車両用灯具ユニット
【課題】
ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成する。
【解決手段】
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、これに照射される光を透過させる光学面と、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成する。
【解決手段】
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、これに照射される光を透過させる光学面と、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具ユニットに係り、特に、配光パターンの照度ムラを防止又は低減することが可能な車両用灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像を、投影レンズを介して前方に投影するダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具ユニット（例えば、特許文献１参照）、反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像を、投影レンズを介して前方に投影するプロジェクタ型の車両用灯具ユニット（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７０６７９号公報
【特許文献２】特開昭６１−４９３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの車両用灯具ユニットでは、投影レンズの後方側焦点と投影レンズの後方側レンズ面とが物理的に離れており、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）を、前方に投影して配光パターンを形成していたので、光源（又は光源像）に輝度ムラがあると、当該輝度ムラに起因して配光パターンに照度ムラが発生するという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、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、これに照射される光を透過させる光学面と、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した光学面（例えば、当該光学面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該光学面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された複数のレンズを含む投影レンズと、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記投影レンズの後側最終面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致しており、前記投影レンズの後側最終面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した投影レンズの後側最終面（例えば、当該投影レンズの後側最終面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該投影レンズの後側最終面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、投影レンズが複数のレンズで構成されているため、投影レンズが単レンズで構成されている場合と比べ、色収差によるカラーフリンジを抑えることが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記光源は、前記光軸上に配置された前面及び後面、前記前面に形成された出射口と前記後面に形成された入射口とを連通する筒部、並びに、前記筒部の内周面に形成された反射面を含む導光部材と、前記入射口から前記筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記出射口から出射する光を発光する半導体発光素子と、を備えており、前記前面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、出射口に形成される照度分布が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した投影レンズの後側最終面（例えば、当該投影レンズの後側最終面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該投影レンズの後側最終面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、出射口が投影レンズの後側最終面で塞がれているため、出射口に塵や埃が進入するのを防止することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の発明において、前記光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４は、光源が照射する光を散乱させるための処理の例示である。従って、光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理に限られず、シボ印刷を施す処理であってもよいし、あるいは、光を散乱させる粒子（例えば、ナノコンポジット材料）を含有させた散乱層を形成する処理であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である車両用灯具ユニット１０の斜視図である。
【図２】車両用灯具ユニット１０をその光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【図３】第１レンズ２１及び光源ユニット３０を光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【図４】図３中の円内の拡大図である。
【図５】光源ユニット３０の斜視図である。
【図６】（ａ）図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＡ−Ａ断面図、（ｂ）光源ユニット３０の正面図、（ｃ）図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】半導体発光素子３３ａからの光と投影レンズ２０（第２レンズ２２）との関係を説明するための図である。
【図８】（ａ）筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１ｃ１〜３１ｃ９から出射する様子を模式的に表した縦断面図（第１レンズ２１省略）、（ｂ）図８（ａ）中の円内の拡大図である（第１レンズ２１省略）。
【図９】（ａ）筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１ｃ１〜３１ｃ９から出射する様子を模式的に表した横断面図（第１レンズ２１省略）、（ｂ）図９（ａ）中の円内の拡大図である（第１レンズ２１省略）。
【図１０】（ａ）出射口３１ｃ１〜３１ｃ９に形成される照度分布の例、（ｂ）出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の水平線Ｈ（図１０（ａ）中の各半導体発光素子３３を通る水平線Ｈ）上の照度分布を示すグラフ、（ｃ）投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布を示すグラフである。
【図１１】導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａをその光軸を含む鉛直面で切断した縦断面図である（第２レンズ２２省略）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具ユニットについて、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は車両用灯具ユニット１０の斜視図、図２は車両用灯具ユニット１０をその光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【００２０】
本実施形態の車両用灯具ユニット１０は、自動車等の車両の前面の左右両側にそれぞれ少なくとも１つ配置されている。車両用灯具ユニット１０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。
【００２１】
図１、図２に示すように、車両用灯具ユニット１０は、いわゆるダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の灯具ユニットであり、投影レンズ２０、光源ユニット３０等を備えている。
【００２２】
［投影レンズ２０］
投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置された第１レンズ２１及び第２レンズ２２を備えている。なお、投影レンズ２０は、二枚のレンズ２１、２２に限られず、三枚以上のレンズを備えていてもよい。
【００２３】
第１レンズ２１は、後方側のレンズ面Ｓ１（本発明の光学面、投影レンズの後側最終面に相当）及び前方側のレンズ面Ｓ２を含んでいる。第１レンズ２１は、放熱部材４０の前面にネジＮ１でネジ止め固定することで、光学ユニット３０の前方かつ光軸ＡＸ上に配置されている（図２参照）。
【００２４】
第２レンズ２２は、後方側のレンズ面Ｓ３及び前方側のレンズ面Ｓ４を含んでいる。第２レンズ２２は、これを保持したレンズホルダー５０を放熱部材４０の前面にネジＮ２でネジ止め固定することで、第１レンズ２１の前方かつ光軸ＡＸ上に配置されている（図２参照）。
【００２５】
各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４は、公知のソフトウエアを用いて光線追跡を行うことで、レンズ面Ｓ４側から入射した平行光がレンズ面Ｓ３、Ｓ２を通過し、最終的にレンズ面Ｓ１上に収束するという条件を満たすように設計されている。これにより、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致している。各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４には、透過率を向上させるために、ＡＲコート等の反射防止処理を施してもよい。
【００２６】
上記条件を満たす各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の形状は無数に存在するが、本実施形態では、レンズ面Ｓ１は後方に向かって凸の非球面のレンズ面、レンズ面Ｓ２は前方に向かって凸の非球面のレンズ面、レンズ面Ｓ３は略平面形状のレンズ面、レンズ面Ｓ４は前方に向かって凸の非球面のレンズ面とされている。各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の光軸（回転軸）と光軸ＡＸとは、一致している。上記条件を満たす限り、各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の形状はその他の形状であってもよい。なお、配光パターンを意図的に変更させる目的で、各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の一部を自由曲面にしてもよい。
【００２７】
図３は第１レンズ２１及び光源ユニット３０を光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図、図４は図３中の円内の拡大図である。
【００２８】
図３、図４に示すように、レンズ面Ｓ１には、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理、例えば、シボ加工等の微細な凹凸形状が施されている。シボ加工等の微細な凹凸形状は、レンズ面Ｓ１のうち少なくとも光源ユニット３０からの光が照射される領域に形成されていればよく、当該領域に部分的に形成されていてもよいし、レンズ面Ｓ１全域に渡って形成されていてもよい。
【００２９】
なお、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理は、シボ加工等の微細な凹凸形状に限定されず、レンズ面Ｓ１にシボ印刷を施す処理、あるいは、レンズ面Ｓ１に光を散乱させる粒子（例えば、ナノコンポジット材料）を含有させた散乱層を形成する処理であってもよい。
【００３０】
上記構成の投影レンズ２０によれば、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）を照射する光源ユニット３０からの光は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で散乱し、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布を形成する。そして、この投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成された均一化された照度分布が、投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影される。
【００３１】
［光源ユニット３０］
図５は光源ユニット３０の斜視図、図６（ａ）は図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は光源ユニット３０の正面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＢ−Ｂ断面図である。
【００３２】
図５〜図６（ｃ）に示すように、光源ユニット３０は、内周面に反射面３１ａが形成された複数の筒部３１を含む導光部材３２と、筒部３１の一端である入射口３１ｂから筒部３１内に入射し反射面３１ａで反射されて筒部３１の他端である出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射する光を発光する複数の半導体発光素子３３ａが実装された基板３３と、を備えている。
【００３３】
半導体発光素子３３ａは、例えば、複数のチップ型ＬＥＤ（例えば、０．７ｍｍ角の発光面を有する青色ＬＥＤチップ×９）と蛍光体（例えば、黄色蛍光体であるＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた白色光を発する光源である。
【００３４】
半導体発光素子３３ａは、その発光面を前方に向けた状態で放熱部材４０の前面に固定された金属製基板３３上に実装されて、投影レンズ２０の車両後方側焦点より後方側かつ光軸ＡＸ近傍に配置されている。
【００３５】
半導体発光素子３３ａは、その一辺を光軸ＡＸに直交する水平線に沿わせて所定間隔（２ｍｍ程度）で一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に配置されている（図６（ｂ）参照）。
【００３６】
半導体発光素子３３ａはこれに接続された制御装置（図示せず）からの制御に従い個別に点消灯制御される。半導体発光素子３３ａから発生する熱量は放熱部材４０の作用により放熱される。なお、半導体発光素子３３ａは９つに限られず、８つ以下又は１０以上であってもよい。
【００３７】
なお、半導体発光素子３３ａに代えて、ハロゲン電球、ＨＩＤ電球、レーザダイオード等を用いてもよい。
【００３８】
図７は、半導体発光素子３３ａからの光と投影レンズ２０（第２レンズ２２）との関係を説明するための図である。
【００３９】
図７に示すように、半導体発光素子３３ａから放射される光には、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２がある。光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させるために、半導体発光素子３３ａの前方には、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２を制御する導光部材３２が配置されている（図６（ａ）等参照）。
【００４０】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、導光部材３２は、光軸ＡＸ上に配置された前面３２ａ及び後面３２ｂ、前面３２ａに形成された出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）と後面３２ｂに形成された入射口３１ｂとを連通する筒部３１、並びに、筒部３１の内周面に鏡面処理（例えばアルミ蒸着）を施すことで形成された反射面３１ａ等を含んでいる。導光部材３２は、例えば、耐熱性を有するプラスチック材料を射出成形することで一体的に成形されている。
【００４１】
図３に示すように、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、略一致している。なお、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは密着していてもよいし、両者間には、若干の間隔があいていてもよい。すなわち、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、実質的に一致していればよい。導光部材３２の後面３２ｂは、光軸ＡＸに略直交する平面とされている。
【００４２】
導光部材３２の前面３２ａには、９つの出射口３１ｃ１〜３１ｃ９が略水平方向に一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に隣接配置されている（図６（ａ）参照）。出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、例えば、矩形である。なお、出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、矩形に限られず、平行四辺形、台形その各種の形状であってもよい。
【００４３】
出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、光軸ＡＸから離れるにつれ徐々に大きくなるように設定されている（図６（ｂ）参照。例えば、上下幅：３ｍｍ〜６ｍｍ、出射口３１ｃ２〜３１ｃ８の左右幅：２ｍｍ、出射口３１ｃ１、３１ｃ９の左右幅：４．５ｍｍ）。
【００４４】
出射口３１ｃ１〜３１ｃ９のうち互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ１と出射口３１ｃ２）は、同一の縦エッジＥ（その幅をほとんど無視することができる縦エッジ。略鉛直方向に延びている）を含んで構成されるとともに当該同一の縦エッジＥで仕切られている（図６（ｂ）参照）。
【００４５】
これにより、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることで仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成される所定配光パターン間（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域間）に、縦エッジＥに対応する隙間（周囲よりも暗い部分）ができるのを防止（又は低減）することが可能となる。
【００４６】
導光部材３２の後面３２ｂには、９つの入射口３１ｂが略水平方向に一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に配置されている。導光部材３２の後面３２ｂ（入射口３１ｂ）は、投影レンズ２０の後方側焦点より２．０ｍｍ程度後方に配置されている（図６（ａ）参照）。
【００４７】
入射口３１ｂは、半導体発光素子３３ａよりひとまわり大きな寸法に設定されている（例えば、左右幅：１ｍｍ、上下幅：１．５ｍｍの矩形）。
【００４８】
筒部３１（反射面３１ａ）は、筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光（光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２）が一回反射で出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射するように、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成されている（図６（ａ）、図６（ｃ）参照）。この筒部３１（反射面３１ａ）の作用により、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させることが可能となる（光利用効率の向上。図８（ａ）〜図９（ｂ）参照）。
【００４９】
なお、筒部３１は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成され、かつ、互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ１と出射口３１ｃ２）が同一の縦エッジＥ（その幅をほとんど無視することができる縦エッジ。略鉛直方向に延びている）を含んで構成されるとともに当該同一の縦エッジＥで仕切られていれば、その具体的な形状や拡がり度合等は限定されない。
【００５０】
上記構成の導光部材３２は、入射口３１ｂを半導体発光素子３３ａの前方に位置させるとともに第１レンズ２１のレンズ面Ｓ１と導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）とを略一致させた状態で（図３参照）、第１レンズ２１とともに放熱部材４０の前面にネジＮ２でネジ止め固定されている（図２参照）。
【００５１】
本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、半導体発光素子３３ａからの光は、入射口３１ｂから筒部３１内に入射し、筒部３１の内周面に形成された反射面３１ａで反射されて（又は反射面３１ａで反射されることなく）、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射し、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に照度分布を形成する。
【００５２】
図１０（ａ）は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布の例、図１０（ｂ）は出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の水平線Ｈ（図１０（ａ）中の各半導体発光素子３３を通る水平線Ｈ）上の照度分布を示すグラフである。
【００５３】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）を参照すると、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布は、均一ではなく、照度ムラが発生していることが分かる。これは、投影レンズ２０の後方側焦点から出射口３１ｃ１〜３１ｃ９までの距離が出射口３１ｃごとに相違すること、出射口３１ｃ１〜３１ｃ９間にエッジＥが存在すること、半導体発光素子３３ａ自体に輝度ムラが存在すること、等が原因である。
【００５４】
本実施形態では、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射して、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）を照射する光は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で散乱し、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布を形成する。
【００５５】
図１０（ｃ）は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布を示すグラフである。
【００５６】
図１０（ｃ）を参照すると、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布と比べ、均一化されていることが分かる。
【００５７】
上記のように投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成された均一化された照度分布は、投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影される。これは、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致しているためである。
【００５８】
以上のように、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度ムラのある照度分布が投影されるのではなく、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で当該投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域）を形成することが可能となる。
【００５９】
なお、他のレンズ面（好ましくは前方側最終面、すなわち、レンズ面Ｓ２）にも、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理を施すことで、所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域）の照度ムラをさらに低減させることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、投影レンズ２０が二枚のレンズ２１、２２で構成されているため、投影レンズ２０が単レンズで構成されている場合と比べ、色収差によるカラーフリンジを抑えることが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）が第１レンズ２１（レンズ面Ｓ１）で塞がれているため（図３参照）、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に塵や埃が進入するのを防止することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、半導体発光素子３３ａからの光（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９に形成された照度分布）は第１レンズ２１の作用で光軸ＡＸ寄りに集光されるため、半導体発光素子３３ａからの光を第２レンズ２２に効率よく入射させて、前方に照射することが可能となる。すなわち、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、光利用効率の高い車両用灯具ユニットを構成することが可能となる。
【００６３】
次に、変形例について説明する。
【００６４】
上記実施形態では、投影レンズ２０を用いてダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の投影レンズ２０を用いてプロジェクタ型の車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、走行ビーム用配光パターンを形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）と導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）との間にシェードを配置して水平線より上に向かう光を遮光することで、上端縁にカットオフラインを含むすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００６６】
上記実施形態でレンズ面Ｓ１に形成される微細な凹凸形状（シボ印刷、散乱層も同様）の密度は、均一であってもよいし、場所ごとに変えてもよい。
【００６７】
例えば、光軸ＡＸ上の出射口３１ｃ１に形成される照度分布と光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）に形成される照度分布とを比較すると、両者は同一ではなく、光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）の方が照度ムラを生じやすい。これは、投影レンズ２０の後方側焦点から出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）までの距離が出射口ごとに相違すること、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の開口サイズが出射口ごとに相違すること、等が原因である。
【００６８】
この場合、光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）前方のレンズ面Ｓ１には、光軸ＡＸ上の出射口３１ｃ１前方のレンズ面Ｓ１より高密度で微細な凹凸形状を形成するのが望ましい。
【００６９】
本変形例によれば、場所ごとに密度を変えた微細な凹凸形状の作用により、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上により均一な照度分布を形成することが可能となる。
【００７０】
また、上記実施形態では、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した光学面が第１レンズ２１のレンズ面Ｓ１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した光学面は、光源ユニット３０が照射する光を透過させる光学面であって、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理（例えば、シボ加工等の微細な凹凸形状）が施された光学面であればよく、例えば、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した拡散シート（図示せず）であってもよい。
【００７１】
本変形例によれば、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した拡散シートの作用で当該拡散シート上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、上記実施形態と同様、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域を含む）を形成することが可能となる。
【００７２】
また、上記実施形態では、導光部材３２を用いて車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、導光部材３２を用いることなく車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００７３】
以下、導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａの例について説明する。
【００７４】
図１１は、導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａをその光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した縦断面図である（第２レンズ２２省略）。
【００７５】
本変形例は、上記実施形態と比較すると、導光部材３２を省略している点、レンズ面Ｓ１が光軸ＡＸに略直交する平面形状のレンズ面とされている点、レンズ面Ｓ１と半導体発光素子３３ａの発光面とが、略一致している点、半導体発光素子３３ａ（の発光面）が投影レンズ２０の後方側焦点近傍に配置されている点が相違する以外、上記実施形態と同様である。本変形例においても、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致している。
【００７６】
なお、半導体発光素子３３ａ（の発光面）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは密着していてもよいし、両者間には、若干の間隔があいていてもよい。すなわち、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、実質的に一致していればよい。半導体発光素子３３ａ（の発光面）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とを密着させる場合には、耐熱性の観点から、第１レンズ２１としてガラス製のレンズを用いるのが望ましい。なお、シボ加工等の微細な凹凸形状は、レンズ面Ｓ１のうち少なくとも半導体発光素子３３ａからの光が照射される領域に形成されていればよく、当該領域に部分的に形成されていてもよいし、レンズ面Ｓ１全域に渡って形成されていてもよい。
【００７７】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ａによっても、上記実施形態の車両用灯具ユニット１０と同様の効果を奏することが可能となる。
【００７８】
また、上記実施形態では、第１レンズ２１として屈折レンズを用いて車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１レンズ２１として回折レンズを用いて車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００７９】
以下、第１レンズ２１として回折レンズを用いた車両用灯具ユニット１０Ｂについて説明する。
【００８０】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ｂは、第１レンズ２１として回折レンズを用いている点以外、上記実施形態と同様である。
【００８１】
屈折レンズである第２レンズ２２では短波長の光はよく曲がり、長波長の光は曲がりにくいが、回折レンズである第１レンズ２１では逆に長波長の光のほうがよく曲がるという特性を持っている。本変形例ではこの特性に基づき、第１レンズ２１と第２レンズ２２とを組み合わせて色収差を補正する。回折格子は、第１レンズ２１のレンズ面Ｓ２に設けられている。なお、第１レンズ２１に対して色収差を低減するための回折格子を設ける手法については、例えば、国際公開番号WO2009/028686に記載の手法と同様の手法を用いることが可能である。
【００８２】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ｂによっても、上記実施形態の車両用灯具ユニット１０と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８３】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０…車両用灯具ユニット、２０…投影レンズ、２１…第１レンズ、２２…第２レンズ、３０…光源ユニット、３１…筒部、３１ａ…反射面、３１ｂ…入射口、３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）…出射口、３２…導光部材、３２ａ…前面、３２ｂ…後面、３３…基板、３３ａ…半導体発光素子、４０…放熱部材、５０…レンズホルダー、Ｅ…エッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具ユニットに係り、特に、配光パターンの照度ムラを防止又は低減することが可能な車両用灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像を、投影レンズを介して前方に投影するダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具ユニット（例えば、特許文献１参照）、反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像を、投影レンズを介して前方に投影するプロジェクタ型の車両用灯具ユニット（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７０６７９号公報
【特許文献２】特開昭６１−４９３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの車両用灯具ユニットでは、投影レンズの後方側焦点と投影レンズの後方側レンズ面とが物理的に離れており、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）を、前方に投影して配光パターンを形成していたので、光源（又は光源像）に輝度ムラがあると、当該輝度ムラに起因して配光パターンに照度ムラが発生するという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、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、これに照射される光を透過させる光学面と、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した光学面（例えば、当該光学面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該光学面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された複数のレンズを含む投影レンズと、前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記投影レンズの後側最終面を照射する光源と、を備えており、前記投影レンズの後側焦点面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致しており、前記投影レンズの後側最終面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源の像（又は反射面からの反射光で投影レンズの後方側焦点近傍に形成される光源像）が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した投影レンズの後側最終面（例えば、当該投影レンズの後側最終面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該投影レンズの後側最終面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、投影レンズが複数のレンズで構成されているため、投影レンズが単レンズで構成されている場合と比べ、色収差によるカラーフリンジを抑えることが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記光源は、前記光軸上に配置された前面及び後面、前記前面に形成された出射口と前記後面に形成された入射口とを連通する筒部、並びに、前記筒部の内周面に形成された反射面を含む導光部材と、前記入射口から前記筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記出射口から出射する光を発光する半導体発光素子と、を備えており、前記前面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、出射口に形成される照度分布が投影されるのではなく、投影レンズの後側焦点面と略一致した投影レンズの後側最終面（例えば、当該投影レンズの後側最終面に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状）の作用で当該投影レンズの後側最終面上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズを介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、出射口が投影レンズの後側最終面で塞がれているため、出射口に塵や埃が進入するのを防止することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の発明において、前記光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４は、光源が照射する光を散乱させるための処理の例示である。従って、光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理に限られず、シボ印刷を施す処理であってもよいし、あるいは、光を散乱させる粒子（例えば、ナノコンポジット材料）を含有させた散乱層を形成する処理であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ダイレクトプロジェクション型又はプロジェクタ型の車両用灯具ユニットにおいて照度ムラを改善し均一化された照度分布の所定配光パターンを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である車両用灯具ユニット１０の斜視図である。
【図２】車両用灯具ユニット１０をその光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【図３】第１レンズ２１及び光源ユニット３０を光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【図４】図３中の円内の拡大図である。
【図５】光源ユニット３０の斜視図である。
【図６】（ａ）図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＡ−Ａ断面図、（ｂ）光源ユニット３０の正面図、（ｃ）図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】半導体発光素子３３ａからの光と投影レンズ２０（第２レンズ２２）との関係を説明するための図である。
【図８】（ａ）筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１ｃ１〜３１ｃ９から出射する様子を模式的に表した縦断面図（第１レンズ２１省略）、（ｂ）図８（ａ）中の円内の拡大図である（第１レンズ２１省略）。
【図９】（ａ）筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光のうち光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２が一回反射で出射口３１ｃ１〜３１ｃ９から出射する様子を模式的に表した横断面図（第１レンズ２１省略）、（ｂ）図９（ａ）中の円内の拡大図である（第１レンズ２１省略）。
【図１０】（ａ）出射口３１ｃ１〜３１ｃ９に形成される照度分布の例、（ｂ）出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の水平線Ｈ（図１０（ａ）中の各半導体発光素子３３を通る水平線Ｈ）上の照度分布を示すグラフ、（ｃ）投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布を示すグラフである。
【図１１】導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａをその光軸を含む鉛直面で切断した縦断面図である（第２レンズ２２省略）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具ユニットについて、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は車両用灯具ユニット１０の斜視図、図２は車両用灯具ユニット１０をその光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図である。
【００２０】
本実施形態の車両用灯具ユニット１０は、自動車等の車両の前面の左右両側にそれぞれ少なくとも１つ配置されている。車両用灯具ユニット１０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。
【００２１】
図１、図２に示すように、車両用灯具ユニット１０は、いわゆるダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の灯具ユニットであり、投影レンズ２０、光源ユニット３０等を備えている。
【００２２】
［投影レンズ２０］
投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置された第１レンズ２１及び第２レンズ２２を備えている。なお、投影レンズ２０は、二枚のレンズ２１、２２に限られず、三枚以上のレンズを備えていてもよい。
【００２３】
第１レンズ２１は、後方側のレンズ面Ｓ１（本発明の光学面、投影レンズの後側最終面に相当）及び前方側のレンズ面Ｓ２を含んでいる。第１レンズ２１は、放熱部材４０の前面にネジＮ１でネジ止め固定することで、光学ユニット３０の前方かつ光軸ＡＸ上に配置されている（図２参照）。
【００２４】
第２レンズ２２は、後方側のレンズ面Ｓ３及び前方側のレンズ面Ｓ４を含んでいる。第２レンズ２２は、これを保持したレンズホルダー５０を放熱部材４０の前面にネジＮ２でネジ止め固定することで、第１レンズ２１の前方かつ光軸ＡＸ上に配置されている（図２参照）。
【００２５】
各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４は、公知のソフトウエアを用いて光線追跡を行うことで、レンズ面Ｓ４側から入射した平行光がレンズ面Ｓ３、Ｓ２を通過し、最終的にレンズ面Ｓ１上に収束するという条件を満たすように設計されている。これにより、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致している。各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４には、透過率を向上させるために、ＡＲコート等の反射防止処理を施してもよい。
【００２６】
上記条件を満たす各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の形状は無数に存在するが、本実施形態では、レンズ面Ｓ１は後方に向かって凸の非球面のレンズ面、レンズ面Ｓ２は前方に向かって凸の非球面のレンズ面、レンズ面Ｓ３は略平面形状のレンズ面、レンズ面Ｓ４は前方に向かって凸の非球面のレンズ面とされている。各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の光軸（回転軸）と光軸ＡＸとは、一致している。上記条件を満たす限り、各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の形状はその他の形状であってもよい。なお、配光パターンを意図的に変更させる目的で、各レンズ面Ｓ１〜Ｓ４の一部を自由曲面にしてもよい。
【００２７】
図３は第１レンズ２１及び光源ユニット３０を光軸ＡＸを含む水平面で切断した横断面図、図４は図３中の円内の拡大図である。
【００２８】
図３、図４に示すように、レンズ面Ｓ１には、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理、例えば、シボ加工等の微細な凹凸形状が施されている。シボ加工等の微細な凹凸形状は、レンズ面Ｓ１のうち少なくとも光源ユニット３０からの光が照射される領域に形成されていればよく、当該領域に部分的に形成されていてもよいし、レンズ面Ｓ１全域に渡って形成されていてもよい。
【００２９】
なお、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理は、シボ加工等の微細な凹凸形状に限定されず、レンズ面Ｓ１にシボ印刷を施す処理、あるいは、レンズ面Ｓ１に光を散乱させる粒子（例えば、ナノコンポジット材料）を含有させた散乱層を形成する処理であってもよい。
【００３０】
上記構成の投影レンズ２０によれば、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）を照射する光源ユニット３０からの光は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で散乱し、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布を形成する。そして、この投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成された均一化された照度分布が、投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影される。
【００３１】
［光源ユニット３０］
図５は光源ユニット３０の斜視図、図６（ａ）は図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は光源ユニット３０の正面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示した光源ユニット３０のＢ−Ｂ断面図である。
【００３２】
図５〜図６（ｃ）に示すように、光源ユニット３０は、内周面に反射面３１ａが形成された複数の筒部３１を含む導光部材３２と、筒部３１の一端である入射口３１ｂから筒部３１内に入射し反射面３１ａで反射されて筒部３１の他端である出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射する光を発光する複数の半導体発光素子３３ａが実装された基板３３と、を備えている。
【００３３】
半導体発光素子３３ａは、例えば、複数のチップ型ＬＥＤ（例えば、０．７ｍｍ角の発光面を有する青色ＬＥＤチップ×９）と蛍光体（例えば、黄色蛍光体であるＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた白色光を発する光源である。
【００３４】
半導体発光素子３３ａは、その発光面を前方に向けた状態で放熱部材４０の前面に固定された金属製基板３３上に実装されて、投影レンズ２０の車両後方側焦点より後方側かつ光軸ＡＸ近傍に配置されている。
【００３５】
半導体発光素子３３ａは、その一辺を光軸ＡＸに直交する水平線に沿わせて所定間隔（２ｍｍ程度）で一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に配置されている（図６（ｂ）参照）。
【００３６】
半導体発光素子３３ａはこれに接続された制御装置（図示せず）からの制御に従い個別に点消灯制御される。半導体発光素子３３ａから発生する熱量は放熱部材４０の作用により放熱される。なお、半導体発光素子３３ａは９つに限られず、８つ以下又は１０以上であってもよい。
【００３７】
なお、半導体発光素子３３ａに代えて、ハロゲン電球、ＨＩＤ電球、レーザダイオード等を用いてもよい。
【００３８】
図７は、半導体発光素子３３ａからの光と投影レンズ２０（第２レンズ２２）との関係を説明するための図である。
【００３９】
図７に示すように、半導体発光素子３３ａから放射される光には、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２がある。光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させるために、半導体発光素子３３ａの前方には、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２を制御する導光部材３２が配置されている（図６（ａ）等参照）。
【００４０】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、導光部材３２は、光軸ＡＸ上に配置された前面３２ａ及び後面３２ｂ、前面３２ａに形成された出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）と後面３２ｂに形成された入射口３１ｂとを連通する筒部３１、並びに、筒部３１の内周面に鏡面処理（例えばアルミ蒸着）を施すことで形成された反射面３１ａ等を含んでいる。導光部材３２は、例えば、耐熱性を有するプラスチック材料を射出成形することで一体的に成形されている。
【００４１】
図３に示すように、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、略一致している。なお、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは密着していてもよいし、両者間には、若干の間隔があいていてもよい。すなわち、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、実質的に一致していればよい。導光部材３２の後面３２ｂは、光軸ＡＸに略直交する平面とされている。
【００４２】
導光部材３２の前面３２ａには、９つの出射口３１ｃ１〜３１ｃ９が略水平方向に一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に隣接配置されている（図６（ａ）参照）。出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、例えば、矩形である。なお、出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、矩形に限られず、平行四辺形、台形その各種の形状であってもよい。
【００４３】
出射口３１ｃ１〜３１ｃ９は、光軸ＡＸから離れるにつれ徐々に大きくなるように設定されている（図６（ｂ）参照。例えば、上下幅：３ｍｍ〜６ｍｍ、出射口３１ｃ２〜３１ｃ８の左右幅：２ｍｍ、出射口３１ｃ１、３１ｃ９の左右幅：４．５ｍｍ）。
【００４４】
出射口３１ｃ１〜３１ｃ９のうち互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ１と出射口３１ｃ２）は、同一の縦エッジＥ（その幅をほとんど無視することができる縦エッジ。略鉛直方向に延びている）を含んで構成されるとともに当該同一の縦エッジＥで仕切られている（図６（ｂ）参照）。
【００４５】
これにより、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることで仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成される所定配光パターン間（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域間）に、縦エッジＥに対応する隙間（周囲よりも暗い部分）ができるのを防止（又は低減）することが可能となる。
【００４６】
導光部材３２の後面３２ｂには、９つの入射口３１ｂが略水平方向に一列にかつ光軸ＡＸに対して対称に配置されている。導光部材３２の後面３２ｂ（入射口３１ｂ）は、投影レンズ２０の後方側焦点より２．０ｍｍ程度後方に配置されている（図６（ａ）参照）。
【００４７】
入射口３１ｂは、半導体発光素子３３ａよりひとまわり大きな寸法に設定されている（例えば、左右幅：１ｍｍ、上下幅：１．５ｍｍの矩形）。
【００４８】
筒部３１（反射面３１ａ）は、筒部３１内に入射した半導体発光素子３３ａからの光（光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２）が一回反射で出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射するように、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成されている（図６（ａ）、図６（ｃ）参照）。この筒部３１（反射面３１ａ）の作用により、光軸ＡＸに対し狭角方向の光Ｒａｙ１だけでなく、光軸ＡＸに対し広角方向の光Ｒａｙ２をも投影レンズ２０に入射させることが可能となる（光利用効率の向上。図８（ａ）〜図９（ｂ）参照）。
【００４９】
なお、筒部３１は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から入射口３１ｂに向かうにつれ略錐体状に狭まる形状に構成され、かつ、互いに隣接する出射口（例えば出射口３１ｃ１と出射口３１ｃ２）が同一の縦エッジＥ（その幅をほとんど無視することができる縦エッジ。略鉛直方向に延びている）を含んで構成されるとともに当該同一の縦エッジＥで仕切られていれば、その具体的な形状や拡がり度合等は限定されない。
【００５０】
上記構成の導光部材３２は、入射口３１ｂを半導体発光素子３３ａの前方に位置させるとともに第１レンズ２１のレンズ面Ｓ１と導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）とを略一致させた状態で（図３参照）、第１レンズ２１とともに放熱部材４０の前面にネジＮ２でネジ止め固定されている（図２参照）。
【００５１】
本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、半導体発光素子３３ａからの光は、入射口３１ｂから筒部３１内に入射し、筒部３１の内周面に形成された反射面３１ａで反射されて（又は反射面３１ａで反射されることなく）、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射し、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に照度分布を形成する。
【００５２】
図１０（ａ）は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布の例、図１０（ｂ）は出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の水平線Ｈ（図１０（ａ）中の各半導体発光素子３３を通る水平線Ｈ）上の照度分布を示すグラフである。
【００５３】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）を参照すると、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布は、均一ではなく、照度ムラが発生していることが分かる。これは、投影レンズ２０の後方側焦点から出射口３１ｃ１〜３１ｃ９までの距離が出射口３１ｃごとに相違すること、出射口３１ｃ１〜３１ｃ９間にエッジＥが存在すること、半導体発光素子３３ａ自体に輝度ムラが存在すること、等が原因である。
【００５４】
本実施形態では、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）から出射して、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）を照射する光は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で散乱し、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布を形成する。
【００５５】
図１０（ｃ）は、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布を示すグラフである。
【００５６】
図１０（ｃ）を参照すると、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成される照度分布は、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度分布と比べ、均一化されていることが分かる。
【００５７】
上記のように投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に形成された均一化された照度分布は、投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影される。これは、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致しているためである。
【００５８】
以上のように、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に形成される照度ムラのある照度分布が投影されるのではなく、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）に施されたシボ加工等の微細な凹凸形状の作用で当該投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域）を形成することが可能となる。
【００５９】
なお、他のレンズ面（好ましくは前方側最終面、すなわち、レンズ面Ｓ２）にも、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理を施すことで、所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域）の照度ムラをさらに低減させることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、投影レンズ２０が二枚のレンズ２１、２２で構成されているため、投影レンズ２０が単レンズで構成されている場合と比べ、色収差によるカラーフリンジを抑えることが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）が第１レンズ２１（レンズ面Ｓ１）で塞がれているため（図３参照）、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）に塵や埃が進入するのを防止することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、半導体発光素子３３ａからの光（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９に形成された照度分布）は第１レンズ２１の作用で光軸ＡＸ寄りに集光されるため、半導体発光素子３３ａからの光を第２レンズ２２に効率よく入射させて、前方に照射することが可能となる。すなわち、本実施形態の車両用灯具ユニット１０によれば、光利用効率の高い車両用灯具ユニットを構成することが可能となる。
【００６３】
次に、変形例について説明する。
【００６４】
上記実施形態では、投影レンズ２０を用いてダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の投影レンズ２０を用いてプロジェクタ型の車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、走行ビーム用配光パターンを形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）と導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）との間にシェードを配置して水平線より上に向かう光を遮光することで、上端縁にカットオフラインを含むすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００６６】
上記実施形態でレンズ面Ｓ１に形成される微細な凹凸形状（シボ印刷、散乱層も同様）の密度は、均一であってもよいし、場所ごとに変えてもよい。
【００６７】
例えば、光軸ＡＸ上の出射口３１ｃ１に形成される照度分布と光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）に形成される照度分布とを比較すると、両者は同一ではなく、光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）の方が照度ムラを生じやすい。これは、投影レンズ２０の後方側焦点から出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）までの距離が出射口ごとに相違すること、出射口３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）の開口サイズが出射口ごとに相違すること、等が原因である。
【００６８】
この場合、光軸ＡＸから離れた出射口（例えば、出射口３１ｃ９）前方のレンズ面Ｓ１には、光軸ＡＸ上の出射口３１ｃ１前方のレンズ面Ｓ１より高密度で微細な凹凸形状を形成するのが望ましい。
【００６９】
本変形例によれば、場所ごとに密度を変えた微細な凹凸形状の作用により、投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）上により均一な照度分布を形成することが可能となる。
【００７０】
また、上記実施形態では、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した光学面が第１レンズ２１のレンズ面Ｓ１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した光学面は、光源ユニット３０が照射する光を透過させる光学面であって、光源ユニット３０が照射する光を散乱させるための処理（例えば、シボ加工等の微細な凹凸形状）が施された光学面であればよく、例えば、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した拡散シート（図示せず）であってもよい。
【００７１】
本変形例によれば、投影レンズ２０の後側焦点面と略一致した拡散シートの作用で当該拡散シート上に均一化された照度分布が形成されて、この均一化された照度分布が投影レンズ２０を介して前方へ拡大反転投影されることとなるため、上記実施形態と同様、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、均一化された照度分布の所定配光パターン（水平方向に隣接配置され個別に光度が増減される複数の照射領域を含む）を形成することが可能となる。
【００７２】
また、上記実施形態では、導光部材３２を用いて車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、導光部材３２を用いることなく車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００７３】
以下、導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａの例について説明する。
【００７４】
図１１は、導光部材３２を用いない車両用灯具ユニット１０Ａをその光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した縦断面図である（第２レンズ２２省略）。
【００７５】
本変形例は、上記実施形態と比較すると、導光部材３２を省略している点、レンズ面Ｓ１が光軸ＡＸに略直交する平面形状のレンズ面とされている点、レンズ面Ｓ１と半導体発光素子３３ａの発光面とが、略一致している点、半導体発光素子３３ａ（の発光面）が投影レンズ２０の後方側焦点近傍に配置されている点が相違する以外、上記実施形態と同様である。本変形例においても、投影レンズ２０の後側焦点面と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とが、略一致している。
【００７６】
なお、半導体発光素子３３ａ（の発光面）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは密着していてもよいし、両者間には、若干の間隔があいていてもよい。すなわち、導光部材３２の前面３２ａ（出射口３１ｃ１〜３１ｃ９）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とは、実質的に一致していればよい。半導体発光素子３３ａ（の発光面）と投影レンズ２０の後側最終面（レンズ面Ｓ１）とを密着させる場合には、耐熱性の観点から、第１レンズ２１としてガラス製のレンズを用いるのが望ましい。なお、シボ加工等の微細な凹凸形状は、レンズ面Ｓ１のうち少なくとも半導体発光素子３３ａからの光が照射される領域に形成されていればよく、当該領域に部分的に形成されていてもよいし、レンズ面Ｓ１全域に渡って形成されていてもよい。
【００７７】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ａによっても、上記実施形態の車両用灯具ユニット１０と同様の効果を奏することが可能となる。
【００７８】
また、上記実施形態では、第１レンズ２１として屈折レンズを用いて車両用灯具ユニット１０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１レンズ２１として回折レンズを用いて車両用灯具ユニットを構成してもよい。
【００７９】
以下、第１レンズ２１として回折レンズを用いた車両用灯具ユニット１０Ｂについて説明する。
【００８０】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ｂは、第１レンズ２１として回折レンズを用いている点以外、上記実施形態と同様である。
【００８１】
屈折レンズである第２レンズ２２では短波長の光はよく曲がり、長波長の光は曲がりにくいが、回折レンズである第１レンズ２１では逆に長波長の光のほうがよく曲がるという特性を持っている。本変形例ではこの特性に基づき、第１レンズ２１と第２レンズ２２とを組み合わせて色収差を補正する。回折格子は、第１レンズ２１のレンズ面Ｓ２に設けられている。なお、第１レンズ２１に対して色収差を低減するための回折格子を設ける手法については、例えば、国際公開番号WO2009/028686に記載の手法と同様の手法を用いることが可能である。
【００８２】
本変形例の車両用灯具ユニット１０Ｂによっても、上記実施形態の車両用灯具ユニット１０と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８３】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０…車両用灯具ユニット、２０…投影レンズ、２１…第１レンズ、２２…第２レンズ、３０…光源ユニット、３１…筒部、３１ａ…反射面、３１ｂ…入射口、３１ｃ（３１ｃ１〜３１ｃ９）…出射口、３２…導光部材、３２ａ…前面、３２ｂ…後面、３３…基板、３３ａ…半導体発光素子、４０…放熱部材、５０…レンズホルダー、Ｅ…エッジ
【特許請求の範囲】
【請求項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、
これに照射される光を透過させる光学面と、
前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、
を備えており、
前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、
前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項２】
車両前後方向に延びる光軸上に配置された複数のレンズを含む投影レンズと、
前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記投影レンズの後側最終面を照射する光源と、
を備えており、
前記投影レンズの後側焦点面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致しており、
前記投影レンズの後側最終面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項３】
前記光源は、前記光軸上に配置された前面及び後面、前記前面に形成された出射口と前記後面に形成された入射口とを連通する筒部、並びに、前記筒部の内周面に形成された反射面を含む導光部材と、前記入射口から前記筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記出射口から出射する光を発光する発光素子と、を備えており、
前記前面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具ユニット。
【請求項４】
前記光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具ユニット。
【請求項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、
これに照射される光を透過させる光学面と、
前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記光学面を照射する光源と、
を備えており、
前記投影レンズの後側焦点面と前記光学面とは、略一致しており、
前記光学面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項２】
車両前後方向に延びる光軸上に配置された複数のレンズを含む投影レンズと、
前記投影レンズの後側焦点面より後方側に配置され、前記投影レンズの後側最終面を照射する光源と、
を備えており、
前記投影レンズの後側焦点面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致しており、
前記投影レンズの後側最終面には、前記光源が照射する光を散乱させるための処理が施されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項３】
前記光源は、前記光軸上に配置された前面及び後面、前記前面に形成された出射口と前記後面に形成された入射口とを連通する筒部、並びに、前記筒部の内周面に形成された反射面を含む導光部材と、前記入射口から前記筒部内に入射し前記反射面で反射されて前記出射口から出射する光を発光する発光素子と、を備えており、
前記前面と前記投影レンズの後側最終面とは、略一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具ユニット。
【請求項４】
前記光源が照射する光を散乱させるための処理は、微細な凹凸形状を施す処理であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７３８１１（Ｐ２０１３−７３８１１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２４９６（Ｐ２０１１−２１２４９６）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【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２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【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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