(57)【要約】【課題】任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られない点にある。【解決手段】発光体５から構成されている半導体型光源１と、発光体５からの光を、発光体５の形状を任意の方向に伸延した像Ｉ１〜Ｉ５であって、スポット配光パターンＳＰとして出射するレンズ２と、を備える。このレンズ２が、基本レンズ２Ａの光軸Ｚ−Ｚを基本レンズ２Ａの焦点Ｆ０を中心として発光体５の形状を伸延させたい方向に回転させ、中心を中心とする発光体５からの光の最大入射角θ扇を等立体角で複数個に分割したテンプレートにより、光軸Ｚ−Ｚを回転させた複数個の基本レンズ毎に該当する部分Ｓ１〜Ｓ５を切り取り、切り取った部分Ｓ１〜Ｓ５を一体化して１つの焦点Ｆ０を共有する多光軸の複合レンズから構成されている。この結果、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンＳＰが得られる。【選択図】        図４
2006210294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドランプから出射される基本配光パターンに対して、スポット配光パターンを出射する車両用灯具において、
発光体から構成されている半導体型光源と、
前記発光体からの光を、前記発光体の形状を任意の方向に伸延した像であって、前記スポット配光パターンとして出射するレンズと、
を備え、
前記レンズは、
基本レンズの光軸を前記基本レンズの焦点もしくはその近傍を中心として前記発光体の形状を伸延させたい方向に回転させ、
前記中心を中心とする前記発光体からの光の最大入射角扇を任意の立体角で複数個に分割したテンプレートにより、光軸を回転させた複数個の基本レンズ毎に該当する部分を切り取り、
切り取った部分を一体化して１つの焦点を共有する多光軸の複合レンズから構成されている、
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記レンズは、有効径が異なる凸状の第１非球面レンズ部と第２非球面レンズ部とから一体に構成されており、
有効径が小さい前記第１非球面レンズ部は、有効径が大きい前記第２非球面レンズ部により取り囲まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記基本配光パターンは、上位の水平のカットオフラインと斜めのカットオフラインと下位の水平のカットオフラインとを有するすれ違い用の配光パターンであり、
前記発光体は、４つの直線の辺からなる矩形形状をなし、
前記レンズは、前記発光体からの光を、前記発光体の矩形形状を前記上位の水平カットオフラインに沿って左右に伸延させた長方形形状の像であって、前記上位の水平カットオフラインよりも下側でかつ前記斜めのカットオフラインと前記下位のカットオフラインとの交点から左側または右側に位置する前記スポット配光パターンとして出射する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記レンズは、左側の部分と右側の部分とが互い違いに鉛直方向にずれており、
前記スポット配光パターンは、左側の部分と右側の部分とが互い違いに鉛直方向にずれている、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項５】
基本配光パターンとスポット配光パターンとをそれぞれ出射する車両用前照灯装置において、
前記基本配光パターンを外部に出射するヘッドランプと、
前記スポット配光パターンを外部に出射する前記の請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用灯具と、
を備えることを特徴とする車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤやＥＬ（有機ＥＬ）などの半導体型発光素子を光源とする車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、ヘッドランプから出射（放射、照射、投影）される基本配光パターンに対して、スポット配光パターンを出射する車両用灯具に関するものである。また、この発明は、基本配光パターンとスポット配光パターンとをそれぞれ出射する車両用前照灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用灯具および車両用前照灯装置（以下、「車両用前照灯システム」と称する）は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。以下、この車両用前照灯システムについて説明する。なお、括弧つきの符号は、特許文献１、特許文献２にそれぞれ対応する。前者の車両用前照灯システム（特許文献１）は、発光ダイオード（１１）、（２１）を光源とする凸型発光体（１０）と扇型発光体（２０）とから構成されている。凸型発光体（１０）は、スポット的な配光を外部に出射する。扇型発光体（２０）は、幅広な配光を外部に出射する。前記の配光を合成することにより、カットライン（ＣＬ）を有するロービームの配光が得られる。一方、後者の車両用前照灯システム（特許文献２）は、発光ダイオード（３２）、（５２Ａ）、（５２Ｂ）、（７２）を光源とする灯具ユニット（２０）、（４０Ａ）、（４０Ｂ）、（６０）から構成されている。前記灯具ユニット（２０）は、水平および斜めカットオフライン（ＣＬ１）、（ＣＬ２）を有するカットオフライン形成用パターン（Ｐａ）を外部に出射する。前記灯具ユニット（４０Ａ）は、水平カットオフライン（ＣＬ１）に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）を外部に出射する。前記灯具ユニット（４０Ｂ）は、斜めカットオフライン（ＣＬ２）に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ２）を外部に出射する。前記灯具ユニット（６０）は、拡散領域形成用パターン（Ｐｃ）を外部に出射する。前記のパターン（Ｐａ）、（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）、（Ｐｃ）を合成することにより、所定のロービーム用配光パターン（ＰＬ）が得られる。
【０００３】
ところが、前者は、凸型発光体（１０）からスポット的な配光がただ単に外部に出射されだけであり、また、後者は、灯具ユニット（４０Ａ）、（４０Ｂ）からホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）がただ単に外部に出射されるだけである。このために、両者は、任意の方向に伸延させたスポット的な配光またホットゾーン形成用パターン（Ｐｂ１）、（Ｐｂ２）が得られないという課題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７１４０９号公報
【特許文献２】特開２００４−９５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする問題点は、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られない点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、発光体から構成されている半導体型光源と、前記発光体からの光を、前記発光体の形状を任意の方向に伸延した像であって、スポット配光パターンとして出射するレンズと、を備え、前記レンズが、基本レンズの光軸を前記基本レンズの焦点もしくはその近傍を中心として前記発光体の形状を伸延させたい方向に回転させ、前記中心を中心とする前記発光体からの光の最大入射角扇を任意の立体角で複数個に分割したテンプレートにより、光軸を回転させた複数個の基本レンズ毎に該当する部分を切り取り、切り取った部分を一体化して１つの焦点を共有する多光軸の複合レンズから構成されている、ことを特徴とする。また、この発明（請求項５にかかる発明）の車両用前照灯装置は、基本配光パターンを外部に出射するヘッドランプと、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンを外部に出射する前記の車両用灯具と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車両用前照灯システムは、レンズの作用により、半導体型光源の発光体からの光を、発光体の形状を任意の方向に伸延させた像であってスポット配光パターンとして出射させることができる。この結果、この発明の車両用前照灯システムは、任意の方向に伸延させたスポット配光パターンが得られるので、車両用前照灯システムに適した配光パターンが簡単にかつ確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例のうちの２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。この実施例は、車両（自動車）が左側通行の場合の車両用前照灯システムについて説明する。車両が右側通行の場合の車両用前照灯システムは、構造や配光パターンなどがほぼ左右逆となる。図５、図１０、図１７、図１８は、コンピュータのシミュレーションで得られたスクリーン上の配光パターンを簡略化して示す等光度曲線の説明図であって、中央の等光度曲線は、高光度帯であって、その他の曲線は、外に行くにしたがって低くなる光度帯である。たとえば、図５、図１７の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。また、図１０（Ａ）、図１８（Ａ）の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、１０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。さらに、図１０（Ｂ）、図１８（Ｂ）の中央の等光度曲線は、１００００（ｃｄ）であり、以下、２０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。さらにまた、図１０（Ｃ）、図１８（Ｃ）の中央の等光度曲線は、２００００（ｃｄ）であり、以下、１００００（ｃｄ）、５０００（ｃｄ）、２０００（ｃｄ）、１０００（ｃｄ）、３００（ｃｄ）である。
【０００９】
この明細書および図面において、符号「Ｕ」は、ドライバー側から見た上側を示す。符号「Ｄ」は、ドライバー側から見た下側を示す。符号「Ｌ」は、ドライバー側から前側を見た場合の左側を示す。符号「Ｒ」は、ドライバー側から前側を見た場合の右側を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、左右の水平線（左右水平方向）、もしくは、配光パターンが出射される２５ｍ先のスクリーン上の左右の水平線を示す。符号「ＶＵ−ＶＤ」は、同じく、上下の垂直線（上下垂直方向）、もしくは、配光パターンが出射される２５ｍ先のスクリーン上の上下の垂直線を示す。符号「ＨＦ−ＨＢ」は、前後の水平線（前後水平方向）を示す。また、この特許請求の範囲中の「左側」、「右側」、「左右」、「下側」「上」「下」は、この明細書および図面中の「左側」、「右側」、「左右」、「下側」「上」「下」と同意である。
【実施例１】
【００１０】
図１〜図１４は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例１を示す。図中、符号ＬＳは、この実施例１における車両用前照灯システムである。前記車両用前照灯システムＬＳは、車両の前部の左右両側にそれぞれ装備されるものである。以下、車両の前部の右側に装備される前記車両用前照灯システムＬＳの構成について説明する。なお、車両の前部の左側に装備される前記車両用前照灯システムＬＳの構成は、右側の前記車両用前照灯システムＬＳの構成とほぼ同様である。
【００１１】
前記車両用前照灯システムＬＳは、図１に示すように、ヘッドランプとしてのヘッドランプユニットＬ０と、車両用灯具としてのスポットランプユニットＳＬと、を備えるものである。前記ヘッドランプユニットＬ０と前記スポットランプユニットＳＬとは、ランプハウジング１１とランプレンズ（図示せず、たとえば、素通しのアウターレンズなど）とにより区画されている灯室１２内にそれぞれ配置されている。
【００１２】
前記ヘッドランプユニットＬ０は、基本配光パターンとしてのすれ違い用配光パターンＬＰを外部に出射するものである。前記すれ違い用配光パターンＬＰは、図１０（Ａ）に示すように、左右の水平線ＨＬ−ＨＲより若干上位に位置する上位の水平のカットオフラインＣＬ１と、斜めカットオフラインＣＬ２と、左右の水平線ＨＬ−ＨＲよりも若干下位に位置する下位の水平のカットオフラインＣＬ３と、上下の垂直線ＶＵ−ＶＤ上の前記斜めカットオフラインＣＬ２と前記下位の水平カットオフラインＣＬ３との交点であるエルボー点ＥＰと、を有する。前記すれ違い用配光パターンＬＰにおいて、エルボー点ＥＰから斜めカットオフラインＣＬ２に沿って斜め左上の部分は、遠方視認を担う部分である。
【００１３】
前記ヘッドランプユニットＬ０は、図１に示すように、前記スポットランプユニットＳＬの上下にそれぞれ配置された上側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｕと下側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｄとからなる。前記上側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｕは、ＬＥＤなどの半導体型光源からなる４個のヘッドランプユニットからなり、前記すれ違い用配光パターンＬＰの下側の部分の拡散配光を主に担うものである。一方、前記下側のヘッドランプユニット群Ｌ０Ｄは、同じくＬＥＤなどの半導体型光源からなる３個のヘッドランプユニットからなり、前記すれ違い用配光パターンＬＰの上側の部分のカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の配光を主に担うものである。
【００１４】
前記スポットランプユニットＳＬは、図１０（Ｃ）に示すように、前記すれ違い用配光パターンＬＰに対して、所定の位置にスポット配光パターンＳＰを外部に出射するものである。前記スポット配光パターンＳＰは、図１０（Ｂ）に示すように、左右方向に伸延した配光パターンであって、上下幅が約２°で左右幅が約１２°の左右に細長い長方形形状をなす配光パターンである。
【００１５】
前記スポットランプユニットＳＬは、図１〜図４に示すように、半導体型光源１と、レンズ２と、ホルダ３とを備えるものである。前記半導体型光源１は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例１ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源１は、基板４と、前記基板４の一面に固定された光源チップ（半導体チップ）の発光体５と、前記発光体５を覆う光透過部材６と、前記基板４の他面に固定された放熱部材７とから構成されている。前記発光体５は、基本的には微小な四角形、すなわち、１辺が約１ｍｍ程度の４つの直線の辺からなる矩形形状（この例では、正方形形状）をなす。前記発光体５の１辺は、前記すれ違い用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３に対応する。
【００１６】
前記レンズ２は、図３に示すように、非球面レンズ（屈折レンズ、投影レンズ）であって、入射面（前記発光体５からの光が入射する面）が非球面の平面をなし、かつ、出射面（前記発光体５からの光が出射する面）が非球面の凸面をなす。また、前記レンズ２は、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されている。すなわち、有効径Ｌ１が小さい前記第１非球面レンズ部２１は、有効径Ｌ２が大きい前記第２非球面レンズ部２２により取り囲まれている。さらに、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の光軸と前記第２非球面レンズ部２２の光軸とが同一の光軸Ｚ−Ｚを共有する。さらにまた、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の焦点と前記第２非球面レンズ部２２の焦点とが前記光軸Ｚ−Ｚに対して垂直な平面上において同一の焦点Ｆ０を共有する。さらにまた、前記レンズ２は、前記第１非球面レンズ部２１の高さＨ１は、前記第２非球面レンズ部２２の高さＨ２と同等もしくは高い。
【００１７】
前記レンズ２は、図４に示すように、前記発光体５からの光を、前記発光体５の形状を左右方向に伸延した像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５であって、前記スポット配光パターンＳＰとして出射するものである。
【００１８】
以下、前記レンズ２の構成について、図６〜図９を参照して説明する。まず、図３の垂直断面図（上下方向の断面図）に示すレンズ２を基本レンズ２Ａとする。前記基本レンズ２Ａの光軸Ｚ−Ｚを前記基本レンズ２Ａの焦点Ｆ０もしくはその近傍を中心として前記発光体５の形状を伸延させたい方向、この例では左右方向に回転させる。たとえば、図６（Ａ）の一番右側の図のように、光軸Ｚ１−Ｚ１を光軸Ｚ−Ｚに対して右側に回転させる。また、図６（Ａ）の右側から二番の図のように、光軸Ｚ２−Ｚ２を光軸Ｚ−Ｚに対して一番右側の図の光軸Ｚ１−Ｚ１よりも小さい角度で右側に回転させる。さらに、図６（Ａ）の右側から三番の図のように、光軸Ｚ３−Ｚ３を光軸Ｚ−Ｚに対して回転させない。一方、図６（Ａ）の右側から四番の図のように、光軸Ｚ４−Ｚ４を光軸Ｚ−Ｚに対して左側に回転させる。また、図６（Ａ）の右側から五番の図のように、光軸Ｚ５−Ｚ５を光軸Ｚ−Ｚに対して右側から四番の図の光軸Ｚ４−Ｚ４よりも大きい角度で左側に回転させる。
【００１９】
つぎに、前記中心（前記基本レンズ２Ａの焦点Ｆ０もしくはその近傍）を中心とする前記発光体５からの光の最大入射角θ扇を任意の立体角（この例では、最大入射角θに対応する等立体角ω／５）で複数個（この例では５個）に分割したテンプレート（図６（Ａ）の右側から三番の図を参照）により、光軸Ｚ−Ｚ（Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２、Ｚ３−Ｚ３、Ｚ４−Ｚ４、Ｚ５−Ｚ５）を回転させた複数個（この例では５個）の基本レンズ２Ａ毎に該当する部分（セクタ）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を切り取る（図６（Ｂ）を参照）。
【００２０】
そして、切り取った部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を一体化することにより、前記レンズ２が構成される。前記レンズ２は、図７および図９に示すように、１つの焦点Ｆ０を共有する多光軸（Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２、Ｚ３−Ｚ３、Ｚ４−Ｚ４、Ｚ５−Ｚ５）の複合レンズから構成される。前記複合レンズから構成される前記レンズ２は、入射面（前記発光体５からの光が入射する面であって、底面）２３を図７中の二点鎖線に示すように同一の非球面の平面により共有する。
【００２１】
なお、この実施例１においては、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる２つの凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されているレンズ２を使用するものである。ところが、この発明においては、図８に示すように、有効径が１つの凸状の非球面レンズからなる通常の凸レンズであるレンズ２０を使用しても良い。前記レンズ２０の場合でも、同様に、基本レンズの光軸を前記基本レンズの焦点もしくはその近傍を中心として前記発光体の形状を伸延させたい方向に回転させ、前記中心を中心とする前記発光体からの光の最大入射角扇を任意の立体角で複数個に分割したテンプレートにより、光軸を回転させた複数個の基本レンズ毎に該当する部分Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５を切り取り、切り取った部分Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５を一体化して１つの焦点を共有する多光軸の複合レンズから構成されているレンズ２０でもよい。
【００２２】
前記ホルダ３は、前記半導体型光源１と前記レンズ２とを所定の相対位置関係で保持する。この例では、図２〜図４に示すように、前記半導体型光源１の発光体５と前記レンズ２の焦点Ｆ０とがほぼ一致する相対位置関係で前記半導体型光源１と前記レンズ２とを保持する。この結果、前記レンズ２からの出射像は、最も集光された像として配光される。このように、前記スポットランプユニットＳＬは、前記半導体型光源１の発光体５からの光を前記レンズ２により直接配光する直射型光学系から構成されているものである。
【００２３】
この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用効果について説明する。
【００２４】
スポットランプユニットＳＬを点灯する。すると、スポットランプユニットＳＬの半導体型光源１の発光体５からの光は、図３〜図５に示すように、レンズ２から、発光体５の形状を左右方向に伸延させた左右方向に細長い長方形形状の像Ｉ１〜Ｉ５であって、スポット配光パターンＳＰとして出射される。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、左右方向に伸延させたスポット配光パターンＳＰが得られるので、車両用前照灯システムに適した配光パターンが簡単にかつ確実に得ることができる。
【００２５】
すなわち、図５に示すスポット配光パターンＳＰを上下左右方向に調整することにより、図１０（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰを簡単にかつ確実に得ることができる。この図１０（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰは、図１０（Ａ）に示すすれ違い用配光パターンＬＰに合成されることにより、図１０（Ｃ）に示す理想の配光パターン（すれ違い用配光パターンＬＰとスポット配光パターンＳＰとが合成された配光パターン）が得られる。この理想の配光パターンは、スポット配光パターンＳＰがすれ違い用配光パターンＬＰの所定の位置、すなわち、上位の水平のカットオフラインＣＬ１より下側で、かつ、エルボー点ＥＰおよび斜めカットオフラインＣＬ２から右側の位置に配置されている。この位置は、遠方視認を担う部分であるから、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、対向車や先行車のドライバーおよび同乗者、また、歩行者などにグレアを与えることがなく、遠方の視認性を確実に確保することができ、交通安全に確実に貢献することができる。
【００２６】
特に、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、１つの焦点Ｆ０を共有する多光軸（５軸）の複合レンズ（等立体角で分割された５個のセクタＳ１〜Ｓ５）から一体に構成されているレンズ２を使用する。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳにおいては、レンズ２の５個のセクタＳ１〜Ｓ５が等立体角で分割されているので、この５個のセクタＳ１〜Ｓ５から出射される像Ｉ１〜Ｉ５がほぼ等しい光量（光度、照度）で５個に左右に複製分散され、また、１つの焦点Ｆ０すなわち１つの光源点（半導体型光源１の発光体５）を共有するので、左右に複製分散された５個の像Ｉ１〜Ｉ５の形状が崩れることがない。これにより、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰが得られ、しかも、このスポット配光パターンＳＰの上辺をすれ違い用配光パターンＬＰの上位の水平のカットオフラインＣＬ１に沿って配置することができる。また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、半導体型光源１の発光体５が高出力であれば、１個のスポットランプユニットＳＬで左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰを得ることが可能であり、その分、部品点数が軽減されて製造コストを安価にすることができる。しかも、１個のスポットランプユニットＳＬの場合、収納スペースが大幅に低減すことができ、スポットランプユニットＳＬに付随するスイブル機構やスライド機構の部品点数を大幅に低減することができ、デザインの自由度が増す。
【００２７】
また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、有効径Ｌ１、Ｌ２が異なる凸状の第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とから一体に構成されているレンズ２、すなわち、有効径Ｌ１が小さい第１非球面レンズ部２１を有効径Ｌ２が大きい第２非球面レンズ部２２で取り囲んだレンズ２を使用するものである。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、前記レンズ２を使用することにより、半導体型光源１の発光体５からの光を効率良く入射することができるので、高光度（高密度）の像（配光パターン）が得られ、しかも、球面収差や色収差による像ボケを防止して像の周囲のシャープな輪郭が得られる。
【００２８】
上記の作用効果について図１１を参照して説明する。まず、図１１（Ａ）に示すただ単なる凸レンズの非球面レンズＬ１において、適切な厚みＴ１で適切なサイズの像Ｉ１１を投影する非球面レンズＬ１の最大入射角θ１は、半導体型光源１の発光体５からの光の放射角θ３に対して小さい（θ１＜＜θ３）ので、この非球面レンズＬ１の光入射効率が低い。なお、図１１（Ａ）中の符号Ｆ１は、非球面レンズＬ１の焦点であり、この焦点Ｆ１に半導体型光源１の発光体５が位置する。
【００２９】
ここで、光入射効率を高めるために、焦点Ｆ３から入射面までの距離が前記非球面レンズＬ１と同じでかつ有効径が前記非球面レンズＬ１よりも大きい非球面レンズＬ３（図１１（Ｂ）を参照）を考える。すると、この非球面レンズＬ３の最大入射角θは、半導体型光源１の発光体５からの光の放射角θ３とほぼ同じになり、高い光入射効率が得られる。しかしながら、この非球面レンズＬ３の厚みＴ３は、前記非球面レンズＬ１の厚みＴ１よりも増大して、成形上非現実的なものであり、しかも、狙いとする配光パターンを達成する適切なサイズの像Ｉ１１よりも小さいサイズの像Ｉ３１となる。しかも、非球面レンズＬ３の球面収差が発生して像ボケＩ３０（図１１（Ｂ）の点線を参照）を起こす。このために、像の一辺を基本配光パターンのカットオフラインに沿って配光することには問題がある。なお、図１１（Ｂ）中の符号Ｆ３は、非球面レンズＬ３の焦点であり、この焦点Ｆ３に半導体型光源１の発光体５が位置する。
【００３０】
そこで、この実施例１においては、前記非球面レンズＬ１（第１非球面レンズ部２１）を取り囲むように前記非球面レンズＬ３（第２非球面レンズ部２２）を配置して一体化したレンズ２（基本レンズ２Ａ）を使用する。これにより、図１１（Ｃ）に示すように、適切な厚みＴ１で適切なサイズの像Ｉ１１のままでありながら、このレンズ２の最大入射角θを前記非球面レンズＬ３の最大入射角θとほぼ同等、すなわち、光入射効率を高めることができる。一方、球面収差を伴なう増分（θ−θ１に相当）のサイズの像Ｉ２０を前記非球面レンズＬ１（第１非球面レンズ部２１）の適切なサイズの像Ｉ１１の中に納めることができる。この結果、像Ｉ１１の輪郭はシャープなまま、像Ｉ１１、Ｉ２０内が高光度（高密度）となるような高効率の配光が得られる。これにより、前記のように、高光度（高密度）の左右方向に伸延されたスポット配光パターンＳＰ、ＳＰＬ、ＳＰＲが高効率で得られる。
【００３１】
また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、複合レンズから構成されるレンズ２の入射面２３を同一の非球面の平面により共有する。すなわち、第１非球面レンズ部２１の入射面と第２非球面レンズ部２２の入射面とを同一の非球面の平面により共有する。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の入射面２３に入射した光のほとんどは、第１非球面レンズ部２１および第２非球面レンズ部２２の出射面の非球面の凸面から狙い通りに配光される。すなわち、レンズ２に入射した光は光損失がほとんどなく配光される。
【００３２】
さらに、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、第１非球面レンズ部２１の高さＨ１が第２非球面レンズ部２２の高さＨ２とほぼ同等もしくは高いレンズ２、すなわち、第２非球面レンズ部２２の凸面（凸部）の最高点が第１非球面レンズ部２１の凸面（凸部）の最高点よりも低くいレンズ２を使用する。このために、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、図１２に示すように、レンズ２の成形金型８において、第２非球面レンズ部２２を成形する凹部８２の最深点が第１非球面レンズ部２１を成形する凹部８１の最深点よりも浅い。この結果、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の成形金型８を加工する際に、ＮＣ加工カッターチャック部８０の逃げ場を確保することができ、安定した高精度の加工が可能となる。
【００３３】
ここで、レンズ２の第１非球面レンズ部２１の凸面の出射面および第２非球面レンズ部２２の凸面の出射面から出射する光は、この出射面において散乱光を伴なう。特に、第１非球面レンズ部２１の凸面の出射面のうち第２非球面レンズ部２２との接合部分付近において発生する散乱光は、第２非球面レンズ部２２の境界壁面（第１非球面レンズ部２１の凸面と第２非球面レンズ部２２の凸面との間の面であって、理論的には、入射面２３から入射した正屈折光がこの面から外部に出射しない面）２４から再び入射してこの第２非球面レンズ部２２の凸面の出射面から出射する際に迷光２５となる場合がある。そこで、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、レンズ２の第２非球面レンズ部２２の境界壁面２４に、光透過率を低下させる表面処理（図１３中の太い実線を参照）、たとえば、シボやフロストや塗装などを施すことにより、迷光の問題を解決することができ、しかも、新規な外観が得られる。
【００３４】
また、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、図１４に示すように、レンズ２において、第２非球面レンズ部２２の焦点Ｆ２２を通る軸Ｚ２２−Ｚ２２を、第１非球面レンズ部２１の焦点Ｆ２１を通る軸Ｚ２１−Ｚ２１に対して、鉛直方向上側にオフセットさせた状態で、第１非球面レンズ部２１と第２非球面レンズ部２２とを一体化する。これにより、この実施例１における車両用前照灯システムＬＳは、第１非球面レンズ部２１の焦点Ｆ２１にもしくはその近傍に半導体型光源１の発光体５が位置する場合において、第２非球面レンズ部２２により得られる像Ｉ２２を、第１非球面レンズ部２１により得られる像Ｉ１１に対して鉛直方向上側にオフセットさせることができる。すなわち、レンズ２から出射される像Ｉ１１、Ｉ２２内において、高密度帯を鉛直方向上側、すなわち、基本配光パターンのカットオフライン側にシフトさせることができるので、遠方視認性をさらに改善することができる。
【実施例２】
【００３５】
図１５〜図１８は、この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例２を示す。図中、図１〜図１４と同符号は、同一のものを示す。
【００３６】
この実施例２における車両用前照灯システムは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２とほぼ同様のレンズ２００を使用する。すなわち、この実施例２における車両用前照灯システムに使用されるレンズ２００は、図１５に示すように、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳに使用されるレンズ２の左側の部分と右側の部分とを互い違いに鉛直方向にずらしたものである。すなわち、レンズ２００の左側の部分２００Ｌ（セクタＳ３、Ｓ４、Ｓ５）に対して、レンズ２００の右側の部分２００Ｒ（セクタＳ１、Ｓ２）を下側にずらす。なお、セクタＳ３は、大部分が左側の部分２００Ｌに属し、一部分が右側の部分２００Ｒに属する。また、セクタ２は、大部分が右側の部分２００Ｒに属し、一部分が左側の部分２００Ｌに属する。
【００３７】
この実施例２における車両用前照灯システムは、以上のごとき構成からなるので、スポットランプユニットＳＬを点灯する。すると、スポットランプユニットＳＬの半導体型光源１の発光体５からの光は、図１６および図１７に示すように、レンズ２００から、発光体５の形状を左右方向に伸延させた左右方向に細長い長方形形状の像Ｉ１〜Ｉ５であって、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲとして出射される。この像は、レンズ２００の右側の部分２００Ｒに対応する像Ｉ１、Ｉ２と、レンズ２００の左側の部分２００Ｌに対応する像Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５とが上下にずれており、その結果、スポット配光パターンも、右側の像Ｉ１、Ｉ２に対応する右側のスポット配光パターンＳＰＲと、左側の像Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５に対応する左側のスポット配光パターンＳＰＬとが上下にずれている。
【００３８】
そして、図１７に示すスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを上下左右方向に調整することにより、図１８（Ｂ）に示す左右の部分が上下若干ずれているスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを簡単にかつ確実に得ることができる。この図１８（Ｂ）に示すスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲは、図１８（Ａ）に示すすれ違い用配光パターンＬＰに合成されることにより、図１８（Ｃ）に示す理想の配光パターン（すれ違い用配光パターンＬＰとスポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲとが合成された配光パターン）が得られる。この理想の配光パターンは、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲがすれ違い用配光パターンＬＰの所定の位置、すなわち、左側の部分ＳＰＬが上位の水平のカットオフラインＣＬ１より下側で、かつ、エルボー点ＥＰおよび斜めカットオフラインＣＬ２から右側の位置に配置され、また、右側の部部ＳＰＲが下位の水平のカットオフラインＣＬ３よりも下側に配置されている。この位置は、遠方視認を担う部分であるから、この実施例２における車両用前照灯システムは、対向車や先行車のドライバーおよび同乗者、また、歩行者などにグレアを与えることがなく、遠方の視認性を確実に確保することができ、交通安全に確実に貢献することができる。しかも、スポット配光パターンＳＰＬ、ＳＰＲを若干上側に上げれば、モータウエイ用配光パターン（図示せず。先行車や対向車と遭遇する確率は高く、かつ、車両が高速走行するのに適した配光パターン）が得られる。
【００３９】
この実施例２における車両用前照灯システムは、前記の実施例１における車両用前照灯システムＬＳとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【００４０】
なお、前記の実施例１、２においては、ヘッドランプユニットＬ０として、ＬＥＤを光源とするランプユニットを複数個使用するものである。ところが、この発明においては、ヘッドランプユニットして、放電灯、ハロゲンバルブ、白熱バルブなどを光源とするランプユニットを複数個もしくは１個使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例１を示し、アウターレンズを取り外した状態の正面図である。
【図２】同じく、スポットランプユニットの正面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】同じく、レンズにより得られる左右方向に伸延された半導体型光源の発光体の像を示す説明図である。
【図５】同じく、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【図６】同じく、レンズの構成を示す説明図である。
【図７】同じく、レンズを示す平面図である。
【図８】同じく、レンズの変形例を示す平面図である。
【図９】同じく、レンズを示す正面図である。
【図１０】同じく、ヘッドランプユニット、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【図１１】同じく、レンズの作用効果を示す説明図である。
【図１２】同じく、レンズの成形金型を示す説明図である。
【図１３】同じく、レンズの変形例を示す説明図である。
【図１４】同じく、レンズの変形例を示す説明図である。
【図１５】この発明にかかる車両用前照灯システムの実施例２を示すレンズ正面図である。
【図１６】同じく、レンズにより得られる左右方向に伸延された半導体型光源の発光体の像を示す説明図である。
【図１７】同じく、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【図１８】同じく、ヘッドランプユニット、スポットランプユニットにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  半導体型光源
２、２０、２００、２００Ｌ、２００Ｒ  レンズ
２Ａ  基本レンズ
２１  第１非球面レンズ部
２２  第２非球面レンズ部
２３  入射面
２４  境界壁面
２５  迷光
３  ホルダ
４  基板
５  発光体
６  光透過部材
７  放熱部材
８  成形金型
８０  ＮＣ加工カッターチャック部
８１  第１非球面レンズ部成形用の凹部
８２  第２非球面レンズ部成形用の凹部
１１  ランプハウジング
１２  灯室
Ｕ  上側
Ｄ  下側
Ｌ  左側
Ｒ  右側
ＨＬ−ＨＲ  左右の水平線
ＶＵ−ＶＤ  上下の垂直線
ＨＦ−ＨＢ  前後の水平線
ＳＬ  スポットランプユニット
ＬＳ  車両用前照灯システム
Ｌ０  ヘッドランプユニット
Ｌ０Ｕ  上側のヘッドランプユニット群
Ｌ０Ｄ  下側のヘッドランプユニット群
ＬＰ  すれ違い用配光パターン
ＣＬ１  上位の水平のカットオフライン
ＣＬ２  斜めのカットオフライン
ＣＬ３  下位の水平のカットオフライン
ＥＰ  エルボー点
Ｆ０、Ｆ１、Ｆ３、Ｆ２１、Ｆ２２  レンズの焦点
ＳＰ、ＳＰＬ、ＳＰＲ  スポット配光パターン
Ｚ−Ｚ、Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２、Ｚ３−Ｚ３、Ｚ４−Ｚ４、Ｚ５−Ｚ５  光軸
Ｚ２１−Ｚ２１、Ｚ２２−Ｚ２２  軸
Ｌ１、Ｌ２  有効径
Ｈ１、Ｈ２  高さ
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ１１、Ｉ２０、Ｉ２２、Ｉ３０、Ｉ３１  像
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５  セクタ
θ、θ１  最大入射角
θ３  光の放射角
Ｌ１、Ｌ３  レンズ
Ｔ１、Ｔ３  厚さ
【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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【図１７】
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【図１８】
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