(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプボディとカバーで形成された灯室内に、メインランプユニットとサブランプユニットを備える車両用前照灯であって、
前記サブランプユニットの光源が半導体発光素子であり、
前記サブランプユニットの照射方向を上下方向に変更する上下変更機構と、
前記サブランプユニットの照射方向を左右方向に変更する左右変更機構と、
前記サブランプユニットの配光パターンを変更するパターン変更機構と、
を備え、
前記サブランプユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源と、を備え、
前記パターン変更機構が、前記投影レンズと前記光源を水平方向に囲む円筒型の光学制御部材と、該光学制御部材を鉛直軸回りに回動させる光学制御部材回動機構と、
を備えることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記サブランプユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された光源と、前記光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、を備え、
前記各変更機構のユニット駆動源が、前記リフレクタの下方に配置される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】
前記光学制御部材が、円周方向に区分された複数種のパターン形成部を備える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４】
前記光学制御部材の回転軸が、前記左右変更機構による前記サブランプユニットの回転軸と一致しており、
前記光学制御部材回動機構と前記左右変更機構が、ベース部材に固定されている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５】
前記上下変更機構が、前記投影レンズのみを前記光軸と直交する水平軸回りに回動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行環境に応じてランプの配光を最適に制御可能とする車両用前照灯に関し、特に、種々の配光パターンをコンパクトな構造で形成可能とする改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用前照灯は、車両の運転状況に応じた種々の配光パターンを的確に実現することが望ましい。車両用前照灯から出射されるビームは、前方中央部を照射するため、カーブ走行、右左折、進路変更等を行う場合、進路方向の前方に十分な照射範囲を確保できないことがある。例えばこのようなカーブ走行時等におけるビームの照射範囲を十分に確保し、良好な視界を得ることができるようにした車両用前照灯に、灯具ユニットを左右に振る（回動する）機構を備えたスイブル方式の車両用前照灯がある。
【０００３】
スイブル方式の車両用前照灯は、ランプボディに支持したフレーム部材に灯具ユニットを左右方向に回動可能に支持し、灯具ユニットをコントロールユニットにより車両走行状況に応じて回動制御する構成としている。これにより、灯具ユニットから照射されるビームの向きを、車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができ、カーブ走行時等においても、ビームの照射範囲が旋回方向の先に十分に確保され、良好な視界を得ることが可能となった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８８８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＡＦＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｆｒｏｎｔ−ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）など、走行環境に応じてランプの配光パターンを最適に制御（可変）し、視認性の向上・安全性の向上を図ることを目的とした配光可変機構を、プロジェクタ光学系ランプユニット（ＰＥＳ）に組み込んだ場合、以下のような問題があった。
すなわち、全ての配光パターンを形成可能な光量を有する単一のプロジェクタ光学系ランプユニットを可動構造とすれば、構造が複雑になるとともに、大重量のプロジェクタ光学系ランプユニットを可動させるために、その駆動機構および駆動源も大型となり、構成部材強度の確保も相俟って相乗的に重量の増す問題が生じた。
【０００６】
また、車両用前照灯の全体が大型化した一体製品となるため、意匠に制約が生じ、良好なデザインが得難い問題があった。さらに、放電発光部を有する光源バルブを光源に用いた場合では、光源からの発熱が大きくなり、材質の選択幅が狭くなる（設計自由度が低くなる）問題があった。
【０００７】
また、メインランプユニットの不足機能を、別体のサブランプユニットに付与して補完する車両用灯具も提案されているが（特許文献１参照）、メインランプユニット光源の色温度を補完するのみのサブランプユニットであり、配光パターンを変更するものではなかった。
【０００８】
従って、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、車両用前照灯の全体を大型化、大重量化させずに、車両走行状況に応じた種々の最適な配向パターン形成機能を付与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】
【０００９】
本発明に係る上記目的は、ランプボディとカバーで形成された灯室内に、メインランプユニットとサブランプユニットを備える車両用前照灯であって、
前記サブランプユニットの光源が半導体発光素子であり、
前記サブランプユニットの照射方向を上下方向に変更する上下変更機構と、
前記サブランプユニットの照射方向を左右方向に変更する左右変更機構と、
前記サブランプユニットの配光パターンを変更するパターン変更機構と、
を備えることを特徴とする車両用前照灯により達成される。
【００１０】
上記構成の車両用前照灯によれば、主配光の光量を確保（主光量を分担）するメインランプユニットは固定構造とし、配向パターンを変更形成可能とする補助用ランプとしてのサブランプユニットのみを可動構造とすることで、各変更機構のユニット駆動源（モータやアクチュエータ等）をコンパクトにでき、車両用前照灯全体を大型化、大重量化させずに、車両走行状況に応じた種々の好適な配向パターン形成機能が付加可能となる。
【００１１】
なお、上記構成の車両用前照灯において、前記サブランプユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された光源と、前記光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、を備え、
前記各変更機構のユニット駆動源が、前記リフレクタの下方に配置されることが望ましい。
【００１２】
このような構成の車両用前照灯によれば、リフレクタの下方にユニット駆動源を配置することで、灯室内のスペースを有効に利用することができ、車両用前照灯全体の大型化及び大重量化を防止できる。
【００１３】
また、上記構成の車両用前照灯において、前記サブランプユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側焦点近傍に配置された光源と、
を備えることが望ましい。
【００１４】
このような構成の車両用前照灯によれば、投影レンズの後方側焦点に光源が直接配置され、リフレクタが不要となる分、車両前後方向におけるサブランプユニット取付スペースの省スペース化が可能となり、かつサブランプユニットの軽量化も可能となる。
【００１５】
また、上記構成の車両用前照灯において、前記パターン変更機構が、前記投影レンズと前記光源を水平方向に囲む円筒型の光学制御部材と、該光学制御部材を鉛直軸回りに回動させる光学制御部材回動機構と、
を備えることが望ましい。
【００１６】
このような構成の車両用前照灯によれば、配光パターンを形成する光出射のための主要部材が円筒型に形成した光学制御部材の内方に配置され、この光学制御部材が光学制御部材回動機構によって鉛直軸回りに回動されることで、投影レンズから出射される光の制御が可能となる。これにより、出射光の制御機構であるパターン変更機構をコンパクトにできる。
【００１７】
また、上記構成の車両用前照灯において、前記光学制御部材が、円周方向に区分された複数種のパターン形成部を備えることが望ましい。
このような構成の車両用前照灯によれば、光学制御部材が光学制御部材回動機構によって鉛直軸回りに回動されることで、光学制御部材の円周方向に区分された複数種のパターン形成部における任意のものが、回動角度に応じて選択的に投影レンズの前方に配置される。そこで、複数種の配光パターンを簡素な構造で、かつ迅速に形成可能となる。
【００１８】
また、上記構成の車両用前照灯において、前記光学制御部材の回転軸が、前記左右変更機構による前記サブランプユニットの回転軸と一致しており、
前記光学制御部材回動機構と前記左右変更機構が、ベース部材に固定されていることが望ましい。
【００１９】
このような構成の車両用前照灯によれば、回転軸が一致している光学制御部材回動機構と左右変更機構を連動させることで、種々の車両走行状況に対応する配光パターンを形成することができる。例えば、スイブルに連動して、配光パターンを変更することができる。
【００２０】
また、上記構成の車両用前照灯において、前記上下変更機構が、前記投影レンズのみを前記光軸と直交する水平軸回りに回動させることが望ましい。
【００２１】
このような構成の車両用前照灯によれば、投影レンズのみを回動可能とする構造にすることで、光軸上に配置される光源と投影レンズとを一体的に回動させる本来の上下変更機構に比べ、回動機構を小型にして駆動出力の小さい駆動源を使用することができ、上下変更機構をコンパクトに構成できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る車両用前照灯によれば、灯室内に、固定配置され主配光の光量を確保するメインランプユニットと、半導体発光素子を光源として配光パターンを変更形成可能とするサブランプユニットとを備え、配向パターンを変更形成する補助用ランプとしてのサブランプユニットのみを可動構造とすることで、各変更機構のユニット駆動源をコンパクトにできる。
従って、車両用前照灯全体を大型化、大重量化させずに、車両走行状況に応じた種々の好適な配向パターン形成機能が付加可能となる。この結果、前照灯取付スペースの省スペース化により意匠制約を低減し、デザイン性及び走行安全性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態に係る車両用前照灯を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の正面図、図２は図１に示した車両用前照灯のII-II断面矢視図、図３は図２に示した第一サブランプユニットの縦断面図、図４及び図５は図２に示した第一サブランプユニットの動作説明図である。
【００２４】
本実施形態に係る車両用前照灯１００は、図１及び図２に示すように、ランプボディ１１と透光カバー（カバー）１３で形成された灯室１５内に、メインランプユニット１７と、第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１とを備える。
また、これらユニット１７，１９，２１と透光カバー１３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２３が配置されている。このエクステンション２３には、各ユニット１７，１９，２１をその前端部近傍において囲む開口部２３ａが形成されている。
【００２５】
これらメインランプユニット１７、第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１は、いずれも車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、エイミング機構４０を介して上下方向および左右方向に傾動可能にランプボディ１１に支持されている（図２，図６参照）。このエイミング機構４０によるエイミング調整が完了した段階では、各ユニット１７，１９，２１の光軸Ａｘは、車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びるようになっている。
【００２６】
メインランプユニット１７は、例えば放電バルブと、該放電バルブからの光を投影レンズ側に所定の配光パターンに反射させる不図示のリフレクタと、不図示のシェードとを備えたプロジェクタ型の灯具ユニット（ＰＥＳ）である。メインランプユニット１７は、エイミング機構のみを介してランプボディ１１に固定され、その他の配光可変機構等を備えていない。これにより、簡素な取付構造を実現している。なお、放電バルブには白色光を発する、メタルハライドランプなどの高圧金属蒸気放電バルブ、高輝度放電バルブ（ＨＩＤ）などが用いられる。
【００２７】
リフレクタの内凹面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などにより反射面が形成されている。リフレクタの反射面は、例えば回転放物面を基調とした自由曲面の反射面である。メインランプユニット１７は、放電バルブを点灯すると、すれ違い用の配光パターンが得られる。なお、基本ユニットであるメインランプユニット１７は、プロジェクタ光学系、パラボラ光学系の何れの構造であってもよい。また、メインランプユニット１７の光源は、ハロゲン、ＨＩＤ、或いは白色ＬＥＤのいずれであっても良い。
【００２８】
次に、第一サブランプユニット１９について説明する。
図２及び図３に示すように、第一サブランプユニット１９は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源としての半導体発光素子２５と、リフレクタ２７と、投影レンズ２９と、拡散フィルタ３１と、上下変更機構３３と、左右変更機構３５と、パターン変更機構３７とを備える。
【００２９】
半導体発光素子２５は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光チップを有する白色発光ダイオードであって、熱伝導性を有するベース部材３０の基板３９に支持された状態で、その照射軸を光軸Ａｘ上において鉛直方向上方に向けて配置されている。基板３９の後方には、放熱部であるヒートシンク５０が取り付けられており、半導体発光素子２５からの熱を効率良く放熱することができる。
【００３０】
第一サブランプユニット１９は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子２５を光源とすることで、以下の効果が生じる。すなわち、光学ユニットの小型化が図れる。光源の電力制御により、明るさ可変が容易である（光源寿命の影響が小さい）。他色のＬＥＤとの組合せにより調色が可能である。光自体の発熱が無く、ＰＥＳ光学系のシェード構造（シェード形状により配光パターンを変える場合）や色フィルタ材質（色可変にフィルタを使う場合）等、部品の構造・材質の選択の幅が広がる。光の利用効率が高いなどが挙げられる。なお、第一サブランプユニット１９にはＬＥＤ以外の他の半導体発光素子が用いられても勿論よい。
【００３１】
ベース部材３０に取り付けられたリフレクタ２７は、発光素子２５からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面２７ａを有している。この反射面２７ａは、略楕円状の断面形状を有しており、その離心率は鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そしてこれにより、この反射面２７ａで反射した発光素子２５からの光を、鉛直断面内においては投影レンズ２９の後方側焦点Ｆ近傍に略収束させる。
【００３２】
投影レンズ２９は、前方側表面２９ａが凸曲面で後方側表面２９ｂが平面の平凸レンズとして構成されており、光軸Ａｘ上に配置されている。そして、この投影レンズ２９は、その後方側焦点Ｆを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。投影レンズ２９の前方側表面２９ａを構成する凸曲面は、この投影レンズ２９の後方側焦点Ｆを光軸Ａｘ上に位置させるように形成された非球面で構成されている。
【００３３】
拡散フィルタ３１は、投影レンズ２９からの出射光を拡散することにより、異なる配光パターンの形成を可能としている。拡散フィルタ３１は、支持アーム４１の先端に固定される。支持アーム４１は、基端が後述のフィルタ回動軸４３によって回動自在に支持される。なお、この拡散フィルタ３１は、光の色温度を変更するカラーフィルタとしての機能を有するものであってもよい。
【００３４】
図２に示したように、ランプボディ１１には、エイミング機構４０を介して支持部材４５が固定され、支持部材４５には第一サブランプユニット１９の照射方向を左右方向に変更する左右変更機構３５が固定されている。
左右変更機構３５は、ユニット駆動源４８がスイブル回動軸４７を中心に鉛直軸回りでユニット搭載部材４２を揺動回転するスイブル機構である。
図３に示すように、支持部材４５の水平部に設けられた左右変更機構３５のユニット駆動源４８の出力軸には、下側のスイブル回動軸４７が連結されており、ユニット駆動源４８が駆動されて出力軸が回転されることで、ユニット搭載部材４２がスイブル回動軸４７を中心に回転駆動させられるようになっている。
【００３５】
そこで、ステアリングの左右操舵に対応してユニット駆動源４８の出力軸が回転すると、ユニット搭載部材４２に搭載された半導体発光素子２５と、リフレクタ２７と、投影レンズ２９と、拡散フィルタ３１と、上下変更機構３３と、パターン変更機構３７とが、一体的に左右にスイブル駆動される。
従って、通常のロービーム用配光パターンの側方に付加配光パターンを形成することができ、旋回方向前方路面を十分に照射して、視認性を高めることができる。
【００３６】
更に、ユニット搭載部材４２には、第一サブランプユニット１９の照射方向を上下方向に変更する上下変更機構３３が固定されている。上下変更機構３３は、ユニット駆動源２４がユニット上下回転軸３８を中心に水平軸回りでベース部材３０を上下方向にレベリング駆動するレベリング機構である。
図２に示すように、ベース部材３０は、その下方で左右へ水平に突設したユニット上下回転軸３８，３８が、ユニット搭載部材４２の水平部分に設けられた一対のユニット支持板４４，４４にそれぞれ軸支されており、光軸Ａｘと交差する水平軸回りに回転自在とされている。
ユニット搭載部材４２の水平部分に設けられた上下変更機構３３のユニット駆動源２４の出力軸には、ピニオンギア２２が固定されており、ピニオンギア２２は、一方のユニット上下回転軸３８に固定された扇型ギア３２に噛合されている。
【００３７】
即ち、ユニット駆動源２４が駆動されて出力軸が回転されると、ピニオンギア２２及び扇型ギア３２を介してユニット上下回転軸３８が回転されることで、図５に示すように、ベース部材３０がユニット上下回転軸３８を中心に揺動回転させられるようになっている。
そこで、図示しない電子制御ユニットの指令によりユニット駆動源２４の出力軸が回転すると、ベース部材３０に設けられた半導体発光素子２５と、リフレクタ２７と、投影レンズ２９と、拡散フィルタ３１と、パターン変更機構３７とが、一体的に上下にレベリング駆動される。
従って、例えば車両の水平状態（レベリング）を検出するために前後の車軸におけるそれぞれの高さを検出する車高センサの出力に基づいて、電子制御ユニットは自動車の前部の左右にそれぞれ装備された車両用灯具１００の第一サブランプユニット１９を上下方向に偏向制御し、その配光特性を自動的に変化させることができる。
【００３８】
更に、ベース部材３０には、第一サブランプユニット１９の配光パターンを変更するパターン変更機構３７が固定されている。パターン変更機構３７は、ユニット駆動源２８がフィルタ回動軸４３を中心に水平軸回りで拡散フィルタ３１を揺動回転させる。
図２に示すように、一対の支持アーム４１，４１の基端は、ベース部材３０のリフレクタ２７の側方で左右へ水平に突設したフィルタ回動軸４３，４３にそれぞれ回転自在に支持されており、光軸Ａｘと交差する水平軸回りに回転自在とされている。
ベース部材３０の水平部分に設けられたパターン変更機構３７のユニット駆動源２８の出力軸には、ピニオンギア２６が固定されており、ピニオンギア２６は、一方の支持アーム４１に基端に固定された扇型ギア３６に噛合されている。
【００３９】
即ち、ユニット駆動源２８が駆動されて出力軸が回転されると、ピニオンギア２６及び扇型ギア３６を介して支持アーム４１が回転されることで、先端に固定された拡散フィルタ３１がフィルタ回動軸４３を中心に揺動回転させられるようになっている。
そこで、図示しない電子制御ユニットの指令によりユニット駆動源２８の出力軸が回転すると、拡散フィルタ３１は、投影レンズ２９の前方に配置されて投影レンズ２９の出射光を透過させる位置（図３に示す位置）、又は投影レンズ２９の斜め上方に配置されて投影レンズ２９の出射光を透過させない位置（図４に示す位置）に移動される。
【００４０】
従って、第一サブランプユニット１９は、図３に示したように、投影レンズ２９の前方に拡散フィルタ３１が配置されることで、拡散フィルタ３１を透過した出射光が拡散される。また、図４に示すように、拡散フィルタ３１が斜め上方に移動されて、投影レンズ２９の出射光が拡散フィルタ３１を透過しない場合は、平行光となる。つまり、拡散フィルタ３１を透過しない出射光と、拡散フィルタ３１を透過した出射光とでは、異なる配光が得られるようになっている。
【００４１】
即ち、投影レンズ２９の前方に拡散フィルタ３１を被せることで、第一サブランプユニット１９の配光パターンは左右に広がった形状となる。一方、拡散フィルタ３１が斜め上方に移動されると、第一サブランプユニット１９の配光パターンはある程度中央に絞られた形状となる。
これにより、メインランプユニット１７が形成する配光パターンに、第一サブランプユニット１９の異なる配光パターンを重ねることで、車両用前照灯１００全体の配光パターンが変更可能とされている。
【００４２】
更に、本実施形態の第一サブランプユニット１９では、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ２９と、投影レンズ２９の後方側焦点Ｆよりも後方に配置された半導体発光素子２５と、半導体発光素子２５からの光を前方に向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ２７とを備え、左右変更機構３５、上下変更機構３３及びパターン変更機構３７の各ユニット駆動源４８，２４，２８が、リフレクタ２７の下方に配置されている。
【００４３】
そこで、灯室１５内のスペースを有効に利用することができ、車両用前照灯１００全体の大型化及び大重量化を防止できる。また、半導体発光素子２５からの光は、リフレクタ２７によって投影レンズ２９の後方側焦点Ｆに一旦集光させて投影レンズ２９により照射するので、半導体発光素子２５から出射される光の利用効率を高めることができる。
【００４４】
次に、第二サブランプユニット２１について説明する。
図６は図１に示した車両用前照灯のVI-VI断面矢視図、図７及び図８は図６に示した第二サブランプユニットの動作説明図である。なお、図２に示した構成部材と同一の構成部材には、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
図６に示すように、第二サブランプユニット２１は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ２９と、半導体発光素子２５と、光学制御部材７１と、上下変更機構６１と、左右変更機構５３と、パターン変更機構７３とを備える。
【００４５】
半導体発光素子２５は、その照射軸を光軸Ａｘと一致させた状態で投影レンズ２９の後方側焦点Ｆに配置されており、リフレクタ２７が不要となる分、サブランプユニット取付スペースの省スペース化が可能となり、かつサブランプユニット全体が軽量化されている。
【００４６】
ランプボディ１１には、エイミング機構４０を介して支持部材５１が固定され、支持部材５１には第二サブランプユニット２１の照射方向を左右方向に変更する左右変更機構５３が固定されている。
左右変更機構５３は、ユニット駆動源５３が固定軸５５を中心に鉛直軸回りでユニット搭載部材５７を揺動回転するスイブル機構である。
【００４７】
図６に示すように、支持部材５１の水平部に設けられた左右変更機構５３のユニット駆動源８２の出力軸には、ピニオンギア８４が固定されており、ピニオンギア８４は、ユニット搭載部材５７の下部に設けられた環状ギア５９に噛合されている。
即ち、ユニット駆動源８２が駆動されて出力軸が回転されると、ピニオンギア８４及び環状ギア５９を介してユニット搭載部材５７が固定軸５５を中心に揺動回転させられるようになっている。
【００４８】
そこで、ステアリングの左右操舵に対応してユニット駆動源８２の出力軸が回転すると、ユニット搭載部材５７に搭載された半導体発光素子２５と、投影レンズ２９と、上下変更機構６１とが、一体的に左右にスイブル駆動される。
従って、通常のロービーム用配光パターンの側方に付加配光パターンを形成することができ、旋回方向前方路面を十分に照射して、視認性を高めることができる。
【００４９】
更に、ユニット搭載部材５７には、第二サブランプユニット２１の照射方向を上下方向に変更する上下変更機構６１が固定されている。上下変更機構６１は、ユニット駆動源６４が上下回転軸６７を中心に水平軸回りでレンズホルダ６２を上下方向にレベリング駆動するレベリング機構である。
図６に示すように、投影レンズ２９を保持するレンズホルダ６２は、その側面で右方へ水平に突設した上下回転軸６７が、ユニット搭載部材５７に固定されたユニット駆動源６４の出力軸に固定されており、光軸Ａｘと交差する水平軸回りに回転可能とされている。
【００５０】
即ち、ユニット駆動源６４が駆動されて出力軸が回転されると、上下回転軸６７が回転されることで、レンズホルダ６２が上下回転軸６７を中心に揺動回転させられるようになっている。
そこで、図示しない電子制御ユニットの指令によりユニット駆動源６４の出力軸が回転すると、図８に示すように、レンズホルダ６２に保持された投影レンズ２９のみが、上下にレベリング駆動される。
【００５１】
従って、光軸Ａｘ上に配置される発光素子２５及び投影レンズ２９と、リフレクタ２７とを一体的に回動させる上記第一サブランプユニット１９の上下変更機構３３に比べ、第二サブランプユニット２１の上下変更機構６１は、回動機構を小型にして駆動出力の小さいユニット駆動源６４が使用可能となり、上下変更機構６１のコンパクト化が図られている。
【００５２】
更に、支持部材５１の固定軸５５には、第二サブランプユニット２１の配光パターンを変更するパターン変更機構７３が設けられている。
第二サブランプユニット２１におけるパターン変更機構７３は、投影レンズ２９および半導体発光素子２５を囲む略円筒型の光学制御部材７１と、この光学制御部材７１を固定軸５５を中心に鉛直軸回りに回動させるユニット駆動源７２とを備える。
【００５３】
図６に示すように、光学制御部材７１の下部には回転台７５が設けられ、回転台７５は固定軸５５に回動自在に載置されている。支持部材５１の水平部分に設けられたパターン変更機構７３のユニット駆動源７２の出力軸には、ピニオンギア７４が固定されており、ピニオンギア７４は、回転台７５の外周部に形成された環状ギア７６に噛合されている。
即ち、ユニット駆動源７２が駆動されて出力軸が回転されると、ピニオンギア７４及び環状ギア７６を介して回転台７５が回転されることで、回転台に設けられた光学制御部材７１が固定軸５５を中心に揺動回転させられるようになっている。
【００５４】
光学制御部材７１は、円周方向に区分された複数種（本実施形態では２種）のパターン形成部７７，７８を備える。光学制御部材７１がユニット駆動源７２によって鉛直軸回りに回動されることで、光学制御部材７１の円周方向に区分されたパターン形成部７７，７８が、回動角度に応じて選択的に投影レンズ２９の前方に配置される。そこで、３種の配光パターンが簡素な構造で、かつ迅速に形成可能となっている。
【００５５】
そこで、図示しない電子制御ユニットの指令によりユニット駆動源７２の出力軸が回転すると、光学制御部材７１は、パターン形成部７７が投影レンズ２９の前方に配置されて投影レンズ２９の出射光を透過させる位置（図６に示す位置）、パターン形成部７７，７８が投影レンズ２９の出射光を透過させない位置（図７に示す位置）、又はパターン形成部７８が投影レンズ２９の前方に配置されて投影レンズ２９の出射光を透過させる位置（図９（ｃ）参照）、に移動される。
【００５６】
従って、第二サブランプユニット２１は、図９（ａ）に示すように、投影レンズ２９の前方に例えば拡散フィルタであるパターン形成部７７が配置されることで、パターン形成部７７を透過した出射光は拡散される。また、図９（ｂ）に示すように、光学制御部材７１が移動されて、投影レンズ２９の出射光がパターン形成部７７，７８を透過しない場合は、平行光となる。また、図９（ｃ）に示すように、投影レンズ２９の前方に例えばイエローフィルタであるパターン形成部７８配置されることで、パターン形成部７８を透過した出射光はフォグランプ光となる。つまり、パターン形成部７７，７８を透過しない出射光と、パターン形成部７７又はパターン形成部７８を透過した出射光とでは、それぞれ異なる配光又は色が得られるようになっている。
【００５７】
即ち、投影レンズ２９の前方にパターン形成部７７を被せることで、第二サブランプユニット２１の配光パターンは左右に広がった形状となる。また、パターン形成部７７，７８が投影レンズ２９の左右に移動されると、第一サブランプユニット１９の配光パターンはある程度中央に絞られた形状となる。更に、投影レンズ２９の前方にパターン形成部７７を被せることで、第二サブランプユニット２１の出射光はフォグランプ光となる。
これにより、メインランプユニット１７が形成する配光パターンに、第二サブランプユニット２１の異なる配光パターンを重ねることで、車両用前照灯１００全体の配光パターンが変更可能とされている。
【００５８】
更に、図９に例示したように、円筒状の光学制御部材７１の外周囲に配置されるエクステンション８６の一部を光が透過可能な導光体８８で形成することにより、半導体発光素子２５の有効光以外の光を用いて第二サブランプユニット２１全体を光らせるように構成することもできる。
【００５９】
また、本実施形態の第二サブランプユニット２１では、配光パターンを形成する光出射のための主要部材が円筒型に形成した光学制御部材７１の内方に配置され、この光学制御部材７１がユニット駆動源７２によって鉛直軸回りに回動されることで、投影レンズ２９から出射される光の制御が可能となっている。これにより、出射光の制御機構であるパターン変更機構７３をコンパクトにできる。
【００６０】
更に、第二サブランプユニット２１では、固定軸５５を共用することで、光学制御部材７１の回転軸が、左右変更機構５３による第二サブランプユニット２１の回転軸と一致している。そこで、回転軸が一致しているパターン変更機構７３と左右変更機構５３とを連動させることで、種々の車両走行状況に対応する配光パターンを形成することができるようになっている。例えば、スイブルに連動して、配光パターンを変更することができる。
【００６１】
次に、上記構成の車両用前照灯１００の作用を説明する。
図１０はハイビームとして使用した時の配光パターン例を（ａ）（ｂ）（ｃ）で表した説明図、図１１は各種走行状況における配光パターン例を（ａ）（ｂ）で表した説明図である。
車両用前照灯１００は、メインランプユニット１７による基本的なすれ違いビーム（ロービーム）によって、ロービーム用配光パターンＰＬを形成する。ロービーム用配光パターンＰＬは、上端縁に左右段違いのカットオフラインを有している。このカットオフラインは、左右段違いで水平方向に延び、右側の対向車線側部分が下段カットオフラインとして形成されるとともに、左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインから傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインとして形成される。
【００６２】
車両用前照灯１００のメインランプユニット１７に、第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１の配光パターンをハイビームとして合成した例では、図１０（ａ）に示す対向車がない場合、第一サブランプユニット１９および第二サブランプユニット２１の集光光によって、メインランプユニット１７によるロービーム用配光パターンＰＬの傾斜部を囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成される。なお、左側車両用前照灯１００で前方左側ホットゾーンＨＺＬを、右側車両用前照灯１００で前方右側ホットゾーンＨＺＲをそれぞれ照射している。
【００６３】
例えば、遠方に対向車が現れた場合には、図１０（ｂ）に示すように、前方右側ホットゾーンＨＺＲの光を右に移動し、対向車への眩しさを防ぐ。そして、対向車が近づいてきた場合には、図１０（ｃ）に示すように、一旦消灯した後に前方右側ホットゾーンＨＺＲの光を左に移動し、対向車への眩しさを防ぐ。
【００６４】
また、雨天時は、路面上の白線や路肩の縁石が見難く運転し難い。このとき、車両用前照灯１００の第一サブランプユニット１９および第二サブランプユニット２１を集光し、白線や路肩を集中的に照射することで、視認性を向上させる。
【００６５】
さらに、曲路では、第一サブランプユニット１９および第二サブランプユニット２１の照射光を拡散させる共に照射方向を変え、図１１（ａ）に示すように、照射域ＨＺを舵角や車速に連動して移動することにより、遠方の視界を確保する。
また、高速走行時には、第一サブランプユニット１９および第二サブランプユニット２１の照射光を集光し、図１１（ｂ）に示すように、集光した光を遠方に照射することでホットゾーンＨＺを形成し、遠方の視認性向上を図る。
【００６６】
この他、例えば車両に搭載されたカメラなどの画像センサにより認識された前方の歩行者や落下物などを、第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１によって集中的に照射し、危険回避を行なうことも可能となる。
このようにして、メインランプユニット１７に、第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１を付加することで、様々な状況での視認性向上が実現可能となる。
【００６７】
上述した車両用前照灯１００では、基本配光用のメインランプユニット１７とは別に、高機能ユニットである第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１を設け、両者の配光を合成することにより様々な配光パターンをつくり出すことができる。
そして、主配光の光量を確保（主光量を分担）するメインランプユニット１７は固定構造とし、配向パターンを変更形成可能とする補助用ランプとしてのサブランプユニット１９，２１のみを可動構造とすることで、各変更機構のユニット駆動源（モータやアクチュエータ等）をコンパクトにでき、車両用前照灯１００全体を大型化、大重量化させずに、車両走行状況に応じた種々の好適な配向パターン形成機能が付加可能となる。
【００６８】
即ち、本実施形態の車両用前照灯１００によれば、灯室１５内に、固定配置され主配光の光量を確保するメインランプユニット１７と、半導体発光素子２５を光源として配光パターンを変更可能とする第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１とを備え、配光パターンを変更可能とする補助用ランプとしてのこれら第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１のみを可動構造とすることで、上下変更機構３３（６５）のユニット駆動源２４（６４）、左右変更機構３５（５３）のユニット駆動源４８（８２）及びパターン変更機構３７（７３）のユニット駆動源２８（６４）をコンパクトにできる。
【００６９】
従って、車両用前照灯１００の全体を大型化、大重量化させずに、車両走行状況に応じた種々の好適な配向パターン形成機能が付加可能となる。この結果、前照灯取付スペースの省スペース化により意匠制約を低減し、デザイン性及び走行安全性の向上を図ることができる。
【００７０】
なお、上記実施形態では、車両用前照灯１００が、高機能ユニットとして第一サブランプユニット１９及び第二サブランプユニット２１がメインランプユニット１７と一体構成された例で説明したが、本発明に係る車両用前照灯は、例えば、バンパーやグリルなどヘッドランプ外部に、第一サブランプユニット１９或いは第二サブランプユニット２１を別体で設置することも可能である。
また、本発明の車両用前照灯は、メインランプユニット１７と、第一サブランプユニット１９又は第二サブランプユニット２１の何れか一方とを備えた構成であっても良く、３つ以上のサブランプユニットにより配光を可変することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の正面図である。
【図２】図１に示した車両用前照灯のII-II断面矢視図である。
【図３】図２に示した第一サブランプユニットの縦断面図である。
【図４】図２に示した第一サブランプユニットの動作説明図である。
【図５】図２に示した第一サブランプユニットの動作説明図である。
【図６】図１に示した車両用前照灯のVI-VI断面矢視図である。
【図７】図６に示した第二サブランプユニットの動作説明図である。
【図８】図６に示した第二サブランプユニットの動作説明図である。
【図９】図６に示した光学制御部材の配光パターンを示す概略水平断面図である。
【図１０】図１に示した車両用前照灯をハイビームとして使用した時の配光パターン例を表した説明図である。
【図１１】図１に示した車両用前照灯の各種走行状況における配光パターン例を表した説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１…ランプボディ
１３…透光カバー（カバー）
１５…灯室
１７…メインランプユニット
１９…第一サブランプユニット
２１…第二サブランプユニット
２５…半導体発光素子（光源）
２７…リフレクタ
２９…投影レンズ
３０…ベース部材
３３，６５…上下変更機構
３５，５３…左右変更機構
３７，７３…パターン変更機構
４５，５１…支持部材
５５…固定軸（光学制御部材の回転軸，サブランプユニットの回転軸）
７１…光学制御部材
７７，７８…パターン形成部
１００…車両用前照灯
Ａｘ…光軸
Ｆ…投影レンズの後方側焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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