(57)【要約】【課題】正面視においてレンズの左右からリフレクタが突出せず、また、バルブを正面から見え難くすることが可能となり、しかも、最適な配光パターンを、容易な灯具製造によって実現することができる車両用灯具ユニットを提供する。【解決手段】車両用灯具ユニット１００は、バルブ３１の光を反射してレンズ１７を透過させるリフレクタ１９を備える。レンズ１７は、水平断面形状が光軸を通る凹状曲面の前面１７ａを有する。リフレクタ１９は、レンズ１７の水平方向の幅寸法よりも大きな幅寸法に形成され、バルブ３１からの光をレンズ１７の幅寸法内に集光させるように水平断面形状が楕円形状で焦点距離の異なる主反射面２１ａと副反射面２３ａとを有する。主反射面２１ａと副反射面２３ａは、フィラメント３１ａを第１焦点としレンズ１７の焦点近傍を第２焦点とするとともに、主反射面２１ａの焦点距離が副反射面２３ａの焦点距離よりも長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線光源と、レンズと、前記線光源の光を反射して前記レンズを透過させるリフレクタとを備える車両用灯具ユニットであって、
前記レンズは、水平断面形状が車両前後方向に延びる軸を通る凹状曲面を有し、
前記リフレクタは、水平断面形状が前記レンズの水平方向の幅寸法よりも大きな幅寸法に形成されるとともに、前記線光源からの光を前記レンズの幅寸法内に集光させるように楕円形状で焦点距離の異なる主反射面と副反射面とを有し、
前記主反射面と前記副反射面は、前記線光源を第１焦点とし前記レンズの焦点近傍を第２焦点とするとともに、前記主反射面の焦点距離が前記副反射面の焦点距離よりも長いことを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項２】
前記線光源は、前記副反射面の前記第１焦点と前記第２焦点とを結ぶ直線上に軸線が一致して配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具ユニット。
【請求項３】
前記線光源は、前記レンズの軸を中心として前記レンズの幅方向の端部より外側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線光源の光を反射してレンズを透過させるリフレクタを備えた車両用灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用前照灯として用いられる車両用灯具ユニットには、リフレクタの反射面を自由曲面にして、リフレクタ側に配光機能をもたせるものがある。このようなリフレクタ配光タイプの車両用灯具ユニットにあっては、リフレクタの反射面を特殊な自由曲面にすることにより、どのような配光パターンでも生成可能である反面、レンズには素通しの平レンズを使うため、外部から内部のリフレクタがハッキリと見えてしまう。そのため、リフレクタの反射面における表面の仕上げ加工は、反射に必要な光学性能以上に、見た目においても綺麗になるように入念に行う必要があり、作業が煩雑となる。
【０００３】
このような不具合を解消しようとしたものに例えば特許文献１に開示される車両用前照灯がある。この車両用前照灯は、光源と、反射面が自由曲面のリフレクタと、プリズムのないレンズとから成り、リフレクタによる反射光がレンズを通過して所定の配光パターンで外部に照射され、レンズは、縦断面が平形状で、横断面が凹形状となる。
【０００４】
上記車両用前照灯では、レンズの横断面が凹形状であるため、プリズムが形成されていなくても、レンズにより光が大きく屈折して内部が見づらくなる。したがって、見映えを考慮して、リフレクタの反射面を光学的な必要性以上に入念に仕上げる必要性がなく、リフレクタの仕上げ作業が簡略になる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１６５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の車両用前照灯は、リフレクタがレンズの正面視において左右から突出するため、見栄えが悪いという問題があり、その一方で、突出部を削除すれば、拡散部が欠けて高照度で狭い範囲の集光（所謂ハイ光）となってしまう不具合が生じた。
【０００７】
そして、従来構成のままレンズ幅方向にリフレクタを片寄せれば、左右非対称配光となった。さらに、一つのリフレクタによって配光を制御しているため、集光と拡散のキメ細かな配光制御が困難な問題があった。換言すれば、最適な集光と拡散とを実現しようとすれば、リフレクタの設計、製作が極めて困難となった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、正面視においてレンズの左右からリフレクタが突出せず、しかも、最適な配光パターンを、容易な灯具製造によって実現することができる車両用灯具ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記目的は、線光源と、レンズと、前記線光源の光を反射して前記レンズを透過させるリフレクタとを備える車両用灯具ユニットであって、
前記レンズは、水平断面形状が車両前後方向に延びる軸を通る凹状曲面を有し、
前記リフレクタは、水平断面形状が前記レンズの水平方向の幅寸法よりも大きな幅寸法に形成されるとともに、前記線光源からの光を前記レンズの幅寸法内に集光させるように楕円形状で焦点距離の異なる主反射面と副反射面とを有し、
前記主反射面と前記副反射面は、前記線光源を第１焦点とし前記レンズの焦点近傍を第２焦点とするとともに、前記主反射面の焦点距離が前記副反射面の焦点距離よりも長いことを特徴とする車両用灯具ユニットにより達成される。
【０００９】
上記構成の車両用灯具ユニットによれば、リフレクタは主反射面と副反射面とが別々に構成され、配光制御が容易となり、正面視においてレンズの左右からリフレクタを突出させない配置構成が実現可能となる。即ち、左右対称な配光としつつ、リフレクタの飛び出しを片側にすることができる。そこで、レンズに対するリフレクタの突出を片側に抑えた非対称構造で左右対称な配光を実現できる。
【００１０】
これにより、外観上の設計の自由度が高まり、例えば本灯具ユニットに隣接して他の灯具が配置された場合であっても、リフレクタの突出による無駄な離間がなくなり、車両搭載性が向上する。また、レンズの軸からバルブをレンズ幅方向へずらすことが可能となり、正面からバルブを見え難くすることができる。
【００１１】
しかも、別々に形成した主反射面と副反射面の焦点距離を変えたので、線光源の軸線方向の投影像を小さくして集光を形成したり、線光源の軸線直交方向の投影像を大きくして拡散光を形成したりすることにより、線光源の形状特徴を有効活用した最適な配光パターンが容易な灯具製造によって実現可能となる。
【００１２】
尚、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記線光源は、前記副反射面の前記第１焦点と前記第２焦点とを結ぶ直線上に軸線が一致して配置されることが望ましい。
このような構成の車両用灯具ユニットによれば、副反射面の第１焦点と第２焦点とを結ぶ直線上に線光源の軸線が一致するよう配置されることで、集光を受け持つ主反射面による投影像が線光源の軸線方向の小さな投影像となり、拡散を受け持つ副反射面による投影像が線光源の軸線直交方向から線長を映す長い投影像となる。これに加え、上記のように主反射面と副反射面の焦点距離が変えられているので、線光源の軸線方向の投影像を小さくして集光を形成し、線光源の軸線直交方向の投影像を大きくして拡散光を形成し、線光源の形状を有効活用した（すなわち、線光源を効率の高い向きに位置した）最適な配光パターンが実現する。
【００１３】
また、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記線光源は、前記レンズの軸を中心として前記レンズの幅方向の端部より外側に配置されることが望ましい。
このような構成の車両用灯具ユニットによれば、レンズの軸からバルブがレンズ幅方向へずらして配置されるので、レンズの軸上にバルブが配置される構成に比べ、レンズの凹状曲面による光の屈折と相俟って、レンズ正面からバルブを一層見え難くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車両用灯具ユニットによれば、レンズは水平断面形状が車両前後方向に延びる軸の通る凹状曲面を有し、リフレクタが平断面形状で焦点距離の異なる楕円形状の主反射面と副反射面とから構成され、この主反射面と副反射面が、線光源を第１焦点としレンズの焦点近傍を第２焦点とするとともに、主反射面の焦点距離を副反射面の焦点距離よりも長く設定したので、正面視においてレンズの左右からリフレクタが突出せず、また、バルブを正面から見え難くすることが可能となり、しかも、最適な配光パターンを、容易な灯具製造によって実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットを詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットの一方の側板を外した状態の概略斜視図、図２は図１に示した車両用灯具ユニットの側面図、図３は図１に示した車両用灯具ユニットの正面図である。
【００１６】
本実施形態に係る車両用灯具ユニット１００は、図１に示すように、左右方向が薄厚な扁平な直方体形状の灯具ボディ１１を有する。灯具ボディ１１の正面には上下に長い矩形状の開口部１３が形成され、開口部１３は左右方向の略中央を通る仮想垂直線を挟み一方の片側（本実施形態では図１の左側）に不透明な塞ぎ板１５が取り付けられている。また、開口部１３の他方の片側（本実施形態では図１の右側）にはレンズ１７が設けられ、レンズ１７は後に詳述するように上下方向に長い略シリンドリカルレンズ形状となっている。
【００１７】
そして、車両用灯具ユニット１００は、図３に示すように、正面視において左側に塞ぎ板１５が配設され、右側にレンズ１７が配設されて、その左右からは従来構造のようにリフレクタが突出しない構成となっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、灯具ボディ１１の内部にはリフレクタ１９が設けられ、リフレクタ１９は後に詳述する平行光（集光）を形成する主反射鏡２１と、拡散光を形成する副反射鏡２３とからなる。
主反射鏡２１は灯具ボディ１１の一方の側面２５側に配置され、副反射鏡２３は反対の側面側に配置されている。
【００１９】
リフレクタ１９は、図示しないエイミング機構を介して灯具ボディ１１に取り付けられ、このエイミング機構を介してリフレクタ１９の取り付け角度を変化させることで、車両用灯具ユニット１００から出射する光の光軸を調整可能としている。
【００２０】
主反射鏡２１の上下方向の略中央部にはバルブ挿入開口２７が穿設され、バルブ挿入開口２７には灯具ボディ１１の後面２９から装着されたバルブ３１の発光部３３が挿通される。
バルブ３１の発光部３３にはコイル状のフィラメント３１ａが設けられ、該フィラメント３１ａは後述する車両前後方向に延びる軸Ａｘと略平行な軸Ｂｘに軸線が一致している。そこで、バルブ３１は、フィラメント３１ａが軸線方向に所定の長さを有する線光源である。
【００２１】
主反射面２１ａは、レンズ１７へ向けて凹曲面を対向させ、その最深凹部にバルブ３１を貫通させている。また、副反射面２３ａは、他方の側面側から凹曲面をバルブ３１とレンズ１７とに対向させるように配置されている。
主反射面２１ａは、オフセット部３５を介して、副反射面２３ａよりレンズ１７から後方へ離間して配置されている。これにより、後述するように主反射面２１ａのフィラメント３１ａまでの焦点距離Ｓ１は、副反射面２３ａのフィラメント３１ａまでの焦点距離Ｓ２より長くなるように配置されている。
【００２２】
図４は本実施形態に係る車両用灯具ユニットの横断面における概略光線追跡図である。但し、図４に示した光線追跡図は、レンズ及びリフレクタの形状説明を容易にするため、光源を点光源として図示している。
【００２３】
レンズ１７は、水平断面形状が車両前後方向に延びる軸Ａｘを通る凹状曲面を有している。凹状曲面は、略凹状非球面とすることができ、本実施形態では略シリンドリカルレンズとして形成される。
すなわち、光出射面である前面１７ａが略円筒面（本実施形態では略凹状非球面）に形成されると共に、光入射面である後面１７ｄが平面に形成され、レンズ両側面が上下方向に長い互いに平行な側面１７ｂ，１７ｃとなる。このレンズ１７は、前面１７ａの前方に、上下方向に延在する垂直な直線状の焦点線（焦点）Ｆを有する。
【００２４】
レンズ１７の水平断面における前面１７ａの形状は、レンズ１７を水平断面で切断したときに、焦点線Ｆと切断面の交点３７に向かうリフレクタ１９からの出射光Ｌ１を、軸Ａｘと略平行な方向へ屈折させる。すなわち、レンズ１７は、焦点線Ｆに向かう光を平行光として前方へ出射させる。
【００２５】
また、略凹状非球面である前面１７ａによってできる２つの山（すなわち、側面１７ｂ，１７ｃ）のうち、バルブ３１に近接する側面１７ｃが、バルブ３１に離反する側面１７ｂより大きく前方へ突出している。これにより、バルブ３１がレンズ１７の軸Ａｘより大きく離れている場合であっても、大きな屈折率が確保でき、オフセットされて（軸Ａｘから外れて）いるバルブ３１からの図４に示す最も外側の出射光Ｌ２であっても屈折されて、平行光での照射が可能となっている。
【００２６】
また、図３に示すように、バルブ３１のフィラメント３１ａは、レンズ１７の軸Ａｘを中心として、レンズ１７の幅方向の端部（側面１７ｃ）より外側に配設されている。このように、車両用灯具ユニット１００では、レンズ１７の軸Ａｘからバルブ３１がレンズ幅方向へずらして配置されるので、レンズ１７の軸Ａｘ上にバルブ３１が配置される構成に比べ、レンズ１７の凹状曲面による光の屈折と相俟って、レンズ正面からバルブ３１を一層見え難くすることができる。
【００２７】
リフレクタ１９は、バルブ３１の光を反射してレンズ１７へ向けて照射する。リフレクタ１９は、レンズ１７の水平方向の幅寸法よりも大きな幅寸法に形成される。これにより、十分な光量が確保される。
リフレクタ１９の主反射面２１ａ及び副反射面２３ａは、バルブ３１からの光をレンズ１７の幅寸法内に集光させるように、垂直断面形状が、バルブ３１を第１焦点Ｆ１とする略放物線形状に形成され、水平断面形状が、バルブ３１を第1焦点Ｆ１とし、焦点線Ｆの近傍に第２焦点Ｆ２，Ｆ３を有する略楕円形状に形成された所謂パラエリプソイド形状である。
よって、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２，Ｆ３とを結ぶ主反射鏡２１と副反射鏡２３の光軸３９と、バルブ３１のフィラメント３１ａ上の軸Ｂｘとは、所定角度で交差する。
【００２８】
ここで、主反射面２１ａは、第２焦点Ｆ２をレンズ１７の焦点線Ｆ近傍に設定することが好ましい。これにより、レンズ１７からの出射光を高精度に平行光にできる。
また、副反射面２３ａは、第２焦点Ｆ３をレンズ１７の焦点線Ｆより前方又は後方に若干ずらして設定することが好ましい。これにより、大きな拡散光が形成でき、配光設計の自由度を高めることができる。
このように、車両用灯具ユニット１００では、レンズ１７をシリンドリカルレンズとし、リフレクタ１９をパラエリプソイド形状とすることで、垂直方向が平行光（集光）、水平方向が拡散光となる光束を得ることができる。
【００２９】
更に、主反射面２１ａと副反射面２３ａとは、第１焦点Ｆ１までの焦点距離が異なり、主反射面２１ａの焦点距離Ｓ１が、副反射面２３ａの焦点距離Ｓ２よりも長く設定されている。
この焦点距離の差異は、上記したオフセット部３５を介して主反射面２１ａを福反射面２３ａより後退配置することにより可能となる。
【００３０】
図５は図４に示した光線追跡図において、バルブ３１のフィラメント３１ａの軸線を副反射面２３ａの第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ３を結ぶ光軸３９上に一致して配置するとともに、光源を線光源とした場合の光線追跡図である。
本実施形態に係るバルブ３１は、線光源であるフィラメント３１ａの軸線が、レンズ１７の軸Ａｘに対して傾斜している。そして、バルブ３１は、主反射鏡２１と副反射鏡２３の光軸３９上にフィラメント３１ａの軸線が一致して配置されている。
このように、主反射鏡２１と副反射鏡２３の光軸３９上にバルブ３１の軸線が一致するよう配置されることで、図５に示すように、集光を受け持つ主反射面２１ａによる投影像がフィラメント３１ａの軸線方向の小さな投影像となり、拡散を受け持つ副反射面２３ａによる投影像がフィラメント３１ａの軸線直交方向から線長を映す長い投影像となる。
【００３１】
これに加え、上記のように主反射面２１ａは、副反射面２３ａよりも焦点距離が長いので、フィラメント３１ａの軸線方向の投影像を小さくして集光を形成し、フィラメント３１ａの軸線直交方向の投影像を大きくして拡散光を形成し、フィラメント３１ａの形状を有効活用した（すなわち、フィラメント３１ａを効率の高い向きに位置した）最適な配光パターンが実現されるようになっている。
【００３２】
次に、このように構成された車両用灯具ユニット１００の作用を説明する。
図６は図１に示した車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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主反射面のみ、副反射面のみ、主副反射面全体の配光パターンを（ａ）（ｂ）（ｃ）に透視的に示す図である。
図５に示すように、バルブ３１を点灯すると、フィラメント３１ａからの光が主反射面２１ａと、副反射面２３ａとで反射され、その反射光がレンズ１７を経て、出射光として外部に照射され、所定の配光パターンを形成する。ここで、フィラメント３１ａは、所定の長さを有しているので、光源には前後長が存在する。
【００３３】
このため、主反射面２１ａの例えば点Ｐ１によって反射されたフィラメント３１ａの前後位置からの出射光Ｌ３，Ｌ４は、レンズ１７を通過することで狭い角度αの光束となる。また、副反射面２３ａの例えば点Ｐ２によって反射されたフィラメント３１ａの前後位置からの出射光Ｌ５，Ｌ６は、レンズ１７を通過することで広い角度β（α＜β）の光束となる。
これにより、集光を受け持つ主反射面２１ａによる投影像がフィラメント３１ａの軸線方向の小さな投影像となり、拡散を受け持つ副反射面２３ａによる投影像がフィラメント３１ａの軸線直交方向から線長を映す長い投影像となる。
【００３４】
このようにして車両用灯具ユニット１００では、バルブ３１からの出射光が主反射面２１ａから出射されることで図６（ａ）に示すホットゾーンＨｚが形成される。また、副反射面２３ａに入射した光が出射されることで図６（ｂ）に示す広拡散領域Ｗｚが形成される。そして、主反射面２１ａ及び副反射面２３ａの全体に入射した光が重畳出射されることで、図６（ｃ）に示すホットゾーンＨＺ、中拡散領域ＭＺ１，２、広拡散領域ＷＺの順に光度が減少する光度分布のハイビーム用配光パターンＨＰが形成される。
【００３５】
上記車両用灯具ユニット１００によれば、リフレクタ１９は主反射面２１ａと副反射面２３ａとが別々に構成され、配光制御が容易となり、正面視においてレンズ１７の左右からリフレクタ１９を突出させない配置構成が実現可能となる。即ち、左右対称な配光としつつ、リフレクタ１９の飛び出しを片側にすることができる。そこで、レンズ１７に対するリフレクタ１９の突出を片側に抑えた非対称構造で左右対称な配光を実現できる。
【００３６】
これにより、外観上の設計の自由度が高まり、例えば本灯具ユニットに隣接して他の灯具が配置された場合であっても、リフレクタ１９の突出による無駄な離間がなくなり、車両搭載性が向上する。また、レンズ１７の軸Ａｘからバルブ３１をレンズ幅方向へずらすことが可能となり、正面からバルブ３１を見え難くすることができる。
しかも、別々に形成した主反射面２１ａと副反射面２３ａの焦点距離を変えたので、線光源であるバルブ３１のフィラメント３１ａの軸線方向の投影像を小さくして集光を形成したり、該フィラメント３１ａの軸線直交方向の投影像を大きくして拡散光を形成したりすることにより、線光源の形状を有効活用した特にハイビームに最適な配光パターンＨＰが容易な灯具製造によって実現可能となる。
【００３７】
したがって、上記車両用灯具ユニット１００によれば、正面視においてレンズ１７の左右からリフレクタ１９が突出せず、また、バルブ３１を正面から見え難くすることが可能となり、しかも、最適な配光パターンＨＰを、容易な灯具製造によって実現することができる。
【００３８】
尚、本発明の車両用灯具ユニットに係る線光源、レンズ及びリフレクタ等の構成は、上記実施形態の車両用灯具ユニット１００の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採り得ることは勿論である。
例えば、図７に示したレンズ１７Ａは、前面１７ａ及び後面１７ｄが焦点線Ｆに対して湾曲している。
【００３９】
即ち、本発明に係るレンズは、レンズ１７Ａのように湾曲した形状としたり、傾斜させた形状としたりする場合であっても、肉厚ｔ１，ｔ２を調整することにより、傾斜や湾曲させずに配置した場合と同様な光学的効果を得ることができる。この場合、肉厚は、焦点線Ｆに近いほど厚くなる（ｔ１＜ｔ２）。
従って、レンズを車体ボディのデザインに合わせた形状とすることが容易となり、車両用灯具ユニットの設計自由度を高めることができる。
【００４０】
更に、図８に示した車両用灯具ユニット１００Ａは、リフレクタ１９Ａを垂直方向に３つに分割し、バルブ３１から遠い上下に主反射面５１ａ，５３ａを有する主反射鏡５１，５３を配置するとともに、バルブ３１に近い中央部に副反射面５５ａを有する副反射鏡５５を配置している。そして、主反射面５１ａ，５３ａの焦点距離が、副反射面５５ａの焦点距離よりも長く設定されている。
このようなリフレクタ１９Ａによれば、側方に位置するフィラメント３１ａの像を、左右に延在する副反射面５５ａによって反射できるため、拡散光を効率よく得ることができる。
【００４１】
また、本発明に係る線光源としては、コイル状のフィラメントを有するハロゲンバルブや白熱灯、或いはメタルハライドバルブ等の放電バルブを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットの一方の側板を外した状態の概略斜視図である。
【図２】図１に示した車両用灯具ユニットの側面図である。
【図３】図１に示した車両用灯具ユニットの正面図である。
【図４】図１に示した車両用灯具ユニットの横断面における概略光線追跡図である。
【図５】図４に示した光線追跡図にける光源を線光源とした場合の光線追跡図である。
【図６】図１に示した車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方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主反射面のみ、副反射面のみ、主副反射面全体の配光パターンを（ａ）（ｂ）（ｃ）に透視的に示す図である。
【図７】図１に示したレンズの変形例を示す斜視図である。
【図８】図１に示したリフレクタの変形例を示す車両用灯具ユニットの要部構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１７…レンズ、１７ａ…前面（凹状曲面）、１７ｂ，１７ｃ…側面、１７ｄ…後面、１９…リフレクタ、２１ａ…主反射面、２３ａ…副反射面、３１…バルブ、３１ａ…フィラメント（線光源）、３９…主反射鏡と副反射鏡の光軸、１００…車両用灯具ユニット、Ａｘ…軸、Ｂｘ…軸、Ｆ１…第１焦点、Ｆ２，Ｆ３…第２焦点。
【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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