(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面と出射面とを含む投影レンズと、
前記投影レンズの焦点の両側にそれぞれ水平方向に配置された個別に点灯制御される複数の半導体発光素子により構成された水平方向に横長の矩形面光源と、
を備えており、
前記投影レンズは、入射した光が鉛直方向に集光しかつ水平方向に拡散する光として出射するように構成されており、
前記投影レンズ及び前記面光源は、前記複数の半導体発光素子のうち前記投影レンズの焦点よりも外側に配置された半導体発光素子から放射され前記投影レンズを透過した光が、車両略正面に鉛直軸に対して水平方向に略均等な配光パターンを形成するように、それぞれの光軸が車両前後方向に延びる軸に対して外側に角度θ傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記投影レンズは、前記入射面からレンズ内部に入射した前記半導体発光素子からの光が前記出射面から出射するように反射する反射面を含むレンズであることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に係り、特に水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）に適した配光パターンとを電気的に切り替えることが可能な車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ光源を用いた車両用灯具の分野においては、図１４に示すように、放射状に配置された個別に点灯制御可能な第１〜第６ＬＥＤ光源２１１〜２１６を含む光源モジュール２１０を用いて、図１５に示すように、第１〜第６ＬＥＤ光源２１１〜２１６それぞれに対応する第１〜第６部分配光パターンＰ１〜Ｐ６を含む合成配光パターンを形成する車両用灯具２００が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成の車両用灯具２００によれば、各ＬＥＤ光源２１１〜２１６を個別に点灯制御することで、第１ＬＥＤ光源２１１に対応する第１部分配光パターンＰ１と、左右側方を照射するＡＦＳ用配光パターン（第２、第３ＬＥＤ光源２１２、２１３に対応する第２、第３部分配光パターンＰ２、Ｐ３）等とを電気的に切り替えることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の車両用灯具２００においては、第１ＬＥＤ光源２１１が第２ＬＥＤ光源２１２と第３ＬＥＤ光源２１３との間に配置されている関係上（図１４参照）、第１ＬＥＤ光源２１１に対応する第１部分配光パターンＰ１は、水平方向両端がそれぞれ第２部分配光パターンＰ２、第３部分配光パターンＰ３によって規定されてしまい、水平方向に幅狭の配光パターンとなってしまう（図１５参照）。このため、上記構成の車両用灯具２００においては、水平方向に幅狭の部分配光パターンＰ１と左右側方を照射するＡＦＳ用配光パターン（第２、第３部分配光パターンＰ２、Ｐ３）とを切り替え可能であるものの、水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳ用配光パターンとを切り替えることができない、という問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）に適した配光パターンとを電気的に切り替えることが可能な車両用灯具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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、入射面と出射面とを含む投影レンズと、前記投影レンズの焦点の両側にそれぞれ水平方向に配置された個別に点灯制御される複数の半導体発光素子により構成された水平方向に横長の矩形面光源と、を備えており、前記投影レンズは、入射した光が鉛直方向に集光しかつ水平方向に拡散する光として出射するように構成されており、前記投影レンズ及び前記面光源は、前記複数の半導体発光素子のうち前記投影レンズの焦点よりも外側に配置された半導体発光素子から放射され前記投影レンズを透過した光が、車両略正面に鉛直軸に対して水平方向に略均等な配光パターンを形成するように、それぞれの光軸が車両前後方向に延びる軸に対して外側に角度θ傾斜した姿勢で配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、それぞれの光軸が車両前後方向に延びる軸に対して外側に角度θ傾斜した姿勢で配置された投影レンズ及び面光源の作用により、複数の半導体発光素子のうち投影レンズの焦点よりも外側に配置された半導体発光素子を点灯した場合には、車両略正面に鉛直軸に対して水平方向に略均等かつワイドな配光パターンを形成し、一方、複数の半導体発光素子のうち投影レンズの焦点よりも内側に配置された半導体発光素子を点灯した場合には、前記水平方向にワイドな配光パターンよりも左側（又は右側）にシフトした位置に左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した配光パターンを形成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、水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳに適した配光パターンとを電気的に切り替え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。
【０００９】
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、前記投影レンズは、前記入射面からレンズ内部に入射した前記半導体発光素子からの光が前記出射面から出射するように反射する反射面を含むレンズであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様、複数の半導体発光素子のうち投影レンズの焦点よりも外側に配置された半導体発光素子を点灯した場合には、車両略正面に鉛直軸に対して水平方向に略均等かつワイドな配光パターンを形成し、一方、複数の半導体発光素子のうち投影レンズの焦点よりも内側に配置された半導体発光素子を点灯した場合には、前記水平方向にワイドな配光パターンよりも左側（又は右側）にシフトした位置に左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、請求項２に記載の発明によれば、水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳに適した配光パターンとを電気的に切り替え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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水平方向にワイドな配光パターンと左右側方を照射するＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）に適した配光パターンとを電気的に切り替え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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１００（車両進行方向に向かって左側に配置される）の平面図（ＡＦＳオフ時の光路を含む）、（ｂ）本発明の一実施形態である車両用灯具１００（車両進行方向に向かって左側に配置される）の平面図（ＡＦＳオン時の光路を含む）である。
【図２】（ａ）投影レンズ１０の鉛直断面図、（ｂ）水平断面図である。
【図３】投影レンズ１０に入射する光線（方向）と出射する光線（方向）との対応関係（例）を説明するためのグラフである。
【図４】（ａ）矩形面光源２０の正面図、（ｂ）ＡＦＳオフ時の点灯パターン、（ｃ）ＡＦＳオン時の点灯パターンである。
【図５】投影レンズ１０及び矩形面光源２０を角度θ傾斜させない場合に形成される配光パターンＰ０の例である。
【図６】投影レンズ１０及び矩形面光源２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ１（ＡＦＳオフ）の例である。
【図７】投影レンズ１０及び矩形面光源２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ１（ＡＦＳオン）の例である。
【図８】（ａ）投影レンズ１０及び矩形面光源２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ１（ＡＦＳオフ）の例、（ｂ）投影レンズ１０及び矩形面光源２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ１（ＡＦＳオン）の例である。
【図９】（ａ）既存のＡＦＳ（第１例）オフ時の配光パターン、（ｂ）既存のＡＦＳ（第１例）オン時の配光パターンである。
【図１０】（ａ）既存のＡＦＳ（第２例）オフ時の配光パターン、（ｂ）既存のＡＦＳ（第２例）オン時の配光パターンである。
【図１１】投影レンズ１０として、導光レンズ２１０を用いた例（変形例）である。
【図１２】（ａ）投影レンズ１０としての導光レンズ２１０及び矩形面光源２２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ３（ＡＦＳオフ）の例、（ｂ）投影レンズ１０としての導光レンズ２１０及び矩形面光源２２０を角度θ傾斜させた場合に形成される配光パターンＰ４（ＡＦＳオン）の例である。
【図１３】（ａ）ＡＦＳオフ時の配光パターン例（水平方向にワイドな配光パターンＰ１と他の光学ユニットにより形成される配光パターンＰ０との合成配光パターン）、（ｂ）ＡＦＳオン時の配光パターン例（左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した配光パターンＰ２と他の光学ユニットにより形成される配光パターンＰ０との合成配光パターン）である。
【図１４】従来の車両用灯具２００で用いられる光源ユニット２１０の例である。
【図１５】従来の車両用灯具２００の構成及びこれにより形成される配光パターンの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一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。
【００１４】
本実施形態の車両用灯具１００は、自動車等の車両前部の左右両側にそれぞれ配置されるものであり、図１（ａ）に示すように、投影レンズ１０、矩形面光源２０等を備えている。
【００１５】
以下、車両進行方向に向かって左側に配置される車両用灯具１００の例について説明する（車両進行方向に向かって右側に配置される車両用灯具１００は図１（ａ）と対称の構成となるため、説明を省略する）。
【００１６】
［投影レンズ１０］
投影レンズ１０は、矩形面光源２０から放射された光がレンズ内部に入射する入射面１１、レンズ内部へ入射した入射光が出射する出射面１２を含み、全体として矩形面光源２０から入射した光が鉛直方向にほぼ平行光となるように集光し（図２（ａ）参照）かつ水平方向に中心部からレンズ外側に向かって拡散度合いが大きくなるように拡散する（図２（ｂ）参照）光として出射するように構成された非球面レンズである。投影レンズ１０は、図１（ａ）に示すように、光軸ＡＸ１が車両前後方向に延びる軸ＡＸ３に対して外側（図１（ａ）中左側）に角度θ傾斜した姿勢で配置されている。
【００１７】
投影レンズ１０は例えば次の手順で設計することが可能である。
【００１８】
まず、焦点Ｆの位置と矩形面光源２０側の入射面１１形状を定める。入射面１１としては、例えば、入射効率を高めるため、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、凹面を用いるのが好ましい。次に、焦点Ｆから放射され入射面１１を介してレンズ内部に入射した光線が、縦断面においては全て光軸ＡＸ１に対して平行な光線として出射し（図２（ａ）、図３参照）、横断面においてはレンズ中心からレンズ周辺に向かうにつれて徐々に拡散の程度が大きくなるように（図２（ｂ）、図３参照）、出射面１２を設定する。
【００１９】
以上のプロセスにより、矩形面光源２０の大きさや輝度分布に応じ、最適な配光パターンＰ１を形成することができる投影レンズ１０を形成することが可能となる。また、矩形面光源２０と投影レンズ１０だけの構造であるため、奥行き寸法を飛躍的に小さくすることが可能となる。
【００２０】
投影レンズ１０は、例えば、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等の透明材料）を射出成形することで（又はガラス材料で）形成可能である。
【００２１】
［矩形面光源２０］
図１、図４（ａ）等に示すように、投影レンズ１０の焦点Ｆの両側にはそれぞれ、個別に点灯制御される複数の半導体発光素子２１ａ〜２１ｄ、２１ｅ〜２１ｈが水平方向に配置されており、全体として水平方向に横長の矩形面光源２０を構成している。なお、図４では８つの半導体発光素子２１ａ〜２１ｈを例示してあるが、半導体発光素子の数は求められる明るさに応じて適宜増減することが可能である。
【００２２】
矩形面光源２０は、図１（ａ）に示すように、長手方向が水平方向を向き、光軸ＡＸ２が車両前後方向に延びる軸ＡＸ３に対して外側（図１（ａ）中左側）に角度θ傾斜した姿勢で、かつ、長手方向の略中央下端縁を投影レンズ１０の焦点Ｆ近傍に位置させた状態で配置されている。
【００２３】
半導体発光素子２１ａ〜２１ｈとしては、例えば、複数の発光チップ（青色）が実装された光源パッケージ上に、複数の発光チップの発光波長で励起されて発光（ランバーシャン発光）する蛍光体（黄色）が塗布又は固着された疑似白色ＬＥＤ光源を用いることが可能である。
【００２４】
半導体発光素子２１ａ〜２１ｄはステアリング舵角に応じてＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）がオンとなった場合（以下、ＡＦＳオン時と称する）に点灯するように制御され（図４（ｂ）参照）、一方、半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈはステアリング舵角に応じてＡＦＳがオフとなった場合（以下、ＡＦＳオフ時と称する）に点灯するように制御される（図４（ｃ）参照）。
【００２５】
［投影レンズ１０及び矩形面光源２０を車両前後方向に延びる軸ＡＸ３に対して外側に角度θ傾斜した姿勢で配置した技術的意義］
仮に角度θ傾斜させないと、４つの半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈを点灯した場合には（ＡＦＳオフ時。図４（ｂ）参照）、当該４つの半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈが投影レンズ１０の焦点Ｆよりも外側（図１中左側）に配置されている関係で、図５に示すように、車両略正面に鉛直軸Ｖ−Ｖに対して右側に偏った位置に配光パターンＰ０が形成される。
【００２６】
本実施形態では、これを補正するために、図６、図８（ａ）に示すように、投影レンズ１０及び矩形面光源２０は、４つの半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈから放射され投影レンズ１０を透過した光が、車両略正面に鉛直軸Ｖ−Ｖに対して水平方向に略均等かつワイドな、カットオフラインを有する配光パターンＰ１を形成するように、それぞれの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を車両前後方向に延びる軸ＡＸ３に対して外側（図１中左側）に角度θ傾斜した姿勢で配置している。
【００２７】
これにより、４つの半導体発光素子２１ａ〜２１ｄを点灯した場合には（ＡＦＳオン時。図４（ｃ）参照）、当該４つの半導体発光素子２１ａ〜２１ｄが投影レンズ１０の焦点Ｆよりも内側（図１中右側）に配置されている関係で、図７、図８（ｂ）に示すように、水平方向にワイドな配光パターンＰ１よりも左側にシフトした位置に左側方を照射するＡＦＳに適した、カットオフラインを有する配光パターンＰ２を形成することが可能となる。
【００２８】
本出願の発明者は、上記構成の車両用灯具１００によれば、ＡＦＳオン時（すなわち、４つの半導体発光素子２１ａ〜２１ｄを点灯した場合。図４（ｃ）参照）には、ＡＦＳオフ時（すなわち、４つの半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈを点灯した場合。図４（ｂ）参照）の光度（例えば左３０°付近の光度。図８（ａ）参照）が左約４５°付近にまで移動すること（図８（ｂ）参照）、すなわち、既存のＡＦＳ（図９（ａ）〜図１０（ｂ）参照）と同等のＡＦＳ性能を発揮することを確認した。なお、図９（ａ）は既存のＡＦＳ（第１例）オフ時の配光パターン、図９（ｂ）は既存のＡＦＳ（第１例）オン時の配光パターンを表している。また、図１０（ａ）は既存のＡＦＳ（第２例）オフ時の配光パターン、図１０（ｂ）は既存のＡＦＳ（第２例）オン時の配光パターンを表している。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の車両用灯具１００によれば、それぞれの光軸ＡＸ１、ＡＸ２が車両前後方向に延びる軸ＡＸ３に対して外側（図１（ａ）中左側）に角度θ傾斜した姿勢で配置された投影レンズ１０及び矩形面光源２０の作用により、投影レンズ１０の焦点Ｆよりも外側（図１（ａ）中左側）に配置された半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈを点灯した場合には、車両略正面に鉛直軸Ｖ−Ｖに対して水平方向に略均等かつワイドな、カットオフラインを有する配光パターンＰ１（図６、図８（ａ）参照）を形成し、一方、投影レンズ１０の焦点Ｆよりも内側（図１（ａ）中右側）に配置された半導体発光素子２１ａ〜２１ｄを点灯した場合には、水平方向にワイドな配光パターンＰ１よりも左側（又は右側）にシフトした位置に左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した、カットオフラインを有する配光パターンＰ２（図７、図８（ｂ）参照）を形成することが可能となる。すなわち、本実施形態の車両用灯具１００によれば、水平方向にワイドな配光パターンＰ１と左側（又は右側）を照射するＡＦＳに適した配光パターンＰ２とを電気的に切り替えることが可能な車両用灯具１００を提供することが可能となる。
【００３０】
次に、変形例について説明する。
【００３１】
上記実施形態では、投影レンズ１０として、入射面１１と出射面１２とを含む非球面レンズを説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、投影レンズ１０として、車両前方側に配置される出射面２１２ａを含む前面２１２、車両後方側に配置される反射面２１３ａとつなぎ面２１３ｂとを含む背面２１３、入射面２１１ａを含む底面２１１、上面２１４、側面２１５、２１６で囲まれた中実のレンズ体２１０を用いてもよい。投影レンズ１０は、例えば、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等の透明材料）を射出成形することで（又はガラス材料で）形成可能である。
【００３２】
入射面２１１ａは、矩形面光源２２０から放射された光がレンズ体２１０内部に入射するレンズ面であり（図１１中、レンズ体２１０内部に向かって凹んだ半球形状の入射面２１１ａを例示）、底面２１１に形成されている。
【００３３】
反射面２１３ａは、矩形面光源２２０からの入射光を予め定められた方向へ反射し所定配光パターンを形成するように構成された反射面（例えば回転放物面系の反射面）であり、例えば、背面２１３のうち底面２１１の背面側端縁２１１ｂから上面２１４の背面側端縁２１４ａまで延びる二本のラインＬ１、Ｌ２の間の領域に、アルミニウム等の金属による蒸着処理を施すことにより形成されている。
【００３４】
つなぎ面２１３ｂは、所定配光パターンを形成するためには用いられずレンズ体２１０の形状を成立させるために用いられる面であり、背面２１３のうち反射面２１３ａの周囲領域（図１１中、ラインＬ１と側面２１５の背面側端縁２１５ａとの間の領域を例示）に形成されている。同様に、つなぎ面２１３ｃは、所定配光パターンを形成するためには用いられずレンズ体２１０の形状を成立させるために用いられる面であり、背面２１３のうち反射面２１３ａの周囲領域（図１１中、ラインＬ２と側面２１６の背面側端縁２１６ａとの間の領域を例示）に形成されている。
【００３５】
出射面２１２ａは、反射面２１３ａからの反射光が出射するレンズ面であり、前面２１２に形成されている。
【００３６】
矩形面光源２２０は、第１実施形態の矩形面光源２０と同様の構成である。
【００３７】
本出願の発明者は、上記構成の車両用灯具２００によれば、ＡＦＳオン時（すなわち、４つの半導体発光素子２１ａ〜２１ｄを点灯した場合。図４（ｃ）参照）には、ＡＦＳオフ時（すなわち、４つの半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈを点灯した場合。図４（ｂ）参照）の光度（例えば左３５°付近の光度。図１２（ａ）参照）が左約５０°付近にまで移動すること（図１２（ｂ）参照）、すなわち、既存のＡＦＳ（図９（ａ）〜図１０（ｂ）参照）と同等のＡＦＳ性能を発揮することを確認した。なお、この移動量は入射面２１１ａのレンズ作用により、上記実施形態の場合（図８（ａ）、（ｂ）参照）よりも大きくなる。
【００３８】
以上説明したように、本変形例の車両用灯具２００によれば、上記実施形態と同様、レンズ体２１０の焦点Ｆよりも外側に配置された半導体発光素子２１ｅ〜２１ｈを点灯した場合には、車両略正面に鉛直軸Ｖ−Ｖに対して水平方向に略均等かつワイドな、カットオフラインを有する配光パターンＰ３（図１２（ａ）参照）を形成し、一方、レンズ体２１０の焦点Ｆよりも内側に配置された半導体発光素子２１ａ〜２１ｄを点灯した場合には、水平方向にワイドな配光パターンＰ３よりも左側（又は右側）にシフトした位置に左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した、カットオフラインを有する配光パターンＰ４（図１２（ｂ）参照）を形成することが可能となる。すなわち、本変形例の車両用灯具２００によれば、水平方向にワイドな配光パターンＰ３と左右側方を照射するＡＦＳに適した配光パターンＰ４とを電気的に切り替えることが可能な車両用灯具２００を提供することが可能となる。
【００３９】
上記実施形態及び変形例では、車両用灯具１００、２００を単独で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、車両用灯具１００、２００と他の光学ユニットとを組み合わせ、図１３（ａ）に示すように、ＡＦＳオフ時の配光パターンとして、水平方向にワイドな配光パターンＰ１（又はＰ３）と他の光学ユニットにより形成される配光パターンＰ０との合成配光パターンを形成するようにしてもよい。また、図１３（ｂ）に示すように、ＡＦＳオン時の配光パターンとして、左側方（又は右側方）を照射するＡＦＳに適した配光パターンＰ２（又はＰ４）と他の光学ユニットにより形成される配光パターンＰ０との合成配光パターンを形成するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態及び変形例では、投影レンズ１０の焦点Ｆに対して対称に半導体発光素子２１ａ〜２１ｈを配置した例（図４（ａ）参照）について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、投影レンズ１０の焦点Ｆよりも内側（図１中右側）の半導体発光素子の数を外側の半導体発光素子の数よりも増やす（図４（ａ）点線矩形参照）ことで、左側方（又は右側方）の照射範囲を広げることが可能となる。
【００４１】
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】
【００４２】
１００…車両用灯具、１０…投影レンズ、２０…矩形面光源、２１ａ〜２１ｈ…半導体発光素子、２００…車両用灯具（変形例）、２１０…レンズ体、２２０…矩形面光源
【図１】
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【図２】
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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１１】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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