(57)【要約】【課題】投影レンズの小型化を図って生産効率や歩留まりを高めてコストダウンを図るとともに、グレア光の発生を抑えつつ光の利用効率と光量を高めることができる車両用前照灯を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ（光源）６と、該ＬＥＤ６の光出射方向に沿って配置された平板状のセパレータ７と非球面の投影レンズ８を備え、セパレータ７には、ＬＥＤ６から出射する光が通過する矩形の開口部７Ａが形成された車両用前照灯１において、セパレータ７の開口部７Ａの内周面７ａ〜７ｄを反射面とするとともに、同開口部７Ａの下面７ａを上下断面において投影レンズ８の光軸ｘに平行で且つ光軸ｘ上に位置する水平面とし、上面７ｂを上下断面において光出射方向に広がるテーパ面とし、投影レンズ８の焦点ｆをセパレータ７の開口部７Ａの下面７ａの光出射側の端縁に配置し、ＬＥＤ６の下端を投影レンズ８の光軸ｘ上に配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の光出射方向に沿って配置された平板状のセパレータと非球面の投影レンズを備え、前記セパレータには、前記光源から出射する光が通過する矩形の開口部が形成された車両用前照灯において、
前記セパレータの開口部の内周面を反射面とするとともに、同開口部の下面を上下断面において前記投影レンズの光軸に平行で且つ光軸上に位置する水平面とし、上面を上下断面において光出射方向に広がるテーパ面とし、
前記投影レンズの焦点を前記セパレータの開口部の下面の光出射側の端縁に配置し、
前記光源の下端を前記投影レンズの光軸上に配置したことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記セパレータの開口部の左右の側面を平断面において前記投影レンズの光軸と平行な垂直面又は光出射方向に広がるテーパ面としたことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記光源の大きさを前記セパレータの開口部の最小開口面積よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイレクトプロジェクション型の車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の前部左右に配置されるヘッドランプ等の車両用前照灯として、光源から出射する光を投影レンズによって前方に投影する所謂ダイレクトプロジェクション型のものが知られている。斯かるプロジェクション型の車両用前照灯の光源には、近年、半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されつつある。
【０００３】
ここで、プロジェクション型の従来の車両用前照灯における光学系の構成を図６の縦断面図に示すが、従来の車両用前照灯においては、光源であるＬＥＤ１０６からの光を直接投影レンズ１０８に入射させ、この投影レンズ１０８によって所定の配光制御を行って光を前方（図６の左方）へと照射することが行われている。このため、所定の配光制御が行われるように投影レンズ１０８の形状を設計しなければならず、そのように配光設計された投影レンズ１０８は外径も肉厚も大きくなって大型化する上、投影レンズ１０８の外側に向かう光Ｌ５，Ｌ６が有効に利用されず、これらの光Ｌ５，Ｌ６がグレア光となって他車のドライバや歩行者に幻惑を与えるばかりか、光Ｌ５，Ｌ６が無駄となって有効に利用されないために光量が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、図７に示す車両用灯具が提案されている。
【０００５】
即ち、図７は特許文献１において提案された車両用灯具の光学系の構成を示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図示の車両用灯具の光学系においては、前後方向においてＬＥＤ２０６と投影レンズ２０８との間にシェード２０７を配置し、該シェード２０７に形成された開口部２０７Ａの内周面２０７ａを光出射側に広がるテーパ面としている。ここで、開口部７Ａの内周面７ａのテーパ角は、この内周面７ａで光が反射しない値に設定されている。
【０００６】
斯かる光学系を備える車両用灯具によれば、ＬＥＤ２０６から投影レンズ２０８の外側に向かう光Ｌ７は、図７（ｂ）に示すようにシェード２０７によって遮光されるため、グレア光の発生を抑制することができる。
【０００７】
又、ＬＥＤ２０６から出射する光は、シェード２０７の開口部２０７Ａの内周面（テーパ面）２０７ａで反射することなく、内周面（テーパ面）２０７ａに沿って投影レンズ２０８に入射するため、内周面（テーパ面）２０７ａで反射した光によるグレアの発生が防がれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１９８０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１において提案された図７に示す光学系においては、ＬＥＤ２０６から出射する光の一部Ｌ７がシェード２０７によって遮光されて有効に利用されないため、光の利用効率と光量が低下するという問題がある。
【００１０】
又、ＬＥＤ２０６から出射する光の広がりに応じて投影レンズ２０８の外径を大きくする必要があるため、投影レンズ２０８が大型化及び高重量化して成形時間が長くなって生産効率の低下を招く他、歩留まりが低下してコストアップを招く等の問題が発生する。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、投影レンズの小型化を図って生産効率や歩留まりを高めてコストダウンを図るとともに、グレア光の発生を抑えつつ光の利用効率と光量を高めることができる車両用前照灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源と、該光源の光出射方向に沿って配置された平板状のセパレータと非球面の投影レンズを備え、前記セパレータには、前記光源から出射する光が通過する矩形の開口部が形成された車両用前照灯において、
前記セパレータの開口部の内周面を反射面とするとともに、同開口部の下面を上下断面において前記投影レンズの光軸に平行で且つ光軸上に位置する水平面とし、上面を上下断面において光出射方向に広がるテーパ面とし、
前記投影レンズの焦点を前記セパレータの開口部の下面の光出射側の端縁に配置し、
前記光源の下端を前記投影レンズの光軸上に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記セパレータの開口部の左右の側面を平断面において前記投影レンズの光軸と平行な垂直面又は光出射方向に広がるテーパ面としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光源の大きさを前記セパレータの開口部の最小開口面積よりも大きく設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、セパレータの開口部の内周面を反射面とするとともに、同開口部の下面を上下断面において投影レンズの光軸に平行で且つ光軸上に位置する水平面とし、上面を上下断面において光出射方向に広がるテーパ面とし、光源の下端を投影レンズの光軸上に配置したため、光源から出射する光の広がりが抑えられるとともに、セパレータの開口部の内周面で反射した光がグレア光となることがなく、この光が投影レンズに入射して所定の配光を形成する。このため、投影レンズの外径と肉厚が小さく抑えられて該投影レンズの小型・軽量化が図られ、当該投影レンズの成形時間が短縮されて生産効率が高められるとともに、歩留まりが高められてコストダウンが図られる。又、光源からの光がグレア光となって無駄になることがなく、光が有効に利用されて光量が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車両用前照灯の部分縦断面図である。
【図２】本発明に係る車両用前照灯の光学ユニットの縦断面図である。
【図３】本発明に係る車両用前照灯のセパレータの正面図である。
【図４】図３のＡ部拡大詳細図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】従来の車両用前照灯の光学ユニットの縦断面図である。
【図７】特許文献１において提案された車両用灯具の光学系の構成を示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る車両用前照灯の部分縦断面図、図２は同車両用前照灯の光学ユニットの縦断面図、図３は同車両用前照灯のセパレータの正面図、図４は図３のＡ部拡大詳細図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１９】
図１に示す車両用前照灯１は、車両の前部左右に配置されるヘッドランプとして使用される灯具であって、その基本構成は左右で同じであるため、以下、一方の車両用前照灯１についてのみ図示及び説明する。
【００２０】
ヘッドランプとして使用される車両用前照灯１は、図１に示すように、ハウジング２とその前面開口部を覆う透明な不図示のアウタレンズによって画成された灯室３内に光学ユニット４を収容して構成されている。ここで、光学ユニット４は、すれ違い配光を形成するものであって、ハウジング２の膨出部２Ａの垂直面２ａに固定された基板５と、該基板５上に実装された光源であるＬＥＤ６と、該ＬＥＤ６の光出射方向（図１の左方）に沿って配置された矩形平板状のセパレータ７と非球面状の投影レンズ８を含んで構成されている。尚、図１において、９は投影レンズ８の周囲を覆うエクステンションである。
【００２１】
ここで、光学ユニット４の構成の詳細を図２に示すが、ＬＥＤ６は、その下端が投影レンズ８の光軸ｘ上に位置するように基板５上に実装されており、その幅は３．０ｍｍ、高さは２．５ｍｍ、厚さは０．７７ｍｍに設定されており、セパレータ７は、ＬＥＤ６に０．１ｍｍの間隔を設けて近接して配置されている。
【００２２】
セパレータ７は、本実施の形態では、厚さ２ｍｍの横方向に長いアルミニウム等の金属製の平板によって構成されており、ＬＥＤ６に対向する部位には、図３及び図４に示すように、矩形の開口部７Ａが形成されている。ここで、セパレータ７の開口部７Ａの４つの内周面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄには、アルミ蒸着等の反射処理がなされてこれらの内周面は反射面として構成されている。そして、４つの内周面７ａ〜７ｄのうちの下面４ａは、図２に示すように、上下断面において投影レンズ８の光軸ｘに平行で且つ光軸ｘ上に位置する水平面とされ、上面７ｂは、上下断面において光出射方向（図２の左方）に向かって広がるテーパ面とされている。又、開口部７Ａの左右の側面７ｃ，７ｄは、図５に示すように、平断面において光出射方向（図５の下方）に向かって広がるテーパ面とされている。尚、本実施の形態では、開口部７Ａの左右の側面７ｃ，７ｄを平断面において光出射方向に向かって広がるテーパ面としたが、投影レンズ８の光軸ｘに平行な垂直面としても良い。
【００２３】
ところで、本実施の形態では、セパレータ７の開口部７ＡのＬＥＤ６に対向する光入射側の幅と高さは共に１．２ｍｍに設定され、反対側の光出射側の幅は３．０９ｍｍ、高さは２．０４ｍｍに設定されている。従って、ＬＥＤ６の大きさは、セパレータ７の開口部７Ａの最小面積（光入射側の面積）よりも大きく設定されている。
【００２４】
非球面形状の前記投影レンズ８は、透光性の高いアクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂によって構成されており、図２に示すように、その焦点ｆは、セパレータ７の開口部７Ａの下面７ａの光出射側の端縁に配置されている。尚、本実施の形態においては、投影レンズ８の焦点距離は１９．９ｍｍに設定されている。
【００２５】
而して、以上の構成を有する光学ユニット４を備える車両用前照灯１において、不図示の電源からＬＥＤ６に電流が供給されて該ＬＥＤ６が発光すると、このＬＥＤ６から車両前方（図２の左方)へと出射する一部の光Ｌ１は、セパレータ７の開口部７Ａを通過して投影レンズ８に入射し、該投影レンズ８で屈折して車両前方へと出射する。又、投影レンズ８の焦点ｆを通過する光Ｌ２は、投影レンズ８で屈折して平行光として車両前方に向かって出射する。
【００２６】
更に、ＬＥＤ６から出射する一部の光Ｌ３は、セパレータ７の開口部７Ａの下面７ａで反射して上方に向かい、投影レンズ８によって屈折して車両前方へと出射する。又、他の一部の光Ｌ４は、セパレータ７の開口部７Ａの上面７ｂで反射して下方に向かい、投影レンズ８によって屈折して車両前方へと出射する。
【００２７】
従って、ＬＥＤ６から出射する光の全てＬ１〜Ｌ４は、投影レンズ８の外側に外れることなく投影レンズ８に入射し、該投影レンズ８によって屈折してロービーム用配光を形成する。
【００２８】
以上のように、本発明に係る車両用前照灯１においては、光学ユニット４に設けられたセパレータ７の開口部７Ａの内周面７ａ〜７ｄを反射面とするとともに、同開口部７Ａの下面７ａを上下断面において投影レンズ８の光軸ｘに平行で且つ光軸ｘ上に位置する水平面とし、上面７ｂを上下断面において光出射方向に広がるテーパ面とし、ＬＥＤ６の下端を光軸ｘ上に配置したため、ＬＥＤ６から出射する光の広がりが抑えれるとともに、セパレータ７の開口部７Ａの内周面７ａ〜７ｄで反射した光がグレア光をなることなく投影レンズ８に入射して所定の配光を形成する。このため、投影レンズ８の外径と肉厚が小さく抑えられて小型・軽量化が図られ、当該投影レンズ８の成形時間が短縮されて生産効率が高められるとともに、歩留まりが高められてコストダウンが図られる。尚、本実施の形態では、投影レンズ８の外径は、従来の３０ｍｍから２５ｍｍに縮小され、最大厚さは従来の２１ｍｍから約９ｍｍに縮小されて当該投影レンズ８の小型・薄肉化が図られている。
【００２９】
又、本発明に係る車両用前照灯１においては、ＬＥＤ６から出射する光の全てＬ１〜Ｌ４は、投影レンズ８の外側に外れることなく該投影レンズ８に入射するため、ＬＥＤ６からの光がグレア光となって無駄になることがなく、光が有効に利用されて光量が高められるという効果も得られる。
【００３０】
尚、以上は本発明をヘッドランプとして使用される車両用前照灯に対して適用した形態について説明したが、本発明は、フォグランプ等の他の任意の車両用前照灯に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
１          車両用前照灯
２          ハウジング
２Ａ        ハウジングの膨出部
２ａ        ハウジングの垂直面
３          灯室
４          光学ユニット
５          基板
６          ＬＥＤ（光源）
７          セパレータ
７Ａ        セパレータの開口部
７ａ        開口部の下面
７ｂ        開口部の上面
７ｃ，７ｄ  開口部の側面
８          投影レンズ
９          エクステンション
ｆ          投影レンズの焦点
Ｌ１〜Ｌ４  光
ｘ          投影レンズの光軸
【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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【図６】
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【図７】
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