に行うことができ、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方近傍の分光色対策の効果も一層高めることができる。

なお、上記実施形態においては、上部領域１２Ｂ１および下部領域１２Ｂ２の各々を構成する各レンズ素子１２Ｂｓについては、その上下方向の光拡散角度がいずれも同じ値に設定されているものとして説明したが、これらを互いに異なる光拡散角度に設定することも可能であり、このようにすることにより、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の暈かしおよびその上方近傍の分光色対策の効果をより一層高めることが可能となる。

また、上記実施形態においては、中央領域１２Ａの各領域１２Ａ１、１２Ａ２に、複数のレンズ素子１２Ａｓが１本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成されているものとして説明したが、複数のレンズ素子１２Ａｓが複数本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成された構成とした場合においても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることが可能である。

ところで、上記実施形態に係る灯具ユニット１０は、その光源が発光素子１４の発光チップ１４ａで構成されているが、その光源が放電バルブやハロゲンバルブの発光部で構成されている場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、上記実施形態においては、その灯具ユニット１０からの照射光により形成される配光パターンＰＡが、ロービーム用配光パターンＰＬの一部を構成する集光用配光パターンである場合について説明したが、この配光パターンＰＡが拡散配光パターンである場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

さらに、上記実施形態に係る灯具ユニット１０においては、ミラー部材としての機能を有するベース部材１８が、リフレクタ１６からの反射光の一部を遮蔽するシェードとしての機能を果たすようになっているが、このようなベース部材１８の代わりに、リフレクタ１６からの反射光の一部を遮蔽する機能のみを有する通常のシェードを備えた構成とすることも可能である。

また、上記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。

本願発明の一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２のIII 部詳細図 図３のIV部詳細図 上記灯具ユニットの投影レンズを単品で示す正面図 上記灯具ユニットから前方へ照射される光により、灯具ユニット前方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配光パターンを透視的に示す図 上記配光パターンにおけるエルボ点の近傍領域を拡大して示す図

符号の説明

１０ 灯具ユニット
１２ 投影レンズ
１２Ａ 中央領域
１２Ａ０ 帯状領域
１２Ａ１、１２Ａ２ 領域
１２Ａｓ、１２Ｂｓ レンズ素子
１２Ｂ１ 上部領域
１２Ｂ２ 下部領域
１２ａ 前方側表面
１２ａ０ 基準面
１２ｂ 後方側表面
１４ 発光素子
１４ａ 発光チップ
１４ｂ 基板
１６ リフレクタ
１６ａ 反射面
１８ ベース部材
１８Ａ 平板部
１８Ｂ 半円筒部
１８ａ 上面
１８ａ１ 前端縁
１８ａ２ 凹溝部
１８ａ３ 段下がり平面部
２０ レンズホルダ
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 対向車線側カットオフライン
ＣＬ２ 自車線側カットオフライン
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 薄明かり部
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ ホットゾーン
ＰＡ 配光パターン
ＰＢ 拡散配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (5)

1. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
   上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
   上記各レンズ素子の鉛直断面形状が、波形形状に設定されている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
2. 上記各レンズ素子が、上記投影レンズの表面と該投影レンズの後側焦点近傍において上記光軸と直交する水平線を含む平面との交線に沿って延び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. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
   上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
   上記各レンズ素子による上下方向の光拡散角度が、上記光軸から上下方向に離れた位置にあるレンズ素子ほど大きい値に設定されている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
4. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するよう、上端縁が上記投影レンズの後側焦点を通るようにして配置されたシェードとを備えてなり、上記シェードの上端縁の反転投影像としての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前照灯の灯具ユニットにおいて、
   上記投影レンズの表面における少なくとも一部分が、該表面の基準面に対して凹凸状に形成された鉛直断面形状で略水平方向に延びる複数のレンズ素子からなる上下方向拡散部として構成されており、
   上記上下方向拡散部が、上記投影レンズの表面において上記光軸から上下方向に離れた上部領域および下部領域に形成されている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
5. 上記上部領域と上記下部領域との間に位置する中央領域において上記上部領域および上記下部領域の各々に隣接する各領域に、複数の上記レンズ素子が少なくとも１本ずつ上下方向に互いに所定間隔をおいて離散的に形成されている、ことを特徴とする請求項４記載の車両用前照灯の灯具ユニット。

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