(57)【要約】  本発明は、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高める技術を提供することを目的とする。本発明の灯具ユニット（１４）は、ハイビーム用配光パターンを構成する個別照射領域をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子が基板上に一列に搭載されてなる発光素子アレイ（４０）と、発光素子アレイの前方に配置される投影レンズ（３４）と、発光素子アレイの下方に配置されるリフレクタ（３８）と、を備える。発光素子アレイ内の発光素子間の間隔は、投影レンズの光軸から離れるほど広くなっている。
2016013447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイビーム用配光パターンを構成する個別照射領域をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子が基板上に一列に搭載されてなる発光素子アレイと、  前記発光素子アレイの前方に配置される投影レンズと、  前記発光素子アレイの下方に配置されるリフレクタと、  を備え、  前記発光素子アレイ内の発光素子間の間隔が、前記投影レンズの光軸から離れるほど広くなることを特徴とする灯具ユニット。
【請求項２】
前記発光素子アレイの基板が、前記投影レンズの光軸に対して下方に傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
【請求項３】
前記リフレクタの表面から車両前方に向けて延ばした延長線が前記投影レンズの有効面の下端近傍に位置するように、前記リフレクタが前記投影レンズの光軸に対して下方に傾斜して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の灯具ユニット。
【請求項４】
鉛直上方から観察したとき、前記発光素子アレイが前記投影レンズの結像面に沿うように配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灯具ユニット。
【請求項５】
前記発光素子アレイと前記投影レンズの上端との間に配置される遮光板をさらに有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の灯具ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の灯具ユニットを車体前部の左右両側にそれぞれ備える車両用前照灯であって、  二つの灯具ユニットの発光素子アレイでは、前記投影レンズの光軸を中心として左右不均等に発光素子が配置されており、一方の灯具ユニットの発光素子アレイの個別照射領域と他方の灯具ユニットの発光素子アレイの個別照射領域が水平方向に重なり合う部分を有することを特徴とする車両用前照灯。
【請求項７】
前記一方の灯具ユニットの発光素子アレイは３つの発光素子を有し、一つの発光素子は前記投影レンズの光軸に配置され、二つの発光素子は、前記他方の灯具ユニットの発光素子アレイの端部に位置する発光素子の個別照射領域と重なる個別照射領域を有するように配置されることを特徴とする請求項６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、灯具ユニットおよび車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】  水平線よりも上側で左右方向に分割された複数の個別照射領域をそれぞれ照射可能に構成された、複数個の半導体発光素子からなる発光素子アレイを備える車両用前照灯が知られている。このような車両用前照灯では、前走車や歩行者の位置を検出し、その位置に対応する個別照射領域を照射しないように発光素子アレイを制御することで、前走車のドライバーや歩行者にグレアを与えないようにするＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）を実現することができる。また、水平線よりも上側の領域を左右方向のみならず上下方向にも複数段に分割した格子状の個別照射領域を照射可能とするように発光素子アレイを構成することで、上下方向のカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした車両用前照灯も知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ＡＤＢにおいては、前走車や歩行者にグレアを与えないようにしつつ、遠方視認性を確保する必要がある。そのため、車両前方に位置する仮想鉛直スクリーンの特に中央付近では、配光パターンの分解能を高くすることが望まれる。【０００５】  本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高める技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明のある態様は、ハイビーム用配光パターンを構成する個別照射領域をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子が基板上に一列に搭載されてなる発光素子アレイと、発光素子アレイの前方に配置される投影レンズと、発光素子アレイの下方に配置されるリフレクタと、を備える灯具ユニットであって、発光素子アレイ内の発光素子間の間隔が、投影レンズの光軸から離れるほど広くなっている。【０００７】  この態様によると、投影レンズの光軸付近では、光軸から離れた位置に比べて発光素子間の間隔が小さくなるので、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高めることができる。【０００８】  発光素子アレイの基板が、投影レンズの光軸に対して下方に傾斜して配置されてもよい。これによると、発光素子アレイと投影レンズの有効面の上端とを結ぶ線よりも外側に発せられる光束の量が小さくなるので、光束の利用率を向上させることができる【０００９】  リフレクタの表面から車両前方に向けて延ばした延長線が投影レンズの有効面の下端近傍に位置するように、リフレクタが投影レンズの光軸に対して下方に傾斜して配置されてもよい。これによると、投影レンズの有効面に入射する光束の量を増やすことができる。【００１０】  鉛直上方から観察したとき、発光素子アレイが投影レンズの結像面に沿うように配置されてもよい。これによると、投影レンズにより形成される配光パターンがいびつな形状になるのを抑えることができる。【００１１】  発光素子アレイと投影レンズの上端との間に配置される遮光板をさらに有してもよい。これによると、配光パターンの下部で、投影レンズの色収差に起因する垂れの発生を防止することができる。【００１２】  上記の灯具ユニットを車体前部の左右両側にそれぞれ備える車両用前照灯において、二つの灯具ユニットの発光素子アレイでは、投影レンズの光軸を中心として左右不均等に発光素子が配置されており、一方の灯具ユニットの発光素子アレイの個別照射領域と他方の灯具ユニットの発光素子アレイの個別照射領域が水平方向に重なり合う部分を有するようにしてもよい。これによると、二つの灯具ユニットの発光素子アレイ内で点灯させる発光素子を適宜選択することで、単一の灯具ユニットのみを用いる場合と比べてハイビーム用配光パターンの分解能を向上することができる。【００１３】  一方の灯具ユニットの発光素子アレイは３つの発光素子を有し、一つの発光素子は投影レンズの光軸に配置され、二つの発光素子は、他方の灯具ユニットの発光素子アレイの端部に位置する発光素子の個別照射領域と重なる個別照射領域を有するように配置されてもよい。これによると、比較的少数の発光素子を用いて広範囲の拡散光と遠方視認性とを両立させることができる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。
【図２】（ａ）は、図１の車両用前照灯をＡ−Ａ線を通る水平面で切断したときの概略断面図であり、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線を通る水平面で切断したときの部分断面図である。
【図３】（ａ）は、ハイビーム用灯具ユニットをＣ−Ｃ線を通る垂直面で切断したときの断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）中のＤ部の拡大図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。
【図５】（ａ）は、図４の車両用前照灯をＥ−Ｅ線を通る水平面で切断したときの概略断面図であり、（ｂ）は、Ｇ−Ｇ線を通る水平面で切断したときの部分断面図である。
【図６】ハイビーム用灯具ユニットをＩ−Ｉ線で切断したときの断面図である。
【図７】ハイビーム用灯具ユニットの分解斜視図である。
【図８】発光素子アレイ４０、８０内の発光素子のレイアウトの一例を示す図である。
【図９】（ａ）は、発光素子アレイ８０内の各発光素子の個別照射領域を示し、（ｂ）は、発光素子アレイ４０内の各発光素子の個別照射領域を示す図である。
【図１０】（ａ）は、遮光板がない場合に仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示し、（ｂ）は、遮光板を設けた場合の配光パターンを示す図である。
【図１１】ハイビーム用灯具ユニットの光軸を通る垂直断面における投影レンズと発光素子アレイの位置関係を示す概略図である。
【図１２】ハイビーム用灯具ユニットの光軸を通る水平断面における投影レンズと発光素子アレイの位置関係を示す概略図である。
【図１３】ハイビーム用灯具ユニットの光軸を通る水平断面における投影レンズと発光素子アレイの位置関係を示す概略図である。
【図１４】発光素子アレイを構成する各発光素子による、仮想鉛直スクリーン上の個別照射領域の一例を示す図である。
【図１５】ハイビーム用灯具ユニットの光軸を通る垂直断面における投影レンズ’、発光素子アレイおよびリフレクタの位置関係を示す概略図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、投影レンズの出射面Ｗの拡大図である。
【図１７】配光パターンの上下方向の光ムラやスジを低減する実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０の概略正面図である。車両用前照灯１０は、車体の前部の左右両側にそれぞれ左側灯具と右側灯具とを備えているが、図１には右側灯具のみを表している。左側灯具は、左右対称である以外は右側灯具と同様の構成を有するので、図示を省略する。
【００１７】  車両用前照灯１０は、車両前方方向に開口部を有するランプボディ１８（図２（ａ）を参照）と、このランプボディの開口部を覆う透明または半透明のアウターカバー１６とで形成される灯室１１を有している。灯室１１内には、ロービーム用灯具ユニット１２とハイビーム用灯具ユニット１４とが一台ずつ配置される。
【００１８】  図２（ａ）は、図１の車両用前照灯１０を、図１中のＡ−Ａ線を通る水平面で切断したときの概略断面図であり、図２（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線を通る水平面で切断したときの部分断面図である。
【００１９】  ロービーム用灯具ユニット１２とハイビーム用灯具ユニット１４は、共通の支持板２０上に固定されている。支持板２０は、複数本（例えば３本）のエイミングスクリュー４８によって、ランプボディ１８に対して固定されている。エイミングスクリュー４８を回転することによって、ロービーム用灯具ユニット１２とハイビーム用灯具ユニット１４の光軸を所定の角度範囲内で傾斜させる光軸調整が可能になる。
【００２０】  ロービーム用灯具ユニット１２はいわゆるＰＥＳ型の灯具ユニットであり、投影レンズ２２と、投影レンズ２２を支持するレンズホルダー２４と、例えばＬＥＤ（Light Emitting diode）である複数の半導体発光素子からなる発光素子アレイ２８と、発光素子アレイ２８からの光を投影レンズ２２に向けて反射するリフレクタ２６と、を支持板２０の正面側に備えている。ロービーム用灯具ユニット１２は、支持板２０の背面側に取り付けられた放熱フィン付きのヒートシンク３０と、冷却ファン３２とをさらに備える。このようなＰＥＳ型の灯具ユニットの構造は周知であるので、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２１】  図３（ａ）は、ハイビーム用灯具ユニット１４を、図２中のＣ−Ｃ線を通る垂直面で切断したときの断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＤ部の拡大図である。以下、図２および３を参照して、ハイビーム用灯具ユニット１４について説明する。
【００２２】  ハイビーム用灯具ユニット１４は、車両の走行状況や周囲の状況に応じて配光パターンを変更可能な灯具ユニットである。ハイビーム用灯具ユニット１４は、投影レンズ３４、レンズホルダー３６、リフレクタ３８、および発光素子アレイ４０を備えている。
【００２３】  投影レンズ３４は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ３４は、筒状に形成されたレンズホルダー３６の一方の開口部に取り付けられる。
【００２４】  発光素子アレイ４０は、基板４１の上に搭載された複数（この例では８つ）の半導体発光素子で構成される。各発光素子は、互いに同一の形状を有し、基板４１の表面に直線状に配置されている。各発光素子は個別に点消灯可能であり、ハイビーム用配光パターンを水平方向に分割した個別照射領域をそれぞれ照射可能に構成されている。各発光素子の個別照射領域は、隣接する発光素子の個別照射領域と少なくとも一部が重なり合うようにすることが好ましい（図９参照）。
【００２５】  発光素子はそれぞれ、発光チップ（図示せず）と薄膜を有する。発光チップは、例えば１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する白色発光ダイオードによって構成される。なお、発光チップはこれに限られず、例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源であってもよい。投影レンズ３４の後方焦点Ｆは、発光素子の表面に位置していてもよいし、後述するようにそれよりも前方に位置していてもよい。
【００２６】  発光素子アレイ４０の下側には、リフレクタ３８が配置される。図３（ｂ）に示すように、リフレクタ３８は、略台形の垂直断面を有し、車幅方向に延びる反射部３８ａを有している。反射部３８ａの表面は、発光素子アレイ４０の光軸Ｏに対して下向きに傾斜している。リフレクタ３８については、図７を参照してさらに説明する。
【００２７】  図３（ｂ）に示すように、発光素子アレイ４０の前方には、発光素子アレイ４０から発せられる光の一部を遮光する遮光板４２が設けられる。遮光板４２については、図７を参照してさらに説明する。
【００２８】  ランプボディ１８の底面上には、発光素子アレイ４０の点消灯を制御するための制御ユニット４９が配置される。制御ユニット４９は、図示しないカメラにより前走車や歩行者の位置を検出し、その位置に対応する個別照射領域を照射しないように発光素子アレイ４０を制御することで、前走車のドライバーや歩行者にグレアを与えないようにするＡＤＢを実現する。
【００２９】  ハイビーム用灯具ユニット１４は、支持板２０の背面側に取り付けられた放熱フィン付きのヒートシンク４４と、冷却ファン４６とをさらに備える。
【００３０】  灯室１１内には、ロービーム用灯具ユニット１２、ハイビーム用灯具ユニット１４およびランプボディ１８の間にできる隙間を覆うように、樹脂製のエクステンション５０、５２、５４が配置され、車両用前照灯１０を正面から観察したときに内部の構造を隠している。
【００３１】  図４は、本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯６０の概略正面図である。車両用前照灯６０は、車体の前部の左右両側にそれぞれ左側灯具と右側灯具とを備えているが、図４には右側灯具のみを表している。左側灯具は、左右対称である以外は右側灯具と同様の構成を有するので、図示を省略する。
【００３２】  車両用前照灯６０は、車両前方方向に開口部を有するランプボディ６８（図５（ａ）を参照）と、このランプボディの開口部を覆う透明または半透明のアウターカバー６６とで形成される灯室６１を有している。灯室６１内には、ロービーム用灯具ユニット１２と、第１ハイビーム用灯具ユニット１４と、第２ハイビーム用灯具ユニット６２と、が配置される。
【００３３】  この実施形態では、それぞれ発光素子アレイを光源として用いる第１および第２ハイビーム用灯具ユニット１４、６２の両方で一つのハイビーム用配光パターンを形成する。第１ハイビーム用灯具ユニット１４は、８つの発光素子からなる発光素子アレイ４０を有する一方、第２ハイビーム用灯具ユニット６２は、３つの発光素子からなる発光素子アレイ８０を有している。
【００３４】  図５（ａ）は、図４の車両用前照灯６０を、図１中のＥ−Ｅ線を通る水平面で切断したときの概略断面図であり、図５（ｂ）は、図４中のＧ−Ｇ線を通る水平面で切断したときの部分断面図である。また、図６は、ハイビーム用灯具ユニット６２を、図５（ａ）中のＩ−Ｉ線で切断したときの断面図である。
【００３５】  ロービーム用灯具ユニット１２、第１ハイビーム用灯具ユニット１４および第２ハイビーム用灯具ユニット６２は、共通の支持板７２上に固定されている。支持板７２は、複数本（例えば３本）のエイミングスクリュー８８によって、ランプボディ６８に対して固定されている。エイミングスクリュー８８を回転することによって、３つの灯具ユニットの光軸を所定の角度範囲内で傾斜させる光軸調整が可能になる。
【００３６】  以下、図５（ａ）、５（ｂ）および６を参照して、ハイビーム用灯具ユニット６２について説明する。なお、ロービーム用灯具ユニット１２と第１ハイビーム用灯具ユニット１４は、図１−３を参照して説明したロービーム用灯具ユニット１２、ハイビーム用灯具ユニット１４と同様の構成であるので、それぞれの構造の詳細な説明は省略する。
【００３７】  ハイビーム用灯具ユニット６２は、車両の走行状況や周囲の状況に応じて配光パターンを変更可能な灯具ユニットである。ハイビーム用灯具ユニット６２は、投影レンズ７４、レンズホルダー７６、リフレクタ７８、および発光素子アレイ８０を備えている。
【００３８】  投影レンズ７４は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ７４は、筒状に形成されたレンズホルダー７６の一方の開口部に取り付けられる。
【００３９】  発光素子アレイ８０は、基板８１の上に配置された複数（この例では３つ）の半導体発光素子で構成される。各発光素子は、互いに同一の形状を有し、基板８１の表面に直線状に配置されている。各発光素子は個別に点消灯可能であり、ハイビーム用配光パターンを水平方向に分割した個別照射領域をそれぞれ照射可能に構成されている。各発光素子の個別照射領域は、隣接する発光素子の個別照射領域と少なくとも一部が重なり合うようにすることが好ましい（図９参照）。
【００４０】  発光素子はそれぞれ、発光チップ（図示せず）と薄膜を有する。発光チップは、例えば１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する白色発光ダイオードによって構成される。なお、発光チップはこれに限られず、例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源であってもよい。投影レンズ７４の後方焦点Ｆは、発光素子の表面に位置していてもよいし、それよりも前方に位置していてもよい。
【００４１】  発光素子アレイ８０の下側には、リフレクタ７８が配置される。リフレクタ７８は、略台形の垂直断面を有し、車幅方向に延びる反射部７８ａを有している。反射部７８ａの表面は、発光素子アレイ８０の光軸Ｏに対して下向きに傾斜している。
【００４２】  図５（ｂ）に示すように、発光素子アレイ８０の前方には、発光素子アレイ８０から発せられる光の一部を遮光する遮光板８２が設けられる。
【００４３】  ランプボディ６８の底面上には、第１および第２ハイビーム用灯具ユニット１４、６２の発光素子アレイ４０、８０の点消灯を制御するための制御ユニット７９が配置される。制御ユニット７９は、図示しないカメラにより前走車や歩行者の位置を検出し、その位置に対応する個別照射領域を照射しないように発光素子アレイ４０、８０を制御することで、前走車のドライバーや歩行者にグレアを与えないようにするＡＤＢを実現する。
【００４４】  ハイビーム用灯具ユニット６２は、支持板７２の背面側に取り付けられた放熱フィン付きのヒートシンク８４と、冷却ファン８６とをさらに備える。
【００４５】  図７（ａ）は、ハイビーム用灯具ユニット１４の分解斜視図である。上述したように、ハイビーム用灯具ユニット１４は、投影レンズ３４、レンズホルダー３６、遮光板４２、リフレクタ３８、基板４１、ヒートシンク４４および冷却ファン４６を備えている。
【００４６】  投影レンズ３４は、レンズホルダー３６の前方側の開口部にレーザ溶着で取り付けられる。
【００４７】  遮光板４２は、車両前後方向に二箇所で凸状に屈曲しつつ水平方向に延びる遮光部４２ａと、遮光部４２ａの両端から下方に延びる二つの固定部４２ｂと、で構成される。固定部４２ｂには、固定用の貫通穴４２ｃと位置決め用のピン穴４２ｄが形成されている。遮光部４２ａは、組み付けられたときに、発光素子アレイ４０よりも上方に位置するようになっている。
【００４８】  金属製のリフレクタ３８は、断面が台形であり表面が鏡面である反射部３８ａと、反射部３８ａの両端から上方に延びる二つの固定部３８ｂと、で構成される。固定部３８ｂには、固定用の貫通穴３８ｃと位置決め用のピン穴３８ｄが形成されている。
【００４９】  リフレクタ３８は、組み付けられたときに、発光素子アレイ４０の近傍かつ下側に配置されている。このような平面の反射面を持つリフレクタは、回転放物面などの湾曲形状のリフレクタに比べて反射面への金属蒸着が容易である。また、蒸着を正確に行うことができるので、反射率が向上し、その結果、発光素子アレイから発せられる光束の利用率も向上する。なお、発光素子アレイ４０の近傍かつ上側にも同様のリフレクタを配置して、光束の利用率をさらに高めてもよい。
【００５０】  なお、リフレクタ３８は接地されていることが好ましい。これにより、発光素子に静電気が流れることを防止でき、ノイズ対策にも役立つ。
【００５１】  発光素子アレイ４０が搭載されている基板４１の両端には、固定用の貫通穴４１ｃと位置決め用のピン穴４１ｄがそれぞれ形成されている。基板４１には、発光素子アレイ４０に電力を供給する給電コードが差し込まれるコネクタ５１も設けられている。
【００５２】  ヒートシンク４４は、基板４１が搭載される面４４ａと、その反対側の面に設けられる複数枚の放熱フィン４４ｂとを備えている。なお、基板４１とヒートシンク４４の面４４ａの間に、基板からの放熱性を向上させるために伝熱グリスを塗布してもよい。面４４ａには、灯具の光軸方向に延びる位置決めピン４４ｄが２本（図７には１本のみを示す）立設されている。
【００５３】  遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１は、ヒートシンク４４の放熱フィンとは反対側の面４４ａに一体的に固定される。ヒートシンク４４に立設されている位置決めピン４４ｄに、遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１のそれぞれのピン穴４２ｄ、３８ｄ、４１ｄを挿入することによって、ヒートシンク４４に対して遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１を正確に位置決めすることができる。位置決めピン４４ｄの挿入後、遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１の貫通穴４２ｃ、３８ｃ、４１ｃに固定ねじ５７を挿通し、ヒートシンク４４上のねじ穴４４ｃにねじ込むことによって、遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１を固定することができる。
【００５４】  ハイビーム用灯具ユニット１４では、光源である発光素子アレイ４０とリフレクタ３８の相対位置、および発光素子アレイ４０と遮光板４２の相対位置を正確に設定しないと、形成するハイビーム用配光パターンの精度に影響が出てしまう。上記のように、ヒートシンク４４上の位置決めピン４４ｄを用いて、遮光板４２、リフレクタ３８および基板４１の全てを一度で位置決めすることによって、発光素子アレイ４０とリフレクタ３８の間、および発光素子アレイ４０と遮光板４２の間の位置決めを簡便に行うことが可能になる。
【００５５】  昼間の特に太陽位置が高いときに、ハイビーム用灯具ユニット１４の投影レンズ３４に入射した太陽光が樹脂製のレンズホルダー３６に当たると、レンズホルダー３６の温度が上昇し、ホルダーが溶損する恐れがある。
【００５６】  そこで、図７（ａ）中に「Ｋ」で示す位置に、図７（ｂ）に示す金属製の遮光板５９を設けてもよい。遮光板５９は、レンズホルダー３６に熱カシメで固定される固定部５９ａと、レンズホルダー３６上で入射光の当たる位置を覆う遮光部５９ｂとで構成される。入射光が当たる位置は、太陽光の入射角、投影レンズ３４の形状等によって異なるので、遮光部５９ｂの位置および形状は、実験またはシミュレーションの結果に基づき適宜設定される。
【００５７】  図４ないし６に示した車両用前照灯は、車体前方の左右にそれぞれ第１ハイビーム用灯具ユニット１４および第２ハイビーム用灯具ユニット６２を有しており、これら４つの灯具ユニットからの配光を組み合わせて、一つのハイビーム用配光パターンを形成する。
【００５８】  上述したように、第１ハイビーム用灯具ユニット１４の発光素子アレイ４０は、８つの発光素子からなり、第２ハイビーム用灯具ユニット６２の発光素子アレイ８０は、３つの発光素子からなる。図８を参照して、発光素子アレイ４０、８０内の発光素子のレイアウトについて説明する。
【００５９】  図中の点線は、投影レンズの中心、すなわち光軸の位置を示す。
【００６０】  発光素子アレイ４０、８０の両方とも、発光素子は、投影レンズの光軸を中心に、左右不均等に配置されている。
【００６１】  第１ハイビーム用灯具ユニット１４の発光素子アレイ４０では、発光素子間の間隔が、投影レンズの光軸から離れるほど広くなっている。具体的には、例えば右側灯具では、レンズの中心から左側に向けて、発光素子間の間隔がａ≦ｂ１≦ｃ１のように増加しており、レンズの中心から右側に向けて、ａ≦ｂ２≦ｃ２≦ｄ２≦ｅ２のように増加している。左側灯具では、これとは反対の関係になる。このように、レンズの光軸付近では、発光素子を密に配置し、光軸から離れるにつれて発光素子を疎に配置することで、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高めることができる。
【００６２】  一方、第２ハイビーム用灯具ユニット６２の発光素子アレイ８０では、一つの発光素子が投影レンズの光軸に配置され、二つの発光素子は、光軸から離れた位置に並べて配置される。
【００６３】  図９（ａ）は、発光素子アレイ８０内の各発光素子の個別照射領域を示し、図９（ｂ）は、発光素子アレイ４０内の各発光素子の個別照射領域を示す。図示するように、発光素子アレイ４０の個別照射領域と他方の灯具ユニットの発光素子アレイ８０の個別照射領域は、水平方向に重なり合う部分を有している。また、発光素子アレイ８０の光軸から離れた位置に配置される二つの発光素子の個別照射領域は、発光素子アレイ４０の端部に位置する発光素子の個別照射領域と重なり合うようになっている。
【００６４】  上記の構成で、発光素子アレイ４０、８０内で点灯させる発光素子を適宜選択することで、単一の灯具ユニットのみを用いる場合と比べてハイビーム用配光パターンの分解能を向上することができる。
【００６５】  さらに、一方の灯具ユニット（この場合、第２ハイビーム用灯具ユニット６２）で拡散光を形成し、もう一方の灯具ユニット（この場合、第１ハイビーム用灯具ユニット１４）に集光の機能を持たせることで、比較的少数の発光素子を用いて広範囲の拡散光と遠方視認性とを両立させることができる。
【００６６】  なお、発光素子アレイ４０、８０を構成する発光素子の数は、上記の例に限られない。集光の機能を持たせる灯具ユニット（第１ハイビーム用灯具ユニット１４）の方の発光素子を、拡散光を形成する灯具ユニット（第２ハイビーム用灯具ユニット６２）の発光素子数よりも多くすれば、同様の作用効果を得ることができる。例えば、前者が５個、後者が３個などでもよい。
【００６７】  続いて図１０を参照して、投影レンズの色収差の改善について説明する。
【００６８】  一般に、発光素子アレイを光源として利用する灯具ユニットでは、アレイ内の端部すなわち外側に位置する発光素子から発せられた光が投影レンズの上部に入射した場合、投影レンズの色収差によって、配光パターンの下部に青色を伴う垂れが発生してしまうという問題がある。
【００６９】  そこで、本実施形態では、第１ハイビーム用灯具ユニット１４の発光素子アレイ８０の近傍に、図７に示したような遮光板４２を設けるようにした。この遮光板４２は、発光素子アレイ４０と投影レンズ３４の上端とを結ぶ光線の軌跡を遮るように設けられる。
【００７０】  図１０（ａ）は、遮光板４２がない場合に仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示し、図１０（ｂ）は、遮光板４２を設けた場合の配光パターンを示す。図１０（ａ）中にＭで示す箇所に生じている配光パターンの垂れが、図１０（ｂ）ではほとんど見られないことが分かる。このように、発光素子アレイの端部から投影レンズ上部に向かう光線を遮光することで、配光パターンの下部での青色を伴う垂れの発生を防止することができる。また、収差対策として投影レンズの上端をカットする必要がないため、光度や光束の低下を抑制することができる。
【００７１】  なお、図７に示す遮光板４２は、光軸に対して垂直に延びる遮光部４２ａを有しているが、発光素子アレイ４０の端部から投影レンズ３４の上端に向かう光線を遮光することができれば、遮光部４２ａを水平に設けてもよい。
【００７２】  図５（ｂ）に示した遮光板８２も、第２ハイビーム用灯具ユニット６２の発光素子アレイ８０と投影レンズ７４の上端とを結ぶ光線の軌跡を遮るように設けられており、上記と同様の作用効果を発揮する。
【００７３】  続いて図１１ないし１３を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。
【００７４】  図１１（ａ）は、ハイビーム用灯具ユニット１４の光軸を通る垂直断面における投影レンズ３４と発光素子アレイ４０の位置関係を示す概略図である。
【００７５】  上述の実施形態では、第１および第２ハイビーム用灯具ユニット１４、６２の発光素子アレイ４０、８０の発光面は、光軸に対して垂直になるように配置されている。通常、ＬＥＤ等の半導体発光素子はランバーシアンな光源であるため、図１１（ａ）に示すように、発光素子アレイ４０と投影レンズ３４の有効面の上端とを結ぶ線よりも外側に発せられる光束（図中にＬａで示す）は、投影レンズ３４に入射せず利用することができない。
【００７６】  そこで、図１１（ｂ）に示すように、発光素子アレイ４０が搭載されている基板４１を投影レンズの光軸に対して下方に（リフレクタ３８に向けて）傾斜させて、発光素子の発光面を下方に傾斜させることが好ましい。こうすると、発光素子アレイ４０と投影レンズの有効面の上端とを結ぶ線よりも外側に発せられる光束（図中にＬｂで示す）の量が、図１１（ａ）のＬａと比較して小さくなるので、光束の利用率を向上させることができる。
【００７７】  また、リフレクタ３８の反射面から車両前方に向けて延ばした延長線が、投影レンズ３４の有効面の下端近傍に位置するように、リフレクタ３８の反射面の傾斜角を設定するのが好ましい。こうすると、発光素子アレイ４０から下方に発せられる光のほとんどが投影レンズ３４に入射するようになるため、光束の利用率をさらに向上させることができる。
【００７８】  図１２（ａ）は、ハイビーム用灯具ユニット１４の光軸を通る水平断面における投影レンズ３４と発光素子アレイ４０の位置関係を示す概略図である。
【００７９】  上述のように、ハイビーム用灯具ユニット１４の８個の発光素子からなる発光素子アレイ４０は、レンズの光軸Ｏに対してオフセットするように配置されている。このため、発光素子アレイ４０のうち、光軸Ｏから遠い位置にある発光素子（図中にＳで示す）は、投影レンズ３４の結像面Ｒからかなり離れてしまう。このため、ハイビーム用灯具ユニット１４によって仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンは、図１２（ｂ）に示すように、一方の側が他方の側よりも上下方向に突出したいびつな形状になってしまう。特に、図中にＴで示す部分は、路面上に大きく投影されるので、ドライバーにとって違和感を与えるものとなる。
【００８０】  そこで、図１３（ａ）に示すように、発光素子アレイ４０のうち光軸Ｏから遠い端部を、結像面Ｒの方向に傾斜させるように配置することが好ましい。こうすると、図中にＳで示す光軸Ｏから遠い位置にある発光素子も、結像面Ｒに沿うようになるため、図１３（ｂ）に示すように、ハイビーム用灯具ユニット１４によって形成される配光パターンの上下方向への突出が緩和され、より望ましい形状の配光パターンを得ることができる。また、光軸付近の発光素子も結像面に近づくので、配光パターンの中央部の明るさも向上する。
【００８１】  続いて、図１４ないし１６を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。
【００８２】  図１４は、発光素子アレイを構成する各発光素子による、仮想鉛直スクリーン上の個別照射領域の一例を示す図である。隣接する発光素子の個別照射領域の一部が仮想スクリーン上で互いに重なり合う場合、例えば二つの個別照射領域が重なる部分と３つの個別照射領域が重なる部分との間で、光ムラやスジが発生するという問題がある。
【００８３】  図１５は、ハイビーム用灯具ユニット１４の光軸を通る垂直断面における投影レンズ３４’、発光素子アレイ４０およびリフレクタ３８の位置関係を示す概略図である。上述の実施形態の投影レンズでは、前面が凸面、後面が平面の平凸型レンズであったのに対し、この実施形態の投影レンズ３４’は、後面も凸面になっている。
【００８４】  図１６は、投影レンズ３４’の出射面Ｗの拡大図である。投影レンズの出射面に、鉛直方向に延びる拡散形状を形成すると、入射面Ｕに入射した光が拡散形状によって水平方向に拡散されるため、ハイビーム用配光パターン内の光ムラやスジの発生を低減することができる。鉛直方向に延びる拡散形状は、例えば、図１６（ａ）に示すように、円筒形の凸溝が連続する形状であってもよいし、図１６（ｂ）に示すように、凹溝と凸溝が繰り返される形状であってもよいし、図１６（ｃ）に示すように、円弧以外の曲線状の凸溝が繰り返される形状であってもよい。
【００８５】  投影レンズ３４’の入射面Ｕ側の曲率を変更してもよい。図１５に戻り、投影レンズ３４’の出射面から延びる点線は、投影レンズの曲率を変更する前（すなわち入射面が平面）の出射光の軌跡を示し、実線は、投影レンズの曲率を変更した後の出射光の軌跡を示している。
【００８６】  例えば、投影レンズ３４’の光軸Ｏよりも上側の入射面の曲率を変更して、光軸Ｏよりも上側の出射面から出射する光が上向きになるようにしてもよい。こうすると、ハイビーム用配光パターンの下部にできる色収差と垂れを軽減することができる。これは、上述した遮光板４２と同様の作用効果である。
【００８７】  また、投影レンズ３４’の光軸Ｏよりも下側の入射面の曲率を変更して、光軸Ｏよりも下側の出射面から出射する光が上向きになるようにしてもよい。こうすると、ハイビーム用配光パターンにおける上方向の拡散光が増えるので、道路上方に位置する標識をより明るく照らして視認性を高めることができる。
【００８８】  図１５に示すように、発光素子アレイ４０を、投影レンズ３４’の後方焦点Ｆ’よりも車両後方側に（例えば、１〜３ｍｍ）離間して配置するようにしてもよい。こうすると、投影レンズによる発光素子の像が若干ぼけるため、発光素子アレイを構成する発光素子間に隙間が存在することに起因するハイビーム用配光パターン内の光ムラを低減することができる。
【００８９】  図１７は、配光パターンの上下方向の光ムラやスジを低減する実施形態を示す。まず、投影レンズの出射面に、図１６に示したような上下方向に延びる凸溝および／または凹溝を設け、さらに、凸溝および／または凹溝に沿って投影レンズの出射面を上から下にたどるにつれて、出射面上の各位置Ｗ１〜Ｗ３での焦点Ｆ１〜Ｆ３が上から下に移動するように、凸溝および／または凹溝の形状を設計する。この構成によると、各発光素子から発せられる光は、投影レンズの焦点が一つしかない場合に比べて上下方向に拡散されるため、上下方向の光ムラやスジを低減することができる。
【００９０】  さらに、投影レンズの入射面または出射面に、水平方向に延びる凸溝および／または凹溝を設けるようにしてもよい。これにより、発光素子から発せられた光が上下方向に拡散されるため、上下方向の光ムラやスジを抑制することができる。
【００９１】  なお、図１５〜１７を参照して説明した実施形態は、第２ハイビーム用灯具ユニット６２の投影レンズ７４にも適用することができる。
【００９２】  本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わせされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【００９３】  本実施形態には、以下のような構成も含まれる。１．ハイビーム用配光パターンを構成する照射範囲をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子が基板上に一列に搭載されてなる発光素子アレイと、  前記発光素子アレイの前方に配置される投影レンズと、  前記発光素子アレイの下方に配置されるリフレクタと、  を備え、  前記発光素子アレイの各発光素子は、隣接する発光素子と照射範囲の一部が重なり合うように配置されており、  前記投影レンズの入射面および／または出射面に、前記各発光素子からの出射光を水平方向に拡散する拡散形状が設けられることを特徴とする車両用前照灯。２．前記発光素子アレイは、前記投影レンズの後方焦点から車両後方に離間して配置されることを特徴とする上記１に記載の車両用前照灯。３．前記拡散形状は、前記投影レンズの入射面上または出射面上の鉛直方向に延びる凸溝および／または凹溝であることを特徴とする上記１または２に記載の車両用前照灯。４．前記凸溝および／または凹溝に沿って前記投影レンズの表面を上から下にたどるにつれて、表面上の各位置での焦点が上から下に移動するように前記凸溝および／または凹溝が形成されていることを特徴とする上記３に記載の車両用前照灯。５．前記投影レンズの入射面上または出射面上に、水平方向に延びる凸溝および／または凹溝が設けられることを特徴とする上記３に記載の車両用前照灯。６．個別点灯可能に構成された複数の発光素子が搭載された基板と、  前記基板の後面に配置されるヒートシンクと、  前記複数の発光素子の下方に配置されるリフレクタと、  前記複数の発光素子の前方に配置される投影レンズと、  前記投影レンズを保持するレンズホルダーと、  を備え、  前記ヒートシンクに光軸方向に延びるピンが立設されており、前記基板および前記リフレクタに空けられた穴に前記ピンを挿入することにより前記基板に対して前記リフレクタが位置決めされることを特徴とする灯具ユニット。７．前記リフレクタが接地されていることを特徴とする上記６に記載の灯具ユニット。８．前記投影レンズからの入射光が前記レンズホルダーに当たるのを防止する金属製の遮光板をさらに備えることを特徴とする上記６または７に記載の灯具ユニット。
【符号の説明】
【００９４】  １０、６０  車両用前照灯、  １２  ロービーム用灯具ユニット、  １４  第１ハイビーム用灯具ユニット、  ３４  投影レンズ、  ３６  レンズホルダー、  ３８  リフレクタ、  ４０  発光素子アレイ、  ４１  基板、  ４２  遮光板、  ４４ｄ  位置決めピン、  ５９  遮光板、  ６２  第２ハイビーム用灯具ユニット、  ７４  投影レンズ、  ８０  発光素子アレイ。
【産業上の利用可能性】
【００９５】  本発明によれば、ハイビーム用配光パターンの中央付近での分解能を高めることができる。
【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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【国際調査報告】
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