(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面レンズとハウジングとにより形成された灯室内に少なくとも３つの光学ユニットが収容されてなる車両用前照灯であって、
前記複数の光学ユニットの夫々は、光源と前記光源から出射された光の光路を制御して前方に投影する投影レンズを備えた光源モジュールと電子部品とが実装されると共に前記光源モジュールの実装部と前記電子部品の実装部の夫々の背面に熱伝導の良好な互いに独立した第一の補強板及び第二の補強板が貼設されてなるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の下方に位置するヒートシンクを備え、前記光源モジュール実装部は前記第一の補強板を介して前記ヒートシンクに熱的に接続され、前記電子部品実装部は前記第二の補強板と前記ヒートシンクとの間に配設された遮熱板により該ヒートシンクとの熱伝導が抑制されており、
前記３つの光学ユニットは、車両の車幅方向に、互いに隣り合う光学ユニット同士が前記車幅方向に対して所定の角度をなすように斜めに配置されていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記遮光板と前記ヒートシンクは、前記遮光板に設けられた断面が波打ち状を呈する波状部と、前記ヒートシンクに設けられた断面が凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状を呈する凹凸部とが嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記互いに隣り合う光学ユニット同士は、車両の側方側に位置する光学ユニットが車両の中央側に位置する光学ユニットよりも車幅方向の照射範囲が狭くないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記複数の光学ユニットにおいて、互いに隣り合う光学ユニットの夫々の光源モジュール同士が車幅方向に対してなす角度は全て略同一であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に関するものであり、詳しくは、半導体発光素子を発光源とする複数の光学ユニットによりロービーム（すれ違いビーム）用配光パターンを形成する車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用前照灯には、図１２〜図１６に示す構成のものが提案されている。
【０００３】
そのうち図１２のものは、互いに平行に並設された複数のプロジェクタ型の光学ユニット１００〜１０２とリフレクタ型の光学ユニット１０３の組み合わせで構成され、各光学ユニット１００〜１０３で形成される夫々の配光パターンの重畳により垂直基準線Ｖの対向車線側の水平カットオフラインと走行車線側の斜めカットオフラインを有するロービーム（すれ違いビーム）配光パターンを形成するものである。
【０００４】
具体的には、プロジェクタ型の光学ユニット１００〜１０２により水平カットオフライン、斜めカットオフライン及び両カットオフライン近傍の高照度領域を形成し、リフレクタ型の光学ユニット１０３により広範囲に亘る照射領域を形成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また図１３のものは、複数のプロジェクタ型の光学ユニット１１０〜１１３が互いに所定の角度を持って配設され、各光学ユニット１１０〜１１３で形成される夫々の配光パターンの合成により曲路用配光パターンを形成するものである。
【０００６】
この場合、各光学ユニット１１０〜１１３はいずれも夫々の光軸Ｚ１１０〜Ｚ１１３に対して略同一の配光パターンを有しており、所定のピッチを保って形成された各配光パターンの光量制御を夫々独立して行うことにより照射範囲を変えることなくホットゾーンの位置のみを変えることができるものである（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また図１４のものは、複数のプロジェクタ型の光学ユニット１２０〜１２４をブラケット１２５に回動可能に保持し、車両の走行状況に応じて回動する各光学ユニット１２０〜１２４により照射光の照射方向や照射範囲を追従変化させるＡＦＳを構成するものである（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また図１５のものは、夫々発光素子１３０を備えたリフレクタ１３１からなる複数の光学ユニット１３２〜１３６の該リフレクタ１３１の前方に車幅方向に延びるシリンドリカルレンズ１３７が配設され、各光学ユニット１３２〜１３６からの照射光によりシリンドリカルレンズ１３７を介して配光パターンを形成するものである。
【０００９】
このとき、光学ユニット１３２〜１３６のうち互いに平行に並設された光学ユニット１３４〜１３６により水平カットオフライン、斜めカットオフライン及び両カットオフライン近傍の高照度領域が形成され、互いに所定の角度を持って配設された光学ユニット１３２、１３３により走行車線側に大きく広がる照射領域が形成されている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１０】
また図１６のものは、複数のプロジェクタ型の光学ユニット１４０〜１４３と複数のリフレクタ型の光学ユニット１４４、１４５によって構成され、車両の正面方向に向けて配設されたプロジェクタ型の光学ユニット１４０〜１４３により配光パターンの水平カットオフライン及び斜めカットオフラインが形成され、互いに所定の角度を持って車幅方向側方側に向かって配設されたリフレクタ型の光学ユニット１４４、１４５により水平カットオフラインの下方近傍から車幅方向外側に延びる横長の配光パターンが形成される。
【００１１】
これにより、車体後方へ回り込んだ形状の車両用灯具であっても薄型化が可能であると共に、各光学ユニットからの照射光が隣接する光学ユニットに遮蔽されることがないために光利用効率が良好で照射範囲の広い配光パターンを形成することができる（例えば、特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１３０１４号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２８２９号公報
【特許文献３】特開２００７−５１８２号公報
【特許文献４】特開２００５−２９４１７６号公報
【特許文献５】特開２００５−１４１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
半導体発光素子を発光源とする車両用前照灯（特に、ロービーム用配光パターンを形成する車両用前照灯）は、法規で規定された配光規格を満足させるためにリフレクタやレンズを用いて半導体発光素子からの出射光の配光制御が行われる。
【００１４】
例えば、リフレクタとレンズの組み合わせにより配光制御を行う、所謂プロジェクタ型の光学ユニットは前照灯の薄型化に伴う厚み（車両に搭載したときの奥行方向の厚み）制限により発光源とレンズとの距離に制約が加わり、車両前方の左右４０°程度の範囲しか照射することができない。そのため、車両前方の遠方を高照度で照らすには適しているが、車両前方の横方向の照明には適するものとはいえない。  一方、主にリフレクタにより配光制御を行う、所謂リフレクタ型の光学ユニットは広範囲の照明が可能であるが配光パターンの各カットオフラインを形成することが困難である。
【００１５】
そこで、特許文献１に記載された車両用前照灯は、プロジェクタ型の光学ユニット１００〜１０２とリフレクタ型の光学ユニット１０３とを組み合わせることにより夫々の利点を生かした前照灯を実現したものである。
【００１６】
しかしながら、このような構成の前照灯は、プロジェクタ型とリフレクタ型の異なる形状の光学ユニットで構成されるため車両前方から前照灯を観視したときのデザインに違和感を感じる人もある。また、リフレクタ型の光学ユニット１０３は非点灯時に光源が直接見えるため、光源が半導体発光素子と蛍光体とで構成された場合に蛍光体色の黄色部分が目立って見え、見栄えの悪いものとなってしまう。つまり、前照灯としては意匠性に乏しいものとなってしまう。
【００１７】
また、特許文献２に記載された車両用前照灯は、前照灯を構成する複数の光学ユニット１１０〜１１３の夫々がほぼ同一の配光パターンを有しているため、すれ違いビーム配光パターンに特有のエルボーや種々のカットオフラインを形成することが不可能である。更に、各光学ユニット１１０〜１１３が所定の角度を持って配設されているため、各光学ユニット１１０〜１１３からの光は上限垂直線ＶＵ−ＶＤに対して前方右方向に、例えば夫々１０°、１５°、２０°、３０°、４０°の角度で照射される。
【００１８】
そのため、互いに隣接して配設された光学ユニット１１０〜１１３の照射光で形成される夫々の配光パターンを結ぶ中間部に低輝度領域が生じることになり、前照灯の配光パターンとしては高輝度領域と低輝度領域が交互に存在する輝度むらを有するものとなってしまう。
【００１９】
また、特許文献３に記載された車両用前照灯は、車両の走行状況に応じて照射光の照射方向や照射範囲を変化させるため、常時広範囲を照射することは不可能である。
【００２０】
また、特許文献４に記載された車両用前照灯は、夫々発光素子１３０を備えたリフレクタ１３１からなる複数の光学ユニット１３２〜１３６と１つのシリンドリカルレンズ１３７により構成されているため、各光学ユニット１３２〜１３６からの出射光の配光を１つのシリンドリカルレンズ１３７で個別に制御することは不可能であり、前照灯としての所望の配光パターンを自在に得ることができない。
【００２１】
また、特許文献５に記載された車両用前照灯は、プロジェクタ型の光学ユニット１４０〜１４３とリフレクタ型の光学ユニット１４４、１４５とで構成されるため、特許文献１と同様に意匠性に乏しいものとなってしまう。
【００２２】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、夫々半導体発光素子を発光源とする略同一形状の複数の光学ユニットで構成し、車両の左右方向を広範囲に亘って高輝度で且つ輝度むらの少ない照射光で照射すると共に、すれ違いビーム配光パターンに特有のエルボーや種々のカットオフラインを明瞭に形成することが可能な薄型で意匠性に優れた車両用前照灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、前面レンズとハウジングとにより形成された灯室内に少なくとも３つの光学ユニットが収容されてなる車両用前照灯であって、前記複数の光学ユニットの夫々は、光源と前記光源から出射された光の光路を制御して前方に投影する投影レンズを備えた光源モジュールと電子部品とが実装されると共に前記光源モジュールの実装部と前記電子部品の実装部の夫々の背面に熱伝導の良好な互いに独立した第一の補強板及び第二の補強板が貼設されてなるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の下方に位置するヒートシンクを備え、前記光源モジュール実装部は前記第一の補強板を介して前記ヒートシンクに熱的に接続され、前記電子部品実装部は前記第二の補強板と前記ヒートシンクとの間に配設された遮熱板により該ヒートシンクとの熱伝導が抑制されており、前記３つの光学ユニットは、車両の車幅方向に、互いに隣り合う光学ユニット同士が前記車幅方向に対して所定の角度をなすように斜めに配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記遮光板と前記ヒートシンクは、前記遮光板に設けられた断面が波打ち状を呈する波状部と、前記ヒートシンクに設けられた断面が凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状を呈する凹凸部とが嵌合されていることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記互いに隣り合う光学ユニット同士は、車両の側方側に位置する光学ユニットが車両の中央側に位置する光学ユニットよりも車幅方向の照射範囲が狭くないことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記複数の光学ユニットにおいて、互いに隣り合う光学ユニットの夫々の光源モジュール同士が車幅方向に対してなす角度は全て略同一であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の車両用前照灯は、前面レンズとハウジングとで形成される灯室内に収容される複数の光学ユニットを、光源モジュールと電子部品とが実装されると共に光源モジュールの実装部と電子部品の実装部の夫々の背面に熱伝導の良好な互いに独立した第一の補強板及び第二の補強板が貼設されてなるフレキシブル基板と、フレキシブル基板の下方に位置するヒートシンクを備え、光源モジュール実装部は第一の補強板を介してヒートシンクに熱的に接続され、電子部品実装部は第二の補強板とヒートシンクとの間に配設された遮熱板により該ヒートシンクとの熱伝導が抑制される構造とし、この光学ユニットによりすれ違いビーム用配光パターンを形成するすれ違いビーム用光源ユニットを構成し、互いに隣り合う光学ユニットの光源モジュール同士が所定の角度を有し且つ車両の測方側に位置する光学ユニットが中央側に位置する光学ユニットよりも車幅方向の照射範囲が狭くならないような配置とした。
【００２８】
その結果、光源モジュールに対する放熱効果により、点灯時の温度上昇が抑制されて発光効率の低下が低減され、それにより所定の照射光量を確保することが可能となると共に、光源の径時劣化が抑制されて信頼性を維持することも可能となった。
【００２９】
また、電子部品に対する遮熱効果により、電子部品を熱による電気的特性の変化から守って良好な電気的特性下で作動させることができると共に、信頼性を確保することができるようになった。
【００３０】
さらに、運転者にとって視認性が良好で対向車にとって眩惑がなく、且つ小型薄型で意匠性に優れた車両用前照灯を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係わる実施形態の斜視図である。
【図２】光源モジュールの説明図。
【図３】光源の説明図である。
【図４】フレキシブル基板の説明図である。
【図５】ヒートシンクの説明図である。
【図６】遮熱板の説明図である。
【図７】光学ユニットの斜視図である。
【図８】光学ユニットの断面図である。
【図９】光学ユニットによる投影図である。
【図１０】スクリーン上に投影されたすれ違い配光パターンを示す図である。
【図１１】光学ユニットの説明図である。
【図１２】従来例の説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【図１５】従来例の説明図である。
【図１６】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１１を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００３３】
図１は本発明の車両用前照灯（以下、前照灯と略称する）の斜視図である。以下に説明する前照灯は、車両の左右に搭載された一対の前照灯のうち、左側通行の車両の、運転手から見て左側に位置する前照灯とする。
【００３４】
前照灯８０の基本構成は図１に示すように、ハウジング１と前面レンズ２で囲まれた気密空間からなる灯室３内にすれ違いビーム（ロービーム）用光源ユニット４と走行ビーム（ハイビーム）用光源ユニット５が配設されている。このうち、すれ違いビーム用光源ユニット４は第１の光学ユニット４ａ、第２の光学ユニット４ｂ、第３の光学ユニット４ｃ及び第４の光学ユニット４ｄからなる４つの光学ユニットで構成され、走行ビーム用光源ユニット５は第５の光学ユニット５ａからなる１つの光学ユニットで構成されている。
る。
【００３５】
そして、４つの光学ユニット４ａ〜４ｄで構成されたすれ違いビーム用光源ユニット４によってすれ違いビーム用配光パターンが形成され、１つの光学ユニット５ａで構成された走行ビーム用光源ユニット５によって走行ビーム用配光パターンが形成される。
【００３６】
そのうち、各光学ユニット４ａ〜４ｄは、夫々複数の光源（本実施形態では４つの光源１２ａ〜１２ｄ）からなる光源群１２を備えた光源モジュール１０ａ〜１０ｄ、光源モジュール１０と光源モジュール以外の電子部品２１等を実装した屈曲自在のフレキシブル基板２０、各光源１２ａ〜１２ｄの発光源となる半導体発光素子の発光に伴う発熱を放散するヒートシンク３０、半導体発光素子の発熱から電子部品２１を保護すると共にヒートシンク３０とでフレキシブル基板２０を挟持する遮熱板４０で構成されている。
【００３７】
光源モジュール１０は、図２（断面図）に示すように、フレキシブル基板２０の一方の端部側に実装された複数の光源（本実施形態では４つの光源１２ａ〜１２ｄ）からなる光源群１２と該光源群１２からの出射光の光路制御を行って前方（前面レンズ２の方向）に投影する投影レンズ１３との組み合わせにより光学系が構成されている。
【００３８】
光源群１２を構成する各光源１２ａ〜１２ｄは、例えば図３に示すように、半導体発光素子１１を発光源とし、フレキシブル基板２０上に実装された半導体発光素子１１を覆うように封止樹脂１５が配設されている。本実施形態においては半導体発光素子１１として例えばＬＥＤ素子が用いられ、封止樹脂１５として例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂が用いられる。
【００３９】
なお、前照灯の照射光として半導体発光素子１１の光源光とは異なる色調の光（例えば、白色光）を得る場合は、透光性樹脂に１種あるいは複数種の蛍光体を分散してなる封止樹脂１５により半導体発光素子１１を樹脂封止することもある。
【００４０】
図２に戻って、投影レンズ１３は光出射面１７ｂと光出射面に対向する背面１８ｂを備え、対向する両面は三次元自由曲面とされ、ガラスもしくは透明樹脂からなる。背面１８ｂにはアルミニウムなどの反射材料を蒸着法等の方法で成膜してなる反射膜１８による反射面１８ａが形成され、半導体発光素子１１からの光を反射する。なお、半導体発光素子１１は、背面１８ｂのほぼ中央の凹部内に設け、中央凹部は、反射膜１８を形成していない光入射面１９とされている。
【００４１】
このとき、互いに対向する光出射面１７ｂおよび背面１８ｂは、所定の配光特性を得るように形成される。背面１８ｂは中央の凹部から離れるに従って光出射面１７ｂ側に向かって湾曲する湾曲面とされ、中央を通る直行する断面における曲率が異なる三次元自由曲面とされている。また、光出射面１７ｂも中央を通る直行する断面における曲率が異なる三次元自由曲面とされている。このとき、図１において、各々の光学ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの背面１８ｂの曲率が大きい方向（曲率が小さい方向）同士は略同一方向となっている。
【００４２】
フレキシブル基板２０は図４（（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図）に示すように、一方の端部側に上述した光源モジュール１０が搭載され、他方の端部側の前記光源モジュール１０が搭載された面と同じ側の面にコネクタ等の電子部品２１が実装されている。
【００４３】
そして、フレキシブル基板２０の、光源モジュール１０が搭載された領域の反対側の面、及び電子部品２１が実装された領域の反対側の面には、夫々、金属やセラミック等の熱伝導性が良好な材料からなるリジッドの補強板２２、２３が互いに独立して熱伝導性接着剤等を介して貼設されている。この補強板２２、２３は、フレキシブル基板２０の変形保護、及び伝熱・放熱、の機能を兼ね備えている。
【００４４】
ヒートシンク３０は図５（（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図）に示すように、金属材料からなる平板状の本体部３１と、前記本体部３１の一方の端部側に設けられた突起部３２と、他方の端部側の前記突起部３２と同じ側に設けられた凹凸部３３を有している。突起部３２は上面３２ａが平坦面を呈しており、凹凸部３３は凹部３３ａと凸部３３ｂが交互に連続して設けられて断面が凹凸形状を呈している。
【００４５】
遮熱板４０は図６（（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図）に示すように、平板状で、窓孔４１ａと窓孔４１ａを環状に囲む環状枠４１ｂからなる枠体部４１と、一方の面側を凹部４２ａ、他方の面側を凸部４２ｂとする屈曲部４２ｃが所定の間隔で設けられて断面が波打ち状を呈する波状部４２と、枠体部４１と波状部４２を片端側で一体に接続する平板状の接続部４３からなっている。つまり、片端側の接続部４３に対する反対側の他端側が切欠部４４となっており、遮熱板４０全体の形状は略Ｕ字形状を呈している。
【００４６】
そこで、上記フレキシブル基板２０、ヒートシンク３０及び遮熱板４０によって、光学ユニット４ａ〜４ｄが、図７及び図８に示す構造となっている。図７は斜視図、図８は断面図である。
【００４７】
それは、遮熱板４０が、その窓孔４１ａからヒートシンク３０の突起部３２を突出させると共に波状部４２をヒートシンク３０の凹凸部３３に嵌合した状態で該ヒートシンク３０上に配置されている。そして、フレキシブル基板２０が、その光源モジュール１０側の補強板２２をヒートシンク３０の突起部３２の上面の３２ａに位置させると共に電子部品２１側の補強板２３を遮熱板４０の波状部４２上に位置させ、且つ光源モジュール１０と波状部４２との中間部２４を遮熱板４０の環状枠４１ｂの押止部４１ｃでヒートシンク３０側に押し付けられている。
【００４８】
この状態で、フレキシブル基板３０の光源モジュール１０側の補強板２２が、ねじ等の固定部材（図示せず）によってヒートシンク３０の突起部３２の上面３２ａに固定され、フレキシブル基板３０の電子部品２１側の補強板２３と遮熱板４０とが、ねじ等の固定部材（図示せず）によってヒートシンク３０に共締めされている。
【００４９】
このような構造を呈する車両用灯具において、以下に放熱系及び光学系について説明する。
【００５０】
放熱系においては、光源モジュール１０の光源１２ａ〜１２ｄの発光源となる半導体発光素子の点灯時の発熱は、フレキシブル基板３０の、光源モジュール１０と反対側に貼設された補強板２２及びヒートシンク３０に順次伝導されて該ヒートシンク３０から外部に放散される。その結果、半導体発光素子の点灯時の温度上昇が抑制されて発光効率の低下が低減され、それにより所定の照射光量を確保することが可能となると共に、半導体発光素子の径時劣化が抑制されて信頼性を維持することも可能となる。
【００５１】
それと同時に、半導体発光素子からヒートシンク３０に伝導された熱は、遮熱板４０により補強板２３への伝熱が抑制され、フレキシブル基板３０の、補強板２３と反対側に実装された電子部品２１の温度上昇が抑制される。その結果、電子部品２１を熱による電気的特性の変化から守って良好な電気的特性下で作動させることができると共に、信頼性を確保することができる。
【００５２】
一方、光学系ついては、夫々の光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄの光源群１２を構成する各光源１２ａ〜１２ｄと投影レンズ１３との位置関係及びそれらによる光路形成について図２及び図９（投影図）を参照して説明する。なお、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄは後述するように夫々異なる配光パターンを形成するようにレンズ設計されている。そこで本説明では、４つの光学ユニット４ａ〜４ｄのうち、前照灯の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン６０上に投影される配光パターンが、少なくとも３つのカットラインを有する第１の配光パターン５１ａとなる第１の光学ユニット４ａの光学モジュール１０ａを用いる。
【００５３】
図２より、両面を互いに外側に向かって凸状に湾曲した三次元自由曲面１６、１７とする投影レンズ１３の、反射膜１８が設けられた側の前記投影レンズ１３の中央部に所定の配置で複数の光源１２ａ〜１２ｄが配設されており、それら光源１２ａ〜１２ｄの近傍に該光源１２ａ〜１２ｄを覆うように投影レンズ１３の光入射面１９が位置している。光源１２ａ〜１２ｄは投影レンズ１３の背面１８ｂの曲率が大きい方向と同一方向Ｘに略直線状に配設されている。
【００５４】
そこで、光源１２ａから出射した光は、光入射面１９から投影レンズ１３に入射する。例えば、光源１２ａの正面光軸方向に出射した光Ｌ２は、光出射面１７ｂで殆ど反射されることなく、そのまま出射する。また、光源１２ａの正面光軸方向から傾斜した方向（斜め方向）に向かった光のうち、光出射面１７ｂにて反射した光Ｌ１は、光出射面１７ｂにて反射した後、背面１８ｂに向かって進む。投影レンズ１３よりも屈折率が小さい大気との界面を形成する三次元自由曲面１７に入射する光線が、該三次元自由曲面１７に対する入射角θが臨界角以上の角度となるときには、三次元自由曲面１７が全反射面となって全反射する。
【００５５】
投影レンズ１３側に戻った光線Ｌ１は三次元自由曲面１６側に向けて投影レンズ１３内を導光され、三次元自由曲面１６を介して反射膜１８による反射面１８ａに至り、反射面１８ａで反射されて三次元自由曲面１６を介して再度投影レンズ１３側に戻る。
【００５６】
投影レンズ１３側に戻った光線Ｌ１は三次元自由曲面１７側に向けて投影レンズ１３内を導光され、三次元自由曲面１７を光出射面１７ｂとして該光出射面１７ｂで屈折されて投影レンズ１３外に出射される。この出射光線Ｌ１により、図９のような第１の配光パターン５１ａの部分Ａが形成される。
【００５７】
このように、光源１２ａから出射して投影レンズ１３に入射した光線Ｌ１は、投影レンズ１３内を導光されて該投影レンズ１３の光出射面１７ａから外部に出射されて仮想鉛直スクリーン６０上の所定の位置Ａに至るまでの光路中で、投影レンズ１３の全反射面１７ａによる全反射及び反射膜１８の反射面１８ａによる反射の２回の反射と、投影レンズ１３の光出射面１７ｂによる１回の屈折が行われる。
【００５８】
つまり、光線Ｌ１の光路は、投影レンズ１３の全反射面１７ａと光出射面１７ｂ、及び反射膜１８の反射面１８ａの夫々における光線Ｌ１の到達点の極小面の方向によって制御される。
【００５９】
そして、所定の配光パターンとして、例えば仮想鉛直スクリーン６０上に図９に示す第１の配光パターン５１ａを形成するように、光出射面１７ｂおよび背面１８ｂを極小面に分割して制御し、それらの極小面を繋ぎ合わせることにより、投影レンズ１３の形状が決定される。
【００６０】
同様の手法によって、第２の光学ユニット４ｂの光源モジュール１０ｂ、第３の光学ユニット４ｃの光源モジュール１０ｃ及び第４の光学ユニット４ｄの光源モジュール１０ｄについても、図１０（ａ）に示すように夫々第２の配光パターン５１ｂ、第３の配光パターン５１ｃ及び第４の配光パターン５１ｄが形成されるように光学設計がなされる。
【００６１】
そこで、各配光パターン５１ａ〜５１ｄを比較すると、夫々の配光パターン５１ａ〜５１ｄはいずれも垂直基準線Ｖの走行車線側の水平カットオフラインＣＬ１と斜めカットオフラインＣＬ２、及び、垂直基準線Ｖの対向車線側の水平カットオフラインＣＬ３を有しており、車両の車幅方向に対する照射範囲は第４の光学ユニット４ｄによる配光パターン５１ｄが最も広く、以下第３の光学ユニット４ｃによる配光パターン５１ｃ、第２の光学ユニット４ｂによる配光パターン５１ｂ及び第１の光学ユニット４ａによる配光パターン５１ａの順に広くなっている。
【００６２】
つまり、各光学ユニットの車幅方向に対する照射範囲は、前照灯の車両側方側に位置する光学ユニットほど広範囲とされている。
【００６３】
この照射範囲の設定は上述のように、主に投影レンズの全反射面と光出射面の２つの光学機能面を兼ねる三次元自由曲面１７の車幅方向の曲率を変えることにより行われ、照射範囲の広い光源モジュールほど光出射面１７ｂの曲率を大きくしている。つまり、各光源モジュールの三次元自由曲面１７の車幅方向の曲率は、前照灯の車両側方側に位置する光学ユニットの光源モジュールほど大きく設定されている。
【００６４】
また、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄは、互いに隣り合う光源モジュール同士が所定の角度を保って配設されており、各光源モジュール１０ａ〜１０ｄの夫々の光軸をＺａ〜Ｚｄとすると、車両の前後方向に沿った中心線Ｚの方向に対して車両の幅方向の側方側に向かってＺａは０、Ｚｂはα、Ｚｃは２α、Ｚｄは３αの角度をなしている（図１参照）。
【００６５】
つまり、光学ユニット４ａの光源モジュール１０ａは車両の正面を向き、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄのうちの互いに隣り合う光源モジュール同士はいずれも車両の幅方向の測方側に向かってαの角度を保って配置されている。
【００６６】
また、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄが形成する配光パターン５１ａ〜５１ｄの夫々の中央側端部を形成する照射光は、各光源モジュール１０ａ〜１０ｄの配置方向及び照射範囲の違いに基づいて、該光源モジュール１０ａ〜１０ｄの夫々から車両の中心線Ｚの方向に対して略同一角度となるように設定されている。
【００６７】
これにより、仮想鉛直スクリーン６０上に形成される配光パターン５１ａ〜５１ｄの夫々の中央側端部は垂直基準線Ｖに平行な略直線Ｖ１上に位置している。
【００６８】
更に、各配光パターン５１ａ〜５１ｄは、垂直基準線Ｖの対向車線側の照射光が対向車を眩惑しないように少なくとも水平カットオフラインＣＬ３の高さが水平基準線Ｈの下側で一致するように調整されている。ここでいう一致とは、本発明の前照灯の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン２０上で、垂直基準線Ｖ（０°）に対して対向車線側の１．５°、２．５°、３．５°の各直線上において高さ方向に０．０５°間隔で前照灯の光度を測定したときに、各測定値から得られるＧ値が最大となる高さが一致することを意味する。
【００６９】
ここで、Ｇ値とはカットオフラインの定義として使用され、スクリーン光度の垂直断面を切ったときの各ポイントでの傾きを表し、以下の式で表わされる。
Ｇ＝（ｌｏｇＥβ−ｌｏｇＥ（β＋０．１°））    β：垂直角度（°）
Ｇが大きいほどカットオフラインが明瞭であることを示す。
【００７０】
このように、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄが形成する配光パターン５１ａ〜５１ｄを合成することによりすれ違いビーム用配光パターン５１が形成される。この場合のすれ違いビーム用配光パターン５１からわかるように、第１の光学ユニット４ａの光源モジュール１０ａで形成された第１の配光パターン５１ａを覆うように第２の光学ユニット４ｂの光源モジュール１０ｂで形成された第２の配光パターン５１ｂが位置し、第２の光学ユニット４ｂの光源モジュール１０ｂで形成された第２の配光パターン５１ｂを覆うように第３の光学ユニット４ｃの光源モジュール１０ｃで形成された第３の配光パターン５１ｃが位置し、第３の光学ユニット４ｃの光源モジュール１０ｃで形成された第３の配光パターン５１ｃを覆うように第４の光学ユニット４ｄの光源モジュール１０ｄで形成された第４の配光パターン５１ｄが位置しており、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄ毎の照射範囲の違いによる明暗差を運転者に感じさせることがなく、運転者にとって違和感のない、照射領域の広い、視認性の良好な前照灯を実現することが可能となる。
【００７１】
また、各光学ユニット４ａ〜４ｄの光源モジュール１０ａ〜１０ｄにより形成される配光パターン５１ａ〜５１ｄはいずれも垂直基準線Ｖの走行車線側の水平カットオフラインＣＬ１と斜めカットオフラインＣＬ２、及び、垂直基準線Ｖの対向車線側の水平カットオフラインＣＬ３を有すると共にそれらカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３毎に略同一線上に位置しており、そのため合成配光パターンからなるすれ違いビーム用配光パターン５１は各カットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３の夫々が明瞭に形成され、特に垂直基準線Ｖの対向車線側は配向パターンの上限が所定の位置に設定されて対向車を眩惑することのない前照灯を実現することが可能となっている。
【００７２】
走行ビーム用光源ユニット５を構成する第５の光学ユニット５ａは、光学ユニット４ａ〜４ｄと同様に投影型の光学ユニットであり、図１１のように、光源７０と、該光源７０を囲むように配置された反射面を有するリフレクタ７１と、前記リフレクタ７１前方に位置する投影レンズ７２と、該投影レンズ７２を支持するレンズホルダ７３を備えている。これにより、走行ビーム用配光パターンが形成される。
【００７３】
なお、第５の光学ユニット５ａは、前照灯を構成する他の光学ユニット４ａ〜４ｄよりも車両中央側に位置し、その光軸Ｚｅは車両の前後方向に沿った中心線Ｚの方向と略同一方向を向いている（図１参照）。
【００７４】
図１０（ｂ）に示す配光パターンは、運転手から見て右側に位置する前照灯で形成される配光パターンを示したものである。
【００７５】
この場合、５つの光学ユニットは図示しないが、上述の前照灯における光学ユニットを車両の前後方向に沿った中心線Ｚに対して対称に配置した構成とされており、車両中央側に１つの光学ユニットで構成された走行ビーム用光源ユニットが位置し、その側方側に４つの光学ユニットで構成されたすれ違いビーム用光源ユニットが位置している。
【００７６】
そして、すれ違いビーム用光源ユニットを構成する各光学ユニットが形成する配光パターン５２ａ〜５２ｄを合成することによりすれ違いビーム用配光パターン５２が形成され、走行ビーム用光源ユニットを構成する光学ユニットにより走行ビーム用配光パターン（図示せず）が形成される。
【００７７】
ところで、これまでの説明では、すれ違いビーム用配光パターンを形成するすれ違いビーム用光源ユニットは４つの光学ユニットからなる構成としたが、必ずしもこの構成数に限られるものではなく、複数の光学ユニットで構成することにより本発明の実施が可能となる。
【００７８】
また、すれ違いビーム用光源ユニットを構成する複数の光学ユニットで形成される夫々の配光パターンのうち、斜めカットオフラインを有しないフラットな配光パターンは必ずしも必要とはされない。言い換えると、複数の配光パターンのなかの少なくとも１つが斜めカットオフラインを有する配光パターンであればよい。これにより、車両用前照灯の所定の配光規格を満足することが可能となる。
【００７９】
以上説明したように本発明の車両用前照灯は、光学系において、夫々半導体発光素子を発光源とする光源と投影レンズとにより投影型の光源モジュールが形成された複数の光学ユニットによって、すれ違いビーム用配光パターンを形成するすれ違いビーム用光源ユニットを構成した。
【００８０】
そして、各光学ユニットは該光学ユニットを構成する光源モジュールの投影レンズの三次元自由曲面からなる表面の曲率を変えることにより夫々所望の配光パターンを形成すると共に、互いに隣り合う光源もｚｙ光学ユニット同士を所定の等角度を保った状態で配置するようにした
【００８１】
その結果、各光学ユニットの厚みを薄くすることができたことにより互いに隣り合う光学ユニット同士を狭い間隔で且つ大きな角度をもって配置することが可能となり、薄型小型で且つ投影型でありながら車両の左右方向を広範囲に亘って高輝度で且つ輝度むらの少ない照射光で照射できる車両用前照灯が実現できた。
【００８２】
また、複数の投影型の光学モジュールが夫々等角度をもって配置されると共に、各光学モジュールの投影レンズが車両の中央部から側方側に位置するにつれて曲率を大きくなるように設定されており、各光学ユニット及び各光源モジュール投影レンズの規則的な配置による優れた意匠性を実現している。
【００８３】
更に、車両の最も中央側に位置する光学ユニットの照射範囲を狭くして高光度化を図ると共に外側に位置するにつれて照射範囲を広くして光束拡散化を図り、同時に各光学ユニットで形成される夫々の配光パターンのカットオフライン同士を略同一線上に位置させている。そのため、各光学ユニットで形成された配光パターンを合成して得られたすれ違いビーム用配光パターンは対向車にとって眩惑がなく且つ運転者にとって遠方及び広範囲の視認性が良好なものとなる。
【００８４】
また、放熱系において、各光学ユニットをフレキシブル基板、ヒートシンク及び遮熱板によって構成し、遮熱板を、その窓孔からヒートシンクの突起部を突出させると共に波状部をヒートシンクの凹凸部に嵌合した状態で該ヒートシンク上に配置させ、フレキシブル基板を、その光源モジュール側の補強板をヒートシンクの突起部の上面に位置させると共に電子部品側の補強板を遮熱板の波状部上に位置させ、且つ光源モジュールと波状部との中間部を遮熱板の環状枠の押止部でヒートシンク側に押し付けるようにした。
【００８５】
そのため、光源モジュールの半導体発光素子の点灯時の発熱が、フレキシブル基板の、光源モジュールと反対側に貼設された補強板及びヒートシンクに順次伝導されて該ヒートシンクから外部に放散される。その結果、半導体発光素子の点灯時の温度上昇が抑制されて発光効率の低下が低減され、それにより所定の照射光量を確保することが可能となると共に、半導体発光素子の径時劣化が抑制されて信頼性を維持することも可能となる。
【００８６】
それと同時に、半導体発光素子からヒートシンクに伝導された熱は、遮熱板により補強板への伝熱が抑制され、フレキシブル基板の、補強板と反対側に実装された電子部品の温度上昇が抑制される。その結果、電子部品を熱による電気的特性の変化から守って良好な電気的特性下で作動させることができると共に、信頼性を確保することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…  ハウジング
２…  前面レンズ
３…  灯室
４…  すれ違いビーム（ロービーム）用光源ユニット
４ａ…  第１の光学ユニット
４ｂ…  第２の光学ユニット
４ｃ…  第３の光学ユニット
４ｄ…  第４の光学ユニット
５…  走行ビーム用光源ユニット
５ａ…  第５の光学ユニット
１０…  光源モジュール
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…  光源モジュール
１１…  半導体発光素子
１２…  光源群
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…  光源
１３…  投影レンズ
１４…  基板
１５…  封止樹脂
１６…  三次元自由曲面
１７…  三次元自由曲面
１７ａ…  全反射面
１７ｂ…  光出射面
１８…  反射膜
１８ａ…  反射面
１８ｂ…  背面
１９…  光入射面
２０…  フレキシブル基板
２１…  電子部品
２２…  補強板
２３…  補強板
２４…  中間部
２６…  反射膜
２６ａ…  反射面
３０…  ヒートシンク
３１…  本体部
３２…  突起部
３２ａ…  上面
３３…  凹凸部
３３ａ…  凹部
３３ｂ…  凸部
４０…  遮熱板
４１…  枠体部
４１ａ…  窓孔
４１ｂ…  環状枠
４１ｃ…  押止部
４２…  波状部
４２ａ…  凹部
４２ｂ…  凸部
４２ｃ…  屈曲部
４３…  接続部
４４…  切欠部
５１…  すれ違いビーム用配光パターン
５１ａ…  第１の配光パターン
５１ｂ…  第２の配光パターン
５１ｃ…  第３の配光パターン
５１ｄ…  第４の配光パターン
５２…  すれ違いビーム用配光パターン
５２ａ…  第１の配光パターン
５２ｂ…  第２の配光パターン
５２ｃ…  第３の配光パターン
５２ｄ…  第４の配光パターン
６０…  仮想鉛直スクリーン
７０…  光源
７１…  リフレクタ
７２…  投影レンズ
７３…  レンズホルダ
８０…  車両用前照灯
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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