車両用前照灯
【課題】光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯の提供。
【解決手段】透明カバー２０と、ランプボディ１０と、ランプボディ１０内に収容されて透明カバー２０を介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系４０と、を有するフォグランプ１であって、照明光学系４０は、光軸Ａｘが透明カバー２０に向けて設定されたＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４１と透明カバー２０との間に設けられると共に光軸Ａｘの周りを囲って上記照明領域を規定する光束ガイド筒４４と、を有するという構成を採用する。
【解決手段】透明カバー２０と、ランプボディ１０と、ランプボディ１０内に収容されて透明カバー２０を介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系４０と、を有するフォグランプ１であって、照明光学系４０は、光軸Ａｘが透明カバー２０に向けて設定されたＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４１と透明カバー２０との間に設けられると共に光軸Ａｘの周りを囲って上記照明領域を規定する光束ガイド筒４４と、を有するという構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用前照灯は、走行安全上の観点から、車両前方の所定の照明領域に光を投光する構成となっている。この照明領域は、車両の仕様や所定の法規によって定められており、車両用前照灯の照明光学系は、当該定められた照明領域に光を投光できるように光学設計されている。下記特許文献には、照明光学系として、光源、レンズ、リフレクタ等を備える車両用前照灯が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０７５２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術の光学設計においては、多くの時間と費用を有するという問題がある。具体的には、光源、レンズ、リフレクタの焦点位置の合わせ、また、レンズによる集光、拡散等の光学設計をする必要がある。そして、製品開発までには、上記光学設計を数回から十数回繰り返し、試作・実験もその度行うこととなっているため、開発が完了するまでに、多くの時間と費用とが費やされているという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、透明カバーと、ランプボディと、上記ランプボディ内に収容されて上記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と、を有する車両用前照灯であって、上記照明光学系は、光軸が上記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、上記半導体発光素子と上記透明カバーとの間に設けられると共に上記光軸の周りを囲って上記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子から発せられた指向性の高い光が、その光軸周りに配置された光束ガイド筒によってガイドされて、透明カバーを介し車両前方の所定の照明領域に投光される。照明領域は、光束ガイド筒によって規定される。この光束ガイド筒は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒の開口形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
【０００７】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有し、上記光導入口の少なくとも一部と上記光導出口の少なくとも一部とが、上記光軸の延びる方向において重なって配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光軸の延びる方向において、光導入口の少なくとも一部と光導出口の少なくとも一部とが重なって配置されているので、半導体発光素子から発せられた光量の多い直接光が、透明カバーに導かれ、照明領域に投光される。
【０００８】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、開口面積が、上記光導入口から上記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子から発せられた光は放射・拡散するが、光束ガイド筒の開口面積は光導入口から光導出口に向かうに従い漸次大きくなっているので、当該放射・拡散により光束ガイド筒の内面に光が衝突することが低減され、その衝突による光損失を低減することができる。また、光束ガイド筒を上方以外の方向において漸次大きくすることにより、上方の光量を減らし、対向車に対して眩しさを無くすことができる。
【０００９】
また、本発明では、上記光導出口の位置を調整する位置調整機構を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒を組み付けた後であっても光導出口の位置を調整することにより、照射方向の調整ができる。
【００１０】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、放射・拡散により光束ガイド筒の内面に衝突した光は、光反射面によって反射されて、最終的に光導出口から導出されるため、発光した光を無駄なく照射領域に投光することができる。
【００１１】
また、本発明では、上記光反射面は、曲率を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光反射面に曲率を持たせて反射光の拡散範囲をコントロールすることができる。
【００１２】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる上記光反射面と、下方に設けられる上記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、上方の光反射面で反射した反射光と、下方の光反射面で反射した反射光とが偏光し干渉し合うことを回避して、照明領域を一様に照明することができる。
【００１３】
また、本発明では、上記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子の光軸を水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面上の照明領域に対して直接光が投光されるので、光量の有効利用が可能となる。
【００１４】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の上記透明カバーと対向する側の一端部の下部は、上記半導体発光素子に対向する側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができる。
【００１５】
また、本発明では、上記切り欠かれた形状は、上記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることができる。
【００１６】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、上記光導入口は、上記半導体発光素子と隙間をあけて配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光導入口と半導体発光素子との隙間から光を漏らし、光束ガイド筒の内部だけでなく外部を照らすことで、見栄えを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、上記光束ガイド筒の胴部には、上記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒の胴部に形成された第２の光導出口から光を積極的に外部に漏らすことで、見栄えを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態におけるフォグランプが設けられた乗用車を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるフォグランプの取付構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す分解断面図である。
【図７】ＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図８】図６におけるＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の一別実施形態における光導出口の開口形状を示す図である。
【図１０】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１１】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１２】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す正面図である。
【図１３】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す断面図である。
【図１４】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す断面図である。
【図１５】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す正面図及び断面図である。
【図１６】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す正面図及び断面図である。
【図１７】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１８】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１９】本発明の一別実施形態における光束ガイド筒を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、本発明をフォグランプに適用した場合を例示する。
図１は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１が設けられた乗用車１００を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１の取付構造を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の乗用車１００には、車両用前照灯として、ヘッドランプ（走行用前照灯、すれ違い用前照灯）１０１と、フォグランプ（前部霧灯）１と、が設けられている。なお、フォグランプ１は、補助前照灯とも称される。
フォグランプ１は、図２に示すように、フロントバンパー１０２に設けられた凹部１０３に挿入され、凹部１０３の底部とフォグランプ１の後部とがネジ部材２により締結されて、取り付けられている。なお、フォグランプ１の取り付け構造は、この構造に限定されず、車両の仕様等により適宜変更され得る。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す斜視図である。図４は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す分解断面図である。
図に示すように、フォグランプ１は、ランプボディ１０と、透明カバー２０及び後部カバー３０と、で形成された灯室内に照明光学系４０を収容する構成となっている。
【００２３】
ランプボディ１０は、所定方向に延在する筒形状を有する。本実施形態のランプボディ１０は、押し出し成形材から形成されている。より詳しくは、押し出し成形されたパイプ材を所定長さで切断することでランプボディ１０が形成されている。なお、本実施形態のランプボディ１０は丸型パイプ形状であるが、楕円型パイプ形状や四角型パイプ形状等、車両の仕様に応じて適宜、設計変更され得る。このランプボディ１０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとしても機能する。本実施形態のランプボディ１０は、放熱性能を向上させるために黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。なお、放熱性能を向上させるため、黒色アルマイト処理の代わりに黒色塗装する構成であっても良い。
【００２４】
透明カバー２０は、ランプボディ１０の一端部側開口１１を覆うようにして取り付けられている。透明カバー２０は、一端部側開口１１の内面に沿って嵌合する嵌合部２１を有する。透明カバー２０は、ランプボディ１０に接着されて、灯室内への異物（水、埃、泥等）の浸入を阻止する構成となっている。この透明カバー２０は、ガラス材や樹脂材等から形成されており、車両前方へ光を投光可能とさせる構成となっている。
【００２５】
後部カバー３０は、ランプボディ１０の他端部側開口１２を覆うようにして取り付けられている。後部カバー３０は、他端部側開口１２の内面に沿って嵌合する嵌合部３１を有する。後部カバー３０は、接着、カシメあるいは不図示のネジ部材によってランプボディ１０に固着される。後部カバー３０は、照明光学系４０を支持する構成となっている。また、後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとして機能する。
【００２６】
後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱の少なくとも一部をランプボディ１０に伝熱する熱伝導材から形成されている。本実施形態の後部カバー３０は、放熱特性を向上させるため黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。後部カバー３０には、灯室内が完全密封されないようにするための通気孔３２（図４参照）が形成されている。上記構成によれば、ＬＥＤモジュール４３の熱は、後部カバー３０に伝熱されて、外部に放熱される。また、後部カバー３０における熱は、より表面積（放熱面積）が広いランプボディ１０に伝熱されて、外部に放熱される。このため、ＬＥＤ４１の発光効率が、温度上昇により低下することを防止することができる。
【００２７】
なお、ランプボディ１０及び後部カバー３０のいずれか一方には、照明光学系４０に電気的に接続される電源ケーブル等を含む不図示のケーブルハーネスを灯室内に導き入れるため、不図示の貫通孔が形成されている。
照明光学系４０は、ＬＥＤ（半導体発光素子）４１と基板４２とを有するＬＥＤモジュール４３と、光束ガイド筒４４と、から構成されている。不図示のケーブルハーネスは、基板４２を介してＬＥＤ４１と電気的に接続される構成となっている。ＬＥＤモジュール４３は、放熱グリス（本実施形態ではシリコーングリス）を挟んで、後部カバー３０に対してネジ部材３３によって固定されている。また、図５に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘは、透明カバー２０に向けて設定されている。なお、本実施形態のＬＥＤ４１は、図４に示すように、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置された発光部４１ａを備えるが、ここでいう光軸Ａｘとは、発光部４１ａを一つの光源とみなしたときの中心の光軸を意味する。
【００２８】
図７は、ＬＥＤの指向特性を示す図である。なお、同図に示すＬＥＤの指向特性は、非特許文献（出典：山崎浩 著、省エネＬＥＤ／ＥＬ照明設計入門、日刊工業新聞社、２０１０）に詳しく開示されている。
図７に示すように、ＬＥＤ４１は、従来のバルブ（電球）と比べて出射光の指向性が高く、拡散性が低い。具体的には、光軸Ａｘ（放射角度０度）における相対照度を１とすると、放射角度３０度程度までは、相対照度０．８を維持できる。また、放射角度３０度を超えると、相対照度が急激に低下する。
【００２９】
光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１と透明カバー２０との間に設けられると共に、光軸Ａｘの周りを囲って、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。具体的に光束ガイド筒４４は、所定の法規（保安基準、ＥＣＥ規則等）を満たすように、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。
【００３０】
光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１が配置される側に設けられる光導入口４５と、透明カバー２０が配置される側に設けられる光導出口４６と、を有する。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されている。この構成によれば、ＬＥＤ４１から発せられた光は、上記指向特性を有するので、光量の多い直接光が透明カバー２０に導かれて、所定の照明領域に投光されることとなる。
【００３１】
また、光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１の上記指向特性に基づいて、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を有する（図４〜図６参照）。なお、本実施形態では、所定の法規を満たすように（対向車に対して眩しさを無くすように）、光束ガイド筒４４が、上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有する。
具体的に、光束ガイド筒４４は、左右方向（車両幅方向）において、光軸Ａｘに対し角度±４０度の範囲内で両側に大きくなる形状となるように設計されて、また、上下方向（車両高さ方向）において、光軸Ａｘ（水平面）に対し下方０度〜４０度の範囲内で大きくなる形状となるように設計されることが好ましい。
【００３２】
図８（ａ）は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。図８（ｂ）は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。
光導入口４５は、ＬＥＤ４１の発光部４１ａ（図４参照）の周りを囲うように配置される。本実施形態の発光部４１ａは、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置されている。このため、光導入口４５は、図８（ａ）に示すように、略長方形状を有する。一方、光導出口４６は、図８（ｂ）に示すように、略台形形状を有する。この台形形状により光が絞られ、フォグランプ１の照明領域が定まる。
【００３３】
光束ガイド筒４４は、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０を有する（図４〜図６参照）。本実施形態の位置調整機構５０は、光導出口４６の上下方向における位置を調整する構成となっている。光束ガイド筒４４の下部には、弾性変形が可能な金属製の板バネ５１が設けられている。この板バネ５１は、ネジ部材５２によって、後部カバー３０に固定されている。ネジ部材５２は、左右方向において間隔をあけて対で板バネ５１を固定し、光束ガイド筒４４の水平度を確保する構成となっている。
【００３４】
一方、光束ガイド筒４４の上部には、位置調整用のネジ部材５３の回転によりその軸方向に進退する雌ネジ部５４が設けられている。ネジ部材５３は、後部カバー３０を貫通する貫通孔３４に回転自在に支持されている。なお、ネジ部材５３は、そのヘッド部と後部カバー３０を挟んだ逆側に、抜け止めの不図示のフランジ部が設けられている。上記構成によれば、灯室外部からネジ部材５３を軸周りに任意の方向に回転することで、雌ネジ部５４がネジ部材５３の軸方向に進退する。そうすると、雌ネジ部５４の位置に応じて、光束ガイド筒４４が板バネ５１の固定位置を支点として上下方向に傾く。これにより、光導出口４６の位置を調整することが可能となる。なお、図中、光束ガイド筒４４とＬＥＤモジュール４３とが接するように配置されているが、実際には両者の間に位置調整用の微小な隙間が形成されている。
【００３５】
光束ガイド筒４４は、例えばアルミニウム材から形成されている。光束ガイド筒４４の内面側には、光反射面４７が設けられている。本実施形態における光反射面４７は、めっき処理により形成されている。なお、光反射面４７は、蒸着処理により形成してもよいし、光反射コーティング剤を塗布することにより形成してもよい。光反射コーティング剤としては、例えばシリコン樹脂に高反射フィラーを入れて光拡散能に優れ、反射率９８％で膜厚が１００μｍ程度になる光反射コーティング剤（オキツモ株式会社製）を好適に用いることができる。
【００３６】
なお、光束ガイド筒４４の内面側において、上方に設けられる光反射面４７と、下方に設けられる光反射面４７とは、互いに異なる光反射率を有するといった構成を採用することが好ましい。この構成によれば、上方の光反射面４７で反射した反射光と、下方の光反射面４７で反射した反射光とが偏光し干渉し合い、照明領域に縞状の紋様を生じさせることを回避することができる。上記光反射率を異ならせるための手段として、上方向の光反射面４７と下方の光反射面４７との表面処理を変えて（例えば、上方向の光反射面４７の表面処理を粗くして）対応させることができる。
【００３７】
続いて、上記構成のフォグランプ１による作用について説明する。
【００３８】
ＬＥＤ４１に電気が給電されると、発光部４１ａが面発光する。ＬＥＤ４１から発せられた光は、図７に示すように指向性が高いので、裏面側に回り込むことなく、ほとんど全てが光導入口４５を介して、光束ガイド筒４４内に導入される。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されているので、光軸Ａｘに沿う最も光量の多い直接光が、光導出口４６から導出される。また、光束ガイド筒４４は、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を有するので、光軸Ａｘから所定角度内の光量の多い光が、光束ガイド筒４４の内面に衝突・反射することなく、直接光として光導出口４６から導出される。また、放射角度が大きく光束ガイド筒４４の内面に衝突した光量の少ない光等も、光反射面４７によって反射されて、最終的に光導出口４６から導出される。
【００３９】
光導出口４６から導出された直接光及び反射光は、透明カバー２０を介して、車両前方の所定の照明領域に投光される。光導出口４６は、フォグランプ１の照明領域を規定する形状を有する。具体的には、光導出口４６の開口形状は、所定の法規に基づいて、上方を絞り、下方を広げる台形形状を有する。したがって、本実施形態のフォグランプ１によれば、対向車に眩しさを与えることなく、車両前方を幅広で照明でき、所定の法規を満たすことができる。なお、フォグランプ１には、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０が設けられているため、光束ガイド筒４４を灯室内に組み付けた後であっても、外部からネジ部材５３を回転させることで、照射方向の微調整ができる。
【００４０】
また、本実施形態の照明光学系４０は、光束ガイド筒４４を設ける代わりにレンズを備えないので、該レンズを通過することによる光損失がない。また、直接光を投光することで、光路長も短くなるので、光量の損失が従来よりも少なくなる。さらに、光反射面４７によって、ＬＥＤ４１において発光した光を無駄なく照射領域に投光することが可能である。このため、エネルギー効率の良い高効率のフォグランプ１を提供することができる。また、エネルギー効率が高まると、低出力のＬＥＤ４１に設計変更しても、所定の要求性能を達成することができるため、コスト安に寄与することができる。さらに、エネルギー効率が高まると、フォグランプ１の小型化にも寄与できる。小型化は、デザイン面の自由度を広げると共に、車両レイアウトの自由度拡大にも貢献できる。
【００４１】
照明光学系４０の光学設計では、ＬＥＤ４１は、従来のバルブタイプの光源と比べて、発光面積を小さく集中させることができるので、照射方向と照射範囲を規定することが容易にできる。
また、光束ガイド筒４４は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒４４の光導出口４６の形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
【００４２】
したがって、上述した本実施形態によれば、法規を満足する配光特性を複雑なレンズの光学設計無しに行うことができる。このため、本実施形態では、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできるフォグランプ１が得られる。
【００４３】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、光導出口４６の開口形状は、図８（ｂ）に示す台形形状であると説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、所定の法規を満たせば図９に示すような構成であっても良い。
例えば、図９（ａ）に示すように、光導出口４６は、上記実施形態よりも上下方向を狭め左右方向に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｂ）に示すように、光導入口４５の相似形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｃ）に示すように、車両前方手前側を照明するべく、図９（ｂ）の開口形状を下方に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｄ）に示すように、対向車へ光を届かせたくない場合は、対向車側（道路中央側）の形状をカットした形状としても良い。また、光導出口４６は、図９（ｅ）に示すように、上下方向に短辺を備え左右方向に長辺を備える長方形状であっても良い。また、図９（ｅ）に対応して、光導入口４５の形状は、該長方形状と相似の長方形状としても良い。また、上記長方形状の角部を丸く、曲率を持たせる構成としても良い。
【００４５】
また、例えば、上記実施形態では、光束ガイド筒４４の光反射面４７の形状は、図５に示すように直線状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、上側の光反射面４７ａ及び下側の光反射面４７ｂに所定の曲率を付けることで、反射光の拡散範囲をコントロールすることが可能となる。これは、左右側面における光反射面４７においても同様のことが言える。なお、図１０（ａ）によれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を有し、下側の光反射面は下に凸となる形状を有する。また、図１０（ｂ）によれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を有し、下側の光反射面も上に凸となる形状を有する。
【００４６】
また、例えば、上記実施形態では、光軸Ａｘが水平面に沿う方向に設定される構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
例えば、図１１に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定しても良い。この構成によれば、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面に対して光軸Ａｘが向かい、直接光が投光されるので、光量の有効利用が可能となる。光軸Ａｘは、図７に示すＬＥＤの指向特性から、水平面に対して下方０度〜４０度の範囲内の角度で設定することが効果的である。なお、本発明をフォグランプに適用する場合に、所定の法規を満たすには、光軸Ａｘを下方２．５度の角度で設定することが最適である。
【００４７】
また、例えば、上記実施形態では、透明カバー２０は正面視で円形状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。透明カバー２０は、単なる水・埃除けであるから、以下に示す構成とすることで、外観見栄えの向上、差別化が容易に行える。
例えば、図１２に示すように、透明カバー２０の形状をランプボディ１０よりも大きくし、正面視で楕円形状としても良い。また、図１３に示すように、透明カバー２０に角度を付けてスラントカバーとし、バンパーの曲部等に対応させても良い。また、図１４に示すように、透明カバー２０の内側に、蒸着層２２を形成し、光沢を出させる構成であっても良い。なお、この蒸着層２２は、金属（例えばインジウム）の粒が海島状に、透明カバー２０の内側に配置されて構成されており、当該金属粒の隙間からはＬＥＤ４１の光を投光することが可能な構成となっている。また、透明カバー２０の外径を、丸型パイプ状のランプボディ１０の外径に合わせた形状としても良い。
【００４８】
また、例えば、上記実施形態では、ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成とすると、正面視で、光導出口４６と対向する領域以外の領域（光束ガイド筒４４の外部）が殆ど光っていない状態となる。
そこで、図１５（ｂ）に示すように、光導入口４５を、ＬＥＤ４１と隙間をあけて配置し、該隙間から光を適量漏らし、光束ガイド筒４４の内部だけでなく外部を照らすことで、図１５（ａ）に示すように、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。なお、図１５（ａ）においては、ドットの濃淡で、光の強さを示している。
【００４９】
また、図１６（ｂ）に示すように、光束ガイド筒４４の胴部に、光導入口４５を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口４８を形成することによって、光を積極的に外部に漏らすことでも、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。さらに、透明カバー２０にリング状の蛍光体２３を設ければ、リングイルミネーション効果を簡単に演出することができる。また、第２の光導出口４８の形成位置を調整することで、蛍光体２３に光を積極的に導く構成としても良い。
加えて、図１７に示すように、光束ガイド筒４４の外部に漏らした光を、蛍光体２３に向けて積極的に反射する光反射面２４をさらに設けても良い。
【００５０】
また、例えば、図１８に示すように、光束ガイド筒４４の形状を工夫して、下側に向かう光の光量を増加させる構成であっても良い。具体的に、光束ガイド筒４４の透明カバー２０が配置される側（光導出口４６側）の一端部の下部６０は、ＬＥＤ４１が配置される側（光導入口４５側）の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状６１を有する構成となっている。この構成によれば、光束ガイド筒４４の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができるので、より所定の法規に対応し易くすることができる。
【００５１】
また、例えば、図１９に示すように、切り欠かれた形状６１を設ける位置を工夫して、所定の法規を満足させる構成としても良い。図１９は、光束ガイド筒４４の底面図である。具体的に、切り欠かれた形状６１は、光軸Ａｘを挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられている。なお、切り欠かれた形状６１の間隔は、光軸Ａｘに対し左右方向±１０度の角度以上に設定されている。これは、法規において、車両前方直下の±１０度の角度の範囲内の照明領域の光量がある一定の光量に制限されているためである。したがって、この構成によれば、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることで所定の法規を満足させることができる。
【００５２】
また、例えば、上記実施形態では、本発明をフォグランプ１に適用した構成について説明したが、本発明は他の車両用前照灯、例えばヘッドランプについても適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…フォグランプ（車両用前照灯）、１０…ランプボディ、２０…透明カバー、４０…照明光学系、４１…ＬＥＤ（半導体発光素子）、４４…光束ガイド筒、４５…光導入口、４６…光導出口、４７…光反射面、４８…第２の光導出口、５０…位置調整機構、６０…下部、６１…切り欠かれた形状
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用前照灯は、走行安全上の観点から、車両前方の所定の照明領域に光を投光する構成となっている。この照明領域は、車両の仕様や所定の法規によって定められており、車両用前照灯の照明光学系は、当該定められた照明領域に光を投光できるように光学設計されている。下記特許文献には、照明光学系として、光源、レンズ、リフレクタ等を備える車両用前照灯が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０７５２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術の光学設計においては、多くの時間と費用を有するという問題がある。具体的には、光源、レンズ、リフレクタの焦点位置の合わせ、また、レンズによる集光、拡散等の光学設計をする必要がある。そして、製品開発までには、上記光学設計を数回から十数回繰り返し、試作・実験もその度行うこととなっているため、開発が完了するまでに、多くの時間と費用とが費やされているという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、透明カバーと、ランプボディと、上記ランプボディ内に収容されて上記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と、を有する車両用前照灯であって、上記照明光学系は、光軸が上記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、上記半導体発光素子と上記透明カバーとの間に設けられると共に上記光軸の周りを囲って上記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子から発せられた指向性の高い光が、その光軸周りに配置された光束ガイド筒によってガイドされて、透明カバーを介し車両前方の所定の照明領域に投光される。照明領域は、光束ガイド筒によって規定される。この光束ガイド筒は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒の開口形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
【０００７】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有し、上記光導入口の少なくとも一部と上記光導出口の少なくとも一部とが、上記光軸の延びる方向において重なって配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光軸の延びる方向において、光導入口の少なくとも一部と光導出口の少なくとも一部とが重なって配置されているので、半導体発光素子から発せられた光量の多い直接光が、透明カバーに導かれ、照明領域に投光される。
【０００８】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、開口面積が、上記光導入口から上記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子から発せられた光は放射・拡散するが、光束ガイド筒の開口面積は光導入口から光導出口に向かうに従い漸次大きくなっているので、当該放射・拡散により光束ガイド筒の内面に光が衝突することが低減され、その衝突による光損失を低減することができる。また、光束ガイド筒を上方以外の方向において漸次大きくすることにより、上方の光量を減らし、対向車に対して眩しさを無くすことができる。
【０００９】
また、本発明では、上記光導出口の位置を調整する位置調整機構を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒を組み付けた後であっても光導出口の位置を調整することにより、照射方向の調整ができる。
【００１０】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、放射・拡散により光束ガイド筒の内面に衝突した光は、光反射面によって反射されて、最終的に光導出口から導出されるため、発光した光を無駄なく照射領域に投光することができる。
【００１１】
また、本発明では、上記光反射面は、曲率を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光反射面に曲率を持たせて反射光の拡散範囲をコントロールすることができる。
【００１２】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる上記光反射面と、下方に設けられる上記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、上方の光反射面で反射した反射光と、下方の光反射面で反射した反射光とが偏光し干渉し合うことを回避して、照明領域を一様に照明することができる。
【００１３】
また、本発明では、上記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、半導体発光素子の光軸を水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面上の照明領域に対して直接光が投光されるので、光量の有効利用が可能となる。
【００１４】
また、本発明では、上記光束ガイド筒の上記透明カバーと対向する側の一端部の下部は、上記半導体発光素子に対向する側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができる。
【００１５】
また、本発明では、上記切り欠かれた形状は、上記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることができる。
【００１６】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、上記光導入口は、上記半導体発光素子と隙間をあけて配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光導入口と半導体発光素子との隙間から光を漏らし、光束ガイド筒の内部だけでなく外部を照らすことで、見栄えを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明では、上記光束ガイド筒は、上記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、上記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、上記光束ガイド筒の胴部には、上記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、光束ガイド筒の胴部に形成された第２の光導出口から光を積極的に外部に漏らすことで、見栄えを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態におけるフォグランプが設けられた乗用車を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるフォグランプの取付構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるフォグランプを示す分解断面図である。
【図７】ＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図８】図６におけるＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の一別実施形態における光導出口の開口形状を示す図である。
【図１０】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１１】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１２】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す正面図である。
【図１３】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す断面図である。
【図１４】本発明の一別実施形態における透明カバーを示す断面図である。
【図１５】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す正面図及び断面図である。
【図１６】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す正面図及び断面図である。
【図１７】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１８】本発明の一別実施形態におけるフォグランプを示す断面図である。
【図１９】本発明の一別実施形態における光束ガイド筒を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、本発明をフォグランプに適用した場合を例示する。
図１は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１が設けられた乗用車１００を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１の取付構造を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の乗用車１００には、車両用前照灯として、ヘッドランプ（走行用前照灯、すれ違い用前照灯）１０１と、フォグランプ（前部霧灯）１と、が設けられている。なお、フォグランプ１は、補助前照灯とも称される。
フォグランプ１は、図２に示すように、フロントバンパー１０２に設けられた凹部１０３に挿入され、凹部１０３の底部とフォグランプ１の後部とがネジ部材２により締結されて、取り付けられている。なお、フォグランプ１の取り付け構造は、この構造に限定されず、車両の仕様等により適宜変更され得る。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す斜視図である。図４は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態におけるフォグランプ１を示す分解断面図である。
図に示すように、フォグランプ１は、ランプボディ１０と、透明カバー２０及び後部カバー３０と、で形成された灯室内に照明光学系４０を収容する構成となっている。
【００２３】
ランプボディ１０は、所定方向に延在する筒形状を有する。本実施形態のランプボディ１０は、押し出し成形材から形成されている。より詳しくは、押し出し成形されたパイプ材を所定長さで切断することでランプボディ１０が形成されている。なお、本実施形態のランプボディ１０は丸型パイプ形状であるが、楕円型パイプ形状や四角型パイプ形状等、車両の仕様に応じて適宜、設計変更され得る。このランプボディ１０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとしても機能する。本実施形態のランプボディ１０は、放熱性能を向上させるために黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。なお、放熱性能を向上させるため、黒色アルマイト処理の代わりに黒色塗装する構成であっても良い。
【００２４】
透明カバー２０は、ランプボディ１０の一端部側開口１１を覆うようにして取り付けられている。透明カバー２０は、一端部側開口１１の内面に沿って嵌合する嵌合部２１を有する。透明カバー２０は、ランプボディ１０に接着されて、灯室内への異物（水、埃、泥等）の浸入を阻止する構成となっている。この透明カバー２０は、ガラス材や樹脂材等から形成されており、車両前方へ光を投光可能とさせる構成となっている。
【００２５】
後部カバー３０は、ランプボディ１０の他端部側開口１２を覆うようにして取り付けられている。後部カバー３０は、他端部側開口１２の内面に沿って嵌合する嵌合部３１を有する。後部カバー３０は、接着、カシメあるいは不図示のネジ部材によってランプボディ１０に固着される。後部カバー３０は、照明光学系４０を支持する構成となっている。また、後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとして機能する。
【００２６】
後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱の少なくとも一部をランプボディ１０に伝熱する熱伝導材から形成されている。本実施形態の後部カバー３０は、放熱特性を向上させるため黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。後部カバー３０には、灯室内が完全密封されないようにするための通気孔３２（図４参照）が形成されている。上記構成によれば、ＬＥＤモジュール４３の熱は、後部カバー３０に伝熱されて、外部に放熱される。また、後部カバー３０における熱は、より表面積（放熱面積）が広いランプボディ１０に伝熱されて、外部に放熱される。このため、ＬＥＤ４１の発光効率が、温度上昇により低下することを防止することができる。
【００２７】
なお、ランプボディ１０及び後部カバー３０のいずれか一方には、照明光学系４０に電気的に接続される電源ケーブル等を含む不図示のケーブルハーネスを灯室内に導き入れるため、不図示の貫通孔が形成されている。
照明光学系４０は、ＬＥＤ（半導体発光素子）４１と基板４２とを有するＬＥＤモジュール４３と、光束ガイド筒４４と、から構成されている。不図示のケーブルハーネスは、基板４２を介してＬＥＤ４１と電気的に接続される構成となっている。ＬＥＤモジュール４３は、放熱グリス（本実施形態ではシリコーングリス）を挟んで、後部カバー３０に対してネジ部材３３によって固定されている。また、図５に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘは、透明カバー２０に向けて設定されている。なお、本実施形態のＬＥＤ４１は、図４に示すように、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置された発光部４１ａを備えるが、ここでいう光軸Ａｘとは、発光部４１ａを一つの光源とみなしたときの中心の光軸を意味する。
【００２８】
図７は、ＬＥＤの指向特性を示す図である。なお、同図に示すＬＥＤの指向特性は、非特許文献（出典：山崎浩 著、省エネＬＥＤ／ＥＬ照明設計入門、日刊工業新聞社、２０１０）に詳しく開示されている。
図７に示すように、ＬＥＤ４１は、従来のバルブ（電球）と比べて出射光の指向性が高く、拡散性が低い。具体的には、光軸Ａｘ（放射角度０度）における相対照度を１とすると、放射角度３０度程度までは、相対照度０．８を維持できる。また、放射角度３０度を超えると、相対照度が急激に低下する。
【００２９】
光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１と透明カバー２０との間に設けられると共に、光軸Ａｘの周りを囲って、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。具体的に光束ガイド筒４４は、所定の法規（保安基準、ＥＣＥ規則等）を満たすように、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。
【００３０】
光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１が配置される側に設けられる光導入口４５と、透明カバー２０が配置される側に設けられる光導出口４６と、を有する。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されている。この構成によれば、ＬＥＤ４１から発せられた光は、上記指向特性を有するので、光量の多い直接光が透明カバー２０に導かれて、所定の照明領域に投光されることとなる。
【００３１】
また、光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１の上記指向特性に基づいて、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を有する（図４〜図６参照）。なお、本実施形態では、所定の法規を満たすように（対向車に対して眩しさを無くすように）、光束ガイド筒４４が、上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有する。
具体的に、光束ガイド筒４４は、左右方向（車両幅方向）において、光軸Ａｘに対し角度±４０度の範囲内で両側に大きくなる形状となるように設計されて、また、上下方向（車両高さ方向）において、光軸Ａｘ（水平面）に対し下方０度〜４０度の範囲内で大きくなる形状となるように設計されることが好ましい。
【００３２】
図８（ａ）は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。図８（ｂ）は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。
光導入口４５は、ＬＥＤ４１の発光部４１ａ（図４参照）の周りを囲うように配置される。本実施形態の発光部４１ａは、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置されている。このため、光導入口４５は、図８（ａ）に示すように、略長方形状を有する。一方、光導出口４６は、図８（ｂ）に示すように、略台形形状を有する。この台形形状により光が絞られ、フォグランプ１の照明領域が定まる。
【００３３】
光束ガイド筒４４は、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０を有する（図４〜図６参照）。本実施形態の位置調整機構５０は、光導出口４６の上下方向における位置を調整する構成となっている。光束ガイド筒４４の下部には、弾性変形が可能な金属製の板バネ５１が設けられている。この板バネ５１は、ネジ部材５２によって、後部カバー３０に固定されている。ネジ部材５２は、左右方向において間隔をあけて対で板バネ５１を固定し、光束ガイド筒４４の水平度を確保する構成となっている。
【００３４】
一方、光束ガイド筒４４の上部には、位置調整用のネジ部材５３の回転によりその軸方向に進退する雌ネジ部５４が設けられている。ネジ部材５３は、後部カバー３０を貫通する貫通孔３４に回転自在に支持されている。なお、ネジ部材５３は、そのヘッド部と後部カバー３０を挟んだ逆側に、抜け止めの不図示のフランジ部が設けられている。上記構成によれば、灯室外部からネジ部材５３を軸周りに任意の方向に回転することで、雌ネジ部５４がネジ部材５３の軸方向に進退する。そうすると、雌ネジ部５４の位置に応じて、光束ガイド筒４４が板バネ５１の固定位置を支点として上下方向に傾く。これにより、光導出口４６の位置を調整することが可能となる。なお、図中、光束ガイド筒４４とＬＥＤモジュール４３とが接するように配置されているが、実際には両者の間に位置調整用の微小な隙間が形成されている。
【００３５】
光束ガイド筒４４は、例えばアルミニウム材から形成されている。光束ガイド筒４４の内面側には、光反射面４７が設けられている。本実施形態における光反射面４７は、めっき処理により形成されている。なお、光反射面４７は、蒸着処理により形成してもよいし、光反射コーティング剤を塗布することにより形成してもよい。光反射コーティング剤としては、例えばシリコン樹脂に高反射フィラーを入れて光拡散能に優れ、反射率９８％で膜厚が１００μｍ程度になる光反射コーティング剤（オキツモ株式会社製）を好適に用いることができる。
【００３６】
なお、光束ガイド筒４４の内面側において、上方に設けられる光反射面４７と、下方に設けられる光反射面４７とは、互いに異なる光反射率を有するといった構成を採用することが好ましい。この構成によれば、上方の光反射面４７で反射した反射光と、下方の光反射面４７で反射した反射光とが偏光し干渉し合い、照明領域に縞状の紋様を生じさせることを回避することができる。上記光反射率を異ならせるための手段として、上方向の光反射面４７と下方の光反射面４７との表面処理を変えて（例えば、上方向の光反射面４７の表面処理を粗くして）対応させることができる。
【００３７】
続いて、上記構成のフォグランプ１による作用について説明する。
【００３８】
ＬＥＤ４１に電気が給電されると、発光部４１ａが面発光する。ＬＥＤ４１から発せられた光は、図７に示すように指向性が高いので、裏面側に回り込むことなく、ほとんど全てが光導入口４５を介して、光束ガイド筒４４内に導入される。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されているので、光軸Ａｘに沿う最も光量の多い直接光が、光導出口４６から導出される。また、光束ガイド筒４４は、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を有するので、光軸Ａｘから所定角度内の光量の多い光が、光束ガイド筒４４の内面に衝突・反射することなく、直接光として光導出口４６から導出される。また、放射角度が大きく光束ガイド筒４４の内面に衝突した光量の少ない光等も、光反射面４７によって反射されて、最終的に光導出口４６から導出される。
【００３９】
光導出口４６から導出された直接光及び反射光は、透明カバー２０を介して、車両前方の所定の照明領域に投光される。光導出口４６は、フォグランプ１の照明領域を規定する形状を有する。具体的には、光導出口４６の開口形状は、所定の法規に基づいて、上方を絞り、下方を広げる台形形状を有する。したがって、本実施形態のフォグランプ１によれば、対向車に眩しさを与えることなく、車両前方を幅広で照明でき、所定の法規を満たすことができる。なお、フォグランプ１には、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０が設けられているため、光束ガイド筒４４を灯室内に組み付けた後であっても、外部からネジ部材５３を回転させることで、照射方向の微調整ができる。
【００４０】
また、本実施形態の照明光学系４０は、光束ガイド筒４４を設ける代わりにレンズを備えないので、該レンズを通過することによる光損失がない。また、直接光を投光することで、光路長も短くなるので、光量の損失が従来よりも少なくなる。さらに、光反射面４７によって、ＬＥＤ４１において発光した光を無駄なく照射領域に投光することが可能である。このため、エネルギー効率の良い高効率のフォグランプ１を提供することができる。また、エネルギー効率が高まると、低出力のＬＥＤ４１に設計変更しても、所定の要求性能を達成することができるため、コスト安に寄与することができる。さらに、エネルギー効率が高まると、フォグランプ１の小型化にも寄与できる。小型化は、デザイン面の自由度を広げると共に、車両レイアウトの自由度拡大にも貢献できる。
【００４１】
照明光学系４０の光学設計では、ＬＥＤ４１は、従来のバルブタイプの光源と比べて、発光面積を小さく集中させることができるので、照射方向と照射範囲を規定することが容易にできる。
また、光束ガイド筒４４は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒４４の光導出口４６の形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
【００４２】
したがって、上述した本実施形態によれば、法規を満足する配光特性を複雑なレンズの光学設計無しに行うことができる。このため、本実施形態では、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできるフォグランプ１が得られる。
【００４３】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、光導出口４６の開口形状は、図８（ｂ）に示す台形形状であると説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、所定の法規を満たせば図９に示すような構成であっても良い。
例えば、図９（ａ）に示すように、光導出口４６は、上記実施形態よりも上下方向を狭め左右方向に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｂ）に示すように、光導入口４５の相似形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｃ）に示すように、車両前方手前側を照明するべく、図９（ｂ）の開口形状を下方に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９（ｄ）に示すように、対向車へ光を届かせたくない場合は、対向車側（道路中央側）の形状をカットした形状としても良い。また、光導出口４６は、図９（ｅ）に示すように、上下方向に短辺を備え左右方向に長辺を備える長方形状であっても良い。また、図９（ｅ）に対応して、光導入口４５の形状は、該長方形状と相似の長方形状としても良い。また、上記長方形状の角部を丸く、曲率を持たせる構成としても良い。
【００４５】
また、例えば、上記実施形態では、光束ガイド筒４４の光反射面４７の形状は、図５に示すように直線状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、上側の光反射面４７ａ及び下側の光反射面４７ｂに所定の曲率を付けることで、反射光の拡散範囲をコントロールすることが可能となる。これは、左右側面における光反射面４７においても同様のことが言える。なお、図１０（ａ）によれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を有し、下側の光反射面は下に凸となる形状を有する。また、図１０（ｂ）によれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を有し、下側の光反射面も上に凸となる形状を有する。
【００４６】
また、例えば、上記実施形態では、光軸Ａｘが水平面に沿う方向に設定される構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
例えば、図１１に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定しても良い。この構成によれば、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面に対して光軸Ａｘが向かい、直接光が投光されるので、光量の有効利用が可能となる。光軸Ａｘは、図７に示すＬＥＤの指向特性から、水平面に対して下方０度〜４０度の範囲内の角度で設定することが効果的である。なお、本発明をフォグランプに適用する場合に、所定の法規を満たすには、光軸Ａｘを下方２．５度の角度で設定することが最適である。
【００４７】
また、例えば、上記実施形態では、透明カバー２０は正面視で円形状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。透明カバー２０は、単なる水・埃除けであるから、以下に示す構成とすることで、外観見栄えの向上、差別化が容易に行える。
例えば、図１２に示すように、透明カバー２０の形状をランプボディ１０よりも大きくし、正面視で楕円形状としても良い。また、図１３に示すように、透明カバー２０に角度を付けてスラントカバーとし、バンパーの曲部等に対応させても良い。また、図１４に示すように、透明カバー２０の内側に、蒸着層２２を形成し、光沢を出させる構成であっても良い。なお、この蒸着層２２は、金属（例えばインジウム）の粒が海島状に、透明カバー２０の内側に配置されて構成されており、当該金属粒の隙間からはＬＥＤ４１の光を投光することが可能な構成となっている。また、透明カバー２０の外径を、丸型パイプ状のランプボディ１０の外径に合わせた形状としても良い。
【００４８】
また、例えば、上記実施形態では、ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成とすると、正面視で、光導出口４６と対向する領域以外の領域（光束ガイド筒４４の外部）が殆ど光っていない状態となる。
そこで、図１５（ｂ）に示すように、光導入口４５を、ＬＥＤ４１と隙間をあけて配置し、該隙間から光を適量漏らし、光束ガイド筒４４の内部だけでなく外部を照らすことで、図１５（ａ）に示すように、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。なお、図１５（ａ）においては、ドットの濃淡で、光の強さを示している。
【００４９】
また、図１６（ｂ）に示すように、光束ガイド筒４４の胴部に、光導入口４５を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口４８を形成することによって、光を積極的に外部に漏らすことでも、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。さらに、透明カバー２０にリング状の蛍光体２３を設ければ、リングイルミネーション効果を簡単に演出することができる。また、第２の光導出口４８の形成位置を調整することで、蛍光体２３に光を積極的に導く構成としても良い。
加えて、図１７に示すように、光束ガイド筒４４の外部に漏らした光を、蛍光体２３に向けて積極的に反射する光反射面２４をさらに設けても良い。
【００５０】
また、例えば、図１８に示すように、光束ガイド筒４４の形状を工夫して、下側に向かう光の光量を増加させる構成であっても良い。具体的に、光束ガイド筒４４の透明カバー２０が配置される側（光導出口４６側）の一端部の下部６０は、ＬＥＤ４１が配置される側（光導入口４５側）の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状６１を有する構成となっている。この構成によれば、光束ガイド筒４４の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができるので、より所定の法規に対応し易くすることができる。
【００５１】
また、例えば、図１９に示すように、切り欠かれた形状６１を設ける位置を工夫して、所定の法規を満足させる構成としても良い。図１９は、光束ガイド筒４４の底面図である。具体的に、切り欠かれた形状６１は、光軸Ａｘを挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられている。なお、切り欠かれた形状６１の間隔は、光軸Ａｘに対し左右方向±１０度の角度以上に設定されている。これは、法規において、車両前方直下の±１０度の角度の範囲内の照明領域の光量がある一定の光量に制限されているためである。したがって、この構成によれば、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることで所定の法規を満足させることができる。
【００５２】
また、例えば、上記実施形態では、本発明をフォグランプ１に適用した構成について説明したが、本発明は他の車両用前照灯、例えばヘッドランプについても適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…フォグランプ（車両用前照灯）、１０…ランプボディ、２０…透明カバー、４０…照明光学系、４１…ＬＥＤ（半導体発光素子）、４４…光束ガイド筒、４５…光導入口、４６…光導出口、４７…光反射面、４８…第２の光導出口、５０…位置調整機構、６０…下部、６１…切り欠かれた形状
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明カバーと、ランプボディと、前記ランプボディ内に収容されて前記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と、を有する車両用前照灯であって、
前記照明光学系は、
光軸が前記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と前記透明カバーとの間に設けられると共に前記光軸の周りを囲って前記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を有することを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有し、
前記光導入口の少なくとも一部と前記光導出口の少なくとも一部とが、前記光軸の延びる方向において重なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記光束ガイド筒は、開口面積が、前記光導入口から前記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記光導出口の位置を調整する位置調整機構を有することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用前照灯。
【請求項５】
前記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項６】
前記光反射面は、曲率を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
【請求項７】
前記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる前記光反射面と、下方に設けられる前記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有することを特徴とする請求項５または６に記載の車両用前照灯。
【請求項８】
前記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項９】
前記光束ガイド筒の前記透明カバーが配置される側の一端部の下部は、前記半導体発光素子が配置される側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１０】
前記切り欠かれた形状は、前記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられていることを特徴とする請求項９に記載の車両用前照灯。
【請求項１１】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、
前記光導入口は、前記半導体発光素子と隙間をあけて配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１２】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、
前記光束ガイド筒の胴部には、前記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１】
透明カバーと、ランプボディと、前記ランプボディ内に収容されて前記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と、を有する車両用前照灯であって、
前記照明光学系は、
光軸が前記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と前記透明カバーとの間に設けられると共に前記光軸の周りを囲って前記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を有することを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有し、
前記光導入口の少なくとも一部と前記光導出口の少なくとも一部とが、前記光軸の延びる方向において重なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記光束ガイド筒は、開口面積が、前記光導入口から前記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記光導出口の位置を調整する位置調整機構を有することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用前照灯。
【請求項５】
前記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項６】
前記光反射面は、曲率を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
【請求項７】
前記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる前記光反射面と、下方に設けられる前記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有することを特徴とする請求項５または６に記載の車両用前照灯。
【請求項８】
前記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項９】
前記光束ガイド筒の前記透明カバーが配置される側の一端部の下部は、前記半導体発光素子が配置される側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１０】
前記切り欠かれた形状は、前記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられていることを特徴とする請求項９に記載の車両用前照灯。
【請求項１１】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、
前記光導入口は、前記半導体発光素子と隙間をあけて配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１２】
前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を有しており、
前記光束ガイド筒の胴部には、前記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−６４５１５（Ｐ２０１２−６４５１５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９５０２（Ｐ２０１０−２０９５０２）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５０４１３６８８９）株式会社ファルテック (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５０４１３６８８９）株式会社ファルテック (57)
【Ｆターム（参考）】
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