(57)【要約】【課題】車両用前照灯の灯具ユニットとして、ロービーム用配光パターンを形成するプロジェクタ型の灯具ユニットを採用した場合において、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高める。【解決手段】光源となる発光チップ１４ａとシェード１８との間に、発光チップ１４ａからの光をシェード１８の上端縁１８ａ近傍に収束させる凸レンズ２０を設ける。そして、この凸レンズ２０により、投影レンズ１２の後側焦点面におけるシェード１８の上端縁１８ａ近傍に明るい光源像を形成し、この光源像を投影レンズ１２により反転投影する。これにより、ロービーム用配光パターンのホットゾーンの明るさを、リフレクタ１６からの反射光のみによりロービーム用配光パターンを形成するようにした場合に比して大幅に増大させ、その最高光度位置をカットオフライン近傍に位置設定する。【選択図】図２
2008288010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、上端縁が上記後側焦点近傍を通るように配置され、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードと、を備えてなる車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記光源と上記シェードとの間に、上記光源からの光を上記シェードの上端縁近傍に収束させる凸レンズが設けられている、ことを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
【請求項２】
上記リフレクタが、上記光源および上記凸レンズを上方側から覆うように配置されており、
上記光源の下方近傍に、該光源からの光を、上記凸レンズへ向けて反射させる付加リフレクタが設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
【請求項３】
上記光源が、前向きに配置された発光素子の発光チップにより構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
【請求項４】
上記発光素子が、上記光軸と直交する鉛直面に沿って延びる金属製の支持プレートに支持されており、
上記支持プレートの後面に複数の放熱フィンが形成されている、ことを特徴とする請求項３記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
【請求項５】
上記リフレクタが、上記凸レンズと一体で形成された透光部材からなり、
このリフレクタが、上記凸レンズの後方側表面の外周縁から後方へ向けて延びる内周側表面と、この内周側表面から入射した上記光源からの光を、前方へ向けて全反射により内面反射させる外周側表面と、この外周側表面からの反射光を前方へ向けて出射させる前方側表面とを備えている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の車両用前照灯の灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用前照灯の灯具ユニットに関するものであり、特に、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用前照灯に用いられるプロジェクタ型の灯具ユニットは、車両前後方向に延びる光軸上に投影レンズが配置されるとともに、その後側焦点よりも後方側に光源が配置されており、この光源からの光をリフレクタにより光軸寄りに反射させるように構成されている。
【０００３】
そして、このプロジェクタ型の灯具ユニットによりロービーム用配光パターンを形成する場合には、上端縁が投影レンズの後側焦点近傍を通るように配置されたシェードにより、リフレクタからの反射光の一部を遮蔽して、ロービーム用配光パターンの上端部に所定のカットオフラインを形成するようになっている。
【０００４】
その際「特許文献１」には、このようなプロジェクタ型の灯具ユニットにおいて、その光源として、上方へ向けて配置された発光素子を採用したものが記載されている。
【０００５】
この「特許文献１」に記載された灯具ユニットにおいては、リフレクタと投影レンズとの間に、リフレクタからの反射光の一部を上方側へ反射させる上向き反射面を有するとともにその前端縁が投影レンズの後側焦点を通るように形成されたミラー部材が設けられており、このミラー部材によりリフレクタからの反射光の一部を上方側へ反射させて、その上向き反射面の前端縁の反転投影像としてのカットオフラインを上端部に有するロービーム用配光パターンを形成するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１７５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記「特許文献１」に記載されているようなミラー部材を備えたプロジェクタ型の灯具ユニットを採用すれば、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、上端部に鮮明なカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、プロジェクタ型の灯具ユニットは、リフレクタからの反射光により投影レンズの後側焦点面に形成される光源像を前方へ投影する構成となっているので、上記「特許文献１」に記載された灯具ユニットのように、ミラー部材によりリフレクタからの反射光の一部を上方側へ反射させる構成とした場合においても、これにより形成されるロービーム用配光パターンのホットゾーン（すなわち高光度領域）の明るさを大幅に増大させることはできず、また、その最高光度位置をカットオフライン近傍に位置設定することもできず、このため、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高めることができない、という問題がある。
【０００９】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、車両用前照灯の灯具ユニットとして、プロジェクタ型の灯具ユニットを採用した場合において、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高めることができる灯具ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、光源とシェードとの間に所定の凸レンズが設けられた構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタと、上端縁が上記後側焦点近傍を通るように配置され、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードと、を備えてなる車両用前照灯の灯具ユニットにおいて、
上記光源と上記シェードとの間に、上記光源からの光を上記シェードの上端縁近傍に収束させる凸レンズが設けられている、ことを特徴とするものである。
【００１２】
上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子の発光チップ、あるいは、放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。また、この「光源」は、光軸上に配置されていてもよいし、光軸から外れた位置に配置されていてもよい。さらに、この「光源」の向きについても、該光源からの光が、リフレクタおよび凸レンズに入射し得る範囲内であれば、特定の向きに限定されるものではない。
【００１３】
上記「リフレクタ」は、光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるように構成されたものであれば、その具体的な反射面形状やその配置等は特に限定されるものではない。
【００１４】
上記「凸レンズ」は、光源とシェードとの間に設けられ、光源からの光をシェードの上端縁近傍に収束させるように構成されたものであれば、その具体的なレンズ形状やその配置等は特に限定されるものではない。その際、光源からの光が収束する「シェードの上端縁近傍」は、光軸近傍の位置であってもよいし、光軸から左右方向に離れた位置であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯の灯具ユニットは、シェードを備えたプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されているので、上端部に鮮明なカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することができる。
【００１６】
その上で、本願発明に係る灯具ユニットにおいては、その光源とシェードとの間に、光源からの光をシェードの上端縁近傍に収束させる凸レンズが設けられているので、この凸レンズにより、投影レンズの後側焦点面におけるシェードの上端縁近傍に明るい光源像を形成することができる。したがって、この灯具ユニットからの光照射により形成されるロービーム用配光パターンのホットゾーンの明るさを、リフレクタからの反射光のみによりロービーム用配光パターンを形成するようにした場合に比して大幅に増大させることができるとともに、その最高光度位置をカットオフライン近傍に位置設定することでき、これにより車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高めることができる。
【００１７】
このように本願発明によれば、車両用前照灯の灯具ユニットとして、プロジェクタ型の灯具ユニットを採用した場合において、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高めることができる。
【００１８】
上記構成において、リフレクタの具体的構成が特に限定されないことは上述したとおりであるが、このリフレクタを、光源および凸レンズを上方側から覆うように配置された構成とするとともに、光源の下方近傍に、該光源からの光を凸レンズへ向けて反射させる付加リフレクタが設けられた構成とすれば、リフレクタからの反射光によりロービーム用配光パターンの全体形状を形成するようにした上で、付加リフレクタで反射した光源の像を、凸レンズによりシェードの上端縁の上方近傍において略結像させ、これを投影レンズにより前方へ投影することができる。そしてこれにより、ホットゾーンよりも一回り大きい配光パターンを、該ホットゾーンと重複するようにして形成することができ、これによりホットゾーンの明るさおよびその周辺部の明るさをさらに増大させることができる。
【００１９】
上記構成において、光源の種類や配置等が特に限定されないことは上述したとおりであるが、この光源が前向きに配置された発光素子の発光チップにより構成されている場合には、以下の理由から、本願発明の構成を採用することが特に効果的である。
【００２０】
すなわち、前向きに配置された発光素子の発光チップからの出射光の多くは、リフレクタに入射せずにその前方側空間へ向かうこととなるが、この前方側空間へ向かう光の大半は凸レンズに入射するので、発光素子からの光に対する光束利用率を高めることができる。
【００２１】
このようにした場合において、発光素子を、光軸と直交する鉛直面に沿って延びる金属製の支持プレートに支持された構成とするとともに、この支持プレートの後面に複数の放熱フィンが形成された構成とすれば、この支持プレートをヒートシンクとして活用することができる。しかもその際、前向きに配置された発光素子から複数の放熱フィンまでの距離は非常に短いので、その放熱効果を極めて高いものとすることができる。
【００２２】
上記構成において、リフレクタを、凸レンズと一体で形成された透光部材からなる構成し、このリフレクタを、凸レンズの後方側表面の外周縁から後方へ向けて延びる内周側表面と、この内周側表面から入射した光源からの光を、前方へ向けて全反射により内面反射させる外周側表面と、この外周側表面からの反射光を前方へ向けて出射させる前方側表面とを備えた構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２３】
すなわち、光源からの出射光のうち、凸レンズに入射せずにその外周側空間へ向かう光を、リフレクタの内周側表面から該リフレクタ内に入射させることができる。その際、凸レンズの外周縁近傍においてリフレクタに入射する光は、その内周側表面において光軸から離れる方向へ大きく屈折することとなるので、これをリフレクタの外周側表面へ到達させることができる。そして、この外周側表面で全反射により内面反射した光をリフレクタの前方側表面から出射させることにより、前方照射光として利用することができるので、光源からの光に対する光束利用率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１０を示す正面図である。また、図２は、図１のII-II 線断面図であり、図３は、図１のIII-III 線断面図である。
【００２６】
これらの図に示すように、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された発光素子１４と、この発光素子１４を上方側から覆うように配置され、該発光素子１４からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ１６と、上端縁１８ａが投影レンズ１２の後側焦点Ｆを通るように配置され、リフレクタ１６からの反射光の一部を遮蔽するシェード１８と、を備えたプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。
【００２７】
さらに、この灯具ユニット１０においては、発光素子１４とシェード１８との間に、凸レンズ２０が設けられており、また、発光素子１４の下方近傍には、該発光素子１４からの光を、凸レンズ２０へ向けて反射させる付加リフレクタ２２が設けられている。
【００２８】
この灯具ユニット１０は、車両用前照灯の一部として組み込まれた状態で用いられるようになっており、車両用前照灯に組み込まれた状態では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。そして、この灯具ユニット１０は、左配光のロービーム用配光パターンを形成するための光照射を行うようになっている。
【００２９】
投影レンズ１２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（すなわち後側焦点Ｆを含む焦点面）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ようになっている。この投影レンズ１２は、リング状のレンズホルダ２４に固定支持されている。そして、このレンズホルダ２４は、ベース部材２６に固定支持されている。
【００３０】
発光素子１４は、白色発光ダイオードであって、１×２ｍｍ角程度の横長矩形状の発光面を有する発光チップ１４ａと、この発光チップ１４ａを支持する基板１４ｂとからなっている。その際、光源となる発光チップ１４ａは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。そして、この発光素子１４は、その発光チップ１４ａが光軸Ａｘ上において前向きになるように配置された状態で、その基板１４ｂにおいて支持プレート２８に固定支持されている。
【００３１】
この支持プレート２８は、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びており、その後面には鉛直方向に延びる複数の放熱フィン２８ａが形成されている。そして、この支持プレート２８は、ベース部材２６に固定支持されている。
【００３２】
凸レンズ２０は、光軸Ａｘ上において、発光素子１４の発光中心と投影レンズ１２の後側焦点Ｆとの略中点に位置するように配置されている。そしてこれにより、この凸レンズ２０は、発光チップ１４ａからの光を後側焦点Ｆ近傍（すなわちシェード１８の上端縁１８ａ近傍）に収束させるようになっている。この凸レンズ２０は、ベース部材２６に固定支持されている。
【００３３】
リフレクタ１６は、発光チップ１４ａおよび凸レンズ２０を上方側から覆うように配置されている。このリフレクタ１６の反射面１６ａは、光軸Ａｘを含む鉛直面に沿った断面形状が、発光チップ１４ａからの光を、投影レンズ１２の後側焦点Ｆのやや前方に位置する点に略収束させるように形成された曲線で構成されており、また、光軸Ａｘを含む水平面に沿った断面形状が、発光チップ１４ａからの光を、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりもかなり前方に位置する点に略収束させるように形成された曲線で構成されており、その中間に位置する傾斜面に沿った断面形状が、上記両曲線の中間的な曲線で構成されている。
【００３４】
その際、このリフレクタ１６は、その反射面１６ａで反射した発光チップ１４ａからの光が、凸レンズ２０の外周側空間を通って投影レンズ１２に入射するよう、その後端縁の内周縁形状が設定されている。また、この反射面１６ａの前端縁は、光軸Ａｘの上方部分よりもその左右両側部分の方が前方側まで延びるように形成されている。そして、この反射面１４ａの下端縁は、光軸Ａｘを含む水平面よりも多少下方の位置まで延びている。このリフレクタ１４は、その下端面においてベース部材２６に固定支持されている。
【００３５】
シェード１８は、その上端縁１８ａが投影レンズ１２の後側焦点Ｆを通るようにして、その後側焦点面に沿って、左右段違いで水平に延びている。すなわち、この上端縁１８ａは、光軸Ａｘよりも自車線側である左側（灯具正面視では右側）に位置する左側領域が光軸Ａｘを含む水平面で構成されており、光軸Ａｘよりも対向車線側である右側に位置する右側領域が、光軸から斜め下方へ延びる中間斜面を介して左側領域よりも一段低い水平面で構成されている。そしてこれにより、このシェード１８は、投影レンズ１６から前方へ出射する上向き光の大半を除去するようになっている。このシェード１８は、ベース部材２６に固定支持されている。
【００３６】
付加リフレクタ２２の反射面２２ａは、凸レンズ２０の後方側表面の外周縁から発光素子１４の発光チップ１４ａの外周縁近傍へ向かう略円錐面状の曲面として形成されている。その際、この反射面２２ａの傾斜角は、発光チップ１４ａが横長矩形状の発光面を有していることから、発光チップ１４ａの左右両側における水平面に近い断面位置では、発光チップ１４ａの下方における鉛直面に近い断面位置に比して傾斜角がやや小さくなっている。この付加リフレクタ２２は、ベース部材２６と一体的に形成されている。
【００３７】
ベース部材２６は、水平に配置されたプレートを部分的に下方へ凹ませたような形状を有しており、その上面２６ａにおいてリフレクタ１６を支持しており、その凹部の各箇所において、レンズホルダ２４、シェード１８および凸レンズ２０を支持している。また、付加リフレクタ２２の反射面２２ａは、このベース部材２６の凹部の一部として形成されている。このベース部材２６における凸レンズ２０の前方部分は、凸レンズ２０からの出射光を遮蔽してしまわないようにするため、該凸レンズ２０の外周縁形状に沿った略半円筒状の凹部として形成されている。
【００３８】
図４は、図２と同様の図であって、同図（ａ）は、発光素子１４からの出射光のうち凸レンズ２０に直接入射した光の光路を示す図であり、同図（ｂ）は、発光素子１４からの出射光のうちリフレクタ１６または付加リフレクタ２２に入射した光の光路を示す図である。
【００３９】
同図（ａ）および図３に示すように、発光チップ１４ａからの出射光のうち、前方へ向かう光は、凸レンズ２０に入射し、この凸レンズ２０により光軸Ａｘ寄りに偏向されて、投影レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍に収束する。そして、この光は、その一部がシェード１８で遮蔽されるようにして、投影レンズ１２から光軸Ａｘと略平行な光として前方へ照射される。
【００４０】
一方、同図（ｂ）および図３に示すように、発光チップ１４ａからの出射光のうち、凸レンズ２０の周囲の空間へ向かう光は、その大半がリフレクタ１６または付加リフレクタ２２に入射する。
【００４１】
この場合において、発光チップ１４ａから上方側および左右両側へ向かう光は、リフレクタ１６に入射し、このリフレクタ１６により前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射する。その際、このリフレクタ１６の反射面１６ａにおける光軸Ａｘの上方部分で反射した光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆのやや前方において略収束し、また、この反射面１６ａにおける光軸Ａｘの左右両側部分で反射した光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりもかなり前方において略収束する。そしてこれにより、このリフレクタ１６からの反射光は、その一部がシェード１８で遮蔽されるようにして、投影レンズ１２から、やや下向きの光で左右方向に拡散する光として前方へ照射される。
【００４２】
また、発光チップ１４ａから下方側へ向かう光は、付加リフレクタ２２に入射し、この付加リフレクタ２２により、前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射して、凸レンズ２０に入射し、この凸レンズ２０により光軸Ａｘ寄りに偏向される。その際、付加リフレクタ２２の反射面２２ａは略円錐面状に形成されているので、この反射面２２ａにおける光軸Ａｘの下方部分で反射して凸レンズ２０に入射した光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方斜め上方近傍に位置する点に略収束する。同様に、付加リフレクタ２２の反射面２２ａにおける光軸Ａｘの側方部分で反射して凸レンズ２０に入射した光は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方斜め側方近傍に位置する点に略収束する。ただし、反射面２２ａの傾斜角が、発光チップ１４ａの左右両側における水平面に近い断面位置では、発光チップ１４ａの下方における鉛直面に近い断面位置に比して傾斜角がやや小さくなっていることから、光軸Ａｘの側方部分で反射して凸レンズ２０に入射した光は、光軸Ａｘの下方部分で反射して凸レンズ２０に入射した光に比して、投影レンズ１２の後側焦点Ｆからやや離れた位置で、投影レンズ１２の後側焦点面を通過することとなる。
【００４３】
図５は、本実施形態に係る灯具ユニット１０から前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬ１を透視的に示す図である。
【００４４】
同図に示すように、このロービーム用配光パターンＰＬ１は、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有している。
【００４５】
このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ−Ｖ線よりも右側が、対向車線側カットオフラインＣＬ１として水平方向に延びるようにして形成されるとともに、Ｖ−Ｖ線よりも左側が、自車線側カットオフラインＣＬ２として対向車線側カットオフラインＣＬ１よりも段上がりで水平方向に延びるようにして形成されている。そして、この自車線側カットオフラインＣＬ２におけるＶ−Ｖ線寄りの端部は、斜めカットオフラインＣＬ３として形成されている。この斜めカットオフラインＣＬ３は、対向車線側カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ１５°の傾斜角で延びている。
【００４６】
このロービーム用配光パターンＰＬ１において、下段カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置している。これは光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びていることによるものである。そして、このロービーム用配光パターンＰＬ１においては、エルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。
【００４７】
このロービーム用配光パターンＰＬ１は、リフレクタ１６で反射した発光チップ１４ａからの光および凸レンズ２０を透過した発光チップ１４ａからの光によって投影レンズ１２の後側焦点面上に形成された発光チップ１４ａの像を、投影レンズ１２により上記仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成され、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３は、シェード１８の上端縁１８ａの反転投影像として形成されるようになっている。
【００４８】
このロービーム用配光パターンＰＬ１は、３つの配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣの合成配光パターンとして形成されている。
【００４９】
配光パターンＰＡは、リフレクタ１６で反射した発光チップ１４ａからの光により形成される配光パターンであり、ロービーム用配光パターンＰＬ１の外形形状およびカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２における光軸Ａｘから離れた部分を形成するようになっている。これは、リフレクタ１６からの反射光が、投影レンズ１２の後側焦点面を、光軸Ａｘから離れた位置において広い範囲で通過することによるものである。
【００５０】
配光パターンＰＢは、凸レンズ２０に直接入射した発光チップ１４ａからの光により形成される配光パターンであり、エルボ点Ｅを囲む小さくて明るい横長の配光パターンとして形成されている。これは、横長の発光チップ１４ａから凸レンズ２０に直接入射した光が投影レンズ１２の後側焦点Ｆ近傍に収束することによるものである。この配光パターンＰＢは、シェード１８が存在しないとした場合に形成される発光チップ１４ａの投影像のうち、図中２点鎖線で示す部分が欠けたものとなっている。
【００５１】
ロービーム用配光パターンＰＬ１のホットゾーンＨＺは、主としてこの配光パターンＰＢにより形成されるようになっている。その際、このホットゾーンＨＺにおける最高光度位置は、シェード１８が存在しないとした場合に形成される発光チップ１４ａの投影像の略中心に位置するので、その最高光度位置は、エルボ点Ｅ近傍に位置することとなる。
【００５２】
配光パターンＰＣは、付加リフレクタ２２で反射してから凸レンズ２０に入射した発光チップ１４ａからの光により形成される配光パターンであり、エルボ点Ｅをやや大きく囲む比較的明るい横長の配光パターンとして形成されている。これは、横長の発光チップ１４ａから付加リフレクタ２２で反射してから凸レンズ２０に入射した光が投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方斜め上方近傍あるいは前方斜め側方近傍に略収束することによるものである。そして、この配光パターンＰＣにより、ホットゾーンＨＺの明るさおよびその周辺部の明るさをさらに増大させるようになっている。
【００５３】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニット１０は、シェード１８を備えたプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されているので、上端部に鮮明なカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＰＬ１を形成することができる。
【００５４】
その上で、本実施形態に係る灯具ユニット１０においては、その光源となる発光チップ１４ａとシェード１８との間に、発光チップ１４ａからの光をシェード１８の上端縁１８ａ近傍に収束させる凸レンズ２０が設けられているので、この凸レンズ２０により、投影レンズ１２の後側焦点面におけるシェード１８の上端縁１８ａ近傍に明るい光源像を形成することができる。そして、この光源像を投影レンズ１２により反転投影することにより、エルボ点Ｅを囲む小さくて明るい配光パターンＰＢを形成することができる。
【００５５】
したがって、この灯具ユニット１０からの光照射により形成されるロービーム用配光パターンＰＬ１のホットゾーンＨＺの明るさを、リフレクタ１６からの反射光のみによりロービーム用配光パターンＰＬ１を形成するようにした場合に比して大幅に増大させることができるとともに、その最高光度位置をカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３近傍に位置設定することができ、これにより車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に高めることができる。
【００５６】
しかも、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、そのリフレクタ１６が、発光チップ１４ａおよび凸レンズ２０を上方側から覆うように配置されており、また、発光チップ１４ａの下方近傍には、該発光チップ１４ａからの光を凸レンズ２０へ向けて反射させる付加リフレクタ２２が設けられているので、リフレクタ１６からの反射光によりロービーム用配光パターンＰＬ１の全体形状を形成するようにした上で、付加リフレクタ１６で反射した発光チップ１４ａの像を、凸レンズ２０によりシェード１８の上端縁１８ａの上方近傍において略結像させ、これを投影レンズ１２により前方へ投影することができる。そしてこれにより、ホットゾーンＨＺよりも一回り大きい配光パターンＰＣを、該ホットゾーンＨＺと重複するようにして形成することができ、これによりホットゾーンＨＺの明るさおよびその周辺部の明るさをさらに増大させることができる。
【００５７】
また、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、その光源が前向きに配置された発光素子１４の発光チップ１４ａにより構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００５８】
すなわち、この発光チップ１４ａからの出射光の多くは、リフレクタ１６に入射せずにその前方側空間へ向かうこととなるが、この前方側空間へ向かう光の大半は凸レンズ２０に入射するので、光源からの光に対する光束利用率を高めることができる。その際、この発光素子１４は、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる金属製の支持プレート２８に支持されており、そして、この支持プレート２８の後面には複数の放熱フィン２８ａが形成されているので、この支持プレート２８をヒートシンクとして活用することができる。この場合において、前向きに配置された発光素子１４から複数の放熱フィン２８ａまでの距離は非常に短いので、その放熱効果を極めて高いものとすることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態においては、発光素子１４の発光チップ１４ａが、１×２ｍｍ角程度の横長矩形状の発光面を有しているものとして説明したが、これ以外の形状や大きさの発光面を有する構成とすることも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態においては、灯具ユニット１０からの照射光のみにより、ロービーム用配光パターンＰＬ１を形成するものとして説明したが、この灯具ユニット１０からの照射光と他の灯具ユニットからの照射光とを組み合わせて、ロービーム用配光パターンを形成するようにすることももちろん可能である。その際、上記実施形態に係る灯具ユニット１０は、ホットゾーンを形成するのに適した凸レンズ２０を備えているので、リフレクタ１６の反射面形状を、その反射光の投影レンズ１２の後側焦点面における収束度合が高くなるような形状に設定し、これにより配光パターンＰＡよりも小さい配光パターンを形成するようにすれば、この灯具ユニット１０を集光用配光パターンを形成するのに特に適したものとすることができる。
【００６１】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００６２】
図６は、上記実施形態の第１変形例に係る車両用前照灯の灯具ユニット１１０を示す正面図である。また、図７は、図６のVII-VII 線断面図であり、図８は、図６のVIII-VIII 線断面図である。
【００６３】
これらの図に示すように、本変形例に係る灯具ユニット１１０は、その基本的な構成は、上記実施形態の場合と同様であるが、そのリフレクタ１１６および凸レンズ１２０の構成が、上記実施形態の場合と異なっている。
【００６４】
すなわち、本変形例のリフレクタ１１６は、凸レンズ１２０と一体で形成された透光部材（例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等からなる部材）として構成されている。
【００６５】
このリフレクタ１１６は、凸レンズ１２０の後方側表面の外周縁から後方へ向けて延びる内周側表面１１６ａと、この内周側表面１１６ａから入射した発光チップ１４ａからの光を、前方へ向けて全反射により内面反射させる外周側表面１１６ｂと、この外周側表面１１６ｂからの反射光を前方へ向けて出射させる前方側表面１１６ｃとを備えた構成となっている。
【００６６】
このリフレクタ１１６の内周側表面１１６ａは、後方へ向けて僅かに径が拡がる円錐形状を有しており、その後端縁の位置は、発光チップ１４ａの発光面と略同じ位置設定されている。
【００６７】
また、このリフレクタ１１６の外周側表面１１６ｂは、上記実施形態のリフレクタ１６の反射面１６ａと略同じ形状を有しているが、内周側表面１１６ａからリフレクタ１１６に入射した発光チップ１４ａからの光が、この外周側表面１１６ｂにおいてすべて全反射により内面反射するよう、その光軸Ａｘを含む平面に沿った断面形状が設定されている。すなわち、このリフレクタ１１６の外周側表面１１６ｂは、内周側表面１１６ａから入射した発光チップ１４ａからの光の該外周側表面１１６ｂへの入射角が、透光部材を構成する材料の臨界角よりも僅かに大きい角度となるように、その各位置における接線傾斜角度が設定されている。
【００６８】
そして、このリフレクタ１１６の前方側表面１１６ｃは、凹曲面状に形成されており、リフレクタ１１６の外周側表面１１６ｂからの反射光を必要に応じて屈折させるようになっている。すなわち、この前方側表面１１６ｃは、リフレクタ１１６からの出射光の光路が、上記実施形態のリフレクタ１６の場合と略同じ光路となるように、その光軸Ａｘを含む平面に沿った断面形状が設定されている。
【００６９】
凸レンズ１２０は、その外周縁におけるリフレクタ１１６との接続部分が、上記実施形態の凸レンズ２０よりも僅かに小さい径で形成されているが、それ以外の構成は上記実施形態の凸レンズ２０と同様である。
【００７０】
本変形例に係る灯具ユニット１１０においては、発光チップ１４ａからの出射光のうち、凸レンズ１２０に入射せずにその外周側空間へ向かう光は、すべてリフレクタ１１６の内周側表面１１６ａからリフレクタ１１６内に入射することとなる。その際、凸レンズ１２０の外周縁近傍においてリフレクタ１１６に入射する光は、その内周側表面１１６ａにおいて光軸Ａｘから離れる方向へ大きく屈折して、その外周側表面１１６ｂへ到達することとなる。そして、この外周側表面１１６ｂで全反射により内面反射した光が、リフレクタ１１６の前方側表面１１６ｃから出射することとなる。
【００７１】
そしてこれにより、本変形例のリフレクタ１１６からの出射光によっても、上記実施形態においてリフレクタ１６からの反射光により形成される配光パターンＰＡと同様の配光パターンが形成されることとなる。その際、本変形例においては、凸レンズ１２０に入射せずにその外周側空間へ向かう発光チップ１４ａからの光を、すべてリフレクタ１１６により前方照射光として利用しているので、配光パターンＰＡよりもやや明るい配光パターンが形成されることとなる。
【００７２】
本変形例に係る灯具ユニット１１０を採用することにより、次のような作用効果を得ることができる。
【００７３】
すなわち、上記実施形態に係る灯具ユニット１０においては、凸レンズ１２０に入射せずにその外周側空間へ向かう光のうち、凸レンズ１２０の外周縁近傍へ向かう光は、リフレクタ１６にも入射しないので、前方照射光として有効に利用することができないが、本変形例に係る灯具ユニット１１０においては、この光をリフレクタ１１６に入射させて前方照射光として有効に利用することができるので、光源からの光に対する光束利用率を高めることができる。
【００７４】
図９は、上記実施形態の第２変形例に係る車両用前照灯の灯具ユニット２１０を示す、図８と同様の図である。
【００７５】
同図に示すように、本変形例に係る灯具ユニット２１０は、その基本的な構成は、上記第１変形例の場合と同様であるが、その凸レンズ２２０の構成が、上記第１変形例の場合と異なっている。
【００７６】
すなわち、本変形例の凸レンズ２２０は、その基本的な構成は、上記第１変形例の凸レンズ１２０と同様であるが、その前方側表面２２０ａの形状が上記第１変形例の凸レンズ１２０と異なっている。
【００７７】
具体的には、この凸レンズ２２０の前方側表面２２０ａは、その水平面に沿った断面形状が左右不均等になっており、光軸Ａｘに関して右側部分が厚肉で左側部分が薄肉になっている。なお、この前方側表面２２０ａの鉛直面に沿った断面形状については、上記第１変形例の凸レンズ１２０の場合と同様である。
【００７８】
このため、この凸レンズ２２０に直接入射した発光チップ１４ａからの光は、その前方側表面２２０ａにおいて光軸Ａｘ寄りに偏向出射するが、その際、上記第１変形例の凸レンズ１２０の場合（同図に光路を２点鎖線で示す）よりも全体的にやや右寄りの方向へ出射し、投影レンズ１２の後側焦点Ｆの右方近傍の点に収束する。
【００７９】
また、付加リフレクタ２２で反射してから凸レンズ２２０に入射した発光チップ１４ａからの光は、その前方側表面２２０ａにおいて光軸Ａｘ寄りに偏向出射するが、その際、上記第１変形例の凸レンズ１２０の場合（同図に光路を２点鎖線で示す）よりも全体的にやや右寄りの方向へ出射する。
【００８０】
図１０は、本変形例に係る灯具ユニット２１０から前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬ２を透視的に示す図である。
【００８１】
同図に示すように、このロービーム用配光パターンＰＬ２は、上記実施形態（および上記第１変形例）の場合に形成されるロービーム用配光パターンＰＬ１と同様、３つの配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣの合成配光パターンとして形成されており、これら各配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣの外形形状も、ロービーム用配光パターンＰＬ１の場合と同様である。
【００８２】
ただし、このロービーム用配光パターンＰＬ２においては、その配光パターンＰＢ、ＰＣの形成位置が、ロービーム用配光パターンＰＬ１における配光パターンＰＢ、ＰＣの形成位置に対して、左方向へ幾分変位しており、その分だけ、ホットゾーンＨＺも、ロービーム用配光パターンＰＬ１のホットゾーンＨＺよりも左方向へ変位した位置に形成されている。これは、凸レンズ２２０の前方側表面２２０ａが左右不均等になっており、このため、この凸レンズ２２０からの出射光が、上記実施形態の凸レンズ２０（および上記第１変形例の凸レンズ１２０）の場合よりもやや右寄りの位置で、投影レンズ１２の後側焦点面を通過することによるものである。
【００８３】
本変形例に係る灯具ユニット２１０を採用することにより、ロービーム用配光パターンＰＬ２のホットゾーンＨＺを、エルボ点Ｅをやや左寄りに囲むように形成することができ、かつ、その最高光度位置をエルボ点Ｅのやや左側に位置設定することができるので、車両前方路面における遠方領域の視認性を、自車線側の路肩部分を含めて十分に高めることができるとともに、車両前方路面における対向車線側の部分が必要以上に明るくなりすぎないようにすることができる。
【００８４】
なお、上記第２変形例に係る灯具ユニット２１０のように、凸レンズ２２０の前方側表面２２０ａを左右不均等に形成する代わりに、上記第１変形例の凸レンズ１２０に対して、その前方側表面の水平面に沿った断面形状を構成する曲線の曲率を、その鉛直面に沿った断面形状を構成する曲線の曲率とは異なる値に設定し、これにより配光パターンＰＢ、ＰＣを左右方向に多少拡散させるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】図１のIII-III 線断面図
【図４】図２と同様の図であって、同図（ａ）は、発光素子からの出射光のうち凸レンズに入射した光の光路を示す図、同図（ｂ）は、発光素子からの出射光のうちリフレクタまたは付加リフレクタに入射した光の光路を示す図
【図５】上記灯具ユニットから前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【図６】上記実施形態の第１変形例に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図
【図７】図６のVII-VII 線断面図
【図８】図６のVIII-VIII 線断面図
【図９】上記実施形態の第２変形例に係る車両用前照灯の灯具ユニットを示す正面図
【図１０】上記第２変形例に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【符号の説明】
【００８６】
１０、１１０、２１０  灯具ユニット
１２  投影レンズ
１４  発光素子
１４ａ  発光チップ
１４ｂ  基板
１６、１１６  リフレクタ
１６ａ、２２ａ  反射面
１８  シェード
１８ａ  上端縁
２０、１２０、２２０  凸レンズ
２２  付加リフレクタ
２４  レンズホルダ
２６  ベース部材
２６ａ  上面
２８  支持プレート
２８ａ  放熱フィン
１１６ａ  内周側表面
１１６ｂ  外周側表面
１１６ｃ、２２０ａ  前方側表面
Ａｘ  光軸
ＣＬ１  対向車線側カットオフライン
ＣＬ２  自車線側カットオフライン
ＣＬ３  斜めカットオフライン
Ｅ  エルボ点
Ｆ  後側焦点
ＨＺ  ホットゾーン
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ  配光パターン
ＰＬ１、ＰＬ２  ロービーム用配光パターン
【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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