車両用前照灯
【課題】 部品点数を削減することにより良好な組み付け性を達成できる車両用前照灯を提供する。
【解決手段】 車両用前照灯１０は、上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０を備えている。上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０は、支持部材１５を介して灯体であるランプボティ１４に設けられており、各光源ユニット２０，４０，６０からの光が重ね合わせられて車両前方にロービーム配光パターンが形成される。下段光源ユニット６０は、二つのサブユニット７０，８０を備え、両サブユニット７０，８０は、一つのシリンドリカルレンズ６５を共有している。
【解決手段】 車両用前照灯１０は、上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０を備えている。上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０は、支持部材１５を介して灯体であるランプボティ１４に設けられており、各光源ユニット２０，４０，６０からの光が重ね合わせられて車両前方にロービーム配光パターンが形成される。下段光源ユニット６０は、二つのサブユニット７０，８０を備え、両サブユニット７０，８０は、一つのシリンドリカルレンズ６５を共有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に係り、特に複数の光源から出射する光を重ね合わせて所定の配光パターンを形成する車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用前照灯（ヘッドランプ）としては、ハロゲンバルブや放電バルブを光源として用い、この光源から出射した光をリフレクタや投影レンズを用いて前方に照射することが一般的であった。ハロゲンバルブや放電バルブは、車両用として十分な光量を確保できる光源であるが、消費電力が大きいという問題がある。
【０００３】
一方、発光ダイオードのような半導体発光素子を車両用前照灯用の光源として採用しようとする機運が高まってきている。発光ダイオードは、一般に小型で消費電力が小さいため、自動車のようなバッテリを搭載した車両に適用することにより、限られた電力の有効利用の実現が期待される。
【０００４】
発光ダイオードは、高輝度化が進んできたとはいえ、未だハロゲンバルブや放電バルブと比べると、輝度が十分ではなく、単にハロゲンバルブや放電バルブを発光ダイオードで置き換えただけでは視認性を十分に確保できるような光量を前方に照射することができない。そのため、現時点では、それぞれ発光ダイオードを備えた複数の光源ユニットを車両に搭載し、これらの光源ユニットから出射される光を重ね合わせて所望の配光パターンを形成しようとする考えが一般的である。
【０００５】
例えば、特許文献１は、３個のカットオフライン形成用ユニットと、５個のホットゾーン形成用ユニットと、３個の拡散領域形成用ユニットを組み合わせてロービーム用の合成配光パターンを形成する車両用前照灯を開示している。この車両用前照灯では、全てのユニットにおいて光源として半導体発光素子が用いられており、それぞれが形成する配光パターンを重ね合わせることにより、適切な光量を備えたロービーム用配光パターンを形成するように構成されている。
【０００６】
また、特許文献２は、放電バルブを用いたプロジェクタ型光源ユニットを用いてメイン配光を形成し、半導体発光素子を用いた点消灯可能かつ左右にスイブル可能な付加光源ユニットを用いて補助配光をメイン配光上に重ね合わせて合成配光パターンを形成する車両用前照灯を開示している。この車両用前照灯では、例えば車両の旋回時に付加光源ユニットが点灯し、旋回方向に応じた方向に付加配光パターンを形成することにより、車両の側方視認性、特に旋回方向の視認性を向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９５４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１のように、複数のユニットを組み合わせて合成配光パターンを得ようとすると、どうしてもユニットの数が増加してしまい、それに応じて部品点数が多くなってしまい組み付け性が悪くなってしまう。また、コスト的にも好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記を鑑みて為されたものであり、部品点数を削減することにより良好な組み付け性を達成できる車両用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成により達成される。
（１） 複数の光源ユニットと、
前記複数の光源ユニットを支持する灯体と、を備え、各光源ユニットからの光を重ね合わせて車両前方にロービーム配光パターンを形成する車両用前照灯であって、
前記複数の光源ユニットの一つは、
水平方向に延びる焦線を有し、前記焦線方向に略沿って伸びるレンズと、
前記レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２のサブユニットとを備え、
前記第１のサブユニットは、前記レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットであり、
前記第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、前記第２の発光素子からの光を前記レンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットであることを特徴とする車両用前照灯。
（２） 前記レンズを介して前記第２のサブユニットから前方に投影される配光パターンは、前記レンズを介して前記第１のサブユニットから前方に投影される配光パターンよりも鉛直方向の拡散が大きいことを特徴とする（１）に記載の車両用前照灯。
（３） 前記前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、同一基板上に配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の車両用前照灯。
（４） 前記第１の発光素子は、前記レンズの前記焦線近傍であって、前記焦線よりも上方に配置されることを特徴とする（１）〜（３）の何れか一項に記載の車両用前照灯。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、複数の光源ユニットのうちの一つは、水平方向に延びる焦線を有するレンズと、レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２サブユニットとを備えている。第１のサブユニットは、レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットである。そして、第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、第２の発光素子からの光をレンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットである。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、第１のサブユニットと第２のサブユニットとが一つのレンズを共有しているため、それぞれに別のレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できる。したがって、第１のサブユニットと第２のサブユニットを近接配置することが可能となる。したがって、光源ユニット全体が占めるスペースを減らし、光源ユニットを小型化することができる。
【００１３】
なお、本発明において、「水平方向に延びる焦線を有するレンズ」とは、例えばシリンドリカルレンズ、トロイダルレンズ等が挙げられる。ここで、トロイダルレンズとは、略ドーナツ表面形状に類似した形状を有するレンズであって、略円弧状の焦線を有し、この焦線に垂直な断面の輪郭線と焦線に平行な断面の輪郭線の曲率が異なるレンズである。シリンドリカルレンズは、このトロイダルレンズにおいて、この焦線に平行な断面の輪郭線の曲率を無限大、すなわち直線にしたものであって、かまぼこ型の形状を有するレンズである。
【００１４】
また、本実施形態では、レンズを介して第２のサブユニットから前方に投影される配光領域は、レンズを介して第１のサブユニットから前方に投影される配光領域よりも鉛直方向の拡散が大きい。これは、主として直射型と反射型の違いによるものであり、一つのレンズを用いた場合でも、様々な配光パターンを実現することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、二つの発光素子は、同一の基板上に配置されている。したがって、組み付け時には、一つの基板に二つの発光素子を位置決めし他の部材と組み合わせればよいので、組み付け性を高めることができるとともに、二つの発光部の位置精度を一つの基板を基準として高めることも可能である。
【００１６】
また、第１のサブユニットの第１の発光素子は、レンズの焦線近傍であって、焦線よりも上方に配置される。したがって、レンズを介して前方に投影された光は、カットオフラインを備えることができ、例えば明確な明暗境界が必要とされるＨ線近傍の水平ラインの一部を構成する拡散領域を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる車両用前照灯の実施形態を図面参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図である。図２は、車両用前照灯のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、上段光源ユニットに設けられる第１サブユニットの鉛直断面図である。図４は、中段光源ユニットに設けられる第３サブユニットの鉛直断面図である。図５は、第３サブユニットの水平断面図である。図６は、下段光源ユニットの斜視図である。図７は、下段光源ユニットの第５サブユニットを示す鉛直断面図である。図８は、下段光源ユニットの第６サブユニットを示す鉛直断面図である。図９は、下段光源ユニットの上面図である。
【００１９】
本実施形態の車両用前照灯１０は、例えば車両の前端部分に取り付けられ、ロービーム及びハイビームを選択的に切り替えて点消灯可能な前照灯である。図１では、例として、自動車等の車両の右前方に取り付けられる前照灯ユニット（ヘッドランプユニット）が車両用前照灯１０として示されている。
【００２０】
この車両用前照灯１０は、図１及び図２に示すように、光透過性の透光カバー１２と、ランプボディ（灯体）１４とを備えている。そして、透光カバー１２とランプボディ１４とで囲まれる灯室１０ａ内に３つの光源ユニット（上段光源ユニット２０，中段光源ユニット４０，下部光源ユニット６０）が支持部材１５上に固定配置されている。また、３つの光源ユニット２０，４０，６０と透光カバー１２との間には、灯具前方から見たときの隙間を覆うようにエクステンション１６が配置されている。
【００２１】
支持部材１５は、高さの異なる３つの設置部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備え、それぞれに上段光源ユニット２０，中段光源ユニット４０，下段光源ユニット６０が順に固定配置されている。この支持部材１５は、略車両幅方向に平行な傾動軸１７ａを介して傾動可能な支持機構１７と、アクチュエータであるレベリング用モータ１８の駆動軸１８ａに接続された動力伝達軸１８ｂを介してランプボディ１４に固定されている。支持機構１７、レベリング用モータ１８及び動力伝達軸１８ｂは、ランプボディ１４に対する支持部材１５の取付角度をレベリング用モータ１８の出力に応じて調整するレベリング機構を構成している。本実施形態では、レベリング機構を介して支持部材１５の取付角度を調整することにより、各光源ユニット２０，４０，６０の光軸調整を行うことができる。
【００２２】
次に各光源ユニット２０，４０，６０について説明する。
本実施形態では、各光源ユニット２０，４０，６０は、それぞれ配光パターン形成時の役割がそれぞれ異なる光源ユニットであり、各光源ユニット２０，４０，６０を選択的に点消灯することによって、様々な配光パターンを実現するように構成されている。
【００２３】
以下では、まず上段光源ユニット２０について説明する。
上段光源ユニット２０は、ハイビーム用の配光を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ同一構成の一対の第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂを備えている。これらの第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、支持部材１５の最上段の設置部１５ａに幅方向に並んで設置されている。なお、これらの第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、一対に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。
【００２４】
図３に示すように、第１サブユニット２０Ａ（第２サブユニット２０Ｂも同様）は、断面視略Ｌ字型形状を有する金属製のベース部材２１と、光源としてのＬＥＤ（半導体発光素子）２２と、投影レンズ２４とを備えている。
【００２５】
ベース部材２１は、その車両前後方向に延びる基体部２１ａが支持部材１５の設置部１５ａ上に配置され、設置部１５ａに立設した立設部２１ｂの車両前方側にＬＥＤ２２が固定配置されている。
【００２６】
ＬＥＤ２２は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光部（発光チップ）２２ａを有する白色発光ダイオードであって、光を出射する発光部２２ａが車両正面側に向けられた状態で配置されている。
【００２７】
投影レンズ２４は、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、基体部２１ａの車両前方側先端部２１ｃ近傍にてベース部材２１に固定されている。本実施形態では、投影レンズ２４の焦点Ｐ２４は、ＬＥＤ２２の発光部２２ａと略一致するように構成されている。したがって、投影レンズ２４には、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光が直接入射し、入射した光が略平行な光として光軸Ａｘ１に沿って前方に投影される。すなわち、本実施形態の光源ユニット２０の第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ直射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００２８】
次に、中段光源ユニット４０について説明する。
中段光源ユニット４０は、ロービーム用の配光の一部を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ同一構成の一対の第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂを備えている。これらの第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、支持部材１５の中段の設置部１５ｂに幅方向に並んで設置されている。なお、本実施形態では、これらの第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ別体で形成されている。
【００２９】
図４に示すように、第３サブユニット４０Ａ（第４サブユニット４０Ｂも同様）は、例えば、略Ｌ字型形状のベース部材４１と、光源としてのＬＥＤ（半導体発光素子）４２と、投影レンズ４４と、リフレクタ４６とを備えている。
【００３０】
ベース部材４１は、その車両前後方向に延びる基体部４１ａを備えており、この基体部４１ａに立設部４１ｂが立設し、さらにこの立設部４１ｂから車両後方側に折れ曲がってＬＥＤ４２とリフレクタ４６とを載置固定する光学載置部４１ｃが延設されている。
【００３１】
ＬＥＤ４２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部４２ａが略鉛直上方に向けられた状態で載置部４１ｃの載置面４１ｅ上に載置されている。なお、発光部４２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００３２】
リフレクタ４６は、鉛直断面形状が略楕円形状であり、水平断面形状が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面４６ａが内側に形成された反射部材である。リフレクタ４６は、その第１焦点Ｐ４４１がＬＥＤ４２の発光部４２ａ近傍となり、そしてその第２焦点Ｐ４４２が載置部４１ｃの載置面４１ｅと立設部２１ｂの前面４１ｆとが為す稜線４１ｇ近傍に位置するように設計配置されている。
【００３３】
ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光は、リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射され、第２焦点Ｐ４４２近傍を通って投影レンズ４４に入射する。また、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂでは、載置部４１ｃの載置面４１ｅと立設部２１ｂの前面４１ｆとが為す稜線４１ｇを境界線として、一部光が載置面４１ｅ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンに斜めカットオフラインを形成するように構成されている。すなわち、稜線４１ｇは第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂの明暗境界線を構成している。なお、リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射されさらに載置面４１ｅにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、載置面４１ｅの車両前方側は、投影レンズ４４とリフレクタ４６との位置関係を考慮した適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。
【００３４】
投影レンズ４４は、リフレクタ４６の反射面４６ａにて反射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、基体部４１ａの車両前方側先端部４１ｃ近傍にてベース部材４１に固定されている。本実施形態では、投影レンズ４４の焦点は、リフレクタ４６の第２焦点Ｐ４４２と略一致するように構成されている。したがって、リフレクタ４６にて反射して投影レンズ４４に入射した光は、略平行な光として前方に投影される。すなわち、本実施形態の光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ集光カット形成用の反射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００３５】
また、本実施形態では、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、回動シャフト５０ａ，５０ｂを介して支持部１５ｄ及び設置部１５ｂにそれぞれ回動可能に固定されている。詳しくは後述するが、回動シャフト５０ｂの一方は、アクチュエータ１９と接続されており、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、アクチュエータ１９の駆動力によってそれぞれ回動シャフト５０ａ，５０ｂを軸としてそれぞれ独立に左右にスイブルして光軸方向可変である。すなわち、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ他の光源ユニットとは独立して光軸方向を変化させることが可能な光軸可変光源ユニットを構成している。
【００３６】
具体的には、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、図５（ａ）に示すように正面（０°方向を向いた状態）から、図５（ｂ）に示すように水平方向の照射位置を変化させるように光軸Ａｘ２を変化させることができる。これにより、集光領域の位置が車両前方中央と車両前方側方との間で変化させることができる。よって、例えば、車両の旋回時等に旋回方向側に応じて水平方向に回動シャフト５０ａ，５０ｂを軸として回動することにより、光軸Ａｘ２の向きが変化し、車両前方側方に光が照射される。これにより車両の進行方向の視認性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、投影レンズ４４と稜線４１ｇとの間、すなわち投影レンズ４４とリフレクタ４６との間の領域の側方の少なくとも一方側（図では、左側）には拡散部材５５が設けられている。本実施形態では、この拡散部材５５は、光源から出射し、リフレクタ４６にて反射した光を側方にさらに拡散させるものである。この拡散部材５５は、一方側のみに配置されていてもよいし、両側方に配置されていてもよい。一方側のみに配置される場合には、車両用前照灯１０が車両前方に配置された側、すなわち車両右側に配置されたならば右側、車両左側に配置されたならば左側に拡散部材が設けられることが好ましい。
【００３８】
本実施形態の拡散部材５５は、車両前後方向、すなわち光の伝搬方向に沿った肉厚が光軸Ａｘ２から離れるにつれ厚くなるプリズム拡散レンズである。この拡散部材５５には、図５（ａ）に示すように、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂが正面（０°方向を向いた状態）では、光が入射しないような位置に図示せぬ固定部材を介してランプボディ１４または支持部材１５に固定されている。一方、図５（ｂ）に示すように水平方向の照射位置を変化させるように光軸Ａｘ２を変化させたときには、光の一部が拡散部材１５に入射し、光が側方に拡散される。これにより、側方へ照射される光量を増加させ、側方視認性をさらに向上させることが可能となる。
【００３９】
次に下段光源ユニット６０について説明する。
下段光源ユニット６０は、ロービーム用の配光の一部を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ異なる構成の２つの第５及び第６サブユニット７０，８０と、一つのシリンドリカルレンズ６５とを備えている。これらの第５及び第６サブユニット７０，８０は、支持部材１５の最下段の設置部１５ｃに幅方向に並んで設置されている。
【００４０】
図６に示すように、第５及び第６サブユニット７０，８０は、ベース部材９０を共通の基体として有している。第５サブユニット７０は、ベース部材９０上にＬＥＤ７２を配置することで構成されており、また第６サブユニット８０は、ベース部材９０上にＬＥＤ８２及びリフレクタ８６を備えて構成されている。また、第５及び第６サブユニット７０，８０の車両前後方向前方側には、一つのシリンドリカルレンズ６５が配置されている。本実施形態では、このシリンドリカルレンズ６５は、両サブユニット７０，８０に共有される投影用のレンズとして構成されている。
【００４１】
ベース部材９０は、図７に示すように、その車両前後方向に延びる基体部９０ａが支持部材１５の設置部１５ｃ上に配置され、基体部９０ａから立設部９０ｂが立設している。立設部９０ｂの上方の一部は切り取られて段差部９０ｈが形成されており、この段差部９０ｈの車両前方側にＬＥＤ７２が載置されている。本実施形態では、このＬＥＤ７２によって第５サブユニット７０が構成されている。
【００４２】
ＬＥＤ７２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部７２ａが車両前後方向前方側に向けられた状態で段差部９０ｈ上に固定配置されている。なお、発光部７２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００４３】
シリンドリカルレンズ６５は、ＬＥＤ７２の発光部７２ａから出射した光を車両前方に投影する略円筒形状を有するレンズであって、基体部９０ａの車両前方側先端部９０ｃ近傍にてベース部材９０に固定されている。シリンドリカルレンズ６５は、一本の焦線Ｌ６５を有し、図７に示すようこの焦線Ｌ６５がＬＥＤ２２の発光部２２ａの下端近傍となるように構成されている。したがって、投影レンズ２４には、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光が直接入射し、入射した光を略平行な光として光軸Ａｘ１に沿って前方に焦線Ｌ６５に対応してカットオフラインを備えた配光パターンを投影する。すなわち、本実施形態の第５サブユニット７０は、直射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００４４】
ベース部材９０の車両幅方向一方側では、立設部９０ｂの一部が車両後方側に折れ曲がり、ＬＥＤ８２とリフレクタ８６とを載置固定する載置部９０ｃが延設されており、これにより第６サブユニット８０が第５サブユニット７０に隣接して一体形成されている。
【００４５】
ＬＥＤ８２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部８２ａが略鉛直上方に向けられた状態で載置部９０ｃの載置面９０ｅ上に載置されている。なお、発光部８２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００４６】
リフレクタ８６は、鉛直断面形状が略楕円形状を有し、水平断面形状が楕円を基準とした自由曲面である反射面８６ａが内側に形成された反射部材である。リフレクタ８６は、その第１焦点Ｐ８６１がＬＥＤ８２の発光部８２ａ近傍となり、そしてその第２焦点が載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇ近傍に位置するように設計配置されている。本実施形態では、この載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇ近傍にシリンドリカルレンズ６５の焦線Ｌ６５が配置されるようにシリンドリカルレンズ６５との間の位置関係が設定されている。
【００４７】
したがって、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光は、リフレクタ８６の反射面８６ａ上にて反射され、焦線Ｌ６５近傍を通ってシリンドリカルレンズ６５に入射する。シリンドリカルレンズ６５に入射した光は、鉛直方向では略平行な光として光軸Ａｘ４に沿って前方に投影される。
【００４８】
また、第６サブユニット８０では、載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇを境界線として、一部光が載置面９０ｅ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンにカットオフラインを形成するように構成されている。なお、リフレクタ８６の反射面８６ａ上にて反射されさらに載置面９０ｅにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、載置面９０ｅの車両前方側は、シリンドリカルレンズ６５とリフレクタ８６との位置関係を考慮して適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。
【００４９】
一方、図９に示すように、車両幅方向についてはリフレクタ８６の反射面８６ａにて反射した光は、特に進行方向が変化しないまま拡散した状態でシリンドリカルレンズ６５に入射する。したがって、車両幅方向については、第６サブユニット８０から出射する光は拡散光となる。このように、本実施形態の第６サブユニット８０は、反射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００５０】
このように、本実施形態の下段光源ユニット６０では、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０が同一のシリンドリカルレンズ６５を共有している。したがって、それぞれにレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できるため、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とを近接配置することが可能となる。したがって、下段光源ユニット６０全体が占めるスペースを減らし、下段光源ユニット６０を小型化することができる。
【００５１】
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成される基本的な配光パターンについて説明する。本実施形態の車両用前照灯１０は、上述したように、基本的な配光パターンとしてロービーム用の配光パターンＬＰとハイビーム用の配光パターンＨＰとを形成可能である。
【００５２】
図１０は、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成されたロービーム用の配光パターンＬＰを示す図である。
【００５３】
ロービーム用配光パターンＬＰは、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０を点灯させることによって形成される。
【００５４】
具体的には、中段光源ユニット４０の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂが点灯することにより、車両正面前方のＨ−Ｖ線の交点近傍の狭い第１領域Ｄ１に光が照射される。この第１領域Ｄ１は、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂに形成された稜線４１ｇに対応して形成された略Ｚ形状のカットオフラインＣＬ１を備えている。またカットオフラインＣＬ１の下方の領域は、第１領域Ｄ１の中でも光量の高いホットゾーンＨｚとして設定されている。
【００５５】
また、下段光源ユニット６０の第５，第６サブユニット７０，８０が点灯することにより、それぞれ第１領域Ｄ１の下方に車両幅方向（Ｈ線方向）に延びる第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３がそれぞれ形成される。
【００５６】
第５サブユニット７０によって形成される第２領域Ｄ２は、第１領域Ｄ１と一部重複するように第１領域Ｄ１の下近傍に形成される。この第２領域Ｄ２の上端には、第５サブユニット７０が形成するカットオフラインＣＬ２が形成されている。本実施形態では、このカットオフラインＣＬ２は、第１領域Ｄ１のカットオフラインＣＬ１と連続するように前方に投影されるように設定されている。
【００５７】
また、第６サブユニット８０によって形成される第３領域Ｄ３は、第２領域Ｄ２と一部重複するように第２領域Ｄ２の下方に形成される。第６サブユニット８０は、反射型プロジェクタ光源ユニットであるため、リフレクタ８６の形状を調整することにより、直射型プロジェクタ光源ユニットである第５サブユニット７０よりも鉛直方向に広い方向に光を照射しやすい。したがって、本実施形態では、第６サブユニット８０により近距離視認性を向上させる近距離拡散領域としての第３領域Ｄ３を形成し、第５サブユニット７０により遠距離視認性を向上させる遠距離拡散領域としての第２領域Ｄ２を形成するように構成している。
【００５８】
このように、本実施形態では、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０が形成する第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３を組み合わせてロービーム用の配光パターンＬＰを形成している。
【００５９】
図１１は、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成されたハイビーム用の配光パターンＨＰを示す図である。
【００６０】
ハイビーム用配光パターンＨＰは、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０を点灯させるとともに、上段光源ユニット２０を点灯させることによって形成される。
【００６１】
具体的には、上段光源ユニット２０を点灯することにより、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０により形成される第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３上に第４領域Ｄ４を重ねて照射するように構成されている。第４領域Ｄ４は、Ｈ―Ｖ線の交点近傍を中心として上下左右に拡がる配光パターンである。ハイビーム用配光パターンＨＰでは、第４領域Ｄ４を形成することにより全体の光量をアップさせ、遠方視認性を向上させている。
【００６２】
さらに、本実施形態では、ハイビーム用配光パターンＨＰ形成時には、中段光源ユニット４０の中段サブ光源ユニット４０ａ，４０ｂを回動させて、光軸Ａｘ２をそれぞれ若干（０．５〜５°）右方向にずらすことにより、ホットゾーンＨｚを水平方向０°近傍に配置させることにより、さらに遠方視認性を向上させるように構成されている。
【００６３】
次に、図１２及び図１３を参照しながら、本実施形態における中段光源ユニット４０の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動と、配光パターンの関係について説明する。
【００６４】
図１２は、第３サブユニット４０ａと配光パターンの関係を示す模式的断面図である。具体的に、図１２（ａ）は第３サブユニット４０ａ（第４サブユニット４０ｂの場合も同様）において拡散部材５５を配置しない構成の場合に１５°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１２（ｂ）はその配光パターンを示す模式図である。また、図１２（ｃ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置した構成の場合に１５°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１２（ｄ）はその配光パターンを示す模式図である。図１２では、拡散部材５５として、プリズム拡散レンズを用いている。
【００６５】
図１２（ａ）と図１２（ｃ）との比較からわかるように、拡散部材５５が配置されていると、第３サブユニット４０ａが回動した状態では、光の一部が投影レンズ４４に入射する直前で拡散部材５５に入射し光の進行方向が回動側に曲げられる。したがって、投影レンズ４４から出射される光は、拡散部材５５を配置したほうがより側方に拡散する。
【００６６】
具体的な配光パターンを比較すると、図１２（ｂ）に示す配光パターンＤ１１では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度と同じく１５°傾いているのに対し、図１２（ｄ）に示す配光パターンＤ１２では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度よりも５°大きい２０°傾いている。これは、拡散部材５５により光が側方に拡散したためである。結果として、配光パターン全体が車両幅方向に拡散して延びていることがわかる。
【００６７】
図１３は、第３サブユニット４０ａと配光パターンの関係を示す別の模式的断面図である。
具体的に、図１３（ａ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置しない構成の場合に２０°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１３（ｂ）はその配光パターンを示す模式図である。また、図１３（ｃ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置した構成の場合に２０°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１３（ｄ）はその配光パターンを示す模式図である。図１３では、拡散部材５５として、リフレクタ側に複数のシリンドリカルステップ５５ａが形成されたステップ拡散レンズを用いている。
【００６８】
図１３（ａ）と図１３（ｃ）との比較からわかるように、拡散部材５５が配置されていると、第３サブユニット４０ａが回動した状態では、光の一部が投影レンズ４４に入射する直前で拡散部材５５に入射し光の進行方向が回動側に曲げられる。したがって、投影レンズ４４から出射される光は、拡散部材５５を配置したほうがより側方に拡散する。また、ステップ拡散レンズを拡散部材５５として用いた場合には、一部の光は回動側と逆方向にも曲げられ、結果として左右双方に光が拡散する。
【００６９】
具体的な配光パターンを比較すると、図１３（ｂ）に示す配光パターンＤ１３では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度と同じく２０°傾いているのに対し、図１３（ｄ）に示す配光パターンＤ１４では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度よりも５°小さい１５°傾いている。また、図１３（ｄ）に示すように、配光パターンＤ１４は、左側３５°程度にまで大きく領域が延びている。これは、拡散部材５５により光が左右双方に拡散したためである。結果として、配光パターン全体が車両幅方向に拡散して延びていることがわかる。
【００７０】
このように、拡散部材５５を配置すると光が拡散するので、回動角度以上に配光パターンを側方にずらすことが可能となる。したがって、拡散部材５５は、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動量に制限のあるような配置であっても、回動角以上に光を側方に拡散照射することができる。逆に、配光パターンのずらし量に比べて回動量を小さくすることができるので、回動用のスペースを小さくし、光源ユニット全体をコンパクト化することができる。また、回動量が小さいので、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂを駆動するアクチュエータを小型化することもできる。
【００７１】
なお、上記説明では、拡散部材５５を反射型の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂに取り付ける構成を示したが、これに限られず、図１４に示すように第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ直射型の光源ユニット４０ｃにそれぞれ置き換えて中段光源ユニット４０を構成してもよい。
【００７２】
図１４は、直射型の光源ユニットに拡散部材を設けた場合の回動と配光パターンとの関係を示す図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ回動角０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ回動角１０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｅ），（ｆ）はそれぞれ回動角２０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｇ），（ｈ）はそれぞれ回動角３０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図である。
【００７３】
直射型の光源ユニット４０ｃは、図７に示す第５サブユニット７０と同様の構成を有するものであって、投影レンズ４４ｃの焦点近傍にＬＥＤの発光部４２ｃが配置された構成である。この構成であっても、図１４（ｃ），（ｄ）に示すようにユニット全体を１０°傾けると、配光パターン全体が左１０°側方にずれるとともに配光パターンの車両幅方向（水平方向）長さが伸びる。この傾向は、図１４（ｅ），（ｆ）に示すようにユニット全体を２０°傾けた場合にはさらに大きくなり、そして図１４（ｇ），（ｈ）に示すように３０°程度となり、拡散部材５５が光軸Ａｘを横切る程度まで延びてくると、左側のみならず、右側にも配光パターンが延びてくることがわかる。
【００７４】
このように、直射型光源ユニットにおいても、拡散部材５５を配置すると光が拡散するので、回動角度以上に配光パターンを側方にずらすことが可能となる。したがって、拡散部材５５は、光源ユニットの回動量に制限のあるような配置であっても、回動角以上に光を側方に拡散照射することができる。逆に、配光パターンのずらし量に比べて回動量を小さくすることができるので、回動用のスペースを小さくし、光源ユニット全体をコンパクト化することができる。また、回動量が小さいので、光源ユニットを駆動するアクチュエータを小型化することもできる。
【００７５】
次に、図１５を参照しながら、本実施形態の車両用前照灯１０の点消灯について詳細に説明する。
【００７６】
図１５は、本実施形態の車両用前照灯１０とその点消灯に関連した制御を示す制御ブロック図である。本実施形態の車両用前照灯１０の点消灯制御は、点消灯コントローラ１００と、この点消灯コントローラ１００に各種信号を出力する舵角センサ１１０，車速センサ１２０、ハイロー切替スイッチ１３０、明暗センサ１４０、雨センサ１５０及び車高センサ１６０とによって行われる。これらは、全て車両用前照灯１０が搭載された車両に同じく搭載されている。
【００７７】
点消灯コントローラ１００は、上述した各種センサ及びスイッチからの出力を基に、車両用前照灯１０の各光源ユニット２０，４０，６０のそれぞれの点消灯、増光及び減光を制御するとともに、中段光源ユニット４０については、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂのそれぞれの回動角を制御し、またレベリング用モータ１８を制御することによりレベリング調整を行う制御中枢部である。点消灯コントローラ１００は、各センサ及びスイッチからの信号を基に、走行状況に適応した配光を自動的に作り出すように構成されている。すなわち、本実施形態では、車両用前照灯１０を用いて、ＡＦＳ（Adaptive Front lighting System：可変前方配光システム）を実現するものである。
【００７８】
次に、センサ及びスイッチ類から説明する。
舵角センサ１１０は、車両の旋回角度を検出するセンサであり、例えばステアリング操作を検出するステアリングセンサ等を用いることができる。舵角センサ１１０の検出信号により、車両が直進しているのかどうかを判別することができる。
【００７９】
車速センサ１２０は、車両の速度を検出するセンサである。この車速センサ１２０の検出信号により、車両の速度を判断し、車両が一般道路を走行しているのか、また自動車専用道等の高速道路を走行しているのかを判別することができる。
【００８０】
ハイロー切替スイッチ１３０は、ハイビームとロービームを切り替えるスイッチであって、車両を運転するドライバーの操作に応じて切り替えられる。
【００８１】
明暗センサ１４０は、車両の周囲の明るさを検出するセンサである。例えば、この明暗センサを用いることにより、車両が暗い田舎道等を走行しているのか、また相対的に明るい市街地を走行しているのか等を判別することができる。
【００８２】
雨センサ１５０は、雨が降っているかどうかを検出するセンサである。このセンサの検出信号により、車両が雨天走行を行っているかどうかを判別することができる。
【００８３】
車高センサ１６０は、車両のピッチ角検出手段の一部を構成するものである。本実施形態では、車高センサ１６０が出力する出力信号を基に、点消灯コントローラ１００がレベリング用モータ１８を制御しオートレベリングを行う。
【００８４】
本実施形態の点消灯コントローラ１００は、これらのセンサからの出力を基に、ハイビーム用の配光を形成する上段光源ユニット２０（第１サブユニット２０ａ及び第２サブユニット２０ｂ）と、ロービーム用の集光カットを形成する中段光源ユニット４０（第３サブユニット４０ａ，４０ｂ）と、遠距離拡散光を形成する下段光源ユニット６０の第５サブユニット７０と、近距離拡散光を形成する下段光源ユニット６０の第６サブユニット８０と、をそれぞれ独立に点消灯制御して、状況に応じた配光を形成する。
【００８５】
図１６は、点消灯コントローラ１００による点消灯制御のパターンを示す表である。
【００８６】
まず、点消灯コントローラ１００は、ハイロー切替スイッチ１３０がローに選択されている場合には、上段光源ユニット２０を非点灯とし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯することにより、図１０に示すロービーム配光パターンを形成する。
【００８７】
また、点消灯コントローラ１００は、ハイロー切替スイッチ１３０がハイに選択されている場合には、さらに上段光源ユニット２０を点灯することにより、ロービーム配光パターン上に上段光源ユニット２０が形成する配光パターンを重ね合わせることでハイビーム配光を形成する。このときには、さらに中段光源ユニット４０の第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂを右方向に回動させ、図１１に示すように中段光源ユニット４０により形成される第１領域Ｄ１をＨ−Ｖ線の交点付近にずらすようにしてもよい。また、このとき、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０への供給電力を上昇させ、各サブユニット４０ａ，４０ｂの発光部４２ａの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。
【００８８】
次に、図１７，１８を参照しながら、ロービーム配光において実現される可変前方配光システム（ＡＦＳ）における各種モードについて説明する。
図１７及び図１８は、それぞれＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【００８９】
まず、カーブモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において舵角センサ１１０及び車速センサ１２０からの信号に基づき、たとえば車両が所定の速度で舵角が所定以上となっている場合には車両がカーブに差しかかっていると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、カーブモードに基づく配光パターンを実現する。
【００９０】
具体的に、カーブモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ左右逆方向に約２０°回動させる。これにより、図１７（ａ）に示すように、中央に照射されていた第１領域Ｄ１が二つにわかれてそれぞれ左右方向に照射される。これにより、カーブ時の左右の視認性が向上する。なお、カーブモードにおいては、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂを同一方向に回動させるように構成してもよいし、舵角センサ１１０及び車速センサ１２０からの信号に応じて第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動角を変化させるように構成してもよい。
【００９１】
次に、タウンモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において車速センサ１２０及び明暗センサ１４０からの信号に基づき、たとえば、所定の明るさの領域を所定の速度以下で走行している場合には車両が市街地を走行していると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、タウンモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、タウンモードとは、歩行者が歩道等を歩いている可能性の高い市街地での走行に適した配光パターンを意味する。
【００９２】
具体的に、タウンモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ左右逆方向に約４５°回動させ固定する。これにより、図１７（ｂ）に示すように、中央に照射されていた第１領域Ｄ１が二つにわかれてそれぞれ左右側方に照射される。これにより、路肩等に光が積極的に照射され、例えば路肩を歩行している歩行者の視認性が向上する。
【００９３】
また、タウンモードでは、別の配光パターンの作り方としては、図１７（ｃ）に示すように、例えば左側のみに２０°超、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ回動させ、拡散部材５５により光を路肩側に拡散させるようにしてもよい。この場合でも、路肩等に光が積極的に照射され、例えば路肩を歩行している歩行者の視認性が向上する。
【００９４】
次に、モータウェイモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において車速センサ１２０からの信号に基づき、たとえば車両が所定の速度以上で走行している場合には自動車専用道を走行していると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、モータウェイモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、モータウェイモードとは、歩行者がいない自動車専用道での走行に適した配光パターンを意味する。
【００９５】
具体的に、モータウェイモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００はレベリング用モータ１８を動作させ、たとえば支持部材１５ごとすべての光源ユニット２０，４０，６０を上向きに角度変位（例として０．３４°、０．１°〜０．５°程度の範囲）させる（図１７（ｄ）参照）。これにより、Ｈ線付近の光が強まり、遠方視認性が向上する。
【００９６】
また、モータウェイモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０及び遠距離拡散用の第５サブユニット７０への供給電力を上昇させ、各ユニット４０，７０からの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。このときには、さらに近距離拡散用の第６サブユニット８０への供給電力を低下させ、第６サブユニットからの発光量を低下させることが好ましい。これにより、車両手前側に照射される光量が低下し、Ｈ線近傍に照射される光が相対的に強調されさらに遠距離視認性が向上する。
【００９７】
次に、レインモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００がロービーム点灯中において、たとえば車速センサ１２０及び雨センサ１５０からの信号に基づき、たとえば所定の速度で走行中に雨が降ってきたと判断した場合には、点消灯コントローラ１００は、レインモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、レインモードとは、雨天時における視認性向上を目的とした配光パターンを意味する。
【００９８】
具体的に、レインモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、レベリング用モータ１８を動作させ、たとえば支持部材１５ごとすべての光源ユニット２０，４０，６０を上向きに角度変位（例として０．３４°、０．１°〜０．５°程度の範囲）させる。これにより、Ｈ線付近の光が強まり、遠方視認性が向上する。
【００９９】
また、レインモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０及び遠距離拡散用の第５サブユニット７０への供給電力を上昇させ、各ユニット４０，７０からの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。このときには、さらに近距離拡散用の第６サブユニット８０への供給電力を低下させ、第６サブユニットからの発光量を低下させることが好ましい。これにより、車両手前側に照射される光量が低下し、Ｈ線近傍に照射される光が相対的に強調され、さらに遠距離視認性が向上する。また、雨天時には、車両手前側に照射された光が路面上で乱反射し視認性を悪化させる場合があるが、このように光量を低下させることにより、乱反射する光を抑制することができる。また、オプションとして、図１８（ａ）に示すように、第６サブユニット８０を非点灯として第３領域Ｄ３を形成しないようにし、より積極的に乱反射を抑制するように構成してもよい。
【０１００】
また、レインモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向右側に位置する光源ユニットへの電力供給を増加させて光量を増加させるとともに左方向に８〜１５°回動させ、そして第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向左側に位置する光源ユニットは増光のみさせるように構成してもよい。この場合、図１８（ｂ）に示すように、第１領域Ｄ１の領域が左側方にずれ側方の視認性を同時に向上させることができる。
【０１０１】
また、レインモードでは、図１８（ｂ）のように構成する代わりに、第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向右側に位置する光源ユニットへの電力供給を増加させて光量を増加させるとともに左方向に２０°超回動させて拡散部材５５により積極的に左方向に光を拡散させ、そして第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向左側に位置する光源ユニットは増光のみさせるように構成してもよい。この場合、図１８（ｃ）に示すように、第１領域Ｄ１の領域が左側方に拡散した状態でさらにずれ側方の視認性をさらに向上させることができる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１０は、光源としての発光部と、発光部から光を光軸に沿って照射する投影レンズ、リフレクタ等の光学部材とをそれぞれ備えた複数の光源ユニットとして上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０を備えている。これらの上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０は、支持部材１５を介して灯体であるランプボティ１４に設けられており、各光源ユニット２０，４０，６０からの光が重ね合わせられて車両前方にロービーム配光パターンが形成される。ここで、これらの複数の光源ユニット２０，４０，６０の少なくとも一つである中段光源ユニット４０は、前記光軸を他の光源ユニット２０，６０とは独立して変化可能にランプボディ１４に支持された光軸可変光源ユニットである。
【０１０３】
したがって、中段光源ユニット４０の光軸を適宜変化させ、照射領域を変更することによって、様々なシチュエーションにおいて最適なロービーム配光パターンを形成することができる。また、ロービーム配光パターンを変化させるにあたり、最大でたかだか４つの発光部を制御するのみであるため、光源の数を必要以上に増やすことなく様々な配光パターンを実現することができる。また、多数の発光部を備えた光源ユニットを設置する必要がないため、車両用前照灯を小型化できるとともに、発光部の数を従来に比べて少なくすることができるので消費電力を抑制することができる。
【０１０４】
具体的な構成として、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、ロービーム配光パターンに斜めカットオフラインを備えた集光領域を形成するものとすることができる。本実施形態では、このような集光領域の照射位置を適宜変化させることができるので、状況に応じて必要な箇所に集中的に光を照射することができ、カーブモード、タウンモード、モータウェイモードまたはレインモードといった様々な状況に応じた配光パターンを形成することが可能となる。
【０１０５】
また、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、光軸を略水平方向に移動させることにより、集光領域の位置を車両前方中央と車両前方側方との間で変化させる。このように構成することにより、必要に応じて車両前方中央部に光を集中させたり、車両疎前方側の側方部に光を集中させたりすることが可能となる。また、光軸を水平方向に移動させるためには、光源ユニット４０（実施形態では、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂ）を全体に回動させるだけでよいため、複雑な機構が必要なく、必要以上に部品点数が増加することを抑制できる。
【０１０６】
また、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、二つの第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂから構成されている。
【０１０７】
第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂは、図１４に示すように、光学部材として投影レンズ４４ｃをそれぞれ備え、投影レンズ４４ｃの焦点近傍に光源として発光部４２ｃが配置され、発光部４２ｃからの直接光が前方に照射される直射型の光源ユニットとすることができる。直射型の光源ユニットとして構成することにより、リフレクタを省略することができ、また設置スペースを小さくすることができる。また、直射型の光源ユニットとした場合には、ごく狭い領域に光を容易に集中させることが可能であるため、ある狭い領域にピンポイントで光を照射したい場合に好適に使用することができる。
【０１０８】
また、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂは、図４，５，１２，１３に示すように、光学部材として投影レンズ４４と発光部４２ａからの光を投影レンズ４４の焦点近傍に向けて反射するリフレクタ４６とを備え、リフレクタ４６からの反射光が前方に照射される反射型の光源ユニットとすることができる。反射型の光源ユニットとして構成すると、リフレクタが必要となり、ある程度の設置スペースを確保する必要があるが、リフレクタ４６の反射面４６ａを適宜設計することにより、容易に光の制御を行うことができるため、必要とされる領域に適切な光量の光を容易に集中させることが可能である。
【０１０９】
また、本実施形態では、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂには、投影レンズ４４と発光部４２ａとの間に発光部４２ａから出射した光を拡散させる拡散部材５５がそれぞれ設けられている。この拡散部材５５には、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂが回動し、光軸が車両前方中央に光を照射する位置から車両前方側方に光を照射するように移動したときに光が入射するような位置に設けられているため、回動時にのみ拡散部材５５によって光が拡散される。
【０１１０】
したがって、明確なカットオフラインが必要とされる中央領域に照射されるときには、拡散部材５５が光の伝搬を妨げず、さほど明確なカットオフラインが必要でない側方領域に照射されるときには、その照射領域を回動角度以上に広げることが可能となる。したがって、側方の広い領域にわたって光を照らすことができる側方視認性の高い車両用前照灯とすることができる。
【０１１１】
拡散部材５５としては、光の伝搬方向に沿った肉厚が光軸から離れるにつれ厚くなるプリズム拡散レンズを使用することができる。プリズム拡散レンズを使用することにより、その照射領域を回動角度以上に広げることが可能となるため、車両の側方視認性を高めることが可能となる。
【０１１２】
また、本実施形態では、拡散部材５５としては、複数のステップが形成されたステップ拡散レンズを使用することもできる。ステップ拡散レンズを使用することにより、その照射領域が左右双方にわたって広げることができるため、広範な領域にわたって満遍なく光を照射し、車両の側方視認性を高めることができる。なお、プリズム拡散レンズとステップ拡散レンズは、設計者の意図する拡散パターンに応じて選択的に用いることができるものであり、またその他の拡散パターンを得たい場合にはその他の拡散用レンズ、または他の種類の拡散部材を用いてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、複数の光源ユニット２０，４０，６０のうち光源ユニット６０は、水平方向に延びる焦線を有するシリンドリカルレンズ６５と、シリンドリカルレンズ６５に光を入射する第５サブユニット（第１のサブユニット）７０と、第６サブユニット（第２サブユニット）８０とを備えている。第５サブユニット７０は、シリンドリカルレンズ６５の焦線近傍に向けて光を出射する発光部７２ａ（第１の発光素子）を有し、シリンドリカルレンズ６５を介して光を前方に照射する直射型サブユニットである。そして、第６サブユニット８０は、光を出射する発光部（第２の発光素子）８２ａと、発光部８２ａからの光をシリンドリカルレンズ６５の焦線近傍に向けて反射するリフレクタ８６と、を有し、シリンドリカルレンズ６５を介して光を前方に照射する反射型サブユニットである。
【０１１４】
すなわち、本実施形態では、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とが一つのシリンドリカルレンズを共有しているため、それぞれに別のレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できるため、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とを近接配置することが可能となる。したがって、下段光源ユニット６０全体が占めるスペースを減らし、下段光源ユニット６０を小型化することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、シリンドリカルレンズ６５を介して第６サブユニット８０から前方に投影される配光領域Ｄ３は、シリンドリカルレンズ６５を介して第５サブユニット７０から前方に投影される配光領域Ｄ２よりも鉛直方向の拡散が大きい。これは、主として直射型と反射型の違いによるものであり、一つのシリンドリカルレンズを用いた場合でも、様々な配光パターンを実現することができる。
【０１１６】
また、本実施形態では、二つの発光部７２ａ，８２ａは、同一のベース部材（基板）９０上に配置されている。したがって、組み付け時には、一つのベース部材９０に二つの発光部７２ａ，８２ａを位置決めし他の部材と組み合わせればよいので、組み付け性を高めることができるとともに、二つの発光部の位置精度を一つのベース部材９０を基準として高めることも可能である。
【０１１７】
また、発光部７２ａは、シリンドリカルレンズ６５の焦線近傍であって、焦線よりも上方に配置される。したがって、シリンドリカルレンズ６５を介して前方に投影された光は、カットオフラインを備えることができ、例えば明確な明暗境界が必要とされるＨ線近傍の水平ラインの一部を構成する拡散領域を形成することが可能となる。
【０１１８】
なお、上記説明では、車両用前照灯１０は、ハイビーム及びロービームを兼用可能な車両用前照灯として説明を行ったが、これに限られず、例えば、上段光源ユニット２０を排し、中段光源ユニット４０と下段光源ユニット６０のみを用いて構成することにより、ロービーム専用の車両用前照灯とすることもできる。この場合であっても、主たる作用効果はハイビーム及びロービームを兼用可能な場合と同一である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図である。
【図２】本実施形態の車両用前照灯のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】上段光源ユニットに設けられる第１サブユニット（第２サブユニット）の鉛直断面図である。
【図４】中段光源ユニットに設けられる第３サブユニットの鉛直断面図である。
【図５】第３サブユニット（第４サブユニット）の水平断面図である。
【図６】下段光源ユニットの斜視図である。
【図７】下段光源ユニットの第５サブユニットを示す鉛直断面図である。
【図８】下段光源ユニットの第６サブユニットを示す鉛直断面図である。
【図９】下段光源ユニットの上面図である。
【図１０】本実施形態の車両用前照灯によって形成されたロービーム用の配光パターンを示す図である。
【図１１】本実施形態の車両用前照灯によって形成されたハイビーム用の配光パターンを示す図である。
【図１２】第３サブユニットと配光パターンの関係を示す模式的断面図である。
【図１３】第３サブユニットと配光パターンの関係を示す別の模式的断面図である。
【図１４】直射型の光源ユニットに拡散部材を設けた場合の回動と配光パターンとの関係を示す図である。
【図１５】本実施形態の車両用前照灯とその点消灯に関連した制御を示す制御ブロック図である。
【図１６】点消灯コントローラによる点消灯制御のパターンを示す表である。
【図１７】ＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【図１８】ＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０ 車両用前照灯
１０ａ 灯室
１２ 透光カバー
１４ ランプボディ（灯体）
１５ 支持部材
１７ 支持機構
１８ レベリング用モータ
１６ エクステンション
２０ 上段光源ユニット
２０Ａ，２０Ｂ 第１及び第２サブユニット
４０ 中段光源ユニット
４０Ａ，４０Ｂ 第３及び第４サブユニット
５５ 拡散部材
６０ 下段光源ユニット
７０，８０ 第５及び第６サブユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯に係り、特に複数の光源から出射する光を重ね合わせて所定の配光パターンを形成する車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用前照灯（ヘッドランプ）としては、ハロゲンバルブや放電バルブを光源として用い、この光源から出射した光をリフレクタや投影レンズを用いて前方に照射することが一般的であった。ハロゲンバルブや放電バルブは、車両用として十分な光量を確保できる光源であるが、消費電力が大きいという問題がある。
【０００３】
一方、発光ダイオードのような半導体発光素子を車両用前照灯用の光源として採用しようとする機運が高まってきている。発光ダイオードは、一般に小型で消費電力が小さいため、自動車のようなバッテリを搭載した車両に適用することにより、限られた電力の有効利用の実現が期待される。
【０００４】
発光ダイオードは、高輝度化が進んできたとはいえ、未だハロゲンバルブや放電バルブと比べると、輝度が十分ではなく、単にハロゲンバルブや放電バルブを発光ダイオードで置き換えただけでは視認性を十分に確保できるような光量を前方に照射することができない。そのため、現時点では、それぞれ発光ダイオードを備えた複数の光源ユニットを車両に搭載し、これらの光源ユニットから出射される光を重ね合わせて所望の配光パターンを形成しようとする考えが一般的である。
【０００５】
例えば、特許文献１は、３個のカットオフライン形成用ユニットと、５個のホットゾーン形成用ユニットと、３個の拡散領域形成用ユニットを組み合わせてロービーム用の合成配光パターンを形成する車両用前照灯を開示している。この車両用前照灯では、全てのユニットにおいて光源として半導体発光素子が用いられており、それぞれが形成する配光パターンを重ね合わせることにより、適切な光量を備えたロービーム用配光パターンを形成するように構成されている。
【０００６】
また、特許文献２は、放電バルブを用いたプロジェクタ型光源ユニットを用いてメイン配光を形成し、半導体発光素子を用いた点消灯可能かつ左右にスイブル可能な付加光源ユニットを用いて補助配光をメイン配光上に重ね合わせて合成配光パターンを形成する車両用前照灯を開示している。この車両用前照灯では、例えば車両の旋回時に付加光源ユニットが点灯し、旋回方向に応じた方向に付加配光パターンを形成することにより、車両の側方視認性、特に旋回方向の視認性を向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９５４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１のように、複数のユニットを組み合わせて合成配光パターンを得ようとすると、どうしてもユニットの数が増加してしまい、それに応じて部品点数が多くなってしまい組み付け性が悪くなってしまう。また、コスト的にも好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記を鑑みて為されたものであり、部品点数を削減することにより良好な組み付け性を達成できる車両用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成により達成される。
（１） 複数の光源ユニットと、
前記複数の光源ユニットを支持する灯体と、を備え、各光源ユニットからの光を重ね合わせて車両前方にロービーム配光パターンを形成する車両用前照灯であって、
前記複数の光源ユニットの一つは、
水平方向に延びる焦線を有し、前記焦線方向に略沿って伸びるレンズと、
前記レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２のサブユニットとを備え、
前記第１のサブユニットは、前記レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットであり、
前記第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、前記第２の発光素子からの光を前記レンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットであることを特徴とする車両用前照灯。
（２） 前記レンズを介して前記第２のサブユニットから前方に投影される配光パターンは、前記レンズを介して前記第１のサブユニットから前方に投影される配光パターンよりも鉛直方向の拡散が大きいことを特徴とする（１）に記載の車両用前照灯。
（３） 前記前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、同一基板上に配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の車両用前照灯。
（４） 前記第１の発光素子は、前記レンズの前記焦線近傍であって、前記焦線よりも上方に配置されることを特徴とする（１）〜（３）の何れか一項に記載の車両用前照灯。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、複数の光源ユニットのうちの一つは、水平方向に延びる焦線を有するレンズと、レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２サブユニットとを備えている。第１のサブユニットは、レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットである。そして、第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、第２の発光素子からの光をレンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットである。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、第１のサブユニットと第２のサブユニットとが一つのレンズを共有しているため、それぞれに別のレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できる。したがって、第１のサブユニットと第２のサブユニットを近接配置することが可能となる。したがって、光源ユニット全体が占めるスペースを減らし、光源ユニットを小型化することができる。
【００１３】
なお、本発明において、「水平方向に延びる焦線を有するレンズ」とは、例えばシリンドリカルレンズ、トロイダルレンズ等が挙げられる。ここで、トロイダルレンズとは、略ドーナツ表面形状に類似した形状を有するレンズであって、略円弧状の焦線を有し、この焦線に垂直な断面の輪郭線と焦線に平行な断面の輪郭線の曲率が異なるレンズである。シリンドリカルレンズは、このトロイダルレンズにおいて、この焦線に平行な断面の輪郭線の曲率を無限大、すなわち直線にしたものであって、かまぼこ型の形状を有するレンズである。
【００１４】
また、本実施形態では、レンズを介して第２のサブユニットから前方に投影される配光領域は、レンズを介して第１のサブユニットから前方に投影される配光領域よりも鉛直方向の拡散が大きい。これは、主として直射型と反射型の違いによるものであり、一つのレンズを用いた場合でも、様々な配光パターンを実現することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、二つの発光素子は、同一の基板上に配置されている。したがって、組み付け時には、一つの基板に二つの発光素子を位置決めし他の部材と組み合わせればよいので、組み付け性を高めることができるとともに、二つの発光部の位置精度を一つの基板を基準として高めることも可能である。
【００１６】
また、第１のサブユニットの第１の発光素子は、レンズの焦線近傍であって、焦線よりも上方に配置される。したがって、レンズを介して前方に投影された光は、カットオフラインを備えることができ、例えば明確な明暗境界が必要とされるＨ線近傍の水平ラインの一部を構成する拡散領域を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる車両用前照灯の実施形態を図面参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図である。図２は、車両用前照灯のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、上段光源ユニットに設けられる第１サブユニットの鉛直断面図である。図４は、中段光源ユニットに設けられる第３サブユニットの鉛直断面図である。図５は、第３サブユニットの水平断面図である。図６は、下段光源ユニットの斜視図である。図７は、下段光源ユニットの第５サブユニットを示す鉛直断面図である。図８は、下段光源ユニットの第６サブユニットを示す鉛直断面図である。図９は、下段光源ユニットの上面図である。
【００１９】
本実施形態の車両用前照灯１０は、例えば車両の前端部分に取り付けられ、ロービーム及びハイビームを選択的に切り替えて点消灯可能な前照灯である。図１では、例として、自動車等の車両の右前方に取り付けられる前照灯ユニット（ヘッドランプユニット）が車両用前照灯１０として示されている。
【００２０】
この車両用前照灯１０は、図１及び図２に示すように、光透過性の透光カバー１２と、ランプボディ（灯体）１４とを備えている。そして、透光カバー１２とランプボディ１４とで囲まれる灯室１０ａ内に３つの光源ユニット（上段光源ユニット２０，中段光源ユニット４０，下部光源ユニット６０）が支持部材１５上に固定配置されている。また、３つの光源ユニット２０，４０，６０と透光カバー１２との間には、灯具前方から見たときの隙間を覆うようにエクステンション１６が配置されている。
【００２１】
支持部材１５は、高さの異なる３つの設置部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備え、それぞれに上段光源ユニット２０，中段光源ユニット４０，下段光源ユニット６０が順に固定配置されている。この支持部材１５は、略車両幅方向に平行な傾動軸１７ａを介して傾動可能な支持機構１７と、アクチュエータであるレベリング用モータ１８の駆動軸１８ａに接続された動力伝達軸１８ｂを介してランプボディ１４に固定されている。支持機構１７、レベリング用モータ１８及び動力伝達軸１８ｂは、ランプボディ１４に対する支持部材１５の取付角度をレベリング用モータ１８の出力に応じて調整するレベリング機構を構成している。本実施形態では、レベリング機構を介して支持部材１５の取付角度を調整することにより、各光源ユニット２０，４０，６０の光軸調整を行うことができる。
【００２２】
次に各光源ユニット２０，４０，６０について説明する。
本実施形態では、各光源ユニット２０，４０，６０は、それぞれ配光パターン形成時の役割がそれぞれ異なる光源ユニットであり、各光源ユニット２０，４０，６０を選択的に点消灯することによって、様々な配光パターンを実現するように構成されている。
【００２３】
以下では、まず上段光源ユニット２０について説明する。
上段光源ユニット２０は、ハイビーム用の配光を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ同一構成の一対の第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂを備えている。これらの第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、支持部材１５の最上段の設置部１５ａに幅方向に並んで設置されている。なお、これらの第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、一対に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。
【００２４】
図３に示すように、第１サブユニット２０Ａ（第２サブユニット２０Ｂも同様）は、断面視略Ｌ字型形状を有する金属製のベース部材２１と、光源としてのＬＥＤ（半導体発光素子）２２と、投影レンズ２４とを備えている。
【００２５】
ベース部材２１は、その車両前後方向に延びる基体部２１ａが支持部材１５の設置部１５ａ上に配置され、設置部１５ａに立設した立設部２１ｂの車両前方側にＬＥＤ２２が固定配置されている。
【００２６】
ＬＥＤ２２は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光部（発光チップ）２２ａを有する白色発光ダイオードであって、光を出射する発光部２２ａが車両正面側に向けられた状態で配置されている。
【００２７】
投影レンズ２４は、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、基体部２１ａの車両前方側先端部２１ｃ近傍にてベース部材２１に固定されている。本実施形態では、投影レンズ２４の焦点Ｐ２４は、ＬＥＤ２２の発光部２２ａと略一致するように構成されている。したがって、投影レンズ２４には、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光が直接入射し、入射した光が略平行な光として光軸Ａｘ１に沿って前方に投影される。すなわち、本実施形態の光源ユニット２０の第１及び第２サブユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ直射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００２８】
次に、中段光源ユニット４０について説明する。
中段光源ユニット４０は、ロービーム用の配光の一部を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ同一構成の一対の第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂを備えている。これらの第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、支持部材１５の中段の設置部１５ｂに幅方向に並んで設置されている。なお、本実施形態では、これらの第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ別体で形成されている。
【００２９】
図４に示すように、第３サブユニット４０Ａ（第４サブユニット４０Ｂも同様）は、例えば、略Ｌ字型形状のベース部材４１と、光源としてのＬＥＤ（半導体発光素子）４２と、投影レンズ４４と、リフレクタ４６とを備えている。
【００３０】
ベース部材４１は、その車両前後方向に延びる基体部４１ａを備えており、この基体部４１ａに立設部４１ｂが立設し、さらにこの立設部４１ｂから車両後方側に折れ曲がってＬＥＤ４２とリフレクタ４６とを載置固定する光学載置部４１ｃが延設されている。
【００３１】
ＬＥＤ４２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部４２ａが略鉛直上方に向けられた状態で載置部４１ｃの載置面４１ｅ上に載置されている。なお、発光部４２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００３２】
リフレクタ４６は、鉛直断面形状が略楕円形状であり、水平断面形状が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面４６ａが内側に形成された反射部材である。リフレクタ４６は、その第１焦点Ｐ４４１がＬＥＤ４２の発光部４２ａ近傍となり、そしてその第２焦点Ｐ４４２が載置部４１ｃの載置面４１ｅと立設部２１ｂの前面４１ｆとが為す稜線４１ｇ近傍に位置するように設計配置されている。
【００３３】
ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光は、リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射され、第２焦点Ｐ４４２近傍を通って投影レンズ４４に入射する。また、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂでは、載置部４１ｃの載置面４１ｅと立設部２１ｂの前面４１ｆとが為す稜線４１ｇを境界線として、一部光が載置面４１ｅ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンに斜めカットオフラインを形成するように構成されている。すなわち、稜線４１ｇは第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂの明暗境界線を構成している。なお、リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射されさらに載置面４１ｅにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、載置面４１ｅの車両前方側は、投影レンズ４４とリフレクタ４６との位置関係を考慮した適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。
【００３４】
投影レンズ４４は、リフレクタ４６の反射面４６ａにて反射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、基体部４１ａの車両前方側先端部４１ｃ近傍にてベース部材４１に固定されている。本実施形態では、投影レンズ４４の焦点は、リフレクタ４６の第２焦点Ｐ４４２と略一致するように構成されている。したがって、リフレクタ４６にて反射して投影レンズ４４に入射した光は、略平行な光として前方に投影される。すなわち、本実施形態の光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ集光カット形成用の反射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００３５】
また、本実施形態では、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、回動シャフト５０ａ，５０ｂを介して支持部１５ｄ及び設置部１５ｂにそれぞれ回動可能に固定されている。詳しくは後述するが、回動シャフト５０ｂの一方は、アクチュエータ１９と接続されており、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、アクチュエータ１９の駆動力によってそれぞれ回動シャフト５０ａ，５０ｂを軸としてそれぞれ独立に左右にスイブルして光軸方向可変である。すなわち、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ他の光源ユニットとは独立して光軸方向を変化させることが可能な光軸可変光源ユニットを構成している。
【００３６】
具体的には、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂは、図５（ａ）に示すように正面（０°方向を向いた状態）から、図５（ｂ）に示すように水平方向の照射位置を変化させるように光軸Ａｘ２を変化させることができる。これにより、集光領域の位置が車両前方中央と車両前方側方との間で変化させることができる。よって、例えば、車両の旋回時等に旋回方向側に応じて水平方向に回動シャフト５０ａ，５０ｂを軸として回動することにより、光軸Ａｘ２の向きが変化し、車両前方側方に光が照射される。これにより車両の進行方向の視認性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、投影レンズ４４と稜線４１ｇとの間、すなわち投影レンズ４４とリフレクタ４６との間の領域の側方の少なくとも一方側（図では、左側）には拡散部材５５が設けられている。本実施形態では、この拡散部材５５は、光源から出射し、リフレクタ４６にて反射した光を側方にさらに拡散させるものである。この拡散部材５５は、一方側のみに配置されていてもよいし、両側方に配置されていてもよい。一方側のみに配置される場合には、車両用前照灯１０が車両前方に配置された側、すなわち車両右側に配置されたならば右側、車両左側に配置されたならば左側に拡散部材が設けられることが好ましい。
【００３８】
本実施形態の拡散部材５５は、車両前後方向、すなわち光の伝搬方向に沿った肉厚が光軸Ａｘ２から離れるにつれ厚くなるプリズム拡散レンズである。この拡散部材５５には、図５（ａ）に示すように、第３及び第４サブユニット４０Ａ，４０Ｂが正面（０°方向を向いた状態）では、光が入射しないような位置に図示せぬ固定部材を介してランプボディ１４または支持部材１５に固定されている。一方、図５（ｂ）に示すように水平方向の照射位置を変化させるように光軸Ａｘ２を変化させたときには、光の一部が拡散部材１５に入射し、光が側方に拡散される。これにより、側方へ照射される光量を増加させ、側方視認性をさらに向上させることが可能となる。
【００３９】
次に下段光源ユニット６０について説明する。
下段光源ユニット６０は、ロービーム用の配光の一部を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、それぞれ異なる構成の２つの第５及び第６サブユニット７０，８０と、一つのシリンドリカルレンズ６５とを備えている。これらの第５及び第６サブユニット７０，８０は、支持部材１５の最下段の設置部１５ｃに幅方向に並んで設置されている。
【００４０】
図６に示すように、第５及び第６サブユニット７０，８０は、ベース部材９０を共通の基体として有している。第５サブユニット７０は、ベース部材９０上にＬＥＤ７２を配置することで構成されており、また第６サブユニット８０は、ベース部材９０上にＬＥＤ８２及びリフレクタ８６を備えて構成されている。また、第５及び第６サブユニット７０，８０の車両前後方向前方側には、一つのシリンドリカルレンズ６５が配置されている。本実施形態では、このシリンドリカルレンズ６５は、両サブユニット７０，８０に共有される投影用のレンズとして構成されている。
【００４１】
ベース部材９０は、図７に示すように、その車両前後方向に延びる基体部９０ａが支持部材１５の設置部１５ｃ上に配置され、基体部９０ａから立設部９０ｂが立設している。立設部９０ｂの上方の一部は切り取られて段差部９０ｈが形成されており、この段差部９０ｈの車両前方側にＬＥＤ７２が載置されている。本実施形態では、このＬＥＤ７２によって第５サブユニット７０が構成されている。
【００４２】
ＬＥＤ７２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部７２ａが車両前後方向前方側に向けられた状態で段差部９０ｈ上に固定配置されている。なお、発光部７２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００４３】
シリンドリカルレンズ６５は、ＬＥＤ７２の発光部７２ａから出射した光を車両前方に投影する略円筒形状を有するレンズであって、基体部９０ａの車両前方側先端部９０ｃ近傍にてベース部材９０に固定されている。シリンドリカルレンズ６５は、一本の焦線Ｌ６５を有し、図７に示すようこの焦線Ｌ６５がＬＥＤ２２の発光部２２ａの下端近傍となるように構成されている。したがって、投影レンズ２４には、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光が直接入射し、入射した光を略平行な光として光軸Ａｘ１に沿って前方に焦線Ｌ６５に対応してカットオフラインを備えた配光パターンを投影する。すなわち、本実施形態の第５サブユニット７０は、直射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００４４】
ベース部材９０の車両幅方向一方側では、立設部９０ｂの一部が車両後方側に折れ曲がり、ＬＥＤ８２とリフレクタ８６とを載置固定する載置部９０ｃが延設されており、これにより第６サブユニット８０が第５サブユニット７０に隣接して一体形成されている。
【００４５】
ＬＥＤ８２は、ＬＥＤ２２と同様に白色ダイオードであって、その発光部８２ａが略鉛直上方に向けられた状態で載置部９０ｃの載置面９０ｅ上に載置されている。なお、発光部８２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。
【００４６】
リフレクタ８６は、鉛直断面形状が略楕円形状を有し、水平断面形状が楕円を基準とした自由曲面である反射面８６ａが内側に形成された反射部材である。リフレクタ８６は、その第１焦点Ｐ８６１がＬＥＤ８２の発光部８２ａ近傍となり、そしてその第２焦点が載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇ近傍に位置するように設計配置されている。本実施形態では、この載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇ近傍にシリンドリカルレンズ６５の焦線Ｌ６５が配置されるようにシリンドリカルレンズ６５との間の位置関係が設定されている。
【００４７】
したがって、ＬＥＤ２２の発光部２２ａから出射した光は、リフレクタ８６の反射面８６ａ上にて反射され、焦線Ｌ６５近傍を通ってシリンドリカルレンズ６５に入射する。シリンドリカルレンズ６５に入射した光は、鉛直方向では略平行な光として光軸Ａｘ４に沿って前方に投影される。
【００４８】
また、第６サブユニット８０では、載置部９０ｃの載置面９０ｅと立設部９０ｂの前面９０ｆとが為す稜線９０ｇを境界線として、一部光が載置面９０ｅ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンにカットオフラインを形成するように構成されている。なお、リフレクタ８６の反射面８６ａ上にて反射されさらに載置面９０ｅにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、載置面９０ｅの車両前方側は、シリンドリカルレンズ６５とリフレクタ８６との位置関係を考慮して適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。
【００４９】
一方、図９に示すように、車両幅方向についてはリフレクタ８６の反射面８６ａにて反射した光は、特に進行方向が変化しないまま拡散した状態でシリンドリカルレンズ６５に入射する。したがって、車両幅方向については、第６サブユニット８０から出射する光は拡散光となる。このように、本実施形態の第６サブユニット８０は、反射型のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。
【００５０】
このように、本実施形態の下段光源ユニット６０では、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０が同一のシリンドリカルレンズ６５を共有している。したがって、それぞれにレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できるため、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とを近接配置することが可能となる。したがって、下段光源ユニット６０全体が占めるスペースを減らし、下段光源ユニット６０を小型化することができる。
【００５１】
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成される基本的な配光パターンについて説明する。本実施形態の車両用前照灯１０は、上述したように、基本的な配光パターンとしてロービーム用の配光パターンＬＰとハイビーム用の配光パターンＨＰとを形成可能である。
【００５２】
図１０は、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成されたロービーム用の配光パターンＬＰを示す図である。
【００５３】
ロービーム用配光パターンＬＰは、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０を点灯させることによって形成される。
【００５４】
具体的には、中段光源ユニット４０の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂが点灯することにより、車両正面前方のＨ−Ｖ線の交点近傍の狭い第１領域Ｄ１に光が照射される。この第１領域Ｄ１は、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂに形成された稜線４１ｇに対応して形成された略Ｚ形状のカットオフラインＣＬ１を備えている。またカットオフラインＣＬ１の下方の領域は、第１領域Ｄ１の中でも光量の高いホットゾーンＨｚとして設定されている。
【００５５】
また、下段光源ユニット６０の第５，第６サブユニット７０，８０が点灯することにより、それぞれ第１領域Ｄ１の下方に車両幅方向（Ｈ線方向）に延びる第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３がそれぞれ形成される。
【００５６】
第５サブユニット７０によって形成される第２領域Ｄ２は、第１領域Ｄ１と一部重複するように第１領域Ｄ１の下近傍に形成される。この第２領域Ｄ２の上端には、第５サブユニット７０が形成するカットオフラインＣＬ２が形成されている。本実施形態では、このカットオフラインＣＬ２は、第１領域Ｄ１のカットオフラインＣＬ１と連続するように前方に投影されるように設定されている。
【００５７】
また、第６サブユニット８０によって形成される第３領域Ｄ３は、第２領域Ｄ２と一部重複するように第２領域Ｄ２の下方に形成される。第６サブユニット８０は、反射型プロジェクタ光源ユニットであるため、リフレクタ８６の形状を調整することにより、直射型プロジェクタ光源ユニットである第５サブユニット７０よりも鉛直方向に広い方向に光を照射しやすい。したがって、本実施形態では、第６サブユニット８０により近距離視認性を向上させる近距離拡散領域としての第３領域Ｄ３を形成し、第５サブユニット７０により遠距離視認性を向上させる遠距離拡散領域としての第２領域Ｄ２を形成するように構成している。
【００５８】
このように、本実施形態では、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０が形成する第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３を組み合わせてロービーム用の配光パターンＬＰを形成している。
【００５９】
図１１は、本実施形態の車両用前照灯１０によって形成されたハイビーム用の配光パターンＨＰを示す図である。
【００６０】
ハイビーム用配光パターンＨＰは、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０を点灯させるとともに、上段光源ユニット２０を点灯させることによって形成される。
【００６１】
具体的には、上段光源ユニット２０を点灯することにより、中段光源ユニット４０及び下段光源ユニット６０により形成される第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２及び第３領域Ｄ３上に第４領域Ｄ４を重ねて照射するように構成されている。第４領域Ｄ４は、Ｈ―Ｖ線の交点近傍を中心として上下左右に拡がる配光パターンである。ハイビーム用配光パターンＨＰでは、第４領域Ｄ４を形成することにより全体の光量をアップさせ、遠方視認性を向上させている。
【００６２】
さらに、本実施形態では、ハイビーム用配光パターンＨＰ形成時には、中段光源ユニット４０の中段サブ光源ユニット４０ａ，４０ｂを回動させて、光軸Ａｘ２をそれぞれ若干（０．５〜５°）右方向にずらすことにより、ホットゾーンＨｚを水平方向０°近傍に配置させることにより、さらに遠方視認性を向上させるように構成されている。
【００６３】
次に、図１２及び図１３を参照しながら、本実施形態における中段光源ユニット４０の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動と、配光パターンの関係について説明する。
【００６４】
図１２は、第３サブユニット４０ａと配光パターンの関係を示す模式的断面図である。具体的に、図１２（ａ）は第３サブユニット４０ａ（第４サブユニット４０ｂの場合も同様）において拡散部材５５を配置しない構成の場合に１５°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１２（ｂ）はその配光パターンを示す模式図である。また、図１２（ｃ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置した構成の場合に１５°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１２（ｄ）はその配光パターンを示す模式図である。図１２では、拡散部材５５として、プリズム拡散レンズを用いている。
【００６５】
図１２（ａ）と図１２（ｃ）との比較からわかるように、拡散部材５５が配置されていると、第３サブユニット４０ａが回動した状態では、光の一部が投影レンズ４４に入射する直前で拡散部材５５に入射し光の進行方向が回動側に曲げられる。したがって、投影レンズ４４から出射される光は、拡散部材５５を配置したほうがより側方に拡散する。
【００６６】
具体的な配光パターンを比較すると、図１２（ｂ）に示す配光パターンＤ１１では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度と同じく１５°傾いているのに対し、図１２（ｄ）に示す配光パターンＤ１２では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度よりも５°大きい２０°傾いている。これは、拡散部材５５により光が側方に拡散したためである。結果として、配光パターン全体が車両幅方向に拡散して延びていることがわかる。
【００６７】
図１３は、第３サブユニット４０ａと配光パターンの関係を示す別の模式的断面図である。
具体的に、図１３（ａ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置しない構成の場合に２０°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１３（ｂ）はその配光パターンを示す模式図である。また、図１３（ｃ）は第３サブユニット４０ａにおいて拡散部材５５を配置した構成の場合に２０°左方向に回動させた場合の模式的水平断面図であって、図１３（ｄ）はその配光パターンを示す模式図である。図１３では、拡散部材５５として、リフレクタ側に複数のシリンドリカルステップ５５ａが形成されたステップ拡散レンズを用いている。
【００６８】
図１３（ａ）と図１３（ｃ）との比較からわかるように、拡散部材５５が配置されていると、第３サブユニット４０ａが回動した状態では、光の一部が投影レンズ４４に入射する直前で拡散部材５５に入射し光の進行方向が回動側に曲げられる。したがって、投影レンズ４４から出射される光は、拡散部材５５を配置したほうがより側方に拡散する。また、ステップ拡散レンズを拡散部材５５として用いた場合には、一部の光は回動側と逆方向にも曲げられ、結果として左右双方に光が拡散する。
【００６９】
具体的な配光パターンを比較すると、図１３（ｂ）に示す配光パターンＤ１３では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度と同じく２０°傾いているのに対し、図１３（ｄ）に示す配光パターンＤ１４では、カットオフラインの立ち上がり位置が回動角度よりも５°小さい１５°傾いている。また、図１３（ｄ）に示すように、配光パターンＤ１４は、左側３５°程度にまで大きく領域が延びている。これは、拡散部材５５により光が左右双方に拡散したためである。結果として、配光パターン全体が車両幅方向に拡散して延びていることがわかる。
【００７０】
このように、拡散部材５５を配置すると光が拡散するので、回動角度以上に配光パターンを側方にずらすことが可能となる。したがって、拡散部材５５は、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動量に制限のあるような配置であっても、回動角以上に光を側方に拡散照射することができる。逆に、配光パターンのずらし量に比べて回動量を小さくすることができるので、回動用のスペースを小さくし、光源ユニット全体をコンパクト化することができる。また、回動量が小さいので、第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂを駆動するアクチュエータを小型化することもできる。
【００７１】
なお、上記説明では、拡散部材５５を反射型の第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂに取り付ける構成を示したが、これに限られず、図１４に示すように第３，第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ直射型の光源ユニット４０ｃにそれぞれ置き換えて中段光源ユニット４０を構成してもよい。
【００７２】
図１４は、直射型の光源ユニットに拡散部材を設けた場合の回動と配光パターンとの関係を示す図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ回動角０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ回動角１０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｅ），（ｆ）はそれぞれ回動角２０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図であり、（ｇ），（ｈ）はそれぞれ回動角３０°の場合の光源ユニットと配光パターンを示す図である。
【００７３】
直射型の光源ユニット４０ｃは、図７に示す第５サブユニット７０と同様の構成を有するものであって、投影レンズ４４ｃの焦点近傍にＬＥＤの発光部４２ｃが配置された構成である。この構成であっても、図１４（ｃ），（ｄ）に示すようにユニット全体を１０°傾けると、配光パターン全体が左１０°側方にずれるとともに配光パターンの車両幅方向（水平方向）長さが伸びる。この傾向は、図１４（ｅ），（ｆ）に示すようにユニット全体を２０°傾けた場合にはさらに大きくなり、そして図１４（ｇ），（ｈ）に示すように３０°程度となり、拡散部材５５が光軸Ａｘを横切る程度まで延びてくると、左側のみならず、右側にも配光パターンが延びてくることがわかる。
【００７４】
このように、直射型光源ユニットにおいても、拡散部材５５を配置すると光が拡散するので、回動角度以上に配光パターンを側方にずらすことが可能となる。したがって、拡散部材５５は、光源ユニットの回動量に制限のあるような配置であっても、回動角以上に光を側方に拡散照射することができる。逆に、配光パターンのずらし量に比べて回動量を小さくすることができるので、回動用のスペースを小さくし、光源ユニット全体をコンパクト化することができる。また、回動量が小さいので、光源ユニットを駆動するアクチュエータを小型化することもできる。
【００７５】
次に、図１５を参照しながら、本実施形態の車両用前照灯１０の点消灯について詳細に説明する。
【００７６】
図１５は、本実施形態の車両用前照灯１０とその点消灯に関連した制御を示す制御ブロック図である。本実施形態の車両用前照灯１０の点消灯制御は、点消灯コントローラ１００と、この点消灯コントローラ１００に各種信号を出力する舵角センサ１１０，車速センサ１２０、ハイロー切替スイッチ１３０、明暗センサ１４０、雨センサ１５０及び車高センサ１６０とによって行われる。これらは、全て車両用前照灯１０が搭載された車両に同じく搭載されている。
【００７７】
点消灯コントローラ１００は、上述した各種センサ及びスイッチからの出力を基に、車両用前照灯１０の各光源ユニット２０，４０，６０のそれぞれの点消灯、増光及び減光を制御するとともに、中段光源ユニット４０については、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂのそれぞれの回動角を制御し、またレベリング用モータ１８を制御することによりレベリング調整を行う制御中枢部である。点消灯コントローラ１００は、各センサ及びスイッチからの信号を基に、走行状況に適応した配光を自動的に作り出すように構成されている。すなわち、本実施形態では、車両用前照灯１０を用いて、ＡＦＳ（Adaptive Front lighting System：可変前方配光システム）を実現するものである。
【００７８】
次に、センサ及びスイッチ類から説明する。
舵角センサ１１０は、車両の旋回角度を検出するセンサであり、例えばステアリング操作を検出するステアリングセンサ等を用いることができる。舵角センサ１１０の検出信号により、車両が直進しているのかどうかを判別することができる。
【００７９】
車速センサ１２０は、車両の速度を検出するセンサである。この車速センサ１２０の検出信号により、車両の速度を判断し、車両が一般道路を走行しているのか、また自動車専用道等の高速道路を走行しているのかを判別することができる。
【００８０】
ハイロー切替スイッチ１３０は、ハイビームとロービームを切り替えるスイッチであって、車両を運転するドライバーの操作に応じて切り替えられる。
【００８１】
明暗センサ１４０は、車両の周囲の明るさを検出するセンサである。例えば、この明暗センサを用いることにより、車両が暗い田舎道等を走行しているのか、また相対的に明るい市街地を走行しているのか等を判別することができる。
【００８２】
雨センサ１５０は、雨が降っているかどうかを検出するセンサである。このセンサの検出信号により、車両が雨天走行を行っているかどうかを判別することができる。
【００８３】
車高センサ１６０は、車両のピッチ角検出手段の一部を構成するものである。本実施形態では、車高センサ１６０が出力する出力信号を基に、点消灯コントローラ１００がレベリング用モータ１８を制御しオートレベリングを行う。
【００８４】
本実施形態の点消灯コントローラ１００は、これらのセンサからの出力を基に、ハイビーム用の配光を形成する上段光源ユニット２０（第１サブユニット２０ａ及び第２サブユニット２０ｂ）と、ロービーム用の集光カットを形成する中段光源ユニット４０（第３サブユニット４０ａ，４０ｂ）と、遠距離拡散光を形成する下段光源ユニット６０の第５サブユニット７０と、近距離拡散光を形成する下段光源ユニット６０の第６サブユニット８０と、をそれぞれ独立に点消灯制御して、状況に応じた配光を形成する。
【００８５】
図１６は、点消灯コントローラ１００による点消灯制御のパターンを示す表である。
【００８６】
まず、点消灯コントローラ１００は、ハイロー切替スイッチ１３０がローに選択されている場合には、上段光源ユニット２０を非点灯とし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯することにより、図１０に示すロービーム配光パターンを形成する。
【００８７】
また、点消灯コントローラ１００は、ハイロー切替スイッチ１３０がハイに選択されている場合には、さらに上段光源ユニット２０を点灯することにより、ロービーム配光パターン上に上段光源ユニット２０が形成する配光パターンを重ね合わせることでハイビーム配光を形成する。このときには、さらに中段光源ユニット４０の第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂを右方向に回動させ、図１１に示すように中段光源ユニット４０により形成される第１領域Ｄ１をＨ−Ｖ線の交点付近にずらすようにしてもよい。また、このとき、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０への供給電力を上昇させ、各サブユニット４０ａ，４０ｂの発光部４２ａの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。
【００８８】
次に、図１７，１８を参照しながら、ロービーム配光において実現される可変前方配光システム（ＡＦＳ）における各種モードについて説明する。
図１７及び図１８は、それぞれＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【００８９】
まず、カーブモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において舵角センサ１１０及び車速センサ１２０からの信号に基づき、たとえば車両が所定の速度で舵角が所定以上となっている場合には車両がカーブに差しかかっていると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、カーブモードに基づく配光パターンを実現する。
【００９０】
具体的に、カーブモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ左右逆方向に約２０°回動させる。これにより、図１７（ａ）に示すように、中央に照射されていた第１領域Ｄ１が二つにわかれてそれぞれ左右方向に照射される。これにより、カーブ時の左右の視認性が向上する。なお、カーブモードにおいては、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂを同一方向に回動させるように構成してもよいし、舵角センサ１１０及び車速センサ１２０からの信号に応じて第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂの回動角を変化させるように構成してもよい。
【００９１】
次に、タウンモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において車速センサ１２０及び明暗センサ１４０からの信号に基づき、たとえば、所定の明るさの領域を所定の速度以下で走行している場合には車両が市街地を走行していると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、タウンモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、タウンモードとは、歩行者が歩道等を歩いている可能性の高い市街地での走行に適した配光パターンを意味する。
【００９２】
具体的に、タウンモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ左右逆方向に約４５°回動させ固定する。これにより、図１７（ｂ）に示すように、中央に照射されていた第１領域Ｄ１が二つにわかれてそれぞれ左右側方に照射される。これにより、路肩等に光が積極的に照射され、例えば路肩を歩行している歩行者の視認性が向上する。
【００９３】
また、タウンモードでは、別の配光パターンの作り方としては、図１７（ｃ）に示すように、例えば左側のみに２０°超、中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂをそれぞれ回動させ、拡散部材５５により光を路肩側に拡散させるようにしてもよい。この場合でも、路肩等に光が積極的に照射され、例えば路肩を歩行している歩行者の視認性が向上する。
【００９４】
次に、モータウェイモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００が、ロービーム点灯中において車速センサ１２０からの信号に基づき、たとえば車両が所定の速度以上で走行している場合には自動車専用道を走行していると判断する。この場合には、点消灯コントローラ１００は、モータウェイモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、モータウェイモードとは、歩行者がいない自動車専用道での走行に適した配光パターンを意味する。
【００９５】
具体的に、モータウェイモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００はレベリング用モータ１８を動作させ、たとえば支持部材１５ごとすべての光源ユニット２０，４０，６０を上向きに角度変位（例として０．３４°、０．１°〜０．５°程度の範囲）させる（図１７（ｄ）参照）。これにより、Ｈ線付近の光が強まり、遠方視認性が向上する。
【００９６】
また、モータウェイモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０及び遠距離拡散用の第５サブユニット７０への供給電力を上昇させ、各ユニット４０，７０からの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。このときには、さらに近距離拡散用の第６サブユニット８０への供給電力を低下させ、第６サブユニットからの発光量を低下させることが好ましい。これにより、車両手前側に照射される光量が低下し、Ｈ線近傍に照射される光が相対的に強調されさらに遠距離視認性が向上する。
【００９７】
次に、レインモードについて説明する。
点消灯コントローラ１００がロービーム点灯中において、たとえば車速センサ１２０及び雨センサ１５０からの信号に基づき、たとえば所定の速度で走行中に雨が降ってきたと判断した場合には、点消灯コントローラ１００は、レインモードに基づく配光パターンを実現する。ここで、レインモードとは、雨天時における視認性向上を目的とした配光パターンを意味する。
【００９８】
具体的に、レインモードでは、点消灯コントローラ１００は、基本となるロービーム配光と同様に、上段光源ユニット２０は非点灯のままとし、その他の光源ユニット４０，７０，８０を点灯する。このとき、点消灯コントローラ１００は、レベリング用モータ１８を動作させ、たとえば支持部材１５ごとすべての光源ユニット２０，４０，６０を上向きに角度変位（例として０．３４°、０．１°〜０．５°程度の範囲）させる。これにより、Ｈ線付近の光が強まり、遠方視認性が向上する。
【００９９】
また、レインモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、中段光源ユニット４０及び遠距離拡散用の第５サブユニット７０への供給電力を上昇させ、各ユニット４０，７０からの発光量を増やし、前方の光量を増光させるようにしてもよい。このときには、さらに近距離拡散用の第６サブユニット８０への供給電力を低下させ、第６サブユニットからの発光量を低下させることが好ましい。これにより、車両手前側に照射される光量が低下し、Ｈ線近傍に照射される光が相対的に強調され、さらに遠距離視認性が向上する。また、雨天時には、車両手前側に照射された光が路面上で乱反射し視認性を悪化させる場合があるが、このように光量を低下させることにより、乱反射する光を抑制することができる。また、オプションとして、図１８（ａ）に示すように、第６サブユニット８０を非点灯として第３領域Ｄ３を形成しないようにし、より積極的に乱反射を抑制するように構成してもよい。
【０１００】
また、レインモードでは、さらに点消灯コントローラ１００は、第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向右側に位置する光源ユニットへの電力供給を増加させて光量を増加させるとともに左方向に８〜１５°回動させ、そして第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向左側に位置する光源ユニットは増光のみさせるように構成してもよい。この場合、図１８（ｂ）に示すように、第１領域Ｄ１の領域が左側方にずれ側方の視認性を同時に向上させることができる。
【０１０１】
また、レインモードでは、図１８（ｂ）のように構成する代わりに、第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向右側に位置する光源ユニットへの電力供給を増加させて光量を増加させるとともに左方向に２０°超回動させて拡散部材５５により積極的に左方向に光を拡散させ、そして第３サブユニット４０ａと第４サブユニット４０ｂのうち車両進行方向左側に位置する光源ユニットは増光のみさせるように構成してもよい。この場合、図１８（ｃ）に示すように、第１領域Ｄ１の領域が左側方に拡散した状態でさらにずれ側方の視認性をさらに向上させることができる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１０は、光源としての発光部と、発光部から光を光軸に沿って照射する投影レンズ、リフレクタ等の光学部材とをそれぞれ備えた複数の光源ユニットとして上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０を備えている。これらの上段光源ユニット２０、中段光源ユニット４０、下段光源ユニット６０は、支持部材１５を介して灯体であるランプボティ１４に設けられており、各光源ユニット２０，４０，６０からの光が重ね合わせられて車両前方にロービーム配光パターンが形成される。ここで、これらの複数の光源ユニット２０，４０，６０の少なくとも一つである中段光源ユニット４０は、前記光軸を他の光源ユニット２０，６０とは独立して変化可能にランプボディ１４に支持された光軸可変光源ユニットである。
【０１０３】
したがって、中段光源ユニット４０の光軸を適宜変化させ、照射領域を変更することによって、様々なシチュエーションにおいて最適なロービーム配光パターンを形成することができる。また、ロービーム配光パターンを変化させるにあたり、最大でたかだか４つの発光部を制御するのみであるため、光源の数を必要以上に増やすことなく様々な配光パターンを実現することができる。また、多数の発光部を備えた光源ユニットを設置する必要がないため、車両用前照灯を小型化できるとともに、発光部の数を従来に比べて少なくすることができるので消費電力を抑制することができる。
【０１０４】
具体的な構成として、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、ロービーム配光パターンに斜めカットオフラインを備えた集光領域を形成するものとすることができる。本実施形態では、このような集光領域の照射位置を適宜変化させることができるので、状況に応じて必要な箇所に集中的に光を照射することができ、カーブモード、タウンモード、モータウェイモードまたはレインモードといった様々な状況に応じた配光パターンを形成することが可能となる。
【０１０５】
また、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、光軸を略水平方向に移動させることにより、集光領域の位置を車両前方中央と車両前方側方との間で変化させる。このように構成することにより、必要に応じて車両前方中央部に光を集中させたり、車両疎前方側の側方部に光を集中させたりすることが可能となる。また、光軸を水平方向に移動させるためには、光源ユニット４０（実施形態では、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂ）を全体に回動させるだけでよいため、複雑な機構が必要なく、必要以上に部品点数が増加することを抑制できる。
【０１０６】
また、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０は、二つの第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂから構成されている。
【０１０７】
第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂは、図１４に示すように、光学部材として投影レンズ４４ｃをそれぞれ備え、投影レンズ４４ｃの焦点近傍に光源として発光部４２ｃが配置され、発光部４２ｃからの直接光が前方に照射される直射型の光源ユニットとすることができる。直射型の光源ユニットとして構成することにより、リフレクタを省略することができ、また設置スペースを小さくすることができる。また、直射型の光源ユニットとした場合には、ごく狭い領域に光を容易に集中させることが可能であるため、ある狭い領域にピンポイントで光を照射したい場合に好適に使用することができる。
【０１０８】
また、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂは、図４，５，１２，１３に示すように、光学部材として投影レンズ４４と発光部４２ａからの光を投影レンズ４４の焦点近傍に向けて反射するリフレクタ４６とを備え、リフレクタ４６からの反射光が前方に照射される反射型の光源ユニットとすることができる。反射型の光源ユニットとして構成すると、リフレクタが必要となり、ある程度の設置スペースを確保する必要があるが、リフレクタ４６の反射面４６ａを適宜設計することにより、容易に光の制御を行うことができるため、必要とされる領域に適切な光量の光を容易に集中させることが可能である。
【０１０９】
また、本実施形態では、光軸可変光源ユニットである中段光源ユニット４０の第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂには、投影レンズ４４と発光部４２ａとの間に発光部４２ａから出射した光を拡散させる拡散部材５５がそれぞれ設けられている。この拡散部材５５には、第３及び第４サブユニット４０ａ，４０ｂが回動し、光軸が車両前方中央に光を照射する位置から車両前方側方に光を照射するように移動したときに光が入射するような位置に設けられているため、回動時にのみ拡散部材５５によって光が拡散される。
【０１１０】
したがって、明確なカットオフラインが必要とされる中央領域に照射されるときには、拡散部材５５が光の伝搬を妨げず、さほど明確なカットオフラインが必要でない側方領域に照射されるときには、その照射領域を回動角度以上に広げることが可能となる。したがって、側方の広い領域にわたって光を照らすことができる側方視認性の高い車両用前照灯とすることができる。
【０１１１】
拡散部材５５としては、光の伝搬方向に沿った肉厚が光軸から離れるにつれ厚くなるプリズム拡散レンズを使用することができる。プリズム拡散レンズを使用することにより、その照射領域を回動角度以上に広げることが可能となるため、車両の側方視認性を高めることが可能となる。
【０１１２】
また、本実施形態では、拡散部材５５としては、複数のステップが形成されたステップ拡散レンズを使用することもできる。ステップ拡散レンズを使用することにより、その照射領域が左右双方にわたって広げることができるため、広範な領域にわたって満遍なく光を照射し、車両の側方視認性を高めることができる。なお、プリズム拡散レンズとステップ拡散レンズは、設計者の意図する拡散パターンに応じて選択的に用いることができるものであり、またその他の拡散パターンを得たい場合にはその他の拡散用レンズ、または他の種類の拡散部材を用いてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、複数の光源ユニット２０，４０，６０のうち光源ユニット６０は、水平方向に延びる焦線を有するシリンドリカルレンズ６５と、シリンドリカルレンズ６５に光を入射する第５サブユニット（第１のサブユニット）７０と、第６サブユニット（第２サブユニット）８０とを備えている。第５サブユニット７０は、シリンドリカルレンズ６５の焦線近傍に向けて光を出射する発光部７２ａ（第１の発光素子）を有し、シリンドリカルレンズ６５を介して光を前方に照射する直射型サブユニットである。そして、第６サブユニット８０は、光を出射する発光部（第２の発光素子）８２ａと、発光部８２ａからの光をシリンドリカルレンズ６５の焦線近傍に向けて反射するリフレクタ８６と、を有し、シリンドリカルレンズ６５を介して光を前方に照射する反射型サブユニットである。
【０１１４】
すなわち、本実施形態では、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とが一つのシリンドリカルレンズを共有しているため、それぞれに別のレンズを設ける場合に比べて部品点数を削減することができるとともに、レンズホルダー、その他取付部材等の取付スペースも共通化できるため、第５サブユニット７０と第６サブユニット８０とを近接配置することが可能となる。したがって、下段光源ユニット６０全体が占めるスペースを減らし、下段光源ユニット６０を小型化することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、シリンドリカルレンズ６５を介して第６サブユニット８０から前方に投影される配光領域Ｄ３は、シリンドリカルレンズ６５を介して第５サブユニット７０から前方に投影される配光領域Ｄ２よりも鉛直方向の拡散が大きい。これは、主として直射型と反射型の違いによるものであり、一つのシリンドリカルレンズを用いた場合でも、様々な配光パターンを実現することができる。
【０１１６】
また、本実施形態では、二つの発光部７２ａ，８２ａは、同一のベース部材（基板）９０上に配置されている。したがって、組み付け時には、一つのベース部材９０に二つの発光部７２ａ，８２ａを位置決めし他の部材と組み合わせればよいので、組み付け性を高めることができるとともに、二つの発光部の位置精度を一つのベース部材９０を基準として高めることも可能である。
【０１１７】
また、発光部７２ａは、シリンドリカルレンズ６５の焦線近傍であって、焦線よりも上方に配置される。したがって、シリンドリカルレンズ６５を介して前方に投影された光は、カットオフラインを備えることができ、例えば明確な明暗境界が必要とされるＨ線近傍の水平ラインの一部を構成する拡散領域を形成することが可能となる。
【０１１８】
なお、上記説明では、車両用前照灯１０は、ハイビーム及びロービームを兼用可能な車両用前照灯として説明を行ったが、これに限られず、例えば、上段光源ユニット２０を排し、中段光源ユニット４０と下段光源ユニット６０のみを用いて構成することにより、ロービーム専用の車両用前照灯とすることもできる。この場合であっても、主たる作用効果はハイビーム及びロービームを兼用可能な場合と同一である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図である。
【図２】本実施形態の車両用前照灯のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】上段光源ユニットに設けられる第１サブユニット（第２サブユニット）の鉛直断面図である。
【図４】中段光源ユニットに設けられる第３サブユニットの鉛直断面図である。
【図５】第３サブユニット（第４サブユニット）の水平断面図である。
【図６】下段光源ユニットの斜視図である。
【図７】下段光源ユニットの第５サブユニットを示す鉛直断面図である。
【図８】下段光源ユニットの第６サブユニットを示す鉛直断面図である。
【図９】下段光源ユニットの上面図である。
【図１０】本実施形態の車両用前照灯によって形成されたロービーム用の配光パターンを示す図である。
【図１１】本実施形態の車両用前照灯によって形成されたハイビーム用の配光パターンを示す図である。
【図１２】第３サブユニットと配光パターンの関係を示す模式的断面図である。
【図１３】第３サブユニットと配光パターンの関係を示す別の模式的断面図である。
【図１４】直射型の光源ユニットに拡散部材を設けた場合の回動と配光パターンとの関係を示す図である。
【図１５】本実施形態の車両用前照灯とその点消灯に関連した制御を示す制御ブロック図である。
【図１６】点消灯コントローラによる点消灯制御のパターンを示す表である。
【図１７】ＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【図１８】ＡＦＳにおける配光パターンの実現例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０ 車両用前照灯
１０ａ 灯室
１２ 透光カバー
１４ ランプボディ（灯体）
１５ 支持部材
１７ 支持機構
１８ レベリング用モータ
１６ エクステンション
２０ 上段光源ユニット
２０Ａ，２０Ｂ 第１及び第２サブユニット
４０ 中段光源ユニット
４０Ａ，４０Ｂ 第３及び第４サブユニット
５５ 拡散部材
６０ 下段光源ユニット
７０，８０ 第５及び第６サブユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源ユニットと、
前記複数の光源ユニットを支持する灯体と、を備え、各光源ユニットからの光を重ね合わせて車両前方にロービーム配光パターンを形成する車両用前照灯であって、
前記複数の光源ユニットの一つは、
水平方向に延びる焦線を有し、前記焦線方向に略沿って伸びるレンズと、
前記レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２のサブユニットとを備え、
前記第１のサブユニットは、前記レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットであり、
前記第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、前記第２の発光素子からの光を前記レンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットであることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記レンズを介して前記第２のサブユニットから前方に投影される配光パターンは、前記レンズを介して前記第１のサブユニットから前方に投影される配光パターンよりも鉛直方向の拡散が大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、同一基板上に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記第１の発光素子は、前記レンズの前記焦線近傍であって、前記焦線よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用前照灯。
【請求項１】
複数の光源ユニットと、
前記複数の光源ユニットを支持する灯体と、を備え、各光源ユニットからの光を重ね合わせて車両前方にロービーム配光パターンを形成する車両用前照灯であって、
前記複数の光源ユニットの一つは、
水平方向に延びる焦線を有し、前記焦線方向に略沿って伸びるレンズと、
前記レンズに光を入射する第１のサブユニットと、第２のサブユニットとを備え、
前記第１のサブユニットは、前記レンズの焦線近傍からレンズ方向に光を出射する第１の発光素子を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する直射型サブユニットであり、
前記第２のサブユニットは、光を出射する第２の発光素子と、前記第２の発光素子からの光を前記レンズの焦線近傍に向けて反射するリフレクタと、を有し、前記レンズを介して光を前方に照射する反射型サブユニットであることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記レンズを介して前記第２のサブユニットから前方に投影される配光パターンは、前記レンズを介して前記第１のサブユニットから前方に投影される配光パターンよりも鉛直方向の拡散が大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、同一基板上に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記第１の発光素子は、前記レンズの前記焦線近傍であって、前記焦線よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用前照灯。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２１３８７９（Ｐ２００７−２１３８７９Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０４６６（Ｐ２００６−３０４６６）
【出願日】平成１８年２月８日（２００６．２．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月８日（２００６．２．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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