(57)【要約】      （修正有）【課題】光の利用率が高い車両前照灯用灯具ユニットを提供する。【解決手段】車両前後方向に延びる灯具光軸上に配置される集光レンズ１０、ＬＥＤ光源２０、及び、前記集光レンズと前記ＬＥＤ光源の間に配置された一次光学レンズ３０を備えた車両前照灯用灯具ユニット１００において、前記集光レンズ及び前記ＬＥＤ光源は、光軸が灯具光軸と略一致するように配置されており、前記集光レンズの周囲に配置されている。【選択図】図２
2010080306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びる灯具光軸上に配置される集光レンズ、ＬＥＤ光源、及び、前記集光レンズと前記ＬＥＤ光源の間に配置された一次光学レンズを備えた車両前照灯用灯具ユニットにおいて、
前記集光レンズ及び前記ＬＥＤ光源は、光軸が灯具光軸と略一致するように配置されており、
前記一次光学レンズは、入射面、反射面及び出射面を含み、
前記入射面は、前記ＬＥＤ光源からの照射光のうち前記集光レンズに向けて照射される照射光の外側に広がる照射光が入射し、当該入射した照射光を灯具光軸に略直交する方向に屈折させる入射面であり、灯具光軸の周囲に配置されており、
前記反射面は、前記入射面からレンズ内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの照射光を前記出射面に向けて反射する反射面であり、前記入射面の外側に配置されており、
前記出射面は、前記反射面で反射された前記ＬＥＤ光源からの照射光を出射する出射面であり、前記集光レンズの周囲に配置されていることを特徴とする車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項２】
前記入射面は、前記ＬＥＤ光源側に凸形状となる自由曲面であることを特徴とする請求項１に記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項３】
前記反射面は、レンズ内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの照射光を灯具光軸と略平行な方向に向けて反射する回転放物面又は断面に略円錐曲線が現れる自由曲面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項４】
前記出射面は、灯具光軸に直交する平面又は灯具光軸方向に凸形状となる自由曲面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前照灯用灯具ユニット。
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源からの照射光のうち前記集光レンズに向けて照射される照射光の一部を遮光し、明暗境界を有するすれ違いビーム用配光パターンを形成するためのシャッタをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項６】
前記入射面の端部と前記ＬＥＤ光源との距離が１０ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項７】
前記一次光学レンズは、前記集光レンズを保持するためのフック構造を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項８】
前記一次光学レンズと前記集光レンズは、レーザー溶着により接合されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項９】
前記一次光学レンズを前記ＬＥＤ光源、又は、前記ＬＥＤ光源を保持しているベース部材に固定するための固定構造を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項１０】
前記一次光学レンズは、前記集光レンズと前記ＬＥＤ光源の間であって、灯具光軸の周囲の一部にのみ配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項１１】
前記反射面は、全反射面、又は、一部若しくは全部に反射表面処理が施された反射面のいずれかであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニット。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニットを用いた車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前照灯用灯具ユニットに係り、特に光の利用率が高い車両前照灯用灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ光源を用いた車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図１３は、特許文献１に記載の車両用灯具を説明するための側面図である。
【０００４】
図１３に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具は投影レンズ２１０、ＬＥＤ光源２２０等を備えており、ＬＥＤ光源２２０からの照射光のうち投影レンズ２１０に向けて照射される照射光Ｌ１は、投影レンズ２１０を透過し、所定配光パターンを形成するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３１７５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用灯具においては、ＬＥＤ光源２２０からの照射光のうち投影レンズ２１０に向けて照射される照射光Ｌ１の外側に広がる照射光Ｌ２は、投影レンズ２１０を透過しないため、既存のプロジェクタ光学系と比べ、光の利用率が低いという問題がある。
【０００６】
例えば、光の利用率はレンズの取り込み角度とＬＥＤ光源の指向特性によって決まるため、ＬＥＤ光源の発光がランバーシアンで、取り込み角度が４５°の場合、光の利用率は最大で４５％程度となり、シャッタを配置した場合、当該シャッタでの損失によって３０％程度の効率となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光の利用率が高い車両前照灯用灯具ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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灯具光軸上に配置される集光レンズ、ＬＥＤ光源、及び、前記集光レンズと前記ＬＥＤ光源の間に配置された一次光学レンズを備えた車両前照灯用灯具ユニットにおいて、前記集光レンズ及び前記ＬＥＤ光源は、光軸が灯具光軸と略一致するように配置されており、前記一次光学レンズは、入射面、反射面及び出射面を含み、前記入射面は、前記ＬＥＤ光源からの照射光のうち前記集光レンズに向けて照射される照射光の外側に広がる照射光が入射し、当該入射した照射光を灯具光軸に略直交する方向に屈折させる入射面であり、灯具光軸の周囲に配置されており、前記反射面は、前記入射面からレンズ内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの照射光を前記出射面に向けて反射する反射面であり、前記入射面の外側に配置されており、前記出射面は、前記反射面で反射された前記ＬＥＤ光源からの照射光を出射する出射面であり、前記集光レンズの周囲に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、一次光学レンズにより、ＬＥＤ光源からの照射光のうち集光レンズに向けて照射される照射光の外側に広がる照射光（従来利用されていなかった光）は、そのほぼ全てが入射面に到達し、当該入射面からレンズ内部に入射し、灯具光軸に略直交する方向に屈折させられ、さらに反射面で出射面に向けて反射された後、出射面から出射されることとなる。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来利用されていなかった光を一次光学レンズ（入射面）で捉えることが可能となる。このため、請求項１に記載の発明によれば、従来の車両用灯具と比べ、奥行き方向のサイズを変化させることなく、非常に光の利用効率が高い（例えば、５０％程度の効率）車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００１１】
また、従来の車両用灯具においては、光源の発光像を投影レンズの拡大率で投影するだけであるため、拡散配光を形成することが困難であったが、請求項１に記載の発明によれば、一次光学レンズの反射面又は出射面を調整することで拡散配光を形成することが可能となる。
【００１２】
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、前記入射面は、前記ＬＥＤ光源側に凸形状となる自由曲面であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、集光レンズと一次光学レンズとを重ね合わせることで、入射面等が透視されることとなるため、非点灯時等に透明感のある、きらきらとした新規見栄えの車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記反射面は、レンズ内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの照射光を灯具光軸と略平行な方向に向けて反射する回転放物面又は断面に略円錐曲線が現れる自由曲面であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、集光レンズと一次光学レンズとを重ね合わせることで、入射面等が透視されることとなるため、非点灯時等に透明感のある、きらきらとした新規見栄えの車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記出射面は、灯具光軸に直交する平面又は灯具光軸方向に凸形状となる自由曲面であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、集光レンズと一次光学レンズとを重ね合わせることで、入射面等が透視されることとなるため、非点灯時等に透明感のある、きらきらとした新規見栄えの車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか記載の発明において、前記ＬＥＤ光源からの照射光のうち前記集光レンズに向けて照射される照射光の一部を遮光し、明暗境界を有するすれ違いビーム用配光パターンを形成するためのシャッタをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、シャッタにより、ＬＥＤ光源からの照射光のうち集光レンズに向けて照射される照射光の一部を遮光し、明暗境界を有する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。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記入射面の端部と前記ＬＥＤ光源との距離が１０ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、入射面の端部と前記ＬＥＤ光源との距離が１０ｍｍ以内に設定されているため、ＬＥＤ光源からの照射光のうち集光レンズに向けて照射される照射光の外側に広がる照射光（従来利用されていなかった光）は、そのほぼ全てが入射面に到達し、当該入射面からレンズ内部に入射することとなる。
【００２２】
すなわち、請求項６に記載の発明によれば、従来利用されていなかった光のほぼ全てを一次光学レンズ（入射面）で捉えることが可能となる。このため、請求項６に記載の発明によれば、非常に光の利用効率が高い車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記一次光学レンズは、前記集光レンズを保持するためのフック構造を備えていることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、一次光学レンズは、集光レンズを保持するためのフック構造を備えているため、従来必要とされていた集光レンズ固定用のホルダが不要となる。すなわち、部品点数を増やすことなく、車両前照灯用灯具ユニットを構成することが可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の発明において、前記一次光学レンズと前記集光レンズは、レーザー溶着により接合されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、一次光学レンズと集光レンズは、レーザー溶着により接合されているため、従来必要とされていた集光レンズ固定用のホルダが不要となる。すなわち、部品点数を増やすことなく、車両前照灯用灯具ユニットを構成することが可能となる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の発明において、前記一次光学レンズを前記ＬＥＤ光源、又は、前記ＬＥＤ光源を保持しているベース部材に固定するための固定構造を備えていることを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、一次光学レンズをＬＥＤ光源、又は、ＬＥＤ光源を保持しているベース部材に固定することが可能となる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれかに記載の発明において、前記一次光学レンズは、前記集光レンズと前記ＬＥＤ光源の間であって、灯具光軸の周囲の一部にのみ配置されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、一次光学レンズを灯具光軸の周囲の一部にのみ配置することで、新規見栄えの車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれかに記載の発明において、前記反射面は、全反射面、又は、一部若しくは全部に反射表面処理が施された反射面のいずれかであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、光の反射ロスが少なく（特に全反射面の場合）、非常に光の利用効率が高い車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれかに記載の車両前照灯用灯具ユニットを用いた車両用前照灯であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１２に記載の発明によれば、従来の車両用灯具と比べ、奥行き方向のサイズを変化させることなく、非常に光の利用効率が高い（例えば、５０％程度の効率）車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、光の利用率が高い車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態である車両前照灯用灯具ユニット（以下、灯具ユニットという）について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態の灯具ユニットの主要構成を説明するための斜視図である。図２は、図１に示した灯具ユニットの分解斜視図である。図３は、図１に示した灯具ユニットを灯具光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した断面図である。
【００３８】
本実施形態の灯具ユニット１００は、自動車のヘッドランプ等の前照灯に適用されるものであり、図１〜図３に示すように、車両前後方向に延びる灯具光軸ＡＸ上に配置される集光レンズ１０、ＬＥＤ光源２０、一次光学レンズ３０、シャッタ４０、ヒートシンク５０等を備えている。
【００３９】
まず、集光レンズ１０について図面を参照しながら説明する。図４は集光レンズ１０の斜視図であり、図５は集光レンズ１０の正面図である。
【００４０】
図３に示すように、集光レンズ１０は、ＬＥＤ光源２０側に焦点Ｆを有する非球面の集光レンズであり、光軸を灯具光軸ＡＸに略一致させた状態で配置されている。集光レンズ１０は、例えば、図１、図４、図５に示すように、周方向に配置された中心角９０°の四つの扇形レンズ部分１１、レンズ表面（各扇形レンズ部分１１の境界）に現れた段差の無い四つのエッジ１２（稜線）、四つのフランジ部１３を含む正面視略四角形のレンズであり、アクリルやポリカーボネイト等の透明又は半透明材料を射出成型することにより一体的に形成されている。
【００４１】
各扇形レンズ部分１１は、図６に示すように、非回転対称かつ楕円形状のコリメートレンズ６０（以下楕円コリメートレンズ６０という）に含まれる扇形レンズ部分６１に相当する。
【００４２】
図７は、楕円コリメートレンズ６０の裏面形状を説明するための図である。
【００４３】
図７に示すように、楕円コリメートレンズ６０は、光源（図示せず）側に一つの焦点Ｆ２を有しており、かつ、その光源が発光した光を平行光に変換する非回転対称かつ楕円形状のレンズである。
【００４４】
楕円コリメートレンズ６０の裏面Ｍ１（光源側の面）形状は、光軸ＡＸ及び短軸ｂを含む面（この面に平行な面も同様）で切断した際に現れる裏面Ｍ１の断面形状が二次曲線、双曲線、又は、スプライン曲線等の自由曲線（光源とは反対側に凹んだ凹状曲線）となるように形成されている。例えば、裏面Ｍ１形状は、光軸ＡＸ及び短軸ｂを含む面（この面に平行な面も同様）で切断した際に現れる裏面Ｍ１の断面形状が、図８に示すように、凹状曲線ｂ１となるように形成されている。
【００４５】
また、楕円コリメートレンズ６０の裏面Ｍ１形状は、光軸ＡＸ及び長軸ａを含む面（この面に平行な面も同様）で切断した際に現れる裏面Ｍ１の断面形状が二次曲線、双曲線、又は、スプライン曲線等の自由曲線（光源側に膨らんだ凸状曲線）となるように形成されている。すなわち、楕円コリメートレンズ６０の裏面Ｍ１形状は、外観が短軸ｂに沿って膨らんだ非回転対称の鞍形面（凹状面）に形成されている。
【００４６】
上記のように、楕円コリメートレンズ６０の裏面Ｍ１形状を短軸ｂに沿って膨らんだ非回転対称の鞍形面（図８中凹状曲線ｂ１で示す）としたので、裏面Ｍ１形状を平面又は凸状面等（図８中直線ｂ２、凸状曲線ｂ２で示す）とした場合と比較して光源（図示せず）が発光する光の取り込み角度が大きくなる。すなわち、光源が発光する光の利用効率が向上する。
【００４７】
上記のように裏面Ｍ１形状が定まると、この裏面Ｍ１形状に基づいて所定演算を行うことにより、楕円コリメートレンズ６０の表面Ｍ２形状も定まる。この表面Ｍ２形状は、裏面Ｍ１形状に基づいて定まるため、非回転対称の凸面となる。
【００４８】
次に、扇形レンズ部分１１について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図６に示すように、扇形レンズ部分１１は、上記構成の楕円コリメートレンズ６０のうち中心角２α（α＝１８０／４＝４５度）、かつ、短軸ｂに対して左右対称の扇形レンズ部分６１、すなわち、光軸ＡＸを含みかつ短軸ｂに対して＋α度傾斜した面Ｓ１と光軸ＡＸを含みかつ短軸ｂに対して−α度傾斜した面Ｓ２の間の扇形レンズ部分６１（図１０中Ａの部分）に相当する。
【００５０】
四つの扇形レンズ部分１１は中心角が９０度で周方向に配置されているため、当該四つの扇形レンズ部分１１を含む集光レンズ１０は、ＬＥＤ光源２０側に焦点Ｆを有する正面視略四角形のコリメートレンズとなる（図５等参照）。
【００５１】
また、各扇形レンズ部分１１は短軸ｂに対して左右対称であり、かつ、楕円コリメートレンズ６０は非回転対称であるため、図１、図４等に示すように、集光レンズ１０の表面には、扇形レンズ部分１１とこれに隣接する扇形レンズ部分１１との間に段差の無い四つのエッジ１２が現れる。各エッジ１２には段差が存在しないので、各エッジ１２は集光レンズ１０の配光性能にほとんど影響を及ぼさない。
【００５２】
また、各扇形レンズ部分１１は、楕円コリメートレンズ６０の裏面Ｍ１形状が短軸ｂに沿って膨らんだ鞍形面を含んでいるので（図６〜図８参照）、裏面Ｍ１形状を平面等とした場合と比較して、集光レンズ１０の、光源（図示せず）が発光する光の取り込み角度が大きくなる。
【００５３】
次に、ＬＥＤ光源２０について説明する。
【００５４】
ＬＥＤ光源２０は、例えば、単色又は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パッケージである。ＬＥＤ光源２０は、図３に示すように、基板Ｋに実装され、光軸を灯具光軸ＡＸに略一致させた状態でヒートシンク５０に固定されている。
【００５５】
次に、一次光学レンズ３０について図面を参照しながら説明する。図９は一次光学レンズ３０の斜視図であり、図１０は一次光学レンズの正面図である。
【００５６】
図２、図９、図１０等に示すように、一次光学レンズ３０は、入射面３１（取り込み面ともいう）、反射面３２及び出射面３３を含んでおり、集光レンズ１０とＬＥＤ光源２０の間に配置されている。一次光学レンズ３０は、例えば、アクリルやポリカーボネイト等の透明又は半透明材料を射出成型することにより一体的に形成されている。
【００５７】
一次光学レンズ３０は、図２等に示すように、公知のフック構造、もしくはレーザー溶着により、集光レンズ１０を保持できる構造となっている。この構造により、従来必要とされていた集光レンズ固定用のホルダが不要となる。すなわち、部品点数を増やすことなく、灯具ユニット１００を構成することが可能となる。また、この構造を用いて集光レンズ１０と一次光学レンズ３０とを重ね合わせることで（図１等参照）、入射面３１等が透視されることとなるため、非点灯時等に透明感のある、きらきらとした新規見栄えの灯具ユニット１００を提供することが可能となる。
【００５８】
また、集光レンズ１０側と反対側には公知の固定構造を備えており、この構造により、一次光学レンズ３０を、ＬＥＤ光源２０、もしくはＬＥＤ光源２０を保持しているベース部材（例えば、ＬＥＤ光源２０が実装された基板Ｋや当該基板Ｋが固定されたヒートシンク５０）に固定できるようになっている。
【００５９】
図３に示すように、入射面３１は、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される照射光Ｌ１（例えば、ＬＥＤ光源２０の光軸に対して±４５°の円錐範囲の照射光Ｌ１）の外側に広がる照射光Ｌ２（例えば、ＬＥＤ光源２０の光軸に対して±４５°以上外側に広がった照射光Ｌ２）を灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させる（すなわち灯具光軸ＡＸに略直交する平行光に変換する）入射面である。入射面３１は、図９等に示すように、集光レンズ１０とＬＥＤ光源２０の間であって、灯具光軸ＡＸの周囲全周に渡って配置されている。
【００６０】
入射面３１は、照射光Ｌ２を灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させるため、ＬＥＤ光源２０側に凸形状となる自由曲面として形成されている。例えば、入射面３１は、図９、図１０等に示すように、四つの扇形レンズ部分１１にそれぞれ対応するように区画された四つの入射面３１ａ〜３１ｄである。入射面３１ａは、例えば、図３に示すように、曲線Ｃ（ＬＥＤ光源２０からの照射光Ｌ２を灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させるように形成された曲線Ｃ）を、Ｙ軸を中心に回転させることで得られる曲面として形成されている。他の入射面３１ｂ〜３１ｄも同様の曲面として形成されている。各入射面３１ａ〜３１ｄは、例えば、所定プログラムを用いてＬＥＤ光源２０からの照射光の光線追跡を行うことで求めることが可能である。
【００６１】
なお、入射面３１の灯具光軸ＡＸ側端部とＬＥＤ光源２０（例えば、ＬＥＤ光源２０外形）との距離は、図３に示すように、１０ｍｍ以内に設定するのが好ましい。このようにすれば、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される照射光Ｌ１の外側に広がる照射光Ｌ２（従来利用されていなかった光）は、そのほぼ全てが入射面３１に到達し、当該入射面３１からレンズ３０内部に入射することとなる。すなわち、従来利用されていなかった光のほぼ全てを一次光学レンズ３０（入射面３１）で捉えることが可能となる。このため、非常に光の利用効率が高い灯具ユニット１００を提供することが可能となる。
【００６２】
反射面３２は、図９等に示すように、レンズ３０内部に入射した照射光Ｌ２を出射面３３に向けて反射する反射面であり、入射面３１の外側全周に渡って配置されている。
【００６３】
反射面３２は、例えば、入射面３１からレンズ３０内部に入射した照射光Ｌ２を灯具光軸ＡＸと略平行な方向に向けて反射するため、回転放物面又は断面に略円錐曲線が現れる自由曲面として形成されている。反射面３２は、例えば、所定プログラムを用いてＬＥＤ光源２０からの照射光の光線追跡を行うことで求めることが可能である。
【００６４】
なお、反射面３２は、レンズ３０内部に入射した照射光Ｌ２を全反射する全反射面であってもよいし、あるいは、一部又は全部にアルミ蒸着等の反射表面処理が施された反射面であってもよい。この反射面３２により、光の反射ロスが少なく（特に反射面３２が全反射面の場合）、非常に光の利用効率が高い新規見栄えの灯具ユニット１００を提供することが可能となる。
【００６５】
出射面３３は、反射面３２で反射された照射光Ｌ２が出射する出射面であり、図９に示すように、集光レンズ１０の周囲全周に渡って配置されている。
【００６６】
出射面３３は、例えば、灯具光軸ＡＸに直交する平面又は灯具光軸ＡＸ方向に凸形状となる自由曲面として形成されている。出射面３３は、例えば、所定プログラムを用いてＬＥＤ光源２０からの照射光の光線追跡を行うことで求めることが可能である。
【００６７】
次に、シャッタ４０について説明する。
【００６８】
シャッタ４０は、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される照射光Ｌ１の一部を遮光し、明暗境界（カットオフラインともいう）有するすれ違いビーム用配光パターンを形成するための部材であり、図３に示すように、上縁を集光レンズ１０の焦点Ｆ付近に位置させた状態で、集光レンズ１０とＬＥＤ光源２０の間に配置されている。
【００６９】
次に上記構成の車両前照灯用灯具ユニット１００によって形成される配光パターンについて説明する。
【００７０】
上記構成の車両前照灯用灯具ユニット１００においては、図３に示すように、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される比較的高輝度範囲の照射光Ｌ１（例えば、ＬＥＤ光源２０の光軸に対して±４５°の円錐範囲の照射光Ｌ１）は、シャッタ４０で一部が遮光された後、集光レンズ１０を透過し、図１１に示すように、明暗境界Ｌを有する比較的高光度のすれ違いビーム用配光パターンＰ１を形成する。
【００７１】
また、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される照射光Ｌ１の外側に広がる照射光Ｌ２（例えば、ＬＥＤ光源２０の光軸に対して±４５°以上外側に広がった照射光Ｌ２。従来利用されていなかった光）は、入射面３１からレンズ３０内部に入射し、灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させられ、さらに反射面３２で出射面３３に向けて反射された後、出射面３３から出射され、例えば、図１２に示すように、配光パターンＰ１に重畳される水平方向及び鉛直方向に拡散したワイドなすれ違いビーム用配光パターンＰ２を形成する。なお、配光パターンＰ２の拡散の程度は、反射面３２又は出射面３３を調整することで調整することが可能である。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の車両前照灯用灯具ユニット１００によれば、図３に示すように、一次光学レンズ３０により、ＬＥＤ光源２０からの照射光のうち集光レンズ１０に向けて照射される照射光Ｌ１の外側に広がる照射光Ｌ２（例えば、ＬＥＤ光源２０の光軸に対して±４５°以上外側に広がった照射光Ｌ２。従来利用されていなかった光）は、そのほぼ全てが入射面３１に到達し、当該入射面３１からレンズ３０内部に入射し、灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させられ、さらに反射面３２で出射面３３に向けて反射された後、出射面３３から出射されることとなる。
【００７３】
すなわち、本実施形態の車両前照灯用灯具ユニット１００によれば、従来利用されていなかった光を一次光学レンズ３０（入射面３１）で捉えることが可能となる。このため、本実施形態の車両前照灯用灯具ユニット１００によれば、従来の車両用灯具と比べ、奥行き方向のサイズを変化させることなく、非常に光の利用効率が高い（例えば、５０％程度の効率）車両前照灯用灯具ユニットを提供することが可能となる。
【００７４】
また、従来の車両用灯具においては、光源の発光像を投影レンズの拡大率で投影するだけであるため、拡散配光を形成することが困難であったが、本実施形態の車両前照灯用灯具ユニット１００によれば、一次光学レンズ３０の反射面３２又は出射面３３を調整することで拡散配光（図１２参照）を形成することが可能となる。
【００７５】
次に、変形例について説明する。
【００７６】
上記実施形態では、一次光学レンズ３０（入射面３１、反射面３２、出射面３３）は、ＬＥＤ光源２０の全周に渡って配置されてい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、一次光学レンズ３０（入射面３１、反射面３２、出射面３３）は、ＬＥＤ光源２０の全周のうち一部にのみ配置されていてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、シャッタ４０を用いた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、走行ビーム用配光パターンを形成するのであれば、シャッタ４０を省略することが可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、集光レンズ１０として正面視略四角形のレンズを用いた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、集光レンズ１０として、回転体の集光レンズを用いることも可能である。この場合、入射面３１として、例えば、図３に示すように、曲線Ｃ（ＬＥＤ光源２０からの照射光Ｌ２を灯具光軸ＡＸに略直交する方向に屈折させるように形成された曲線Ｃ）を、灯具光軸ＡＸを中心に回転させることで得られる曲面を用いることが可能である。
【００７９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態の灯具ユニットの主要構成を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示した灯具ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１に示した灯具ユニットを灯具光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した断面図である。
【図４】集光レンズ１０の斜視図である。
【図５】集光レンズ１０の正面図である。
【図６】楕円コリメートレンズ６０の正面図である。
【図７】楕円コリメートレンズ６０の裏面形状を説明するための図である。
【図８】光軸ＡＸ及び短軸ｂを含む面で切断した際に現れる楕円コリメートレンズ６０の裏面断面形状ｂ１の例である。
【図９】一次光学レンズ３０の斜視図である。
【図１０】一次光学レンズ３０の正面図である。
【図１１】集光レンズ１０を透過した照射光により形成される配光パターンの例である。
【図１２】一次光学レンズ３０を透過した照射光により形成される配光パターンの例である。
【図１３】従来の車両用灯具の構成を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…集光レンズ、１１…扇形レンズ部分、１２…エッジ、１３…フランジ部、２０…ＬＥＤ光源、３０…一次光学レンズ、３１…入射面、３１ａ…入射面、３２…反射面、３３…出射面、４０…シャッタ、５０…ヒートシンク、６０…コリメートレンズ、６１…扇形レンズ部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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