JP2017010634A - レンズ体及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】金属蒸着を省略でき、反射損失を抑制するレンズ体及び車両用灯具を提供する。
【解決手段】光源の前方に配置されるレンズ体４０であって、光源２６からの光のうち光源２６の光軸ＡＸ₂₆に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折してレンズ体４０内部に入射する入射面４２と、光源２６からの光を内面反射する第１反射面４４と、第１反射面４４からの反射光の少なくとも一部を内面反射する第２反射面４６を備えている。前端部は、凸レンズ面である出射面４８を含み、第２反射面４６は、出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍から後方に向かって延びており、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光のうち第２反射面４６の前端縁４６ａによって一部遮光された光及び第２反射面４６で内面反射された光が出射面４８から前方に照射され、上端縁に第２反射面４６の前端縁によって規定されるカットオフラインを含む所定配光パターンを形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、レンズ体及び車両用灯具に係り、特に、光源の前方に配置され、当該光源からの光を制御して所定配光パターンを形成するように構成されたレンズ体及びこれを用いた車両用灯具に関する。

従来、光源の前方に配置され、当該光源からの光を制御して上端縁にカットオフラインを含む所定配光パターンを形成するように構成されたレンズ体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載のレンズ体２２０（車両用灯具２００）の縦断面図である。

図１０に示すように、特許文献１に記載のレンズ体２２０は半導体発光素子を有する光源２１０の前方に配置されたレンズ体で、その表面は、発光面を上向きにした姿勢で配置された光源２１０を上方から覆う半球形状の入射面２２１、入射面２２１からレンズ体２２０内部に入射する光源２１０からの光の進行方向に配置された第１反射面２２２、第１反射面２２２の下端縁から前方に向かって延びる第２反射面２２３、凸レンズ面２２４等を含んでいる。

特許第４０４７１８６号公報

しかしながら、上記構成のレンズ体２２０（車両用灯具２００）においては、次の課題がある。

すなわち、第１反射面２２２及び第２反射面２２３がレンズ体２２０の表面に施された金属蒸着により形成された反射面（反射率が最高で９５％程度）として構成されているため、当該金属蒸着により形成された反射面２２２、２２３で反射損失（光損失）が生じる結果、光利用効率が低下するという問題がある。また、金属蒸着を施すための設備、工程、金属材料等が必要となるため、コストアップを招くという問題、金属蒸着により形成された反射面２２２、２２３（反射膜）の耐久性が低いという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コストアップ等の要因となる金属蒸着を省略でき、かつ、反射損失（光損失）が生ずるのを抑制することができるレンズ体及びこれを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源の前方に配置されるレンズ体であって、後端部及び前端部を含み、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が前記前端部から出射して前方に照射されることにより、上端縁にカットオフラインを含む所定配光パターンを形成するレンズ体において、前記光源からの光のうち前記光源の光軸に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折して前記レンズ体内部に入射する入射部と、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光を内面反射する第１反射面と、前記第１反射面で内面反射された光の少なくとも一部を内面反射する第２反射面と、を備えており、前記光源の光軸は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光の前記第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように、鉛直軸に対して傾斜しており、前記前端部は、凸レンズ面である出射面を含み、前記第２反射面は、前記出射面の焦点近傍から後方に向かって延びた反射面として構成されており、前記入射部から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源からの光のうち前記第２反射面の前端縁によって一部遮光された光及び前記第２反射面で内面反射された光が前記出射面から出射して前方に照射されることにより、上端縁に前記第２反射面の前端縁によって規定されるカットオフラインを含む前記所定配光パターンを形成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、コストアップ等の要因となる金属蒸着を省略でき、かつ、反射損失（光損失）が生ずるのを抑制することができるレンズ体を提供することができる。

これは、第１に、光源からの光のうち光源の光軸に対して所定角度範囲の光（例えば、±６０°の範囲の相対強度が高い光）が集光する方向に屈折してレンズ体内部に入射するため、当該所定角度範囲の光の第１反射面に対する入射角を臨界角以上とすることができること（当該所定角度範囲の光を全反射させることができること）、第２に、レンズ体内部に入射した光源からの光（屈折光）の第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように（当該屈折光が全反射するように）、光源の光軸が鉛直軸に対して傾斜していることによるものである。

また、請求項１に記載の発明によれば、上端縁にカットオフラインを含む所定配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン、フォグランプ用配光パターン）を形成することができるレンズ体を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１反射面は、当該第１反射面で内面反射された前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記出射面の焦点近傍に集光するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、所定配光パターン中のカットオフライン付近を相対的に明るくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１反射面は、第１焦点が前記出射面の焦点近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記入射部から前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光である屈折光を逆方向に延長した場合の交点である仮想焦点近傍に設定された楕円形状の反射面として構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、請求項３と同様の効果を奏することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記出射面は、当該出射面の焦点近傍を通過した光が、少なくとも鉛直方向に関し、車両前後方向に延びる基準軸と略平行となる方向に出射するように、その面形状が構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記第１反射面の第１焦点と第２焦点の間の距離及び離心率は、前記第１反射面で内面反射されて前記出射面の焦点近傍に集光する前記光源からの光が前記出射面によって捕捉されるように、定められていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、前記第１反射面の基準軸は、前記第１反射面で内面反射されて前記出射面の焦点近傍に集光する前記光源からの光が前記出射面によって捕捉されるように、前記出射面の焦点近傍を中心として車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜していることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記第２反射面は、前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源の前端点からの光のうち前記第２反射面で内面反射された光が前記出射面によって捕捉されるように、車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜していることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第２反射面は、前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源の中央点及び前端点からの光のうち前記第２反射面の前端縁によって一部遮光され、前記出射面から出射して前方に照射される光を遮らないように、車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜していることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、出射面によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

請求項９に記載の発明は、光源の前方に配置されるレンズ体であって、後端部及び前端部を含み、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が前記前端部から出射して前方に照射されることにより、所定配光パターンを形成するレンズ体において、前記光源からの光のうち前記光源の光軸に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折して前記レンズ体内部に入射する入射部と、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光を内面反射する第１反射面と、を備えており、前記光源の光軸は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光の前記第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように、鉛直軸に対して傾斜しており、前記前端部は、凸レンズ面である出射面を含み、前記入射部から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源からの光が前記出射面から出射して前方に照射されることにより、前記所定配光パターンを形成することを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、コストアップ等の要因となる金属蒸着を省略でき、かつ、反射損失（光損失）が生ずるのを抑制することができるレンズ体を提供することができる。

これは、第１に、光源からの光のうち光源の光軸に対して所定角度範囲の光（例えば、±６０°の範囲の相対強度が高い光）が集光する方向に屈折してレンズ体内部に入射するため、当該所定角度範囲の光の第１反射面に対する入射角を臨界角以上とすることができること（当該所定角度範囲の光を全反射させることができること）、第２に、レンズ体内部に入射した光源からの光（屈折光）の第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように（当該屈折光が全反射するように）、光源の光軸が鉛直軸に対して傾斜していることによるものである。

また、請求項９に記載の発明によれば、所定配光パターン（例えば、ハイビーム用配光パターン）を形成することができるレンズ体を提供することができる。

本発明は、次のように特定することもできる。

請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ体と、前記光源と、を備えた車両用灯具。

本発明によれば、コストアップ等の要因となる金属蒸着を省略でき、かつ、反射損失（光損失）が生ずるのを抑制することができるレンズ体及びこれを備えた車両用灯具を提供することが可能となる。

（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０の側面図、（ｂ）部分拡大図である。 車両用灯具１０（レンズ体４０）により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成されるロービーム用配光パターンＰの例である。 （ａ）レンズ体４０の上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）斜視図、（ｄ）側面図である。 発光装置２０（波長変換部材２６）からの光がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた縦断面図である。 （ａ）（ｂ）レンズ体４０の部分拡大図である。 光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた縦断面図である。 光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた縦断面図である。 光源２６（波長変換部材２６の光源後端点２６ｃ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた縦断面図である。 光源２６からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた横断面図である。 特許文献１に記載のレンズ体２２０（車両用灯具２００）の縦断面図である。

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。

図１（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０の側面図、図１（ｂ）は部分拡大図である。図２は、車両用灯具１０（レンズ体４０）により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成されるロービーム用配光パターンＰの例である。

本実施形態の車両用灯具１０は、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成する灯具ユニットで、図１（ａ）に示すように、発光装置２０、レンズ体４０等を備えている。

発光装置２０は、図１（ｂ）に示すように、半導体レーザー素子２２、集光レンズ２４、波長変換部材２６等を備えている。半導体レーザー素子２２、集光レンズ２４、波長変換部材２６は、発光装置２０の光軸ＡＸ₂₀に沿ってこの順に配置されている。

半導体レーザー素子２２は、青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザー光を放出するレーザーダイオード等の半導体レーザー光源で、例えば、CANタイプのパッケージに実装、封止されている。半導体レーザー素子２２は、ホルダ等の保持部材２８に保持されている。半導体レーザー素子２２に代えて、ＬＥＤ素子等の半導体発光素子を用いてもよい。

集光レンズ２４は、半導体レーザー素子２２からのレーザー光を集光させるためのレンズで、半導体レーザー素子２２と波長変換部材２６との間にホルダ等の保持部材２８に保持された状態で配置されている。

波長変換部材２６は、集光レンズ２４によって集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材で、例えば、発光サイズが0.4×0.8mmの矩形板状の蛍光体によって構成されている。図１（ａ）、図１（ｂ）中、波長変換部材２６は、長手方向（0.8mmの辺）が紙面に直交する方向となるように配置されている。

波長変換部材２６は、半導体レーザー素子２２から離間した位置（例えば、５〜１０ｍｍ離間した位置）にホルダ等の保持部材２８に保持された状態で配置されている。

集光レンズ２４で集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光を受けた波長変換部材２６は、これを透過する青色域のレーザー光と青色域のレーザー光による発光（黄色光）との混色による白色光（疑似白色光）を放出する光源として機能する。以下、波長変換部材２６のことを光源２６とも称する。

発光装置２０（波長変換部材２６）は、図１（ａ）に示すように、レンズ体４０の入射面４２から離間した位置（例えば、レンズ体４０の入射面４２から０．１ｍｍ離間した位置）に、ヒートシンク等の保持部材３０に保持されている。

光源２６の光軸ＡＸ₂₆（発光装置２０の光軸ＡＸ₂₀と一致する）は、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光が第１反射面４４で内面反射されるように、鉛直軸Ｖに対して角度θ１傾斜している。

図３（ａ）はレンズ体４０の上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は斜視図、図３（ｄ）は側面図である。図４は、発光装置２０（波長変換部材２６）からの光がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図である。

レンズ体４０は、光源２６の前方に配置されるレンズ体であって、図３及び図４に示すように、後端部４０ＡＡ及び前端部４０ＢＢを含み、後端部４０ＡＡ（入射面４２）からレンズ体４０内部に入射した光源２６からの光Ｒａｙ₂₆が前端部４０ＢＢ（出射面４８）から出射して前方に照射されることにより、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成する中実のレンズ体として構成されている。レンズ体４０の材料は、ガラスであってもよいし、それ以外のアクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂であってもよい。

レンズ体４０の後端部４０ＡＡは、入射面４２（本発明の入射部に相当）及び第１反射面４４を含んでいる。レンズ体４０の前端部４０ＢＢは、凸レンズ面である出射面４８を含んでいる。レンズ体４０の後端部４０ＡＡと前端部４０ＢＢとの間には、第２反射面４６が配置されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、レンズ体４０の部分拡大図である。図６は、光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図である。

図５（ｂ）に示すように、入射面４２は、光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ）からの光Ｒａｙ_26aのうち所定角度範囲の光（例えば、光源２６の光軸ＡＸ₂₆に対して±６０°の範囲の相対強度が高い光）が集光する方向に屈折してレンズ体４０内部に入射する面で、例えば、光源２６の発光面（図５（ｂ）中、光源前端点２６ｂと光源後端点２６ｃとを結ぶ直線参照）に対して平行な平面形状（又は曲面形状）の面として構成されている。もちろん、これに限らず、入射面４２は、基準軸ＡＸ₄₀を含む鉛直面（及びこれに平行な平面）による断面形状が直線形状、かつ、基準軸ＡＸ₄₀に直交する平面による断面形状が光源２６に向かって凹の円弧形状の面であってもよいし、それ以外の面であってもよい。基準軸ＡＸ₄₀に直交する平面による断面形状は、ロービーム用配光パターンＰの左右方向の分布を考慮した形状とされている。

第１反射面４４は、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光を内面反射（全反射）する面で、当該第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に集光するように、その面形状が構成されている。これにより、ロービーム用配光パターンＰ中のカットオフライン付近を相対的に明るくすることができる。

具体的には、第１反射面４４は、第１焦点Ｆ１₄₄が出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に設定され（図６参照）、かつ、第２焦点Ｆ２₄₄が入射面４２からレンズ体４０内部に入射した光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ）からの光である屈折光を逆方向に延長した場合の交点である仮想焦点Ｆ_V（図５（ｂ）参照）近傍に設定された楕円形状（これに類する自由曲面等を含む。略楕円形状ともいえる。）の反射面で、その離心率は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。第１反射面４４の水平断面形状は、鉛直断面形状と異なり、ロービーム用配光パターンＰの左右方向の広がりを考慮した形状とされている。

第１反射面４４の第１焦点Ｆ１₄₄と第２焦点Ｆ２₄₄の間の距離（又は長軸長さ）及び離心率は、第１反射面４４で内面反射されて出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に集光する光源２６からの光が出射面４８によって捕捉されるように、定められている。これにより、出射面４８によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）は、第１反射面４４で内面反射されて出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に集光する光源２６からの光が出射面４８によって捕捉されるように、出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍を中心として車両前後方向に延びる基準軸ＡＸ₄₀に対して角度θ２傾斜している（図６参照）。これにより、第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）を基準軸ＡＸ₄₀に対して傾斜させない場合（つまり、角度θ２＝0°の場合）と比べ、出射面４８のサイズを小さくでき、かつ、出射面４８により多くの光を捕捉させることができる。

第２反射面４６は、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光の少なくとも一部を内面反射する面で、例えば、出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍から後方に向かって水平に延びた（又は後方斜め下方に向かって延びた）平面形状の反射面として構成されている。

第２反射面４６の前端縁４６ａは、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光（によって出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に形成される像）の一部を遮光してロービーム用配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を形成するエッジ形状を含んでおり、出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に配置されている。

基準軸ＡＸ₄₀（又は水平面）に対する第２反射面４６の傾斜角度θ３（図示せず）は、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光のうち第２反射面４６に入射する光が当該第２反射面４６で内面反射され、かつ、その反射光が出射面４８に高効率で取り込まれるように定められる。これにより、出射面４８によってより多くの光を捕捉できるため、光利用効率が向上する。

特に、角度θ３は、入射面４２からレンズ体４０内部に入射して第１反射面４４で内面反射された光源２６（波長変換部材２６の光源前端点２６ｂ）からの光のうち第２反射面４６で内面反射された光が出射面４８によって十分捕捉され得る角度が望ましい。図７は光源２６（波長変換部材２６の光源前端点２６ｂ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図、図８は光源２６（波長変換部材２６の光源後端点２６ｃ）からの光が入射面４２で集光する方向に屈折してレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図である。

さらに、角度θ３は、レンズ体４０内部に入射して第１反射面４４で内面反射された光源２６（波長変換部材２６の光源中心点２６ａ及び光源前端点２６ｂ）からの光のうち第２反射面４６の前端縁４６ａによって一部遮光され、出射面４８から出射して前方に照射される光が遮られない角度が望ましい。

本実施形態では、以上を考慮して角度θ３＝0°を採用している。

出射面４８は前方に向かって凸のレンズ面で、第１反射面４４で全反射された光源２６からの光によって出射面４８の焦点Ｆ₄₈近傍に形成される光度分布（光源像）を車両前方に投影する。

出射面４８の焦点Ｆ₄₈と第１反射面４４の第１焦点Ｆ１₄₄とは一致している。したがって、鉛直方向では、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光は、第１反射面４４により第１焦点Ｆ１₄₄に集光し、出射面４８から平行光として出射して車両前方に照射される（図６〜図８参照）。一方、水平方向では、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光は、第１反射面４４によって内面反射されて出射面４８から左右に拡散する光として出射して車両前方に照射される（図９参照）。

図４に示すように、入射面４２からレンズ体４０内部に入射して第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光のうち第２反射面４６の前端縁４６ａによって一部遮光された光及び第２反射面４６で内面反射された光が出射面４８から出射して前方に照射される。その際、第２反射面４６によって一部遮光された光は出射面４８（主に基準軸ＡＸ₄₀より下の面）から出射し、一方、第２反射面４６で内面反射された光は出射面４８（主に基準軸ＡＸ₄₀より上の面）から出射して路面方向に向かう。すなわち、第２反射面４６で内面反射された光は、第２反射面４６の前端縁４６ａを境に折り返されてカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３以下に重畳される形となる。これにより、上端縁に第２反射面４６の前端縁４６ａによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰが形成される。

本実施形態によれば、コストアップ等の要因となる金属蒸着を省略でき、かつ、反射損失（光損失）が生ずるのを抑制することができるレンズ体４０及びこれを備えた車両用灯具１０を提供することができる。

これは、第１に、光源２６からの光のうち所定角度範囲の光（例えば、光源２６の光軸ＡＸ₂₆に対して±６０°の範囲の相対強度が高い光）が集光する方向に屈折してレンズ体４０内部に入射するため、当該所定角度範囲の光の第１反射面４４に対する入射角を臨界角以上とすることができること（当該所定角度範囲の光を全反射させることができること）、第２に、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光（屈折光）の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となるように（当該屈折光が全反射するように）、光源２６の光軸ＡＸ₂₆が鉛直軸Ｖに対して角度θ１傾斜していること、によるものである。

角度θ１は、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光（屈折光）の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となるように考慮された角度である。角度θ１は、レンズ体４０の材料（屈折率）、出射面４８の形状（サイズ、焦点位置Ｆ₄₈等）、第１反射面４４の形状（長軸長さ、基準軸ＡＸ₄₀に対する第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）の傾斜角度θ２）等に応じて変動する。そのため、角度θ１を具体的な数値等で表すのは困難である。

しかしながら、例えば、所定のシミュレーションソフトウエアを用いて、レンズ体４０の材料（屈折率）、出射面４８の形状（サイズ、焦点位置Ｆ₄₈等）、第１反射面４４の形状（長軸長さ、基準軸ＡＸ₄₀に対する第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）の傾斜角度θ２）等のうち、少なくとも１つを変更（調整）し、変更するごとに、入射面４２からレンズ体４０内部に入射した光源２６からの光（例えば、光源中心点２６ａからの光線群）の光路を確認（追跡）することで、レンズ体４０内部に入射した光源２６からの光（屈折光）の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となる角度θ１を見出すことができる。

本出願の発明者は、光源２６からの光のうち光源２６の光軸ＡＸ₂₆に対して±６０°の範囲の光が集光する方向に屈折してレンズ体４０内部に入射する場合に、当該レンズ体４０内部に入射した屈折光の第１反射面４４に対する入射角が臨界角以上となり、かつ、出射面４８によって捕捉される光がより多くなる条件を求めるためにシミュレーションを行った。

その結果、レンズ体４０の材料をガラスとした場合、出射面４８の焦点Ｆ₄₈と出射面４８の中心（頂点）との間の距離＝15.2 mm、第１反射面４４の長軸長さ＝20 mm、角度θ１＝42.5°、角度θ２＝8.5°としたときに、ほぼ満足できる結果が得られた。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、本発明を、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成するように構成されたレンズ体４０に適用した例について説明したが、これに限らず、例えば、フォグランプ用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体や、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体やそれ以外のレンズ体に適用することもできる。ハイビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体は、例えば、レンズ体４０から第２反射面４６を省略し、第１反射面４４等の面形状を調整することで実現できる。

また、上記実施形態では、第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）を基準軸ＡＸ₄₀に対して角度θ２傾斜させたが、これに限らず、第１反射面４４の基準軸ＡＸ₄₄（長軸）を基準軸ＡＸ₄₄に対して傾斜させなくてもよい（つまり、角度θ２＝0°でもよい）。このようにしても、出射面４８のサイズを大きくすることで、第１反射面４４で内面反射された光源２６からの光を効率よく取り込むことができる。

上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…車両用灯具、２０…発光装置、２２…半導体レーザー素子、２４…集光レンズ、２６…波長変換部材（光源）、２６ａ…光源中心点、２６ｂ…光源前端点、２６ｃ…光源後端点、２８、３０…保持部材、４０…レンズ体、４０ＡＡ…後端部、４０ＢＢ…前端部、４２…入射面、４４…第１反射面、４６…第２反射面、４６ａ…前端縁、４８…出射面

Claims (10)

1. 光源の前方に配置されるレンズ体であって、後端部及び前端部を含み、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が前記前端部から出射して前方に照射されることにより、上端縁にカットオフラインを含む所定配光パターンを形成するレンズ体において、
   前記光源からの光のうち前記光源の光軸に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折して前記レンズ体内部に入射する入射部と、
   前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光を内面反射する第１反射面と、
   前記第１反射面で内面反射された光の少なくとも一部を内面反射する第２反射面と、
   を備えており、
   前記光源の光軸は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光の前記第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように、鉛直軸に対して傾斜しており、
   前記前端部は、凸レンズ面である出射面を含み、
   前記第２反射面は、前記出射面の焦点近傍から後方に向かって延びた反射面として構成されており、
   前記入射部から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源からの光のうち前記第２反射面の前端縁によって一部遮光された光及び前記第２反射面で内面反射された光が前記出射面から出射して前方に照射されることにより、上端縁に前記第２反射面の前端縁によって規定されるカットオフラインを含む前記所定配光パターンを形成するレンズ体。
2. 前記第１反射面は、当該第１反射面で内面反射された前記光源からの光が、少なくとも鉛直方向に関し、前記出射面の焦点近傍に集光するように、その面形状が構成されている請求項１に記載のレンズ体。
3. 前記第１反射面は、第１焦点が前記出射面の焦点近傍に設定され、かつ、第２焦点が前記入射部から前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光である屈折光を逆方向に延長した場合の交点である仮想焦点近傍に設定された楕円形状の反射面として構成されている請求項２に記載のレンズ体。
4. 前記出射面は、当該出射面の焦点近傍を通過した光が、少なくとも鉛直方向に関し、車両前後方向に延びる基準軸と略平行となる方向に出射するように、その面形状が構成されている請求項２又は３に記載のレンズ体。
5. 前記第１反射面の第１焦点と第２焦点の間の距離及び離心率は、前記第１反射面で内面反射されて前記出射面の焦点近傍に集光する前記光源からの光が前記出射面によって捕捉されるように、定められている請求項３又は４に記載のレンズ体。
6. 前記第１反射面の基準軸は、前記第１反射面で内面反射されて前記出射面の焦点近傍に集光する前記光源からの光が前記出射面によって捕捉されるように、前記出射面の焦点近傍を中心として車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜している請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ体。
7. 前記第２反射面は、前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源の前端点からの光のうち前記第２反射面で内面反射された光が前記出射面によって捕捉されるように、車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜している請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ体。
8. 前記第２反射面は、前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源の中央点及び前端点からの光のうち前記第２反射面の前端縁によって一部遮光され、前記出射面から出射して前方に照射される光を遮らないように、車両前後方向に延びる基準軸に対して傾斜している請求項７に記載のレンズ体。
9. 光源の前方に配置されるレンズ体であって、後端部及び前端部を含み、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光が前記前端部から出射して前方に照射されることにより、所定配光パターンを形成するレンズ体において、
   前記光源からの光のうち前記光源の光軸に対して所定角度範囲の光が集光する方向に屈折して前記レンズ体内部に入射する入射部と、
   前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光を内面反射する第１反射面と、
   を備えており、
   前記光源の光軸は、前記レンズ体内部に入射した前記光源からの光の前記第１反射面に対する入射角が臨界角以上となるように、鉛直軸に対して傾斜しており、
   前記前端部は、凸レンズ面である出射面を含み、
   前記入射部から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で内面反射された前記光源からの光が前記出射面から出射して前方に照射されることにより、前記所定配光パターンを形成するレンズ体。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ体と、前記光源と、を備えた車両用灯具。