(57)【要約】  【課題】  車両用前照灯におけるカットオフライン形成用の灯具ユニットを、コンパクトで簡易な構成により配光制御を精度良く行えるものとする。  【解決手段】  灯具ユニット２０を、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２２と、下端縁２４ａ１が直線状に形成された発光チップ２４ａを有するとともに投影レンズ２２の後方において下端縁２４ａ１を光軸Ａｘ上に位置させるようにして前向きに配置された半導体発光素子２４とを備えた構成とし、その下端縁２４ａ１の反転投影像として水平カットオフラインＣＬ１の一部ＣＬ１ｂを形成させるようにする。その際、投影レンズ２２は、鉛直断面内では下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を平行光として出射させる一方、水平断面内では下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を拡散光として出射させる構成とする。これにより、簡単な光学系で、水平カットオフラインＣＬ１に沿って延びる小配光パターンＰ１ｂを形成可能とする。  【選択図】          図６
2005108555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部に所定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構成された車両用前照灯において、上記カットオフラインを形成するために用いられる灯具ユニットであって、
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、下端縁が直線状に形成された発光チップを有するとともに、上記投影レンズの後方において該発光チップの下端縁を上記光軸上に位置させるようにして前向きに配置された半導体発光素子とを備え、上記発光チップの下端縁の反転投影像として上記カットオフラインの少なくとも一部を形成するように構成されてなり、
上記投影レンズが、上記発光チップの下端縁と直交する断面内においては該発光チップの下端縁における上記光軸上の点からの光を平行光として出射させる一方、上記発光チップの下端縁と平行な断面内においては該発光チップの下端縁における上記光軸上の点からの光を拡散光として出射させるように構成されている、ことを特徴とする灯具ユニット。
【請求項２】
上記投影レンズが、上記発光チップを封止する封止樹脂と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の灯具ユニット。
【請求項３】
上記請求項１または２記載の灯具ユニットを複数個備えてなる、ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項４】
上記複数個の灯具ユニットの中に、上記発光チップの下端縁が水平方向に延びるようにして配置された灯具ユニットと、上記発光チップの下端縁が水平方向に対して所定角度傾斜した方向に延びるようにして配置された灯具ユニットとが含まれている、ことを特徴とする請求項３記載の車両用前照灯。
【請求項５】
上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットが、これら各灯具ユニット相互間で、上記投影レンズにおける上記発光チップの下端縁と平行な断面内での屈折力が互いに異なる値に設定されている、ことを特徴とする請求項３または４記載の車両用前照灯。
【請求項６】
上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットが、これら各灯具ユニット相互間で、上記投影レンズの大きさが互いに異なる値に設定されている、ことを特徴とする請求項３〜５いずれか記載の車両用前照灯。
【請求項７】
上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットが、これら各灯具ユニット相互間で、上記発光チップの大きさが互いに異なる値に設定されている、ことを特徴とする請求項３〜６いずれか記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用前照灯においてカットオフラインを形成するために用いられる灯具ユニット等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば「特許文献１」に記載されているように、複数の灯具ユニットからの光照射により、上端部に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構成された車両用前照灯が知られている。
【０００３】
また「特許文献２」には、水平方向に直線状に配列された複数の半導体発光素子からの光を、リフレクタによって灯具前方へ反射させるように構成された車両用灯具が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７０３８３号公報
【特許文献２】特開２００３−３１００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記「特許文献２」に記載された車両用灯具を車両用前照灯として用いるようにすれば、コンパクトな灯具構成で上端部にカットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。
【０００６】
しかしながら、この「特許文献２」に記載された車両用灯具においては、灯具構成が複雑なものとなってしまい、またカットオフラインを形成するための配光制御を精度良く行うことが容易でない、という問題がある。
【０００７】
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、車両用前照灯においてカットオフラインを形成するために用いられる灯具ユニットとして、これをコンパクトに構成した上で、簡易な構成によりカットオフラインを形成するための配光制御を精度良く行う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】
【０００８】
本願発明は、光源として半導体発光素子を用いるとともに配光制御部材として投影レンズを用いるようにした上で、半導体発光素子の配置および投影レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る灯具ユニットは、
上端部に所定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構成された車両用前照灯において、上記カットオフラインを形成するために用いられる灯具ユニットであって、
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、下端縁が直線状に形成された発光チップを有するとともに、上記投影レンズの後方において該発光チップの下端縁を上記光軸上に位置させるようにして前向きに配置された半導体発光素子とを備え、上記発光チップの下端縁の反転投影像として上記カットオフラインの少なくとも一部を形成するように構成されてなり、
上記投影レンズが、上記発光チップの下端縁と直交する断面内においては該発光チップの下端縁における上記光軸上の点からの光を平行光として出射させる一方、上記発光チップの下端縁と平行な断面内においては該発光チップの下端縁における上記光軸上の点からの光を拡散光として出射させるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「上端部に所定のカットオフラインを有する配光パターン」は、いわゆるロービーム用配光パターンであってよいことはもちろんであるが、それ以外の配光パターンであってもよい。
【００１１】
上記「所定のカットオフライン」の具体的な形状は特に限定されるものではなく、例えば、水平方向に延びる水平カットオフラインとこの水平カットオフラインから斜め上方へ延びる斜めカットオフラインとからなる形状や、左右１対の水平カットオフラインが段違いで階段状に形成された形状等が採用可能である。
【００１２】
上記「灯具ユニット」は、「カットオフラインの少なくとも一部を形成するように構成されている」が、カットオフラインの一部のみを形成する構成となっている場合には、このカットオフラインの他の部分については、上記「灯具ユニット」と同種の灯具ユニットからの光照射によって形成するようにしてもよいし、他の種類の灯具ユニットからの光照射によって形成するようにしてもよい。
【００１３】
上記「半導体発光素子」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が採用可能である。
【００１４】
上記「投影レンズ」は、発光チップの下端縁と直交する断面内においては該発光チップの下端縁における光軸上の点からの光を平行光として出射させる一方、発光チップの下端縁と平行な断面内においては該発光チップの下端縁における光軸上の点からの光を拡散光として出射させるように構成されたものであれば、その材質、形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成に示すように、本願発明に係る灯具ユニットは、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、下端縁が直線状に形成された発光チップを有するとともに投影レンズの後方において該発光チップの下端縁を光軸上に位置させるようにして前向きに配置された半導体発光素子とを備えており、その発光チップの下端縁の反転投影像としてカットオフラインの少なくとも一部を形成するように構成されているが、その投影レンズは、発光チップの下端縁と直交する断面内においては該発光チップの下端縁における光軸上の点からの光を平行光として出射させる一方、発光チップの下端縁と平行な断面内においては該発光チップの下端縁における光軸上の点からの光を拡散光として出射させるように構成されているので、カットオフラインに沿って延びる配光パターンを形成することができる。しかもこれを、投影レンズの後方に半導体発光素子を配置しただけの簡単な光学系により実現することができるので、カットオフラインを形成するための配光制御を精度良く行うことが容易に可能となる。
【００１６】
このように本願発明によれば、車両用前照灯においてカットオフラインを形成するために用いられる灯具ユニットとして、これをコンパクトに構成した上で、簡易な構成によりカットオフラインを形成するための配光制御を精度良く行うことができる。
【００１７】
上記構成において、投影レンズ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、これを発光チップを封止する封止樹脂と一体的に形成するようにすれば、投影レンズと半導体発光素子とを所定の位置関係に保持するための部材が不要となる。このため、投影レンズと半導体発光素子との位置関係を精度良く設定することができ、これによりカットオフラインの形成を一層容易に行うことができる。また、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができるとともに灯具ユニットの一層のコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
車両用前照灯の構成として、本願発明に係る灯具ユニットを複数個備えてなる構成とすれば、カットオフラインを形成するための配光制御を精度良く行うことができるようにした上で、車両用前照灯全体としてもこれをコンパクトに構成することが可能となる。
【００１９】
その際、これら複数個の灯具ユニットの中に、発光チップの下端縁が水平方向に延びるようにして配置された灯具ユニットと、発光チップの下端縁が水平方向に対して所定角度傾斜した方向に延びるようにして配置された灯具ユニットとが含まれた構成とすれば、これら灯具ユニットからの光照射により水平カットオフラインおよび該水平カットオフラインから斜めに立ち上がる斜めカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる。
【００２０】
ところで、上記複数個の灯具ユニットは、すべて同一の構成を有するものとしてもよいし、その一部または全部を互いに異なった構成を有するものとしてもよい。
【００２１】
後者の構成を採用した場合において、上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットを、これら各灯具ユニット相互間で、その投影レンズにおける発光チップの下端縁と平行な断面内での屈折力が互いに異なる値に設定された構成とすれば、カットオフラインに沿った方向の拡がりが互いに異なる複数種類の配光パターンを形成することができ、これにより必要かつ十分な範囲でカットオフラインを形成することができる。
【００２２】
また、上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットを、これら各灯具ユニット相互間で、その発光チップの大きさが互いに異なる値に設定された構成とすれば、これら各灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンを互いに異なった大きさで形成することができ、これにより配光ムラを極力抑えた上でカットオフラインを形成することができる。
【００２３】
あるいは、上記複数個の灯具ユニットのうち少なくとも一部の灯具ユニットを、これら各灯具ユニット相互間で、その投影レンズの大きさが互いに異なる値に設定された構成とした場合においても、これら各灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンを互いに異なった大きさで形成することができ、これにより配光ムラを極力抑えた上でカットオフラインを形成することができる。
【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を示す正面図である。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２とその前端開口部に取り付けられた透光カバー１４とで形成される灯室内に、１２個の灯具ユニット２０、３０、４０が上下３段で収容された構成となっている。また、上記灯室内には、これら各灯具ユニット２０、３０、４０を囲むようにしてインナパネル１６が設けられている。上段に配置された４個の灯具ユニット２０は、いずれも同様の構成を有している。中段に配置された４個の灯具ユニット３０および下段に配置された４個の灯具ユニット４０に関しても同様である。
【００２７】
図２は、車両用前照灯１０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配光パターンＰを透視的に示す図である。
【００２８】
この配光パターンＰは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に水平カットオフラインＣＬ１とこの水平カットオフラインＣＬ１から所定角度θ（例えばθ＝１５°）で立ち上がる斜めカットオフラインＣＬ２とを有しており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されている。そして、この配光パターンＰにおいては、エルボ点Ｅをやや左寄りに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。
【００２９】
この配光パターンＰは、水平カットオフライン形成用パターンＰ１と、斜めカットオフライン形成用パターンＰ２と、拡散領域形成用パターンＰ３との合成配光パターンとして形成されるようになっている。
【００３０】
水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、ロービーム用配光パターンＰの水平カットオフラインＣＬ１を形成するための配光パターンであって、上段に配置された４個の灯具ユニット２０からの照射光により形成される４つの小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄからなっている。これら各小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄは、その上端縁に鮮明なカットオフラインを有する横長矩形状の配光パターンであって、部分的に重複するようにして水平方向に少しずつずれた位置に形成されている。そして、これら小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄの上端縁により、水平カットオフラインＣＬ１を鮮明に形成するようになっている。
【００３１】
斜めカットオフライン形成用パターンＰ２は、ロービーム用配光パターンＰの斜めカットオフラインＣＬ２を形成するための配光パターンであって、中段に配置された４個の灯具ユニット３０からの照射光により形成される４つの小配光パターンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄからなっている。これら各小配光パターンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄは、その上端縁にカットオフラインを有する横長矩形状の配光パターンであって、部分的に重複するようにして水平方向に対して上記所定角度θ傾斜した斜め方向（以下、単に「斜め方向」という）に少しずつずれた位置に形成されている。そして、これら小配光パターンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄの上端縁により、斜めカットオフラインＣＬ２を鮮明に形成するようになっている。その際、これら４つの小配光パターンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄは、水平カットオフライン形成用パターンＰ１を構成する４つの小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄよりも大きな比率で重複しており、これによりホットゾーンＨＺの高光度化を図るようになっている。
【００３２】
拡散領域形成用パターンＰ３は、ロービーム用配光パターンＰの拡散領域を形成するための配光パターンであって、下段に配置された４個の灯具ユニット４０からの照射光により形成される４つの小配光パターンＰ３ａ、Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄからなり、水平カットオフラインＣＬ１の下方において左右方向に大きく拡がる配光パターンとして形成されている。これら各小配光パターンＰ３ａ、Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄは、水平カットオフライン形成用パターンＰ１を構成する各小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄよりも大きい横長矩形状の配光パターンであって、部分的に重複するようにして水平方向に少しずつずれた位置に形成されている。これら各小配光パターンＰ３ａ、Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄも、その上端縁に鮮明なカットオフラインを有している。そしてこれにより、拡散領域形成用パターンＰ３の上端縁によって、水平カットオフラインＣＬ１をより一層鮮明に形成するようになっている。
【００３３】
以下、各灯具ユニット２０、３０、４０の具体的構成について説明する。
【００３４】
まず、水平カットオフライン形成用の灯具ユニット２０の構成について説明する。
【００３５】
図３、４および５は、この灯具ユニット２０を単品で示す、正面図、側断面図および平断面図である。
【００３６】
これらの図に示すように、灯具ユニット２０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２２と、この投影レンズ２２の後方において前向きに配置された半導体発光素子２４とを備えてなっている。
【００３７】
半導体発光素子２４は、光軸Ａｘと直交するように配置された基板２４ｂの前面に０．３〜１ｍｍ四方程度の大きさの発光チップ２４ａが実装されてなる白色発光ダイオードであって、その発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の左右方向中心位置を光軸Ａｘ上に位置させるようにして配置されている。
【００３８】
投影レンズ２２は、前方側表面２２ａが略楕円球面状に形成されるとともに後方側表面が略楕円錐面状に形成された透明樹脂製の成形品からなり、その後端部において半導体発光素子２４の基板２４ｂに固定されている。その際、この投影レンズ２２は、半導体発光素子２４の発光チップ２４ａを封止する封止樹脂としても機能するようになっている。
【００３９】
この投影レンズ２２の前方側表面２２ａは、その光軸Ａｘを含む鉛直断面形状が、半導体発光素子２４の発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の左右方向中心位置に焦点Ｆを有する略楕円弧状の曲線で構成されている。一方、この投影レンズ２２の前方側表面２２ａの光軸Ａｘを含む水平断面形状は、鉛直断面形状よりも曲率が小さい略楕円弧状の曲線で構成されている。そしてこれにより、投影レンズ２２は、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と直交する断面内においては該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を平行光として出射させる一方、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内においては該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を拡散光として出射させるようになっている。
【００４０】
図６は、４個の灯具ユニット２０のうち、右から２番目に位置する灯具ユニット２０からの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰ１ｂを、該灯具ユニット２０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００４１】
同図に示すように、この灯具ユニット２０は、その発光チップ２４ａの反転投影像として小配光パターンＰ１ｂを形成するようになっている。その際、この小配光パターンＰ１ｂは、投影レンズ２２の作用により水平方向にのみ拡がる横長矩形状の配光パターンとなっており、その上端部には光軸Ａｘを通るように配置された発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の反転投影像としての鮮明なカットオフラインＣＬ１ｂが形成されている。
【００４２】
同図に示す灯具ユニット２０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に対してやや下向きでかつやや右向きに延びるように配置されているが、この光軸Ａｘの向きを４個の灯具ユニット２０相互間において水平方向にずらすことにより、４つの小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄを形成するようになっている。
【００４３】
次に、斜めカットオフライン形成用の灯具ユニット３０の構成について説明する。
【００４４】
図１に示すように、この灯具ユニット３０は、その構成自体は水平カットオフライン形成用の灯具ユニット２０と全く同様であり、該灯具ユニット２０を時計回りに所定角度θ傾斜させた姿勢で配置されたものとなっている。
【００４５】
図７は、４個の灯具ユニット３０のうち、右から２番目に位置する灯具ユニット３０からの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰ２ｂを、該灯具ユニット３０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００４６】
同図に示すように、この灯具ユニット３０においては、その発光チップ２４ａの反転投影像としての小配光パターンＰ２ｂを形成するようになっている。その際、この小配光パターンＰ２ｂは、投影レンズ２２の作用により上記斜め方向にのみ拡がる横長矩形状の配光パターンとなっており、その上端部には光軸Ａｘを通るように配置された発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の反転投影像としての鮮明なカットオフラインＣＬ２ｂが形成されている。
【００４７】
同図に示す灯具ユニット３０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に対してやや左向きに延びるように配置されているが、この光軸Ａｘの向きを４個の灯具ユニット３０相互間において上記斜め方向にずらすことにより、４つの小配光パターンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄを形成するようになっている。
【００４８】
次に、拡散領域形成用パターン形成用の灯具ユニット４０の構成について説明する。
【００４９】
図８および９は、この灯具ユニット４０を単品で示す、側断面図および平断面図である。
【００５０】
これらの図に示すように、灯具ユニット４０は、その基本的構成は水平カットオフライン形成用の灯具ユニット２０と同様であるが、半導体発光素子４４の構成が該灯具ユニット２０とは異なっている。
【００５１】
すなわち、この灯具ユニット４０の半導体発光素子４４は、灯具ユニット２０の半導体発光素子２４と同様、その発光チップ４４ａの下端縁４４ａ１の左右方向中心位置を光軸Ａｘ上に位置させるようにして配置されているが、該発光チップ４４ａの大きさは、半導体発光素子２４の発光チップ２４ａよりもひと回り大きい値（例えば０．５〜１．６ｍｍ四方程度）に設定されている。
【００５２】
図１０は、４個の灯具ユニット４０のうち、右から２番目に位置する灯具ユニット４０からの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰ３ｂを、該灯具ユニット４０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００５３】
同図に示すように、この灯具ユニット４０においては、その発光チップ４４ａの反転投影像としての小配光パターンＰ３ｂを形成するようになっている。その際、この小配光パターンＰ３ｂは、投影レンズ２２の作用により水平方向にのみ拡がる横長矩形状の配光パターンとなっており、その上端部には光軸Ａｘを通るように配置された発光チップ４４ａの下端縁４４ａ１の反転投影像としての鮮明なカットオフラインＣＬ３ｂが形成されている。
【００５４】
その際、発光チップ４４ａは、発光チップ２４ａよりもひと回り大きいので、図８および９に示すように、該発光チップ４４ａの各位置からの出射光は、発光チップ２４ａの各位置からの出射光（図中２点鎖線で示す）よりも大きく拡がるようにして投影レンズ２２から出射されるので、小配光パターンＰ３ｂは小配光パターンＰ１ｂよりもひと回り大きいものとなっている。
【００５５】
図１０に示す灯具ユニット４０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に対してやや下向きでかつやや右向きに延びるように配置されているが、この光軸Ａｘの向きを４個の灯具ユニット４０相互間において水平方向にずらすことにより、４つの小配光パターンＰ３ａ、Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄを形成するようになっている。
【００５６】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ロービーム用配光パターンＰの上端部に位置する水平カットオフラインＣＬ１を形成するための４個の灯具ユニット２０を備えているが、これら各灯具ユニット２０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２２と、下端縁２４ａ１が直線状に形成された発光チップ２４ａを有するとともに投影レンズ２２の後方において該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１を光軸Ａｘ上に位置させるようにして前向きに配置された半導体発光素子２４とを備え、その発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の反転投影像として水平カットオフラインＣＬ１の一部を形成するように構成されており、そして投影レンズ２２は、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と直交する断面内においては該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を平行光として出射させる一方、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内においては該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を拡散光として出射させるように構成されているので、水平カットオフラインＣＬ１に沿って延びる小配光パターンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄを形成することができる。しかもこれを、投影レンズ２２の後方に半導体発光素子２４を配置しただけの簡単な光学系により実現することができるので、水平カットオフラインＣＬ１を形成するための配光制御を精度良く行うことが容易に可能となる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、車両用前照灯１０において水平カットオフラインＣＬ１を形成するために用いられる灯具ユニット２０として、これをコンパクトに構成した上で、簡易な構成により水平カットオフラインＣＬ１を形成するための配光制御を精度良く行うことができる。
【００５８】
しかも本実施形態においては、投影レンズ２２が半導体発光素子２４の発光チップ２４ａを封止する封止樹脂と一体的に形成されているので、投影レンズ２２と半導体発光素子２４とを所定の位置関係に保持するための部材が不要となる。このため、投影レンズ２２と半導体発光素子２４との位置関係を精度良く設定することができ、これにより水平カットオフラインＣＬ１の形成を一層容易に行うことができる。また、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができるとともに灯具ユニット２０の一層のコンパクト化を図ることができる。
【００５９】
また本実施形態においては、４個の灯具ユニット３０により斜めカットオフラインＣＬ２を形成するようになっているが、これら各灯具ユニット３０も灯具ユニット２０と同様の構成を有しているので、これをコンパクトに構成した上で、簡易な構成により斜めカットオフラインＣＬ２を形成するための配光制御を精度良く行うことができる。
【００６０】
さらに本実施形態においては、灯具ユニット２０、３０以外にも、拡散領域形成用パターン形成用として４個の灯具ユニット４０を備えているが、これら各灯具ユニット４０も灯具ユニット２０と略同様の構成を有しているので、車両用前照灯１０全体としてもこれをコンパクトに構成することが可能となる。
【００６１】
上記実施形態においては、発光チップ２４ａ、４４ａの下端縁２４ａ１、４４ａ１の左右方向中心位置が投影レンズ２２の焦点Ｆに位置しているものとして説明したが、下端縁２４ａ１、４４ａ１における他の位置が投影レンズ２２の焦点Ｆに位置するように構成されたものとしてもよい。
【００６２】
また上記実施形態においては、１２個の灯具ユニット２０、３０、４０が上下３段で配置されているものとして説明したが、これら灯具ユニットの個数および配置等は、狙いとする配光パターンの形状や光度分布等に応じて適宜変更してよいことはもちろんである。
【００６３】
上記実施形態において、各灯具ユニット２０、３０、４０の投影レンズ２２内における発光チップ２４ａ、４４ａの近傍部位に、該発光チップ２４ａ、４４ａからの光を前方へ向けて反射させる小リフレクタが配置された構成とすることも可能である。このようにした場合には、発光チップ２４ａ、４４ａからの光に対する光束利用率を高めることができ、これにより各小配光パターンを一層明るいものとすることができる。
【００６４】
次に上記実施形態の変形例について説明する。
【００６５】
まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。
【００６６】
図１１は、本変形例に係る灯具ユニット５０を示す、図５と同様の図である。
【００６７】
同図に示すように、この灯具ユニット５０は、その基本的構成は上記実施形態の灯具ユニット２０と同様であるが、その投影レンズ５２の構成が灯具ユニット２０とは異なっている。
【００６８】
すなわち、この灯具ユニット５０の投影レンズ５２は、半導体発光素子２４の発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内での屈折力が、上記実施形態の投影レンズ２２よりも小さい値に設定されている。具体的には、投影レンズ５２は、その前方側表面５２ａの水平断面を構成する曲線の曲率が、上記実施形態の場合よりも大きい値に設定されている。そしてこれにより、この灯具ユニット５０においては、その半導体発光素子２４の発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内における該発光チップ２４ａからの光の拡散角を小さく抑えるようになっている。ただし、この投影レンズ５２の前方側表面５２ａにおける光軸Ａｘを含む鉛直断面形状は、上記実施形態の投影レンズ２２の前方側表面２２ａと同様、半導体発光素子２４の発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の左右方向中心位置に焦点Ｆを有する略楕円弧状の曲線で構成されている。
【００６９】
図１２は、本変形例に係る灯具ユニット５０を、上記実施形態の斜めカットオフライン形成用の灯具ユニット３０の代わりに用いた場合において、該灯具ユニット５０からの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰ４ｂを、該灯具ユニット５０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００７０】
同図に示すように、この灯具ユニット５０からの光照射により形成される小配光パターンＰ４ｂは、投影レンズ５２の作用により上記斜め方向に延びる横長矩形状の配光パターンとなっているが、その拡散角は、図７に示す小配光パターンＰ２ｂに比して小さいものとなっている。
【００７１】
本変形例の構成を採用することにより、斜めカットオフライン形成用パターンＰ２をエルボ点Ｅ寄りに圧縮して高光度に形成することができ、これによりホットゾーンＨＺをより明るいものとすることができる。
【００７２】
なお、上記実施形態の４個の灯具ユニット３０を、本変形例に係る灯具ユニット５０に置き換える代わりに、その一部を本変形例に係る灯具ユニット５０に置き換えるようにすることももちろん可能である。
【００７３】
次に上記実施形態の第２変形例について説明する。
【００７４】
図１３は、本変形例に係る灯具ユニット６０を示す、図４と同様の図である。
【００７５】
同図に示すように、この灯具ユニット６０は、その基本的構成は上記実施形態の灯具ユニット２０と同様であるが、その投影レンズ６２の構成が灯具ユニット２０とは異なっている。
【００７６】
すなわち、この灯具ユニット６０の投影レンズ６２は、その大きさが上記実施形態の投影レンズ２２（同図に２点鎖線で示す）よりも小さい値に設定されている。その際、投影レンズ６２の前方側表面６２ａは、投影レンズ２２の前方側表面２２ａを、その焦点Ｆを中心として縮小した形状に設定されている。
【００７７】
そしてこれにより、投影レンズ６２は、投影レンズ２２と同様、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と直交する断面内においてはその下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を平行光として出射させる一方、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内においてはその下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を拡散光として出射させるようにした上で、その前方側表面６２ａからの発光チップ２４ａの見込角が、投影レンズ２２の場合に比して大きくなるようにし、これにより発光チップ２４ａの反転投影像が大きくなるようにしている。
【００７８】
本変形例に係る灯具ユニット６０は、例えば、上記実施形態の拡散領域形成用パターン形成用の灯具ユニット４０と置き換えることが可能であり、また、水平カットオフライン形成用の灯具ユニット２０の一部と置き換えること等も可能である。
【００７９】
次に上記実施形態の第３変形例について説明する。
【００８０】
図１４は、本変形例に係る灯具ユニット７０を示す、図４と同様の図である。
【００８１】
同図に示すように、この灯具ユニット７０は、その基本的構成は上記実施形態の灯具ユニット２０と同様であるが、その投影レンズ７２および半導体発光素子７４の構成が灯具ユニット２０とは異なっている。
【００８２】
すなわち、この灯具ユニット７０の半導体発光素子７４は、発光チップ２４ａが封止樹脂２４ｃによって略半球状に封止されている。また、投影レンズ７２は、半導体発光素子７４の封止樹脂２４ｃを前方側から覆うようにして該封止樹脂２４ｃと一体的に形成されている。
【００８３】
本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。
【００８４】
次に上記実施形態の第４変形例について説明する。
【００８５】
図１５は、本変形例に係る灯具ユニット８０を示す、図４と同様の図である。
【００８６】
同図に示すように、この灯具ユニット８０は、その投影レンズ８２と半導体発光素子８４とが別体で構成されており、図示しないホルダによって連結固定されている。
【００８７】
投影レンズ８２は、その前方側表面８２ａが横長楕円球面で構成されるとともに、その後方側表面が光軸Ａｘと直交する平面で構成された平凸レンズで構成されている。一方、半導体発光素子８４は、その発光チップ２４ａが封止樹脂２４ｃによって略半球状に封止されてなり、その発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１の左右方向中心位置を投影レンズ８２の焦点Ｆに位置させるようにして配置されている。
【００８８】
そしてこれにより、本変形例に係る灯具ユニット８０においても、上記実施形態の灯具ユニット２０と同様、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と直交する断面内においては、該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を平行光として投影レンズ８２から出射させる一方、発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１と平行な断面内においては該発光チップ２４ａの下端縁２４ａ１における光軸Ａｘ上の点からの光を拡散光として投影レンズ８２から出射させるようになっている。
【００８９】
本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図
【図２】上記車両用前照灯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配光パターンを透視的に示す図
【図３】上記車両用前照灯における水平カットオフライン形成用の灯具ユニットを単品で示す正面図
【図４】図３の灯具ユニットを示す側断面図
【図５】図３の灯具ユニットを示す平断面図
【図６】図３の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図７】上記車両用前照灯における斜めカットオフライン形成用の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図８】上記車両用前照灯における拡散領域形成用の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図９】図８の灯具ユニットを示す平断面図
【図１０】上記車両用前照灯における拡散領域形成用の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図１１】上記実施形態の第１変形例に係る灯具ユニットを示す、図５と同様の図
【図１２】上記第１変形例に係る灯具ユニットを、斜めカットオフライン形成用の灯具ユニットとして用いた場合に、該灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図１３】上記実施形態の第２変形例に係る灯具ユニットを示す、図４と同様の図
【図１４】上記実施形態の第３変形例に係る灯具ユニットを示す、図４と同様の図
【図１５】上記実施形態の第４変形例に係る灯具ユニットを示す、図４と略同様の図
【符号の説明】
【００９１】
１０  車両用前照灯
１２  ランプボディ
１４  透光カバー
１６  インナパネル
２０  水平カットオフライン形成用の灯具ユニット
２２、５２、６２、７２、８２  投影レンズ
２４、４４、７４、８４、  半導体発光素子
２４ａ、４４ａ  発光チップ
２４ｂ  基板
２４ｃ  封止樹脂
３０  斜めカットオフライン形成用の灯具ユニット
４０  拡散領域形成用の灯具ユニット
Ａｘ  光軸
ＣＬ１  水平カットオフライン
ＣＬ２  斜めカットオフライン
Ｅ  エルボ点
Ｆ  焦点
ＨＺ  ホットゾーン
Ｐ  ロービーム用配光パターン
Ｐ１  水平カットオフライン形成用パターン
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄ  小配光パターン
Ｐ２  斜めカットオフライン形成用パターン
Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄ  小配光パターン
Ｐ３  拡散領域形成用パターン
Ｐ３ａ、Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ  小配光パターン
θ  所定角度
【図１】
2005108555.tif 000003
【図２】
2005108555.tif 000004
【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】
2005108555.tif 000010
【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】
2005108555.tif 000016
【図１５】
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