車両用照明灯具
【課題】面状光源を有する直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その配光パターンの光度分布に自由度を持たせ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにする。
【解決手段】面状光源としての発光面１４Ａからの直射光を、凸レンズ１２で偏向制御する構成とする。その際、発光面１４Ａの下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２で構成し、その交点を凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１を光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置する。そして、凸レンズにおける第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２の各々で、発光面１４Ａからの光を、第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２の各々と平行な方向に偏向拡散させる構成とする。
【解決手段】面状光源としての発光面１４Ａからの直射光を、凸レンズ１２で偏向制御する構成とする。その際、発光面１４Ａの下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２で構成し、その交点を凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１を光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置する。そして、凸レンズにおける第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２の各々で、発光面１４Ａからの光を、第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２の各々と平行な方向に偏向拡散させる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、発光素子における発光面等の面状光源を有する車両用照明灯具に関するものであり、特に、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するための光照射を行うように構成された車両用照明灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用照明灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
例えば「特許文献１」には、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された発光素子とを備え、この発光素子からの直射光を凸レンズで偏向制御するように構成された、いわゆる直射型の車両用照明灯具が記載されている。
【０００４】
そして、この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子の前方近傍に配置された遮光部により、発光素子からの直射光の一部を遮蔽して、上端部に水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようになっている。
【０００５】
また「特許文献２」には、上記「特許文献１」に記載された遮光部の代わりに導光体が配置された車両用照明灯具が記載されている。すなわち、この車両用照明灯具においては、発光素子からの光を、導光体に対して後方側から入射させ、その前端面から凸レンズへ向けて出射させるように構成されている。
【０００６】
そして、この「特許文献２」に記載された車両用照明灯具においては、その導光体の光出射面を水平および斜めカットオフラインに対応する中心角（具体的には中心角１９５°）で形状しておくことにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８７９４６号公報
【特許文献２】特開２００６−６６３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子および遮光部により、また、上記「特許文献２」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子および導光体の光出射面により、それぞれ中心角１９５°の発光面からなる面状光源が凸レンズの後側焦点面に配置された構成となっている。
【０００９】
このような車両用照明灯具においては、凸レンズの後側焦点面に形成される面状光源の形状が、そのまま凸レンズにより車両前方へ投影されるので、上端部に水平および斜め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はできるものの、その配光パターンの光度分布は、面状光源の輝度分布によって一義的に決まってしまう。
【００１０】
このため、上記従来の車両用照明灯具においては、配光パターンの光度分布の自由度に乏しい、という問題がある。
【００１１】
また、上記従来の車両用照明灯具においては、配光パターンの外周縁形状のうち、水平および斜めカットオフライン以外の部分についても、面状光源の投影により、その輪郭が比較的明瞭に現れてしまうので、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまう、という問題がある。
【００１２】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、面状光源を有する直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、面状光源の下端縁形状およびその配置に工夫を施すとともに、この面状光源からの直射光を偏向制御する凸レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１４】
すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、上記面状光源からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記面状光源の下端縁が、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺と第２辺とで構成されており、
この面状光源が、上記第１辺と上記第２辺との交点を上記凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、上記第１辺を上記光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されており、
上記凸レンズにおける一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されており、
上記凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１５】
上記「面状光源」は、面状に発光する光源であれば、その発光面の表面形状は平面であってもよいし曲面であってもよい。
【００１６】
また、この「面状光源」の具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオード等の発光素子における発光面、１次光源からの光が導かれた導光体の光出射面、放電バルブの管球に所定の窓部を残して遮光塗料を塗布した場合におけるその窓部、等が採用可能である。
【００１７】
上記「第１辺」および「第２辺」は、互いに鈍角（すなわち９０°よりも大きくかつ１８０°よりも小さい角度）をなして各々直線状に延びるように形成されていれば、その挟角の具体的な値は特に限定されるものではない。
【００１８】
上記「凸レンズ」は、第１および第２レンズ領域のみで構成されていてもよいし、第１および第２レンズ領域とそれ以外の領域とで構成されていてもよい。
【００１９】
上記「第１レンズ領域」は、面状光源からの光を第１辺と平行な方向（すなわち水平方向）に偏向拡散させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００２０】
上記「第２レンズ領域」は、面状光源からの光を第２辺と平行な方向に偏向拡散させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００２１】
上記「偏向拡散させる」とは、偏向のみを行う態様、拡散のみを行う態様、偏向および拡散を行う態様、のいずれかであることを意味するものである。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、面状光源からの直射光を、凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されているが、その面状光源の下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺および第２辺で構成されており、そして、この面状光源は、これら第１辺と第２辺との交点を凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、その第１辺を光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００２３】
すなわち、面状光源は凸レンズの後側焦点近傍において前向きに配置されているので、その反転投影像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、この面状光源の下端縁は、第１辺が光軸を含む水平面上に位置しており、かつ、互いに鈍角をなす第１辺と第２辺との交点が凸レンズの後側焦点に位置しているので、凸レンズが仮に通常の凸レンズであったとすると、面状光源の反転投影像は、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸との交点を通る水平線上およびこの水平線に対して傾斜した傾斜線上に、その上端縁が位置するようにして形成されることとなる。
【００２４】
その際、本願発明においては、凸レンズにおける一部の領域が、面状光源からの光を第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されるとともに、凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、面状光源からの光を第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されているので、第１レンズ領域からの出射光により、上端部に水平カットオフラインを有する第１の配光パターンが形成されるとともに、第２レンズ領域からの出射光により、上端部に斜めカットオフラインを有する第２の配光パターンが形成されることとなる。そして、これらを合成した配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンが形成されることとなる。
【００２５】
しかも、これら第１および第２の配光パターンは、第１および第２レンズ領域の偏向拡散の度合をそれぞれ適宜調整することにより、その光度分布を任意に調整することができ、これにより灯具全体の配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができる。また、従来のように、面状光源の輪郭が明瞭に現れて、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００２６】
このように本願発明によれば、面状光源を有する直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる。
【００２７】
上記構成において、凸レンズにおける第１および第２レンズ領域以外の少なくとも一部の領域を、面状光源からの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域として構成し、これにより、面状光源からの光を、第１および第２レンズ領域の各々からの出射光よりも側方まで拡散させる構成とすれば、この第３レンズ領域からの出射光により、上端部に水平カットオフラインを有する拡散配光パターンが第３の配光パターンとして形成されることとなる。したがって、この第３の配光パターンの形成により、灯具全体の配光パターンとして滑らかな光度分布を有する広拡散の配光パターンを形成することができる。
【００２８】
その際、この第３レンズ領域の配置は特に限定されるものではないが、これを第１および第２レンズ領域の下方側に配置すれば、この第３レンズ領域から出射する面状光源からの光を下方へ拡散させるようにした場合においても、凸レンズからの出射角があまり大きくならないようにすることができる。そしてこれにより、第３の配光パターンを、水平方向に拡散するとともに下方にも拡散する配光パターンとして形成することも容易に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る車両用照明灯具１０を示す正面図であり、図２は、図１のII-II 線断面図である。
【００３２】
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２と、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を支持する金属プレート１６と、この金属プレート１６および凸レンズ１２を固定支持するベース部材１８とからなり、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっている。
【００３３】
そして、この車両用照明灯具１０は、光軸調整が完了した段階では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。
【００３４】
凸レンズ１２は、前方側表面１２ａが凸面で後方側表面１２ｂが平面の平凸非球面レンズに近い形状を有する凸レンズであって、光軸Ａｘ上に配置されている。
【００３５】
この凸レンズ１２は、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する全領域が、第１レンズ領域１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が、第２レンズ領域１２Ｚ２として構成されている。
【００３６】
その際、この凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を有しているが、上記鉛直面に沿った断面形状以外の断面形状は、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を幾分変形させた形状を有している。したがって、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆとは、正確には、光軸Ａｘを含む鉛直面内における後側焦点のことである。この凸レンズ１２の前方側表面１２ａの詳細については後述する。
【００３７】
この凸レンズ１２は、その外周縁部が平板状に形成されており、この環状の平板部１２ｃにおいてベース部材１８に位置決め固定されている。
【００３８】
発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、横長五角形の発光面１４Ａを有する構成となっている。
【００３９】
図３（ａ）は、この発光素子１４を詳細に示す正面図である。
【００４０】
同図に示すように、この発光素子１４は、４つの発光チップ１４ａと、この発光チップ１４ａを支持する基板１４ｂとを備えた構成となっている。
【００４１】
４つの発光チップ１４ａは、いずれも１ｍｍ角程度の正方形の外形形状を有しており、水平方向に１列で互いに密接するようにして前向きに配置されている。そして、これら４つの発光チップ１４ａの表面には、蛍光薄膜１４ｃが、その全域にわたって形成されている。さらに、この蛍光薄膜１４ｃの表面の一部には、遮光膜１４ｄが形成されている。
【００４２】
この遮光膜１４ｄは、灯具正面視において、４つの発光チップ１４ａの右下隅角部分に、横長楔状に形成されている。その際、この遮光膜１４ｄの上端縁は、４つの発光チップ１４ａの下端縁における左右方向の中央に位置する点から、下端縁に対して所定角度θ（具体的にはθ＝１５°）上向きに傾斜した斜め方向に延びる直線で構成されている。
【００４３】
このように横長矩形状の蛍光薄膜１４ｃの表面の一部に横長楔状の遮光膜１４ｄが形成されることにより、横長五角形の発光面１４Ａが面状光源として形成され、その下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角（具体的には１６５°）をなして各々直線状に延びることとなる。すなわち、この発光面１４Ａの下端縁は、蛍光薄膜１４ｃの下端縁に位置して水平方向に延びる部分が、第１辺１４Ａ１として構成されるとともに、遮光膜１４ｄの上端縁に位置する部分が、この第１辺１４Ａ１に対して所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びる第２辺１４Ａ２として構成されることとなる。
【００４４】
そして、この発光素子１４は、図１に示すように、その発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１を、光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点を、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるようにして、前向きに配置されている。このとき、第２辺１４Ａ２は、自車線側（すなわち左側（灯具正面視では右側））へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びることとなる。
【００４５】
図４は、凸レンズ１２を発光面１４Ａと共に示す正面図であり、図５は、その斜視図である。
【００４６】
凸レンズ１２は、発光面１４Ａからの光を、その第１レンズ領域１２Ｚ１において、水平方向に偏向拡散させるとともに、その第２レンズ領域１２Ｚ２において、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に偏向拡散させるように構成されている。
【００４７】
これを実現するため、凸レンズ１２における前方側表面１２ａのうち、第１レンズ領域１２Ｚ１に位置する部分は、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに、第２レンズ領域１２Ｚ２に位置する部分は、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されている。
【００４８】
水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、該領域１２Ｚ１ａに到達した発光面１４Ａからの光を、水平方向に拡散する光として出射させる領域である。一方、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、該領域１２Ｚ２ａに到達した発光面１４Ａからの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる領域である。
【００４９】
その際、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａにおける出射光の拡散制御は、該水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。
【００５０】
すなわち、この水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、図４に示すように、上下方向に等間隔で水平方向に延びる複数の曲線Ｌ１ｃと、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａと斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとの境界線Ｂの上端点から下端点にかけて子午線状に延びる複数の曲線Ｌ１ｍとで形成される複数のセルＣ１に区分けされており、これら各セルＣ１毎に光出射方向が設定されている。
【００５１】
具体的には、図４において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ１においては、出射光の向きを右向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ１においては、出射光の向きを左向きとし、その中間に位置するセルＣ１においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ１から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ１まで、出射光の向きを水平面内において徐々に変化させるようになっている。
【００５２】
一方、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａにおける出射光の拡散制御についても、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの場合と同様、該斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａの各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。
【００５３】
すなわち、この斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、図４に示すように、複数のセルＣ２に区分けされており、これら各セルＣ２毎に光出射方向が設定されている。ただし、この斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａにおいては、複数のセルＣ２に区分けする曲線Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍが、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの曲線Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍに対して、灯具正面視において角度θ分だけ光軸Ａｘ回りに反時計方向に傾斜するようにして延びている。
【００５４】
そして、図４において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ２においては、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿って僅かに左向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ２においては、出射光の向きをやや大きい角度で左向きとし、その中間に位置するセルＣ２においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ２から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ２まで、出射光の向きを、水平面に対して角度θ傾斜した傾斜平面内において徐々に変化させるようになっている。
【００５５】
なお、図４において各セルＣ１、Ｃ２の中心位置から延びる矢印は、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点（すなわち凸レンズ１２の後側焦点Ｆの位置）から凸レンズ１２に入射した光が、各セルＣ１、Ｃ２から出射する向きを示すものである。
【００５６】
このように凸レンズ１２の前方側表面１２ａを形成することにより、この前方側表面１２ａは水平方向拡散領域１２Ｚ１ａと斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとの境界線Ｂにおいて不連続な表面形状となり、この境界線Ｂが稜線として形成されることとなる。
【００５７】
図６は、本実施形態に係る車両用照明灯具１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＡを透視的に示す図である。
【００５８】
同図に示すように、この配光パターンＰＡは、２点鎖線で示すロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として形成される配光パターンであって、第１の配光パターンＰＡ１と第２の配光パターンＰＡ２との合成配光パターンとして形成されている。そして、この配光パターンＰＡと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ１が形成されるようになっている。
【００５９】
このロービーム用配光パターンＰＬ１は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。その際、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線に対して、対向車線側に水平カットオフラインＣＬ１が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインＣＬ２が形成されており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。そして、このロービーム用配光パターンＰＬ１においては、エルボ点Ｅを左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されるようになっている。
【００６０】
配光パターンＰＡ１は、第１レンズ領域１２Ｚ１の水平方向拡散領域１２Ｚ１ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁ＰＡ１ａを水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＡ２は、第２レンズ領域１２Ｚ２の斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁ＰＡ２ａを斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬ１のホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の重複部分により形成されるようになっている。
【００６１】
図７（ａ）は、配光パターンＰＡ１を詳細に示す図であり、同図（ｂ）は、配光パターンＰＡ２を詳細に示す図である。
【００６２】
これらの図に示すように、凸レンズ１２が仮に通常の平凸非球面レンズであったとすると、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、エルボ点Ｅの位置（すなわち仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点）に、その上端縁を構成する水平部Ｉｏ１と傾斜部Ｉｏ２との交点が位置するようにして形成されることとなる。これは、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置していることによるものである。そして、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆから水平方向に延びているので、反転投影像Ｉｏの上端縁における水平部Ｉｏ１は、極めて高い明暗比で水平方向に延びるものとなる。また、発光面１４Ａの下端縁における第２辺１４Ａ２は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆから自車線側へ向けて水平面から所定角度θ上向きに傾斜した方向に延びているので、反転投影像Ｉｏの上端縁における傾斜部Ｉｏ２は、極めて高い明暗比でエルボ点Ｅから対向車線側へ向けて水平面から所定角度θ下向きに傾斜した方向に延びるものとなる。
【００６３】
実際には、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されているので、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａからの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に引き伸ばした配光パターンとして、水平方向に延びる配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、斜め方向拡散領域からの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばした配光パターンとして、上記斜め方向に延びる配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。
【００６４】
図７（ａ）においては、配光パターンＰＡ１の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ１の重ね合わせで示している。
【００６５】
この配光パターンＰＡ１は、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏを、水平方向に関して、左右両方向に引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁における水平部Ｉｏ１が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とが一致しているので、この配光パターンＰＡ１の上端縁ＰＡ１ａは明暗比が極めて高いものとなり、これにより水平カットオフラインＣＬ１は鮮明なものとなる。
【００６６】
一方、図７（ｂ）においては、配光パターンＰＡ２の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ２の重ね合わせで示している。
【００６７】
この配光パターンＰＡ２は、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏを、自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁における傾斜部Ｉｏ２が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とが一致しているので、この配光パターンＰＡ２の上端縁ＰＡ２ａは明暗比が極めて高いものとなり、これにより斜めカットオフラインＣＬ２は鮮明なものとなる。
【００６８】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、面状光源としての発光面１４Ａからの直射光を、凸レンズ１２で偏向制御することにより、ロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するように構成されているが、その発光面１４Ａの下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２で構成されており、そして、この発光面１４Ａは、これら第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点を凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１を光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００６９】
すなわち、発光面１４Ａは凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍において前向きに配置されているので、その反転投影像Ｉｏが灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、この発光面１４Ａの下端縁は、第１辺１４Ａ１が光軸Ａｘを含む水平面上に位置しており、かつ、互いに鈍角をなす第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点が凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置しているので、凸レンズ１２が仮に通常の凸レンズであったとすると、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点を通る水平線上およびこの水平線に対して上向きに傾斜した傾斜線上に、その上端縁Ｉｏ１、Ｉｏ２が位置するようにして形成されることとなる。
【００７０】
その際、本実施形態においては、凸レンズ１２における、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、発光面１４Ａからの光を第１辺１４Ａ１と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、発光面１４Ａからの光を第２辺１４Ａ２と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域１２Ｚ２として構成されているので、第１レンズ領域１２Ｚ１からの出射光により、上端部に水平カットオフラインＣＬ１となる上端縁ＰＡ１ａを有する第１の配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、第２レンズ領域１２Ｚ２からの出射光により、上端部に斜めカットオフラインＣＬ２となる上端縁ＰＡ２ａを有する第２の配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。そして、これらを合成した配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡが形成されることとなる。
【００７１】
しかも、これら第１および第２の配光パターンＰＡ１、ＰＡ２は、第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２の偏向拡散の度合をそれぞれ適宜調整することにより、その光度分布を任意に調整することができ、これにより灯具全体の配光パターンＰＡの光度分布に自由度を持たせることができる。また、従来のように、面状光源の輪郭が明瞭に現れて、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまうのを未然に防止することができる。特に、凸レンズ１２が仮に通常の凸レンズであったとした場合に形成される発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、その輪郭における左右両側の部分が、車両前方路面において略前後方向に延びる明暗のスジとなって形成されてしまうこととなるが、配光パターンＰＡは、その左右方向の光度分布が滑らかに変化するものとなっているので、このような明暗のスジの発生を未然に防止することができる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、面状光源としての発光面１４Ａを光源とする直射型の車両用照明灯具１０において、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するようにした上で、その配光パターンＰＡの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる。
【００７３】
その際、本実施形態においては、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するように構成されているにもかかわらず、光源光束の利用効率を高めることができ、しかも、これを小型でかつ簡単な灯具構成により実現することができる。
【００７４】
特に本実施形態においては、凸レンズ１２の前方側表面１２ａにおける、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して、対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに、自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００７５】
すなわち、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、その出射光を左右両方向へ拡散させる構成となっているが、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、その出射光を自車線側へ向けて拡散させる構成となっている。その際、仮に、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域として構成されていたとすると、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が大きくなるので、この前方側表面１２ａにおいて内面反射する光の割合が多くなってしまい、その分だけ光源光束の損失となってしまうこととなる。その点、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されたものとすれば、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が小さくなるので、この前方側表面１２ａで内面反射する光の割合が少なくなり、これにより光源光束の利用効率を高めることができる。
【００７６】
次に、上記第１実施形態の変形例について説明する。
【００７７】
上記第１実施形態においては、横長五角形の発光面１４Ａが、４つの発光チップ１４ａの表面の全域にわたって蛍光薄膜１４ｃを形成するとともに、この蛍光薄膜１４ｃの表面における右下隅角部分に横長楔状の遮光膜１４ｄを形成することにより構成されているものとして説明したが、図３（ｂ）に示すように、４つの発光チップ１４ａの表面における右下隅角部分を横長楔状に残して蛍光薄膜１１４ｃを形成することにより、互いに鈍角をなす第１辺１１４Ａ１および第２辺１１４Ａ２を有する発光面１１４Ａを構成することも可能である。
【００７８】
また、上記第１実施形態のように、横長五角形の発光面１４Ａで面状光源を構成する代わりに、図８（ａ）に斜視図で示すように、導光体２１４の光出射面２１４Ａで面状光源を構成すること、あるいは、同図（ｂ）に要部断面図で示すように、放電バルブ３１２の管球３１４に形成された窓部３１４Ａで面状光源を構成することも可能である。
【００７９】
その際、同図（ａ）に示す導光体２１４においては、その後端面２１４ｂに、発光素子等の１次光源２１２が取り付けられており、その前端面が、互いに鈍角をなす第１辺２１４Ａ１および第２辺２１４Ａ２を有する光出射面２１４Ａとして構成されている。そして、この導光体２１４においては、その後端面２１４ｂから入射した１次光源２１２からの光を、その光出射面２１４Ａに導いて、この光出射面２１４Ａから出射させるように構成されている。
【００８０】
一方、同図（ｂ）に示す放電バルブ３１２においては、その放電室を形成する管球３１４が透光性セラミックス製の円筒管として構成されており、この管球３１４の外周面に、横長五角形の窓部３１４Ａを残すようにして遮光塗料が塗布された構成となっている。その際、この窓部３１４Ａは、側面視において、互いに鈍角をなす第１辺３１４Ａ１および第２辺３１４Ａ２を有する構成となっている。そして、この放電バルブ３１２は、そのバルブ軸Ａｘ１を光軸Ａｘと直交させるようにして水平に配置された状態で用いられるようになっている。
【００８１】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００８２】
図９は、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０の要部を示す、図５と同様の図である。
【００８３】
同図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０は、その基本的な構成は第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様であるが、その凸レンズ４１２の形状が、第１実施形態の場合と異なっている。
【００８４】
本実施形態の凸レンズ４１２は、その上半部（すなわち光軸Ａｘを含む水平面よりも上方側の部分）の構成は、第１実施形態の凸レンズ１２と同様であるが、その下半部の構成が、第１実施形態の凸レンズ１２とは異なっている。
【００８５】
すなわち、この凸レンズ４１２の上半部は、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、第１実施形態の第１レンズ領域１２Ｚ１と同様の第１レンズ領域４１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、第１実施形態の第２レンズ領域１２Ｚ２と同様の第２レンズ領域４１２Ｚ２として構成されている。一方、この凸レンズ４１２の下半部は、発光面１４Ａからの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域４１２Ｚ３として構成されている。
【００８６】
その際、この凸レンズ４１２の後方側表面４１２ｂは、第１実施形態の凸レンズ１２の場合と同様、光軸Ａｘと直交する平面で構成されているが、その前方側表面４１２ａの形状が、第１実施形態の凸レンズ１２の場合とは異なったものとなっている。
【００８７】
すなわち、この凸レンズ４１２における前方側表面４１２ａのうち、第３レンズ領域４１２Ｚ３に位置する部分は、水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａとして構成されており、発光面１４Ａからの光を、同図に矢印で示すように、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２の水平および斜め方向拡散領域４１２Ｚ１ａ、４１２Ｚ２ａの各々からの出射光よりも側方まで拡散させるようになっている。
【００８８】
これを実現するため、この水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａは、その水平面に沿った断面形状が、通常の平凸非球面レンズの前方側表面の場合よりも、曲率が小さい略円弧状の曲線で構成されており、これにより、該水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａに到達した発光面１４Ａからの光を、光軸Ａｘから左右両側に離れるに従って光軸に対して大きい水平方向偏向角で出射させるようになっている。
【００８９】
さらに、この凸レンズ４１２の第３レンズ領域４１２Ｚ３は、発光面１４Ａからの光を、同図に矢印で示すように、水平方向だけでなく下方向にも多少拡散させるようになっている。
【００９０】
これを実現するため、水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａは、その鉛直面に沿った断面形状が、通常の平凸非球面レンズの前方側表面の場合よりも、曲率がやや小さい略円弧状の曲線で構成されており、これにより、該水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａに到達した発光面１４Ａからの光を、光軸Ａｘから下方側に離れるに従って光軸に対して大きい下方向偏向角で出射させるようになっている。
【００９１】
なお、この凸レンズ４１２の上半部には、その外周縁部に環状の平板部４１２ｃが形成されているが、その下半部には、このような平板部４１２ｃは形成されておらず、第３レンズ領域４１２Ｚ３が凸レンズ４１２の最外周縁まで延びるように形成されている。
【００９２】
図１０は、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＢを透視的に示す図である。
【００９３】
同図に示すように、この配光パターンＰＢは、２点鎖線で示すロービーム用配光パターンＰＬ２の一部として形成される配光パターンであって、第１の配光パターンＰＢ１と第２の配光パターンＰＢ２と第３の配光パターンＰＢ３との合成配光パターンとして形成されている。そして、この配光パターンＰＢと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ２が形成されるようになっている。
【００９４】
このロービーム用配光パターンＰＬ２は、第１実施形態のロービーム用配光パターンＰＬ１と同様、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有しており、そのエルボ点Ｅを左寄りに囲むようにしてホットゾーンＨＺが形成されている。
【００９５】
配光パターンＰＢ１は、第１レンズ領域４１２Ｚ１の水平方向拡散領域４１２Ｚ１ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＢ２は、第２レンズ領域４１２Ｚ２の斜め方向拡散領域４１２Ｚ２ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬ２のホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＢ１、ＰＢ２の重複部分により形成されるようになっている。
【００９６】
配光パターンＰＢ３は、第３レンズ領域４１２Ｚ３の水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。その際、この配光パターンＰＢ３は、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも左右両側に大きく拡がるとともに、これら配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも下方側まで拡がるようにして形成されている。
【００９７】
本実施形態においても、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３の合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＢが形成されることとなる。
【００９８】
その際、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２は。第１実施形態の第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２に対して、その大きさが半減しているので、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２は、第１実施形態の配光パターンＰＡ１、ＰＡ２に対して明るさが半減したものとなるが、第３レンズ領域４１２Ｚ３からの出射光により、これら配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも左右拡散角が大きくかつ下方へも拡散する配光パターンＰＢ３が形成されているので、灯具全体の配光パターンＰＢとして滑らかな光度分布を有する広拡散の配光パターンを形成することができ、かつ、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２の下端縁の明暗比を緩和することができる。そしてこれにより、車両前方路面に配光ムラが生じてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００９９】
しかも、この第３レンズ領域４１２Ｚ３は、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２の下方側に配置されているので、この第３レンズ領域４１２Ｚ３から出射する発光面１４Ａからの光を下方へ拡散させるように構成されているにもかかわらず、その水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａからの出射角があまり大きくならないようにすることができる。そしてこれにより、配光パターンＰＢ３を、水平方向に拡散するとともに下方に拡散する配光パターンとして形成することが容易に可能となる。
【０１００】
なお、上記各実施形態においては、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂが平面で構成されているものとして説明したが、凸面あるいは凹面で構成されたものとすることも可能である。
【０１０１】
また、上記各実施形態においては、その車両用照明灯具１０、４１０からの光照射により形成される配光パターンＰＡ、ＰＢが、左配光のロービーム用配光パターンＰＬ１、ＰＬ２の一部として形成される場合について説明したが、右配光のロービーム用配光パターンの一部として形成される場合においても、各車両用照明灯具１０、４１０の構成をそれぞれ左右反転させた構成とすれば、上記各実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
なお、上記各実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】（ａ）は、上記車両用照明灯具の発光素子を詳細に示す正面図、（ｂ）は、その変形例を示す正面図
【図４】上記車両用照明灯具の凸レンズを発光面と共に示す正面図
【図５】上記車両用照明灯具の凸レンズを発光面と共に示す斜視図
【図６】上記車両用照明灯具から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図
【図７】（ａ）は、上記配光パターンの一部を構成する第１の配光パターンを詳細に示す図、（ｂ）は、上記配光パターンの他の部分を構成する第２の配光パターンを詳細に示す図
【図８】（ａ）は、上記第１実施形態の面状光源の変形例を示す斜視図、（ｂ）は、上記第１実施形態の面状光源の他の変形例を示す要部断面図
【図９】上記第２実施形態に係る車両用照明灯具の要部を示す、図５と同様の図
【図１０】上記第２実施形態に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図
【符号の説明】
【０１０４】
１０、４１０ 車両用照明灯具
１２、４１２ 凸レンズ
１２Ｚ１、４１２Ｚ１ 第１レンズ領域
１２Ｚ１ａ、４１２Ｚ１ａ 水平方向拡散領域
１２Ｚ２、４１２Ｚ２ 第２レンズ領域
１２Ｚ２ａ、４１２Ｚ２ａ 斜め方向拡散領域
１２ａ、４１２ａ 前方側表面
１２ｂ、４１２ｂ 後方側表面
１４ 発光素子
１４Ａ、１１４Ａ 面状光源としての発光面
１４Ａ１、１１４Ａ１、２１４Ａ１、３１４Ａ１ 第１辺
１４Ａ２、１１４Ａ２、２１４Ａ２、３１４Ａ２ 第２辺
１４ａ 発光チップ
１４ｂ 基板
１４ｃ、１１４ｃ 蛍光薄膜
１４ｄ 遮光膜
１６ 金属プレート
１２ｃ、４１２ｃ 平板部
１８ ベース部材
２１２ １次光源
２１４ 導光体
２１４Ａ 面状光源としての光出射面
２１４ｂ 後端面
３１２ 放電バルブ
３１４ 管球
３１４Ａ 面状光源としての窓部
４１２Ｚ３ 第３レンズ領域
４１２Ｚ３ａ 水平方向広拡散領域
Ａｘ 光軸
Ａｘ１ バルブ軸
Ｂ 境界線
Ｃ１、Ｃ２ セル
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ ホットゾーン
Ｉｏ 反転投影像
Ｉｏ１ 水平部
Ｉｏ２ 傾斜部
Ｉｚ１、Ｉｚ２ 反転投影像
Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍ 曲線
ＰＡ、ＰＢ 配光パターン
ＰＡ１、ＰＢ１ 第１の配光パターン
ＰＡ１ａ、ＰＡ２ａ 上端縁
ＰＡ２、ＰＢ２ 第２の配光パターン
ＰＢ３ 第３の配光パターン
ＰＬ１、ＰＬ２ ロービーム用配光パターン
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、発光素子における発光面等の面状光源を有する車両用照明灯具に関するものであり、特に、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するための光照射を行うように構成された車両用照明灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用照明灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
例えば「特許文献１」には、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された発光素子とを備え、この発光素子からの直射光を凸レンズで偏向制御するように構成された、いわゆる直射型の車両用照明灯具が記載されている。
【０００４】
そして、この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子の前方近傍に配置された遮光部により、発光素子からの直射光の一部を遮蔽して、上端部に水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようになっている。
【０００５】
また「特許文献２」には、上記「特許文献１」に記載された遮光部の代わりに導光体が配置された車両用照明灯具が記載されている。すなわち、この車両用照明灯具においては、発光素子からの光を、導光体に対して後方側から入射させ、その前端面から凸レンズへ向けて出射させるように構成されている。
【０００６】
そして、この「特許文献２」に記載された車両用照明灯具においては、その導光体の光出射面を水平および斜めカットオフラインに対応する中心角（具体的には中心角１９５°）で形状しておくことにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８７９４６号公報
【特許文献２】特開２００６−６６３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子および遮光部により、また、上記「特許文献２」に記載された車両用照明灯具においては、その発光素子および導光体の光出射面により、それぞれ中心角１９５°の発光面からなる面状光源が凸レンズの後側焦点面に配置された構成となっている。
【０００９】
このような車両用照明灯具においては、凸レンズの後側焦点面に形成される面状光源の形状が、そのまま凸レンズにより車両前方へ投影されるので、上端部に水平および斜め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はできるものの、その配光パターンの光度分布は、面状光源の輝度分布によって一義的に決まってしまう。
【００１０】
このため、上記従来の車両用照明灯具においては、配光パターンの光度分布の自由度に乏しい、という問題がある。
【００１１】
また、上記従来の車両用照明灯具においては、配光パターンの外周縁形状のうち、水平および斜めカットオフライン以外の部分についても、面状光源の投影により、その輪郭が比較的明瞭に現れてしまうので、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまう、という問題がある。
【００１２】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、面状光源を有する直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、面状光源の下端縁形状およびその配置に工夫を施すとともに、この面状光源からの直射光を偏向制御する凸レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１４】
すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、上記面状光源からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記面状光源の下端縁が、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺と第２辺とで構成されており、
この面状光源が、上記第１辺と上記第２辺との交点を上記凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、上記第１辺を上記光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されており、
上記凸レンズにおける一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されており、
上記凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１５】
上記「面状光源」は、面状に発光する光源であれば、その発光面の表面形状は平面であってもよいし曲面であってもよい。
【００１６】
また、この「面状光源」の具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオード等の発光素子における発光面、１次光源からの光が導かれた導光体の光出射面、放電バルブの管球に所定の窓部を残して遮光塗料を塗布した場合におけるその窓部、等が採用可能である。
【００１７】
上記「第１辺」および「第２辺」は、互いに鈍角（すなわち９０°よりも大きくかつ１８０°よりも小さい角度）をなして各々直線状に延びるように形成されていれば、その挟角の具体的な値は特に限定されるものではない。
【００１８】
上記「凸レンズ」は、第１および第２レンズ領域のみで構成されていてもよいし、第１および第２レンズ領域とそれ以外の領域とで構成されていてもよい。
【００１９】
上記「第１レンズ領域」は、面状光源からの光を第１辺と平行な方向（すなわち水平方向）に偏向拡散させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００２０】
上記「第２レンズ領域」は、面状光源からの光を第２辺と平行な方向に偏向拡散させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００２１】
上記「偏向拡散させる」とは、偏向のみを行う態様、拡散のみを行う態様、偏向および拡散を行う態様、のいずれかであることを意味するものである。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、面状光源からの直射光を、凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成されているが、その面状光源の下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺および第２辺で構成されており、そして、この面状光源は、これら第１辺と第２辺との交点を凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、その第１辺を光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００２３】
すなわち、面状光源は凸レンズの後側焦点近傍において前向きに配置されているので、その反転投影像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、この面状光源の下端縁は、第１辺が光軸を含む水平面上に位置しており、かつ、互いに鈍角をなす第１辺と第２辺との交点が凸レンズの後側焦点に位置しているので、凸レンズが仮に通常の凸レンズであったとすると、面状光源の反転投影像は、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸との交点を通る水平線上およびこの水平線に対して傾斜した傾斜線上に、その上端縁が位置するようにして形成されることとなる。
【００２４】
その際、本願発明においては、凸レンズにおける一部の領域が、面状光源からの光を第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されるとともに、凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、面状光源からの光を第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されているので、第１レンズ領域からの出射光により、上端部に水平カットオフラインを有する第１の配光パターンが形成されるとともに、第２レンズ領域からの出射光により、上端部に斜めカットオフラインを有する第２の配光パターンが形成されることとなる。そして、これらを合成した配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンが形成されることとなる。
【００２５】
しかも、これら第１および第２の配光パターンは、第１および第２レンズ領域の偏向拡散の度合をそれぞれ適宜調整することにより、その光度分布を任意に調整することができ、これにより灯具全体の配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができる。また、従来のように、面状光源の輪郭が明瞭に現れて、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００２６】
このように本願発明によれば、面状光源を有する直射型の車両用照明灯具において、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした上で、その配光パターンの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる。
【００２７】
上記構成において、凸レンズにおける第１および第２レンズ領域以外の少なくとも一部の領域を、面状光源からの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域として構成し、これにより、面状光源からの光を、第１および第２レンズ領域の各々からの出射光よりも側方まで拡散させる構成とすれば、この第３レンズ領域からの出射光により、上端部に水平カットオフラインを有する拡散配光パターンが第３の配光パターンとして形成されることとなる。したがって、この第３の配光パターンの形成により、灯具全体の配光パターンとして滑らかな光度分布を有する広拡散の配光パターンを形成することができる。
【００２８】
その際、この第３レンズ領域の配置は特に限定されるものではないが、これを第１および第２レンズ領域の下方側に配置すれば、この第３レンズ領域から出射する面状光源からの光を下方へ拡散させるようにした場合においても、凸レンズからの出射角があまり大きくならないようにすることができる。そしてこれにより、第３の配光パターンを、水平方向に拡散するとともに下方にも拡散する配光パターンとして形成することも容易に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る車両用照明灯具１０を示す正面図であり、図２は、図１のII-II 線断面図である。
【００３２】
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された凸レンズ１２と、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を支持する金属プレート１６と、この金属プレート１６および凸レンズ１２を固定支持するベース部材１８とからなり、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっている。
【００３３】
そして、この車両用照明灯具１０は、光軸調整が完了した段階では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。
【００３４】
凸レンズ１２は、前方側表面１２ａが凸面で後方側表面１２ｂが平面の平凸非球面レンズに近い形状を有する凸レンズであって、光軸Ａｘ上に配置されている。
【００３５】
この凸レンズ１２は、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する全領域が、第１レンズ領域１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する全領域が、第２レンズ領域１２Ｚ２として構成されている。
【００３６】
その際、この凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を有しているが、上記鉛直面に沿った断面形状以外の断面形状は、平凸非球面レンズにおける前方側表面の断面形状を幾分変形させた形状を有している。したがって、この凸レンズ１２の後側焦点Ｆとは、正確には、光軸Ａｘを含む鉛直面内における後側焦点のことである。この凸レンズ１２の前方側表面１２ａの詳細については後述する。
【００３７】
この凸レンズ１２は、その外周縁部が平板状に形成されており、この環状の平板部１２ｃにおいてベース部材１８に位置決め固定されている。
【００３８】
発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、横長五角形の発光面１４Ａを有する構成となっている。
【００３９】
図３（ａ）は、この発光素子１４を詳細に示す正面図である。
【００４０】
同図に示すように、この発光素子１４は、４つの発光チップ１４ａと、この発光チップ１４ａを支持する基板１４ｂとを備えた構成となっている。
【００４１】
４つの発光チップ１４ａは、いずれも１ｍｍ角程度の正方形の外形形状を有しており、水平方向に１列で互いに密接するようにして前向きに配置されている。そして、これら４つの発光チップ１４ａの表面には、蛍光薄膜１４ｃが、その全域にわたって形成されている。さらに、この蛍光薄膜１４ｃの表面の一部には、遮光膜１４ｄが形成されている。
【００４２】
この遮光膜１４ｄは、灯具正面視において、４つの発光チップ１４ａの右下隅角部分に、横長楔状に形成されている。その際、この遮光膜１４ｄの上端縁は、４つの発光チップ１４ａの下端縁における左右方向の中央に位置する点から、下端縁に対して所定角度θ（具体的にはθ＝１５°）上向きに傾斜した斜め方向に延びる直線で構成されている。
【００４３】
このように横長矩形状の蛍光薄膜１４ｃの表面の一部に横長楔状の遮光膜１４ｄが形成されることにより、横長五角形の発光面１４Ａが面状光源として形成され、その下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角（具体的には１６５°）をなして各々直線状に延びることとなる。すなわち、この発光面１４Ａの下端縁は、蛍光薄膜１４ｃの下端縁に位置して水平方向に延びる部分が、第１辺１４Ａ１として構成されるとともに、遮光膜１４ｄの上端縁に位置する部分が、この第１辺１４Ａ１に対して所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びる第２辺１４Ａ２として構成されることとなる。
【００４４】
そして、この発光素子１４は、図１に示すように、その発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１を、光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点を、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるようにして、前向きに配置されている。このとき、第２辺１４Ａ２は、自車線側（すなわち左側（灯具正面視では右側））へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びることとなる。
【００４５】
図４は、凸レンズ１２を発光面１４Ａと共に示す正面図であり、図５は、その斜視図である。
【００４６】
凸レンズ１２は、発光面１４Ａからの光を、その第１レンズ領域１２Ｚ１において、水平方向に偏向拡散させるとともに、その第２レンズ領域１２Ｚ２において、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に偏向拡散させるように構成されている。
【００４７】
これを実現するため、凸レンズ１２における前方側表面１２ａのうち、第１レンズ領域１２Ｚ１に位置する部分は、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに、第２レンズ領域１２Ｚ２に位置する部分は、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されている。
【００４８】
水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、該領域１２Ｚ１ａに到達した発光面１４Ａからの光を、水平方向に拡散する光として出射させる領域である。一方、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、該領域１２Ｚ２ａに到達した発光面１４Ａからの光を、水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に拡散する光として出射させる領域である。
【００４９】
その際、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａにおける出射光の拡散制御は、該水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。
【００５０】
すなわち、この水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、図４に示すように、上下方向に等間隔で水平方向に延びる複数の曲線Ｌ１ｃと、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａと斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとの境界線Ｂの上端点から下端点にかけて子午線状に延びる複数の曲線Ｌ１ｍとで形成される複数のセルＣ１に区分けされており、これら各セルＣ１毎に光出射方向が設定されている。
【００５１】
具体的には、図４において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ１においては、出射光の向きを右向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ１においては、出射光の向きを左向きとし、その中間に位置するセルＣ１においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ１から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ１まで、出射光の向きを水平面内において徐々に変化させるようになっている。
【００５２】
一方、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａにおける出射光の拡散制御についても、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの場合と同様、該斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａの各位置毎に出射光の向きを設定することにより行われるようになっている。
【００５３】
すなわち、この斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、図４に示すように、複数のセルＣ２に区分けされており、これら各セルＣ２毎に光出射方向が設定されている。ただし、この斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａにおいては、複数のセルＣ２に区分けする曲線Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍが、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａの曲線Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍに対して、灯具正面視において角度θ分だけ光軸Ａｘ回りに反時計方向に傾斜するようにして延びている。
【００５４】
そして、図４において矢印で示すように、境界線Ｂに近いセルＣ２においては、出射光の向きを曲線Ｌ２ｃに沿って僅かに左向きとし、凸レンズ１２の外周縁に近いセルＣ２においては、出射光の向きをやや大きい角度で左向きとし、その中間に位置するセルＣ２においては、その中間の向きとするようになっている。その際、各段毎に、境界線Ｂに隣接するセルＣ２から凸レンズ１２の外周縁に隣接するセルＣ２まで、出射光の向きを、水平面に対して角度θ傾斜した傾斜平面内において徐々に変化させるようになっている。
【００５５】
なお、図４において各セルＣ１、Ｃ２の中心位置から延びる矢印は、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点（すなわち凸レンズ１２の後側焦点Ｆの位置）から凸レンズ１２に入射した光が、各セルＣ１、Ｃ２から出射する向きを示すものである。
【００５６】
このように凸レンズ１２の前方側表面１２ａを形成することにより、この前方側表面１２ａは水平方向拡散領域１２Ｚ１ａと斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとの境界線Ｂにおいて不連続な表面形状となり、この境界線Ｂが稜線として形成されることとなる。
【００５７】
図６は、本実施形態に係る車両用照明灯具１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＡを透視的に示す図である。
【００５８】
同図に示すように、この配光パターンＰＡは、２点鎖線で示すロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として形成される配光パターンであって、第１の配光パターンＰＡ１と第２の配光パターンＰＡ２との合成配光パターンとして形成されている。そして、この配光パターンＰＡと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ１が形成されるようになっている。
【００５９】
このロービーム用配光パターンＰＬ１は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。その際、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線に対して、対向車線側に水平カットオフラインＣＬ１が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインＣＬ２が形成されており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。そして、このロービーム用配光パターンＰＬ１においては、エルボ点Ｅを左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されるようになっている。
【００６０】
配光パターンＰＡ１は、第１レンズ領域１２Ｚ１の水平方向拡散領域１２Ｚ１ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁ＰＡ１ａを水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＡ２は、第２レンズ領域１２Ｚ２の斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁ＰＡ２ａを斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬ１のホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＡ１、ＰＡ２の重複部分により形成されるようになっている。
【００６１】
図７（ａ）は、配光パターンＰＡ１を詳細に示す図であり、同図（ｂ）は、配光パターンＰＡ２を詳細に示す図である。
【００６２】
これらの図に示すように、凸レンズ１２が仮に通常の平凸非球面レンズであったとすると、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、エルボ点Ｅの位置（すなわち仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点）に、その上端縁を構成する水平部Ｉｏ１と傾斜部Ｉｏ２との交点が位置するようにして形成されることとなる。これは、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点が、凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置していることによるものである。そして、発光面１４Ａの下端縁における第１辺１４Ａ１は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆから水平方向に延びているので、反転投影像Ｉｏの上端縁における水平部Ｉｏ１は、極めて高い明暗比で水平方向に延びるものとなる。また、発光面１４Ａの下端縁における第２辺１４Ａ２は、凸レンズ１２の後側焦点Ｆから自車線側へ向けて水平面から所定角度θ上向きに傾斜した方向に延びているので、反転投影像Ｉｏの上端縁における傾斜部Ｉｏ２は、極めて高い明暗比でエルボ点Ｅから対向車線側へ向けて水平面から所定角度θ下向きに傾斜した方向に延びるものとなる。
【００６３】
実際には、凸レンズ１２の前方側表面１２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されているので、上記仮想鉛直スクリーン上には、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａからの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に引き伸ばした配光パターンとして、水平方向に延びる配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、斜め方向拡散領域からの出射光により、反転投影像Ｉｏを水平方向に対して自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばした配光パターンとして、上記斜め方向に延びる配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。
【００６４】
図７（ａ）においては、配光パターンＰＡ１の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ１の重ね合わせで示している。
【００６５】
この配光パターンＰＡ１は、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏを、水平方向に関して、左右両方向に引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁における水平部Ｉｏ１が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とが一致しているので、この配光パターンＰＡ１の上端縁ＰＡ１ａは明暗比が極めて高いものとなり、これにより水平カットオフラインＣＬ１は鮮明なものとなる。
【００６６】
一方、図７（ｂ）においては、配光パターンＰＡ２の拡がりの様子を、複数の反転投影像Ｉｚ２の重ね合わせで示している。
【００６７】
この配光パターンＰＡ２は、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏを、自車線側へ向けて所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に引き伸ばした配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ｉｏの上端縁における傾斜部Ｉｏ２が延びる方向と反転投影像Ｉｏが引き伸ばされる方向とが一致しているので、この配光パターンＰＡ２の上端縁ＰＡ２ａは明暗比が極めて高いものとなり、これにより斜めカットオフラインＣＬ２は鮮明なものとなる。
【００６８】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、面状光源としての発光面１４Ａからの直射光を、凸レンズ１２で偏向制御することにより、ロービーム用配光パターンＰＬ１の一部として、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するように構成されているが、その発光面１４Ａの下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺１４Ａ１および第２辺１４Ａ２で構成されており、そして、この発光面１４Ａは、これら第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点を凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置させるとともに、その第１辺１４Ａ１を光軸Ａｘを含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００６９】
すなわち、発光面１４Ａは凸レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍において前向きに配置されているので、その反転投影像Ｉｏが灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に形成されることとなるが、この発光面１４Ａの下端縁は、第１辺１４Ａ１が光軸Ａｘを含む水平面上に位置しており、かつ、互いに鈍角をなす第１辺１４Ａ１と第２辺１４Ａ２との交点が凸レンズ１２の後側焦点Ｆに位置しているので、凸レンズ１２が仮に通常の凸レンズであったとすると、発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、上記仮想鉛直スクリーン上において、該仮想鉛直スクリーンと光軸Ａｘとの交点を通る水平線上およびこの水平線に対して上向きに傾斜した傾斜線上に、その上端縁Ｉｏ１、Ｉｏ２が位置するようにして形成されることとなる。
【００７０】
その際、本実施形態においては、凸レンズ１２における、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、発光面１４Ａからの光を第１辺１４Ａ１と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、発光面１４Ａからの光を第２辺１４Ａ２と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域１２Ｚ２として構成されているので、第１レンズ領域１２Ｚ１からの出射光により、上端部に水平カットオフラインＣＬ１となる上端縁ＰＡ１ａを有する第１の配光パターンＰＡ１が形成されるとともに、第２レンズ領域１２Ｚ２からの出射光により、上端部に斜めカットオフラインＣＬ２となる上端縁ＰＡ２ａを有する第２の配光パターンＰＡ２が形成されることとなる。そして、これらを合成した配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡが形成されることとなる。
【００７１】
しかも、これら第１および第２の配光パターンＰＡ１、ＰＡ２は、第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２の偏向拡散の度合をそれぞれ適宜調整することにより、その光度分布を任意に調整することができ、これにより灯具全体の配光パターンＰＡの光度分布に自由度を持たせることができる。また、従来のように、面状光源の輪郭が明瞭に現れて、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまうのを未然に防止することができる。特に、凸レンズ１２が仮に通常の凸レンズであったとした場合に形成される発光面１４Ａの反転投影像Ｉｏは、その輪郭における左右両側の部分が、車両前方路面において略前後方向に延びる明暗のスジとなって形成されてしまうこととなるが、配光パターンＰＡは、その左右方向の光度分布が滑らかに変化するものとなっているので、このような明暗のスジの発生を未然に防止することができる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、面状光源としての発光面１４Ａを光源とする直射型の車両用照明灯具１０において、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するようにした上で、その配光パターンＰＡの光度分布に自由度を持たせることができ、かつ、車両前方路面に大きな配光ムラが生じてしまわないようにすることができる。
【００７３】
その際、本実施形態においては、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＡを形成するように構成されているにもかかわらず、光源光束の利用効率を高めることができ、しかも、これを小型でかつ簡単な灯具構成により実現することができる。
【００７４】
特に本実施形態においては、凸レンズ１２の前方側表面１２ａにおける、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して、対向車線側に位置する領域が水平方向拡散領域１２Ｚ１ａとして構成されるとともに、自車線側に位置する領域が斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００７５】
すなわち、水平方向拡散領域１２Ｚ１ａは、その出射光を左右両方向へ拡散させる構成となっているが、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａは、その出射光を自車線側へ向けて拡散させる構成となっている。その際、仮に、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域として構成されていたとすると、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が大きくなるので、この前方側表面１２ａにおいて内面反射する光の割合が多くなってしまい、その分だけ光源光束の損失となってしまうこととなる。その点、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、斜め方向拡散領域１２Ｚ２ａとして構成されたものとすれば、凸レンズ１２の前方側表面１２ａでの出射光の屈折角が小さくなるので、この前方側表面１２ａで内面反射する光の割合が少なくなり、これにより光源光束の利用効率を高めることができる。
【００７６】
次に、上記第１実施形態の変形例について説明する。
【００７７】
上記第１実施形態においては、横長五角形の発光面１４Ａが、４つの発光チップ１４ａの表面の全域にわたって蛍光薄膜１４ｃを形成するとともに、この蛍光薄膜１４ｃの表面における右下隅角部分に横長楔状の遮光膜１４ｄを形成することにより構成されているものとして説明したが、図３（ｂ）に示すように、４つの発光チップ１４ａの表面における右下隅角部分を横長楔状に残して蛍光薄膜１１４ｃを形成することにより、互いに鈍角をなす第１辺１１４Ａ１および第２辺１１４Ａ２を有する発光面１１４Ａを構成することも可能である。
【００７８】
また、上記第１実施形態のように、横長五角形の発光面１４Ａで面状光源を構成する代わりに、図８（ａ）に斜視図で示すように、導光体２１４の光出射面２１４Ａで面状光源を構成すること、あるいは、同図（ｂ）に要部断面図で示すように、放電バルブ３１２の管球３１４に形成された窓部３１４Ａで面状光源を構成することも可能である。
【００７９】
その際、同図（ａ）に示す導光体２１４においては、その後端面２１４ｂに、発光素子等の１次光源２１２が取り付けられており、その前端面が、互いに鈍角をなす第１辺２１４Ａ１および第２辺２１４Ａ２を有する光出射面２１４Ａとして構成されている。そして、この導光体２１４においては、その後端面２１４ｂから入射した１次光源２１２からの光を、その光出射面２１４Ａに導いて、この光出射面２１４Ａから出射させるように構成されている。
【００８０】
一方、同図（ｂ）に示す放電バルブ３１２においては、その放電室を形成する管球３１４が透光性セラミックス製の円筒管として構成されており、この管球３１４の外周面に、横長五角形の窓部３１４Ａを残すようにして遮光塗料が塗布された構成となっている。その際、この窓部３１４Ａは、側面視において、互いに鈍角をなす第１辺３１４Ａ１および第２辺３１４Ａ２を有する構成となっている。そして、この放電バルブ３１２は、そのバルブ軸Ａｘ１を光軸Ａｘと直交させるようにして水平に配置された状態で用いられるようになっている。
【００８１】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００８２】
図９は、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０の要部を示す、図５と同様の図である。
【００８３】
同図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０は、その基本的な構成は第１実施形態に係る車両用照明灯具１０と同様であるが、その凸レンズ４１２の形状が、第１実施形態の場合と異なっている。
【００８４】
本実施形態の凸レンズ４１２は、その上半部（すなわち光軸Ａｘを含む水平面よりも上方側の部分）の構成は、第１実施形態の凸レンズ１２と同様であるが、その下半部の構成が、第１実施形態の凸レンズ１２とは異なっている。
【００８５】
すなわち、この凸レンズ４１２の上半部は、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して対向車線側に位置する領域が、第１実施形態の第１レンズ領域１２Ｚ１と同様の第１レンズ領域４１２Ｚ１として構成されるとともに、光軸Ａｘを含む鉛直面に関して自車線側に位置する領域が、第１実施形態の第２レンズ領域１２Ｚ２と同様の第２レンズ領域４１２Ｚ２として構成されている。一方、この凸レンズ４１２の下半部は、発光面１４Ａからの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域４１２Ｚ３として構成されている。
【００８６】
その際、この凸レンズ４１２の後方側表面４１２ｂは、第１実施形態の凸レンズ１２の場合と同様、光軸Ａｘと直交する平面で構成されているが、その前方側表面４１２ａの形状が、第１実施形態の凸レンズ１２の場合とは異なったものとなっている。
【００８７】
すなわち、この凸レンズ４１２における前方側表面４１２ａのうち、第３レンズ領域４１２Ｚ３に位置する部分は、水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａとして構成されており、発光面１４Ａからの光を、同図に矢印で示すように、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２の水平および斜め方向拡散領域４１２Ｚ１ａ、４１２Ｚ２ａの各々からの出射光よりも側方まで拡散させるようになっている。
【００８８】
これを実現するため、この水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａは、その水平面に沿った断面形状が、通常の平凸非球面レンズの前方側表面の場合よりも、曲率が小さい略円弧状の曲線で構成されており、これにより、該水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａに到達した発光面１４Ａからの光を、光軸Ａｘから左右両側に離れるに従って光軸に対して大きい水平方向偏向角で出射させるようになっている。
【００８９】
さらに、この凸レンズ４１２の第３レンズ領域４１２Ｚ３は、発光面１４Ａからの光を、同図に矢印で示すように、水平方向だけでなく下方向にも多少拡散させるようになっている。
【００９０】
これを実現するため、水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａは、その鉛直面に沿った断面形状が、通常の平凸非球面レンズの前方側表面の場合よりも、曲率がやや小さい略円弧状の曲線で構成されており、これにより、該水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａに到達した発光面１４Ａからの光を、光軸Ａｘから下方側に離れるに従って光軸に対して大きい下方向偏向角で出射させるようになっている。
【００９１】
なお、この凸レンズ４１２の上半部には、その外周縁部に環状の平板部４１２ｃが形成されているが、その下半部には、このような平板部４１２ｃは形成されておらず、第３レンズ領域４１２Ｚ３が凸レンズ４１２の最外周縁まで延びるように形成されている。
【００９２】
図１０は、本実施形態に係る車両用照明灯具４１０から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＢを透視的に示す図である。
【００９３】
同図に示すように、この配光パターンＰＢは、２点鎖線で示すロービーム用配光パターンＰＬ２の一部として形成される配光パターンであって、第１の配光パターンＰＢ１と第２の配光パターンＰＢ２と第３の配光パターンＰＢ３との合成配光パターンとして形成されている。そして、この配光パターンＰＢと、図示しない他の灯具ユニットから前方へ照射される光により形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＰＬ２が形成されるようになっている。
【００９４】
このロービーム用配光パターンＰＬ２は、第１実施形態のロービーム用配光パターンＰＬ１と同様、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有しており、そのエルボ点Ｅを左寄りに囲むようにしてホットゾーンＨＺが形成されている。
【００９５】
配光パターンＰＢ１は、第１レンズ領域４１２Ｚ１の水平方向拡散領域４１２Ｚ１ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。一方、配光パターンＰＢ２は、第２レンズ領域４１２Ｚ２の斜め方向拡散領域４１２Ｚ２ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を斜めカットオフラインＣＬ２に略一致させるようにして形成されている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬ２のホットゾーンＨＺは、主として、これら２つの配光パターンＰＢ１、ＰＢ２の重複部分により形成されるようになっている。
【００９６】
配光パターンＰＢ３は、第３レンズ領域４１２Ｚ３の水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａからの出射光により形成される配光パターンであって、その上端縁を水平カットオフラインＣＬ１に略一致させるようにして形成されている。その際、この配光パターンＰＢ３は、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも左右両側に大きく拡がるとともに、これら配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも下方側まで拡がるようにして形成されている。
【００９７】
本実施形態においても、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３の合成配光パターンとして、上端部に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する配光パターンＰＢが形成されることとなる。
【００９８】
その際、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２は。第１実施形態の第１および第２レンズ領域１２Ｚ１、１２Ｚ２に対して、その大きさが半減しているので、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２は、第１実施形態の配光パターンＰＡ１、ＰＡ２に対して明るさが半減したものとなるが、第３レンズ領域４１２Ｚ３からの出射光により、これら配光パターンＰＢ１、ＰＢ２よりも左右拡散角が大きくかつ下方へも拡散する配光パターンＰＢ３が形成されているので、灯具全体の配光パターンＰＢとして滑らかな光度分布を有する広拡散の配光パターンを形成することができ、かつ、配光パターンＰＢ１、ＰＢ２の下端縁の明暗比を緩和することができる。そしてこれにより、車両前方路面に配光ムラが生じてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００９９】
しかも、この第３レンズ領域４１２Ｚ３は、第１および第２レンズ領域４１２Ｚ１、４１２Ｚ２の下方側に配置されているので、この第３レンズ領域４１２Ｚ３から出射する発光面１４Ａからの光を下方へ拡散させるように構成されているにもかかわらず、その水平方向広拡散領域４１２Ｚ３ａからの出射角があまり大きくならないようにすることができる。そしてこれにより、配光パターンＰＢ３を、水平方向に拡散するとともに下方に拡散する配光パターンとして形成することが容易に可能となる。
【０１００】
なお、上記各実施形態においては、凸レンズ１２の後方側表面１２ｂが平面で構成されているものとして説明したが、凸面あるいは凹面で構成されたものとすることも可能である。
【０１０１】
また、上記各実施形態においては、その車両用照明灯具１０、４１０からの光照射により形成される配光パターンＰＡ、ＰＢが、左配光のロービーム用配光パターンＰＬ１、ＰＬ２の一部として形成される場合について説明したが、右配光のロービーム用配光パターンの一部として形成される場合においても、各車両用照明灯具１０、４１０の構成をそれぞれ左右反転させた構成とすれば、上記各実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
なお、上記各実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】（ａ）は、上記車両用照明灯具の発光素子を詳細に示す正面図、（ｂ）は、その変形例を示す正面図
【図４】上記車両用照明灯具の凸レンズを発光面と共に示す正面図
【図５】上記車両用照明灯具の凸レンズを発光面と共に示す斜視図
【図６】上記車両用照明灯具から前方へ照射される光により、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図
【図７】（ａ）は、上記配光パターンの一部を構成する第１の配光パターンを詳細に示す図、（ｂ）は、上記配光パターンの他の部分を構成する第２の配光パターンを詳細に示す図
【図８】（ａ）は、上記第１実施形態の面状光源の変形例を示す斜視図、（ｂ）は、上記第１実施形態の面状光源の他の変形例を示す要部断面図
【図９】上記第２実施形態に係る車両用照明灯具の要部を示す、図５と同様の図
【図１０】上記第２実施形態に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図
【符号の説明】
【０１０４】
１０、４１０ 車両用照明灯具
１２、４１２ 凸レンズ
１２Ｚ１、４１２Ｚ１ 第１レンズ領域
１２Ｚ１ａ、４１２Ｚ１ａ 水平方向拡散領域
１２Ｚ２、４１２Ｚ２ 第２レンズ領域
１２Ｚ２ａ、４１２Ｚ２ａ 斜め方向拡散領域
１２ａ、４１２ａ 前方側表面
１２ｂ、４１２ｂ 後方側表面
１４ 発光素子
１４Ａ、１１４Ａ 面状光源としての発光面
１４Ａ１、１１４Ａ１、２１４Ａ１、３１４Ａ１ 第１辺
１４Ａ２、１１４Ａ２、２１４Ａ２、３１４Ａ２ 第２辺
１４ａ 発光チップ
１４ｂ 基板
１４ｃ、１１４ｃ 蛍光薄膜
１４ｄ 遮光膜
１６ 金属プレート
１２ｃ、４１２ｃ 平板部
１８ ベース部材
２１２ １次光源
２１４ 導光体
２１４Ａ 面状光源としての光出射面
２１４ｂ 後端面
３１２ 放電バルブ
３１４ 管球
３１４Ａ 面状光源としての窓部
４１２Ｚ３ 第３レンズ領域
４１２Ｚ３ａ 水平方向広拡散領域
Ａｘ 光軸
Ａｘ１ バルブ軸
Ｂ 境界線
Ｃ１、Ｃ２ セル
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺ ホットゾーン
Ｉｏ 反転投影像
Ｉｏ１ 水平部
Ｉｏ２ 傾斜部
Ｉｚ１、Ｉｚ２ 反転投影像
Ｌ１ｃ、Ｌ１ｍ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｍ 曲線
ＰＡ、ＰＢ 配光パターン
ＰＡ１、ＰＢ１ 第１の配光パターン
ＰＡ１ａ、ＰＡ２ａ 上端縁
ＰＡ２、ＰＢ２ 第２の配光パターン
ＰＢ３ 第３の配光パターン
ＰＬ１、ＰＬ２ ロービーム用配光パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、上記面状光源からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記面状光源の下端縁が、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺と第２辺とで構成されており、
この面状光源が、上記第１辺と上記第２辺との交点を上記凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、上記第１辺を上記光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されており、
上記凸レンズにおける一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されており、
上記凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
【請求項２】
上記凸レンズにおける上記第１および第２レンズ領域以外の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域として構成されており、
この第３レンズ領域が、上記面状光源からの光を、上記第１および第２レンズ領域の各々からの出射光よりも側方まで拡散させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
【請求項３】
上記第３レンズ領域が、上記第１および第２レンズ領域の下方側に配置されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用照明灯具。
【請求項１】
灯具前後方向に延びる光軸上に配置された凸レンズと、この凸レンズの後側焦点近傍に配置された面状光源とを備え、上記面状光源からの直射光を上記凸レンズで偏向制御することにより、上端部に水平および斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記面状光源の下端縁が、灯具正面視において互いに鈍角をなして各々直線状に延びる第１辺と第２辺とで構成されており、
この面状光源が、上記第１辺と上記第２辺との交点を上記凸レンズの後側焦点に位置させるとともに、上記第１辺を上記光軸を含む水平面上に位置させるようにして、前向きに配置されており、
上記凸レンズにおける一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第１辺と平行な方向に偏向拡散させる第１レンズ領域として構成されており、
上記凸レンズにおける他の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を上記第２辺と平行な方向に偏向拡散させる第２レンズ領域として構成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
【請求項２】
上記凸レンズにおける上記第１および第２レンズ領域以外の少なくとも一部の領域が、上記面状光源からの光を水平方向に拡散させる第３レンズ領域として構成されており、
この第３レンズ領域が、上記面状光源からの光を、上記第１および第２レンズ領域の各々からの出射光よりも側方まで拡散させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
【請求項３】
上記第３レンズ領域が、上記第１および第２レンズ領域の下方側に配置されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用照明灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２８９５３７（Ｐ２００９−２８９５３７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９５８６（Ｐ２００８−１３９５８６）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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