JP2024049456A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる構成の光源ユニットを備え、光源ユニットに対応するレンズ部を一体に形成した投影レンズを備えるランプユニットにおいて、光源ユニットの構成の相違にかかわらず投影レンズの意匠性を高めた車両用灯具を提供する。【解決手段】ロービーム光源ユニット１，２と、ハイビーム光源ユニット３と、各光源ユニット１，２，３の光を投影して所要の配光を形成する投影レンズ４とを備える。投影レンズ４は、ロービーム光源ユニット１，２の光を投影してロービーム配光を形成するロービームレンズ部４１，４２と、ハイビーム光源ユニット３の光を投影してハイビーム配光を形成するハイビームレンズ部４３とが一体に形成される。光源ユニットは異なる構造のものが配設可能であり、投影レンズ４の前面は、光源ユニットの相違にかかわらず同じレンズ形状に構成される。【選択図】図２

Description

本発明は自動車等の車両に装備して好適な車両用灯具に関する。

車両用灯具、特に、自動車のヘッドランプの構造の簡易化を図るために、ロービーム光源ユニットやハイビーム光源ユニットを含む複数の光源ユニットにそれぞれ対応する投影レンズを一体化し、一つの投影レンズとして構成したランプユニットが提案されている。例えば、特許文献１には、一つの投影レンズに対してロービーム光源ユニットとハイビーム光源ユニットが対応配置されており、各光源ユニットから出射された光を当該一つの投影レンズにより投影してそれぞれ所要のロービーム配光とハイビーム配光を形成する構成がとられている。また、特許文献２には１つの投影レンズに対して３つのロービーム光源ユニットが対応配置されている。

国際公開２０２１－２６１５５９号公報 国際公開２０１３－１８３２４０号公報

ロービーム配光とハイビーム配光を一つの投影レンズで投影する照明ランプユニットにおいては、各配光をそれぞれ独立して実現するために、投影レンズのレンズ形状を部分的に相違させる必要がある。すなわち、ロービーム光源ユニットに対応するロービームレンズ部と、ハイビーム光源ユニットに対応するハイビームレンズ部のレンズ形状を相違させる必要がある。

このように、一つの投影レンズに複数の異なるレンズ形状のレンズ部が要求される場合、通常では投影レンズの前面、あるいは前面と後面の両方に各レンズ部を構成する凸状の球面や曲面が形成される。しかし、このようなレンズ形状では、投影レンズを前面側から観察したときに、前面に表れている複数の凸状が照明ランプユニットの外観上の見栄えを損ない、意匠性が低下する要因となる。特許文献１の投影レンズはハイビーム光源ユニットに対応するレンズ部の前面形状がロービーム光源ユニットに対応するレンズ部と相違する。また、特許文献２の投影レンズは一部のロービーム光源ユニットに対応するレンズ部の前面形状が他のレンズ部と相違しており、意匠性の問題が生じる。

近年、ロービーム光源ユニットやハイビーム光源ユニットとして種々の異なる構造のものが提案されている。ハイビーム光源ユニットの例で言えば、後述するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）配光制御のハイビーム光源ユニットや、Ｂｉ（バイファンクション；Bi-function）配光制御のハイビーム光源ユニットがある。このような異なる構造のハイビーム光源ユニットを選択的に採用した照明ランプユニットが構成される際には、投影レンズのハイビームレンズ部は対応した光源ユニットに好適なレンズ形状として形成される。このような場合において、ハイビーム光源ユニットの違いに応じて投影レンズの前面のレンズ形状が相違されると、照明ランプユニットの外観上の統一性が損なわれ、意匠性の問題が生じる。このことは、異なる構成のロービーム光源ユニットを選択的に採用したランプユニットについても同様である。

本発明の目的は、ハイビーム光源ユニットとロービーム光源ユニットを備え、各光源ユニットに対応するレンズ部を一体に形成した投影レンズを備えるランプユニットにおいて、光源ユニットの構成の相違にかかわらず投影レンズの意匠性を高めた車両用灯具を提供する。

本発明の車両用灯具は、ロービーム光源ユニットと、ハイビーム光源ユニットと、各光源ユニットの光を投影して所要の配光を形成する投影レンズとを備えており、ロービーム光源ユニットの光を投影してロービーム配光を形成するロービームレンズ部と、ハイビーム光源ユニットの光を投影してハイビーム配光を形成するハイビームレンズ部とが一体に形成され、各光源ユニットは異なる構造のものが配設可能であり、投影レンズの前面は、光源ユニットの相違にかかわらず同じレンズ形状に構成される。すなわち、投影レンズの前面は一様な曲面又は平面で構成され、後面は配設される光源ユニットに対応して異なる曲面で構成される。

本発明の好ましい形態として、ロービームレンズ部とハイビームレンズ部は後面が異なる曲面で構成される。また、ロービーム光源ユニットはロービーム配光のホットゾーンを含む中央領域を照明する集光ロービーム光源ユニットと、この中央領域よりも広い広域領域を照明する拡散ロービーム光源ユニットを備えており、投影レンズの前面は一様な曲面又は平面で構成され、集光ロービーム光源ユニットのロービームレンズ部と、拡散ロービーム光源ユニットのロービームレンズ部の後面が異なる曲面で構成される。

本発明の他の好ましい形態として、ハイビーム光源ユニットは、選択的に発光することが可能な複数の発光素子を備え、各発光素子から出射された光をハイビームレンズ部により所要の配光で投影する第１ハイビーム光源ユニットと、発光素子から出射されかつリフレクタにより収束反射された光をハイビームレンズ部により所要の配光で投影する第２ハイビーム光源ユニットのいずれかで構成され、これら第１ハイビーム光源ユニットと第２ハイビーム光源ユニットの各ハイビームレンズ部の前面は同じ曲面又は平面で構成されている。この場合において、第１ハイビーム光源ユニットのハイビームレンズ部と、第２ハイビーム光源ユニットのハイビームレンズ部の後面は異なる曲面で構成される。

本発明によれば、一つの投影レンズに対応してハイビーム光源ユニットとロービーム光源ユニットを備えたランプユニットにおいて、光源ユニットの構成の違いにかかわらず投影レンズの外観上の統一性が得られ、意匠性を高めた車両用灯具が得られる。

実施形態の車両用灯具を搭載した自動車の概略斜視図とその一部の分解斜視図。 実施形態１の照明ランプユニットの概略の分解斜視図。 実施形態１の照明ランプユニットの概略平面図。 集光Ｌｏ光源ユニットの断面図と配光図。 拡散Ｌｏ光源ユニットの断面図と配光図。 投影レンズの後面側からの斜視図。 Ｈｉ光源ユニットの配光を説明する模式図。 Ｈｉ配光を説明する配光図。 コマ収差の抑制を説明する模式図。 コマ収差によるグレアを説明する模式図。 実施形態２の照明ランプユニットの概略の分解斜視図。 実施形態２のＨｉ光源ユニットの一部の拡大斜視図。 実施形態３の照明ランプユニットの概略の分解斜視図。 実施形態４の照明ランプユニットの概略の分解斜視図。 実施形態４の照明ランプユニットの概略平面図。 Ｂｉ配光制御のＨｉ光源ユニットの断面図と配光図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の車両用灯具として適用された左右のヘッドランプＬ－ＨＬ，Ｒ－ＨＬを備える自動車ＣＡＲの概略斜視図である。これら左右のヘッドランプＬ－ＨＬ，Ｒ－ＨＬの構成は一部の構成を除けば左右対称であるので、以降は主に右ヘッドランプＲ－ＨＬについて説明するが、単にヘッドランプＨＬと称することもある。右ヘッドランプＲ－ＨＬは自動車ＣＡＲの車体の右前部に配設されており、当該車体に取り付けられたランプハウジング１００内に、照明ランプユニットＬＬＵと表示ランプユニットＩＬＵが配設された複合型ヘッドランプとして構成されている。なお、以降の説明において、基本的に前後方向は自動車ＣＡＲの前後方向であり、左右方向は自動車ＣＡＲの車幅方向である。

図１（ｂ）は右ヘッドランプＲ－ＨＬの一部を分解した概略斜視図である。ランプハウジング１００は、車両の前方から側方にわたる部位が開口されたランプボディ１０１と、このランプボディ１０１の開口を塞ぐように取り付けられた透光性のアウターカバー１０２とで構成されている。このアウターカバー１０２は透光性カバーあるいはアウターレンズとも称されるが、無色の透光性樹脂等からなる、いわゆる素通しレンズとて構成されており、自動車ＣＡＲの車体の右前部の湾曲形状に倣って表面が幾分湾曲された曲面に形成されている。

このランプハウジング１００内の下部に照明ランプユニットＬＬＵが配設され、その上部に表示ランプユニットＩＬＵが配設されている。照明ランプユニットＬＬＵは前面側から見たときには車幅方向に長辺を向けた横長の長方形に近い形状の発光面を有する構成とされている。また、表示ランプユニットＩＬＵは照明ランプユニット１の上側において車幅方向に延びる細長いストリップ（帯）状に近い形状の発光面を有する構成とされている。

照明ランプユニットＬＬＵは、詳細については後述するが複数の実施の形態があり、１つの投影レンズに対応してロービーム（以下、Ｌｏ）光源ユニットとハイビーム（以下、Ｈｉ）光源ユニットが組み付けられている。そして、Ｌｏ光源ユニットが発光されたときに所定のＬｏ配光での照明を行い、Ｈｉ光源ユニットが発光されたときにＨｉ配光、ここではＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）－Ｈｉ配光での照明を行うように構成されている。

表示ランプユニットＩＬＵは、ここでは自車の存在を表示するための白色光で発光するＣＬ（クリアランスランプ）又はＤＲＬ（デイタイムランニングランプ）として機能するランプユニットとして構成されている。この表示ランプユニットＩＬＵは本発明との関連が少ないので詳細な説明は省略するが、照明ランプユニットＬＬＵの上縁に沿って車幅方向に延びるストリップ状の導光体と、白色光を発光する白色ＬＥＤを備えている。そして、白色ＬＥＤが発光したときに発光された白色光が導光体を透して出射されることによりＣＬ又はＤＲＬとして点灯される。

あるいは、表示ランプユニットＩＬＵは、車幅方向に配列された複数の白色ＬＥＤと、これらのＬＥＤの前側に配設された車幅方向に細長い投影レンズとで構成されてもよい。この構成では、白色ＬＥＤが発光したときに発光された白色光が投影レンズを透して出射されることによりＣＬ又はＤＲＬとして点灯される。なお、この表示ランプユニットＩＬＵは、さらにアンバー色光を発光するアンバー色ＬＥＤを備えてもよく、その場合には表示ランプユニットＩＬＵは信号灯機能を有するＴＳＬ（ターンシグナルランプ）としても構成される。

（実施形態１）
図２は前記した右ヘッドランプＲ－ＨＬにおける照明ランプユニットＬＬＵの実施形態１の一部を分解した斜視図であり、図３は概略の平面断面図である。この照明ランプユニットＬＬＵは、一つの投影レンズ４に対して、２つのＬｏ光源ユニット、すなわち第１Ｌｏ光源ユニット１及び第２Ｌｏ光源ユニット２と、１つのＨｉ光源ユニット３を備えており、各光源ユニット１，２，３は１つの投影レンズ４を共用してそれぞれプロジェクター型のランプを構成している。

２つのＬｏ光源ユニット１，２は車幅方向の外側に配置され、１つのＨｉ光源ユニット３は車幅方向の内側に配置されている。第１Ｌｏ光源ユニット１は、後述するように、配光の中心領域、すなわち自動車の前方を照明する際の配光の基準となる水平線Ｈと鉛直線Ｖの交点（以下、ＨＶ点と称する）の近傍領域を集光的に照明する集光Ｌｏ光源ユニットとして構成されている。第２Ｌｏ光源ユニット２は、この集光領域を含む広い領域を相対的に低い照度で照明する拡散Ｌｏ光源ユニットとして構成されている。

第１Ｌｏ光源ユニット、すなわち集光Ｌｏ光源ユニット１は、図４Ａ（ａ）の縦断面図を合わせて参照すると、光源としての白色ＬＥＤ１１と、この白色ＬＥＤ１１から出射された白色光を前方に向けて反射するリフレクタ１２を備えている。白色ＬＥＤ１１は白色光を発光するチップ型ＬＥＤで構成され、その発光面を鉛直上方に向けた状態でユニットボディ１３に搭載されている。このユニットボディ１３は例えばヒートシンクとして構成されており、その上面に所要のアタッチメントを介して白色ＬＥＤ１１が搭載され、さらに図示を省略した配線を通して発光のための給電が行われる。

リフレクタ１２は回転楕円面を基礎とする凹面反射鏡として構成されており、その第１焦点に前記白色ＬＥＤ１１が配置されている。実際には、リフレクタ１２は、楕円長軸を含む鉛直方向断面から水平方向断面に向けて楕円の偏平率が徐々に小さくなる形状とされている。また、前記ユニットボディ１３の上面の前端縁はシェード１４として構成されており、前方に向けて凹状に湾曲された平面形状である。

第２Ｌｏ光源ユニット、すなわち拡散Ｌｏ光源ユニット２は、図４Ｂ（ａ）の縦断面図を合わせて参照すると、基本的な構成は集光Ｌｏ光源ユニット１と同様である。すなわち、光源としての白色ＬＥＤ２１と、この白色ＬＥＤ２１から出射された白色光を前方に向けて反射するリフレクタ２２を備えている。白色ＬＥＤ２１は白色光を発光するチップ型ＬＥＤで構成され、その発光面を鉛直上方に向けた状態でユニットボディ２３に搭載されている。リフレクタ２２は回転楕円面を基礎とする凹面反射鏡として構成されており、その第１焦点に前記白色ＬＥＤ２１が配置されている。前記ユニットボディ２３の上面の前端縁はシェード２４として構成されており、集光Ｌｏ光源ユニット１とは逆に、シェード２４は前方に向けて凸状に湾曲された平面形状である。

前記Ｈｉ光源ユニット３は、図３に示したように、光源としての複数個の白色ＬＥＤ３１と、この白色ＬＥＤから出射された光を幾分収束させる補正レンズ３２を備えている。複数個の白色ＬＥＤ３１は１０個のチップ型ＬＥＤで構成されており、それぞれの発光面を前方に向けた状態でユニットボディ３３に立設されたベース壁３４の前面に車幅方向に一列に並んで搭載されている。これら１０個の白色ＬＥＤ３１は、自動車の車幅外方向から車幅内方向（車幅中央方向）に向けて隣接する白色ＬＥＤとの車幅方向の間隔寸法が徐々に大きくされているが、その詳細は後述する。

前記補正レンズ３２は１０個の白色ＬＥＤ３１の前側位置に配置され、各白色ＬＥＤ３１の発光面から出射された白色光が入射されるように構成されている。この補正レンズ３２は正の屈折力を有するレンズ、ここでは凸レンズで構成されており、各白色ＬＥＤ３１から発散状態で出射された白色光を収束方向に屈折して投影レンズ４に入射させる構成とされている。この補正レンズ３２はＨｉ光源ユニット３と一体的に組み立てられているが、別体に構成されてもよい。

一方、図３に示した投影レンズ４は、２つのＬｏ光源ユニット１，２と１つのＨｉ光源ユニット３の各配光を形成するための共通の投影レンズとして構成されており、２つのＬｏ光源ユニット１，２と１つのＨｉ光源ユニット３の前面側の領域にわたって配設されている。この投影レンズ４はインナーレンズとも称されるが、照明ランプユニットＬＬＵの発光面として構成されるものであり、透光性材料により車幅方向に長辺を向けた横長の長方形に近い形状に形成されている。

図５は投影レンズ４を後面側から見た斜視図であり、投影レンズ４は各光源ユニット１，２，３に対応して車幅方向に区分されている。以降においては、区分した各部を便宜的にレンズ部と称する。すなわち、集光Ｌｏ光源ユニット１、拡散Ｌｏ光源ユニット２、Ｈｉ光源ユニット３に対向される部位をそれぞれ集光Ｌｏレンズ部４１、拡散Ｌｏレンズ部４２、Ｈｉレンズ部４３と称する。

前記投影レンズ４の前面は全域にわたって一様な曲面で構成されている。すなわち、鉛直断面については各レンズ部４１～４３について所要の曲率の凸状をした円弧面あるいはこれに近い曲面とされる。一方、水平断面についてはランプハウジング１００のアウターレンズ１０２の湾曲形状に倣って車両中央側から車幅外側方向に向けて緩やかに後方に延びる曲面に形成されている。したがって、投影レンズ４の前面は鉛直方向及び水平方向にそれぞれ湾曲した一様な曲面として構成され、投影レンズ４を前面側から観察したときには、各レンズ部４１～４３の区分が識別できない滑らかに連続した面として観察され、この点での意匠的効果が高められる。

投影レンズ４の後面については各レンズ部４１～４３の形状は相違している。集光Ｌｏレンズ部４１の後面は、少なくとも水平方向に所要の曲率の凸状の球面ないしは非球面に形成されている。また、鉛直方向についても同様な凸状の曲面に形成されている。これらの面形状により、集光Ｌｏレンズ部４１は、いわゆる両凸レンズとして構成されており、水平方向及び鉛直方向のいずれも光を収束させる正の屈折力のあるレンズ部として構成されている。

また、図４Ａ（ａ）に示したように、この集光Ｌｏレンズ部４１の光軸Ｌｘ上にある焦点Ｆは、集光Ｌｏ光源ユニット１のリフレクタ１２の第２焦点の近傍位置、換言すればシェード１４の近傍位置に設定される。なお、水平方向と鉛直方向のそれぞれについて正の屈折力のレンズ部として構成されるのであれば、集光Ｌｏレンズ部４１の後面は凹面であってもよい。

拡散Ｌｏレンズ部４２の後面は、鉛直方向については正の屈折力を生じる平面又は曲面に形成されている。ここでは前面よりも小さい曲率の曲面に形成されており、いわゆるメニスカス型のレンズとして構成され、集光Ｌｏレンズ部４１よりも薄肉に形成されている。一方、水平方向については、図３に示したように、前面と平行な曲面に形成されており、したがって水平方向にはレンズとしての屈折力を生じない構成とされている。換言すれば、水平方向に湾曲されたシリンドリカルレンズとして構成されている。

この拡散Ｌｏレンズ部４２は鉛直方向については光軸Ｌｘ及び焦点Ｆが特定できるが、水平方向については水平方向に延びる面状又は線状となる。この光軸Ｌｘ及び焦点Ｆは、図４Ｂ（ａ）に示したように、拡散Ｌｏ光源ユニット２のリフレクタ２２の第２焦点の近傍位置、すなわちシェード２４の位置に設定される。

Ｈｉレンズ部４３の後面は、集光Ｌｏレンズ部４１と同様に、水平方向には所要の曲率の凸状の球面ないしは非球面に形成され、鉛直方向についても同様な凸状の球面ないしは非球面に形成されている。これらの面形状により、Ｈｉレンズ部４３は、水平方向及び鉛直方向のいずれも光を収束させる正の屈折力のあるレンズ部として構成されており、３つのレンズ部のうち最も肉厚に形成されている。

Ｈｉレンズ部４３の光軸Ｌｘは、前記した補正レンズ３２の光軸と一致されている。また、この光軸Ｌｘの鉛直方向の位置は白色ＬＥＤ４１の高さ位置に一致され、水平方向の位置は白色ＬＥＤ４１の水平方向中心位置として設定された所定位置に一致されている。このＨｉレンズ部４３についても、水平方向と鉛直方向のそれぞれについて正の屈折力のレンズ部として構成されるのであれば、後面は凹面であってもよい。

以上の３つの光源ユニット１，２，３と、１つの投影レンズ４はそれぞれ別体に構成された上で独立して前記ランプハウジング１００内に配設されてもよい。あるいは２つのＬｏ光源１，２が一体に組み立てられた上でランプハウジング１００内に配設されてもよい。さらには、３つの光源ユニット１，２，３が一体的に組み立てられた上でランプハウジング１００内に配設されてもよい。この場合には、投影レンズ４も３つの光源ユニット１，２，３と一体的に組み立てられる構成とされてもよい。

以上の構成の照明ランプユニットの作用について説明する。ヘッドランプＨＬがＬｏビーム配光で点灯されたときには、２つのＬｏ光源ユニット１，２が同時に発光状態とされる。集光Ｌｏ光源ユニット１では、図４Ａ（ａ）のように、発光された白色ＬＥＤ１１の白色光はリフレクタ１２で前方に向けて反射されて第２焦点の近傍に収束され、また、一部はユニットベース１３の表面で反射される。シェード１４で遮光されない白色光が投影レンズ４の集光レンズ部４１に入射される。集光レンズ部４１は、図３にも示すように、鉛直方向と水平方向に屈折力を有しているので、白色光は集光レンズ部４１により自動車の前方に照射される。

集光Ｌｏ光源ユニット１のシェード１４は、前記したように水平方向に段状に形成されているので、図４Ａ（ｂ）に示すように、投影される白色光にはカットオフライン（以下、ＣＯライン）、ここでは段状ＣＯラインＣＯＬ１が形成され、この段状ＣＯラインＣＯＬｃの下側領域に白色光が照射された集光Ｌｏ配光ＰＬｏ１が得られる。この段状ＣＯラインＣＯＬ１は、例えば対向車線側が自車線側よりも低くされており、対向車線側では水平線Ｈに対して下方に0.57度の角度位置である。また、集光Ｌｏ光源ユニット１では、シェード１４は前方に向けて凹形状とされているので、集光Ｌｏレンズ部４１に生じるレンズ収差、特に像面湾曲を解消ないし低減した鮮鋭な段状ＣＯラインＣＯＬ１が得られる。さらに、集光Ｌｏレンズ部４１の鉛直方向と水平方向の屈折力によって白色光はＨＶ点の近傍に集光状態で照射されるので、集光Ｌｏ配光ＰＬｏ１は相対的に照度の高い領域、いわゆるホットゾーンを含むＬｏ配光となる。

拡散Ｌｏ光源ユニット２では、図４Ｂ（ａ）のように、発光された白色ＬＥＤ２１の白色光はリフレクタ２２で反射されて第２焦点の近傍に収束され、シェード２４で遮光されない白色光が投影レンズ４の拡散Ｌｏレンズ部４２に入射される。拡散Ｌｏレンズ部４２は鉛直方向に屈折力を有しているが、図３に示したように、水平方向には屈折力を有していない。また、拡散Ｌｏ光源ユニット２のシェード２４は、前方に向けて凸形状とされており、これは拡散Ｌｏレンズ部４２の水平方向の湾曲形状に対応した凸形状であるので、図４Ｂ（ｂ）に示すように、水平方向に延びる直線ないしこれに近い水平ＣＯラインＣＯＬ２が形成される。この水平ＣＯラインＣＯＬ２は前記した段状ＣＯラインＣＯＬ１の対向車線側と同じ角度位置、すなわち水平線Ｈに対して下方に0.57度の角度位置である。

そして、この水平ＣＯラインＣＯＬ２の下側の領域に白色光が照射され、拡散Ｌｏ配光ＰＬｏ２が形成される。拡散Ｌｏレンズ部４２は水平方向に屈折力を有していないため、白色光は水平方向の広い角度に向けて発散され、左右方向の広い領域に照射される。また、白色光はＬｏ配光ＰＬｏ１よりも広い領域に照射されるので相対的に低い照度の配光となる。なお、この図４Ａと図４Ｂにおいては、白色光で照明される領域は点描で表している。

これらの集光Ｌｏ光源ユニット１と拡散Ｌｏ光源ユニット２による各Ｌｏ配光ＰＬｏ１，ＰＬｏ２は合成されるので、段状ＣＯラインＣＯＬ１Ｌ及び水平ＣＯラインＣＯＬ２Ｌの下側の水平方向に広い領域を照明し、かつ自動車の直進方向、すなわちＨＶ点の近傍の高い照度のホットゾーンを有するＬｏ配光ＰＬｏが形成される。このＬｏ配光の図示は省略するが、図４Ａ（ｂ）と図４Ｂ（ｂ）の配光を合成したものとなる。

ヘッドランプＨＬがＨｉビーム配光で点灯されたときには、２つのＬｏ光源ユニット１，２の発光と同時にＨｉ光源ユニット３の白色ＬＥＤ３１が発光される。発光された白色ＬＥＤ３１の各白色光は補正レンズ３２に入射され、この補正レンズ３２を透過された上で投影レンズ４のＨｉレンズ部４３に入射される。Ｈｉレンズ部４３は鉛直方向と水平方向に屈折力を有しているので、各白色ＬＥＤ３１の白色光はそれぞれ鉛直方向と水平方向に発散された状態で自動車の前方に投影される。

図６はＨｉ光源ユニット３における配光動作を説明するための模式図である。１０個の白色ＬＥＤ３１［３１（１）～３１(10)］は水平方向に配列されているので、各白色ＬＥＤ３１の白色光が投影レンズ４により投影されることにより、各白色光の投影パターンが水平方向に配列した配光が得られる。この実施形態１では、１０個の白色ＬＥＤ３１は、光軸Ｌｘに近い白色ＬＥＤ３１（１）側が光軸Ｌｘから離れた白色ＬＥＤ３１（10）よりも水平方向に密に配置されている。換言すれば、光軸Ｌｘから離れるのにしたがって白色ＬＥＤ３１の間隔寸法は徐々に大きくされている。なお、ここでは照明パターンの点描は省略している。

このような１０個の白色ＬＥＤ３１の配列では、光軸Ｌｘから離れて配置された白色ＬＥＤ３１（10）側の白色光は、光軸Ｌｘに近い白色ＬＥＤ３１（１）側の白色光よりも光軸Ｌｘに対する入射角が大きくなる。そして、この白色光はＨｉレンズ部４３でのレンズ収差によって水平方向の拡大幅が増大される。したがって、この水平方向の拡大幅の増大により、図６に示すように、光軸Ｌｘから離れた白色ＬＥＤ３１の隣接する白色光の投影パターンＰＡＨｉ（10)の両側部は互いに重なるようになる。

これにより、図７（ａ）に示すように、１０個の白色ＬＥＤ３１の白色光は水平線Ｈを含むその上側において水平方向に並んだ投影パターンとして投影される。投影された各白色ＬＥＤ３１の投影パターンＰＡＨｉ（１）～ＰＡＨｉ（10）は水平方向の両側部が互いに重なるため、各投影パターンは水平方向に連続した配光とされ、この配光がいわゆるＨｉ付加配光ＰＡＨｉとされる。図示及び説明は省略するが、左ヘッドランプＬ－ＨＬのＨｉ光源ユニットにおいては、これと左右対称のＨｉ付加配光ＰＡＨｉが形成される。したがって、Ｌｏ配光ＰＬｏ１，ＰＬｏ２と、その上側の左右のＨｉ付加配光ＰＡＨｉが合成されることにより、図７（ｂ）に示すＨｉ配光ＰＨｉが形成される。

また、この構成では、１０個の白色ＬＥＤ３１は、光軸Ｌｘに近い白色ＬＥＤ３１（１）側が水平方向に密に配置されているので、投影されたＨｉ付加配光ＰＡＨｉは光軸Ｌｘに近い側の照度が光軸Ｌｘから水平方向に離れた側よりも高くなる。これにより、Ｈｉ付加配光ＰＡＨｉをＬｏ配光ＰＬｏと合成したときに、Ｌｏ配光ＰＬｏのホットゾーンに連なる領域の照度が周辺領域よりも高くされたＨｉ配光ＰＨｉが得られる

前記したように左右のヘッドランプのＨｉ光源ユニット３１は左右対称であり、それぞれ１０個の白色ＬＥＤ３１の配置も左右対称とされている。したがって、左右のヘッドランプの各Ｈｉ光源ユニット３１によるＨｉ付加配光ＰＡＨｉを合成することにより、光軸に近い側の照度はさらに高められ、同時に光軸Ｌｘを中心にした水平方向の左右に広い領域が照射されるＨｉ配光ＰＨｉが得られる。

このＨｉ光源ユニット３では、ＡＤＢ配光制御時には、１０個の白色ＬＥＤ３１は選択的に発光あるいは消光される。したがって、Ｈｉ配光時に一部の白色ＬＥＤが消光されると、この白色ＬＥＤの投影パターンの領域は遮光領域として形成される。したがって、対向車等が存在するときに、当該対向車の存在する領域を遮光領域とするように白色ＬＥＤ３１を選択的に消光することにより、当該対向車に対するグレアを防止したＡＤＢ配光制御が実現できる。

ところで、光軸Ｌｘから離れて配置された白色ＬＥＤ３１の白色光について、Ｈｉレンズ部４３でのレンズ収差、いわゆる結像ボケを利用して投影する配光の拡大幅を大きくしているが、このレンズ収差による好ましくない影響も無視できなくなる。すなわち、光軸に対する白色光の入射角が大きくなるとレンズ収差の一つであるコマ収差が顕著になり、このコマ収差により各白色光の投影パターンの境界が不鮮明になる。

投影パターンの境界が不鮮明になると、ＡＤＢ配光制御を実行したときにグレア防止効果が低下するおそれが生じる。図９はグレア防止効果の概念図であり、ＡＤＢ制御を実行したときには、図９（ａ）のように、例えば対向車Ｏが存在する領域の白色ＬＥＤが消光され、この領域が遮光領域Ｄとなってグレア防止効果が得られる。しかし、この遮光領域Ｄに隣接する照明領域Ｌにコマ収差が生じていると、図９（ｂ）のように、当該隣接する照明領域Ｌの境界が遮光領域Ｄに進出される状態となり、遮光領域Ｄの境界が不鮮明となり、対向車Ｏに対するグレア防止効果が低下するおそれが生じる。

この実施形態１では、Ｈｉ光源ユニット３に補正レンズ３２を備えており、この補正レンズ３２の正の屈折力によって白色ＬＥＤから出射された白色光の発散が抑制される。すなわち、図８にＨｉ光源ユニット３の一部を拡大した模式図を示すように、白色ＬＥＤ３１から発散状態に出射された白色光の光束（光の束）は、補正レンズ３２によって同図の鎖線から実線に示すように収束され、絞り効果が得られる。これにより、補正レンズ３２を透過して投影レンズ４のＨｉレンズ部４３に入射される白色光の入射角が抑制され、コマ収差が抑制される。また、この実施形態１では、Ｈｉレンズ部４３は、白色光が入射する後面の曲率が前面の曲率よりも大きな凸球面であるので、この点からもコマ収差が抑制される。したがって、ＡＤＢ配光制御を実行したときの照明領域Ｌの境界が不鮮明になることを抑制し、精度の高いＡＤＢ配光制御が実現できる。

以上のように、実施形態１の照明ランプユニットＬＬＵは、Ｈｉ光源ユニット３に補正レンズ３２を備えることにより、Ｈｉレンズ部４３により生じるコマ収差が抑制され、白色光による投影パターンの境界が鮮明なものとされＡＤＢ配光制御が高められる。また、実施形態１の照明ランプユニットＬＬＵは、投影レンズ４の前面が一様な曲面で構成されているので、アウターレンズ１０２を透して観察したときの外観がシンプルなものになり、照明ランプユニットＬＬＵの意匠性を高めることができる。

（実施形態２）
図１０は実施形態２の照明ランプユニットＬＬＵの概略構成を示す外観図であり、実施形態１と比較してＨｉ光源ユニット３Ａの構成のみが相違しているので、その他の構成については説明を省略する。実施形態２のＨｉ光源ユニット３Ａは、補正レンズを備える代わりに補正リフレクタ３５を備えている。すなわち、１０個の白色ＬＥＤ３１を搭載しているベース壁３４の前面に、これら白色ＬＥＤ３１を囲むように前方を開口した補正リフレクタ３５が取り付けられている。そして、各白色ＬＥＤ３１から出射される白色光の一部を、この補正リフレクタ３５で反射して投影レンズ４のＨｉレンズ部４３に入射させる構成とされている。

補正リフレクタ３５は、図１１（ａ）に拡大斜視図を示すように、前面方向から見たときに１０個の白色ＬＥＤ３１の周囲を囲む四角枠壁あるいは長円枠壁として構成されている。そして、少なくとも左右の枠壁３５ａの内側面がそれぞれ光反射面として構成されている。ここでは、上下、左右の各枠壁の内側面が光反射面として構成されている。ここでは各枠壁３５ａの内面は、鉛直方向及び水平方向にそれぞれ傾きを有する平面、放物面ないしはこれに近い凹面形状の光反射面に形成されている。

したがって、図１１（ｂ）に示すように、各白色ＬＥＤ３１から出射された光のうち、Ｈｉレンズ部４３の光軸Ｌｘに対して相対的に大きな角度で出射された白色光は、補正リフレクタ３５で光軸Ｌｘ寄りの方向に偏向されてＨｉレンズ部４３に入射される。特に、光軸Ｌｘからの距離が大きな左右の白色ＬＥＤ３１の光が左右の枠壁３５ａにより光軸Ｌｘ側に偏向される。これにより、実施形態１に比較すると改善度は低いが、Ｈｉレンズ部４３において生じるコマ収差が抑制され、ＡＤＢ配光制御の精度が改善される。

（実施形態３）
図１２は実施形態３の照明ランプユニットＬＬＵの概略構成を示す外観図であり、実施形態１とは投影レンズの構成が相違している。Ｌｏ光源ユニット１，２とＨｉ光源ユニット３の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。実施形態３では、投影レンズ４Ａは、Ｈｉレンズ部４３Ａの後面の凸球面の曲率が実施形態１よりも小さくされ、平面もしくは平面に近い曲面に形成されている。その一方で、Ｈｉレンズ部４３Ａの前面は２つのＬｏレンズ部４１，４２よりも前方に突出された球面もしくは非球面に形成されている。このように、Ｈｉレンズ部４３Ａについては前面が所定の曲面に形成するという制約が解除されるので、当該Ｈｉレンズ部４３Ａの前面の設計の自由度が高められ、レンズ収差を低減した投影レンズ４Ａが得られる。

また、Ｈｉレンズ部４３Ａの前面はＬｏレンズ部４１，４２の前面とは形状が相違しているが、Ｈｉレンズ部４３Ａの鉛直方向の寸法はＬｏレンズ部４１，４２と同じである。したがって、投影レンズ４Ａを正面から観察したときには、投影レンズ４Ａの全体が横長の長方形の外観を呈していることから、投影レンズ４Ａは全体としての一体感が得られる。このように、実施形態３の照明ランプユニットＬＬＵでは、Ｈｉ光源ユニット３Ａにおけるレンズ収差を抑制し、高精度のＡＤＢ制御が実現できる一方で、投影レンズ４Ａの外観上の意匠性についても十分な意匠性が得られる。

（実施形態４）
図１３は実施形態４の照明ランプユニットＬＬＵの概略構成を示す外観図であり、図１４はその概略平面図である。この照明ランプユニットＬＬＵは、実施形態１と比較してＬｏ光源ユニット１，２は同じであるが、Ｈｉ光源ユニット３Ｂと投影レンズ４Ｂの構成が相違している。実施形態４のＨｉ光源ユニット３ＢはＡＤＢ配光制御を行わず、単純にＬｏ配光の上側に形成する付加Ｈｉ配光を投影するものであり、Ｂｉ（バイファンクション：Bi-function）配光制御とも称せられる照明ランプユニットに用いられる光源ユニットである。この実施形態４では、実施形態１のＡＤＢ配光制御を行うＨｉ光源ユニット３（第１Ｈｉ光源ユニット）を、これと構造の異なるＢｉ配光制御を行うＨｉ光源ユニット３Ｂ（第２Ｈｉ光源ユニット）に置き換えている構成であると言える。

このＨｉ光源ユニット３Ｂの基本的な構成はＬｏ光源ユニット１，２と同様であるので説明は簡略するが、図１５（ａ）に縦断面構造を示すように、光源としての白色ＬＥＤ３１と、回転楕円面を基礎としたリフレクタ３６を備えている。その上で、Ｌｏ光源ユニット１，２よりも全体が小型に構成され、さらにリフレクタ３６の前側の下部に、ユニットボディ３７と一体に形成されたフロントミラー３８を備えている点で構成が相違している。また、この実施形態３では、略同じ構成をした２つのＨｉ光源ユニット３Ｂが水平方向に並んで配設されている。

各Ｈｉ光源ユニット３Ｂの白色ＬＥＤ３１は白色光を発光するチップ型ＬＥＤで構成され、その発光面を鉛直上方に向けた状態でユニットボディ３７の上面に搭載され、発光のための給電が行われる。また、リフレクタ３６は回転楕円面を基礎とする凹面反射鏡として構成されており、その第１焦点に白色ＬＥＤ３１が配置されている。また、フロントミラー３８は、第２焦点の近傍、すなわち第２焦点よりも前側位置に、光反射面を前方に傾斜させた平面鏡で構成されている。

実施形態４の投影レンズ４の前面は全域にわたって一様な曲面で構成されていることは実施形態１と同じである。また、Ｌｏ光源ユニット１，２に対応した集光Ｌｏレンズ部４１と拡散Ｌｏレンズ部４２の構成も実施形態１と同じである。一方、Ｈｉレンズ部４３Ｂについては、２つのＨｉ光源ユニット３Ｂに対応して２つに区分されている。区分された各Ｈｉレンズ部４３Ｂは、実施形態１のＨｉレンズ部４３に比較して小さいサイズに形成されるが、その構造は略同様であり、投影レンズ４Ｂの後面が水平方向及び鉛直方向について所要の曲率の凸状の球面ないしは非球面に形成されている。そして、２つのＨｉレンズ部４３Ｂは２つのＨｉ光源ユニット３Ｂに対応して水平方向に並んで配設されているが、各Ｈｉレンズ部４３Ｂの光軸Ｌｘは水平方向に幾分相違された方向に向けられている。

実施形態４におけるＬｏ配光については実施形態１と同じである。Ｈｉ配光では２つのＬｏ光源ユニット１，２と同時に２つのＨｉ光源ユニット３Ｂが同時に発光される。図１５（ａ）に示すように、各Ｈｉ光源ユニット３Ｂにおいて白色ＬＥＤ３１から出射された光は、リフレクタ３６で前方に向けて反射され、第２焦点の近傍に収束された後、投影レンズ４のＨｉレンズ部４３Ｂに入射される。各白色光は各Ｈｉレンズ部４３Ｂにおいて屈折され、図１５（ｂ）に示すように、破線で示したＬｏ配光ＰＬｏの上側に付加Ｈｉ配光ＰＡＨｉとして投影される。２つのＨｉレンズ部４３Ｂは光軸が若干相違しているので、２つのＨｉ光源ユニット３Ｂによる付加Ｈｉ配光ＰＡＨｉは水平方向に並んで投影される。これらの付加Ｈｉ配光ＰＡＨｉは、例えば自車線側と対向車線側とに分けるようにすることができる。したがって、２つのＨｉ光源ユニット３Ｂを選択的に、あるいは２つ同時に発光することにより自車線側あるいは対向車線側のいずれかについて付加Ｈｉ配光ＰＡＨｉを形成することも可能になる。

また、このＨｉ光源ユニット３Ｂは、リフレクタ３６で反射された白色光の一部はフロントリフレクタ３８において反射され、Ｈｉレンズ部４３Ｂを上方に向けて透過されて投影される。これにより、付加Ｈｉ配光ＰＡＨｉの上側にＯＨＳ（オーバヘッドサイン）配光ＰＯＨｉが形成される。図示は省略するが、フロントリフレクタ３８を傾動構造とし、リフレクタ３６からの白色光を反射する状態としない状態とを切り換える構造とすることにより、ＯＨＳ配光を任意に形成することが可能になる。

実施形態４においては、１つのＨｉ光源ユニット３Ｂで構成されてもよい。この場合には当該１つのＨｉ光源ユニット３Ｂで所要の付加Ｈｉ配光が形成される。また、この場合には、投影レンズ４ＢのＨｉレンズ部４３Ｂの構成は実施形態１と略同様に構成できるので、実施形態１の投影レンズ４をそのまま利用することもできる。

実施形態４の照明ランプユニットＬＬＵにおいても、投影レンズ４Ｂの前面が一様な曲面で構成されているので、ヘッドランプＨＬのアウターレンズ１０２を透して観察したときの外観がシンプルなものになり、照明ランプユニットＬＬＵの意匠性を高めることができる。

また、実施形態４の照明ランプユニットＬＬＵは、実施形態１とはＨｉ光源ユニットが相違する構成であるので、必要に応じて実施形態１のＨｉ光源ユニット３又は実施形態４のＨｉ光源ユニット３Ｂを選択して適用するようにすればよい。この場合、Ｈｉ光源ユニット３Ｂが１つのＨｉ光源ユニットで構成された場合には、投影レンズを変更する必要もない。

さらに、実施形態４の照明ランプユニットＬＬＵにおいては、図示は省略するが、実施形態３の投影レンズ４Ａのように、ハイビームレンズ部４３Ａの前面形状をロービームレンズ部４１，４２と異なるレンズ形状にしてもよい。この場合においては、Ｈｉ光源ユニットとして実施形態１，３のＨｉ光源ユニット３や実施形態２のＨｉ光源ユニット３Ａ、あるいは実施形態４のＨｉ光源ユニット３Ｂのいずれを選択して照明ランプユニットを構成した場合においても投影レンズ４Ａの形状を相違させる必要がない。したがって、照明ランプユニットの内部構成が相違したときに投影レンズの見栄えが変化するようなことはなく、この点における意匠性を高めることができる。

以上説明した実施形態１～４において、照明ランプユニットを構成するＬｏ光源ユニットとＨｉ光源ユニットの構成や個数については適宜に変更することが可能である。特に、実施形態では説明を省略したＬｏ光源ユニットとして、実施形態に記載した以外の構成の光源ユニットを配設する場合についても同様であり、この場合においても投影レンズの前面のレンズ形状を同じにして後面のレンズ形状を相違させるように構成すればよい。

本発明における投影レンズの構成、特にＨｉ配光とＬｏ配光を得るための各レンズ部の構成についても、各レンズ部において要求される屈折力、特に鉛直方向と水平方向の屈折力について要求を満たしていれば、レンズ形状については種々の変形が考えられる。また、投影レンズの前面は平面であってもよく、この場合には各レンズ部において所要の屈折力を得るために投影レンズの後面を凸曲面に形成すればよい。

１ ロービーム光源ユニット（集光Ｌｏ光源ユニット）
２ ロービーム光源ユニット（拡散Ｌｏ光源ユニット）
３，３Ａ，３Ｂ ハイビーム光源ユニット（Ｈｉ光源ユニット）
４，４Ａ，４Ｂ 投影レンズ
１１，２１ 白色ＬＥＤ
１２，２２ リフレクタ
１４，２４ シェード
３１ 白色ＬＥＤ
３２ 補正レンズ（補正光学部）
３３，３６ リフレクタ
３５ 補正リフレクタ（補正光学部）
３８ フロントリフレクタ
４１ 集光Ｌｏレンズ部
４２ 拡散Ｌｏレンズ部
４３，４３Ａ，４３Ｂ Ｈｉレンズ部
１００ ランプハウジング
ＬＬＵ 照明ランプユニット
ＩｌＵ 表示ランプユニット

Claims (10)

1. ロービーム光源ユニットと、ハイビーム光源ユニットと、前記各光源ユニットの光を投影して所要の配光を形成する投影レンズとを備え、前記ロービーム光源ユニットの光を投影してロービーム配光を形成するロービームレンズ部と、前記ハイビーム光源ユニットの光を投影してハイビーム配光を形成するハイビームレンズ部とが一体に形成され、前記各光源ユニットは異なる構造のものが配設可能であり、前記投影レンズの前面は、光源ユニットの相違にかかわらず同じレンズ形状に構成されることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記投影レンズの前面は一様な曲面又は平面で構成され、後面は配設される光源ユニットに対応して異なる曲面で構成される請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記ロービームレンズ部とハイビームレンズ部は前面が同じ曲面又は平面で構成され、後面が異なる曲面で構成されている請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記ロービーム光源ユニットはロービーム配光のホットゾーンを含む中央領域を照明する集光ロービーム光源ユニットと、前記中央領域よりも広い広域領域を照明する拡散ロービーム光源ユニットを備え、前記投影レンズの前面は一様な曲面又は平面で構成され、前記集光ロービーム光源ユニットのロービームレンズ部と、前記拡散ロービーム光源ユニットのロービームレンズ部の後面が異なる曲面で構成されている請求項２に記載の車両用灯具。
5. 前記ハイビーム光源ユニットは、選択的に発光することが可能な複数の発光素子を備え、各発光素子から出射された光を前記ハイビームレンズ部により所要の配光で投影する第１ハイビーム光源ユニットと、１つの発光素子から出射されかつリフレクタにより収束反射された光を前記ハイビームレンズ部により所要の配光で投影する第２ハイビーム光源ユニットのいずれかで構成され、これら第１ハイビーム光源ユニットと第２ハイビーム光源ユニットの各ハイビームレンズ部の前面は同じ曲面又は平面で構成されている請求項２に記載の車両用灯具。
6. 前記第１ハイビーム光源ユニットのハイビームレンズ部と、前記第２ハイビーム光源ユニットのハイビームレンズ部の後面は異なる曲面で構成される請求項５に記載の車両用灯具。
7. 前記第１ハイビーム光源ユニットは、当該光源ユニットから出射されてハイビームレンズ部に入射される光の入射角を抑制する補正光学部を備え、当該補正光学部は、正の屈折力を有する補正レンズまたは光を収束させる補正リフレクタで構成される請求項６に記載の車両用灯具。
8. 前記第２ハイビーム光源ユニットは、ロービーム配光の上側に付加ハイビーム配光を形成し、さらにその上側にオーバヘッド配光を形成することが可能である請求項６に記載の車両用灯具。
9. 前記第２ハイビーム光源ユニットは複数の光源ユニットで構成され、前記ハイビームレンズ部は前記複数の光源ユニットに対応した複数のハイビームレンズ部を備える請求項６に記載の車両用灯具。
10. 自動車のヘッドランプとして機能する照明ランプユニットとして構成される請求項１ないし９のいずれかに記載の車両用灯具。
    

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