特許 7577673 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/265 20180101AFI20241028BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/16 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/26 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/275 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/29 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/43 20180101ALI20241028BHJP

   F21S 41/47 20180101ALI20241028BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20241028BHJP

   F21W 102/155 20180101ALN20241028BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241028BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20241028BHJP

【ＦＩ】

F21S41/265

F21S41/143

F21S41/16

F21S41/26

F21S41/275

F21S41/29

F21S41/43

F21S41/47

F21V5/04 600

F21V5/04 650

F21W102:155

F21Y115:10

F21Y115:30

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021548889

(86)(22)【出願日】2020-09-18

(86)【国際出願番号】 JP2020035552

(87)【国際公開番号】W WO2021060201

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2023-06-28

(31)【優先権主張番号】P 2019173250

(32)【優先日】2019-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019173251

(32)【優先日】2019-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】元辻 彩香

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３３５１９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３４５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１５３６５５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４１／２６５

Ｆ２１Ｓ ４１／１４３

Ｆ２１Ｓ ４１／１６

Ｆ２１Ｓ ４１／２６

Ｆ２１Ｓ ４１／２７５

Ｆ２１Ｓ ４１／２９

Ｆ２１Ｓ ４１／４３

Ｆ２１Ｓ ４１／４７

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｗ １０２／１５５

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
プライマリレンズと、
前記光源から出射された光が前記プライマリレンズを介して入射されるマイクロレンズアレイと、を備えた車両用灯具であって、
前記マイクロレンズアレイは、複数の光学系を有し、
前記複数の光学系はそれぞれ、一対に設けられた入射側レンズ部と出射側レンズ部とを有し、
前記複数の光学系が有する複数の前記入射側レンズ部には、焦点距離が異なる少なくとも２種以上の入射側レンズ部が含まれ、かつ、前記少なくとも２種以上の入射側レンズ部間において、前記入射側レンズ部の有効口径は同一であり、
前記複数の光学系のうち少なくとも２以上の光学系はそれぞれ、前記入射側レンズ部と前記出射側レンズ部との間に遮光体を有しており、
前記少なくとも２以上の光学系間において、前記入射側レンズ部の焦点距離が異なり、かつ、前記遮光体が同一形状を有する、
車両用灯具。

【請求項2】

前記複数の光学系間において、複数の前記出射側レンズ部それぞれの形状は同一である、
請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項3】

光源と、
プライマリレンズと、
前記光源から出射された光が前記プライマリレンズを介して入射されるマイクロレンズアレイと、を有する光学ユニットを複数備えた車両用灯具であって、
前記マイクロレンズアレイは、複数の光学系を有し、
前記複数の光学系はそれぞれ、一対に設けられた入射側レンズ部と出射側レンズ部とを有し、
前記入射側レンズ部は、前記マイクロレンズアレイ毎に同一の形状を有しており、
複数の前記光学ユニットが有する複数の前記マイクロレンズアレイには、前記入射側レンズ部の焦点距離が異なる少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイが含まれ、かつ、前記少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイ間において前記入射側レンズ部の有効口径が同一であり、
前記少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイそれぞれにおける少なくとも一部の光学系は、前記入射側レンズ部と前記出射側レンズ部との間に遮光体を有しており、
前記少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイ間において、前記光学系が、同一形状の前記遮光体を有する、
車両用灯具。

【請求項4】

前記少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイ間において前記出射側レンズ部の形状が同一である、
請求項３に記載の車両用灯具。

【請求項5】

前記一対に設けられた前記入射側レンズ部と前記出射側レンズ部は、共通の光軸上に設けられている、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１～２などにより、マイクロレンズアレイ（以下、「ＭＬＡ」とも称する）を用いた車両用灯具が提案されている。特許文献１では、ＭＬＡに遮光体を設けて光源から出射された光の一部を遮ることにより、車両用灯具の配光パターンを形成することが提案されている。また、特許文献２では、有効口径の異なるマイクロレンズを複数用いることにより、配光パターンを形成することが提案されている。

【0003】

また、特許文献１では、ＭＬＡに遮光体を設けて光源から出射された光の一部を遮ることにより、所定のアスペクト比を有する投影像を形成することが提案されている。また、特許文献２では、ＭＬＡの有効口径が縦横方向のそれぞれで異なるように制御することにより、所定のアスペクト比を有する投影像を形成することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特表２０１６－５３４５０３号公報

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３３５１９１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、新たな構成により所望の配光パターンを形成可能な車両用灯具を提供することを第一の課題とする。

【0006】

本開示は、新たな構成により所望のアスペクト比を有する投影像を形成可能な車両用灯具を提供することを第二の課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記第一の課題を解決するために、本開示の一態様に係る車両用灯具は、
光源と、
プライマリレンズと、
前記光源から出射された光が前記プライマリレンズを介して入射されるマイクロレンズアレイと、を備えた車両用灯具であって、
前記マイクロレンズアレイは、複数の光学系を有し、
前記複数の光学系はそれぞれ、一対に設けられた入射側レンズ部と出射側レンズ部とを有し、
前記複数の光学系が有する複数の前記入射側レンズ部には、焦点距離が異なる少なくとも２種以上の入射側レンズ部が含まれ、かつ、前記少なくとも２種以上の入射側レンズ部それぞれの有効口径は同一である。

【0008】

この構成によれば、所望の配光パターンを形成可能になる。

【0009】

また、上記第一の課題を解決するために、本開示の一態様に係る車両用灯具は、
光源と、
プライマリレンズと、
前記光源から出射された光が前記プライマリレンズを介して入射されるマイクロレンズアレイと、を有する光学ユニットを複数備えた車両用灯具であって、
前記マイクロレンズアレイは、複数の光学系を有し、
前記複数の光学系はそれぞれ、一対に設けられた入射側レンズ部と出射側レンズ部とを有し、
前記入射側レンズ部は、前記マイクロレンズアレイ毎に同一の形状を有しており、
複数の前記光学ユニットが有する複数の前記マイクロレンズアレイには、前記入射側レンズ部の焦点距離が異なる少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイが含まれ、かつ、前記少なくとも２種以上のマイクロレンズアレイ間において前記入射側レンズ部の有効口径が同一である。

【0010】

この構成によれば、所望の配光パターンを形成可能になる。

【0011】

上記第二の課題を解決するために、本開示の一態様に係る車両用灯具は、
光源と、
プライマリレンズと、
前記光源から出射された光が前記プライマリレンズを介して入射されるマイクロレンズアレイと、を備えた車両用灯具であって、
前記マイクロレンズアレイは、複数の光学系を有し、
前記複数の光学系はそれぞれ、一対に設けられた入射側レンズ部と出射側レンズ部とを有し、
前記複数の光学系は、前記入射側レンズ部の出射方向に直交する第１方向、及び、前記出射方向と前記第１方向とに直交する第２方向に沿って並列して一体化されており、
前記複数の光学系における複数の入射側レンズ部の各々は、
前記第１方向における有効口径が前記第２方向における有効口径よりも短く、かつ、
前記第１方向における焦点距離が前記第２方向における焦点距離よりも短い。

【0012】

この構成によれば、所望のアスペクト比を有する投影像を形成可能になる。

【発明の効果】

【0013】

本開示の一態様によれば、新たな構成により所望の配光パターンを形成可能な車両用灯具を提供することができる。

【0014】

また、本開示の一態様によれば、新たな構成により所望のアスペクト比を有する投影像を形成可能な車両用灯具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第一実施形態及び第三実施形態に係る車両用灯具の水平断面図である。

【図2】マイクロレンズアレイを構成する光学系の分解斜視図である。

【図3】第一実施形態に係る車両用灯具の構成を示す模式図である。

【図4】第一実施形態に係る車両用灯具によって形成される配光パターンの模式図である。

【図5A】本開示の車両用灯具に適用可能なプライマリレンズの一例である。

【図5B】本開示の車両用灯具に適用可能なプライマリレンズの一例である。

【図5C】本開示の車両用灯具に適用可能なプライマリレンズの一例である。

【図5D】本開示の車両用灯具に適用可能なプライマリレンズの一例である。

【図6】第二実施形態に係る車両用灯具の構成を示す模式図である。

【図7】本開示の車両用灯具によって形成可能な配光パターンの一例である。

【図8A】第三実施形態の車両用灯具の鉛直面における構成を示す模式図である。

【図8B】第三実施形態の車両用灯具の水平面における構成を示す模式図である。

【図9】第三実施形態の車両用灯具によって形成される投影像の模式図である。

【図10】第三実施形態の変形例におけるマイクロレンズアレイの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示に係る車両用灯具の実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、異なる図面であっても同一又は相当の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

【0017】

なお、本明細書において、「左右方向」、「前後方向」、「上下方向」とは、本開示に係る車両用灯具について、説明の便宜上、設定された相対的な方向である。「前後方向」とは、「前方向」および「後方向」を含む方向である。「左右方向」とは、「左方向」および「右方向」を含む方向である。「上下方向」とは、「上方向」および「下方向」を含む方向である。

【0018】

本開示に係る車両用灯具を車両用前照灯として用いる場合、車両用灯具における「前後方向」、「左右方向」、及び「上下方向」は、車両における「前後方向」、「左右方向」、及び「上下方向」とそれぞれ一致する。なお、以下の説明において、「左右方向」を「水平方向」と称することもある。同様に、「上下方向」を「垂直方向」と称することもある。また、本明細書では、車両用灯具の水平方向における構成を主に説明するが、水平方向における各構成は、垂直方向においても適用可能である。

【0019】

［第一実施形態］
図１は、本開示の第一実施形態に係る車両用灯具１０の水平断面図である。図１に示すように、車両用灯具１０は、ランプボディ１１及び透光カバー１２によって形成される灯室内に、光源２０と、プライマリレンズ３０と、マイクロレンズアレイ４０と、を備えた構成となっている。

【0020】

光源２０は、ランプボディ１１によって支持される基板２１に搭載された状態で、前方向へ向けて配置されている。光源２０から出射される光は、プライマリレンズ３０及びマイクロレンズアレイ４０を通過して、車両用灯具１０の前方向へと出射される。

【0021】

光源２０は、例えば、白色発光ダイオード又は半導体レーザである。光源２０は、例えば、矩形状（例えば、正方形や長方形）の発光面を有している。発光面の形状として長方形を採用した場合、車両用灯具に適した横長の配光パターンを形成することが容易になる。

【0022】

プライマリレンズ３０は、光源２０に対して第１焦点距離ｆ１を有する第１部位３１ａと、光源２０に対して第１焦点距離ｆ１よりも長い第２焦点距離ｆ２を有する第２部位３１ｂ及び３１ｃとを有している。これらの焦点距離の違いにより、第１部位３１ａからマイクロレンズアレイ４０へ向けて出射される平行光と、第２部位３１ｂ及び３１ｃからマイクロレンズアレイ４０へ向けて出射される平行光とでは、マイクロレンズアレイ４０を介して投影される投影像の投影画角が異なることになる。そのため、これら画角の異なる投影像を重ね合わせることにより、所望の配光パターンを形成できる。プライマリレンズ３０における光源２０に対する焦点距離が小さいほど、投影画角が大きくなる。

【0023】

なお、後述するように、車両用灯具１０は、マイクロレンズアレイ４０の作用によって、所望の配光パターンを形成可能である。プライマリレンズ３０の上記構成および以下で説明する構成は、好ましい構成であって、必須の構成ではない。例えば、プライマリレンズ３０として、光源に対する焦点距離ｆがレンズ内で変化せずに一定のコリメートレンズ（例えば、アプラナートレンズ）を用いてもよい。

【0024】

プライマリレンズ３０は、光源２０に対する焦点距離（以下、「焦点距離ｆ」とも称する）がレンズ内で変化するコリメートレンズである。プライマリレンズ３０は、例えば、３種類以上の焦点距離ｆを有する構成であってもよい。また、プライマリレンズ３０は、焦点距離ｆが光軸Ａｘ１からの距離等に応じて連続的に変化するよう構成してもよいし、不連続的に変化するよう構成してもよい。プライマリレンズ３０の各部位における焦点距離ｆは、例えば、その部位と光源２０との距離に応じたものとすることが好ましい。プライマリレンズ３０は、光源２０に近接して配置されていてもよく、光源２０から一定の距離を置いて配置されていてもよい。

【0025】

プライマリレンズ３０は、光源２０からの光を入射させる入射面３２ａ～３２ｃと、入射面３２ａ～３２ｃから入射した光をマイクロレンズアレイ４０へ向けて出射させる出射面３３とを備えている。プライマリレンズ３０の形状は、特に制限はされないが、例えば、後方視において円形状である。プライマリレンズ３０は、出射面３３の外周部に形成されるフランジ部３４において、ランプボディ１１に支持される。

【0026】

入射面３２ａは、光源２０の発光中心を通るようにして前後方向に延びる光軸Ａｘ１を中心とする回転曲面で構成されている。入射面３２ａから入射する光は、例えば、入射面３２ａにおいて屈折し、光軸Ａｘ１に略平行な光となって、出射面３３から出射される。

【0027】

入射面３２ｂから入射する光は、例えば、光軸Ａｘ１から離れる方向に向けて進んだ後、第２部位３１ｂの周辺領域において全反射によって内面反射し、光軸Ａｘ１と略平行な光となって、出射面３３から出射される。入射面３２ｃから入射する光も、上記と同様である。

【0028】

出射面３３は、光軸Ａｘ１と直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されている。出射面３３は、例えば、入射面３２ａ～３２ｃから入射した光を光軸Ａｘ１と平行な光としてマイクロレンズアレイ４０へ向けて出射する。

【0029】

マイクロレンズアレイ４０は、複数の光学系によって構成されている。図２は、マイクロレンズアレイ４０を構成する光学系４４の分解斜視図である。図２に示す光学系４４は、光軸Ａｘ２を有する入射側レンズ部４１と、光軸Ａｘ２’を有する出射側レンズ部４２と、遮光板４３とを備えている。光軸Ａｘ２と光軸Ａｘ２’は一致してもよいし、ずれていてもよい。光軸Ａｘ２と光軸Ａｘ２’は一致している場合（光軸が共通の場合）、マイクロレンズアレイ４０の設計が容易になる。光軸Ａｘ２と光軸Ａｘ２’は、図１に示す光軸Ａｘ１に略平行である。

【0030】

入射側レンズ部４１は、プライマリレンズ３０の出射面３３から出射された光が入射する部位であり、例えば、出射面３３に対向する面が凸曲面を有するように形成されている。一方で、入射側レンズ部４１における出射側レンズ部４２と対向する面は、光軸Ａｘ２と直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されている。

【0031】

入射側レンズ部４１の垂直方向における長さ（有効口径）ａｖと、水平方向における長さ（有効口径）ａｈとは、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。車両用灯具に適した横長の配光パターンを形成することを容易にするという観点からは、長さａｖよりも長さａｈを長くすることが好ましい。

【0032】

遮光板４３は、入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との間に設けられている。遮光板４３は、投影像の形状を規定するものであり、例えば、カットオフラインを形成するものである。遮光板４３は、開口部４３ａと、遮光部４３ｂとを有している。入射側レンズ部４１に入射した光は、その一部が遮光部４３ｂによって遮られる。遮られなかった光は、開口部４３ａを通過して、出射側レンズ部４２から前方向へと出射される。

【0033】

マイクロレンズアレイ４０を構成する複数の光学系４４のうちの一部は、遮光板４３を有していなくてもよい。また、カットオフラインを必要としない場合等は、マイクロレンズアレイ４０は、遮光板４３を有さないように構成してもよい。また、マイクロレンズアレイ４０は、入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との間に、光源２０から出射された光の色を変更するためのカラーフィルタを備えていてもよい。

【0034】

また、複数の光学系４４それぞれが遮光板４３を有する場合、各遮光板４３の形状は、異なっていてもよいし、同一の形状であってもよい。各遮光板４３の形状を同一の形状とした場合、マイクロレンズアレイの製造難度や製造コストを過度に上昇させることなく、ロービーム用の配光パターン等を形成することが容易になる。

【0035】

出射側レンズ部４２は、入射側レンズ部４１から入射した光を前方向へ向けて出射する部位である。出射側レンズ部４２における前方向側の面は、凸曲面を有するように形成されている。一方で、出射側レンズ部４２における後方向側の面（入射側レンズ部４１と対向する面）は、光軸Ａｘ２’と直交する鉛直面に沿って延びる平面で構成されている。

【0036】

入射側レンズ部４１と、出射側レンズ部４２とは、互いに対向する面同士が同一形状を有するように構成されている。入射側レンズ部４１と、出射側レンズ部４２とは、互いの間に遮光板４３を挟んだ状態で一体化されている。

【0037】

図１に示すマイクロレンズアレイ４０は、上記の光学系４４を複数備えており、各々の光学系４４が光軸Ａｘ１に交差する方向に隣接して並んだ状態（例えば、左右方向および上下方向に並んだ状態）で一体化したアレイ状の構造を有している。マイクロレンズアレイ４０の形状は、特に制限はされないが、例えば、後方視において矩形状または円形状である。

【0038】

図１では示していないが、本実施形態において、光学系４４における入射側レンズ部４１の入射側焦点距離ｆ’は、その光学系４４の位置に応じて異なっている。以下、この点について、図３を用いて詳述する。

【0039】

図３は、第一実施形態に係る車両用灯具１０の構成を示す模式図である。図３に示すように、マイクロレンズアレイ４０は、入射側レンズ部４１ａ及び出射側レンズ部４２ａを有する光学系（想像線Ｌ１の左方向側の部分）と、入射側レンズ部４１ｂ及び出射側レンズ部４２ｂを有する光学系（想像線Ｌ１及びＬ２の間の部分）と、入射側レンズ部４１ｃ及び出射側レンズ部４２ｃを有する光学系（想像線Ｌ２の右方向側の部分）と、を備えている。なお、図３では遮光板を図示していないが、マイクロレンズアレイ４０は、上述した遮光板４３を備えていてもよい。

【0040】

入射側レンズ部４１ａ～４１ｃの各入射面の曲率半径は、小さい順から、入射側レンズ部４１ａ～４１ｃとなっている。すなわち、入射側レンズ部４１ａの入射側焦点距離ｆ’が最も小さく、入射側レンズ部４１ｂの入射側焦点距離ｆ’が次に大きく、入射側レンズ部４１ｃの入射側焦点距離ｆ’が最も大きい。これらの入射側焦点距離ｆ’の違いにより、車両用灯具１０の前方へと投影される投影像の投影画角を異ならせている。そのため、これら画角の異なる投影像を重ね合わせることにより、所望の配光パターンを形成できる。なお、入射側レンズ部４１の入射側焦点距離ｆ’が大きいほど、投影画角が大きくなる。

【0041】

一方で、入射側レンズ部４１ａの有効口径ａｈ１、入射側レンズ部４１ｂの有効口径ａｈ２、及び入射側レンズ部４１ｃの有効口径ａｈ３の大きさは、互いに略等しくなっている。本実施形態に係る車両用灯具１０によれば、各入射側レンズ部４１の有効口径を変えなくとも所望の配光パターンを形成可能になるので、マイクロレンズアレイ４０のサイズが大きくなることを抑制でき、省スペース性に寄与できる。

【0042】

また、出射側レンズ部４２ａ～４２ｃそれぞれの形状は同一である。すなわち、出射側レンズ部４２ａ～４２ｃの各有効口径の大きさは、互いに略等しくなっている。同様に、出射側レンズ部４２ａ～４２ｃの各出射面の曲率半径も、互いに略等しくなっている。このような構成により、マイクロレンズアレイ１４０を製造し易くし、製造コストを抑えることを可能にしている。

【0043】

図４は、第一実施形態に係る車両用灯具１０によって形成される配光パターンの模式図である。図４に示す領域Ｚ１は、入射側レンズ部４１ｃを通過した光が照射される領域である。領域Ｚ２は、入射側レンズ部４１ｃを通過した光、および入射側レンズ部４１ｂを通過した光が照射される領域である。領域Ｚ３は、入射側レンズ部４１ｃを通過した光、入射側レンズ部４１ｂを通過した光、および入射側レンズ部４１ａを通過した光が照射される領域である。なお、図４に示す配光パターンは、遮光板４３の影響を考慮しない場合のものである。

【0044】

車両用灯具１０において、例えば、マイクロレンズアレイ４０を更に複数種類の入射側焦点距離ｆ’を有するものにしたり、マイクロレンズアレイ４０における各光学系の配置を変更したりすることで、更に多様な配光パターンを形成することも可能である。

【0045】

図５Ａ～図５Ｄは、本開示の車両用灯具１０に適用可能なプライマリレンズの一例である。図５Ａに示すプライマリレンズ５０は、いわゆるフレネルレンズである。プライマリレンズ５０は、部位５１ａ（想像線Ｌ３及びＬ４の間の部位）の焦点距離ｆが、部位５１ｂ（想像線Ｌ４及びＬ５の間の部位）及び部位５１ｃ（想像線Ｌ２及びＬ３の間の部位）の焦点距離ｆよりも短いレンズである。

【0046】

図５Ｂに示すプライマリレンズ６０は、部位６１ａ（想像線Ｌ３及びＬ４の間の部位）の焦点距離ｆが、部位６１ｂ（想像線Ｌ４及びＬ５の間の部位）及び部位６１ｃ（想像線Ｌ２及びＬ３の間の部位）の焦点距離ｆよりも長いレンズである。

【0047】

図５Ｃに示すプライマリレンズ７０では、焦点距離ｆが短い順に、部位７１ａ（想像線Ｌ３及びＬ４の間の部位）、部位７１ｂ（想像線Ｌ４及びＬ５の間の部位）及び部位７１ｃ（想像線Ｌ２及びＬ３の間の部位）、部位７１ｄ（想像線Ｌ５の下の部位）及び部位７１ｅ（想像線Ｌ２の上の部位）となっている。

【0048】

図５Ｄに示すプライマリレンズ８０は、いわゆるアプラナートレンズであり、光源に対する焦点距離ｆがレンズ内で変化せずに一定のコリメートレンズである。

【0049】

［第二実施形態］
本開示の第二実施形態に係る車両用灯具は、複数の光学ユニットから構成される。図６は、第二実施形態に係る車両用灯具１１０の一部の構成を示す模式図である。図６に示すように、車両用灯具１１０は、光学ユニット９０ａ～９０ｃを備えている。光学ユニット９０ａは、光源２０ａと、プライマリレンズ５０ａと、マイクロレンズアレイ１４０ａとを光軸Ａｘ３上に備えている。光学ユニット９０ｂは、光源２０ｂと、プライマリレンズ５０ｂと、マイクロレンズアレイ１４０ｂとを光軸Ａｘ４上に備えている。光学ユニット９０ｃは、光源２０ｃと、プライマリレンズ５０ｃと、マイクロレンズアレイ１４０ｃとを光軸Ａｘ５上に備えている。

【0050】

光源２０ａ～２０ｃは、第一実施形態における光源２０と同様の構成を採用できる。光源２０ａ～２０ｃは、それぞれ同一であっても、異なっていてもよい。プライマリレンズ５０ａ～５０ｃは、図５Ａに示すフレネルレンズである。プライマリレンズ５０ａ～５０ｃは、それぞれ同一であっても、異なっていてもよい。

【0051】

マイクロレンズアレイ１４０ａを構成する各光学系は、全て同一である。すなわち、マイクロレンズアレイ１４０ａの入射面は、１種類の入射側レンズ部１４１ａで構成されており、各入射側レンズ部１４１ａの入射側焦点距離ｆ’及び有効口径ａｈ４は等しい。同様に、マイクロレンズアレイ１４０ｂ及び１４０ｃも、それぞれ１種類の光学系により構成されている。

【0052】

一方で、マイクロレンズアレイ１４０ａ～１４０ｃ間で比較すると、それらを構成する各光学系は、入射側レンズ部１４１ａ～１４１ｃの入射側焦点距離ｆ’が異なっている。入射側レンズ部１４１ａ～１４１ｃにおける各入射面における曲率半径は、小さい順から、入射側レンズ部１４１ａ～１４１ｃとなっている。すなわち、入射側レンズ部１４１ａの入射側焦点距離ｆ’が最も小さく、入射側レンズ部１４１ｂの入射側焦点距離ｆ’が次に大きく、入射側レンズ部１４１ｃの入射側焦点距離ｆ’が最も大きい。これらの入射側焦点距離ｆ’の違いにより、車両用灯具１１０の前方へと投影される投影像の投影画角を光学ユニット９０ａ～９０ｃ毎に異ならせている。そのため、これら画角の異なる投影像を重ね合わせることにより、所望の配光パターンを形成できる。なお、入射側レンズ部１４１の入射側焦点距離ｆ’が大きいほど、投影画角が大きくなる。

【0053】

また、出射側レンズ部１４２ａ～１４２ｃそれぞれの形状は同一である。すなわち、出射側レンズ部１４２ａ～１４２ｃの各有効口径の大きさは、互いに略等しくなっている。同様に、出射側レンズ部１４２ａ～１４２ｃの各出射面の曲率半径も、互いに略等しくなっている。このような構成により、マイクロレンズアレイ１４０を製造し易くし、製造コストを抑えることを可能にしている。

【0054】

なお、図６では遮光板を図示していないが、各マイクロレンズアレイ１４０ａ～１４０ｃは、遮光板を備えていてもよい。また、上記で説明していない構成については、第一実施形態で説明した内容を矛盾が生じない範囲で適宜採用することができる。

【0055】

図７は、本開示の車両用灯具１０又は１１０によって形成可能な配光パターンの一例である。図７は、具体的には、車両用灯具１０又は１１０を車両用の前照灯に適用し、当該前照灯からの照射光によって形成したロービーム用配光パターンＰｔを示した図である。

【0056】

ロービーム用配光パターンＰｔは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁にカットオフラインＣＬ１及びＣＬ２を有している。具体的には、前照灯の正面方向の消点であるＨ－Ｖを鉛直方向に通るＶ－Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が水平方向のカットオフラインＣＬ１として形成され、Ｖ－Ｖ線よりも左側の自車線側部分が斜め方向のカットオフラインＣＬ２として形成されている。また、両者の交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ－Ｖの０．５～０．６°程度下方に位置している。

【0057】

ロービーム用配光パターンＰｔにおける領域Ｚ１は、例えば、投影画角が最も大きい光によって照射される部分であり、領域Ｚ２及びＺ３よりも光度が低い。領域Ｚ２は、例えば、投影画角が最も大きい光および投影画角が二番目に大きい光によって照射される部分であり、Ｚ３よりも光度が低い。領域Ｚ３は、例えば、投影画角が最も大きい光、投影画角が二番目に大きい光、及び投影画角が最も小さい光によって照射される部分であり、各領域の中で最も光度が高い。

【0058】

［第三実施形態］
本開示の第三実施形態に係る車両用灯具１０の水平断面図は、図１に示すものと同様であってよい。本開示の第三実施形態において、マイクロレンズアレイ４０を構成する光学系４４の分解斜視図は、図２に示すものと同様であってよい。以下、第三実施形態に係る車両用灯具１０について説明するが、第一実施形態において説明した事項については適宜省略する。

【0059】

入射側レンズ部４１の上下方向（垂直方向）における有効口径（長さ）ａｖは、左右方向（水平方向）における有効口径（長さ）ａｈよりも短い。また、入射側レンズ部４１の上下方向における入射側焦点距離ｆ’は、左右方向における入射側焦点距離ｆ’よりも短い。これらの構成については、後の段落にて図８Ａ及び８Ｂを用いて詳述する。

【0060】

マイクロレンズアレイ４０を構成する複数の光学系４４は、同一のものであってもよいし、異なるものを含んでいてもよい。例えば、複数の光学系４４における複数の入射側レンズ部４１は、全て同一の形状（上下方向および左右方向のそれぞれにおける有効口径および曲率半径が同一）であってもよいし、異なる形状（上下方向および左右方向のそれぞれにおける有効口径および曲率半径のうち１以上の要素が異なる）のものを含んでいてもよい。

【0061】

なお、複数の入射側レンズ部４１が互いに異なる形状のものを含む場合、複数の入射側レンズ部４１は、例えば、上下方向の有効口径および左右方向の有効口径のどちらかが全て同一であることが好ましく、上下方向の有効口径が全て同一であることがより好ましい。このような構成により、マイクロレンズアレイ４０を製造し易くなる。

【0062】

図８Ａは、第三実施形態の車両用灯具１０の鉛直面における構成を示す模式図である。図８Ｂは、第三実施形態の車両用灯具１０の水平面における構成を示す模式図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、マイクロレンズアレイ４０を構成する各入射側レンズ部４１は、上下方向（垂直方向）と左右方向（水平方向）とにおいて、有効口径および入射面の曲率半径が異なっている。具体的には、マイクロレンズアレイ４４を構成する複数の入射側レンズ部４１の各々において、左右方向の有効口径ａｈ１１が、上下方向の有効口径ａｖ１１よりも大きくなっている。また、入射側レンズ部４１の各々において、左右方向の曲率半径が、上下方向の曲率半径よりも大きくなっている。すなわち、入射側レンズ部４１の入射側焦点距離ｆ’は、上下方向よりも左右方向において大きくなっている。

【0063】

本実施形態においては、これらの構成により、車両用灯具１０の前方へと投影される投影像の投影画角を、上下方向と左右方向とで異ならせている。具体的には、有効口径が大きいほど投影画角が大きくなるので、左右方向では上下方向よりも投影画角が大きくなる。同様に、入射側焦点距離ｆ’が大きいほど投影画角が大きくなるので、左右方向では上下方向よりも投影画角が大きくなる。よって、有効口径および入射側焦点距離ｆ’のどちらか一方のみで投影画角を制御するよりも、所望のアスペクト比を有する投影像を形成し易くなっており、光学的な設計の自由度を高めることが可能になっている。

【0064】

出射側レンズ部４２の上下方向および左右方向におけるそれぞれの有効口径は、当該出射側レンズ部４２とともに光学系４４を形成する入射側レンズ部４１の各有効口径と略等しい。出射側レンズ部４２の出射側焦点距離は、特に制限されず、車両用灯具１０における他の構成に応じて、適宜決定することができる。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは遮光板４３を図示していないが、マイクロレンズアレイ４０は、上述した遮光板４３を備えていてもよい。

【0065】

図９は、第三実施形態の車両用灯具１０によって形成される投影像の模式図である。領域Ｚ１１は、車両用灯具１０によって形成される投影像が投影される領域である。図９に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１０によれば、鉛直方向に通るＶ－Ｖ線の方向よりも、水平方向に通るＨ－Ｈ線の方向の方に広がった投影像が容易に形成可能である。なお、得られる投影像のアスペクト比は、垂直方向と水平方向とにおいて、入射側レンズ部４１の有効口径および／または入射側焦点距離ｆ’を調整することで変更可能である。

【0066】

図５Ａ～図５Ｄに示した各レンズは、第三実施形態の車両用灯具１０のプライマリレンズとしても適用可能である。

【0067】

［第三実施形態の変形例］
以下、第三実施形態の車両用灯具１０の変形例を説明する。図１０は、本変形例におけるマイクロレンズアレイ２４０の構成を示す模式図である。図１０は、具体的には、マイクロレンズアレイ２４０を光源２０側から視た場合の模式図である。本変形例では、マイクロレンズアレイ４０に代えて、図１０に示すマイクロレンズアレイ２４０を用いる。その他の構成は、第三実施形態と同一の構成を採用できるため、以下では、マイクロレンズアレイ２４０についてのみ説明する。

【0068】

マイクロレンズアレイ２４０は、複数種類の形状の光学系２４４（光学系２４４ａ～ｄ）から構成されている。マイクロレンズアレイ２４０の中央部（光軸Ａｘ１の近傍）には、左右方向の有効口径ａｈが最も大きい入射側レンズ部を有する光学系２４４ａが配置されている。光学系２４４ａの周囲には、左右方向の有効口径ａｈが２番目に大きい入射側レンズ部を有する光学系２４４ｂ及び２４４ｃが配置されている。また、光学系２４４ｃの上部には、左右方向の有効口径ａｈが最も小さい入射側レンズ部を有する光学系２４４ｄが配置されている。なお、光学系２４４ｂと光学系２４４ｃとは、同一形状のものである。

【0069】

一般的に、光軸Ａｘ１近傍の焦点距離が短いプライマリレンズを用いた場合、光軸Ａｘ１の近傍ではクロストークが発生し易く、光軸Ａｘ１から離れるにつれてクロストークが発生しにくくなる。本変形例では、クロストークが発生し易い光軸Ａｘ１の近傍に、左右方向の有効口径ａｈが最も大きい入射側レンズ部を有する光学系２４４ａを配置することで、左右方向におけるクロストークを抑制し易くしている。また、光軸Ａｘから離れるにつれ、そこに配置される光学系２４４の入射側レンズ部の有効口径ａｈが小さくなるように構成しているので、左右方向におけるクロストークを抑制しつつ、マイクロレンズアレイ２４０を小型化することが可能である。さらに、上記のような有効口径ａｈの違いにより、配光パターンを形成することも可能になっている。

【0070】

また、光学系２４４ａ～２４４ｄのそれぞれを構成する入射側レンズ部の各々における上下方向の有効口径ａｖは、全て略同一になっている。このような構成により、マイクロレンズアレイ２４０を製造し易くすることができる。

【0071】

なお、マイクロレンズアレイ２４０における上記以外の構成は、第三実施形態と同一の構成を採用できる。例えば、光学系２４４ａ～２４４ｄの各々において、入射側レンズ部の上下方向の有効口径ａｖは左右方向の有効口径ａｈよりも短く、かつ、入射側レンズ部の上下方向の入射側焦点距離ｆ’は左右方向の入射側焦点距離ｆ’よりも短くなっている。

【0072】

以上、本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本開示を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

【0073】

本出願は、２０１９年９月２４日出願の日本特許出願２０１９－１７３２５０号、及び日本特許出願２０１９－１７３２５１号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】