(57)【要約】【課題】  灯具重量の軽減および部品点数の削減を図り、かつ優れた配光性能を安定して得ることができること。【解決手段】  光源はＬＥＤ光源２である。リフレクタ１は、前端に第１フランジ部１１を備え、内側に回転楕円曲面あるいは前記回転楕円曲面を基本にする自由曲面からなる反射面１２を備えて樹脂材で形成されている。凸レンズ３は、後端に筒状体１３を備え、第１フランジ部１１と筒状体１３との結合により反射面１２の第２焦点Ｆ２に合致するレンズ焦点ＦＲを有して樹脂材で形成されている。ユニットケーシング２０は、相互に結合されるリフレクタ１および凸レンズ３により構成されている。ＬＥＤ光源２は、その発光部２ａをユニットケーシング２０の反射面１２に対向させて該反射面の第１焦点Ｆ１位置に配置されている。【選択図】      図１
2006202600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記光源は、半導体型の発光素子からなる発光素子光源で構成されており、
前記リフレクタは、前端に第１結合手段を備えると共に、内側に回転楕円曲面あるいは前記回転楕円曲面を基本にする自由曲面からなる反射面を備えて樹脂材で形成されており、
前記凸レンズは、後端に第２結合手段を備えると共に、前記第１および第２結合手段の結合により前記反射面の第２焦点に合致するレンズ焦点を有して樹脂材で形成されており、
前記前照灯ユニットのユニットケーシングは、前記第１および第２結合手段を介して結合される前記リフレクタおよび凸レンズにより構成されると共に、前記発光素子光源は、その発光部を前記ユニットケーシングの前記反射面に対向させて該反射面の第１焦点位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、その前端および前記第１結合手段と面一になる垂直面を備えたシェードを、前記反射面の第２焦点にほぼ合致させて一体に形成することにより構成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記第２結合手段は、前記凸レンズの後方へ延設される透明な筒状体で構成されており、かつ
前記凸レンズは、前記筒状体の延設部分に対応するレンズ表面に散乱加工を施すことによって形成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる、発光素子光源を用いたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、この種のプロジェクタ型車両用前照灯１００を示す（例えば、特許文献１参照）。この前照灯１００は、リフレクタ１の第１焦点の近傍に設けられる光源バルブ２と、光源バルブ２から出射してリフレクタ１で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズ３とを備えて大略構成されている。
【０００３】
詳しくは、前照灯１００は、光源バルブ２と凸レンズ３との間にシェード４が設けられており、このシェード４によりすれ違い用のビームとして好適なカットラインを有する配光パターンを得ることができる。
【０００４】
光源バルブ２は、そのフィラメントをリフレクタ１の第１焦点に位置させると共に、その電気接続部を筒状開口部１ａに嵌着して取り付けられている。リフレクタ１の開放端にはフレーム５が取り付けられており、フレーム５には凸レンズ３が固着されると共に、シェード４を支承している。
【０００５】
さらに、前照灯１００は、図６に示すように、リフレクタ１の光源バルブ２の装着用の筒状開口部１ａに直近の上方に換気用の透孔１ｂが、同じく直近の下方に換気用の透孔１ｃがそれぞれ設けられている。
【０００６】
そして前照灯１００は、点灯時光源バルブ２の周辺が高温になるが、その熱はこれら透孔１ｂ、１ｃ間で生じる熱対流により放熱されるので、光源バルブ２の周辺の昇温が抑制される。
【特許文献１】実願平４−７６３２２号（実開平６−４１０１０号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前照灯１００においては、光源バルブ２の出射光が高い熱エネルギーを持っているので、凸レンズ３はガラスで形成しなければならず、そのため灯具重量の増大を招く、という課題を有している。
【０００８】
また、前照灯１００では、例えば、リフレクタ１がアルミ蒸着板、樹脂、あるいは鉄板で形成されており、凸レンズ３がガラスで形成されており、シェード４がアルミ蒸着板、あるいは鉄板で形成されており、フレーム５がアルミ蒸着板で形成されている。このように、前照灯１００は、各部品に使われている材料が異なるため、各部品を別々に作り、これら複数の部品を組み付ける必要があるので、精度を必要としている光軸方向の寸法が、アッシ（Ａｓｓｙ）バラツキや部品寸法バラツキにより、設計値通りになりぬくく、ひいては配光性能についてのバラツキが大きくなる、という課題を有している。
【０００９】
また、前照灯１００は、部品点数が多く、これにより部品管理が煩雑で、組み付け工数も増大し、ひいてはコスト高を招く、という課題を有している。
【００１０】
さらには、前照灯１００は、透孔１ｂ、１ｃが設けられるため、リフレクタ１の中央部付近の反射性能が低下し、ひいては配光パターン中央部のホットゾーンの照度が低下する、という課題をも有している。
【００１１】
そこで、本発明は、灯具重量の軽減および部品点数の削減を図ることができると共に、優れた配光性能を安定して得ることができ、かつリフレクタの反射性能を最大限発揮して配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることが可能なプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記した目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源の光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記光源は、半導体型の発光素子からなる発光素子光源で構成されており、
前記リフレクタは、前端に第１結合手段を備えると共に、内側に回転楕円曲面あるいは前記回転楕円曲面を基本にする自由曲面からなる反射面を備えて樹脂材で形成されており、
前記凸レンズは、後端に第２結合手段を備えると共に、前記第１および第２結合手段の結合により前記反射面の第２焦点に合致するレンズ焦点を有して樹脂材で形成されており、
前記前照灯ユニットのユニットケーシングは、前記第１および第２結合手段を介して結合される前記リフレクタおよび凸レンズにより構成されると共に、前記発光素子光源は、その発光部を前記ユニットケーシングの前記反射面に対向させて該反射面の第１焦点位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
このため、請求項１記載の発明では、反射面の第１焦点に位置する発光素子光源の光は、リフレクタの反射面に向かって出射すると共に、この反射面で反射されて反射面の第２焦点付近に集束した後凸レンズに達し、かつ凸レンズを通過することによって、平行な光束に調光されて車両前方へ出射し、所望の配光パターンを奏することができる。
【００１４】
ここで発光素子光源とは、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ光源や、有機ＥＬ素子、有機エレクトロルミネセンス素子、有機電界発光素子、有機ＬＥＤ素子等と称される有機材料のエレクトロルミネセンス現象を利用した有機エレクトロルミネセンス素子を用いた光源で、少なくとも面状の有機材料からなる発光層を形成した自発光素子を有する面発光素子光源を含む概念として用いている。
【００１５】
また、発光素子光源は、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、凸レンズおよびリフレクタを樹脂製にすることができる。
【００１６】
また、凸レンズおよびリフレクタは、樹脂製であるので、鉄板やアルミ蒸着板を用いたものに比べ、軽量で、かつ寸法精度良く形成することができる。
【００１７】
また、ユニットケーシングは、第１および第２結合手段を介して結合されるリフレクタおよび凸レンズにより構成されるので、部品点数を少なくすることができ、かつ前記結合により凸レンズのレンズ焦点を反射面の第２焦点に合致させることができると共に発光素子光源を反射面の第１焦点に配置することにより、光学的に位置関係の重要な凸レンズ、リフレクタ、および発光素子光源の相対的な位置を精度良く設定することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、その前端および前記第１結合手段と面一になる垂直面を備えたシェードを、前記反射面の第２焦点にほぼ合致させて一体に形成することにより構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このため、請求項２記載の発明では、発光素子光源の光は、反射面で反射されて反射面の第２焦点付近に集束すると共に、シェードに一部分遮光された後、大部分の光が凸レンズに達し、かつ凸レンズを通過することによって、平行な光束に調光されて車両前方へ出射し、所望の配光パターンを奏することができる。このときの配光パターンは、シェードの端面形状に相似するカットラインを有するすれ違いビームとなる。
【００２０】
また、凸レンズ側の第２結合手段の結合の際の接合可能範囲は、シェードの垂直面を含めて拡大する。
【００２１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記第２結合手段は、前記凸レンズの後方へ延設される透明な筒状体で構成されており、かつ
前記凸レンズは、前記筒状体の延設部分に対応するレンズ表面に散乱加工を施すことによって形成されていることを特徴とする。
【００２２】
このため、請求項３記載の発明では、発光素子光源の点灯により、凸レンズおよび凸レンズに延設された筒状体の全体が発光する。しかもその発光は、凸レンズおよび筒状体に導光される光が、レンズ表面の散乱加工部分で散乱して均一発光となる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、発光素子光源は、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約してリフレクタを小型化することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、凸レンズおよびリフレクタを樹脂製にすることができ、総じて灯具全体のコンパクト化および重量の軽減を図ることができる。
【００２４】
また、請求項１記載の発明によれば、リフレクタに換気用の孔を穿設する必要がないので、反射面の反射性能を最大限発揮して凸レンズを介して出射する光束量を増大させることができ、これにより配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることができ、ひいては走行車線の視認性を向上させることができる。
【００２５】
また、請求項１記載の発明によれば、ユニットケーシングを、相互に結合するリフレクタおよび凸レンズにより構成するようにしたので、部品点数が少なく、部品管理も容易で、容易に組み立てることができ、ひいてはコストの低減化をも図ることができる。
【００２６】
また、請求項１記載の発明によれば、凸レンズおよびリフレクタは、樹脂製であるので、ガラスや、鉄板や、アルミ蒸着板を用いたものに比べ、寸法精度良く形成することができること、および光学的に位置関係の重要な凸レンズ、リフレクタ、および発光素子光源の相対的な位置を精度良く設定することができることにより、優れた光学的品質を有するものを、品質の安定したものとして形成することができる。
【００２７】
また、請求項２記載の発明によれば、凸レンズ側の第２結合手段の結合の際の接合可能範囲が、シェードの垂直面を含めて拡大するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、リフレクタおよび凸レンズの両者の接合を容易に、かつ安定して行うことができ、ひいては前記両者の結合を容易に行うことができる。
【００２８】
また、請求項３記載の発明によれば、凸レンズに延設された筒状体の全体が均一に発光するので、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、灯具意匠の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図５および図６に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０を示す。この前照灯ユニット１０は、光源２の光をリフレクタ１で反射させた後、凸レンズ３を介して前方へ出射させるように大略構成されている。
【００３１】
このとき光源は、半導体型の発光素子からなる発光素子光源で構成されており、本実施形態では、ＬＥＤ光源２が用いられている。
【００３２】
また、リフレクタ１は、前端に第１結合手段１１を備えると共に、内側に回転楕円曲面あるいは前記回転楕円曲面を基本にする自由曲面からなる反射面１２を備えて樹脂材で形成されている。
【００３３】
また、凸レンズ３は、後端に第２結合手段１３を備えると共に、第１および第２結合手段１１および１３の結合により反射面１２の第２焦点Ｆ２に合致するレンズ焦点ＦＲを有して樹脂材で形成されている。
【００３４】
そして、前照灯ユニット１０のユニットケーシング２０は、第１および第２結合手段１１および１３を介して結合されるリフレクタ１および凸レンズ３により構成されると共に、ＬＥＤ光源２は、その発光部２ａを反射面１２に対向させて反射面１２の第１焦点Ｆ１位置に配置されている。
【００３５】
具体的には、リフレクタ１は、樹脂材を用いて、反射面１２となる内側面を有するドーム形状に形成されると共に、その前端に第１結合手段となる環状の第１フランジ部１１が一体に形成されており、かつ前記内側面に反射部材を塗装あるいは蒸着することによって反射面１２を形成することができ、これによって全体構成されている。このときの樹脂材は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂が用いられる。
【００３６】
また好ましくは、リフレクタ１は、本実施形態のように、反射面１２の前端および第１フランジ部１１と面一になる垂直面６ａを備えたシェード４を、反射面１２の第２焦点Ｆ２にほぼ合致させて一体に形成することにより構成されている。シェード４は、垂直面６ａを前面に有する垂直壁６と、この垂直壁６の上端に水平面７ａを有して延設される水平壁７とを有して略Ｌ字断面形状を呈して形成されている。水平面７ａは、凸レンズ３の光軸Ｚと面一になるように形成されると共に、反射部材が塗装あるいは蒸着されて反射機能を有して形成されている。シェード４は、垂直面６ａと水平面７ａとで形成されるエッジ部の中央部を、反射面１２の第２焦点Ｆ２にほぼ合致させて一体に形成されている。
【００３７】
また、凸レンズ３は、樹脂材を用いて、後方へ延設される第２結合手段となる透明な筒状体１３を一体に備えて構成されており、筒状体１３の後端には第１フランジ部１１に接合する第２フランジ部１３ａが形成されている。このときの筒状体１３は、凸レンズ３と同等の外形を有する筒部を有して形成されており、樹脂材は、例えば、透明なポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂が用いられ、特に、光学的特性の優れたアクリル樹脂が適している。
【００３８】
また、ＬＥＤ光源２は、図３に示すように、取付板９に固着されてサブアッシされており、取付板９をリフレクタ１の後側に適宜設けた光源固定部（図示せず）にねじ８で結合することにより、その発光部２ａを反射面１２に対向させて取り付けられる。図３中、符号１４はＬＥＤ光源２のリード線である。
【００３９】
そしてユニットケーシング２０は、第１および第２フランジ部１１および１３ａを突き合わせて結合されるリフレクタ１および凸レンズ３により構成されると共に、ＬＥＤ光源２は、そのサブアッシを前記したように取り付けることによって、その発光部２ａを反射面１に対向させて反射面１２の第１焦点Ｆ１位置に配置されている。反射面１２の第１焦点Ｆ１位置は、本実施形態では光軸Ｚ上にある。
【００４０】
しかして前照灯ユニット１０は、凸レンズ３、シェード４、およびＬＥＤ光源２が前方からこの順に光軸Ｚに沿って配置されると共に、リフレクタ１が反射面１２をＬＥＤ光源２の発光部２ａに対向させて配置されることによって構成される光学系を有して全体構成されている。
【００４１】
そして前照灯ユニット１０は、図４に示すように、前部開口を表ガラス３１で覆ったランプハウジング３０内に１個または複数個配設することにより、前照灯Ａを提供することができる。本実施形態では、前照灯Ａは、前照灯ユニット１０を１０個組み込むことにより構成されている。
【００４２】
このように構成された前照灯ユニット１０は、図１（ｂ）に示すように、反射面１２の第１焦点Ｆ１に位置するＬＥＤ光源２の光Ｌ１は、リフレクタ１の反射面１２に向かって出射すると共に、この反射面１２で反射されて反射面１２の第２焦点Ｆ２付近に集束した後凸レンズ３に達し、かつ凸レンズ３を通過することによって、平行な光束に調光されて車両前方へ出射し、所望の配光パターンを奏することができる。このときシェード４が、反射面１２の第２焦点Ｆ２の位置に設定されているので、第２焦点Ｆ２付近に集束した光は、その一部分がシェード４で遮光された後、大部分の光が凸レンズ３に達し、かつ凸レンズ３を通過することによって、シェード４の端面形状に相似するカットラインを有するすれ違いビームとなる。
【００４３】
シェード４で遮光された光は、水平面７ａの反射機能により反射されて凸レンズ３に到達し、灯具前方へ配光される。このため前照灯ユニット１０は、光学系の光の利用効率を向上させることができる。
【００４４】
また、ＬＥＤ光源２は、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、凸レンズ３およびリフレクタ１を樹脂製にすることができる。
【００４５】
また、リフレクタ１に換気用の孔を穿設する必要がないので、反射面１２の反射性能を最大限発揮して凸レンズ３を介して出射する光束量を増大させることができ、これにより配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることができ、ひいては走行車線の視認性を向上させることができる。
【００４６】
また、凸レンズ３およびリフレクタ１は、樹脂製であるので、鉄板やアルミ蒸着板を用いたものに比べ、軽量で、かつ寸法精度良く形成することができる。
【００４７】
また、ユニットケーシング２０は、第１および第２フランジ部１１および１３ａを相互に突き合わせて結合されるリフレクタ１および凸レンズ３により構成されるので、部品点数を少なくすることができ、かつ前記結合により凸レンズ３のレンズ焦点ＦＲを反射面１２の第２焦点Ｆ２に合致させることができると共にＬＥＤ光源２を反射面１２の第１焦点Ｆ１に配置することにより、光学的に位置関係の重要な凸レンズ３、シェード４、リフレクタ１、およびＬＥＤ光源２の相対的な位置を精度良く設定することができる。
【００４８】
また、ユニットケーシング２０は、第１フランジ部１１と第２フランジ部１３ａとの間に、例えば、パッキン等を介在させることにより光軸Ｚ方向の長さの微調整を容易に行うことができ、これにより同方向の組み付け誤差、および成形誤差を吸収することができる。
【００４９】
また、リフレクタ１は、その前端および第１フランジ部１１と面一になる垂直面６ａを備えたシェード４を一体に形成することにより構成されているので、凸レンズ３側の第２フランジ部１３ａの結合の際の接合可能範囲が、シェード４の垂直面６ａを含めて拡大し、このためリフレクタ１および凸レンズ３の両者の接合を容易に、かつ安定して行うことができ、ひいては前記両者の結合を容易に行うことができる。
【００５０】
また、ユニットケーシング２０は、シェード４の垂直面６ａを含むリフレクタ１の端面に、水平方向の位置決め用長孔（図示せず）を穿設し、対応する凸レンズ３側の第２フランジ部１３ａに位置決め用突起（図示せず）を突設し、結合の際、位置決め用突起を位置決め用長孔に嵌入させて両フランジ部１１，１３ａを相互に接合させると共に、前記突起の前記長孔内の移動の範囲内で両フランジ部１１，１３ａを相互に摺動させて、光軸Ｚに直交する左右方向の微調整を行うことができ、これにより同方向の組み付け誤差、および成形誤差を吸収することができる。
【００５１】
また好ましくは、凸レンズ３は、筒状体１３の延設部分に対応するレンズ表面に散乱加工１７（図１（ａ）、（ｃ）中、斜線を付して示した）を施すことによって形成される。散乱加工１７は、例えばシボ加工であり、本実施形態では、筒状体１３の外周壁の厚みに相当する幅を有して、凸レンズ３の外周に沿って環状に施されている。
【００５２】
この構成では、ＬＥＤ光源２の点灯により、凸レンズ３および凸レンズ３に延設された透明な筒状体１３の全体が発光する。しかもその発光は、凸レンズ３および筒状体１３に導光される光が、レンズ表面の散乱加工部分１７で散乱して均一発光となり、これにより灯具意匠の向上を図ることができる。
【００５３】
凸レンズ３の外周部分は、導光された光が分光して発色する箇所であるが、散乱加工部分１７は導光された光を乱反射させることにより前記発色を防止することができる。
【００５４】
また、発光素子光源は、前述した実施形態では、ＬＥＤ光源２を採用しているが、面発光素子光源をも採用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面図、（ｃ）はその正面図である。
【図２】図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】ＬＥＤ光源のサブアッシ体の斜視図である。
【図４】図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを組み込んだ前照灯の正面図である。
【図５】従来のプロジェクタ型車両用前照灯の概略縦断面図である。
【図６】図５の前照灯に適用されるリフレクタの正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  リフレクタ
２  ＬＥＤ光源（発光素子光源）
２ａ  発光部（ＬＥＤ光源の）
３  凸レンズ
４  シェード
６ａ  垂直面
１０  前照灯ユニット（プロジェクタ型車両用前照灯ユニット）
１１  第１フランジ部（第１結合手段）
１２  反射面（リフレクタの）
１３  筒状体（第２結合手段）
１３ａ  第２フランジ部
１７  散乱加工
２０  ユニットケーシング
Ａ  前照灯
Ｆ１  第１焦点（反射面の）
Ｆ２  第２焦点（反射面の）
ＦＲ  レンズ焦点（凸レンズの）
Ｚ  光軸
【図１】
2006202600.tif 000003
【図２】
2006202600.tif 000004
【図３】
2006202600.tif 000005
【図４】
2006202600.tif 000006
【図５】
2006202600.tif 000007
【図６】
2006202600.tif 000008