車両用灯具
【課題】水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具を提供する。
【解決手段】導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、前記投影レンズは、前記導光板の第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、さらに、前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備えることを特徴とする。
【解決手段】導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、前記投影レンズは、前記導光板の第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、さらに、前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備え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、導光板を用いた車両用灯具に係り、特に水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なプロジェクタ型ヘッドランプに用いられているリフレクタに代え、導光板を用いた車両用灯具が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１９は、特許文献１に記載の車両用灯具２００を説明するための図である。
【０００４】
図１９（ａ）に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、導光板２１０、光源２２０及び投影レンズ２３０を備えている。導光板２１０の投影レンズ２３０とは反対側の裏面２１１には、輝度制御要素（図示せず）が形成されており、導光板２１０の投影レンズ２３０側には、出射面２１２が形成されている。
【０００５】
特許文献１に記載の車両用灯具においては、導光板２１０内部に入射して導光され、輝度制御要素に到達した光源２２０からの光線は当該輝度制御要素によって出射面２１２に向けて反射され、出射面２１２を透過し、これにより、出射面２１２のほぼ全域にわたって、図１９（ｂ）示すような輝度分布が形成される。この輝度分布は、投影レンズ２３０によって反転、拡大投影され、これにより、所定配光パターンが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４０７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、投影レンズ２３０としてシリンドリカルレンズ部を含む投影レンズを採用した場合、当該車両用灯具２００よって形成される配光パターンには、例えば、図１１に示すような水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１（グレアー光とも称される）が現れるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、図１９（ａ）に示すように、導光板２１０は平板形状の導光板であり、光源２２０はその導光板２１０の端面に対向した状態で配置されている関係上、出射面２１２上の水平線に対応するラインＬ近傍に光源２２０からの光線を集めることができないため、特許文献１で光源２２０として想定されているＬＥＤ光源の現状の明るさでは、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布を形成することができないという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献１には、導光板２１０を傾斜させた状態で配置した例が開示されているが、導光板２１０は平板形状の導光板であるため、車両用灯具２００の奥行き寸法をそれ以上短くすることができないという問題もある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具を提供することを第１の課題とする。
【００１１】
また、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能な、導光板を用いた車両用灯具を提供することを第２の課題とする。また、車両用灯具の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能な、導光板を用いた車両用灯具を提供することを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、可視光領域で透明な材料からなる導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、前記導光板は、基端部、前記基端部に対し、前記投影レンズの焦点近傍において前記投影レンズ側に折り曲げられた導光板本体、及び、反射面を含んでおり、前記基端部は、入射面、第１出射面及びその反対側の第１裏面を含んでおり、前記導光板本体は、第２出射面、その反対側の第２裏面、及び、プリズム面を含んでおり、前記入射面は、前記光源から照射される光線を前記導光板内部に入射させるための入光面であり、前記第１出射面及び第２出射面は、前記投影レンズ側に形成されており、前記第１裏面及び第２裏面は、前記投影レンズとは反対側に形成されており、前記反射面は、前記第１裏面と第２裏面の間、又は、前記第１裏面に形成されており、前記プリズム面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該プリズム面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように当該第１出射面及び第２出射面に向けて反射し、当該第１出射面及び第２出射面上に輝度分布を形成するためのレンズカット面であり、前記反射面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように前記投影レンズの焦点近傍に向けて反射し、前記第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面であり、前記投影レンズは、前記第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、さらに、前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、複数の反射面を導光板ユニットと投影レンズとの間に配置したことにより、第１出射面及び第２出射面から照射され、左右方向に広がる光線は、シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ入射することなく、複数の反射面に到達し、当該複数の反射面によって導光板に向けて反射される。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分に入射するのを防止することが可能となる。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光を防止することが可能となる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、水平線よりも上に幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンを得ることが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明によれば、複数の反射面を導光板ユニットと投影レンズとの間に配置したことにより、複数の反射面によって導光板に向けて反射された光線は、導光板本体内部に入射し、第２裏面等によって投影レンズに向けて反射され、投影レンズによって反転、拡大投影される配光パターンの一部を形成する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、左右方向に広がる光線等の再利用が可能となる。
【００１５】
また、請求項１に記載の発明によれば、導光板本体は、基端部に対し、投影レンズの焦点近傍において投影レンズ側に折り曲げられており、第１裏面と第２裏面の間（又は、第１裏面）には、反射面が形成されている。このため、入射面から導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した光源からの光線は、当該反射面によって第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズの焦点近傍に向けて反射され、第１出射面及び第２出射面から出射する。これにより、第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を含む輝度分布（ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布）が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布は投影レンズによって反転、拡大投影される。これにより、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能となる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明によれば、導光板本体は、基端部に対し、投影レンズの焦点近傍において投影レンズ側に折り曲げられている。このため、導光板本体の光軸方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の反射面はそれぞれ、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、複数の反射面はそれぞれ、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている。このため、シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、複数の反射面によってそれぞれの直上の導光板へ効率よく（無駄なく）入射させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の正面図、（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの正面図、（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの側面図である。
【図３】本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【図４】導光板本体１１ｂ（プリズム面１１ｂ３）を説明するための断面図である。
【図５】導光板本体１１ｂの第２出射面１１ｂ１から照射される光束のプリズム角αごとの指向特性（上下方向）を表すグラフである。
【図６】導光板本体１１ｂを、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に約４５°傾斜した姿勢で配置した例である。
【図７】反射面１１ｃ（楕円系反射面）を説明するための断面図である。
【図８】光源１２の虚像Ｆ０を説明するための図である。
【図９】導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明するための図である。
【図１０】第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）、及び、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）をプロットしたグラフである。
【図１１】実施形態の車両用灯具１００（主シェードおよび複数の反射面無し）によって形成される配光パターンの例である。
【図１２】シリンドリカルレンズ部２１ａの下側半分に入る光線の角度分布を説明するためのグラフである。
【図１３】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の側面図である。
【図１４】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の斜視図である。
【図１５】（ａ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の上面図、（ｂ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の正面図、（ｃ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の側面図、（ｄ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の底面図である。
【図１６】焦点ラインＦＬについて説明するための図である。
【図１７】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００により形成される配光パターンの例である。
【図１８】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の変形例である。
【図１９】従来の導光板を用いた車両用灯具を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の上面図、図１（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の正面図、図１（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの上面図、図１（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの正面図、図１（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの側面図である。図３は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【００２３】
本実施形態の車両用灯具１００は、ヘッドランプやフォグランプに適用されるものであり、図１〜図３に示すように、導光板ユニット１０、投影レンズ２０などを備えている。本実施形態の車両用灯具１００においては、導光板ユニット１０（導光板１１）の投影レンズ２０側の面（第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１）に形成される輝度分布（光束発散度分布）が、投影レンズ２０によって反転、拡大投影されることで、所定配光パターンが形成されるようになっている。以下、本実施形態の車両用灯具１００をいわゆるプロジェクタ型のヘッドランプに適用した例について具体的に説明する。
【００２４】
まず、導光板ユニット１０について説明する。
【００２５】
導光板ユニット１０は、図２、図３に示すように、導光板１１、複数の光源１２、反射シート１３、１４などを備えている。
【００２６】
導光板１１は、図３に示すように、基端部１１ａ、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられた導光板本体１１ｂ、反射面１１ｃを含んでおり、可視光領域で透明な材料（アクリルやポリカーボネイトなどの透明又は半透明樹脂など）を射出成型することにより一体的に形成されている。このように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられているため、導光板本体の光軸方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具１００の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００２７】
基端部１１ａは、入射面１１ａ１、第１出射面１１ａ２、その反対側の第１裏面１１ａ３などを含んでいる。
【００２８】
入射面１１ａ１は、光源１２からの照射光（光線又は光束ともいう）を導光板１１内部に入射させるための入光面であり、例えば、図３に示す断面形状１１ａ１が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる水平面として、基端部１１ａの下端に形成されている。
【００２９】
第１出射面１１ａ２は、例えば、図３に示す断面形状１１ａ２が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる鉛直面として、基端部１１ａの投影レンズ２０側に形成されている。第１裏面１１ａ３は、例えば、図３に示す断面形状１１ａ３が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる鉛直面として、基端部１１ａの投影レンズ２０とは反対側に形成されている。図２、図３に示すように、第１出射面１１ａ２の一部は、表側反射シート１３で覆われており、第１裏面１１ａ３は、裏側反射シート１４で覆われている。
【００３０】
入射面１１ａ１には、図２、図３、図９に示すように、複数の光源１２（図９中、１２ａ〜１２ｄで示す）が光軸を上に向け、発光面１２ａを導光板１１の入射面１１ａ１に面接触させた状態で長手方向に沿って配置されており、例えば、透明樹脂などで当該入射面１１ａ１に固定されている。
【００３１】
光源１２は、例えば、白色（又はＲＧＢ三色）の一つ（又は複数）のＬＥＤチップをパッケージ化したＬＥＤパッケージなどのＬＥＤ光源（又は、冷陰極蛍光ランプ（CCFL））である。
【００３２】
本実施形態では、ｍａｘ光度を得るため、図９に示すように、投影レンズ２０の一方の回転軸ＡＸ（光軸）を含む鉛直断面上及び他方の回転軸ＡＸ（光軸）を含む鉛直断面上に、それぞれ光源１２ａ、１２ｂが配置されている。また、拡散された配光パターンを形成するため、一方の回転軸ＡＸ及び他方の回転軸ＡＸから内側にシフトした位置に光源１２ｃ、１２ｄが配置されている。
【００３３】
導光板本体１１ｂは、図３に示すように、第２出射面１１ｂ１、その反対側の第２裏面１１ｂ２、複数のプリズム面１１ｂ３（鋸歯形状のプリズムアレイ）などを含む平板形状の導光板であり、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に傾斜した姿勢で配置されている。なお、導光板本体１１ｂに入射した光線を全て出射させるため、図３に示すように、導光板本体１１ｂの断面形状は、先端に近づくにつれて先細りの形状となっている。
【００３４】
第２出射面１１ｂ１は、図３に示す断面形状１１ｂ１が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる傾斜面として、導光板本体１１ｂの投影レンズ２０側に形成されている。第２裏面１１ｂ２は、図３に示す断面形状１１ｂ２が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる傾斜面として、導光板本体１１ｂの投影レンズ２０とは反対側に形成されている。
【００３５】
複数のプリズム面１１ｂ３は、図４に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該複数のプリズム面１１ｂ３に到達した光源１２からの光線を、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に対する入射角が臨界角内となるように当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射し、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に輝度分布を形成するためのレンズカット面である。複数のプリズム面１１ｂ３は、例えば、図４に示す断面形状１１ｂ３が長手方向（図４中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる平面形状のレンズカット面として、第２裏面１１ｂ２に上下方向に並列に形成されている。
【００３６】
次に、プリズム面１１ｂ３の作用について説明する。
【００３７】
導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、図４に示すように、各プリズム面１１ｂ３と第２出射面１１ｂ１で全反射を繰り返す。この光線の第２出射面１１ｂ１に対する入射角は、各プリズム面１１ｂ３で全反射されるごとに小さくなる。このため、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、やがて入射角が臨界角内に達し、その時点で第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたって、輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００３８】
第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される光線量は、プリズム面１１ｂ３のプリズム角α（頂角。図４参照）が大きくなるにつれて増加する。図５は、このことを表している。このため、プリズム面１１ｂ３のプリズム角αを調整することで、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたってヘッドランプに適した輝度分布（光束発散度分布）を形成することが可能となる。例えば、反射面１１ｃから離れるにつれ、プリズム角αを徐々に変化させることで、高輝度から低輝度に自然に変化する輝度分布を形成することが可能となる。また、プリズム面１１ｂ３のプリズム角αを調整することで、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたってヘッドランプ以外の例えばフォグランプに適した輝度分布（光束発散度分布）を形成することも可能となる。
【００３９】
次に、導光板本体１１ｂを基端部１１ａに対して傾斜させた技術的意義について説明する。
【００４０】
図５は、導光板本体１１ｂの第２出射面１１ｂ１から照射される光束のプリズム角αごとの指向特性（上下方向）を表すグラフであり、プリズム角α（＝微小、小、中、やや大、大、非常に大）ごとに指向特性が異なることを表している。
【００４１】
本実施形態においては、投影レンズ２０に入射する光線量を最大にするため、最大光度が他のプリズム角と比べて高いプリズム角α＝「やや大」のプリズム１１ｄを採用するとともに、図３、図６に示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に約４５°傾斜した姿勢で配置されている。
【００４２】
次に、反射面１１ｃの技術的意義について説明する。
【００４３】
反射面１１ｃは、図３などに示すように、第２裏面１１ｂ２と第１裏面１１ａ３の間に形成されている。
【００４４】
反射面１１ｃは、図７に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線を、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍に向けて反射し、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面である。反射面１１ｃは、ｍａｘ光度を得るため、例えば、光源１２の光軸を含む所定範囲に形成されている。反射面１１ｃは、例えば、第１焦点Ｆ１が光源１２近傍（例えば、図８に示す光源１２の虚像Ｆ０の中心近傍）に設定され、第２焦点Ｆ２が投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍に設定された楕円系反射面として形成されている（図３、図７参照）。
【００４５】
図８に示すように、光源１２（発光面１２ａ）から照射された光線は、入射面１１ａ１で内側に屈折する。この屈折した光線は、図８に示す虚像Ｆ０から照射されたとみなせる。第１焦点Ｆ１は、この光源１２の虚像Ｆ０の中心近傍に設定されている。このように、第１焦点Ｆ１を虚像Ｆ０の中心近傍に設定することで、第２焦点Ｆ２への集光性が上がり、Ｆ２付近の出射面がより高輝度になるため、高い最大光度が得られ、ヘッドランプに適した配光パターンを形成することが可能となる。なお、虚像Ｆ０の位置、大きさ及びピントの合い具合は入射面１１ａ１の形状及び第２出射面１１ｂ１の大きさなどから決まる。発光面１２ａが平面の場合、比較的ぼやけた像となる。
【００４６】
図７に示すように、導光板１１内部に入射して導光され、反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃで第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射され、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１を透過し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍（第２焦点Ｆ２）に集光する。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される。
【００４７】
例えば、図３、図７に示すように、第２焦点Ｆ２を投影レンズ２０の焦点Ｆ３に対してやや上側（例えば上側１ｍｍの位置）に設定した場合には、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の水平線に対応するラインＬよりも上側約１°の部分に、周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される（図１０参照）。この高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）は、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、水平線よりも下側部分（例えば下側約１°に対応する範囲）の光度が周囲の光度よりも高いすれ違いビームに適した配光パターンが形成される。
【００４８】
また、例えば、第２焦点Ｆ２を投影レンズ２０の焦点Ｆ３に設定した場合には、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の水平線と鉛直線の交点に対応する部分に、周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）は、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、水平線と鉛直線の交点近傍の光度が周囲の光度よりも高い走行ビームに適した配光パターンが形成される。なお、走行ビームに適した配光パターンを形成する場合、表側反射シート１３を省略するのが好ましい。
【００４９】
表側反射シート１３は、第１出射面１１ａ２から外部に透過した光源１２からの光線を反射し、再び導光板１１に入射させるための反射シートであり、図２、図３に示すように、第１出射面１１ａ２の水平線に対応するラインＬよりも下側を覆っている。裏側反射シート１４は、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２から外部に透過した光源１２からの光線を反射し、再び導光板本体１１ｂに入射させるための反射シートであり、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２を覆っている。このため、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２などから外部に透過した光源１２からの光線は、各反射シート１３、１４によって再び導光板１１内部に戻されるため、光利用効率を向上させることが可能となる。各反射シート１３、１４は、例えば、銀、アルミなどの金属蒸着シート、発砲樹脂シートなどの高反射率シートである。なお、各反射シート１３、１４は、各面１１ａ３などに対して平行に配置するのが好ましい。
【００５０】
表側反射シート１３は、図２、図３に示すように、第１及び第２出射面１１ｂ１、１１ａ２から投影レンズ２０に向けて照射される光線の一部を遮蔽し、カットオフラインを形成するシェードの役割を兼ねている。表側反射シート１３にシェードの役割を持たせるため、当該表側反射シート１３の上端縁１３ａは、図２（ｂ）に示すように、水平線に対応するラインＬに沿って水平方向に伸びており、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍にＺ型の段差部が形成されている。このように、第１出射面１１ａ２は、水平線に対応するラインＬに沿って伸びる上端縁１３ａを有する表側反射シート１３で覆われているため、すれ違いビームに適した明瞭なカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。
【００５１】
なお、図１などに示すように、回転軸（光軸）が二つの投影レンズ２０においては、左側通行の場合、車両前方からみて左側の回転軸ＡＸ（光軸）に対応する箇所のみをＺ型の段差部に形成すればよい（図２（ｂ）参照）。このようにすれば、図２（ｂ）に示す導光板１１上の水平線に対応するラインＬ近傍から照射される光線は投影レンズ２０に入射しないため、当該光線が反対車線の水平線から上方に照射されることを防止することが可能となる。
【００５２】
次に、投影レンズ２０について説明する。
【００５３】
投影レンズ２０は、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであり、例えば、図１に示すように、出射面２１及びその反対側の入射面２２を含む長手方向（図１（ａ）中左右方向）に延びる中実のレンズ体である。投影レンズ２０は、可視光領域で透明な樹脂（例えば、アクリルやポリカーボネイトなどの透明又は半透明材料)を射出成型することにより又はガラスにより一体的に形成されている。
【００５４】
出射面２１は、シリンドリカルレンズ面２１ａ、右レンズ面２１ｂ及び左レンズ面２１ｃを含むレンズ面であり、入射面２２は、平面として形成されている。以下シリンドリカルレンズ面２１ａとその反対側の入射面２２との間のレンズ部を、シリンドリカルレンズ部２１ａと称することがある。また、右レンズ面２１ｂ（左レンズ面２１ｃ）とその反対側の入射面２２との間のレンズ部を、右レンズ部２１ｂ（左レンズ部２１ｃ）と称することがある。
【００５５】
シリンドリカルレンズ面２１ａは、長手方向（図１（ａ）中左右方向）に延びるシリンドリカルレンズ面であり、左右両端にそれぞれ右レンズ面２１ｂ、左レンズ面２１ｃが形成されている
右レンズ面２１ｂ及び左レンズ面２１ｃは、光軸を含む平面で切断された半球形状の非球面のレンズ面であり、シリンドリカルレンズ面２１ａの左右両端にそれぞれの切断面が段差なく面一に連続するレンズ面として形成されている。
【００５６】
上記構成の車両用灯具１００よれば、基端部１１ａから入射した各光源１２からの光線は、図４、図７に示すように、基端部１１ａの助走区間（第１出射面１１ａ２と第１裏面１１ａ３の間の基端部１１ａ）を通過することで輝度ムラが低減された後、導光板本体１１ｂに導光される（又は、反射面１１ｃに到達する）。
【００５７】
図４に示すように、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、各プリズム１１ｄと第２出射面１１ｂ１で全反射を繰り返す。この光線の第２出射面１１ｂ１に対する入射角は、各プリズム面１１ｂ３で全反射されるごとに小さくなる。このため、導光板本体１１ｂに導入された各光源１２からの光線は、やがて入射角が臨界角内に達し、その時点で第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたって、輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００５８】
一方、図７に示すように、反射面１１ｃに到達した各光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃで第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射され、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１を透過し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍（第２焦点Ｆ２）に集光する。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に周囲の輝度よりも高い輝度部分が形成される。
【００５９】
以上のようにして、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１には、高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００６０】
なお、図４に示すように、基端部１１ａの第１出射面１１ａ２、並びに、第１裏面１１ａ３及び導光板本体１１ｂの第２裏面１１ｂ２から外部に透過した光線は、裏側反射シート１４（表側反射シート１３）によって再び導光板１１内部に戻され、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射されるため、光利用効率を向上させることが可能となる。
【００６１】
次に、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明する。図９は、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明するための図である。
【００６２】
図９に示すように、導光板１１内部に入射して導光される各光源１２からの光線は、表側反射シート１３により一部遮光された後、投影レンズ２０を透過し、左右レンズ面２１ｂ、２１ｃを透過した光線については回転軸ＡＸ側に集光する集光光として照射され、シリンドリカルレンズ部２１ａを透過した光線については左右方向に拡散する拡散光として照射される。
【００６３】
このため、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の輝度分布が投影レンズ２０によって反転、拡大投影されることによって形成される配光パターンは、明瞭なカットオフラインを有する左右方向にワイドで、かつ、水平線近傍の光度が周囲の光度よりも高いヘッドランプに適した配光パターンとなる。なお、拡散角はシリンドリカルレンズ部への入射角とほぼ同じであるため、シリンドリカルレンズ部を長手方向に長くすることで、左右方向により拡散する配光を得ることが可能となる。
【００６４】
本出願の発明者らは、所定プログラムを用いてシミュレーションを行った。その結果、鉛直方向については、図１０に示すように、上記構成の車両用灯具１００により形成される配光パターンが、ヘッドランプに適した配光パターンとなっていることを確認した。図１０は、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）、及び、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）をプロットしたグラフである。
【００６５】
図１０を参照すると、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）が、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）とほぼ同じであること、すなわち、本実施形態の車両用灯具１００により形成される配光パターンが、鉛直方向については、ヘッドランプに適した配光パターンであること、を確認できる。
【００６６】
一方、本出願の発明者らは、所定プログラムを用いてシミュレーションを行い、上記構成の車両用灯具１００により形成される配光パターン（図１１参照）を観察した。その結果、水平方向については、当該配光パターンには、水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１（グレアー光とも称される）が現れることが判明した。図１１（ａ）は本実施形態の車両用灯具１００によって形成される配光パターンの例であり、図１１（ｂ）は本実施形態の車両用灯具１００のシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分から出射した光だけを取り出した配光パターンであって、左右両側３５度付近において水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１が現れていることを表している。これらの図より、幻惑光Ｐ１の出所がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分に入射した光が幻惑光Ｐ１を発生させることが明確なことが明らかになった。
【００６７】
本出願の発明者らは、この幻惑光Ｐ１が現れる原因について鋭意検討した。その結果、第１に、プリズム面１１ｂ３は左右方向に延びたリニア形状であるため（図４等参照）、各光源１２ａ〜１２ｂ（点光源ともいえる）からの光線は、導光板本体１１ｂ内部においても、導光板本体１１ｂ（第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１）から照射された後においても、各光源１２ａ〜１２ｄを中心に放射状に広がること（図９参照）、第２に、この放射状に広がる光線のうち、左右方向に広がる光線（以下単に左右方向に広がる光線と称する）がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分（図１中の斜線で示す領域）に入射すること、第３に、この左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因して、シリンドリカルレンズ部２１ａから当該光線が斜め上向きに照射され、水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１が現れること、を見出した。
【００６８】
そして、本出願の発明者らは、上記知見に基づきさらに検討を進めた結果、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線（左右方向に広がる光線を含む）を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に反射面を配置すれば、第１に、当該左右方向に広がる光線が当該反射面で遮光され、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射するのを防止できるため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光Ｐ１を防止することが可能となり、第２に、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線（左右方向に広がる光線を含む）が当該反射面で反射されて導光板本体１１ｂに入射することとなるため、当該左右方向に広がる光線の再利用が可能となる、との着想を得た。
【００６９】
しかし、本出願の発明者らが、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射する光線の角度分布を測定した結果、第１に、当該光線の角度分布は、図１２に示すように、光軸ＡＸ（図１３に矢印Ａで示した、基点がＺ０、先端がＺ３５のＺ軸）上の各範囲（Ｚ０〜５、Ｚ５〜１０、Ｚ１０〜Ｚ１５、Ｚ１５〜２０、Ｚ２０〜２５）ごとに異なっていること、第２に、これに起因して、単一の反射面を用いるだけでは、当該シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射する光線を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に効率よく（無駄なく）入射させることができないこと、を見出した。なお、図１２中横軸の角度は、図１３に示した０°と９０°との間の角度に対応している。
【００７０】
本実施形態では、上記知見等に基づき、Ｚ軸上の各範囲（Ｚ０〜５、Ｚ５〜１０、Ｚ１０〜Ｚ１５、Ｚ１５〜２０、Ｚ２０〜２５）それぞれに到達する光線を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に効率よく（無駄なく）入射させるため、図１３、図１４、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に、Ｚ軸上の各範囲それぞれに対応する位置に複数の反射面３０ａ〜３０ｅを配置した。
【００７１】
各反射面３０ａ〜３０ｅは、図１５（ａ）等に示すように、シリンドリカルレンズ部２１ａの軸方向長さ寸法とほぼ同じ長さ寸法の、シリンドリカルレンズ部２１ａの軸方向（図１５（ａ）中左右方向）に延びる平板形状の反射面である。各反射面３０ａ〜３０ｅは、当該各反射面３０ａ〜３０ｅに到達した導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）から照射された光線（特にピーク光度を含む光線）を、当該各反射面３０ａ〜３０ｅ直上の導光板１０（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている。
【００７２】
明瞭なカットオフラインを形成する場合には、図１４、図１５（ａ）〜（ｄ）等に示すように、各反射面３０ａ〜３０ｅの両側に、それぞれ左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの焦点ラインＦＬに沿って延びる上端縁４１を有する主シェード４０を配置するのが望ましい。焦点ラインＦＬとは、例えば図１６に示すように、左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの光軸ＡＸ（回転軸）を含む水平面（又は当該水平面に対して平行な水平面）に含まれ、かつ、光軸ＡＸ（回転軸）に対する傾斜角度が異なる複数の平行光線（図１６は複数の平行光線Ｌ１〜Ｌ４を例示）を、左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの出射面側から当該左右レンズ部２１ｂ、２１ｃに入射させ、入射面２２側から出射させた場合に形成される焦点群のことである。この焦点ラインＦＬに、上端縁４１を沿わせた状態で主シェード４０を配置することで、明瞭なカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。但し、複数の反射面３０ａ〜３０ｅを設置せずに、主シェード４０のみを配置したとしても、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）にある幻惑光Ｐ１は消失せず、複数の反射面３０ａ〜３０ｅを設置してはじめて幻惑光Ｐ１は解消することが可能となる。
【００７３】
本実施形態の車両用灯具１００によれば、上記構成の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置したことにより（図１３〜図１５参照）、導光板１０（第１出射面１１ａ１及び第２出射面１１ｂ１）から照射され、左右方向に広がる光線（図９参照）は、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することなく、複数の反射面３０ａ〜３０ｅに到達し、当該複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射される。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分に入射するのを防止することが可能となる。 このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光Ｐ１を防止することが可能となる（図１７参照）。すなわち、本実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によれば、水平線Ｈよりも上に幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンを得ることが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。
【００７４】
図１７は、本実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によって形成される配光パターンの例である。図１７を参照すると、当該複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によって形成される配光パターンには水平線Ｈよりも幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンが得られることが分かる。
【００７５】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、上記構成の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置したことにより（図１３〜図１５参照）、複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射された光線は、導光板本体１１ｂ内部に入射し、第２裏面１１ｂ２（又はその外側の裏側反射シート１４）によって投影レンズ２０に向けて反射され、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される配光パターン（図１７参照）の一部（水平線Ｈ以下に左右方向、上下方向にワイドな配光パターンとして現れる）を形成する。すなわち、本実施形態の車両用灯具１００によれば、左右方向に広がる光線等の再利用が可能となる。
【００７６】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、図３などに示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられており、第１裏面１１ａ３と第２裏面１１ｂ２の間には楕円系反射面としての反射面１１ｃが形成されている。このため、図７に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃによって第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１（主に第１出射面１１ａ２）に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズ２０の焦点Ｆ３（第２焦点Ｆ２）近傍に向けて反射され、第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１から出射する。これにより、第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を含む輝度分布（ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布）が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布は投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、図３などに示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられている。このため、導光板本体１１ｂの光軸ＡＸ方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具１００の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、複数の反射面３０ａ〜３０ｅはそれぞれ、当該反射面３０ａ〜３０ｅに到達した前記シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面３０ａ〜３０ｅ直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている（図１３等参照）。このため、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線を、複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）へ効率よく（無駄なく）入射させることが可能となる。
【００７９】
次に、変形例について説明する。
【００８０】
上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅ同士の間にスペースが形成されている例について説明したが（図１３、図１４等参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、図１８に示すように、複数の反射面３０ａ〜３０ｅ同士の間を閉塞してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅが５つ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。例えば、５つ未満、又は、６つ以上の複数の反射面を採用してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅが平板形状の反射面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。例えば、複数の反射面として曲面形状の反射面を採用してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅはそれぞれ直上の導光板１０（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の反射面３０ａ〜３０ｅは配光パターン中の光度が要求される部分に向けて反射するように構成（例えば複数の反射面３０ａ〜３０ｅの傾斜角度を調整する、当該反射面３０ａ〜３０ｅの形状を調整する）してもよい。
【００８４】
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】
【００８５】
１００…車両用灯具、１０…導光板ユニット、１１…導光板、１１ａ…基端部、１１ａ１…入射面（入光面）、１１ａ２…出射面、１１ａ３…裏面、１１ｂ…導光板本体、１１ｂ１…出射面、１１ｂ２…裏面、１１ｂ 導光板本体、１１ｂ３…プリズム面、１１ｂ４…プリズム面、１１ｃ…反射面、１１ｄ…プリズム、１２…光源、１２ａ…発光面、１３…表側反射シート、１３ａ…上端縁、１４…裏側反射シート、２０…投影レンズ、２１…出射面、２１ａ…シリンドリカルレンズ面、２１ｂ…右レンズ面、２１ｃ…左レンズ面、２２…入射面、３０…補助シェード（遮光シェード）、３１…反射面、４０…主シェード、４１…上端縁、５０…補助反射面、６０…プリズム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板を用いた車両用灯具に係り、特に水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なプロジェクタ型ヘッドランプに用いられているリフレクタに代え、導光板を用いた車両用灯具が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１９は、特許文献１に記載の車両用灯具２００を説明するための図である。
【０００４】
図１９（ａ）に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、導光板２１０、光源２２０及び投影レンズ２３０を備えている。導光板２１０の投影レンズ２３０とは反対側の裏面２１１には、輝度制御要素（図示せず）が形成されており、導光板２１０の投影レンズ２３０側には、出射面２１２が形成されている。
【０００５】
特許文献１に記載の車両用灯具においては、導光板２１０内部に入射して導光され、輝度制御要素に到達した光源２２０からの光線は当該輝度制御要素によって出射面２１２に向けて反射され、出射面２１２を透過し、これにより、出射面２１２のほぼ全域にわたって、図１９（ｂ）示すような輝度分布が形成される。この輝度分布は、投影レンズ２３０によって反転、拡大投影され、これにより、所定配光パターンが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４０７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、投影レンズ２３０としてシリンドリカルレンズ部を含む投影レンズを採用した場合、当該車両用灯具２００よって形成される配光パターンには、例えば、図１１に示すような水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１（グレアー光とも称される）が現れるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、図１９（ａ）に示すように、導光板２１０は平板形状の導光板であり、光源２２０はその導光板２１０の端面に対向した状態で配置されている関係上、出射面２１２上の水平線に対応するラインＬ近傍に光源２２０からの光線を集めることができないため、特許文献１で光源２２０として想定されているＬＥＤ光源の現状の明るさでは、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布を形成することができないという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献１には、導光板２１０を傾斜させた状態で配置した例が開示されているが、導光板２１０は平板形状の導光板であるため、車両用灯具２００の奥行き寸法をそれ以上短くすることができないという問題もある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具を提供することを第１の課題とする。
【００１１】
また、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能な、導光板を用いた車両用灯具を提供することを第２の課題とする。また、車両用灯具の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能な、導光板を用いた車両用灯具を提供することを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、可視光領域で透明な材料からなる導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、前記導光板は、基端部、前記基端部に対し、前記投影レンズの焦点近傍において前記投影レンズ側に折り曲げられた導光板本体、及び、反射面を含んでおり、前記基端部は、入射面、第１出射面及びその反対側の第１裏面を含んでおり、前記導光板本体は、第２出射面、その反対側の第２裏面、及び、プリズム面を含んでおり、前記入射面は、前記光源から照射される光線を前記導光板内部に入射させるための入光面であり、前記第１出射面及び第２出射面は、前記投影レンズ側に形成されており、前記第１裏面及び第２裏面は、前記投影レンズとは反対側に形成されており、前記反射面は、前記第１裏面と第２裏面の間、又は、前記第１裏面に形成されており、前記プリズム面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該プリズム面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように当該第１出射面及び第２出射面に向けて反射し、当該第１出射面及び第２出射面上に輝度分布を形成するためのレンズカット面であり、前記反射面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように前記投影レンズの焦点近傍に向けて反射し、前記第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面であり、前記投影レンズは、前記第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、さらに、前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、複数の反射面を導光板ユニットと投影レンズとの間に配置したことにより、第１出射面及び第２出射面から照射され、左右方向に広がる光線は、シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ入射することなく、複数の反射面に到達し、当該複数の反射面によって導光板に向けて反射される。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分に入射するのを防止することが可能となる。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光を防止することが可能となる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、水平線よりも上に幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンを得ることが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明によれば、複数の反射面を導光板ユニットと投影レンズとの間に配置したことにより、複数の反射面によって導光板に向けて反射された光線は、導光板本体内部に入射し、第２裏面等によって投影レンズに向けて反射され、投影レンズによって反転、拡大投影される配光パターンの一部を形成する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、左右方向に広がる光線等の再利用が可能となる。
【００１５】
また、請求項１に記載の発明によれば、導光板本体は、基端部に対し、投影レンズの焦点近傍において投影レンズ側に折り曲げられており、第１裏面と第２裏面の間（又は、第１裏面）には、反射面が形成されている。このため、入射面から導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した光源からの光線は、当該反射面によって第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズの焦点近傍に向けて反射され、第１出射面及び第２出射面から出射する。これにより、第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を含む輝度分布（ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布）が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布は投影レンズによって反転、拡大投影される。これにより、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能となる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明によれば、導光板本体は、基端部に対し、投影レンズの焦点近傍において投影レンズ側に折り曲げられている。このため、導光板本体の光軸方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の反射面はそれぞれ、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、複数の反射面はそれぞれ、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている。このため、シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、複数の反射面によってそれぞれの直上の導光板へ効率よく（無駄なく）入射させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水平線よりも上に幻惑光が現れない（又はほとんど現れない）、シリンドリカルレンズ部を含む投影レンズ及び導光板を用いた車両用灯具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の正面図、（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの正面図、（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの側面図である。
【図３】本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【図４】導光板本体１１ｂ（プリズム面１１ｂ３）を説明するための断面図である。
【図５】導光板本体１１ｂの第２出射面１１ｂ１から照射される光束のプリズム角αごとの指向特性（上下方向）を表すグラフである。
【図６】導光板本体１１ｂを、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に約４５°傾斜した姿勢で配置した例である。
【図７】反射面１１ｃ（楕円系反射面）を説明するための断面図である。
【図８】光源１２の虚像Ｆ０を説明するための図である。
【図９】導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明するための図である。
【図１０】第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）、及び、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）をプロットしたグラフである。
【図１１】実施形態の車両用灯具１００（主シェードおよび複数の反射面無し）によって形成される配光パターンの例である。
【図１２】シリンドリカルレンズ部２１ａの下側半分に入る光線の角度分布を説明するためのグラフである。
【図１３】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の側面図である。
【図１４】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の斜視図である。
【図１５】（ａ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の上面図、（ｂ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の正面図、（ｃ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の側面図、（ｄ）は、実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の底面図である。
【図１６】焦点ラインＦＬについて説明するための図である。
【図１７】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００により形成される配光パターンの例である。
【図１８】実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００の変形例である。
【図１９】従来の導光板を用いた車両用灯具を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の上面図、図１（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の正面図、図１（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの上面図、図１（ｂ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの正面図、図１（ｃ）は、本発明の実施形態である車両用灯具に用いられる導光板ユニットの側面図である。図３は、本発明の実施形態である車両用灯具の側面図である。
【００２３】
本実施形態の車両用灯具１００は、ヘッドランプやフォグランプに適用されるものであり、図１〜図３に示すように、導光板ユニット１０、投影レンズ２０などを備えている。本実施形態の車両用灯具１００においては、導光板ユニット１０（導光板１１）の投影レンズ２０側の面（第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１）に形成される輝度分布（光束発散度分布）が、投影レンズ２０によって反転、拡大投影されることで、所定配光パターンが形成されるようになっている。以下、本実施形態の車両用灯具１００をいわゆるプロジェクタ型のヘッドランプに適用した例について具体的に説明する。
【００２４】
まず、導光板ユニット１０について説明する。
【００２５】
導光板ユニット１０は、図２、図３に示すように、導光板１１、複数の光源１２、反射シート１３、１４などを備えている。
【００２６】
導光板１１は、図３に示すように、基端部１１ａ、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられた導光板本体１１ｂ、反射面１１ｃを含んでおり、可視光領域で透明な材料（アクリルやポリカーボネイトなどの透明又は半透明樹脂など）を射出成型することにより一体的に形成されている。このように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられているため、導光板本体の光軸方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具１００の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００２７】
基端部１１ａは、入射面１１ａ１、第１出射面１１ａ２、その反対側の第１裏面１１ａ３などを含んでいる。
【００２８】
入射面１１ａ１は、光源１２からの照射光（光線又は光束ともいう）を導光板１１内部に入射させるための入光面であり、例えば、図３に示す断面形状１１ａ１が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる水平面として、基端部１１ａの下端に形成されている。
【００２９】
第１出射面１１ａ２は、例えば、図３に示す断面形状１１ａ２が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる鉛直面として、基端部１１ａの投影レンズ２０側に形成されている。第１裏面１１ａ３は、例えば、図３に示す断面形状１１ａ３が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる鉛直面として、基端部１１ａの投影レンズ２０とは反対側に形成されている。図２、図３に示すように、第１出射面１１ａ２の一部は、表側反射シート１３で覆われており、第１裏面１１ａ３は、裏側反射シート１４で覆われている。
【００３０】
入射面１１ａ１には、図２、図３、図９に示すように、複数の光源１２（図９中、１２ａ〜１２ｄで示す）が光軸を上に向け、発光面１２ａを導光板１１の入射面１１ａ１に面接触させた状態で長手方向に沿って配置されており、例えば、透明樹脂などで当該入射面１１ａ１に固定されている。
【００３１】
光源１２は、例えば、白色（又はＲＧＢ三色）の一つ（又は複数）のＬＥＤチップをパッケージ化したＬＥＤパッケージなどのＬＥＤ光源（又は、冷陰極蛍光ランプ（CCFL））である。
【００３２】
本実施形態では、ｍａｘ光度を得るため、図９に示すように、投影レンズ２０の一方の回転軸ＡＸ（光軸）を含む鉛直断面上及び他方の回転軸ＡＸ（光軸）を含む鉛直断面上に、それぞれ光源１２ａ、１２ｂが配置されている。また、拡散された配光パターンを形成するため、一方の回転軸ＡＸ及び他方の回転軸ＡＸから内側にシフトした位置に光源１２ｃ、１２ｄが配置されている。
【００３３】
導光板本体１１ｂは、図３に示すように、第２出射面１１ｂ１、その反対側の第２裏面１１ｂ２、複数のプリズム面１１ｂ３（鋸歯形状のプリズムアレイ）などを含む平板形状の導光板であり、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に傾斜した姿勢で配置されている。なお、導光板本体１１ｂに入射した光線を全て出射させるため、図３に示すように、導光板本体１１ｂの断面形状は、先端に近づくにつれて先細りの形状となっている。
【００３４】
第２出射面１１ｂ１は、図３に示す断面形状１１ｂ１が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる傾斜面として、導光板本体１１ｂの投影レンズ２０側に形成されている。第２裏面１１ｂ２は、図３に示す断面形状１１ｂ２が長手方向（図３中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる傾斜面として、導光板本体１１ｂの投影レンズ２０とは反対側に形成されている。
【００３５】
複数のプリズム面１１ｂ３は、図４に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該複数のプリズム面１１ｂ３に到達した光源１２からの光線を、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に対する入射角が臨界角内となるように当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射し、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に輝度分布を形成するためのレンズカット面である。複数のプリズム面１１ｂ３は、例えば、図４に示す断面形状１１ｂ３が長手方向（図４中紙面に直交する方向。図２（ａ）中左右方向）に延びる平面形状のレンズカット面として、第２裏面１１ｂ２に上下方向に並列に形成されている。
【００３６】
次に、プリズム面１１ｂ３の作用について説明する。
【００３７】
導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、図４に示すように、各プリズム面１１ｂ３と第２出射面１１ｂ１で全反射を繰り返す。この光線の第２出射面１１ｂ１に対する入射角は、各プリズム面１１ｂ３で全反射されるごとに小さくなる。このため、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、やがて入射角が臨界角内に達し、その時点で第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたって、輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００３８】
第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される光線量は、プリズム面１１ｂ３のプリズム角α（頂角。図４参照）が大きくなるにつれて増加する。図５は、このことを表している。このため、プリズム面１１ｂ３のプリズム角αを調整することで、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたってヘッドランプに適した輝度分布（光束発散度分布）を形成することが可能となる。例えば、反射面１１ｃから離れるにつれ、プリズム角αを徐々に変化させることで、高輝度から低輝度に自然に変化する輝度分布を形成することが可能となる。また、プリズム面１１ｂ３のプリズム角αを調整することで、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたってヘッドランプ以外の例えばフォグランプに適した輝度分布（光束発散度分布）を形成することも可能となる。
【００３９】
次に、導光板本体１１ｂを基端部１１ａに対して傾斜させた技術的意義について説明する。
【００４０】
図５は、導光板本体１１ｂの第２出射面１１ｂ１から照射される光束のプリズム角αごとの指向特性（上下方向）を表すグラフであり、プリズム角α（＝微小、小、中、やや大、大、非常に大）ごとに指向特性が異なることを表している。
【００４１】
本実施形態においては、投影レンズ２０に入射する光線量を最大にするため、最大光度が他のプリズム角と比べて高いプリズム角α＝「やや大」のプリズム１１ｄを採用するとともに、図３、図６に示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に約４５°傾斜した姿勢で配置されている。
【００４２】
次に、反射面１１ｃの技術的意義について説明する。
【００４３】
反射面１１ｃは、図３などに示すように、第２裏面１１ｂ２と第１裏面１１ａ３の間に形成されている。
【００４４】
反射面１１ｃは、図７に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線を、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍に向けて反射し、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面である。反射面１１ｃは、ｍａｘ光度を得るため、例えば、光源１２の光軸を含む所定範囲に形成されている。反射面１１ｃは、例えば、第１焦点Ｆ１が光源１２近傍（例えば、図８に示す光源１２の虚像Ｆ０の中心近傍）に設定され、第２焦点Ｆ２が投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍に設定された楕円系反射面として形成されている（図３、図７参照）。
【００４５】
図８に示すように、光源１２（発光面１２ａ）から照射された光線は、入射面１１ａ１で内側に屈折する。この屈折した光線は、図８に示す虚像Ｆ０から照射されたとみなせる。第１焦点Ｆ１は、この光源１２の虚像Ｆ０の中心近傍に設定されている。このように、第１焦点Ｆ１を虚像Ｆ０の中心近傍に設定することで、第２焦点Ｆ２への集光性が上がり、Ｆ２付近の出射面がより高輝度になるため、高い最大光度が得られ、ヘッドランプに適した配光パターンを形成することが可能となる。なお、虚像Ｆ０の位置、大きさ及びピントの合い具合は入射面１１ａ１の形状及び第２出射面１１ｂ１の大きさなどから決まる。発光面１２ａが平面の場合、比較的ぼやけた像となる。
【００４６】
図７に示すように、導光板１１内部に入射して導光され、反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃで第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射され、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１を透過し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍（第２焦点Ｆ２）に集光する。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される。
【００４７】
例えば、図３、図７に示すように、第２焦点Ｆ２を投影レンズ２０の焦点Ｆ３に対してやや上側（例えば上側１ｍｍの位置）に設定した場合には、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の水平線に対応するラインＬよりも上側約１°の部分に、周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される（図１０参照）。この高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）は、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、水平線よりも下側部分（例えば下側約１°に対応する範囲）の光度が周囲の光度よりも高いすれ違いビームに適した配光パターンが形成される。
【００４８】
また、例えば、第２焦点Ｆ２を投影レンズ２０の焦点Ｆ３に設定した場合には、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の水平線と鉛直線の交点に対応する部分に、周囲の輝度よりも高い高輝度部分が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）は、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、水平線と鉛直線の交点近傍の光度が周囲の光度よりも高い走行ビームに適した配光パターンが形成される。なお、走行ビームに適した配光パターンを形成する場合、表側反射シート１３を省略するのが好ましい。
【００４９】
表側反射シート１３は、第１出射面１１ａ２から外部に透過した光源１２からの光線を反射し、再び導光板１１に入射させるための反射シートであり、図２、図３に示すように、第１出射面１１ａ２の水平線に対応するラインＬよりも下側を覆っている。裏側反射シート１４は、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２から外部に透過した光源１２からの光線を反射し、再び導光板本体１１ｂに入射させるための反射シートであり、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２を覆っている。このため、第１裏面１１ａ３及び第２裏面１１ｂ２などから外部に透過した光源１２からの光線は、各反射シート１３、１４によって再び導光板１１内部に戻されるため、光利用効率を向上させることが可能となる。各反射シート１３、１４は、例えば、銀、アルミなどの金属蒸着シート、発砲樹脂シートなどの高反射率シートである。なお、各反射シート１３、１４は、各面１１ａ３などに対して平行に配置するのが好ましい。
【００５０】
表側反射シート１３は、図２、図３に示すように、第１及び第２出射面１１ｂ１、１１ａ２から投影レンズ２０に向けて照射される光線の一部を遮蔽し、カットオフラインを形成するシェードの役割を兼ねている。表側反射シート１３にシェードの役割を持たせるため、当該表側反射シート１３の上端縁１３ａは、図２（ｂ）に示すように、水平線に対応するラインＬに沿って水平方向に伸びており、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍にＺ型の段差部が形成されている。このように、第１出射面１１ａ２は、水平線に対応するラインＬに沿って伸びる上端縁１３ａを有する表側反射シート１３で覆われているため、すれ違いビームに適した明瞭なカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。
【００５１】
なお、図１などに示すように、回転軸（光軸）が二つの投影レンズ２０においては、左側通行の場合、車両前方からみて左側の回転軸ＡＸ（光軸）に対応する箇所のみをＺ型の段差部に形成すればよい（図２（ｂ）参照）。このようにすれば、図２（ｂ）に示す導光板１１上の水平線に対応するラインＬ近傍から照射される光線は投影レンズ２０に入射しないため、当該光線が反対車線の水平線から上方に照射されることを防止することが可能となる。
【００５２】
次に、投影レンズ２０について説明する。
【００５３】
投影レンズ２０は、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであり、例えば、図１に示すように、出射面２１及びその反対側の入射面２２を含む長手方向（図１（ａ）中左右方向）に延びる中実のレンズ体である。投影レンズ２０は、可視光領域で透明な樹脂（例えば、アクリルやポリカーボネイトなどの透明又は半透明材料)を射出成型することにより又はガラスにより一体的に形成されている。
【００５４】
出射面２１は、シリンドリカルレンズ面２１ａ、右レンズ面２１ｂ及び左レンズ面２１ｃを含むレンズ面であり、入射面２２は、平面として形成されている。以下シリンドリカルレンズ面２１ａとその反対側の入射面２２との間のレンズ部を、シリンドリカルレンズ部２１ａと称することがある。また、右レンズ面２１ｂ（左レンズ面２１ｃ）とその反対側の入射面２２との間のレンズ部を、右レンズ部２１ｂ（左レンズ部２１ｃ）と称することがある。
【００５５】
シリンドリカルレンズ面２１ａは、長手方向（図１（ａ）中左右方向）に延びるシリンドリカルレンズ面であり、左右両端にそれぞれ右レンズ面２１ｂ、左レンズ面２１ｃが形成されている
右レンズ面２１ｂ及び左レンズ面２１ｃは、光軸を含む平面で切断された半球形状の非球面のレンズ面であり、シリンドリカルレンズ面２１ａの左右両端にそれぞれの切断面が段差なく面一に連続するレンズ面として形成されている。
【００５６】
上記構成の車両用灯具１００よれば、基端部１１ａから入射した各光源１２からの光線は、図４、図７に示すように、基端部１１ａの助走区間（第１出射面１１ａ２と第１裏面１１ａ３の間の基端部１１ａ）を通過することで輝度ムラが低減された後、導光板本体１１ｂに導光される（又は、反射面１１ｃに到達する）。
【００５７】
図４に示すように、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線は、各プリズム１１ｄと第２出射面１１ｂ１で全反射を繰り返す。この光線の第２出射面１１ｂ１に対する入射角は、各プリズム面１１ｂ３で全反射されるごとに小さくなる。このため、導光板本体１１ｂに導入された各光源１２からの光線は、やがて入射角が臨界角内に達し、その時点で第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射される。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１のほぼ全域にわたって、輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００５８】
一方、図７に示すように、反射面１１ｃに到達した各光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃで第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に向けて反射され、当該第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１を透過し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍（第２焦点Ｆ２）に集光する。これにより、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１に周囲の輝度よりも高い輝度部分が形成される。
【００５９】
以上のようにして、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１には、高輝度部分を含む輝度分布（光束発散度分布）が形成される。
【００６０】
なお、図４に示すように、基端部１１ａの第１出射面１１ａ２、並びに、第１裏面１１ａ３及び導光板本体１１ｂの第２裏面１１ｂ２から外部に透過した光線は、裏側反射シート１４（表側反射シート１３）によって再び導光板１１内部に戻され、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１から出射されるため、光利用効率を向上させることが可能となる。
【００６１】
次に、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明する。図９は、導光板本体１１ｂに導光された各光源１２からの光線の水平方向の動きについて説明するための図である。
【００６２】
図９に示すように、導光板１１内部に入射して導光される各光源１２からの光線は、表側反射シート１３により一部遮光された後、投影レンズ２０を透過し、左右レンズ面２１ｂ、２１ｃを透過した光線については回転軸ＡＸ側に集光する集光光として照射され、シリンドリカルレンズ部２１ａを透過した光線については左右方向に拡散する拡散光として照射される。
【００６３】
このため、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の輝度分布が投影レンズ２０によって反転、拡大投影されることによって形成される配光パターンは、明瞭なカットオフラインを有する左右方向にワイドで、かつ、水平線近傍の光度が周囲の光度よりも高いヘッドランプに適した配光パターンとなる。なお、拡散角はシリンドリカルレンズ部への入射角とほぼ同じであるため、シリンドリカルレンズ部を長手方向に長くすることで、左右方向により拡散する配光を得ることが可能となる。
【００６４】
本出願の発明者らは、所定プログラムを用いてシミュレーションを行った。その結果、鉛直方向については、図１０に示すように、上記構成の車両用灯具１００により形成される配光パターンが、ヘッドランプに適した配光パターンとなっていることを確認した。図１０は、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）、及び、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）をプロットしたグラフである。
【００６５】
図１０を参照すると、第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１の鉛直断面の光束発散度カーブ（シミュレーション値）が、従来の一般的なプロジェクタ型ヘッドランプの実測光度分布（実測値）とほぼ同じであること、すなわち、本実施形態の車両用灯具１００により形成される配光パターンが、鉛直方向については、ヘッドランプに適した配光パターンであること、を確認できる。
【００６６】
一方、本出願の発明者らは、所定プログラムを用いてシミュレーションを行い、上記構成の車両用灯具１００により形成される配光パターン（図１１参照）を観察した。その結果、水平方向については、当該配光パターンには、水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１（グレアー光とも称される）が現れることが判明した。図１１（ａ）は本実施形態の車両用灯具１００によって形成される配光パターンの例であり、図１１（ｂ）は本実施形態の車両用灯具１００のシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分から出射した光だけを取り出した配光パターンであって、左右両側３５度付近において水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１が現れていることを表している。これらの図より、幻惑光Ｐ１の出所がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分に入射した光が幻惑光Ｐ１を発生させることが明確なことが明らかになった。
【００６７】
本出願の発明者らは、この幻惑光Ｐ１が現れる原因について鋭意検討した。その結果、第１に、プリズム面１１ｂ３は左右方向に延びたリニア形状であるため（図４等参照）、各光源１２ａ〜１２ｂ（点光源ともいえる）からの光線は、導光板本体１１ｂ内部においても、導光板本体１１ｂ（第１及び第２出射面１１ａ２、１１ｂ１）から照射された後においても、各光源１２ａ〜１２ｄを中心に放射状に広がること（図９参照）、第２に、この放射状に広がる光線のうち、左右方向に広がる光線（以下単に左右方向に広がる光線と称する）がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分（図１中の斜線で示す領域）に入射すること、第３に、この左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因して、シリンドリカルレンズ部２１ａから当該光線が斜め上向きに照射され、水平線Ｈよりも上に幻惑光Ｐ１が現れること、を見出した。
【００６８】
そして、本出願の発明者らは、上記知見に基づきさらに検討を進めた結果、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線（左右方向に広がる光線を含む）を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に反射面を配置すれば、第１に、当該左右方向に広がる光線が当該反射面で遮光され、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射するのを防止できるため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光Ｐ１を防止することが可能となり、第２に、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線（左右方向に広がる光線を含む）が当該反射面で反射されて導光板本体１１ｂに入射することとなるため、当該左右方向に広がる光線の再利用が可能となる、との着想を得た。
【００６９】
しかし、本出願の発明者らが、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射する光線の角度分布を測定した結果、第１に、当該光線の角度分布は、図１２に示すように、光軸ＡＸ（図１３に矢印Ａで示した、基点がＺ０、先端がＺ３５のＺ軸）上の各範囲（Ｚ０〜５、Ｚ５〜１０、Ｚ１０〜Ｚ１５、Ｚ１５〜２０、Ｚ２０〜２５）ごとに異なっていること、第２に、これに起因して、単一の反射面を用いるだけでは、当該シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射する光線を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に効率よく（無駄なく）入射させることができないこと、を見出した。なお、図１２中横軸の角度は、図１３に示した０°と９０°との間の角度に対応している。
【００７０】
本実施形態では、上記知見等に基づき、Ｚ軸上の各範囲（Ｚ０〜５、Ｚ５〜１０、Ｚ１０〜Ｚ１５、Ｚ１５〜２０、Ｚ２０〜２５）それぞれに到達する光線を導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）に効率よく（無駄なく）入射させるため、図１３、図１４、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に、Ｚ軸上の各範囲それぞれに対応する位置に複数の反射面３０ａ〜３０ｅを配置した。
【００７１】
各反射面３０ａ〜３０ｅは、図１５（ａ）等に示すように、シリンドリカルレンズ部２１ａの軸方向長さ寸法とほぼ同じ長さ寸法の、シリンドリカルレンズ部２１ａの軸方向（図１５（ａ）中左右方向）に延びる平板形状の反射面である。各反射面３０ａ〜３０ｅは、当該各反射面３０ａ〜３０ｅに到達した導光板本体１１ｂ（第２出射面１１ｂ１）から照射された光線（特にピーク光度を含む光線）を、当該各反射面３０ａ〜３０ｅ直上の導光板１０（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている。
【００７２】
明瞭なカットオフラインを形成する場合には、図１４、図１５（ａ）〜（ｄ）等に示すように、各反射面３０ａ〜３０ｅの両側に、それぞれ左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの焦点ラインＦＬに沿って延びる上端縁４１を有する主シェード４０を配置するのが望ましい。焦点ラインＦＬとは、例えば図１６に示すように、左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの光軸ＡＸ（回転軸）を含む水平面（又は当該水平面に対して平行な水平面）に含まれ、かつ、光軸ＡＸ（回転軸）に対する傾斜角度が異なる複数の平行光線（図１６は複数の平行光線Ｌ１〜Ｌ４を例示）を、左右レンズ部２１ｂ、２１ｃの出射面側から当該左右レンズ部２１ｂ、２１ｃに入射させ、入射面２２側から出射させた場合に形成される焦点群のことである。この焦点ラインＦＬに、上端縁４１を沿わせた状態で主シェード４０を配置することで、明瞭なカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。但し、複数の反射面３０ａ〜３０ｅを設置せずに、主シェード４０のみを配置したとしても、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）にある幻惑光Ｐ１は消失せず、複数の反射面３０ａ〜３０ｅを設置してはじめて幻惑光Ｐ１は解消することが可能となる。
【００７３】
本実施形態の車両用灯具１００によれば、上記構成の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置したことにより（図１３〜図１５参照）、導光板１０（第１出射面１１ａ１及び第２出射面１１ｂ１）から照射され、左右方向に広がる光線（図９参照）は、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することなく、複数の反射面３０ａ〜３０ｅに到達し、当該複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射される。このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分に入射するのを防止することが可能となる。 このため、当該左右方向に広がる光線がシリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ入射することに起因する幻惑光Ｐ１を防止することが可能となる（図１７参照）。すなわち、本実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によれば、水平線Ｈよりも上に幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンを得ることが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。
【００７４】
図１７は、本実施形態の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によって形成される配光パターンの例である。図１７を参照すると、当該複数の反射面３０ａ〜３０ｅを用いた車両用灯具１００によって形成される配光パターンには水平線Ｈよりも幻惑光が現れず、ヘッドランプに適した配光パターンが得られることが分かる。
【００７５】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、上記構成の複数の反射面３０ａ〜３０ｅを導光板ユニット１０と投影レンズ２０との間に配置したことにより（図１３〜図１５参照）、複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射された光線は、導光板本体１１ｂ内部に入射し、第２裏面１１ｂ２（又はその外側の裏側反射シート１４）によって投影レンズ２０に向けて反射され、投影レンズ２０によって反転、拡大投影される配光パターン（図１７参照）の一部（水平線Ｈ以下に左右方向、上下方向にワイドな配光パターンとして現れる）を形成する。すなわち、本実施形態の車両用灯具１００によれば、左右方向に広がる光線等の再利用が可能となる。
【００７６】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、図３などに示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点Ｆ３近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられており、第１裏面１１ａ３と第２裏面１１ｂ２の間には楕円系反射面としての反射面１１ｃが形成されている。このため、図７に示すように、入射面１１ａ１から導光板１１内部に入射して導光され、当該反射面１１ｃに到達した光源１２からの光線は、当該反射面１１ｃによって第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１（主に第１出射面１１ａ２）に対する入射角が臨界角内となるように投影レンズ２０の焦点Ｆ３（第２焦点Ｆ２）近傍に向けて反射され、第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１から出射する。これにより、第１出射面１１ａ２及び第２出射面１１ｂ１上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を含む輝度分布（ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンに対応する高輝度部分を含む輝度分布）が形成される。この高輝度部分を含む輝度分布は投影レンズ２０によって反転、拡大投影される。これにより、ヘッドランプに要求される最大光度を含む配光パターンを形成することが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、図３などに示すように、導光板本体１１ｂは、基端部１１ａに対し、投影レンズ２０の焦点近傍において投影レンズ２０側に折り曲げられている。このため、導光板本体１１ｂの光軸ＡＸ方向の寸法を短くすることが可能となる。このため、車両用灯具１００の奥行き寸法を従来以上に短くすることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態の車両用灯具１００によれば、複数の反射面３０ａ〜３０ｅはそれぞれ、当該反射面３０ａ〜３０ｅに到達した前記シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面３０ａ〜３０ｅ直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されている（図１３等参照）。このため、シリンドリカルレンズ部２１ａの光軸ＡＸよりも下側半分へ向かう光線を、複数の反射面３０ａ〜３０ｅによってそれぞれの直上の導光板１０（の第２出射面１１ｂ１）へ効率よく（無駄なく）入射させることが可能となる。
【００７９】
次に、変形例について説明する。
【００８０】
上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅ同士の間にスペースが形成されている例について説明したが（図１３、図１４等参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、図１８に示すように、複数の反射面３０ａ〜３０ｅ同士の間を閉塞してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅが５つ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。例えば、５つ未満、又は、６つ以上の複数の反射面を採用してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅが平板形状の反射面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。例えば、複数の反射面として曲面形状の反射面を採用してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、複数の反射面３０ａ〜３０ｅはそれぞれ直上の導光板１０（第２出射面１１ｂ１）に向けて反射するように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の反射面３０ａ〜３０ｅは配光パターン中の光度が要求される部分に向けて反射するように構成（例えば複数の反射面３０ａ〜３０ｅの傾斜角度を調整する、当該反射面３０ａ〜３０ｅの形状を調整する）してもよい。
【００８４】
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】
【００８５】
１００…車両用灯具、１０…導光板ユニット、１１…導光板、１１ａ…基端部、１１ａ１…入射面（入光面）、１１ａ２…出射面、１１ａ３…裏面、１１ｂ…導光板本体、１１ｂ１…出射面、１１ｂ２…裏面、１１ｂ 導光板本体、１１ｂ３…プリズム面、１１ｂ４…プリズム面、１１ｃ…反射面、１１ｄ…プリズム、１２…光源、１２ａ…発光面、１３…表側反射シート、１３ａ…上端縁、１４…裏側反射シート、２０…投影レンズ、２１…出射面、２１ａ…シリンドリカルレンズ面、２１ｂ…右レンズ面、２１ｃ…左レンズ面、２２…入射面、３０…補助シェード（遮光シェード）、３１…反射面、４０…主シェード、４１…上端縁、５０…補助反射面、６０…プリズム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域で透明な材料からなる導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、
前記導光板は、基端部、前記基端部に対し、前記投影レンズの焦点近傍において前記投影レンズ側に折り曲げられた導光板本体、及び、反射面を含んでおり、
前記基端部は、入射面、第１出射面及びその反対側の第１裏面を含んでおり、
前記導光板本体は、第２出射面、その反対側の第２裏面、及び、プリズム面を含んでおり、
前記入射面は、前記光源から照射される光線を前記導光板内部に入射させるための入光面であり、
前記第１出射面及び第２出射面は、前記投影レンズ側に形成されており、
前記第１裏面及び第２裏面は、前記投影レンズとは反対側に形成されており、
前記反射面は、前記第１裏面と第２裏面の間、又は、前記第１裏面に形成されており、 前記プリズム面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該プリズム面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように当該第１出射面及び第２出射面に向けて反射し、当該第１出射面及び第２出射面上に輝度分布を形成するためのレンズカット面であり、
前記反射面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように前記投影レンズの焦点近傍に向けて反射し、前記第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面であり、
前記投影レンズは、前記第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、
さらに、
前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記複数の反射面は、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項１】
可視光領域で透明な材料からなる導光板、光源及び投影レンズを備えた車両用灯具において、
前記導光板は、基端部、前記基端部に対し、前記投影レンズの焦点近傍において前記投影レンズ側に折り曲げられた導光板本体、及び、反射面を含んでおり、
前記基端部は、入射面、第１出射面及びその反対側の第１裏面を含んでおり、
前記導光板本体は、第２出射面、その反対側の第２裏面、及び、プリズム面を含んでおり、
前記入射面は、前記光源から照射される光線を前記導光板内部に入射させるための入光面であり、
前記第１出射面及び第２出射面は、前記投影レンズ側に形成されており、
前記第１裏面及び第２裏面は、前記投影レンズとは反対側に形成されており、
前記反射面は、前記第１裏面と第２裏面の間、又は、前記第１裏面に形成されており、 前記プリズム面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該プリズム面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように当該第１出射面及び第２出射面に向けて反射し、当該第１出射面及び第２出射面上に輝度分布を形成するためのレンズカット面であり、
前記反射面は、前記入射面から前記導光板内部に入射して導光され、当該反射面に到達した前記光源からの光線を、前記第１出射面及び第２出射面に対する入射角が臨界角内となるように前記投影レンズの焦点近傍に向けて反射し、前記第１出射面及び第２出射面上に周囲の輝度よりも高い高輝度部分を形成するための反射面であり、
前記投影レンズは、前記第１出射面及び第２出射面上に形成された輝度分布を反転、拡大投影し、所定配光パターンを形成するためのレンズであって、少なくともシリンドリカルレンズ部を含んでおり、
さらに、
前記導光板と前記投影レンズとの間に配置され、前記導光板から照射された前記光源からの光線のうち、前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を前記導光板に向けて反射するための複数の反射面を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記複数の反射面は、当該反射面に到達した前記シリンドリカルレンズ部の光軸よりも下側半分へ向かう光線を、当該反射面直上の導光板に向けて反射するように、傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２０５４１８（Ｐ２０１０−２０５４１８Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４６２２５（Ｐ２００９−４６２２５）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【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２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【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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