(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光モジュールからの光線を変換して白色光を出射する白色光出射部と、前記光線の透過孔が設けられ、前記白色光出射部からの前記白色光を車両前方へ反射する反射部を有するリフレクターと、前記リフレクターからの白色光を前方へ照射する投影レンズと、を備えた車両用灯具において、
前記反射部における、前記白色光出射部からの前記白色光を前記投影レンズの入射側焦点近傍に向けて反射する領域に、前記透過孔が設けられており、
前記投影レンズの前記入射側焦点に位置する前端縁から車両後方に延び、前記リフレクターからの前記白色光を規制するとともに車両前方へ反射するシェードを備え、
前記リフレクターの反射部は、前記透過孔より車両前方の領域では、前方に向かうにつれて前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点から前方に離間させるように反射させ、前記透過孔より後方の領域では、前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点より後方の前記シェードに向けて反射させることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記半導体発光モジュールは、前記透過孔を挟んで前記白色光出射部とは反対側に配置され、
前記半導体発光モジュールからの前記光線は、集光した状態で前記反射部の他方面側から前記透過孔を通過し、前記反射部の一方面側に位置する前記白色光出射部に入射することを特徴とする請求項１に記載された車両用灯具。
【請求項３】
前記半導体発光モジュールからの前記光線は、前記透過孔の近傍で焦点を結ぶ
ことを特徴とする請求項２に記載された車両用灯具。
【請求項４】
前記透過孔の中心は、前記入射側焦点と前記白色光出射部の中心とを焦点とする楕円上に位置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載された車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体発光モジュールから出射した光線を蛍光体に照射して白色光に変換し、その白色光をリフレクターにより反射させて投影レンズから車両前方へ照射する構成の車両用灯具が使用されている。
下記特許文献１には、リフレクターの反射部の一部に透過孔を設けることで、蛍光体により白色光に変換されずに出射された光線を反射面の後方へ透過させて投影像に色ムラが生じることを防止した車両用灯具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６５７３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の半導体発光モジュールを用いた車両用灯具では、リフレクターに半導体発光モジュールからの光線を透過するための透過孔を設けることが必要であった。
特許文献１のように半導体発光モジュールからの光線を蛍光体に透過させて白色光に変換する構成の他に、半導体発光モジュールからの光線を蛍光体に出射し、白色光を光線の入射側に取り出す構成も知られている。しかしながら、この構成では、リフレクターに対して半導体発光モジュールと蛍光体とが反対側に位置するため、リフレクターに光線を透過させるための透過孔を設ける必要がある。
【０００５】
ところで、リフレクターに上述の透過孔を設けると、リフレクターの透過孔の位置で反射されて作られるべき投影像の位置に、周囲より照度が低い部位が形成されてしまい、配光パターン内に透過孔に対応する暗部が視認されてしまうといった問題点が生じていた。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、リフレクターの反射部に透過孔を設けていても、配光パターン内に暗部が生じることを抑制できる、車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に従えば、半導体発光モジュールからの光線を変換して白色光を出射する白色光出射部と、前記光線の透過孔が設けられ、前記白色光出射部からの前記白色光を車両前方へ反射する反射部を有するリフレクターと、前記リフレクターからの白色光を前方へ照射する投影レンズと、を備えた車両用灯具において、前記反射部における、前記白色光出射部からの前記白色光を前記投影レンズの入射側焦点近傍に向けて反射する領域に、前記透過孔が設けられており、前記投影レンズの前記入射側焦点に位置する前端縁から車両後方に延び、前記リフレクターからの前記白色光を規制するとともに車両前方へ反射するシェードを備え、前記リフレクターの反射部は、前記透過孔より車両前方の領域では、前方に向かうにつれて前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点から前方に離間させるように反射させ、前記透過孔より後方の領域では、前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点より後方の前記シェードに向けて反射させる車両用灯具が提供される。
【０００８】
投影レンズによる投影像（配光パターン）では、入射側焦点近傍に対応する領域における照度が最も高くなるため、リフレクターの透過孔の位置で反射されて作られるべき投影像の位置は、透過孔を設けない状態であれば照度が最も高くなる位置となる。
本態様の車両用灯具によれば、投影レンズによる投影像のうち照度が最も高くなる位置に対応した部分に透過孔を設けることで、投影レンズによる投影像において透過孔から白色光が照射されなくても、暗部を目立ち難くすることができる。
したがって、リフレクターに半導体発光モジュールからの光線が通過する透過孔を設けていても、投影レンズによる配光パターン内に暗部が生じることを抑制できる。
【０００９】
また、上記車両用灯具において、前記投影レンズの前記入射側焦点に位置する前端縁から車両後方に延び、前記リフレクターからの前記白色光を規制するとともに車両前方へ反射するシェードを備え、前記リフレクターの反射部は、前記透過孔より車両前方の領域では、前方に向かうにつれて前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点から前方に離間させるように反射させ、前記透過孔より後方の領域では、前記白色光出射部からの前記白色光を前記入射側焦点より後方の前記シェードに向けて反射させるのが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、反射部の透過孔より車両前方の領域では、前方に向かうにつれて白色光出射部からの白色光を入射側焦点から前方に離間させるように反射させるので、反射部の透過孔より前方の領域で反射した白色光を投影レンズに入射させることができる。
また、透過孔より後方の領域では、白色光出射部からの白色光を入射側焦点より後方のシェードに向けて反射するので、リフレクターの透過孔より後方の領域で反射した白色光をシェードにより反射させて、投影レンズに入射させることができる。これにより配光パターン中の透過孔に対応する部位に、リフレクターの透過孔とは別の領域で反射された白色光も照射することで、より確実に暗部が生じることを抑制できる。
【００１１】
また、上記車両用灯具において、前記半導体発光モジュールは、前記透過孔を挟んで前記白色光出射部とは反対側に配置され、前記半導体発光モジュールからの前記光線は、集光した状態で前記反射部の他方面側から前記透過孔を通過し、前記反射部の一方面側に位置する前記白色光出射部に入射するのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、半導体発光モジュールからの光線を、集光した状態で透過孔を通過させて、白色光出射部に入射するので、光線のスポット径を細くすることで、透過孔の直径を小さくすることができる。よって、配光パターンにおける透過孔に対応する部位を小さくすることができて暗部をより生じ難くすることができる。
【００１３】
また、上記車両用灯具において、前記半導体発光モジュールからの前記光線は、前記透過孔の近傍で焦点を結ぶのが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、光線が透過孔近傍で焦点を結ぶので、透過孔近傍で光線のスポット径をより細くできる。これにより、透過孔の直径をより小さくすることができる。よって、配光パターンにおいて透過孔に対応する部位を小さくできるので、暗部をより生じ難くすることができる。
また、焦点より後段に配置された白色光出射部に対し、光線を拡散させた状態で入射させるので、白色光出射部としてサイズの大きいものを採用することができる。これにより、白色光出射部による光源像を大きくできる。
光源像が大きくなると、透過孔が作るべき投影像が引き延ばされ、照度が低下する。また、透過孔の周囲の反射部が形成する投影像が拡がることで透過孔により欠けた部分が補われる。よって、透過孔によって投影像が欠けた場合でも、投影像において透過孔による暗部の生成を抑制できる。
【００１５】
また、上記車両用灯具において、前記透過孔の中心は、前記入射側焦点と前記白色光出射部の中心とを焦点とする楕円上に位置するのが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、白色光出射部からの白色光を投影レンズの入射側焦点近傍に向けて反射する領域に透過孔を配置した構造を実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、リフレクターの反射部に透過孔を設けていても、配光パターン内に暗部が生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る車両用灯具の概略構成を示す斜視図である。
【図２】車両用灯具における側断面を示す模式図である。
【図３】第２実施形態に係る車両用灯具における側断面を示す模式図である。
【図４】実施例の車両用灯具が形成する配光パターンを示す光度分布図である。
【図５】従来例の車両用灯具が形成する配光パターンを示す光度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２０】
（第１実施形態）
本実施形態の車両用灯具は、すれ違いビーム用の配光パターンを照射可能なプロジェクタ型の車両用灯具である。
図１は、本実施形態に係る車両用灯具の概略構成を示す斜視図であり、図２は車両用灯具の側断面を示す模式図である。図２は図を単純化するため、各部材における光が入射する面のみを図示している。
【００２１】
本実施形態で説明に用いる図面では、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる場合がある。以下、ＸＹＺ座標系において、Ｘ軸方向は車両用灯具を搭載する車両左右方向であり、Ｙ軸方向は車両上下方向であり、Ｚ軸方向は車両前後方向である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用灯具１０は、光源１２と、リフレクター１５と、シェード１７と、投影レンズ１９とを備えている。本実施形態において、光源１２は、半導体発光モジュール１２ａと、半導体発光モジュール１２ａからの光線の少なくとも一部を吸収して白色光を出射する白色光出射部１２ｂと、を含む。
【００２３】
半導体発光モジュール１２ａは、例えば、レーザー光線を出射する半導体レーザー素子からなる。半導体レーザー素子としては、例えば、発光波長が青系（４５０ｎｍ程度）のレーザーダイオード等を用いることができる。なお、半導体レーザー素子の発光波長は、青系（４５０ｎｍ程度）に限定されない。
【００２４】
白色光出射部１２ｂは蛍光体からなる。蛍光体は、例えば、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との複合体（焼結体）から構成される。
【００２５】
半導体発光モジュール１２ａから出射された光線の一部は蛍光体に吸収されることで黄色の蛍光に変換される。半導体発光モジュール１２ａから出射された光線の残りは白色光出射部１２ｂ（蛍光体）を透過し、黄色の蛍光と合成されることで白色光を生成する。このような構成に基づき、白色光出射部１２ｂは白色光ＷＬを生成して出射するようになっている。
【００２６】
リフレクター１５は、白色光出射部１２ｂに対して上方側に設けられ、白色光出射部１２ｂからの白色光を車両前方へ集光反射する反射面（反射部）１５ａを有する。シェード１７は、白色光出射部１２ｂ又はリフレクター１５からの白色光の一部を遮蔽して規制するとともに前方へ反射する。
【００２７】
投影レンズ１９は、リフレクター１５の前方側に設けられ、白色光出射部１２ｂ又はリフレクター１５からの白色光ＷＬを前方へ照射する。本実施形態において、投影レンズ１９は、シェード１７により規定された形状を含む配光パターンを車両前方へ照射するように配置されている。
【００２８】
投影レンズ１９は入射面１９ａ及び出射面１９ｂを有し、白色光出射部１２ｂから直接又は反射して入射側焦点Ｆ２近傍に到達した光を車両前方に投影する。
【００２９】
投影レンズ１９における上下方向の断面形状は、入射側焦点Ｆ２を通って上下方向において異なる角度で入射面１９ａに入射する光を平行光線として出射するように形成されている。投影レンズ１９における水平方向断面形状は、入射側焦点Ｆ２を通って水平方向において異なる角度で入射面１９ａに入射する光を平行光線として出射するように形成されている。
【００３０】
本実施形態において、リフレクター１５の反射面１５ａは、光源１２の光軸１２ｃとの交点付近において投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２と白色光出射部１２ｂの中心Ｆ１とを焦点とする楕円面を含む。この楕円面は中心Ｆ１からの光を入射側焦点Ｆ２近傍に向けて反射させる形状となっている。ここで、白色光出射部１２ｂの中心Ｆ１とは、白色光出射部１２ｂにおけるランバーシアン発光の中心に相当する。
【００３１】
本実施形態において、リフレクター１５は、透過孔１６を有している。
透過孔１６は、例えば白色光出射部１２ｂが脱落して半導体発光モジュール１２ａから光線が白色光に変換されることなく直接出射された場合などに、光線を透過して分離するための孔である。透過孔１６は、半導体発光モジュール１２ａから出射する光線の形状より大きく形成されている。
【００３２】
透過孔１６は、反射面１５ａにおける光源１２の光軸１２ｃとの交点付近に設けられている。すなわち、透過孔１６の中心１６ａは、入射側焦点Ｆ２と白色光出射部１２ｂの中心Ｆ１とを焦点とする楕円上に位置する。このようにして、白色光出射部１２ｂから出射された白色光ＷＬ３を投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２近傍に向けて反射する領域に透過孔１６を配置した構造を実現している。
【００３３】
反射面１５ａは、透過孔１６より前方側（＋Ｚ側）の前部反射面１５ａ１と、透過孔１６より後方側（−Ｚ側）に位置する後部反射面１５ａ２と、を含む。
前部反射面１５ａ１は、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２近傍または入射側焦点Ｆ２の上方側に向けて反射させる形状を有する。本実施形態において、前部反射面１５ａ１は、前方に向かうにつれて白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２から前方に離間させるように反射させる。
後部反射面１５ａ２は、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２の下方、即ちシェード１７に向けて反射させる。
【００３４】
反射面１５ａの左右方向の断面形状は、上記中心Ｆ１および入射側焦点Ｆ２を焦点とする楕円面を基調とした楕円系反射面であり、所定の配向パターンを形成するように入射側焦点Ｆ２の左右方向に向けて白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを反射させるような形状となっている。
【００３５】
シェード１７は、白色光出射部１２ｂの前方側の位置で車幅方向及び前後方向に延びた形状に設けられている。シェード１７は、投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２の近傍に位置する前端縁１７ａと、前端縁１７ａから後方に延びる反射面１７ｃと、を含む。
【００３６】
前端縁１７ａは、白色光出射部１２ｂ又はリフレクター１５からの光の一部を遮光し、前端縁１７ａのエッジ形状によりすれ違い用ビームの配光パターンにおけるカットオフラインを形成する。
反射面１７ｃは、前端縁１７ａから光軸１９ｃ方向後方側へ延びる面であり、その上面が白色光出射部１２ｂ及びリフレクター１５からの光を上向きに反射可能となっている。
【００３７】
図２に示すように、光源１２から出射された白色光ＷＬのうちリフレクター１５における透過孔１６より前方側の前部反射面１５ａ１に入射した白色光ＷＬ１は、入射側焦点Ｆ２より上方を通過して入射側焦点Ｆ２の前方に照射されて投影レンズ１９の光軸１９ｃより下側に入射する。
【００３８】
光源１２から出射された白色光ＷＬのうちリフレクター１５における透過孔１６より後側の後部反射面１５ａ２に入射した白色光ＷＬ２は、シェード１７の反射面１７ｃで反射して投影レンズ１９の光軸１９ｃより上側に到達する。投影レンズ１９から出射された白色光ＷＬ１，ＷＬ２は、車両前方２５ｍ先に設定される仮想スクリーン上において、上端に所定のカットオフライン形状を有した配光パターンを形成する。
【００３９】
ところで、本実施形態の車両用灯具１０では、灯光時に、白色光出射部１２ｂが脱落して半導体発光モジュール１２ａからの光線が光源１２から白色光に変換されずにそのまま出射された場合においても、光軸１２ｃに沿って進む光線が透過孔１６を通してリフレクター１５の外部へと分離される。なお、透過孔１６から外部に分離された光線は、不図示の遮光部材により遮光される。
これにより、光線がリフレクター１５の反射面１５ａで反射されて投影レンズ１９から車両前方へ直接照射されることが防止される。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態の車両用灯具１０によれば、リフレクター１５の反射面１５ａにおいて、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬ３を投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２近傍に向けて反射する領域に透過孔１６を配置している。
ここで、投影レンズ１９による投影像（配光パターン）では、入射側焦点Ｆ２近傍に対応する領域における照度が最も高くなる。そのためリフレクター１５の透過孔１６の位置で反射されて作られるべき投影像の位置は、透過孔１６を設けない状態であれば照度が最も高くなる位置に相当する。
【００４１】
本実施形態のリフレクター１５は、投影レンズ１９による投影像のうち照度が最も高くなる位置に対応した部分（光源１２の光軸１２ｃとの交点付近）に透過孔１６が設けられる。これにより、投影レンズ１９による投影像において透過孔１６から白色光が照射されなくても暗部を目立ち難くすることができる。
したがって、リフレクター１５に半導体発光モジュール１２ａからの光線が通過する透過孔１６を設けていても、投影レンズ１９による配光パターン内に生じる暗部を抑制することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態の車両用灯具では、投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２に位置する前端縁１７ａから車両後方に延び、リフレクター１５からの白色光を規制するとともに車両前方へ反射するシェード１７を備えているので、シェード１７の前端縁１７ａで白色光を規制してすれ違い配光パターンを形成することができる。
【００４３】
シェード１７において、反射面１５ａの透過孔１６より車両前方の領域は、前方に向かうにつれて白色光出射部１２ｂからの白色光を入射側焦点Ｆ２から前方に離間させるように反射させるので、反射面１５ａの透過孔１６より前方の領域で反射した白色光ＷＬを投影レンズ１９に入射させることができる。
【００４４】
また、透過孔１６より後方の領域では、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２より後方のシェード１７に向けて反射するので、リフレクター１５の透過孔１６より後方の領域で反射した白色光ＷＬをシェード１７により反射させて、投影レンズ１９に入射させることができる。これにより配光パターン中の透過孔１６に対応する部位に、リフレクター１５の透過孔１６とは別の領域で反射された白色光も照射することで、より確実に暗部の形成を抑制できる。
【００４５】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る車両用灯具の側断面を示す模式図である。
第２実施形態の車両用灯具１１０では、第１実施形態に対して半導体発光モジュール１２ａの位置を異ならせて構成している。なお、第１実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その説明については省略する。
【００４６】
第２実施形態の車両用灯具１１０において、半導体発光モジュール１２ａは、透過孔１６を挟んで白色光出射部１２ｂとは反対側に配置されている。本実施形態において、半導体発光モジュール１２ａからの光線ＬＢは、透過孔１６の近傍で焦点を結ぶように設定されている。
【００４７】
このような車両用灯具１１０では、半導体発光モジュール１２ａからの光線ＬＢが、集光レンズ（不図示）により、集光した状態で反射面１５ａの他方面側から透過孔１６を通過して、反射面１５ａの一方面側に位置する白色光出射部１２ｂに入射することで、白色光出射部１２ｂからリフレクター１５側に向けて白色光ＷＬが放射される。本実施形態において、白色光出射部１２ｂの下方側には反射膜（不図示）が設けられている。これにより、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬは上方に向けて出射される。白色光出射部１２ｂから上方側に出射された白色光ＷＬは、リフレクター１５により車両前方に向けて反射される。
【００４８】
以上のような第２実施形態の車両用灯具１１０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに第２実施形態では、白色光出射部１２ｂとは反対側に配置された半導体発光モジュール１２ａからの光線ＬＢを、集光した状態で透過孔１６を通過させて、白色光出射部１２ｂに入射させている。そのため、光線ＬＢのスポット径をより細くすることで、透過孔１６の直径を小さくすることが可能となる。
【００４９】
特に半導体発光モジュール１２ａからの光線ＬＢが透過孔１６近傍で焦点を結ぶように設定しているので、透過孔１６の近傍で光線ＬＢのスポット径をより細くでき、透過孔１６をより小さくすることが可能である。
よって、投影レンズ１９による投射像（配光パターン）における透過孔１６に対応する部位を小さくすることで、暗部をより生じ難くすることが可能である。
【００５０】
また、半導体発光モジュール１２ａからの光線は、透過孔１６近傍で焦点を結ぶため、焦点より後段に配置された白色光出射部１２ｂに対して拡散した状態で入射する。そのため、白色光出射部１２ｂとしてサイズの大きいものを採用することが可能となる。白色光出射部１２ｂによる光源像は、そのサイズに応じて大きくなる。
【００５１】
一方、光源像が大きくなると透過孔１６が作るべき投影像も引き延ばされて、照度が低下する。このとき、透過孔１６の周囲の反射面１５ａにより形成される投影像自体もサイズが大きくなるので、透過孔１６により欠けた部分が補われる。
したがって、リフレクター１５に透過孔１６を設けた場合においても、投影像において透過孔１６による暗部の生成を抑制することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５３】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
【００５４】
（実施例）
図１及び図２に示すように、上述した実施形態の構成を有する車両用灯具１０を用い、後述する比較例と共通の測定条件下で点灯した。このとき最大光度は約３９５００ｃｄであった。
この測定条件下において、２５ｍ先に設定される仮想スクリーン上における配光パターンを測定した結果を実施例として図４に示す。
【００５５】
（比較例）
リフレクター１５に設ける透過孔１６の位置を、白色光出射部１２ｂからの白色光ＷＬを投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２近傍に向けて反射する領域と異ならせた他は、全て実施例と同一に構成した車両用灯具１０を用い、実施例と共通の測定条件で点灯した。このとき最大光度は約３９５００ｃｄであった。
この測定条件において，２５ｍ先に設定される仮想スクリーン上における配光パターンを測定した結果を比較例として図５に示す。
【００５６】
図４および図５の配光パターンを比較した場合、比較例では配光パターンＰ１内に暗部Ｄが生じているのに対し、実施例では配光パターンＰ２内に暗部が生じていないことが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
Ｆ１…中心、Ｆ２…入射側焦点、ＷＬ，ＷＬ１，ＷＬ２…白色光、１０，１１０…車両用灯具、１２ａ…半導体発光モジュール、１２ｂ…白色光出射部、１２ｃ…光軸、１５…リフレクター、１５ａ…反射面（反射部）１６…透過孔、１７…シェード、１９…投影レンズ、１９ａ…入射面、１９ｂ…出射面、１９ｃ…光軸。
【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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