車両前照灯
【課題】 本発明は、所望の配光パターンが容易に形成されると共に、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯を提供することを目的とする。
【解決手段】 表面を光出射面１１ｂとする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板２１と、上記導光板の一方の端面に対向して横に延びる長手方向に沿って配置された点状または線状の光源１２と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイ２４を有しており、上記プリズムアレイ２４の個々のプリズム面が、光源側から導光して来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されていて、上記投影レンズ１１が、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板２１の光出射面上に位置するように配置し、光源装置１０を構成する。
【解決手段】 表面を光出射面１１ｂとする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板２１と、上記導光板の一方の端面に対向して横に延びる長手方向に沿って配置された点状または線状の光源１２と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイ２４を有しており、上記プリズムアレイ２４の個々のプリズム面が、光源側から導光して来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されていて、上記投影レンズ１１が、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板２１の光出射面上に位置するように配置し、光源装置１０を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の点状または線状の光源を利用した光源装置及び凸レンズから成る前照灯，補助前照灯等の車両前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導光板を使用した車両用灯具として、例えば特許文献１による車両用ランプが、また一般的なプロジェクタタイプのヘッドランプとして、例えば特許文献２によるヘッドランプが知られている。
【０００３】
特許文献１による車両用ランプは、図１５に示すように、構成されている。
即ち、図１５において、車両用ランプ１は、光を放出するための開口部２ａを有するハウジング２と、光入射面３ａと光出射面３ｂを有し、前記ハウジング２の開口部２ａを密閉するように前記ハウジング２に固定設置された光透過性カバー部材３と、前記ハウジング２の内部に板状に設けられ、光を取り込むために側面に形成された光入射面４ａ及び前記カバー部材に向かう前面の光出射面４ｂを有し、前記光入射面４ａへの入射光を前記光出射面４ｂに向かって散乱させるための散乱パターン４ｃが形成された導光板４と、前記導光板の光入射面に隣接して設けられ、光を前記光入射面に放射する光源５と、前記導光板４の後面に設けられ、導光板４の前面に光を反射させるための反射板４ｄとを備えている。
前記カバー部材３の光入射面及び／または光出射面には、放出される光に一定のパターンを付与するためのレンズパターン３ｃが形成されている。
【０００４】
この車両用ランプ１においては、図１６に示すように、光源５から放出された光が導光板４の側面（光入射面）４ａから内部に入射し、導光板４の内部を全反射して進行する光は、導光板４の後面に形成された散乱パターン４ｃによって散乱されて、導光板４の前面（光出射面）４ｂへ出射される。
導光板４の前面に出射した光は、レンズパターンが形成されたカバー部材３によって適宜のパターンで前方を照射する。
ここで、光源５は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を並べることにより構成されており、この光源５の前面にレンズ等を配置することにより、所望の配光特性が得られるようになっている。
【０００５】
特許文献２によるヘッドランプは、図１７に示すように、一般的なプロジェクタタイプのヘッドランプとして構成されている。即ち、ヘッドランプ６は、光源としてのバルブ７と、反射面８と、投影レンズ９と、遮光部材９ａと、から構成されている。
上記反射面８は、バルブ７を第一焦点（後側の焦点）とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
上記投影レンズ９は、凸レンズ、好ましくは非球面レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点付近に、上記遮光部材９ａが配置されている。
上記遮光部材９ａは、光照射方向前方に向かって照射される光に対して所定のすれ違いビーム用の配光パターンを付与するためのものであり、上記投影レンズの焦点付近に配置されている。また、上記配光パターンにカットオフラインを形成するために、その上縁が所定形状に形成されている。
【０００６】
このような構成のヘッドランプ６によれば、バルブ７から出射した光は、直接に、または上記反射面８で反射して、上記凸レンズの焦点９ｂ付近の像面上に、所望の配光パターンを上下左右に反転させた高照度帯（高輝度帯、光の集合帯）を作り、この高照度帯が投影レンズ９により反転して光照射方向前方に向かって投影される。
その際、上記高照度帯の一部が遮光部材９ａにより遮断され、遮光部材９ａの上縁によりカットオフラインＣ（図１８参照）を形成される。これにより、上記高照度帯は、すれ違いビームとして前方に向かって投影されることになる。
尚、図１８に示した配光パターンは、右側通行用のヘッドランプの配光パターンであって、そのカットオフラインＣが中央から右側にて水平線よりやや上側にも光を照射するようになっている。
【特許文献１】特表２００６−５０９３４３号
【特許文献２】特開２００１−０７６５１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１による車両用ランプ１においては、散乱パターン４ｃによって光を散乱させることにより、導光板４から光を取り出している。従って、照射される光は、完全散乱光に近い指向特性を有している。
従って、特許文献１に記載されているようなレンズパターン３ｃでは、ヘッドランプ等の車両前照灯やフォグランプ等の補助前照灯として必要な明るさや明暗境界線を備えた配光パターンを得ることはできなかった。
【０００８】
また、複数個の個別化したレンズパターン３ｃによって、配光パターンを形成しているため、個々のレンズパターン３ｃの光学設定が複雑になってしまう。例えば、ある部分のレンズパターンに関して、導光板４からの散乱光が焦点位置以外の周囲の部分から入射することになる。従って、レンズパターン３ｃを透過して前方に特定の配光パターンやカットオフラインを形成することは非常に困難である。
【０００９】
また、特許文献２によるヘッドランプにおいては、同様に反射面が必要であり、場合によっては灯具内部に遮光部材が必要である。このため、ヘッドランプの灯具全体が大きく且つ重くなり、奥行きも大きくなってしまう。
さらに、このヘッドランプにおける反射面は、光源としてのバルブの発光部の形状に合わせて設計する必要がある。従って、このような反射面の設計には、比較的長い時間がかかってしまう。
【００１０】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、本発明によれば、光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、上記光源装置が、表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の一方の端面に対向して配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイを有しており、上記プリズムアレイの個々のプリズム面が、光源側から来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されており、上記導光板の裏面側には、上記プリズム面で全反射せずに屈折、透過した光を反射させ導光板内へ戻す反射シートを備えており、上記投影レンズが、その光源装置の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように配置されている
ことを特徴とする、車両前照灯により、達成される。
【００１２】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズである。
【００１３】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されている。
【００１４】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズの両端が、横方向外側に向かって凸状に形成されている。
【００１５】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲である。
【００１６】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している。
【００１７】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している。
【００１８】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の表面及び裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、導光板内からの光を反射する導光部を備えている。
【００１９】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えている。
【００２０】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように形成されている。
【００２１】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されている。
【００２２】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている。
【００２３】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズに入る光を最大とする為に、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、面光源装置の光出射面上に作られた高照度パターンもしくは高輝度パターンを、投影レンズによって車両前方に投影するものである。
光出射面上の高照度パターンもしくは高輝度パターンは次のようにして作られる。
上記構成によれば、上記光源から出射した光は、上記導光板の端面から入射し、上記導光板の出射面または裏面に入射する。出射面に入射した光は、出射面との入射角により、屈折して上記投影レンズに向かって出射されるか、全反射される。全反射した光は上記導光板の裏面に入射する。裏面には上記プリズムアレイが形成されており、裏面に入射した光は、プリズム面との入射角により、全反射したり、屈折したりする。プリズム面で全反射された場合、出射面との入射角が小さくなるように方向が変えられる。
【００２５】
このとき、入射角が小さくなる程度はプリズム面の角度により決まり、プリズム角を調整することにより、裏面での一度の全反射で、出射面への入射角が臨海角より小さくなるように設定することもできれば、複数回の反射を必要とするように設定することも可能である。つまり、プリズム角を制御することにより、出射面から出る光の濃淡を制御することができ、所望の高照度パターンを光出射面上に作ることができる。
【００２６】
また、プリズム角を４５度以下に設定すれば、大部分の光を全反射させることもできるし、プリズム面で屈折（透過）した光も、上記反射シートで反射され、上記導光板裏面から入射し、再び導光板内へ戻されるので、損失は少ない。
これにより、反射鏡８が不要となり、全体として小型に且つ低コストで構成されることになる。
【００２７】
上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズである場合には、横方向に関して集光性を有していないが、光源装置に対して横方向に十分に広い範囲に配置されている。このため、光源装置からの入射効率が向上し、より明るい配光パターンが形成され得る。
さらに、投影レンズを透過した光がシリンドリカルレンズの作用によって左右方向に大きく広がることになる。従って、左右に広い配光パターンが得られ、横方向に隔置された点状の光源の場合には、個々の光源間の輝度ムラが低減され得る。
【００２８】
上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されている場合には、上記投影レンズの両端付近にて、上記導光板から外側に向かって斜めに拡散するように入射する光が、この凸状の部分で内側に屈折または反射する。
従って、配光パターンにおける中心付近の光度が高められることになる。
【００２９】
上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲である場合には、上下方向に関して約７０度までの開口角、即ち導光板と投影レンズが成す角となる。
従って、導光板から出射する光が確実に投影レンズに入射することになり、投影レンズへの入射効率が高められ、より明るい配光パターンが得られる。
【００３０】
上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している場合には、光源装置がカットオフパターンを形成することができる。このため、カットオフパターンを形成するための遮光部材が不要となり、車両前照灯がより簡単に且つ低コストで構成され得ることになる。。
【００３１】
上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している場合には、カットオフパターンにより形成されるカットオフラインの明暗境界線が光源に近い。このため、容易に高輝度が得られることになり、良好な配光パターンが得られることになる。
【００３２】
上記導光板の表面及び裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、導光板内からの光を反射する導光部を備えている場合には、上記導光板の光源側の端縁に隣接する領域で、上記導光板の表面及び裏面の間で、導光部により反射を繰り返すことによって、複数個の並んで配置された点状の光源の間隔による輝度ムラが低減される。このため、より均一な輝度の配光パターンが形成され得る。
【００３３】
上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えている場合には、配光パターンに反射シートの形状に基づいてカットオフパターンが形成される。また、カットオフにより遮断される光がこの反射シートで反射して上記導光板内に戻され、光源からの光の利用効率が向上することになる。
【００３４】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように、好ましくは上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されている場合には、上記投影レンズの球面収差が、上記導光板の曲面形状により補正されることになり、球面収差の影響が低減され得る。
また、上記投影レンズの球面収差が多少あっても、球面収差の影響が少ないことから、比較的球面収差の大きい安価な投影レンズが使用され得ることになる。
【００３５】
上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている場合、または上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるために、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている場合には、上記光源装置からの出射光に関して、上記導光板の裏面のプリズムアレイによる反射光の最も光度が高い方向を、投影レンズの光軸に合わせることができる。これにより、投影レンズに入る光が増え、照射パターンの光度を高くすることが可能になる。
また、上記導光板が傾斜して配置されている場合には、比較的大きな導光板であっても、傾斜方向の寸法が小さくされ得る。このため、輝度制御要素の解像度を相対的に大きくすることが可能である。
【００３６】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の参考例及び好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３８】
［実施例１］
図１は、本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、光源装置２０と、光源装置２０からの光を集束させる投影レンズ１１と、から構成されている。
上記光源装置２０は、後述するように構成されており、車両前照灯１０の前方に向かって開放した箱状の筐体１２の後端面中央付近にて、光照射方向前方に向かって光を出射するように配置されている。
上記投影レンズ１１は、凸レンズから構成されており、上記光源装置２０の光出射面に、その光源装置２０側の焦点位置Ｆが位置するように、配置されている。
【００３９】
ここで、上記光源装置２０は、図２に示すように、導光板２１と、光源としての複数個のＬＥＤ２２と、から構成されている。
【００４０】
上記導光板２１は、図示の場合、扁平な平板状の透光性材料、即ち可視光領域で透明な材料から構成されている。
ここで、上記導光板２１は、例えばポリカーボネイト，アクリル樹脂等の一般的に光学用途に使用される透明樹脂またはガラスが使用される。
【００４１】
上記導光板２１は、その一側、図１にて手前側の端面が入射面２１ａとして、また上面が光出射面２１ｂとして、構成されており、その裏面（底面）及び左右両側面が、遮光性材料から成る筐体２３により覆われている。
尚、上記導光板２１は、図示の場合、その厚さが上述した入射面２１ａから反対側の端面に向かって徐々に薄くなるように、断面楔形状に形成されているが、一定の厚さに形成されていてもよい。
【００４２】
ここで、上記導光板２１は、その入射面２１ａが、入射効率を向上させるために、例えばプリズムや円弧列等から成る微細形状を備え、あるいは粗面化されていてもよい。
これに対して、上記導光板２１は、その光出射面２１ｂが、輝度向上または配光を整えるために、プリズムやレンチキュラー等の形状を備えていてもよい。
【００４３】
また、上記導光板２１は、図２に示すように、その光出射面２１ｂが、照射すべき配光パターンに対応する形状、即ちこの配光パターンを縮小反転した形状になるように、例えば車両前照灯のすれ違いビームのカットオフパターンの形状になるように、形成されている。
このために、上記導光板２１は、その手前側の端面２１ａが、図２に示すように、中央付近にて段部を形成するようになっている。
【００４４】
さらに、上記導光板２１は、図３に示すように、その裏面（底面）に、プリズムアレイ２４を有している。
このプリズムアレイ２４は、図示の場合、入射面２１ａから反対側の端面に向かって断面鋸歯状に且つ横方向に畝状に延びるように形成されている。
上記導光板２１の入射面２１ａから入射した光のうち、これらのプリズムアレイ２４の個々のプリズム面２４ａに入射した光が全反射した際に、出射面に対する入射角が小さくなるように傾斜して形成されている。
これにより、図３に示すように、上記導光板２１内に入射した光Ｌの多くは、プリズムアレイ２４の個々のプリズムの内面２４ａで全反射し、上記導光板２１の上面で全反射することにより、反射を繰返す。
このような反射光は、徐々に上記導光板２１に対する入射角が小さくなり、その入射角が臨界角より小さくなったとき、上記導光板２１の光出射面２１ｂから出射光Ｌ１として上方に出射するようになっている。
導光板２１の中の光Ｌの中には、プリズム面２４ａとの入射角が臨海角より小さく、裏面に抜ける光Ｌ２となるのもある。しかし、裏面に抜けた光Ｌ２は反射シート２６によって反射され、導光板内に戻される仕組みになっている。従って、損失は反射シートの吸収だけで、例えば、銀反射シートや発泡樹脂シートのような、高反射率材を使えば損失は少ない。
【００４５】
このような導光板２１は、上述した透明樹脂材料から、所望の形状を備えた金型を使用して、射出成形，プレス成形または押出成形により成形され得、あるいはガラスから、所望の金型を使用してプレス成形により製造され得る。
また、上記導光板２１は、射出成形または押出成形により成形された透明樹脂から成る板状材料に対して、プリズムアレイ２４を加工することによって、製造され得る。
【００４６】
ここで、上記導光板２１は、表面から出射する光の輝度を向上させたり、配光特性を整えるために、必要に応じて、その表面に光学シート２５（図示の場合、二枚の光学シート２５ａ，２５ｂ）を備えていてもよい。
これにより、光学シート２５の光学作用によって、上記導光板２１の光出射面２１ｂから出射する光の方向や指向特性が適宜に変更され、上記導光板２１からの出射光が投影レンズ１１に対して確実に導かれ得る。
【００４７】
このような光学シート２５ａ，２５ｂは、一般的な面光源装置で使用されるプリズムシートや拡散フィルムが使用され得る。
プリズムシートは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成るフィルムに対して、金型によるプレス成形または押出成形によりプリズム形状を付与することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される紫外線硬化性の透明樹脂から成るフィルムに対して、２Ｐ法等の成形方法で、プリズム形状を付与することにより、製造され得る。
【００４８】
また、拡散フィルムは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成る押出成形によるフィルムに対して、その両面または片面に屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを成膜することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂に、屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを混入して、押出成形等によりフィルム状に成形することにより、製造され得る。
【００４９】
また、上記導光板２１は、その裏面や側面から漏出する光を導光板２１内に戻して、光源としての各ＬＥＤ２２からの光利用効率を向上させるために、上記入射面２１ａとは反対側の端面２１ｃ，裏面２１ｄ及び左右両側面２１ｅ，２１ｆに対向して、それぞれ反射フィルム２６が配置されていてもよい。
ここで、反射フィルム２６は、好ましくは銀フィルムや高反射率白色シートが使用される。
高反射率白色シートは、例えば押出成形等により形成された樹脂部材上に、蒸着またはスパッタ法等によりアルミニウム，銀等の金属が成膜された高反射率金属反射フィルムや、ポリカーボネイト樹脂等に酸化チタン等の可視光拡散反射剤を添加した樹脂フィルムまたは樹脂板、あるいは超臨界流体や微細発泡成形または化学発泡成剤による発泡成形等による微小空孔を分布させることにより成形された樹脂フィルムまたは樹脂板から製造され得る。
【００５０】
尚、前記筐体２３の内面が反射面として構成されている場合には、この筐体２３の内面の少なくとも一部を、上記反射フィルム２６の代わりに利用することができる。
上記筐体２３の内面を反射面として構成するためには、例えば樹脂または金属から成る筐体２３の内面に対して、蒸着またはスパッタ法により直接に高反射率金属薄膜を成膜してもよい。
【００５１】
上記各ＬＥＤ２２は、上記導光板２１の入射面２１ａに対向して、線状に並んで配置されている。
ここで、各ＬＥＤ２２は、等間隔で配置される必要はなく、上記導光板２１の光出射面２１ｂ上に所定の輝度分布が得られるように、上記導光板２１の入射面２１ａに沿って、適宜の間隔で配置されている。
尚、各ＬＥＤ２２は、図示の場合、一列に配置されているが、これに限らず、複数列に配置されていてもよい。
【００５２】
本発明実施形態による車両前照灯１０は、以上のように構成されており、光源装置２０の各ＬＥＤ２２が図示しない外部の駆動回路から駆動電圧を印加されることにより、駆動され、発光する。
各ＬＥＤ２２から出射した光は、上記導光板２１の入射面２１ａから内部に入射し、この導光板２１の表面，裏面及び両側面で、全反射及び反射シート２６によって導光板に戻されることを繰り返しながら、出射面２１ｂから投影レンズ１１に向って放射され、残った光Ｌ３が反対側の端面まで進み、端面２１ｃから出る。
端面２１ｃから出た光は、反射シート２６ｃで反射され、導光板２１の中へ戻される。戻った光Ｌ４は、プリズムアレイ２４のプリズム面２４ａとテーパー面２４ｂの間で、テーパー面２４ｂへの入射角が大きくなるように、曲げられ、テーパー面２４ｂへの入射角が臨海角より大きくなった段階で、全反射し、出射面２１ｂより出射され、出射面２１ｂがより高輝度で発光することになる。
【００５３】
この導光板２１の光出射面２１ｂの発光形状が、投影レンズ１１により光照射方向前方に向かって投影される。
これにより、光照射方向前方にて、この光出射面２１ｂの発光形状が拡大・反転して投影される。
この場合、上記導光板２１の光出射面（表面）の入射面２１ａ側の端縁が、図２に示すように、カットオフパターンに対応した形状を備えている。これにより、車両前照灯におけるすれ違いビームに適した配光パターンに対応する発光形状が形成される。
従って、この発光形状が投影レンズ１１により光照射方向前方に向かって投影される。これにより、自動車のすれ違いビームに適した配光パターンが形成され得ることになる。
【００５４】
この場合、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂが、配光パターンに対応した発光形状を有している。これにより、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯のような配光パターンを生成する反射面及びカットオフラインを形成する遮光部材が不要になる。
従って、車両前照灯１０の全体が前後方向に関して奥行きが大幅に短縮され、小型且つ軽量に構成され得る。また、遮光部材も不要であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが大幅に低減され得ることになる。
【００５５】
また、上記導光板２１の光出射面２１ｂの入射面２１ａ側がカットオフパターンの形状を有している。このため、上記光出射面２１ｂの入射面２１ａで容易に高輝度を得ることができる。
従って、この入射面２１ａ側により形成される配光パターンのカットオフラインの明暗境界線が高輝度で明瞭に投影され得ることになる。
さらに、上記ＬＥＤ２２が、配光パターンにおける高輝度が必要な領域にて、より短い間隔で配置される。これにより、容易に高輝度が得られることになる。
【００５６】
［実施例２］
図４は、本発明による車両前照灯の第二の実施形態を示している。
図４において、車両前照灯３０は、図１に示した車両前照灯１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯３０は、光源装置２０が投影レンズ１１の光軸に対して傾斜して配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００５７】
この実施形態においては、上記光学装置２０は、導光板２１のプリズムアレイ２４による反射光が光出射面２１ｂから出射する方向を、投影レンズ１１の光軸に合わせるように、図示の場合、上縁が前側に倒れるように傾斜して配置されている。
その際、上記光源装置２０は、導光板２１の入射面２１ａ側のカットオフラインを形成する位置が、上記投影レンズ１１の光源装置２０側の焦点位置付近に位置するように、配置されている。
【００５８】
ここで、一般に、光源装置２０から出射して投影レンズ１１に入射しない光は、配光パターンの形成に寄与しない。このため、光源装置２０からの光取出し効率が低下してしまう。
従って、光源装置２０即ち導光板２１からの出射光の指向特性は、導光板２１と投影レンズ１１が成す角度（開口角）内に収まることが望ましい。この開口角は、実際の投影レンズ１１の直径を考慮すると、一般的には７０度前後になる。
【００５９】
ところで、上述した構成の導光板２１においては、プリズムアレイ２１のプリズム角度（入射面２１ａ側に向いたプリズム内面の傾斜角度）と出射光の指向特性とは、互いに関係がある。プリズム角を２〜４５度まで変えたときの導光板２１の上下方向の指向特性を計算シミュレーションしたところ、図５のグラフに示すような結果が得られた。
即ち、図５によれば、プリズム角が小さいと、指向特性は狭く、プリズム角が大きいと、指向特性は広くなり、最大光度の方向も変わることが分かる。
【００６０】
従って、図１に示した車両前照灯１０においては、光学装置２０からの光を投影レンズ１１に導くために、光学シート２５が使用され（あるいは導光板２１の光出射面２１ｂに横方向に延びる適宜のプリズム角、例えば６０〜１１０度程度のプリズムが加工され）る。これにより、指向特性が投影レンズの方を向くよう、調整されていたが、図４に示す車両前照灯３０においては、出射光が投影レンズの方を向くように、光源装置２０自体が投影レンズ２１の光軸に対して傾斜して配置されている。
【００６１】
上記の構造は、導光板２１の指向特性が狭い場合に適しており、光学装置２０が傾斜して配置されることによって、図６（Ａ）に示すように、導光板２１の見かけの上下幅Ｗ１が縮小されるうえ、導光板２１が投影レンズに接近することにより、導光板２１ｂから出射する光が確実に投影レンズ２１に入射され、光利用率が向上する。見かけの上下幅Ｗ１が縮小されることは、ヘッドランプやフォグランプに適した上下方向に狭い配光パターンが容易に形成され得ることになる。 これに対して、指向特性が広いと、図６（Ｂ）に示すように、見かけの上下幅Ｗ２が大きくなるので、その場合は、実施例１の構造をとれば良い。
【００６２】
このような構成の車両前照灯３０によれば、車両前照灯１０と同様に作用し、比較的高価な光学シート２５を使用する必要がないことから、全体としてコストが低減され得る。
また、光源装置２０が傾斜して配置されていることによって、導光板２１がより投影レンズ１１に対して接近して配置されることになる。このため、投影レンズ１１への入射効率がより高められ得ることになる。
さらに、光源装置２０が傾斜して配置されていることによって、筐体２３内での占有高さが小さくなる。このため、逆に同じ占有高さであれば、より大きな導光板２１が使用され得ることになる。従って、導光板２１の見かけの上下幅が低減され、上下幅の狭い配光パターンが容易に得られることになる。
【００６３】
［実施例３］
図７は、本発明による車両前照灯の第三の実施形態の構成を示している。
図７において、車両前照灯４０は、図４に示した車両前照灯３０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯４０は、投影レンズ１１の代わりに、横方向に長い光源装置２０に対応して横方向に長い投影レンズ４１が配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００６４】
上記投影レンズ４１は、前述した投影レンズ１１を中心から左右に分割して、導光板２１の横方向の長さに合わせて離反させ、その間をシリンドリカルレンズ４１ａにより連結した形状を有している。
【００６５】
このような構成の車両前照灯４０によれば、図４に示した車両前照灯３０と同様に機能する。
さらに、投影レンズ４１がシリンドリカルレンズ４１ａを備えて、その入射面が横方向に広く形成されている。このため、上記導光板２１からの投影レンズへの入射効率が高められることになる。
図８は、上記導光板２１において、プリズム角を２〜４５度まで変えたときの導光板２１の左右方向の指向特性の計算シミュレーションの結果である。図８のグラフに示すように、プリズムアレイ２４は、光入射面２１ａに対して平行であり、左右方向に関する集光性を有していない。つまり、導光板２１からは、左右方向に広がった光が出てくるので、左右方向に広いシリンドリカルレンズ２１ａは、上記導光板２１からの投影レンズへの入射効率を高めるのに、特に有効である。
【００６６】
また、シリンドリカルレンズ４１ａに入射した光は、図７（Ａ）に示すように、左右方向に広がることになり、左右方向に広い配光パターンを形成しやすい。また、配光パターンにおけるＬＥＤ間の距離に基づく輝度ムラも低減され得ることになる。
【００６７】
さらに、投影レンズ４１の左右両端の凸レンズ部に入射した光は、左右方向に関して内側に屈折して光照射方向前方に向かって照射され、配光パターンにおける中心付近の光度が高められることになる。
【００６８】
［実施例４］
図９は、本発明による車両前照灯の第四の実施形態の構成を示している。
図９において、車両前照灯５０は、図７に示した車両前照灯４０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯５０は、図７に示した車両前照灯４０と比較して、光源装置２０が垂直に配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００６９】
このような構成の車両前照灯５０によれば、図７に示した車両前照灯４０と同様に作用すると共に、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂから出射した光が、光学シート２５により指向特性を調整されて、投影レンズ４１に入射する。
【００７０】
［実施例５］
図１０は、本発明による車両前照灯の第五の実施形態の構成を示している。
図１０において、車両前照灯６０は、図７に示した車両前照灯４０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。 上記車両前照灯６０は、図７に示した車両前照灯４０と比較して、投影レンズ４１の代わりに、投影レンズ６１が備えられている。
上記投影レンズ６１は、左右方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズのみから構成されている。
【００７１】
このような構成の車両前照灯６０によれば、図７に示した車両前照灯４０と同様に作用することになる。
この場合、投影レンズ６１の左右両端付近に凸レンズが備えられていない。このため、導光板２１から左右方向に出射した光は、凸レンズによって配光パターンの中心付近には集光しないが、内面反射によって横方向内側に反射され、配光パターンの形成に寄与する。
従って、最大光度があまり重要ではないフォグランプ等においては、所望の配光パターンが形成され得ることになる。
【００７２】
［実施例６］
図１１は、本発明による車両前照灯の第六の実施形態の構成を示している。
図１１において、車両前照灯７０は、図１０に示した車両前照灯６０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯７０は、図１０に示した車両前照灯６０と比較して、光源装置２０が垂直に配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００７３】
このような構成の車両前照灯７０によれば、図１０に示した車両前照灯６０と同様に作用し、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂから出射した光が、光学シート２５により指向特性を調整されて、投影レンズ６１に入射する。
【００７４】
［実施例７］
図１２は、本発明による車両前照灯の第七の実施形態の構成を示している。
図１２において、車両前照灯は、図１，図４，図７，図９，図１０及び図１１に示した車両前照灯と同様に構成されており、光源装置２０の代わりに、光源装置８０を備えている点でのみ異なる構成になっている。
【００７５】
上記光源装置８０は、図２に示した光源装置２０と比較して、その光出射面２１ｂがカットオフパターンの形状に形成されておらず、入射面２１ａ側の端縁の領域にて、所定幅の導光部８１が設けられている。
この導光部８１は、当該領域にて、導光板２１の表面に載置された反射シート８１ａにより構成されている。
さらに、この反射シート８１ａの入射面２１ａとは反対側の端縁８１ｂが、カットオフラインに対応した形状に形成されている。
【００７６】
このような構成の車両前照灯によれば、光源装置８０において、入射面２１ａから導光板２１内に入射した光が、上記導光部８１にて、導光板２１の裏面または反射フィルム２６と反射シート８１ａとの間で反射を繰り返す。これにより、入射光が導光板２１内で特に左右方向に関して十分に拡散する。このため、ＬＥＤ２２間の距離に基づく輝度ムラが低減され、反射シート８１ａの端縁８１ｂの輪郭により、カットオフパターンが形成されることになる。
【００７７】
［実施例８］
図１３は、本発明による車両前照灯の第八の実施形態の構成を示している。
図１３において、車両前照灯９０は、図１に示した車両前照灯１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。 上記車両前照灯９０は、光源装置２０における導光板２１全体が、その左右方向に関して、光出射面２１ｂを投影するための投影レンズ１１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように、湾曲して形成されている。
【００７８】
このような構成の車両前照灯９０によれば、図１に示した車両前照灯１０と同様に作用し、上記導光板２１が投影レンズ１１の球面収差に対応して湾曲して形成されている。このため、この導光板２１の曲率により、投影レンズ１１の球面収差が補正されることになる。
従って、上記導光板２１を光照射方向前方に向かって投影レンズ１１により照射された配光パターンが、この投影レンズ１１の球面収差の影響をあまり受けずに、形成されることになる。
逆に、この導光板２１の曲率による投影レンズの球面収差の補正を見込んで、上記投影レンズ１１は、ある程度の球面収差を有することが許され得ることになり、比較的安価な投影レンズ１１を使用することが可能になる。これにより、車両前照灯全体の部品コストが低減され得ることになる。
【００７９】
［実施例９］
図１４は、本発明による車両前照灯の第九の実施形態の構成を示している。
図１４において、車両前照灯１００は、図９に示した車両前照灯５０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯１００は、図９に示した車両前照灯５０と比較して、上記導光板２１全体が、その左右方向に関して、光出射面２１ｂを投影するための投影レンズ１１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように、湾曲して形成されている。
【００８０】
このような構成の車両前照灯１００によれば、図９に示した車両前照灯５０と同様に作用し、例えば投影レンズにより光照射方向前方に向かって照射される配光パターンに、カットオフパターンが形成される。
【００８１】
上述した実施形態においては、車両前照灯に関して、すれ違いビーム用の配光特性として、左側通行の場合に限定して、自動車の前方に向かって右側に関して、対向車に幻惑光を与えないように、カットオフパターンが水平線より上への光を照射しないようになっているが、これに限らず、右側通行の場合には、車両前照灯において、カットオフパターンの配置が左右逆転され、同様の効果が得られることになる。
【００８２】
また、上述した実施形態においては、光源として複数個の点光源であるＬＥＤ２２が使用されているが、これに限らず、他の点光源、例えば半導体レーザ素子等も使用され得る。また、上記導光板２１内にて輝度制御要素２４により、その光出射面２１ｂにて所望の輝度分布を画成することができれば、線状光源が使用されてもよいことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明による車両前照灯は、ヘッドランプだけでなく、フォグランプ，ドライビングランプ等の補助前照灯を含むあらゆる車両前照灯に本発明を適用することが可能である。
【００８４】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯が提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の車両前照灯における光源装置を拡大して示す分解斜視図である。
【図３】図２の光源装置における導光板の断面形状を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明による車両前照灯の第二の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図５】図２の光源装置における導光板のプリズム角に対する上下方向の指向特性を示すグラフである。
【図６】図４の車両前照灯における導光板の（Ａ）指向特性が狭い場合及び（Ｂ）指向特性が広い場合の光源装置の傾斜配置を示す概略断面図である。
【図７】本発明による車両前照灯の第三の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図８】図２の光源装置における導光板のプリズム角に対する左右方向の指向特性を示すグラフである。
【図９】本発明による車両前照灯の第四の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１０】本発明による車両前照灯の第五の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１１】本発明による車両前照灯の第六の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１２】本発明による車両前照灯の第七の実施形態における光学装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明による車両前照灯の第八の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１４】本発明による車両前照灯の第九の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１５】従来の車両用ランプの一例の構成を示す光源の分解斜視図である。
【図１６】図１５の車両用ランプにおける要部の構成を示す部分断面図である。
【図１７】従来のヘッドランプの一例の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７のヘッドランプによる配光パターンを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００ 車両前照灯
１１ 投影レンズ
１２ 筐体
２０ 光源装置
２１ 導光板
２１ａ 入射面
２１ｂ 光出射面
２１ｃ 端面
２１ｄ 裏面
２１ｅ，２１ｆ 側面
２２ ＬＥＤ（光源）
２３ 筐体
２４ プリズムアレイ
２５，２５ａ，２５ｂ 光学シート
２６ 反射フィルム
４１ 投影レンズ
４１ａ シリンドリカルレンズ
６１ 投影レンズ
８０ 光源装置
８１ 導光部
８１ａ 反射シート
８１ｂ 端縁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の点状または線状の光源を利用した光源装置及び凸レンズから成る前照灯，補助前照灯等の車両前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導光板を使用した車両用灯具として、例えば特許文献１による車両用ランプが、また一般的なプロジェクタタイプのヘッドランプとして、例えば特許文献２によるヘッドランプが知られている。
【０００３】
特許文献１による車両用ランプは、図１５に示すように、構成されている。
即ち、図１５において、車両用ランプ１は、光を放出するための開口部２ａを有するハウジング２と、光入射面３ａと光出射面３ｂを有し、前記ハウジング２の開口部２ａを密閉するように前記ハウジング２に固定設置された光透過性カバー部材３と、前記ハウジング２の内部に板状に設けられ、光を取り込むために側面に形成された光入射面４ａ及び前記カバー部材に向かう前面の光出射面４ｂを有し、前記光入射面４ａへの入射光を前記光出射面４ｂに向かって散乱させるための散乱パターン４ｃが形成された導光板４と、前記導光板の光入射面に隣接して設けられ、光を前記光入射面に放射する光源５と、前記導光板４の後面に設けられ、導光板４の前面に光を反射させるための反射板４ｄとを備えている。
前記カバー部材３の光入射面及び／または光出射面には、放出される光に一定のパターンを付与するためのレンズパターン３ｃが形成されている。
【０００４】
この車両用ランプ１においては、図１６に示すように、光源５から放出された光が導光板４の側面（光入射面）４ａから内部に入射し、導光板４の内部を全反射して進行する光は、導光板４の後面に形成された散乱パターン４ｃによって散乱されて、導光板４の前面（光出射面）４ｂへ出射される。
導光板４の前面に出射した光は、レンズパターンが形成されたカバー部材３によって適宜のパターンで前方を照射する。
ここで、光源５は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を並べることにより構成されており、この光源５の前面にレンズ等を配置することにより、所望の配光特性が得られるようになっている。
【０００５】
特許文献２によるヘッドランプは、図１７に示すように、一般的なプロジェクタタイプのヘッドランプとして構成されている。即ち、ヘッドランプ６は、光源としてのバルブ７と、反射面８と、投影レンズ９と、遮光部材９ａと、から構成されている。
上記反射面８は、バルブ７を第一焦点（後側の焦点）とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
上記投影レンズ９は、凸レンズ、好ましくは非球面レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点付近に、上記遮光部材９ａが配置されている。
上記遮光部材９ａは、光照射方向前方に向かって照射される光に対して所定のすれ違いビーム用の配光パターンを付与するためのものであり、上記投影レンズの焦点付近に配置されている。また、上記配光パターンにカットオフラインを形成するために、その上縁が所定形状に形成されている。
【０００６】
このような構成のヘッドランプ６によれば、バルブ７から出射した光は、直接に、または上記反射面８で反射して、上記凸レンズの焦点９ｂ付近の像面上に、所望の配光パターンを上下左右に反転させた高照度帯（高輝度帯、光の集合帯）を作り、この高照度帯が投影レンズ９により反転して光照射方向前方に向かって投影される。
その際、上記高照度帯の一部が遮光部材９ａにより遮断され、遮光部材９ａの上縁によりカットオフラインＣ（図１８参照）を形成される。これにより、上記高照度帯は、すれ違いビームとして前方に向かって投影されることになる。
尚、図１８に示した配光パターンは、右側通行用のヘッドランプの配光パターンであって、そのカットオフラインＣが中央から右側にて水平線よりやや上側にも光を照射するようになっている。
【特許文献１】特表２００６−５０９３４３号
【特許文献２】特開２００１−０７６５１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１による車両用ランプ１においては、散乱パターン４ｃによって光を散乱させることにより、導光板４から光を取り出している。従って、照射される光は、完全散乱光に近い指向特性を有している。
従って、特許文献１に記載されているようなレンズパターン３ｃでは、ヘッドランプ等の車両前照灯やフォグランプ等の補助前照灯として必要な明るさや明暗境界線を備えた配光パターンを得ることはできなかった。
【０００８】
また、複数個の個別化したレンズパターン３ｃによって、配光パターンを形成しているため、個々のレンズパターン３ｃの光学設定が複雑になってしまう。例えば、ある部分のレンズパターンに関して、導光板４からの散乱光が焦点位置以外の周囲の部分から入射することになる。従って、レンズパターン３ｃを透過して前方に特定の配光パターンやカットオフラインを形成することは非常に困難である。
【０００９】
また、特許文献２によるヘッドランプにおいては、同様に反射面が必要であり、場合によっては灯具内部に遮光部材が必要である。このため、ヘッドランプの灯具全体が大きく且つ重くなり、奥行きも大きくなってしまう。
さらに、このヘッドランプにおける反射面は、光源としてのバルブの発光部の形状に合わせて設計する必要がある。従って、このような反射面の設計には、比較的長い時間がかかってしまう。
【００１０】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、本発明によれば、光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、上記光源装置が、表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の一方の端面に対向して配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイを有しており、上記プリズムアレイの個々のプリズム面が、光源側から来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されており、上記導光板の裏面側には、上記プリズム面で全反射せずに屈折、透過した光を反射させ導光板内へ戻す反射シートを備えており、上記投影レンズが、その光源装置の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように配置されている
ことを特徴とする、車両前照灯により、達成される。
【００１２】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズである。
【００１３】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されている。
【００１４】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズの両端が、横方向外側に向かって凸状に形成されている。
【００１５】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲である。
【００１６】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している。
【００１７】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している。
【００１８】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の表面及び裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、導光板内からの光を反射する導光部を備えている。
【００１９】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えている。
【００２０】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように形成されている。
【００２１】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板が、上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されている。
【００２２】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている。
【００２３】
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記投影レンズに入る光を最大とする為に、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、面光源装置の光出射面上に作られた高照度パターンもしくは高輝度パターンを、投影レンズによって車両前方に投影するものである。
光出射面上の高照度パターンもしくは高輝度パターンは次のようにして作られる。
上記構成によれば、上記光源から出射した光は、上記導光板の端面から入射し、上記導光板の出射面または裏面に入射する。出射面に入射した光は、出射面との入射角により、屈折して上記投影レンズに向かって出射されるか、全反射される。全反射した光は上記導光板の裏面に入射する。裏面には上記プリズムアレイが形成されており、裏面に入射した光は、プリズム面との入射角により、全反射したり、屈折したりする。プリズム面で全反射された場合、出射面との入射角が小さくなるように方向が変えられる。
【００２５】
このとき、入射角が小さくなる程度はプリズム面の角度により決まり、プリズム角を調整することにより、裏面での一度の全反射で、出射面への入射角が臨海角より小さくなるように設定することもできれば、複数回の反射を必要とするように設定することも可能である。つまり、プリズム角を制御することにより、出射面から出る光の濃淡を制御することができ、所望の高照度パターンを光出射面上に作ることができる。
【００２６】
また、プリズム角を４５度以下に設定すれば、大部分の光を全反射させることもできるし、プリズム面で屈折（透過）した光も、上記反射シートで反射され、上記導光板裏面から入射し、再び導光板内へ戻されるので、損失は少ない。
これにより、反射鏡８が不要となり、全体として小型に且つ低コストで構成されることになる。
【００２７】
上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズである場合には、横方向に関して集光性を有していないが、光源装置に対して横方向に十分に広い範囲に配置されている。このため、光源装置からの入射効率が向上し、より明るい配光パターンが形成され得る。
さらに、投影レンズを透過した光がシリンドリカルレンズの作用によって左右方向に大きく広がることになる。従って、左右に広い配光パターンが得られ、横方向に隔置された点状の光源の場合には、個々の光源間の輝度ムラが低減され得る。
【００２８】
上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されている場合には、上記投影レンズの両端付近にて、上記導光板から外側に向かって斜めに拡散するように入射する光が、この凸状の部分で内側に屈折または反射する。
従って、配光パターンにおける中心付近の光度が高められることになる。
【００２９】
上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲である場合には、上下方向に関して約７０度までの開口角、即ち導光板と投影レンズが成す角となる。
従って、導光板から出射する光が確実に投影レンズに入射することになり、投影レンズへの入射効率が高められ、より明るい配光パターンが得られる。
【００３０】
上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有している場合には、光源装置がカットオフパターンを形成することができる。このため、カットオフパターンを形成するための遮光部材が不要となり、車両前照灯がより簡単に且つ低コストで構成され得ることになる。。
【００３１】
上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置している場合には、カットオフパターンにより形成されるカットオフラインの明暗境界線が光源に近い。このため、容易に高輝度が得られることになり、良好な配光パターンが得られることになる。
【００３２】
上記導光板の表面及び裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、導光板内からの光を反射する導光部を備えている場合には、上記導光板の光源側の端縁に隣接する領域で、上記導光板の表面及び裏面の間で、導光部により反射を繰り返すことによって、複数個の並んで配置された点状の光源の間隔による輝度ムラが低減される。このため、より均一な輝度の配光パターンが形成され得る。
【００３３】
上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えている場合には、配光パターンに反射シートの形状に基づいてカットオフパターンが形成される。また、カットオフにより遮断される光がこの反射シートで反射して上記導光板内に戻され、光源からの光の利用効率が向上することになる。
【００３４】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように、好ましくは上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されている場合には、上記投影レンズの球面収差が、上記導光板の曲面形状により補正されることになり、球面収差の影響が低減され得る。
また、上記投影レンズの球面収差が多少あっても、球面収差の影響が少ないことから、比較的球面収差の大きい安価な投影レンズが使用され得ることになる。
【００３５】
上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されている場合、または上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるために、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されている場合には、上記光源装置からの出射光に関して、上記導光板の裏面のプリズムアレイによる反射光の最も光度が高い方向を、投影レンズの光軸に合わせることができる。これにより、投影レンズに入る光が増え、照射パターンの光度を高くすることが可能になる。
また、上記導光板が傾斜して配置されている場合には、比較的大きな導光板であっても、傾斜方向の寸法が小さくされ得る。このため、輝度制御要素の解像度を相対的に大きくすることが可能である。
【００３６】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の参考例及び好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３８】
［実施例１］
図１は、本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、光源装置２０と、光源装置２０からの光を集束させる投影レンズ１１と、から構成されている。
上記光源装置２０は、後述するように構成されており、車両前照灯１０の前方に向かって開放した箱状の筐体１２の後端面中央付近にて、光照射方向前方に向かって光を出射するように配置されている。
上記投影レンズ１１は、凸レンズから構成されており、上記光源装置２０の光出射面に、その光源装置２０側の焦点位置Ｆが位置するように、配置されている。
【００３９】
ここで、上記光源装置２０は、図２に示すように、導光板２１と、光源としての複数個のＬＥＤ２２と、から構成されている。
【００４０】
上記導光板２１は、図示の場合、扁平な平板状の透光性材料、即ち可視光領域で透明な材料から構成されている。
ここで、上記導光板２１は、例えばポリカーボネイト，アクリル樹脂等の一般的に光学用途に使用される透明樹脂またはガラスが使用される。
【００４１】
上記導光板２１は、その一側、図１にて手前側の端面が入射面２１ａとして、また上面が光出射面２１ｂとして、構成されており、その裏面（底面）及び左右両側面が、遮光性材料から成る筐体２３により覆われている。
尚、上記導光板２１は、図示の場合、その厚さが上述した入射面２１ａから反対側の端面に向かって徐々に薄くなるように、断面楔形状に形成されているが、一定の厚さに形成されていてもよい。
【００４２】
ここで、上記導光板２１は、その入射面２１ａが、入射効率を向上させるために、例えばプリズムや円弧列等から成る微細形状を備え、あるいは粗面化されていてもよい。
これに対して、上記導光板２１は、その光出射面２１ｂが、輝度向上または配光を整えるために、プリズムやレンチキュラー等の形状を備えていてもよい。
【００４３】
また、上記導光板２１は、図２に示すように、その光出射面２１ｂが、照射すべき配光パターンに対応する形状、即ちこの配光パターンを縮小反転した形状になるように、例えば車両前照灯のすれ違いビームのカットオフパターンの形状になるように、形成されている。
このために、上記導光板２１は、その手前側の端面２１ａが、図２に示すように、中央付近にて段部を形成するようになっている。
【００４４】
さらに、上記導光板２１は、図３に示すように、その裏面（底面）に、プリズムアレイ２４を有している。
このプリズムアレイ２４は、図示の場合、入射面２１ａから反対側の端面に向かって断面鋸歯状に且つ横方向に畝状に延びるように形成されている。
上記導光板２１の入射面２１ａから入射した光のうち、これらのプリズムアレイ２４の個々のプリズム面２４ａに入射した光が全反射した際に、出射面に対する入射角が小さくなるように傾斜して形成されている。
これにより、図３に示すように、上記導光板２１内に入射した光Ｌの多くは、プリズムアレイ２４の個々のプリズムの内面２４ａで全反射し、上記導光板２１の上面で全反射することにより、反射を繰返す。
このような反射光は、徐々に上記導光板２１に対する入射角が小さくなり、その入射角が臨界角より小さくなったとき、上記導光板２１の光出射面２１ｂから出射光Ｌ１として上方に出射するようになっている。
導光板２１の中の光Ｌの中には、プリズム面２４ａとの入射角が臨海角より小さく、裏面に抜ける光Ｌ２となるのもある。しかし、裏面に抜けた光Ｌ２は反射シート２６によって反射され、導光板内に戻される仕組みになっている。従って、損失は反射シートの吸収だけで、例えば、銀反射シートや発泡樹脂シートのような、高反射率材を使えば損失は少ない。
【００４５】
このような導光板２１は、上述した透明樹脂材料から、所望の形状を備えた金型を使用して、射出成形，プレス成形または押出成形により成形され得、あるいはガラスから、所望の金型を使用してプレス成形により製造され得る。
また、上記導光板２１は、射出成形または押出成形により成形された透明樹脂から成る板状材料に対して、プリズムアレイ２４を加工することによって、製造され得る。
【００４６】
ここで、上記導光板２１は、表面から出射する光の輝度を向上させたり、配光特性を整えるために、必要に応じて、その表面に光学シート２５（図示の場合、二枚の光学シート２５ａ，２５ｂ）を備えていてもよい。
これにより、光学シート２５の光学作用によって、上記導光板２１の光出射面２１ｂから出射する光の方向や指向特性が適宜に変更され、上記導光板２１からの出射光が投影レンズ１１に対して確実に導かれ得る。
【００４７】
このような光学シート２５ａ，２５ｂは、一般的な面光源装置で使用されるプリズムシートや拡散フィルムが使用され得る。
プリズムシートは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成るフィルムに対して、金型によるプレス成形または押出成形によりプリズム形状を付与することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される紫外線硬化性の透明樹脂から成るフィルムに対して、２Ｐ法等の成形方法で、プリズム形状を付与することにより、製造され得る。
【００４８】
また、拡散フィルムは、一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂から成る押出成形によるフィルムに対して、その両面または片面に屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを成膜することにより、あるいは一般的に光学用途で使用される熱可塑性の透明樹脂に、屈折率の異なる樹脂またはガラスビーズを混入して、押出成形等によりフィルム状に成形することにより、製造され得る。
【００４９】
また、上記導光板２１は、その裏面や側面から漏出する光を導光板２１内に戻して、光源としての各ＬＥＤ２２からの光利用効率を向上させるために、上記入射面２１ａとは反対側の端面２１ｃ，裏面２１ｄ及び左右両側面２１ｅ，２１ｆに対向して、それぞれ反射フィルム２６が配置されていてもよい。
ここで、反射フィルム２６は、好ましくは銀フィルムや高反射率白色シートが使用される。
高反射率白色シートは、例えば押出成形等により形成された樹脂部材上に、蒸着またはスパッタ法等によりアルミニウム，銀等の金属が成膜された高反射率金属反射フィルムや、ポリカーボネイト樹脂等に酸化チタン等の可視光拡散反射剤を添加した樹脂フィルムまたは樹脂板、あるいは超臨界流体や微細発泡成形または化学発泡成剤による発泡成形等による微小空孔を分布させることにより成形された樹脂フィルムまたは樹脂板から製造され得る。
【００５０】
尚、前記筐体２３の内面が反射面として構成されている場合には、この筐体２３の内面の少なくとも一部を、上記反射フィルム２６の代わりに利用することができる。
上記筐体２３の内面を反射面として構成するためには、例えば樹脂または金属から成る筐体２３の内面に対して、蒸着またはスパッタ法により直接に高反射率金属薄膜を成膜してもよい。
【００５１】
上記各ＬＥＤ２２は、上記導光板２１の入射面２１ａに対向して、線状に並んで配置されている。
ここで、各ＬＥＤ２２は、等間隔で配置される必要はなく、上記導光板２１の光出射面２１ｂ上に所定の輝度分布が得られるように、上記導光板２１の入射面２１ａに沿って、適宜の間隔で配置されている。
尚、各ＬＥＤ２２は、図示の場合、一列に配置されているが、これに限らず、複数列に配置されていてもよい。
【００５２】
本発明実施形態による車両前照灯１０は、以上のように構成されており、光源装置２０の各ＬＥＤ２２が図示しない外部の駆動回路から駆動電圧を印加されることにより、駆動され、発光する。
各ＬＥＤ２２から出射した光は、上記導光板２１の入射面２１ａから内部に入射し、この導光板２１の表面，裏面及び両側面で、全反射及び反射シート２６によって導光板に戻されることを繰り返しながら、出射面２１ｂから投影レンズ１１に向って放射され、残った光Ｌ３が反対側の端面まで進み、端面２１ｃから出る。
端面２１ｃから出た光は、反射シート２６ｃで反射され、導光板２１の中へ戻される。戻った光Ｌ４は、プリズムアレイ２４のプリズム面２４ａとテーパー面２４ｂの間で、テーパー面２４ｂへの入射角が大きくなるように、曲げられ、テーパー面２４ｂへの入射角が臨海角より大きくなった段階で、全反射し、出射面２１ｂより出射され、出射面２１ｂがより高輝度で発光することになる。
【００５３】
この導光板２１の光出射面２１ｂの発光形状が、投影レンズ１１により光照射方向前方に向かって投影される。
これにより、光照射方向前方にて、この光出射面２１ｂの発光形状が拡大・反転して投影される。
この場合、上記導光板２１の光出射面（表面）の入射面２１ａ側の端縁が、図２に示すように、カットオフパターンに対応した形状を備えている。これにより、車両前照灯におけるすれ違いビームに適した配光パターンに対応する発光形状が形成される。
従って、この発光形状が投影レンズ１１により光照射方向前方に向かって投影される。これにより、自動車のすれ違いビームに適した配光パターンが形成され得ることになる。
【００５４】
この場合、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂが、配光パターンに対応した発光形状を有している。これにより、従来のプロジェクタタイプの車両前照灯のような配光パターンを生成する反射面及びカットオフラインを形成する遮光部材が不要になる。
従って、車両前照灯１０の全体が前後方向に関して奥行きが大幅に短縮され、小型且つ軽量に構成され得る。また、遮光部材も不要であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが大幅に低減され得ることになる。
【００５５】
また、上記導光板２１の光出射面２１ｂの入射面２１ａ側がカットオフパターンの形状を有している。このため、上記光出射面２１ｂの入射面２１ａで容易に高輝度を得ることができる。
従って、この入射面２１ａ側により形成される配光パターンのカットオフラインの明暗境界線が高輝度で明瞭に投影され得ることになる。
さらに、上記ＬＥＤ２２が、配光パターンにおける高輝度が必要な領域にて、より短い間隔で配置される。これにより、容易に高輝度が得られることになる。
【００５６】
［実施例２］
図４は、本発明による車両前照灯の第二の実施形態を示している。
図４において、車両前照灯３０は、図１に示した車両前照灯１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯３０は、光源装置２０が投影レンズ１１の光軸に対して傾斜して配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００５７】
この実施形態においては、上記光学装置２０は、導光板２１のプリズムアレイ２４による反射光が光出射面２１ｂから出射する方向を、投影レンズ１１の光軸に合わせるように、図示の場合、上縁が前側に倒れるように傾斜して配置されている。
その際、上記光源装置２０は、導光板２１の入射面２１ａ側のカットオフラインを形成する位置が、上記投影レンズ１１の光源装置２０側の焦点位置付近に位置するように、配置されている。
【００５８】
ここで、一般に、光源装置２０から出射して投影レンズ１１に入射しない光は、配光パターンの形成に寄与しない。このため、光源装置２０からの光取出し効率が低下してしまう。
従って、光源装置２０即ち導光板２１からの出射光の指向特性は、導光板２１と投影レンズ１１が成す角度（開口角）内に収まることが望ましい。この開口角は、実際の投影レンズ１１の直径を考慮すると、一般的には７０度前後になる。
【００５９】
ところで、上述した構成の導光板２１においては、プリズムアレイ２１のプリズム角度（入射面２１ａ側に向いたプリズム内面の傾斜角度）と出射光の指向特性とは、互いに関係がある。プリズム角を２〜４５度まで変えたときの導光板２１の上下方向の指向特性を計算シミュレーションしたところ、図５のグラフに示すような結果が得られた。
即ち、図５によれば、プリズム角が小さいと、指向特性は狭く、プリズム角が大きいと、指向特性は広くなり、最大光度の方向も変わることが分かる。
【００６０】
従って、図１に示した車両前照灯１０においては、光学装置２０からの光を投影レンズ１１に導くために、光学シート２５が使用され（あるいは導光板２１の光出射面２１ｂに横方向に延びる適宜のプリズム角、例えば６０〜１１０度程度のプリズムが加工され）る。これにより、指向特性が投影レンズの方を向くよう、調整されていたが、図４に示す車両前照灯３０においては、出射光が投影レンズの方を向くように、光源装置２０自体が投影レンズ２１の光軸に対して傾斜して配置されている。
【００６１】
上記の構造は、導光板２１の指向特性が狭い場合に適しており、光学装置２０が傾斜して配置されることによって、図６（Ａ）に示すように、導光板２１の見かけの上下幅Ｗ１が縮小されるうえ、導光板２１が投影レンズに接近することにより、導光板２１ｂから出射する光が確実に投影レンズ２１に入射され、光利用率が向上する。見かけの上下幅Ｗ１が縮小されることは、ヘッドランプやフォグランプに適した上下方向に狭い配光パターンが容易に形成され得ることになる。 これに対して、指向特性が広いと、図６（Ｂ）に示すように、見かけの上下幅Ｗ２が大きくなるので、その場合は、実施例１の構造をとれば良い。
【００６２】
このような構成の車両前照灯３０によれば、車両前照灯１０と同様に作用し、比較的高価な光学シート２５を使用する必要がないことから、全体としてコストが低減され得る。
また、光源装置２０が傾斜して配置されていることによって、導光板２１がより投影レンズ１１に対して接近して配置されることになる。このため、投影レンズ１１への入射効率がより高められ得ることになる。
さらに、光源装置２０が傾斜して配置されていることによって、筐体２３内での占有高さが小さくなる。このため、逆に同じ占有高さであれば、より大きな導光板２１が使用され得ることになる。従って、導光板２１の見かけの上下幅が低減され、上下幅の狭い配光パターンが容易に得られることになる。
【００６３】
［実施例３］
図７は、本発明による車両前照灯の第三の実施形態の構成を示している。
図７において、車両前照灯４０は、図４に示した車両前照灯３０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯４０は、投影レンズ１１の代わりに、横方向に長い光源装置２０に対応して横方向に長い投影レンズ４１が配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００６４】
上記投影レンズ４１は、前述した投影レンズ１１を中心から左右に分割して、導光板２１の横方向の長さに合わせて離反させ、その間をシリンドリカルレンズ４１ａにより連結した形状を有している。
【００６５】
このような構成の車両前照灯４０によれば、図４に示した車両前照灯３０と同様に機能する。
さらに、投影レンズ４１がシリンドリカルレンズ４１ａを備えて、その入射面が横方向に広く形成されている。このため、上記導光板２１からの投影レンズへの入射効率が高められることになる。
図８は、上記導光板２１において、プリズム角を２〜４５度まで変えたときの導光板２１の左右方向の指向特性の計算シミュレーションの結果である。図８のグラフに示すように、プリズムアレイ２４は、光入射面２１ａに対して平行であり、左右方向に関する集光性を有していない。つまり、導光板２１からは、左右方向に広がった光が出てくるので、左右方向に広いシリンドリカルレンズ２１ａは、上記導光板２１からの投影レンズへの入射効率を高めるのに、特に有効である。
【００６６】
また、シリンドリカルレンズ４１ａに入射した光は、図７（Ａ）に示すように、左右方向に広がることになり、左右方向に広い配光パターンを形成しやすい。また、配光パターンにおけるＬＥＤ間の距離に基づく輝度ムラも低減され得ることになる。
【００６７】
さらに、投影レンズ４１の左右両端の凸レンズ部に入射した光は、左右方向に関して内側に屈折して光照射方向前方に向かって照射され、配光パターンにおける中心付近の光度が高められることになる。
【００６８】
［実施例４］
図９は、本発明による車両前照灯の第四の実施形態の構成を示している。
図９において、車両前照灯５０は、図７に示した車両前照灯４０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯５０は、図７に示した車両前照灯４０と比較して、光源装置２０が垂直に配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００６９】
このような構成の車両前照灯５０によれば、図７に示した車両前照灯４０と同様に作用すると共に、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂから出射した光が、光学シート２５により指向特性を調整されて、投影レンズ４１に入射する。
【００７０】
［実施例５］
図１０は、本発明による車両前照灯の第五の実施形態の構成を示している。
図１０において、車両前照灯６０は、図７に示した車両前照灯４０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。 上記車両前照灯６０は、図７に示した車両前照灯４０と比較して、投影レンズ４１の代わりに、投影レンズ６１が備えられている。
上記投影レンズ６１は、左右方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズのみから構成されている。
【００７１】
このような構成の車両前照灯６０によれば、図７に示した車両前照灯４０と同様に作用することになる。
この場合、投影レンズ６１の左右両端付近に凸レンズが備えられていない。このため、導光板２１から左右方向に出射した光は、凸レンズによって配光パターンの中心付近には集光しないが、内面反射によって横方向内側に反射され、配光パターンの形成に寄与する。
従って、最大光度があまり重要ではないフォグランプ等においては、所望の配光パターンが形成され得ることになる。
【００７２】
［実施例６］
図１１は、本発明による車両前照灯の第六の実施形態の構成を示している。
図１１において、車両前照灯７０は、図１０に示した車両前照灯６０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯７０は、図１０に示した車両前照灯６０と比較して、光源装置２０が垂直に配置されている点でのみ異なる構成になっている。
【００７３】
このような構成の車両前照灯７０によれば、図１０に示した車両前照灯６０と同様に作用し、光源装置２０における導光板２１の光出射面２１ｂから出射した光が、光学シート２５により指向特性を調整されて、投影レンズ６１に入射する。
【００７４】
［実施例７］
図１２は、本発明による車両前照灯の第七の実施形態の構成を示している。
図１２において、車両前照灯は、図１，図４，図７，図９，図１０及び図１１に示した車両前照灯と同様に構成されており、光源装置２０の代わりに、光源装置８０を備えている点でのみ異なる構成になっている。
【００７５】
上記光源装置８０は、図２に示した光源装置２０と比較して、その光出射面２１ｂがカットオフパターンの形状に形成されておらず、入射面２１ａ側の端縁の領域にて、所定幅の導光部８１が設けられている。
この導光部８１は、当該領域にて、導光板２１の表面に載置された反射シート８１ａにより構成されている。
さらに、この反射シート８１ａの入射面２１ａとは反対側の端縁８１ｂが、カットオフラインに対応した形状に形成されている。
【００７６】
このような構成の車両前照灯によれば、光源装置８０において、入射面２１ａから導光板２１内に入射した光が、上記導光部８１にて、導光板２１の裏面または反射フィルム２６と反射シート８１ａとの間で反射を繰り返す。これにより、入射光が導光板２１内で特に左右方向に関して十分に拡散する。このため、ＬＥＤ２２間の距離に基づく輝度ムラが低減され、反射シート８１ａの端縁８１ｂの輪郭により、カットオフパターンが形成されることになる。
【００７７】
［実施例８］
図１３は、本発明による車両前照灯の第八の実施形態の構成を示している。
図１３において、車両前照灯９０は、図１に示した車両前照灯１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。 上記車両前照灯９０は、光源装置２０における導光板２１全体が、その左右方向に関して、光出射面２１ｂを投影するための投影レンズ１１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように、湾曲して形成されている。
【００７８】
このような構成の車両前照灯９０によれば、図１に示した車両前照灯１０と同様に作用し、上記導光板２１が投影レンズ１１の球面収差に対応して湾曲して形成されている。このため、この導光板２１の曲率により、投影レンズ１１の球面収差が補正されることになる。
従って、上記導光板２１を光照射方向前方に向かって投影レンズ１１により照射された配光パターンが、この投影レンズ１１の球面収差の影響をあまり受けずに、形成されることになる。
逆に、この導光板２１の曲率による投影レンズの球面収差の補正を見込んで、上記投影レンズ１１は、ある程度の球面収差を有することが許され得ることになり、比較的安価な投影レンズ１１を使用することが可能になる。これにより、車両前照灯全体の部品コストが低減され得ることになる。
【００７９】
［実施例９］
図１４は、本発明による車両前照灯の第九の実施形態の構成を示している。
図１４において、車両前照灯１００は、図９に示した車両前照灯５０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯１００は、図９に示した車両前照灯５０と比較して、上記導光板２１全体が、その左右方向に関して、光出射面２１ｂを投影するための投影レンズ１１の球面収差方向に対応して、この球面収差を補正するように、湾曲して形成されている。
【００８０】
このような構成の車両前照灯１００によれば、図９に示した車両前照灯５０と同様に作用し、例えば投影レンズにより光照射方向前方に向かって照射される配光パターンに、カットオフパターンが形成される。
【００８１】
上述した実施形態においては、車両前照灯に関して、すれ違いビーム用の配光特性として、左側通行の場合に限定して、自動車の前方に向かって右側に関して、対向車に幻惑光を与えないように、カットオフパターンが水平線より上への光を照射しないようになっているが、これに限らず、右側通行の場合には、車両前照灯において、カットオフパターンの配置が左右逆転され、同様の効果が得られることになる。
【００８２】
また、上述した実施形態においては、光源として複数個の点光源であるＬＥＤ２２が使用されているが、これに限らず、他の点光源、例えば半導体レーザ素子等も使用され得る。また、上記導光板２１内にて輝度制御要素２４により、その光出射面２１ｂにて所望の輝度分布を画成することができれば、線状光源が使用されてもよいことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明による車両前照灯は、ヘッドランプだけでなく、フォグランプ，ドライビングランプ等の補助前照灯を含むあらゆる車両前照灯に本発明を適用することが可能である。
【００８４】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、所望の配光パターンが容易に形成され、薄型で軽量に構成され得るようにした車両前照灯が提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の車両前照灯における光源装置を拡大して示す分解斜視図である。
【図３】図２の光源装置における導光板の断面形状を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明による車両前照灯の第二の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図５】図２の光源装置における導光板のプリズム角に対する上下方向の指向特性を示すグラフである。
【図６】図４の車両前照灯における導光板の（Ａ）指向特性が狭い場合及び（Ｂ）指向特性が広い場合の光源装置の傾斜配置を示す概略断面図である。
【図７】本発明による車両前照灯の第三の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図８】図２の光源装置における導光板のプリズム角に対する左右方向の指向特性を示すグラフである。
【図９】本発明による車両前照灯の第四の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１０】本発明による車両前照灯の第五の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１１】本発明による車両前照灯の第六の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１２】本発明による車両前照灯の第七の実施形態における光学装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明による車両前照灯の第八の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１４】本発明による車両前照灯の第九の実施形態の構成を示す（Ａ）概略横断面図及び（Ｂ）概略縦断面図である。
【図１５】従来の車両用ランプの一例の構成を示す光源の分解斜視図である。
【図１６】図１５の車両用ランプにおける要部の構成を示す部分断面図である。
【図１７】従来のヘッドランプの一例の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７のヘッドランプによる配光パターンを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００ 車両前照灯
１１ 投影レンズ
１２ 筐体
２０ 光源装置
２１ 導光板
２１ａ 入射面
２１ｂ 光出射面
２１ｃ 端面
２１ｄ 裏面
２１ｅ，２１ｆ 側面
２２ ＬＥＤ（光源）
２３ 筐体
２４ プリズムアレイ
２５，２５ａ，２５ｂ 光学シート
２６ 反射フィルム
４１ 投影レンズ
４１ａ シリンドリカルレンズ
６１ 投影レンズ
８０ 光源装置
８１ 導光部
８１ａ 反射シート
８１ｂ 端縁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、
上記光源装置が、表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の一方の端面に対向して横に延びる長手方向に沿って配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、
上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイを有しており、
上記プリズムアレイの個々のプリズム面が、光源側から導光して来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されていて、
上記投影レンズが、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように、配置されている、
ことを特徴とする、車両前照灯。
【請求項２】
上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の車両前照灯。
【請求項３】
上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の車両前照灯。
【請求項４】
上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項５】
上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項６】
上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置していることを特徴とする、請求項５に記載の車両前照灯。
【請求項７】
上記導光板の裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、光源からの光の輝度ムラを消滅させる導光部を備えていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項８】
上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えていることを特徴とする、請求項７に記載の車両前照灯。
【請求項９】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように形成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項１０】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の車両前照灯。
【請求項１１】
上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項１２】
上記投影レンズに入る光を最大とする為に、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項１】
光源装置と、この光源装置からの出射光を光照射方向前方に向かって照射する凸状の投影レンズと、を備えており、
上記光源装置が、表面を光出射面とする扁平な板状の可視光領域で透明な材料から成る導光板と、上記導光板の一方の端面に対向して横に延びる長手方向に沿って配置された点状または線状の光源と、を含んでおり、
上記導光板の裏面が、上記端面から他方の端面に沿った断面にて鋸歯状で且つ上記端面に対して平行な方向に延びているプリズムアレイを有しており、
上記プリズムアレイの個々のプリズム面が、光源側から導光して来た光が全反射した場合に、光出射面に対する入射角が小さくなるように形成されていて、
上記投影レンズが、その光源装置側の焦点位置が上記光源装置の導光板の光出射面上に位置するように、配置されている、
ことを特徴とする、車両前照灯。
【請求項２】
上記投影レンズが、軸が横方向に延びているシリンドリカルレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の車両前照灯。
【請求項３】
上記投影レンズの両端が凸レンズとして形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の車両前照灯。
【請求項４】
上記プリズムアレイの個々のプリズム面と上記導光板の表面とが成す角度が０〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項５】
上記導光板の光出射面が、カットオフパターンに対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項６】
上記導光板の光源側の端面が、カットオフパターン側に位置していることを特徴とする、請求項５に記載の車両前照灯。
【請求項７】
上記導光板の裏面の光源側の端縁に隣接した領域に、光源からの光の輝度ムラを消滅させる導光部を備えていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項８】
上記導光板の表面の光源側の端縁に隣接した領域に、カットオフパターンに対応する形状を有し且つ導光板の表面からの光を導光板内に反射する反射シートを備えていることを特徴とする、請求項７に記載の車両前照灯。
【請求項９】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差を補正するように形成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項１０】
上記導光板が、上記投影レンズの球面収差に対応した曲面形状を備えるように、形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の車両前照灯。
【請求項１１】
上記導光板の出射光の最大光度の方向を上記投影レンズの光軸に方向に合わせるための光学シートが、上記導光板の出射面付近に配置されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の車両前照灯。
【請求項１２】
上記投影レンズに入る光を最大とする為に、上記導光板が、上記投影レンズの光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の車両前照灯。
【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】
【公開番号】特開２００９−１４０７９８（Ｐ２００９−１４０７９８Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１６８８５（Ｐ２００７−３１６８８５）
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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