(57)【要約】  【課題】  発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、出射光制御の精度を高めるとともに前後長を短くする。  【解決手段】  透光部材５４に入射した発光素子５２からの光を、その反射面５４ｂで内面反射させた後、その出射面５４ａから灯具ユニット前方へ向けて出射させる構成とする。その際、反射面５４ｂの鉛直断面形状を、発光素子５２の発光中心Ａを焦点とする双曲線Ｈからなる凹曲線形状に設定することにより、その内面反射光を、鉛直断面内においては反射面５４ｂによって形成される発光素子５２の虚像位置Ｂからの発散光とする。そして、出射面５４ａの鉛直断面形状を、虚像位置Ｂを焦点とする楕円Ｅからなる凸曲線形状に設定することにより、その出射光を鉛直断面内においては略平行光とする。これにより、透光部材５４の前後長を短くした上で出射光制御を精度良く行えるようにする。  【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の向きで配置された発光素子と、この発光素子を該発光素子の前方側から覆うように配置された透光部材と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
上記透光部材の表面の一部が、該透光部材に入射した上記発光素子からの光を内面反射させる反射面として構成されるとともに、上記透光部材の表面の他の一部が、上記反射面で内面反射した上記発光素子からの光を該透光部材から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面として構成されており、
上記反射面における上記発光素子の発光中心を通る所定平面に沿った断面形状が、該発光中心付近を焦点とする双曲線からなる凹曲線形状に設定されるとともに、上記出射面における上記所定平面に沿った断面形状が、上記反射面によって形成される上記発光素子の虚像位置付近を焦点とする楕円からなる凸曲線形状に設定されている、ことを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項２】
上記発光素子が、発光チップおよび該発光チップを封止する封止樹脂を備えてなる発光ダイオードで構成されており、
上記封止樹脂が、上記透光部材と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニット。
【請求項３】
上記反射面が、回転双曲面で構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用灯具ユニット。
【請求項４】
上記出射面が、回転楕円面で構成されている、ことを特徴とする請求項３記載の車両用灯具ユニット。
【請求項５】
上記透光部材の表面の略全域が、上記反射面および上記出射面で構成されている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の車両用灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードを光源とする車両用灯具ユニットが多く採用されている。
【０００３】
その際「特許文献１」には、灯具ユニット前方へ向けて配置された発光ダイオードと、この発光ダイオードを前方側から覆うように配置された透光部材とを備えた車両用灯具ユニットが記載されている。
【０００４】
この車両用灯具ユニットは、その透光部材の後端部に入射した発光ダイオードからの光を、該透光部材の前端面に導いて該前端面から出射させ、その前方に配置された投影レンズを介して灯具ユニット前方へ照射するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５０２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記「特許文献１」に記載された透光部材を用いるようにすれば、発光ダイオードからの光に対する光束利用率を高めることができるが、透光部材が略ホーン状に形成されているので、透光部材からの出射光制御を精度良く行うことができず、また灯具ユニットの前後長が長くなってしまう、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、発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、出射光制御を精度良く行うことができるとともに前後長を短くすることができる車両用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、発光素子をその前方側から覆うようにして透光部材を配置するとともに、この透光部材の表面形状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、本願発明に係る車両用灯具ユニットは、
所定の向きで配置された発光素子と、この発光素子を該発光素子の前方側から覆うように配置された透光部材と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
上記透光部材の表面の一部が、該透光部材に入射した上記発光素子からの光を内面反射させる反射面として構成されるとともに、上記透光部材の表面の他の一部が、上記反射面で内面反射した上記発光素子からの光を該透光部材から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面として構成されており、
上記反射面における上記発光素子の発光中心を通る所定平面に沿った断面形状が、該発光中心付近を焦点とする双曲線からなる凹曲線形状に設定されるとともに、上記出射面における上記所定平面に沿った断面形状が、上記反射面によって形成される上記発光素子の虚像位置付近を焦点とする楕円からなる凸曲線形状に設定されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「発光素子」とは、略点状に発光する発光部を有する素子状の光源を意味するものであって、そ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。
【００１１】
上記「所定の向き」は、透光部材に入射した発光素子からの光を、その反射面で内面反射させた後、その出射面から灯具ユニット前方へ向けて出射させることが可能な向きであれば、特定の向きに限定されるものではない。
【００１２】
上記「透光部材」は、透光性を有する部材であれば、その材質は特に限定されるものではなく、例えば、透明な合成樹脂で構成されたものやガラスで構成されたもの等が採用可能である。
【００１３】
上記「所定平面」は、発光素子の発光中心を通る平面であれば、その向きは特に限定されるものではない。
【００１４】
上記「反射面」は、上記所定平面に沿った断面形状が双曲線からなる凹曲線形状に設定されているが、上記所定平面と直交する平面に沿った断面形状については特に限定されるものではない。
【００１５】
上記「出射面」は、上記所定平面に沿った断面形状が楕円からなる凸曲線形状に設定されているが、上記所定平面と直交する平面に沿った断面形状については特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具ユニットは、発光素子をその前方側から覆うようにして透光部材が配置されているので、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。
【００１７】
その際、透光部材の表面の一部を構成する反射面は、その発光素子の発光中心を通る所定平面に沿った断面形状が、該発光中心付近を焦点とする双曲線からなる凹曲線形状に設定されているので、透光部材に入射した発光素子からの光は、該反射面において内面反射する際、上記所定平面内においては、該反射面によって形成される発光素子の虚像位置からの発散光となる。
【００１８】
そして、透光部材の表面の他の一部を構成する出射面は、上記所定平面に沿った断面形状が、発光素子の虚像位置付近を焦点とする楕円からなる凸曲線形状に設定されているので、反射面で内面反射した発光素子からの光は、該出射面において透光部材から灯具ユニット前方へ向けて出射する際、上記所定平面内においては略平行光となる。その際、凸曲線形状を構成する楕円の離心率を透光部材の屈折率の逆数に設定しておけば、透光部材からの出射光は略正確な平行光となる。
【００１９】
これにより、透光部材の前後長を短く設定した場合においても、該透光部材からの出射光制御を精度良く行うことができる。
【００２０】
このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、灯具ユニットからの出射光制御を精度良く行うことができるとともに、その前後長を短くすることができる。
【００２１】
上記構成において「発光素子」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、この発光素子を、発光チップおよびこれを封止する封止樹脂を備えてなる発光ダイオードで構成するとともに、その封止樹脂を透光部材と一体的に形成するようにすれば、灯具ユニットの構成を簡素化することができる。ここで、封止樹脂を透光部材と「一体的に形成」する際の具体的態様としては、透光部材で封止樹脂を封止するようにした態様や、透光部材で発光チップを直接封止することにより封止樹脂としての機能を兼ねるようにした態様等が採用可能である。
【００２２】
上記構成において、透光部材の「反射面」を回転双曲面で構成すれば、該反射面からの内面反射光を、すべて発光素子の虚像位置からの発散光とすることができるので、これにより出射面における内面反射光の屈折制御を容易化することができる。
【００２３】
この場合において、透光部材の「出射面」を回転楕円面で構成すれば、該出射面から灯具ユニット前方へ向けて出射する光を、すべて略平行光とすることができるので、スポット的な配光パターンを得ることができる。その際、透光部材からの前方出射光を、レンズ等を用いて適当に拡散偏向制御するようにすれば、所望する配光パターンを容易に得ることが可能となる。
【００２４】
上記構成において、透光部材の表面の略全域を反射面および出射面で構成すれば、発光素子からの光に対する光束利用率を略最大限まで高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図であり、図２は、図１のII-II 線断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、車両前端部右側に設けられるヘッドランプであって、ランプボディ１２とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー１４とで形成される灯室内に、７つの灯具ユニット３０、５０、６０、７０が上下２段配置で収容された構成となっている。
【００２８】
透光カバー１４は、その下端部から上端部へ向けて後方へ回り込むように形成されている。そして、上記灯室内には、この透光カバー１４に沿ってインナパネル１６が設けられている。このインナパネル１６における各灯具ユニット３０、５０、６０、７０に対応する位置には、これらを囲む筒状開口部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが各々形成されている。
【００２９】
７つの灯具ユニット３０、５０、６０、７０は、共通のユニット支持部材２０に取り付けられた状態で、エイミング機構２２を介してランプボディ１２に上下方向および左右方向に傾動可能に支持されている。
【００３０】
ユニット支持部材２０は、ダイカスト鋳造品で構成されており、鉛直パネル部２０Ａと、この鉛直パネル部２０Ａから複数箇所において前方へ棚状に延びるユニット取付部２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３と、鉛直パネル部２０Ａから灯具外部空間に露出する位置まで後方へ延びる複数の放熱フィンからなるヒートシンク部２０Ｃとを備えてなっている。
【００３１】
本実施形態に係る車両用照明灯具１０においては、７つの灯具ユニット３０、５０、６０、７０からの光照射により、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。
【００３２】
これら７つの灯具ユニット３０、５０、６０、７０のうち、下段に位置する４つの灯具ユニット３０は、ロービーム用配光パターンの基本配光パターンを形成するための光照射を行う灯具ユニットであり、上段に位置する３つの灯具ユニット５０、６０、７０は、基本配光パターンを補強するための光照射を行う灯具ユニットである。その際、上段に位置する３つの灯具ユニット５０、６０、７０のうち、中央の灯具ユニット５０は集光用配光パターン形成用の灯具ユニットであり、車幅方向内側の灯具ユニット６０は中拡散用配光パターン形成用の灯具ユニットであり、車幅方向外側の灯具ユニット７０は広拡散用配光パターン形成用の灯具ユニットある。
【００３３】
基本配光パターン形成用の４つの灯具ユニット３０は、その光軸Ａｘ１が鉛直パネル部２０Ａと略直交する方向に互いに平行に延びている。そして、これら各灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１は、エイミング機構２２による光軸調整が完了した段階では、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るように設定されている。一方、残り３つの灯具ユニット５０、６０、７０は、その光軸Ａｘ２の向きが、灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１に対してやや下向きとなるように設定されている。
【００３４】
次に、各灯具ユニット３０、５０、６０、７０の具体的構成について説明する。
【００３５】
まず、基本配光パターン形成用の灯具ユニット３０の具体的構成について説明する。
【００３６】
図３は、この灯具ユニット３０を詳細に示す、側断面図である。
【００３７】
同図にも示すように、この灯具ユニット３０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光軸Ａｘ１上に配置された投影レンズ３２と、この投影レンズ３２の後方に配置された発光素子３４と、この発光素子３４を上方側から覆うように配置されたリフレクタ３６と、発光素子３４と投影レンズ３２との間に配置された直進阻止部材３８とを備えてなっている。
【００３８】
投影レンズ３２は、透明樹脂製であって、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されている。
【００３９】
発光素子３４は、０．３〜１ｍｍ四方程度の大きさの発光チップ３４ａを有する白色発光ダイオードであって、その発光チップ３４ａが光軸Ａｘ１上において鉛直上向きになるように配置された状態で、支持プレート４０を介してユニット支持部材２０のユニット取付部２０Ｂ１に固定されている。
【００４０】
リフレクタ３６は、発光素子３４からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ１寄りに反射させて投影レンズ３２の後方側焦点Ｆ近傍に略収束させるように構成されている。具体的には、このリフレクタ３６の反射面３６ａは、光軸Ａｘ１を含む断面形状が略楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そして、この反射面３６ａは、発光素子３４からの光を後方側焦点Ｆのやや前方位置に略収束させるようになっている。このリフレクタ３６は、その周縁下端部においてユニット支持部材２０のユニット取付部２０Ｂ１に固定されている。
【００４１】
直進阻止部材３８は、その上面３８ａが灯具正面視において略へ字状に形成された本体部３８Ａと、この本体部３８Ａの前端部から前方へ延長形成されたレンズホルダ部３８Ｂとからなっている。
【００４２】
本体部３８Ａの上面３８ａは、投影レンズ３２の後方側焦点Ｆから後方へ延びており、光軸Ａｘ１よりも左側（灯具正面視では右側）の領域が光軸Ａｘから左方向へ水平に延びる平面で構成されており、光軸Ａｘ１よりも右側の領域が光軸Ａｘ１から右方向へ斜め下向き（例えば１５°下向き）に延びる平面で構成されている。この上面３８ａの前端縁３８ａ１は、投影レンズ３２の後方側焦点Ｆの焦点面に沿って略円弧状に形成されている。この上面３８ａにはアルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されており、これにより該上面３８ａは反射面として構成されている。そして、この本体部３８Ａは、その上面３８ａにおいてリフレクタ３６の反射面３６ａからの反射光の一部の直進を阻止してこれを上向きに反射させるようになっている。なお、この本体部３８Ａは、その下面においてユニット支持部材２０のユニット取付部２０Ｂ１に固定されている。
【００４３】
レンズホルダ部３８Ｂは、本体部３８Ａの前端部から下方へ湾曲するようにして前方へ延びており、その前端部において投影レンズ３２を支持するようになっている。
【００４４】
次に、集光用配光パターン形成用の灯具ユニット５０の具体的構成について説明する。
【００４５】
図４は、この灯具ユニット５０を詳細に示す側断面図であり、図５は、その平面図である。
【００４６】
これらの図にも示すように、この灯具ユニット５０は、発光素子５２と、透光部材５４と、支持ブラケット５６とを備えてなっている。
【００４７】
発光素子５２は、０．３〜１ｍｍ四方程度の大きさの発光チップ５２ａを有する白色発光ダイオードであって、その発光チップ５２ａが光軸Ａｘ２上において鉛直下方に対してやや後方を向くように配置されている。
【００４８】
透光部材５４は、透明樹脂製であって二枚貝のような形状を有しており、発光素子５２をその前方側から（すなわち、灯具ユニット５０としては、鉛直下方に対してやや後方側から）覆うようにして配置されている。そして、この透光部材５４は、その前面上部に発光素子５２の発光チップ５２ａを位置させるようにして、該発光チップ５２ａを封止するようになっている。
【００４９】
透光部材５４の後面は、その全領域が、該透光部材５４に入射した発光素子５２からの光を内面反射させる反射面５４ｂとして構成されている。これを実現するため、透光部材５４の後面には、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。一方、透光部材５４の前面は、発光素子５２および支持ブラケット５６の取付部分以外の全領域が、反射面５４ｂで内面反射した発光素子５２からの光を、該透光部材５４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面５４ａとして構成されている。
【００５０】
透光部材５４の反射面５４ｂは、灯具ユニット５０の光軸Ａｘ２を含む鉛直断面形状が、発光素子５２の発光中心Ａを焦点とする双曲線Ｈからなる凹曲線形状に設定されている。
【００５１】
具体的には、この反射面５４ｂは、発光素子５２の発光中心Ａを通り後方斜め下方へ延びる軸線を中心軸Ａｘ３とする回転双曲面で構成されている。この反射面５４ｂを構成する回転双曲線と共役な回転双曲線の焦点には、発光素子５２の虚像（より正確には発光チップ５２ａの虚像）が形成されるが、この虚像位置Ｂは、発光素子５２の発光中心Ａに対して後方斜め下方に位置することとなる。そして、透光部材５４に入射した発光素子５２からの光は、その反射面５４ｂにおいて内面反射する際、発光チップ５２ａの虚像位置Ｂからの発散光となる。
【００５２】
一方、透光部材５４の出射面５４ａは、発光素子５２の発光中心Ａを通る鉛直断面形状が、発光素子５２の虚像位置Ｂを焦点とする楕円Ｅからなる凸曲線形状に設定されている。
【００５３】
具体的には、この出射面５４ａは、灯具ユニット５０の光軸Ａｘ２と平行に延びる軸線を中心軸Ａｘ４とし、かつ虚像位置Ｂを後方側の焦点とする回転楕円面で構成されている。その際、この出射面５４ａを構成する回転楕円面の離心率ｅは、透光部材５４の屈折率ｎの逆数（すなわちｅ＝１／ｎ）に設定されている。そしてこれにより、反射面５４ｂで内面反射した発光素子５２からの光を、出射面５４ａから光軸Ａｘ２に沿った平行光として灯具ユニット前方へ出射させるようになっている。
【００５４】
支持ブラケット５６は、透光部材５４の上部においてその出射面５４ａに沿って前後方向に延びる金属製部材であって、その前端部において発光素子５２を固定支持している。そして、灯具ユニット５０は、この支持ブラケット５６の後端部においてユニット支持部材２０のユニット取付部２０Ｂ２に固定支持されるようになっている。その際、灯具ユニット５０は、透光部材５４の後面においてユニット支持部材２０のユニット取付部２０Ｂ３に位置決め支持されるようになっている。
【００５５】
次に、中拡散用配光パターン形成用の灯具ユニット６０の具体的構成について説明する。
【００５６】
図６は、この灯具ユニット６０を詳細に示す平面図である。
【００５７】
同図にも示すように、この灯具ユニット６０は、発光素子６２と、透光部材６４と、支持ブラケット６６とを備えてなっている。
【００５８】
発光素子６２および支持ブラケット６６の構成は、灯具ユニット５０の発光素子５２および支持ブラケット５６の構成と全く同様である。
【００５９】
透光部材６４は、灯具ユニット５０の透光部材５４と同様、透明樹脂製であって、その後面が、該透光部材６４に入射した発光素子６２からの光を内面反射させる反射面６４ｂとして構成されるとともに、その前面が、反射面６４ｂで内面反射した発光素子６２からの光を、該透光部材６４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面６４ａとして構成されている。
【００６０】
この透光部材６４の反射面６４ｂの形状は、透光部材５４の反射面５４ｂの形状と全く同様であるが、その出射面６４ａの形状が、透光部材５４の出射面５４ａの形状とは異なっている。
【００６１】
すなわち、この透光部材６４の出射面６４ａは、その発光素子６２の発光中心Ａを通る鉛直断面形状については、透光部材５４の出射面５４ａと同様、発光素子６２の虚像位置Ｂを焦点とする楕円からなる凸曲線形状に設定されているが、この鉛直断面形状のまま水平方向に延びる楕円柱状面として構成されている。そしてこれにより、反射面６４ｂで内面反射した発光素子６２からの光を、上下方向に関しては光軸Ａｘ２に沿った平行光とするとともに、水平方向に関しては光軸Ａｘ２を中心にして左右方向にある程度拡がる拡散光として、出射面６４ａから出射させるようになっている。
【００６２】
次に、広拡散用配光パターン形成用の灯具ユニット７０の具体的構成について説明する。
【００６３】
図７は、この灯具ユニット７０を詳細に示す平面図である。
【００６４】
同図にも示すように、この灯具ユニット７０は、発光素子７２と、透光部材７４と、支持ブラケット７６とを備えてなっている。
【００６５】
発光素子７２および支持ブラケット７６の構成は、灯具ユニット６０の発光素子６２および支持ブラケット６６の構成と全く同様である。
【００６６】
透光部材７４は、灯具ユニット６０の透光部材６４と同様、透明樹脂製であって、その後面が、該透光部材７４に入射した発光素子７２からの光を内面反射させる反射面７４ｂとして構成されているとともに、その前面が、反射面７４ｂで内面反射した発光素子７２からの光を、該透光部材７４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面７４ａとして構成されている。
【００６７】
この透光部材７４の出射面７４ａの形状は、透光部材６４の出射面６４ａの形状と全く同様であるが、その反射面７４ｂの形状が、透光部材６４の反射面６４ｂの形状とは異なっている。
【００６８】
すなわち、この透光部材７４の反射面７４ｂは、その発光素子７２の発光中心Ａを通る鉛直断面形状については、透光部材６４の反射面６４ｂと同様、発光素子５２の発光中心Ａを焦点とする双曲線からなる凹曲線形状に設定されているが、この鉛直断面形状のまま水平方向に延びる双曲柱状面として構成されている。そしてこれにより、透光部材７４に入射した発光素子７２からの光を、その反射面７４ｂにおいて内面反射させる際、上下方向に関しては発光素子７２の虚像位置Ｂからの発散光とするとともに、水平方向に関しては、この発散光よりも光軸Ａｘ２を中心にして左右方向に拡がる拡散光とするようになっている。さらにこれにより、反射面７４ｂで内面反射した発光素子７２からの光を、上下方向に関しては光軸Ａｘ２に沿った平行光とするとともに、水平方向に関しては光軸Ａｘ２を中心にして左右方向に大きく拡がる拡散光として、出射面７４ａから出射させるようになっている。
【００６９】
図８は、本実施形態に係る車両用照明灯具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ロービーム用配光パターンを透視的に示す図である。
【００７０】
同図に示すように、このロービーム用配光パターンＰＬは、左配光の配光パターンであって、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（例えば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、このロービーム用配光パターンＰＬ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。
【００７１】
このロービーム用配光パターンＰＬは、４つの灯具ユニット３０からの光照射によって同じ位置に重畳的に形成される４つの基本配光パターンＰ０と、灯具ユニット５０からの光照射によって形成される集光用配光パターンＰａ１と、灯具ユニット６０からの光照射によって形成される中拡散用配光パターンＰａ２と、灯具ユニット７０からの光照射によって形成される広拡散用配光パターンＰａ３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。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、灯具ユニット３０からの光照射によって形成される基本配光パターンＰ０においては、直進阻止部材３８における本体部３８Ａの上面３８ａの前端縁３８ａ１の反転投影像として、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２が形成されるようになっている。その際、この本体部３８Ａの上面３８ａは反射面として構成されているので、図３において２点鎖線で示すようにリフレクタ３６の反射面３６ａからの反射光のうち投影レンズ３２から上向きに出射すべき光も、該上面３８ａの反射作用により、同図に実線で示すように投影レンズ３２から下向きに出射する光として利用するようになっている。そしてこれにより、発光素子３４からの出射光の光束利用率を高めるとともに、ホットゾーンＨＺの形成を行うようになっている。
【００７３】
一方、図９（ｂ）に示すように、灯具ユニット５０からの光照射によって形成される集光用配光パターンＰａ１は、発光素子５２の発光チップ５２ａの投影像として形成される配光パターンであって、略正方形のスポット状の配光パターンとなっている。また、図９（ｃ）に示すように、灯具ユニット６０からの光照射によって形成される中拡散用配光パターンＰａ２は、発光素子６２の発光チップ６２ａの拡散投影像として形成される配光パターンであって、左右方向にある程度拡散した横長配光パターンとなっている。さらに、図９（ｄ）に示すように、灯具ユニット７０からの光照射によって形成される広拡散用配光パターンＰａ３は、発光素子７２の発光チップ７２ａの拡散投影像として形成される配光パターンであって、左右方向に大きく拡散した横長配光パターンとなっている。
【００７４】
なお、これら集光用配光パターンＰａ１、中拡散用配光パターンＰａ２および広拡散用配光パターンＰａ３は、その上端縁が水平カットオフラインＣＬ１よりも僅かに下方に位置しているが、これは、各灯具ユニット５０、６０、７０の光軸Ａｘ２が、灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１に対してやや下向きに設定されていることによるものである。
【００７５】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、４種類の灯具ユニット３０、５０、６０、７０を備えているが、これらのうち、灯具ユニット５０、６０、７０は、発光素子５２、６２、７２をその前方側から覆うようにして透光部材５４、６４、７４が配置されているので、発光素子５２、６２、７２からの光に対する光束利用率を高めることができる。
【００７６】
その際、透光部材５４、６４、７４の後面を構成する反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂは、その発光素子５２、６２、７２の発光中心Ａを通る鉛直断面形状が、該発光中心Ａを焦点とする双曲線Ｈからなる凹曲線形状に設定されているので、透光部材５４、６４、７４に入射した発光素子５２、６２、７２からの光は、該反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂにおいて内面反射する際、上記鉛直断面内においては、該反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂによって形成される発光素子５２、６２、７２の発光チップ５２ａ、６２ａ、７２ａの虚像位置Ｂからの発散光となる。
【００７７】
そして、透光部材５４、６４、７４の前面を構成する出射面５４ａ、６４ａ、７４ａは、上記鉛直断面形状が、発光チップ５２ａ、６２ａ、７２ａの虚像位置Ｂを焦点とする楕円Ｅからなる凸曲線形状に設定されているので、反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂで内面反射した発光素子５２、６２、７２からの光は、該出射面５４ａ、６４ａ、７４ａにおいて透光部材５４、６４、７４から灯具ユニット前方へ向けて出射する際、上記鉛直断面内においては略平行光となる。
【００７８】
そしてこれにより、透光部材５４、６４、７４の前後長が短く設定されているにもかかわらず、該透光部材５４、６４、７４からの出射光制御を精度良く行うことができる。
【００７９】
このように本実施形態によれば、発光素子５２、６２、７２からの光に対する光束利用率を高めた上で、灯具ユニット５０、６０、７０からの出射光制御を精度良く行うことができるとともに、その前後長を短くすることができる。
【００８０】
特に本実施形態においては、出射面５４ａ、６４ａ、７４ａの鉛直断面形状を構成する楕円Ｅの離心率ｅが透光部材５４、６４、７４の屈折率ｎの逆数１／ｎに設定されているので、透光部材５４、６４、７４からの出射光を、上記鉛直断面内において正確な平行光とすることができ、これにより出射光制御を一層精度良く行うことができる。
【００８１】
また本実施形態においては、透光部材５４、６４については、その反射面５４ｂ、６４ｂが回転双曲面で構成されているので、該反射面５４ｂ、６４ｂからの内面反射光を、すべて発光チップ５２ａ、６２ａの虚像位置Ｂからの発散光とすることができ、これにより出射面５４ａ、６４ａにおける内面反射光の屈折制御を容易化することができる。
【００８２】
その際、透光部材５４については、その出射面５４ａが回転楕円面で構成されているので、該出射面５４ａから灯具ユニット前方へ向けて出射する光を、すべて平行光とすることができ、これによりスポット状の配光パターンを形成することができる。
【００８３】
そして本実施形態においては、透光部材５４、６４、７４が、その発光素子５２、６２、７２の発光中心Ａを通る鉛直断面形状が同一形状に維持されたまま、その水平断面形状が異なった形状に設定されており、これにより集光用配光パターンＰａ１、中拡散用配光パターンＰａ２および広拡散用配光パターンＰａ３を形成するようになっているので、ロービーム用配光パターンＰＬにおける基本配光パターンＰ０の補強を、車両前方路面に大きな配光ムラを発生させることなく行うことができる。
【００８４】
また本実施形態においては、透光部材５４、６４、７４の表面の略全域が、反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂおよび出射面５４ａ、６４ａ、７４ａで構成されているので、発光素子５２、６２、７２からの光に対する光束利用率を略最大限まで高めることができる。
【００８５】
さらに本実施形態においては、透光部材５４、６４、７４が、前方へ向けて斜め下方へ延びる二枚貝あるいはこれを角張らせたような形状を有しているので、本実施形態に係る車両用照明灯具１０のように、その透光カバー１４が下端部から上端部へ向けて後方へ回り込むように形成されている場合においても、その灯室内に灯具ユニット５０、６０、７０を無理なく配置することができる。しかも、透光部材５４、６４、７４の出射面５４ａ、６４ａ、７４ａは、楕円形の鉛直断面形状を有しているので、透光カバー１４の曲面形状との調和を図ることができ、意匠上の違和感の無くすことができる。
【００８６】
また本実施形態においては、透光部材５４、６４、７４が、発光素子５２、６２、７２の発光チップ５２ａ、６２ａ、７２ａを封止する封止樹脂としての機能を兼ねる構成となっているので、灯具ユニット５０、６０、７０の構成を簡素化することができる。
【００８７】
なお、上記実施形態において、透光部材５４、６４、７４は、その反射面５４ｂ、６４ｂ、７４ｂの鉛直断面形状を構成する双曲線Ｈの焦点が、発光素子５２、６２、７２の発光中心Ａに位置しているとともに、その出射面５４ａ、６４ａ、７４ａの鉛直断面形状を構成する楕円Ｅの焦点が、発光チップ５２ａ、６２ａ、７２ａの虚像位置Ｂに位置しているものとして説明したが、双曲線Ｈの焦点が発光中心Ａ付近に位置するとともに楕円Ｅの焦点が虚像位置Ｂ付近に位置していれば、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８８】
ところで、上記実施形態に係る車両用照明灯具１０は、７つの灯具ユニット３０、５０、６０、７０を備えた構成となっているが、これら各灯具ユニットをこれ以外の個数に設定するようにしてもよいことはもちろんである。
【００８９】
また、上記実施形態に係る車両用照明灯具１０においては、ロービーム用配光パターンＰＬの基本配光パターンＰ０を、４つのプロジェクタ型の灯具ユニット３０からの光照射によって形成するものとして説明したが、これ以外の灯具ユニットを用いて形成することももちろん可能である。
【００９０】
なお、上記実施形態に係る車両用照明灯具１０は、その灯室内にロービーム用配光パターンＰＬを形成するための灯具ユニット３０、５０、６０、７０のみが収容された構成となっているが、ハイビーム用配光パターンを形成するための灯具ユニットについても上記灯室内に収容された構成とすることももちろん可能である。
【００９１】
上記実施形態に係る車両用照明灯具１０は、車両前端部右側に設けられるヘッドランプであるものとして説明したが、車両前端部左側に設けられるヘッドランプである場合においても、また、例えばフォグランプ等のヘッドランプ以外の車両用照明灯具においても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９２】
次に、上記実施形態の第１変形例について説明する。
【００９３】
図１０は、本変形例に係る灯具ユニット１１０を示す正面図であり、図１１は、その側断面図である。
【００９４】
これらの図に示すように、この灯具ユニット１１０は、発光素子１１２と、透光部材１１４と、支持ブラケット１１６とを備えてなっている。
【００９５】
発光素子１１２自体の構成は、上記実施形態における灯具ユニット５０の発光素子５２の構成と全く同様である。
【００９６】
透光部材１１４は、灯具ユニット５０の透光部材５４と同様、透明樹脂製であって、その後面が、該透光部材１１４に入射した発光素子１１２からの光を内面反射させる反射面１１４ｂとして構成されるとともに、その前面が、反射面１１４ｂで内面反射した発光素子１１２からの光を、該透光部材１１４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面１１４ａとして構成されている。
【００９７】
また、この透光部材１１４の反射面１１４ｂおよび出射面１１４ａの表面形状自体は、透光部材５４の反射面５４ｂおよび出射面５４ａと全く同様であるが、その外形形状および発光素子１１２の配置が異なっている。
【００９８】
すなわち、本変形例においては、正面視における反射面１１４ｂおよび出射面１１４ａの外形形状が円形に設定されており、また、反射面１１４ｂを構成する回転双曲面の中心軸Ａｘ３および出射面１１４ａを構成する回転楕円面の中心軸Ａｘ４が、反射面１１４ｂおよび出射面１１４ａの中心を通る同一軸線として設定されている。そして、出射面１１４ａの中心に発光素子１１２が配置されている。
【００９９】
支持ブラケット１１６は、透光部材１１４の出射面１１４ａに沿って水平方向に延びる金属製部材であって、その中央部において発光素子１１２を固定支持するとともに、その両端部において、透光部材１１４の反射面１１４ｂの外周縁部に沿って配置された金属製の支持リング１１８に連結固定されている。
【０１００】
本変形例に係る灯具ユニット１１０も、透光部材１１４に入射した発光素子１１２からの光を、透光部材１１４の反射面１１４ｂにより、発光チップ１１２ａの虚像位置Ｂからの発散光として内面反射させた後、その出射面１１４ａから中心軸Ａｘ４に沿った平行光として灯具ユニット前方へ出射させるようになっている。
【０１０１】
本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、灯具ユニット１１０からの出射光制御を精度良く行うことができるとともに、その前後長を短くすることができる。
【０１０２】
次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。
【０１０３】
図１２は、本変形例に係る灯具ユニット２１０を示す正面図であり、図１３は、その側断面図である。
【０１０４】
これらの図に示すように、この灯具ユニット２１０は、４つの発光素子２１２と、透光部材２１４と、支持ブラケット２１６とを備えてなっている。
【０１０５】
各発光素子２１２自体の構成は、上記実施形態における灯具ユニット５０の発光素子５２の構成と全く同様である。
【０１０６】
透光部材２１４は、灯具ユニット５０の透光部材５４と同様、透明樹脂製であって、その後面が、該透光部材２１４に入射した各発光素子２１２からの光を内面反射させる反射面２１４ｂとして構成されるとともに、その前面が、反射面２１４ｂで内面反射した発光素子２１２からの光を、該透光部材２１４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面２１４ａとして構成されている。
【０１０７】
また、この透光部材２１４の反射面２１４ｂおよび出射面２１４ａの表面形状は、透光部材５４の反射面５４ｂおよび出射面５４ａの表面形状と部分的には全く同様であるが、その外形形状ならびに発光素子２１２および支持ブラケット２１６の数が異なっている。
【０１０８】
すなわち、本変形例においては、上記実施形態における灯具ユニット５０をその中心軸Ａｘ４を中心にして９０°間隔で４つ配置するとともに、これら４つの灯具ユニット５０における透光部材５４相互の重複部分を一体化したような形状となっている。
【０１０９】
支持ブラケット２１６は、透光部材２１４の後方近傍に配置された十字状の支持フレーム２１８の各先端部に固定支持されている。この支持フレーム２１８には、透光部材２１４の後面を４箇所において位置決め支持する突起部２１８ａが形成されている。
【０１１０】
本変形例に係る灯具ユニット２１０においても、透光部材２１４に入射した発光素子２１２からの光を、透光部材２１４の反射面２１４ｂにより、発光チップ２１２ａの虚像位置Ｂからの発散光として内面反射させた後、その出射面２１４ａから中心軸Ａｘ４に沿った平行光として灯具ユニット前方へ出射させるようになっている。
【０１１１】
本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子２１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、灯具ユニット２１０からの出射光制御を精度良く行うことができるとともに、その前後長を短くすることができる。
【０１１２】
また、本変形例のように４つの発光素子２１２を備えた構成とすることにより、十分な照射光量を確保することができる。
【０１１３】
次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。
【０１１４】
図１４は、本変形例に係る灯具ユニット３１０を示す正面図であり、図１５は、その側断面図である。
【０１１５】
これらの図に示すように、この灯具ユニット３１０は、発光素子３１２と、透光部材３１４と、支持ブラケット３１６とを備えてなっている。
【０１１６】
発光素子３１２自体の構成は、上記実施形態における灯具ユニット５０の発光素子５２の構成と全く同様である。
【０１１７】
透光部材３１４は、灯具ユニット５０の透光部材５４と同様、透明樹脂製であって、その後面が、該透光部材３１４に入射した発光素子３１２からの光を内面反射させる反射面３１４ｂとして構成されるとともに、その前面が、反射面３１４ｂで内面反射した発光素子３１２からの光を、該透光部材３１４から灯具ユニット前方へ向けて出射させる出射面３１４ａとして構成されている。
【０１１８】
その際、この透光部材３１４は、その外形形状が正面視において下弦を有する半円形に設定されており、その下端平面３１４ｃにおける後端近傍部位に発光素子３１２が上向きで配置されている。
【０１１９】
この透光部材３１４の出射面３１４ａの表面形状は、透光部材５４の出射面５４ａの表面形状と全く同様である。また、この透光部材３１４の反射面３１４ｂの表面形状は、透光部材５４の反射面５４ｂと同様、回転双曲線で構成されているが、その離心率は透光部材５４の反射面５４ｂよりも小さい値に設定されている。そして、この反射面３１４ｂを構成する回転双曲面の中心軸Ａｘ３および出射面３１４ａを構成する回転楕円面の中心軸Ａｘ４は、同一軸線として設定されており、その軸線上に発光素子３１２が配置されている。
【０１２０】
本変形例においては、発光素子３１２から透光部材３１４の反射面３１４ｂへ入射する光の入射角が、その後端近傍領域３１４ｂ１以外については、透光部材３１４の臨界角よりも大きい値となるので、その内面反射は全反射により行われることとなる。このため、透光部材３１４の後面に対する鏡面処理は、反射面３１４ｂの後端近傍領域３１４ｂ１に対してのみ施されている。
【０１２１】
支持ブラケット３１６は、透光部材３１４の下端平面３１４ｃに沿って前後方向に延びる金属製部材であって、その前端部において発光素子３１２を固定支持している。
【０１２２】
本変形例に係る灯具ユニット３１０においても、透光部材３１４に入射した発光素子３１２からの光を、透光部材３１４の反射面３１４ｂにより、発光チップ３１２ａの虚像位置Ｂからの発散光として内面反射させた後、その出射面３１４ａから中心軸Ａｘ４に沿った平行光として灯具ユニット前方へ出射させるようになっている。
【０１２３】
本変形例の構成を採用した場合には、透光部材３１４の前後長が上記実施形態および他の変形例よりは長くなるが、発光素子３１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、透光部材３１４からの出射光制御を精度良く行うことができる。
【０１２４】
また本変形例においては、透光部材３１４の表面において鏡面処理が施されているのは、反射面３１４ｂの後端近傍領域３１４ｂ１だけであるので、透光部材３１４に無垢感ないしクリスタル感を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】上記車両用照明灯具における基本配光パターン形成用の灯具ユニットを示す側断面図
【図４】上記車両用照明灯具における集光用配光パターン形成用の灯具ユニットを示す側断面図
【図５】上記集光用配光パターン形成用の灯具ユニットを示す平面図
【図６】上記車両用照明灯具における中拡散用配光パターン形成用の灯具ユニットを示す平面図
【図７】上記車両用照明灯具における広拡散用配光パターン形成用の灯具ユニットを示す平面図
【図８】上記車両用照明灯具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ロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【図９】上記ロービーム用配光パターンを構成する４種類の配光パターンを示す図
【図１０】上記実施形態の第１変形例に係る灯具ユニットを示す正面図
【図１１】上記第１変形例に係る灯具ユニットを示す側断面図
【図１２】上記実施形態の第２変形例に係る灯具ユニットを示す正面図
【図１３】上記第２変形例に係る灯具ユニットを示す側断面図
【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正面図
【図１５】上記第３変形例に係る灯具ユニットを示す側断面図
【符号の説明】
【０１２６】
１０  車両用照明灯具
１２  ランプボディ
１４  透光カバー
１６  インナパネル
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  筒状開口部
２０  ユニット支持部材
２０Ａ  鉛直パネル部
２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３  ユニット取付部
２０Ｃ  ヒートシンク部
２２  エイミング機構
３０  灯具ユニット
３２  投影レンズ
３４  発光素子
３４ａ  発光チップ
３６  リフレクタ
３６ａ  反射面
３８  直進阻止部材
３８Ａ  本体部
３８Ｂ  レンズホルダ部
３８ａ  上面
３８ａ１  前端縁
４０  支持プレート
５０、６０、７０、１１０、２１０、３１０  灯具ユニット
５２、６２、７２、１１２、２１２、３１２  発光素子
５２ａ、６２ａ、７２ａ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ  発光チップ
５４、６４、７４、１１４、２１４、３１４  透光部材
５４ａ、６４ａ、７４ａ、１１４ａ、２１４ａ、３１４ａ  出射面
５４ｂ、６４ｂ、７４ｂ、１１４ｂ、２１４ｂ、３１４ｂ  反射面
５６、６６、７６、１１６、２１６、３１６  支持ブラケット
１１８  支持リング
２１８  支持フレーム
３１４ｂ１  後端近傍領域
３１４ｃ  下端平面
Ａ  発光中心
Ａｘ１、Ａｘ２  光軸
Ａｘ３、Ａｘ４  中心軸
Ｂ  虚像位置
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
ＨＺ  ホットゾーン
ＰＬ  ロービーム用配光パターン
Ｐ０  基本配光パターン
Ｐａ１  集光用配光パターン
Ｐａ２  中拡散用配光パターン
Ｐａ３  広拡散用配光パターン
【図１】
2005190668.tif 000003
【図２】
2005190668.tif 000004
【図３】
2005190668.tif 000005
【図４】
2005190668.tif 000006
【図５】
2005190668.tif 000007
【図６】
2005190668.tif 000008
【図７】
2005190668.tif 000009
【図８】
2005190668.tif 000010
【図９】
2005190668.tif 000011
【図１０】
2005190668.tif 000012
【図１１】
2005190668.tif 000013
【図１２】
2005190668.tif 000014
【図１３】
2005190668.tif 000015
【図１４】
2005190668.tif 000016
【図１５】
2005190668.tif 000017