JP5481764B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に係り、特に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源とし、ＬＥＤ光源からの光をライトガイド（内部反射させる反射面を有するレンズ体）を用いた光学系により配光制御し、例えばすれ違い光（ロービーム）用の配光パターンの照明光を照射する車両用灯具に関する。

特許文献１には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とし、ＬＥＤの光をライトガイドを使用して配光制御する車両用灯具が開示されている。図１２は、その車両用灯具の構成を示した鉛直断面図である。同図に示すように光源１００の発光素子１００ａが車両上向きに配置され、光源１００の上方にライトガイド１０２が配置される。ライトガイド１０２は、光源１００からの光がライトガイド１０２内部に進入する車両下方側の入射面１０４と、入射面１０４から内部に進入した光が車両前方に反射する車両後方側の反射面１０６と、反射面で反射した光がライトガイド１０２外部に出射する車両前方側の出射面１０８とから構成されている。

特開２００８−７８０８６号公報

ところで、上記のようなライトガイドを用いた車両用灯具は、基本的にライトガイドによってＬＥＤ光源を拡大投影することによって所定配光パターンの照明光を形成している。そのため、ＬＥＤ光源の光放出面の各点から放出される光に色度のバラツキ（色ムラ）があると、その色ムラがライトガイドから照射される照明光にそのまま現れてしまい、照明光に色ムラが生じる。一般にＬＥＤ光源は光放出面の端部において色ムラを生じ易く、配光パターンの境界部分に色ムラが発生する。照明光に色ムラが生じると、同一色の物体を照明した場合であっても位置によって色の見え方が異なり、演色性が悪くなるという問題がある。そのため、照明光の色度の均一化を実現するために、光源の色ムラに関する管理条件を厳しく設定する必要があり、光源の量産化、コスト低減の妨げになるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ光源からの光をライトガイド（内部反射させる反射面を有するレンズ体）を通じて所定の配光パターンの照明光として照射する車両用灯具において、ＬＥＤ光源の色ムラによって主に配光パターンの境界部分に生じる照明光の色ムラをライトガイドの配光制御よって軽減し、演色性の良い色ムラの少ない照明光を形成するとともに、ＬＥＤ光源の色ムラに対する管理条件を緩和し、光源の量産化にける歩留まり向上、コスト低減を図る車両用灯具を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具は、複数波長の可視光を発するとともに光放出面の端部に色ムラを有するＬＥＤ光源と、入射面、反射面及び出射面を有するレンズ体であって、前記入射面より前記レンズ体内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの光を前記反射面で所定方向に反射して前記出射面から前記レンズ体外部に出射するレンズ体と、を備え、前記レンズ体を通って前記レンズ体外部に照射される前記ＬＥＤ光源からの光により前記ＬＥＤ光源の光放出面を拡大投影して所定配光パターンの照明光を形成する車両用灯具において、前記ＬＥＤ光源が、発光ダイオード素子と波長変換材料を含むＬＥＤ光源であり、前記反射面は、前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光を前記配光パターンの境界及び配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射するとともに、前記ＬＥＤ光源の端部以外の光放出点から放出された光を前記配光パターンの境界よりも前記配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射するように形成され、前記レンズ体は、前記入射面より前記レンズ体内部に入射した前記ＬＥＤ光源の前記端部からの光を、前記配光パターンの境界近傍に照射するとともに、前記入射面と前記出射面のうち少なくとも一方により屈折される屈折光路を有し、前記反射面は、前記屈折光路を通る光が反射する屈折光路反射部を備え、前記屈折光路反射部は、前記屈折光路を通って色分離した全ての波長域の光を、前記配光パターンの境界上もしくは配光パターン内に向かって前記レンズ体の出射面から出射するように形成され、該屈折光路反射部により前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光が前記配光パターンの境界及び配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射され、これにより前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光を前記ＬＥＤ光源の光放出面上の端部以外の前記光放出点から放出された光に重ね合わせるように形成され、前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光と、前記ＬＥＤ光源の光放出面上の端部以外の前記光放出点から放出された光とが重ね合わせられた前記配光パターン内の色が、白色であり、前記配光パターンのＶライン上の光の色度に対するＣＩＥｘｙ色度図上での色度ｘ、ｙの変化量Δｘ、Δｙであって、車両正面方向から歩道側２０度方向までの変化量および３０度方向の変化量が、Δｘを０．０１以下、Δｙを０．０３以下として混色している、ことを特徴としている。

本発明によれば、ＬＥＤ光源の端部から放出された光がＬＥＤ光源の端部以外の点から放出された光に混ぜ合わされ、ＬＥＤ光源の端部における色ムラによる照明光の色ムラが軽減される。
また、本発明は、レンズ体の色分散によって配光パターンの境界に生じる色にじみを防止する構成を有し、その構成によってレンズ体の色分散による照明光の色ムラと、ＬＥＤ光源の色ムラによる照明光の色ムラとを併せて防止する。更に、本発明は、ＬＥＤ光源に発光ダイオード素子と波長変換材料を用いた態様を示し、このようなＬＥＤ光源では端部において色ムラが生じ易いため、本発明のような態様でＬＥＤ光源の色ムラを軽減すると好適である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記配光パターンのＶライン上の光の色度に対するＣＩＥｘｙ色度図上での色度ｘ、ｙの変化量Δｘ、Δｙであって、車両正面方向から歩道側１０度方向の変化量が、Δｘを０．０１以下、Δｙを０．０２以下として混色している、ことを特徴としている。

請求項３に係る車両用灯具は、請求項１、または２に記載の発明において、前記ＬＥＤ光源と前記レンズ体とからなる光源ユニットを複数備え、各光源ユニットの異なる配光パターンを重ね合わせることにより、前記車両用灯具としての配光パターンを形成すると共に、車両正面に対して歩道側の広範囲の領域に照明光を照射することを特徴としている。

本発明によれば、請求項１の光源とレンズ体とからなる光源ユニットを複数使用して１つの車両用灯具として配光パターンを形成するため、色ムラの少ない照明光によって広範囲を照明できる。

請求項４に係る発明は、請求項１、２、または３に記載の発明において、前記レンズ体が、成形したポリカーボネート材からなることを特徴としている。

本発明によれば、ＬＥＤ光源からの光をライトガイド（内部反射させる反射面を有するレンズ体）を通じて所定の配光パターンの照明光として照射する車両用灯具において、ＬＥＤ光源の色ムラがライトガイドの配光制御において緩和され、照明光の色ムラとして現れないため、演色性の良い照明光が得られるとともに、光源の色ムラに対する管理条件が緩和され、光源の量産化における歩留まり向上、コスト低減が図られる。

本発明に係る車両用灯具の概略構成を示した正面図。 本発明に係る車両用灯具の光源ユニットの第１の実施の形態の構成を示した鉛直断面図。 図１の車両用灯具により照射される照明光の配光パターンを示した図。 図１の車両用灯具により発生し得る明暗境界線上の色にじみの説明に使用した図。 図１の車両用灯具により照射される照明光の配光パターン内における色度及び光度の実測値を示した実測値表。 図５の実測値表に基づき色度の分布を示したＣＩＥ表色系の色度図。 図６の色度図の一部を拡大した図。 本発明に係る車両用灯具の第２の実施の形態の構成を示した鉛直断面図。 本発明に係る車両用灯具の第３の実施の形態の構成を示した鉛直断面図。 ＬＥＤ光源の構成を例示した図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。 ＬＥＤ光源の他の実施の形態の構成を例示した図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。 ライトガイドを使用した従来の車両用灯具の構成を示した鉛直断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る車両用灯具を実施するための形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両用灯具の正面図であり、同図における車両用灯具１は、例えば自動車や自動二輪車等におけるすれ違い光（ロービーム）用のヘッドランプに適用されるもので、１つのＬＥＤ光源と１つのレンズ体（ライトガイド）の組合せからなる複数（４つ）の光源ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備えている。これらの光源ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは基本的構成が同一であるが配光パターンが相違しており、各光源ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの出射面から出射される照明光を重ね合わせることで、車両用灯具１の配光パターンとしてすれ違い光（ロービーム）の配光パターンの照明光を照射する構成となっている。同図の車両用灯具では、各光源ユニットが水平方向に一列に配置されているが、各光源ユニットの配置形態はこれに限らず、また、光源ユニットの数も４つに限らず、１つ又は４つ以外の複数であってもよい。

図２は、上記車両用灯具１の１つの光源ユニット２Ａの構成を示した鉛直断面図である。同図に示す光源ユニット２Ａは、耐熱性の高い透明樹脂であるポリカーボネート材により射出形成されたレンズ体１０（ライトガイド）と、ＬＥＤ光源３０等を備えている。

レンズ体１０は、例えば、入射面１２を含む底面１４と、車両後方側（灯具後方側）に配置される反射面１６と、車両前方側に配置される出射面１８と、車両上方側に配置される上面２０と、車両側方両側に配置される図示しない２つの側面とで囲まれた立体形状に形成されている。

入射面１２は、ＬＥＤ光源３０から出射された光がレンズ体１０内部に入射する入射面であり、車両前後方向に関して斜めに傾斜した平面により形成されている。底面１４を構成する他の面は水平な平面で構成されている。

反射面１６は、ＬＥＤ光源３０から出射されて入射面１２によりレンズ体１０内部に入射した光を予め定められた方向へ反射する面であり、例えば、回転放物面系の形状を基調として形成されている。この反射面１６は、内面での全反射によるものでもよいし、全反射されない部分等において外面にアルミニウムなどの金属の反射膜等を形成して鏡面によって反射させるようにしてもよい。

出射面１８は、反射面１６からの反射光が出射する面であり、本実施の形態では車両前後方向に直交する鉛直方向の平面で形成されている。

ＬＥＤ光源３０は、例えば、一つ又は複数のＬＥＤチップをパッケージ化した白色光を出射する光源であり、光を放出する平面状の光放出面３０Ａが略鉛直方向上向きに配置されている。例えば、ＬＥＤチップとして青色発光のＩｎＧａＮ系のＬＥＤチップを用い、図１０に示すように回路基板２０２に実装された当該ＬＥＤチップ２００上に波長変換材料層２０４を平面状に設けたものを用いることができる。波長変換材料層２０４は、例えば公知のＹＡＧ蛍光体をシリコーン樹脂中に分散したものなどが用いられる。これによりＬＥＤチップからの青色と、ＹＡＧ蛍光体に波長変換された黄色（赤色成分および緑色成分を含む光）との混色により白色光を出射する。なお、光放出面３０Ａは平面状に限るものではなく、凸形状をなしたものでもよい。

図１０においては、ＩｎＧａＮ系のＬＥＤチップを所定の間隙をあけて直線状に３個並べたものを用い、ＬＥＤチップ間の間隙部を含むＬＥＤチップ周囲を図１０（Ｂ）および（Ｃ）に示すように波長変換材料層２０４の上面が平面になるように矩形に覆ったものとしている。波長変換材料層を上面平面状に形成するには、例えば液状の透光性樹脂材料に波長変換材料を分散したものを印刷法などにより塗布した後に硬化することで形成できる。

以上のごとく構成された光源ユニット２Ａ、及び、これと同様に構成された光源ユニット２Ｂ〜２Ｄからなる車両用灯具１は、各光源ユニット２Ａ〜２Ｄから照射される照明光を重ね合わせることで、図３に示すようなすれ違い光用の配光パターンを形成する。尚、本実施の形態の車両用灯具１は、左走行用の車両に設置されるヘッドランプであり、右走行用の車両に設置する場合には、車両用灯具１の構成要素が左右反転され、配光パターンも左右反転したパターンとなる。

同図には、車両用灯具１の真正面の方向（基準軸の方向）に対して水平方向の角度を示す（車両用灯具１の水平の高さを示す）Ｈラインと、鉛直方向の角度を示す（左右中央位置を示す）Ｖラインが示されている。

同図に示すように、車両用灯具１の配光パターンＰは、Ｈラインより下向きとなる角度範囲内において、左右方向に広角度範囲の配光領域を有し、Ｖラインよりも右側に約２５度、左側に約６５度となる角度範囲まで照明光が照射されるようになっている。その配光パターンＰの上端縁には、光が照射される明るい領域と、光が照射されない暗い領域との明暗境界を示す明暗境界線（カットオフライン）ＣＬが水平方向に形成され、その明暗境界線ＣＬは、Ｈラインの近傍（例えば下向き０．５７度）に形成される。

また、配光パターンＰは、各光源ユニット２Ａ〜２Ｄごとの配光パターン（配光領域）ＰＡ〜ＰＤを重ね合わせて形成されており、例えば、光源ユニット２Ａは、ＨＶ中心点（Ｈ＝Ｖ＝０度）付近の狭い領域を明るく照明する配光パターンＰＡを形成し、光源ユニット２Ｂ、２Ｃは、配光パターンＰＡを含む中程度の配光パターンＰＢ、ＰＣを形成し、光源ユニット２Ｄは、配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣを含む大きな配光パターンＰＤを形成している。ただし、各光源ユニット２Ａ〜２Ｄがどの配光パターンＰＡ〜ＰＤを形成するかは上記の場合に限らず、また、各光源ユニット２Ａ〜２Ｄの配光パターンＰＡ〜ＰＤも上記の場合に限らない。更に、車両用灯具１としての全体の配光パターンＰも図３に示したものに限るものではなく、光源ユニットの数も４個に限らず３個もしくは２個、あるいは５個以上のものでもよい。

ところで、各光源ユニット２Ａ〜２Ｄは、同様の方法で光学設計が行われており、例えば光源ユニット２Ａの光学設計を行う場合、まず、ＬＥＤ光源３０の光放出面３０Ａから各方向に放出される白色光線（可視光領域の波長からなる光線）に対して、図３に示した配光パターンＰＡが形成されるように、ＬＥＤ光源３０とレンズ体１０の位置関係や、それらの白色光線の目標の照射方向（白色光線をレンズ体１０から出射する際の目標の出射方向）が決められる。そして、光放出面３０Ａから各方向に放出される各白色光線が目標の出射方向となるようにレンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の形状が設定される。本実施の形態では、光放出面３０Ａのうち車両前後方向に関して最後端となる光放出点３０Ｂが明暗境界線ＣＬに拡大投影されることでカットオフラインを形成するように回転放物面形系の反射面１６を設定している。最後端を明暗境界線ＣＬとすれば、光放出面３０Ａのうち最前端からの放出光は明暗境界線ＣＬより下側に向くことになり、Ｈラインより上向きのグレア光を生じないからである。

このような光学設計を行う際に、白色光線の入射面１２や出射面１８での入射角に対する屈折角は、レンズ体１０の材料に応じた屈折率が用いられるとともに、光の波長によって屈折率が異なる場合には、特定の基準波長に対する屈折率（以下、基準屈折率という）が白色光線の波長全域（可視光領域）での一定の屈折率として近似的に用いられる。本実施の形態では、白色光線の波長領域の略中心波長である緑色の波長を基準波長、緑色の波長の屈折率を基準屈折率として、白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定し、図３に示した配光パターンＰＡが得られるようにレンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の形状等の光学設計が行われるものとする。

一方、本実施の形態のようにレンズ体１０を透明樹脂材料にて形成した場合、無機材料であるガラスレンズに比べて光の波長ごとの屈折率の違いが大きい。特に透明性、耐熱性および耐候性に優れたポリカーボネート材で形成した場合、ポリカーボネート材は光の波長ごとの屈折率の違いが大きく、色分散が大きいため、上記のように基準屈折率を想定して図３の配光パターンＰＡが得られるように光学設計を行うと、配光パターンＰＡの明暗境界線ＣＬの角度位置よりも上側に色分散による意図しない色分離した照明領域（色にじみの領域）が形成されてしまうという不具合が生じる。光源ユニット２Ｂ〜２Ｄについても同様の光学設計を行うと、図４のように車両用灯具１としての配光パターンＰの明暗境界線ＣＬの上側全体に意図しない色分離した照明領域Ｑが形成される。ここで、色分散とは、光の分散（dispersion of light）をいい、光がレンズ等に入射したとき、その波長によって屈折率が異なる現象をいう。

すなわち、レンズ体１０は基本的にＬＥＤ光源３０の光放出面３０Ａを拡大投影することによって図３のような配光パターンＰＡを形成するものである。従って、上記のように白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定し、レンズ体１０の色分散を考慮せずに図３の配光パターンＰＡが得られるように光学設計を行った場合、光放出面３０Ａのうち車両前後方向に関して最後端となる光放出点３０Ｂがレンズ体１０全体の焦点となるようにＬＥＤ光源３０の光放出面３０Ａとレンズ体１０との位置関係が決定される。なお、レンズ体１０全体の焦点とは、回転放物面系の反射面１６の焦点位置について入射面１２による屈折による影響を考慮して調整した焦点位置をいう。このとき、その光放出点３０Ｂから各方向に放出された白色光線が、設計目標とする明暗境界線ＣＬの角度方向に略平行な光線として照射される。そして、光放出点３０Ｂより車両前方側の光放出面３０Ａの各点から放出された白色光線が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも下側の角度範囲を照明するように設計される。

これに対し、レンズ体１０で生じる実際の色分散を考慮すると、光放出点３０Ｂから放出された白色光線のうち、入射面１２と出射面１８の両方で屈折しない光路（非屈折光路）を通過するものは、設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に照射されるが、入射面１２又は出射面１８で屈折する光路（屈折光路）を通過するものについては、基準屈折率として用いた緑色の波長の光線（緑色の光線）以外の波長の光線、すなわち、その緑色の波長より長波長側又は短波長側の赤色や青色の光線が、それらの波長の実際の屈折率が基準屈折率と相違するため、レンズ体１０の屈折が生じる面で緑色の光線とは異なる方向に分離される。その結果、赤色や青色の光線の一部が設計目標とした明暗境界線ＣＬよりも上向きの角度方向に照射され、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみを生じさせ、明暗境界線ＣＬの上側に図４のような意図しない照明領域Ｑを形成する。この照明領域Ｑは、配光パターンの色度の均一性を阻害する（色ムラを生じさせる）とともに、Ｈラインより上向きの光を生じさせるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、上記のように白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定して色分散を考慮せずに設計される光源ユニット２Ａの基本的な構成、すなわち、ＬＥＤ光源３０とレンズ体１０との位置関係やレンズ体１０の構成等（入射面１２、反射面１６及び出射面３８の形状等）に対して、以下のように光放出面３０Ａの光放出点３０Ｂから放出された白色光線について色分散（波長ごとの屈折率の相違）を考慮し、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみ（意図しない照明領域Ｑ）が生じないようにレンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の形状に調整（補正）が施されている。

尚、ポリカーボネート材は、白色光線の波長領域（可視光の波長領域）である約３８０〜７８０ｎｍの範囲において、波長が長くなるほど屈折率が小さくなるという特性を有しており、例えば、青色の波長４３５．８ｎｍに対して屈折率１．６１１５、緑色の波長５４６．１ｎｍに対して屈折率１．５８５５、青色の波長７０６．５ｎｍに対して屈折率１．５７６となっている。このとき、レンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の基本的形状の設計時には、例えば、基準波長の光として使用する緑色の光の波長が上記の５４６．１ｎｍが用いられ、基準屈折率が、１．５８５５に設定される。また、レンズ体１０の色分散の問題に対して考慮すべき光の波長範囲のうち、最も長い波長を、例えば上記の波長７０６．５ｎｍのような赤色の光の波長として、最も短い波長を、例えば上記の波長４３５．８ｎｍのような青色の光の波長としてレンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の基本的形状に対する調整が施されるものとし、以下において、緑色の光線、赤色の光線、青色の光線のように色を指定して記載する光は、これらの波長の光を示すものとする。ただし、これらの具体的に示した各波長の値は適宜変更である。

また、本実施の形態では、レンズ体１０の入射面１２、反射面１６及び出射面１８の基本的な形状に対する調整は、反射面１６の調整のみによって行われたものであり、入射面１２及び出射面１８の形状はいずれも基準屈折率を想定して図３の配光パターンＰＡが得られるように設計された際の面形状（平面）に固定され、反射面１６は、例えば、基本的な形状として求められた回転放物面に対して調整が施されたものである。

更に、本実施の形態のレンズ体１０の出射面１８は、上記のように略鉛直方向の平面で形成されている。反射面１６から明暗境界線ＣＬの近傍方向に反射される光は略水平に照射するものであるから出射面１８による屈折は小さく、色分散の程度も小さくなる。そこで、説明を簡単にするために、出射面１８により色分散および色分離が生じないものとし、出射面１８から出射される光線の方向は、反射面１６で反射された光線の方向に等しいものとする。

以下、レンズ体１０の形状調整について説明する。図２のレンズ体１０は、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみ（意図しない照明領域Ｑ）が生じないように波長ごとの屈折率の相違による色分散が考慮されてレンズ体１０の反射面１６の形状に調整（補正）が施されたものである。同図には、ＬＥＤ光源３０の最後端の光放出点３０Ｂから放出された白色光線のうち、入射面１２に垂直に入射（入射角０度）する白色光線Ｘ１と、その白色光線Ｘ１より車両前方側と車両後方側で入射面１２に斜めに入射する白色光線Ｘ２、Ｘ３の基本屈折率での光路（白色光線の波長全域で屈折率が一定の基本屈折率とした場合の光路）が実線で例示されている。同図に示すように、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから放出された各々の白色光線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は、入射面１２からレンズ体１０内部に進入し、反射面１６で反射された後、出射面１８からレンズ体１０外部に照射される。図２において、白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定し、色分散を考慮しない場合の白色光線Ｘ１、Ｘ２およびＸ３に対応する光路を一点鎖線にて光路ＣＬＤ１、ＣＬＤ２およびＣＬＤ３として記載している。ＣＬＤ１はＸ１と同一光路であり、ＣＬＤ２およびＣＬＤ３はＣＬＤ１と平行な光線を出射面１８から外部に照射するものとしている。このような光路ＣＬＤ１、ＣＬＤ２およびＣＬＤ３は、反射面１６として光放出点３０Ｂ(厳密には、入射面１２による屈折を考慮した光放出点３０Ｂよりも僅かに図面斜め左下方向の位置)の位置を焦点とした回転放物面反射面とすることにより得ることができる。この形状を基本的形状とする。尚、一点鎖線で示す光路ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、ＣＬＤ３は、白色光線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に出射面１８から出射されるための光路を示し、上記のように明暗境界線ＣＬの近傍方向への光線は出射面１８で屈折しないため、それらの光路ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、ＣＬＤ３は、反射面１６の位置から出射面１８を介したレンズ体１０外部まで直線で示される。

これに対して、本実施の形態のレンズ体１０は、色分散が考慮されて反射面１６の形状が設定されており、入射面１２に垂直に入射し、レンズ体１０の入射面１２及び出射面１８で屈折が生じない白色光線Ｘ１については、目標の照射方向が、上記と変更なく設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に設定され、同図のように、反射面１６の位置Ｔ１に入射した白色光線Ｘ１が光路ＣＬＤ１に沿った明暗境界線ＣＬの角度方向に反射するように位置Ｔ１での反射面１６の形状（位置及び傾き）が基本的形状と一致したものに形成されている。尚、入射面１２で屈折が生じない白色光線Ｘ１が反射する反射面１６の位置Ｔ１は、反射面１６の上下方向の範囲のうちの略中央となるように入射面１２の角度が設定されている。これによって、反射面１６で反射する全ての光線の入射面１２における入射角（屈折角）の大きさが、できるだけ小さくなるように考慮されており、色分散自体の発生が低減されている。すなわち、位置Ｔ１は、入射面１２で屈折が生じない非屈折光路の反射部であり、上記した基本的形状と一致する。

一方、白色光線Ｘ１よりも車両前方側又は車両後方側に入射面１２に入射し、入射面１２で屈折が生じる白色光線（白色光線Ｘ２、Ｘ３）については、その屈折により生じる色分散（色分離）の大きさに応じて目標の照射方向が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも下向きの角度方向に設定され、同図のように白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定した場合において、反射面１６の位置Ｔ１より上側と下側の位置Ｔ２、Ｔ３に入射した白色光線Ｘ２、Ｘ３（すなわち、緑色の光線）が明暗境界線ＣＬの角度方向（光路ＣＬＤ２、ＣＬＤ３）よりも下向きの角度方向に照射（反射）されるように反射面１６の形状が設計されている。

尚、基本的形状の反射面に対して補正を加えて本実施の形態の反射面１６を設計する方法として、例えば、基本的形状の反射面に対して補正を加えない位置Ｔ１を基準点にして基準点より上側に順に反射面上の点を補正点として設定していくものとする。そして、ある補正点において、反射面１６の傾きが、その補正点に入射した白色光線を補正後の目標の照射方向に反射させるような傾きとなるように補正すると共に、その傾きの補正分の回転を補正点よりも上側の反射面全体に全体加えることによって補正点よりも上側の反射面全体の各点の位置及び傾きをその全体形状を変更することなく補正する。この後、新たな補正点を補正した反射面上に設定して、同じ操作を繰り返す。また、位置Ｔ１よりも下側の反射面にも同様の操作を繰り返す、というような方法が考えられる。ただし、本実施の形態の反射面１６を設計する方法についてはこれに限らない。

具体的に、本実施の形態のレンズ体１０のように色分散を考慮して反射面１６の形状を設計した場合に、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから放出された白色光線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３がレンズ体１０を介して実際にどのように照射されるかについて説明する。

まず、入射面１２に垂直に入射する白色光線Ｘ１は、入射面１２において屈折しないため、そのまま色分散（色分離）を生じることなく、レンズ体１０内部を進行し、反射面１６の位置Ｔ１に入射する。そして、その反射面１６に入射した白色光線Ｘ１は、光路ＣＬＤ１に沿った方向に反射され、設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に照射（出射面１８から出射）される。すなわち、同図の白色光線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の光路は、白色光線の波長全域で一定の基準屈折率と想定した場合の光路であり、基準屈折率は、緑色の光線の屈折率であるため、白色光線Ｘ１に含まれる緑色の光線Ｇ１は、屈折の有無に関係なく、同図に示した白色光線Ｘ１と同じ光路を通過して設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に照射される。また、白色光線Ｘ１に含まれる緑色の波長以外の赤色や青色のような光線も入射面１２（及び出射面１８）での屈折が生じないため、色分離されることなく、白色光線Ｘ１と同じ光路を通過して設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に照射される。従って、光放出点３０Ｂから出射され、入射面１２に対して垂直に入射する白色光線Ｘ１は、白色のまま設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向に照射され、白色の明暗境界線ＣＬを形成する。

一方、入射面１２に対して車両前方側から斜めに入射する白色光線Ｘ２は、入射面１２に入射すると、屈折を生じ色分散によりレンズ体１０内部において色分離を起こす。このとき、レンズ体１０内部において、白色光線Ｘ２に含まれる緑色の光線Ｇ２は、一定の基準屈折率を想定した場合の白色光線Ｘ２と同じ光路を進行して反射面１６の位置Ｔ２に入射する。そして、反射面１６により光路ＣＬＤ２よりも下向きの角度方向に反射され、設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向よりも下向きの角度方向に照射される。

これに対して、白色光線Ｘ２に含まれる赤色の光線Ｒ２（点線）は、基準屈折率（緑色の波長の屈折率）よりも屈折率が小さいため、入射面１２において、緑色の光線Ｇ２よりも小さな屈折角で屈折し、白色光線Ｘ２の光路（緑色の光線Ｇ２の光路）よりも車両前方側となる角度方向の光路を進行し、反射面１６の位置Ｔ２の近傍（上側）に入射する。そして、その赤色の光線Ｒ２は、反射面１６への入射角が白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）よりも大きくなるため、白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）よりも上向きの角度方向に反射される。このとき、赤色の光線Ｒ２が白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）に対してどの程度上向きの角度方向に反射されるかが考慮されて、赤色の光線Ｒ２が設計目標の明暗境界線ＣＬより上向きの角度方向に照射されないように白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）の目標の照射方向が設定され、反射面１６の形状が設定される。従って、赤色の光線Ｒ２は、光路ＣＬＤ２に略沿った角度方向、又は、光路ＣＬＤ２よりも下向きの角度方向に反射面１６で反射される。これにより、赤色の光線Ｒ２が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に出射面１８から出射される。

尚、白色光線Ｘ２に含まれる図示しない青色の光線についても入射面１２で分離され、同図に示す白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）と異なる光路を通過する。ただし、赤色の光線Ｒ２とは反対に白色光線Ｘ２（緑色の光線Ｇ２）よりも下向きの角度方向に出射面１８から出射されるため、赤色の光線Ｒ２が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に照射されることによって、青色の光線も必然的に設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に照射される。

また、入射面１２に対して車両後方側から斜めに入射する白色光線Ｘ３は、入射面１２に入射すると、屈折を生じ色分散によりレンズ体１０内部において色分離を起こす。このとき、レンズ体１０内部において、白色光線Ｘ３に含まれる緑色の光線Ｇ３は、一定の基準屈折率を想定した場合の白色光線Ｘ３と同じ光路を進行して反射面１６の位置Ｔ３に入射する。そして、反射面１６により光路ＣＬＤ３よりも下向きの角度方向に反射され、設計目標の明暗境界線ＣＬの角度方向よりも下向きの角度方向に照射される。

これに対して、白色光線Ｘ３に含まれる青色の光線Ｂ３（点線）は、基準屈折率（緑色の波長の屈折率）よりも屈折率が大きいため、入射面１２において、緑色の光線Ｇ３よりも大きな屈折角で屈折し、白色光線Ｘ３の光路（緑色の光線Ｇ３の光路）よりも車両前方側となる角度方向の光路を進行し、反射面１６の位置Ｔ３の近傍（上側）に入射する。そして、その青色の光線Ｂ３は、反射面１６への入射角が白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）よりも大きくなるため、白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）よりも上向きの角度方向に反射される。このとき、青色の光線Ｂ３が白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）に対してどの程度上向きの角度方向に反射されるかが考慮されて、青色の光線Ｂ３が設計目標の明暗境界線ＣＬより上向きの角度方向に照射されないように白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）の目標の照射方向が設定され、反射面１６の形状が設定される。従って、青色の光線Ｂ３は、光路ＣＬＤ３に略沿った角度方向、又は、光路ＣＬＤ３よりも下向きの角度方向に反射面１６で反射される。これにより、青色の光線Ｂ３が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に出射面１８から出射される。

尚、白色光線Ｘ３に含まれる図示しない赤色の光線についても入射面１２で分離され、同図に示す白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）と異なる光路を通過するが、青色の光線Ｂ３とは反対に白色光線Ｘ３（緑色の光線Ｇ３）よりも下向きの角度方向に出射面１８から出射されるため、青色の光線Ｂ３が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に照射されることによって、赤色の光線も必然的に設計目標の明暗境界線ＣＬよりも上向きとならない角度方向に照射される。

以上のように、本実施の形態の光源ユニット２Ａによれば、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから各方向に放出された白色光線のうち、レンズ体１０において、屈折が生じず、色分散（色分離）が生じない非屈折光路を通過する白色光線Ｘ１のような光線については、明暗境界線ＣＬの角度方向に照射され、白色光によって明瞭な明暗境界線ＣＬが形成される。また、この白色光線Ｘ１による明暗境界線ＣＬの形成によって、明暗境界線ＣＬの色度が白色の範囲に保持される。

一方、屈折が生じ、色分散が生じる屈折光路を通過する白色光線Ｘ２、Ｘ３のような光線については、白色光線の波長全域において一定の基準屈折率を想定した場合の目標の照射方向（緑色の光線の照射方向）が、明暗境界線ＣＬよりも下向きの角度方向に設定され、色分散により緑色の光線よりも上向きの角度方向に照射される赤色や青色の光線が明暗境界線ＣＬの方向、又は、それよりも下向きの角度方向に照射される。すなわち、色分離した波長域の光は明暗境界線ＣＬの下側の配光パターンＰＡ内を照射し、配光パターン内において光放出点３０Ｂ以外の箇所からの照射光等と混色される。従って、明暗境界線ＣＬの上側に色分散により色にじみ（意図しない照明領域Ｑ）が生じる不具合が防止され、照明光の色度のバラツキ（色ムラ）が防止される。

尚、上記説明では、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから放出される光線のみに着目したが、これと同様に、その近傍の光放出点（光放出点３０Ｂよりも車両前方側の光放出点）から放出された白色光線も色分散により色分離して緑色の光線よりも上向きに赤色や青色の光線を生じさせる。しかしながら、上記のように反射面１６の形状を補正することにより、これらの光線も明暗境界線ＣＬよりも下向きに照射されることになるため、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみを生じせる不具合は解消されている。また、光放出点３０Ｂおよびその近傍の光放出点の各々から放出されて色分離した光線は、同一波長域の光線同士が同じ方向に集中して照射されず、拡がりを持って照射せれるとともに他の光放出点から放出された光線等と混色されるため、配光パターンＰＡ内に照明光の色ムラを生じさせない。

ここで、上記のようなレンズ体１０での色分散は、光放出点３０Ｂから図２の鉛直断面内以外の方向に放出された白色光線や、光放出点３０Ｂ以外の光放出点から放出された白色光線についても屈折が生じる光路（屈折光路）を通過するものに対して発生し、色分散によって色分離した各波長域の光線が異なる方向に出射面１８から照射されることになる。基本的に、配光パターンＰＡ内の端縁付近以外の方向に光を照射する光路を通過する白色光線は、色分離した場合でも他の光放出点から放出された光線と重ね合わされて混色され、照明光の色ムラを生じさせない。

一方、配光パターンＰＡの上端縁である明暗境界線ＣＬの方向に光を照射する屈折光路を通過する白色光線のように、配光パターンＰＡの左端、右端、下端の境界の方向に光を照射する屈折光路を通過する白色光線が色分離すると、それらの境界の外側に色分離した光線の一部の波長域の光線（赤色、青色、又は、それらの混色の光）のみが照射され、色にじみ生じさせる可能性がある。

そこで、これらの境界に照射される光線についても、上記の明暗境界線ＣＬの方向に照射される光線に対するのと同様に、色分離した全ての波長域の光線が設計目標とした配光パターンＰＡ内に照射されるように反射面１６を基本的形状の反射面に対して補正し、色分離した光線をその光線と異なる光放出点から放出された光線等と重ね合わせることによって、境界の色にじみの発生を防止することができ、照明光の色ムラを軽減することができる。

尚、配光パターンＰＡの明暗境界線ＣＬを含む境界部分に照射される色分離した光線を単に配光パターンＰＡ内に照射させるようにするだけでなく、色分離した各波長域の光線を広範囲の方向に拡げて照射するようにすると、より効果的に照明光の色ムラを軽減することができる。また、色分離した光線を他の光線によって白色（ＬＥＤ光源の発光色）でより明るく照明される領域に照射させるようにすることによってもより効果的に照明光の色ムラを防止することができる。更に、色分離した各波長域の光線を他の光源ユニット２Ｂ〜２Ｄによって白色で明るく照明されている領域に照射させるようにしてもよい。

また、光源として波長変換材料を用いたＬＥＤ光源を用いて明暗境界を形成する場合、ＬＥＤチップから照射される光束を遮光することなく、できる限り有効に利用して明暗境界を形成するのがエネルギー利用効率の点からも好適である。それゆえ、ＬＥＤ光源３０の端部を明暗境界、特にすれ違い配光用のヘッドランプのＨライン近傍の明暗境界線ＣＬとして利用するのが好ましい。この場合、ＬＥＤ光源３０は図１０に示したようにＬＥＤ端部にまで波長変換材料層を設けているため、ＬＥＤ光源３０の端部においては中央部に比べて色ムラが生じやすい。このことは、ＬＥＤ光源３０をレンズ体１０にて拡大投影する場合において、明暗境界線ＣＬにＬＥＤ光源３０の色ムラをそのまま投影する潜在的な問題点を有することになる。本実施形態においては、上述したように明暗境界線ＣＬに色分散を考慮したレンズ体１０としているので、ＬＥＤ光源３０の端部における色ムラが生じている場合でも、色ムラを低減することが可能となる。

すなわち、上記図１の実施の形態のようにＬＥＤ光源３０の後端部である光放出点３０
Ｂから放出された光は、明暗境界線ＣＬよりも下向きの配光パターンＰＡ内の方向に全体として拡げられて照射され（色分離による光の拡がりと共に、反射面１６の各点で反射された白色光線（緑色の光線）の出射面からの出射方向の拡がり）、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂと異なる光放出点から放出された光と重ね合わされて混色されるため、レンズ体１０の色分散に起因する照明光の色ムラと併せてＬＥＤ光源３０の端部における色ムラに起因する照明光の色ムラも軽減される。そのため、車両用灯具１の照明光の色ムラを防止するために、ＬＥＤ光源３０自体の色ムラに関する条件が緩和され、車両用灯具１のＬＥＤ光源３０として選択可能な光源の種類が拡がるとともに、光源を量産する上で生じる色ムラに関する管理条件も緩和することができる。尚、配光パターンＰＡの左端、右端、下端の境界の方向についても、明暗境界線ＣＬの方向に照射される光線に対するのと同様に、レンズ体１０の色分散による色にじみ（色ムラ）を防止するように反射面１６を基本的形状に対して補正した場合には、それらの境界の方向への光を放出するＬＥＤ光源３０の端部における色ムラに起因した照明光の色ムラも軽減される。

また、説明を判り易くするために、位置Ｔ１にて反射する白色光線Ｘ１を非屈折光路と一致するものとして説明した。非屈折光路の定義とし、厳密な狭義の定義として屈折をまったく生じない光路が望ましい。しかし、前述したように出射面１８の屈折も考慮する必要がある。よって、本明細書において非屈折光路とは、色分散を考慮する必要のないレベルの屈折の小さい基準となる光路、すなわち、広義の意味にて解釈するものとする。

図５は、上記の如く構成した光源ユニット２Ａ〜２Ｄで構成された図２の車両用灯具１の配光パターンＰにおいて、上下方向に関して測定点をＨラインより下向きの１度方向に固定し、水平方向に関して測定点をＶライン上の０度から５度ずつ左方向にずらして０度〜３０度までの測定点Ｌ０〜Ｌ６における色度と光度を実測した結果を数値で示した実測値表である。図６、図７は、その実測値表に基づいて各測定点の色度に関する実測値をＣＩＥ表色系の色度図上に示したものである。尚、本明細書では、色度を表すｘ、ｙの数値はＣＩＥ表色系での値を示すものとする。また、図５乃至図７には、本実施の形態の車両用灯具１（「本願灯具」と記載）に関するデータの他に、参考として従来製品であるＨＩＤバルブ（メタルハイド放電灯）を光源としたヘッドランプ（プロジェクタ式のすれ違い光用ヘッドランプ）の色度及び光度を実測した測定結果が「Ａ灯具」のデータとして示されている。

まず、本実施の形態のＬＥＤ光源３０には、色度に関する特性として、光放出点の位置で色度が異なるが、その平均値がｘ＝０．３１７９、ｙ＝０．３２５５、色温度にして６２４８Ｋに相当するものが使用されている。Ａ灯具のＨＩＤ光源には、色度に関する特性として平均値がｘ＝０．３３６２、ｙ＝０．３５０９、色温度にして５３４６Ｋに相当するものが使用されている。

本実施の形態のＬＥＤ光源３０とＡ灯具のＨＩＤ光源とは色度が異なるため各灯具から照射される照明光の色度も異なるが、いずれも図６に示されているように法規で白色と認められる色度の範囲Ｗ内の色の照明光が照射されている。

図５には、本実施の形態の車両用灯具１とＡ灯具の両方の配光パターンの配光領域内となる左側３０度方向までの測定点Ｌ０〜Ｌ６で実測された光度（ｃｄ）が示されるとともに、測定点Ｌ０〜Ｌ６のうち最大光度が得られた測定点での実測値を１００％として、他の測定点での光度が最大光度に対する割合（％）で示されている。これによれば、本実施の形態の車両用灯具１は、測定点Ｌ６（左側３０度方向）まで、測定点Ｌ１（左側５度の方向）の最大光度の値に対して２０％以上の値を示しており、Ａ灯具が測定点Ｌ６において３．６％であることと比較しても左側の広範囲の領域を明るく照明していることが分かる。図５には示されていないが、本実施の形態の車両用灯具１は、左側６５度方向において５００ｃｄ程度の光度値を示した。

色度に関しては、図６及び図７の色度図上に示した本実施の形態の車両用灯具１とＡ灯具の各測定点Ｌ０〜Ｌ６における色度の分布を比較して分かるように、本実施の形態の車両用灯具１の照明光の色度のバラツキがＡ灯具と比較しても十分に小さい範囲に低減されていることがわかる。数値で比較すると、車両正面であるＶライン上の測定点Ｌ０（Ｈ＝０°）から左側３０度方向の測定点Ｌ６までの色度ｘ、ｙの各々に関する最大値と最小値との差（変化量）Δｘ、Δｙが、本実施の形態の車両用灯具１では、Δｘ＝０．００９（約０．０１）、Δｙ＝０．０１７（約０．０２）であるのに対して、Ａ灯具では、Δｘ＝０．０２５、Δｙ＝０．０３２である。

この数値からも分かるように、本実施の形態の車両用灯具１が車両正面方向である０度方向から歩道側となる左側３０度方向まで、色度がバラツキが十分に小さい範囲に収められ、色ムラの少ない配光パターンが形成されていることがわかる。

尚、色度のバラツキは個体差によって変動するが、本実施の形態の車両用灯具１では、左側２０度方向の測定点Ｌ４に照射される照明光は、車両正面であるＶライン上の測定点Ｌ０（Ｈ＝０°）に照射される照明光に対して色度ｘ、ｙのバラツキ（変化量）Δｘ、Δｙが、Δｘ≦０．００２、Δｙ≦０．０２とすることが可能であり、車両正面から左側２０°方向までの範囲において、この程度に色度のバラツキを抑えることができれば実用上、十分な効果がある。

また、左側３０度方向の測定点Ｌ６に照射される照明光は、車両正面であるＶライン上の測定点Ｌ０（Ｈ＝０°）に照射される照明光に対して色度ｘ、ｙのバラツキ（変化量）Δｘ、Δｙが、Δｘ≦０．０１、Δｙ≦０．０３であり、且つ、左側１０度方向の測定点Ｌ２に照射される照明光に対して色度ｘ、ｙのバラツキ（変化量）Δｘ、Δｙが、Δｘ≦０．０１、Δｙ≦０．０２となるようにすることがより好ましく、本実施の形態の車両用灯具１はこの条件を満たしている。

また、図６には、色度図上に黒体放射軌跡、等色温度線、及び、等偏差線が併せて示されており、本実施の形態の車両用灯具１の色度（色相関温度）は、白色の色度範囲Ｗ内であって、相関色温度が５０００Ｋ以上（７０００Ｋ以下）となる範囲に収められている。一方、Ａ灯具の色度は、約５０００Ｋ以下（４０００Ｋ以上）となる範囲であり、本実施の形態の車両用灯具１の方が白色の中でも青色に近い範囲となっている。この違いは、光源の色度に相違に起因するものであるが、本実施の形態の車両用灯具１のように、相関色温度が５０００Ｋ以上となる色度の範囲の照明光の方が被照明物の色の識別を容易に行うことができたため、演色性に優れていると判断した。

以下、図１の車両用灯具１の光源ユニット２Ａ〜２Ｄの構成の他の実施の形態を示すとともに、明暗境界線ＣＬにおける色にじみ（意図しない色分離した照明領域Ｑ）の発生を防止した形態について示す。

最初に異なるパッケージ形態としたＬＥＤ光源３０を用いた場合について説明する。図１１は、図１０と同一のＬＥＤチップ２００を用いて異なる形態としたＬＥＤチップのパッケージ化を示す図面で、同図（Ａ）が平面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１１においては、ＩｎＧａＮ系のＬＥＤチップを図１０と同一の所定の間隙をあけて直線状に３個並べたものを用い、各々のＬＥＤチップ２００の上面にのみ凸形状の波長変換材料層２０４にて覆ったものとしている。波長変換材料層を各ＬＥＤチップ上面上にのみ凸形状に形成するには、例えば液状の透光性樹脂材料に波長変換材料を分散したものをディスペンス法などにより適下した後に硬化することで表面張力を利用して形成することができる。

前述した実施形態においては図１０に示したＬＥＤ光源３０を用いた場合について説明した。図１０に示したＬＥＤ光源３０の代わりに、図１１に示すＬＥＤ光源を用いた点のみを変更して同様の検討を行った。色温度および色度については前述した図１０に示したＬＥＤ光源３０を用いた場合とほぼ同一であった。また、この場合においても照明光の色ムラを軽減することができた。

図１０のパッケージ化の場合も図１１のパッケージ化の場合も、いずれの場合も、その製造工程において波長変換材料層の厚み、濃度のバラツキや、位置バラツキを生じる。また、ＬＥＤチップ自体も明るさのバラツキを有する。従って、ＬＥＤ光源３０のバラツキも当然発生する。ＬＥＤ光源のバラツキとして色ムラが生じた場合において、前記した実施形態の構成とすることで、異なる光放出点から放出された光線等と重ね合わせているので照明光の色ムラを低減することが可能となる。

図８は、光源ユニット２Ａの第２の実施の形態の構成を示した鉛直断面図である。図２の第１の実施の形態の光源ユニット２Ａと同一又は類似の要素には同一符号又はプライム記号を付している。図８の光源ユニット２Ａは、図２の光源ユニット２Ａと比較して、入射面１２′の形状が相違しており、平面ではなく凹面により形成されており、その他の構成要素については第１の実施の形態の光源ユニット２Ａと同様に構成され、図３の配光パターンＰＡを形成するようにレンズ体１０の反射面１６′の形状が形成されている。

入射面１２′は、例えば、同図の鉛直断面図上において、入射面１２′に対してＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂよりも離れた位置を中心５２とする円弧状（ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂを中心とする円弧よりも曲率半径が大きい円弧）に形成されるとともに、その円弧の中心５２が、光放出点３０Ｂと反射面１６′の中央付近の位置Ｔ１′とを通る直線上に位置するような円弧の凹面で形成されている。従って、光放出点３０Ｂから各方向に放出された白色光線が入射面１２′に入射する際の入射角が第１の実施の形態の光源ユニット２Ａの場合よりも全体的に小さく、入射面１２′での屈折による色分散が小さくなっている。

反射面１６′の形状は、レンズ体１０で生じる色分散が考慮されて設計され、光放出点３０Ｂから各方向に放出された白色光線のうち、入射面１２′に垂直に入射し、レンズ体１０の入射面１２′及び出射面１８で屈折が生じない白色光線Ｘ１′については、目標の照射方向が、明暗境界線ＣＬの角度方向に設定され、同図のように、反射面１６′の位置Ｔ１′に入射した白色光線Ｘ１′（緑色の光線Ｇ１′）が光路ＣＬＤ１′に沿った明暗境界線ＣＬの角度方向に反射するように位置Ｔ１′での反射面１６′の形状（位置及び傾き）が形成されている。

一方、白色光線Ｘ１よりも車両前方側又は車両後方側に入射面１２′に入射し、入射面１２′で屈折が生じる白色光線（白色光線Ｘ２′、Ｘ３′）については、その屈折により生じる色分散（色分離）の大きさに応じて目標の照射方向が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも下向きの角度方向に設定され、白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定した場合に反射面１６′の位置Ｔ１′より上側と下側の位置Ｔ２′、Ｔ３′に入射した白色光線Ｘ２′、Ｘ３′（緑色の光線Ｇ２′、Ｇ３′）を明暗境界線ＣＬの角度方向（光路ＣＬＤ２′、ＣＬＤ３′）よりも下向きの角度方向に照射（反射）するように反射面１６′の形状が設計されている。

これによれば、第１の実施の形態の光源ユニット２Ａと比較して入射面１２′での光分散が小さくなる分、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみが発生することを軽減することができ、また、その色にじみの発生を完全に防止するために、白色光線（緑色の光線）の照射方向を下向きとする角度の大きさも小さくてよく、反射面１６′の形状に加える変更が少なく、明暗境界線ＣＬ以外の他の照明領域の配光に与える影響も少なくすることができる。

尚、上記入射面１２′は、鉛直方向断面が円弧状でなくても楕円弧であってもよく、光放出点３０Ｂから見て凹曲面であれば、上記と同様の効果が得られる。入射面１２′の形状を光放出点３０Ｂを中心点とする球面とすれば、光放出点３０Ｂからの入射角は０度となり屈折が生じないため、入射角により生じる色分離も生じなくすることができる。しかしながら、この場合には球面とした入射面から入射した光に対応して反射面も球面に対応して球面を覆うように大きく設置しないと光の利用効率が低下することになる。すなわち、レンズ体が大型化することになる。よって、光放出面３０Ａからの放射される光の取り込み量と反射面１６の大きさのバランスを考慮して、色分散が小さくなるように凹曲面を設計するのが好ましい。更に好ましくは、図８のように反射面寄りの入射面の曲率を光放出点３０Ｂを中心点とする球面に近いものとすると良い。

図９は、光源ユニット２Ａの第３の実施の形態の構成を示した鉛直断面図である。図２の第１の実施の形態の光源ユニット２Ａと同一又は類似の要素には同一符号又はダブルプライム記号を付している。図９の光源ユニット２Ａは、図２の光源ユニット２Ａと比較して、ＬＥＤ光源３０から放出された光を図２の反射面１６に相当する反射面１６″まで導くまでの構成が相違しており、入射面１２″がレンズ体１０の背面側（車両後方側）に形成され、ＬＥＤ光源３０が光放出面３０Ａを車両前方側に向けてレンズ体１０の背面側に配置されている。

また、入射面１２″からレンズ体１０内部に入射したＬＥＤ光源３０からの光を反射面１６″に直接入射させるのではなく、反射面１６″とは別の反射面１０３で一回反射させてから反射面１６″に入射させる構成となっている。すなわち、入射面１２″からレンズ体１０内部に入射したＬＥＤ光源３０からの光がレンズ体１０内部で２回反射した後、出射面１８から出射するようになっている。尚、レンズ体１０の反射面１０３が形成される外面部分にアルミニウムが蒸着されてレンズ体１０内部で光を反射する反射面１０３が形成されている。

このような構成の光源ユニット２Ａにおいても第１の実施の形態の光源ユニット２Ａと同様にして、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみが発生する不具合を防止することができる。

すなわち、反射面１６″の形状は、レンズ体１０で生じる色分散が考慮されて設計され、光放出点３０Ｂから各方向に放出された白色光線のうち、入射面１２″に垂直に入射し、レンズ体１０の入射面１２″及び出射面１８で屈折が生じない白色光線Ｘ１″については、目標の照射方向が、明暗境界線ＣＬの角度方向に設定され、同図のように、反射面１６″の位置Ｔ１″に入射した白色光線Ｘ１″（緑色の光線Ｇ１″）が光路ＣＬＤ１″に沿った明暗境界線ＣＬの角度方向に反射するように位置Ｔ１″での反射面１６″の形状（位置及び傾き）が形成されている。

一方、白色光線Ｘ１″よりも車両上方側又は車両下方側の位置から入射面１２″に入射し、入射面１２″で屈折が生じる白色光線（白色光線Ｘ２″、Ｘ３″）については、その屈折により生じる色分散（色分離）の大きさに応じて目標の照射方向が、設計目標の明暗境界線ＣＬよりも下向きの角度方向に設定され、白色光線の波長全域に対して一定の基準屈折率を想定した場合に反射面１６″の位置Ｔ１″より上側と下側の位置Ｔ２″、Ｔ３″に入射した白色光線Ｘ２″、Ｘ３″（緑色の光線Ｇ２″、Ｇ３″）を明暗境界線ＣＬの角度方向（光路ＣＬＤ２″、ＣＬＤ３″）よりも下向きの角度方向に照射（反射）するように反射面１６″の形状が設計されている。

本第３の実施の形態の光源ユニット２Ａによれば、レンズ体１０内部で光を反射する反射面（１６″、１０２）を複数設けることによってＬＥＤ光源３０の配置場所の選択の幅を広げることができる。すなわち、入射面１２″と反射面１０３の位置を変えることによってＬＥＤ光源３０の配置場所を図９と異なる位置に変更することが可能である。そして、反射面を複数設けた態様であっても、屈折が生じる光路を通過する緑色の光線（一定の基準屈折率を想定した場合の白色光線）の照射方向が、明暗境界線ＣＬの角度方向よりも下向きの角度方向となるように反射面１６″の形状を設定（基本的形状から補正）すれば、明暗境界線ＣＬの上側に色にじみが発生することを防止することができる。

なお、第３の実施の形態では、レンズ体１０内部に入射した光をレンズ体１０内部で２回反射させて出射面１８から出射する構成のレンズ体１０を示したが、レンズ体１０内部に入射した光をレンズ体１０内部で３回以上反射させて出射面１８から出射する構成のレンズ体を用いた車両用灯具であっても上記実施の形態と同様にして明暗境界線ＣＬの上側に色にじみが発生することを防止することができる。

以上の上記第２及び第３の実施の形態においても、第１の実施の形態において説明したのと同様に、配光パターンの左端、右端、下端の境界部分に色ムラを生じさせる可能性があるが、それについても第１の実施の形態において説明したのと同様にして防止することができる。

また、上記第１乃至第３の実施の形態では、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから放出された光線のうち、レンズ体１０において屈折しない非屈折光路が反射面１６（１６′、１６″）の上下方向の略中央を通るようにしたが、非屈折光路が反射面１６（１６′、１６″）を通過する位置はこれに限らない。例えば、反射面１６（１６′、１６″）の略最下部又は略最上部を通過するようにしてもよい。

また、上記第１乃至第３の実施の形態では、レンズ体１０の反射面１６（１６′、１６″）の形状のみを基本的形状から補正するようにしたが、レンズ体１０のいずれかの作用面、すなわち、入射面１２（１２′、１２″）、反射面１６（１６′、１６″、反射面１０３）及び出射面１８（１８′）のうち少なくとも１つの面（いずれか１つ又は複数の面）の形状を基本的形状に対して補正するようにしてもよい。

また、上記実第１乃至第３の実施の形態では、レンズ体１０の各面の基本的形状として、ＬＥＤ光源３０の光放出面３０Ａを照明領域に拡大投影するものとしたが、これに限らない。例えば、図２の第１の実施の形態の光源ユニット２Ａにおいて、レンズ体１０の各面の基本的形状の設計時において、ＬＥＤ光源３０の同一の光放出点から異なる方向に出射された白色光線を広範囲の照明領域に拡散して照射する形状や、離間した光放出点から出射された白色光線を同一の照明領域に重なるように照射して混ぜ合わせるような形状を基本的形状とすることによって、屈折光路を通過する白色光線が色分離した場合であっても、ＬＥＤ光源３０の隣接した光放出点から類似した態様で色分離した光線が照明領域で重ね合わされるのではなく、様々な態様で色分離された各光路からの光線が照明領域で重ね合わされる（混色される）。そのため、照明光の色ムラ（ＬＥＤ光源３０の色ムラに起因する照明光の色ムラも含む）をより軽減することができ、基本的形状に対する補正量も低減することができる。

この場合のレンズ体１０の各面の基本的形状の例として、上記実施の形態では、ＬＥＤ光源３０の最後端の光放出点３０Ｂから放出された白色光線が明暗境界線ＣＬの方向に照射され、ＬＥＤ光源３０の最前端の光放出点から放出された白色光線が配光パターンＰＡの下端縁に照射されるような形状であるが、ＬＥＤ光源３０の最前端の光放出点から放出された白色光線が配光パターンＰＡの下端縁以外の領域で、明るく照明したい領域（上端縁近傍）に照射されるような形状をレンズ体１０の各面の形状を基本的形状としてもよい。

また、レンズ体１０の反射面等を細かい微小面で細分化し、反射面に入射した白色光線を左右方向に拡がる照明領域（上下方向に幅の狭い照明領域）に照射させる微小面と、上下方向に拡がる照明領域（左右方向に幅の狭い照明領域）に照射させる微小面とを上下左右に交互に配置し、ＬＥＤ光源３０の近傍の光放出点から出射された白色光線を異なる照明領域に照射させるようにするとともに、離間した光放出点から出射された白色光線を混ぜ合わせるようにしてもよい。このような配光制御は、図１の本実施の形態のように車両用灯具１が複数の光源ユニットで１つの配光パターンを形成する場合に、光源ユニット間でも行うことができる。

また、上記第１乃至第３の実施の形態で示した光源ユニットは、レンズ体１０がポリカーボネート材で形成されたものであるが、レンズ体１０がポリカーボネート材以外の材料（例えば、ガラス、アクリル等の透明材料）で形成される場合であっても、色分散が生じる材料であれば、その程度に関係なく照明光の色ムラを防止するために上記実施の形態と同様にして本願発明が適用できる。

また、上記第１乃至第３の実施の形態で示した光源ユニットは、照明光の配光ムラを防止するだけでなく、レンズ体１０の材料がポリカーボネート材のように複屈折の性質を有する場合に、その複屈折によって生じる明暗境界のぼけを低減することができる。例えば、ポリカーボネート材は成形時に残留応力が大きく、材料特有の光弾性率の高さにより複屈折の性質を有してしまい、その複屈折の影響で、ＬＥＤ光源３０の光放出点３０Ｂから放出された光線のうち、入射面１２（１２′、１２″）に斜めに入射する光線（入射面１２で屈折する光線）が、複数の方向に複雑に分離する。もし、このような光線に対して複屈折を考慮せずに、一定の基準屈折率を想定した場合の白色光線（緑色の光線）が明暗境界の角度方向に照射されるように設計すると、複屈折によりそれらの分離した光線が明暗境界のボケを生じさせる。

一方、上記実施の形態のように色分離した光線が明暗境界よりも内側の角度方向に照射されるように設計することによって、複屈折により分離した光線が明暗境界に与える影響も低減するため、複屈折による明暗境界のボケの発生も防止されるようになる。

また、上記第１乃至第３の実施の形態では、レンズ体１０の出射面１８の形状（基本的形状）を平面とし、設計目標の明暗境界線ＣＬの近傍の角度方向に反射面１６（１６′、１６″）から照射される光線は、出射面１８で屈折しないことを条件としたが、出射面１８の基本的形状は、平面でなく（例えば凹面や凸面）、出射面１８で屈折が生じる場合であっても本発明は適用できる。

すなわち、本発明は、ＬＥＤ光源３０の各光放出点から放出された光線のうち、入射面１２（１２′、１２″）及び出射面１８のいずれかにおいて屈折が生じる屈折光路を通過して色分離した各波長域の光線が、配光パターン内において他の光放出点から放出された光と重ね合わせるように入射面、反射面、および、出射面のうちの少なくとも１面を形成すればよい。

また、上記実施の形態では、すれ違い光用の配光パターンの照明光を照射するヘッドランプに適用される車両用灯具を例示したが、本発明は、すれ違い配光用のヘッドランプに限らず、走行ビーム用のヘッドランプやフォグランプ等の他の種類の車両用灯具に適用できる。

１…車両用灯具、２Ａ〜２Ｄ…光源ユニット、１０…レンズ体、１２、１２′、１２″…入射面、１６、１６′、１６″、１０２…反射面、１８…出射面、３０…ＬＥＤ光源、３０Ａ…光放出面、３０Ｂ…光放出点

Claims (4)

1. 複数波長の可視光を発するとともに光放出面の端部に色ムラを有するＬＥＤ光源と、入射面、反射面及び出射面を有するレンズ体であって、前記入射面より前記レンズ体内部に入射した前記ＬＥＤ光源からの光を前記反射面で所定方向に反射して前記出射面から前記レンズ体外部に出射するレンズ体と、を備え、前記レンズ体を通って前記レンズ体外部に照射される前記ＬＥＤ光源からの光により前記ＬＥＤ光源の光放出面を拡大投影して所定配光パターンの照明光を形成する車両用灯具において、
   前記ＬＥＤ光源が、発光ダイオード素子と波長変換材料を含むＬＥＤ光源であり、
   前記反射面は、前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光を前記配光パターンの境界及び配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射するとともに、前記ＬＥＤ光源の端部以外の光放出点から放出された光を前記配光パターンの境界よりも前記配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射するように形成され、
   前記レンズ体は、前記入射面より前記レンズ体内部に入射した前記ＬＥＤ光源の前記端部からの光を、前記配光パターンの境界近傍に照射するとともに、前記入射面と前記出射面のうち少なくとも一方により屈折される屈折光路を有し、
   前記反射面は、前記屈折光路を通る光が反射する屈折光路反射部を備え、
   前記屈折光路反射部は、前記屈折光路を通って色分離した全ての波長域の光を、前記配光パターンの境界上もしくは配光パターン内に向かって前記レンズ体の出射面から出射するように形成され、該屈折光路反射部により前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光が前記配光パターンの境界及び配光パターンの内側に拡がる方向に前記レンズ体の出射面から出射され、
   これにより前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光を前記ＬＥＤ光源の光放出面上の端部以外の前記光放出点から放出された光に重ね合わせるように形成され、
   前記ＬＥＤ光源の端部から放出された光と、前記ＬＥＤ光源の光放出面上の端部以外の前記光放出点から放出された光とが重ね合わせられた前記配光パターン内の色が、白色であり、
   前記配光パターンのＶライン上の光の色度に対するＣＩＥｘｙ色度図上での色度ｘ、ｙの変化量Δｘ、Δｙであって、車両正面方向から歩道側２０度方向までの変化量および３０度方向の変化量が、Δｘを０．０１以下、Δｙを０．０３以下として混色している、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記配光パターンのＶライン上の光の色度に対するＣＩＥｘｙ色度図上での色度ｘ、ｙの変化量Δｘ、Δｙであって、車両正面方向から歩道側１０度方向の変化量が、Δｘを０．０１以下、Δｙを０．０２以下として混色している、ことを特徴とする請求項１の車両用灯具。
3. 前記ＬＥＤ光源と前記レンズ体とからなる光源ユニットを複数備え、各光源ユニットの異なる配光パターンを重ね合わせることにより、前記車両用灯具としての配光パターンを形成すると共に、車両正面に対して歩道側の広範囲の領域に照明光を照射することを特徴とする請求項１、または２の車両用灯具。
4. 前記レンズ体が、成形したポリカーボネート材からなることを特徴とする請求項１、２、または３の車両用灯具。

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