JP2011100583A - 光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な構成でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができる光学ユニットを提供する。
【解決手段】光学ユニットは、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘと交わり、半導体発光素子１２ａの光を反射して集光レンズを介して車両前方に照射し、ハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第１リフレクタ１６と、第１リフレクタ１６に隣接し、半導体発光素子１２ａの光を反射してロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第２リフレクタ１８と、第１リフレクタ１６の反射光を遮蔽してロービーム形成状態とする位置と、第１リフレクタ１６の反射光の車両前方への照射を許容してハイビーム形成状態とする位置とに変位可能に構成されたシェード部材と、シェード部材を変位させるためのシェード駆動部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学ユニットに関し、特に半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットに関する。

従来、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置が知られている。例えば、特許文献１には、このような車両用前照灯装置として、１つの光学ユニットでハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンとを形成可能な構成が開示されている。この構成では、第１光源ユニットを点灯させてロービーム用配光パターンを形成し、第１光源ユニットおよび第２光源ユニットを点灯させてハイビーム用配光パターンを形成している。

特開２００６−１６４７３５号公報

１つの光学ユニットでロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成可能であれば、車両用前照灯装置の小型化を図ることができる。しかしながら、従来の構成では、第１光源ユニットおよび第２光源ユニットの２つの光源ユニットを用いて、１つの光学ユニットでのロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンの形成を実現していたため、車両用前照灯装置の構造の複雑化を招いていた。そのため、車両用前照灯装置における構造の簡素化を図る上で、従来の構成には改善の余地があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単な構成でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができる光学ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットであって、半導体発光素子の照射軸と交わり、半導体発光素子から照射された光を反射して集光レンズを介して車両前方に照射し、ハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第１リフレクタと、第１リフレクタに隣接し、半導体発光素子から照射された光を反射して車両前方に照射し、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第２リフレクタと、第１リフレクタで反射された光を遮蔽してロービーム形成状態とする位置と、第１リフレクタで反射された光の車両前方への照射を許容してハイビーム形成状態とする位置とに変位可能に構成されたシェード部材と、シェード部材を変位させるためのシェード駆動部と、を備えたことを特徴とする。

この態様によれば、より簡単な構成でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができる光学ユニットが得られる。

上記態様において、第１リフレクタおよび／または第２リフレクタに隣接するように設けられた第３リフレクタをさらに備え、シェード部材は、第１リフレクタからの光を第３リフレクタに向けて反射するように構成された反射面を有し、第３リフレクタは、少なくとも一部が反射面で反射された光を反射して車両前方に照射し、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成されてもよい。これによれば、ロービーム形成状態における光源光の利用率を高めることができる。

上記態様において、第２リフレクタは、複数のロービーム用部分パターンを形成するとともに、それらを合成して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もよい。これによれば、ロービーム用配光パターンの照度を部分的に高めることや、ロービーム用配光パターンのパターン形状を自由に設定することが可能となる。

上記態様において、第２リフレクタおよび第３リフレクタは、それぞれが形成したロービーム用部分パターンを合成して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もよい。これによれば、ロービーム用配光パターンの部分的な照度増大や、ロービーム用配光パターンのパターン形状設定の自由度を高めることができる。

上記態様において、第１リフレクタは、略楕円面形状の反射面を有し、第２リフレクタは、略放物面形状の反射面を有してもよい。これによれば、光源光の利用率を高めることができる。

本発明によれば、より簡単な構成でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができる光学ユニットが得られる。

実施形態１に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。 実施形態１に係る光学ユニットの第１リフレクタおよび第２リフレクタの形状を説明する説明図である。 図３（Ａ）は、第２リフレクタにより形成される配光パターンの形状を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、第１リフレクタおよび第２リフレクタにより形成される配光パターンの形状を示す説明図である。 車両用前照灯装置の照射制御部と車両側の車両制御部との動作連携を説明する機能ブロック図である。 実施形態２に係る車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。 実施形態２に係る車両用前照灯装置の概略正面図である。 実施形態３に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。 実施形態３に係る車両用前照灯装置の概略正面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。なお、車両用前照灯装置は、左右対称に形成された一対の前照灯ユニットを有し、車両用前照灯装置が車両に装着される場合、前照灯ユニットの一方が車両の左前方部分に設けられ、他方が車両の右前方部分に設けられる。図１は、車両用前照灯装置として左右いずれかの前照灯ユニットの構成を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯装置１００は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２１２と、ランプボディ２１２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー２１４とを備える。透光カバー２１４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。ランプボディ２１２と透光カバー２１４とにより形成される灯室２１６内には、光学ユニット１０と、光学ユニット１０を支持するブラケット５０が収容されている。

光学ユニット１０は、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンを形成可能な反射型の光学ユニットである。光学ユニット１０は、ブラケット５０に固定されており、ブラケット５０を介してランプボディ２１２に連結されている。光学ユニット１０の構造については後に詳細に説明する。

ブラケット５０は、光学ユニット１０を支持する支持部材として機能する。ブラケット５０は、辺縁部の所定位置に螺孔を有し、ランプボディ２１２を貫通して前方に延出するエイミングスクリュー６０、およびレベリングシャフト６４がこの螺孔に螺合している。これにより、ブラケット５０がランプボディ２１２に取り付けられている。レベリングシャフト６４は、レベリングアクチュエータ（図示せず）に接続されている。車両用前照灯装置１００は、エイミングスクリュー６０、レベリングシャフト６４およびレベリングアクチュエータによって、光学ユニット１０の光軸を水平方向あるいは鉛直方向に調整できるように構成されている。

ブラケット５０は、車両前方に突出する光源搭載部５２を有する。光源搭載部５２には、光源モジュール１２が搭載される。光源モジュール１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子１２ａと、半導体発光素子１２ａを支持する基板１２ｂとを有する。基板１２ｂは、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板である。基板１２ｂには、半導体発光素子１２ａに電力を伝達する電極（図示せず）が形成されている。光源モジュール１２は、半導体発光素子１２ａの光出射面が略鉛直方向下方に向けられて、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘが鉛直方向に延びる状態で光源搭載部５２に載置されている。なお、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘは、光学ユニット１０の形状や、車両用前照灯装置１００によって形成される配光パターンに応じて調整可能である。ブラケット５０は、光源モジュール１２で発生した熱を放散させる放熱部材として機能する。なお、ブラケット５０の車両後方側の面には、光源モジュール１２で発生した熱を放散させるための放熱フィンが設けられていてもよい。また、灯室２１６内には、放熱フィンに向けて空気を送風し、放熱フィンを冷却するファンが設けられていてもよい。

次に、図１、および図２を参照して、光学ユニット１０の構成について詳細に説明する。図２は、実施形態１に係る光学ユニットの第１リフレクタおよび第２リフレクタの形状を説明する説明図である。

本実施形態に係る光学ユニット１０は、半導体発光素子１２ａの光を車両前方に照射する車両用前照灯装置１００に用いられる。図１、図２に示すように、光学ユニット１０は、第１リフレクタ１６と、第２リフレクタ１８と、シェード部材２４と、シェード駆動部２５と、を備える。また、光学ユニット１０は光軸Ｏを有する。

第１リフレクタ１６は、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘと交わり、半導体発光素子１２ａから照射された光を反射して集光レンズ２６を介して車両前方に照射するように構成されている。本実施形態では、第１リフレクタ１６は、光照射面を下向きにして配置された半導体発光素子１２ａの直下に位置して、その反射面が照射軸Ｘと光学ユニット１０の光軸Ｏとを含む平面と交わるとともに車両前方を向くように配置されている。第１リフレクタ１６の一端は、光源搭載部５２に固定されている。第１リフレクタ１６をこのように配置することで、照射軸Ｘと交わらない位置に配置する場合と比べて、第１リフレクタ１６の反射光によって車両前方に形成される配光パターンの照度を高めることができる。

第１リフレクタ１６の車両前方側には集光レンズ２６が設けられている。集光レンズ２６は、車両前後方向に延びる光軸Ｏ上に配置され、その後方焦点Ｆよりも後方に配置された第１リフレクタ１６の反射光を集光して灯具前方に投影する光学部材として機能する。集光レンズ２６は、図示しない連結部材によってランプボディ２１２あるいは光学ユニット１０に連結されている。

第１リフレクタの反射面は、略楕円面形状である。そして、第１リフレクタ１６は、反射面の第１焦点Ｆ１近傍に半導体発光素子１２ａが位置し、反射面の第２焦点Ｆ２近傍に集光レンズ２６の後方焦点Ｆが位置するように構成されている。したがって、半導体発光素子１２ａから照射された光は、第１リフレクタ１６によって反射されて集光レンズ２６の後方焦点Ｆに到達し、集光レンズ２６に入射して車両前方に照射される。なお、前記「略楕円面形状」の「略」は、楕円面形状だけでなく、楕円面形状に近い形状、例えば、第１リフレクタ１６の製造時の寸法誤差を有する形状をも含むことを意味するものである。したがって、「略楕円面形状」には、楕円面形状と、楕円面形状に近似する形状であって、第１焦点Ｆ１に相当する点と第２焦点Ｆ２に相当する点を有し、第１焦点Ｆ１に相当する点上に配置された半導体発光素子１２ａの光が反射されて第２焦点Ｆ２に相当する点を通過し、車両前方に照射されて所望の配光パターンを形成可能な形状とが含まれる。

第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６に隣接し、半導体発光素子１２ａから照射された光を反射して車両前方に照射するように構成されている。本実施形態では、第２リフレクタ１８は、第１リフレクタ１６と水平方向に並ぶようにして２つ設けられている。２つの第２リフレクタ１８は、その反射面を車両前方に向けて第１リフレクタ１６を挟むように配置され、それぞれ一端が第１リフレクタ１６に連結されている。

第２リフレクタの反射面は、略放物面形状である。そして、第２リフレクタ１８は、反射面の焦点近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように構成されている。また、第２リフレクタ１８の反射面は、第１領域１８ａ、第２領域１８ｂ、および第３領域１８ｃを含む。第１領域１８ａおよび第２領域１８ｂは、第１リフレクタ１６を挟んで配置された２つの第２リフレクタ１８のうち、一方の第２リフレクタ１８に設けられている。第２領域１８ｂは、第２リフレクタ１８における第１リフレクタ１６寄りの所定領域に設けられ、第２リフレクタ１８の他の領域が第１領域１８ａとなっている。また、第３領域１８ｃは、他方の第２リフレクタ１８の全面に設けられている。半導体発光素子１２ａから照射された光は、第２リフレクタ１８の第１領域１８ａ、第２領域１８ｂ、および第３領域１８ｃによって反射されて、車両前方に照射される。なお、前記「略放物面形状」は、放物面を基本形状として、第２リフレクタ１８の反射光によって形成される配光パターンに含まれる所定のカットオフライン等を形成できるように、反射面の一部に変形が加えられた形状を意味する。また、「略放物面形状」には、例えば、第２リフレクタ１８の製造時の寸法誤差を有する形状も含まれる。

ここで、光学ユニット１０の第１リフレクタ１６および第２リフレクタ１８により形成可能な配光パターンについて説明する。図３（Ａ）は、第２リフレクタにより形成される配光パターンの形状を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、第１リフレクタおよび第２リフレクタにより形成される配光パターンの形状を示す説明図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成された配光パターンを示している。

第２リフレクタ１８は、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成されている。本実施形態では、第２リフレクタ１８は、第１領域１８ａで反射された光によって、図３（Ａ）に示す水平カット部Ｌｏ１を形成し、第２領域１８ｂで反射された光によって、図３（Ａ）に示す斜めカット部Ｌｏ２を形成し、第３領域１８ｃで反射された光によって、図３（Ａ）に示す拡散部Ｌｏ３を形成して、これらのロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成されている。

水平カット部Ｌｏ１は、Ｖ−Ｖ線よりも右側かつＨ−Ｈ線より下方で水平方向に延びる矩形状のロービーム用部分配光パターンである。水平カット部Ｌｏ１は、その上側の辺が、Ｖ−Ｖ線よりも右側かつＨ−Ｈ線より下方で水平方向に延びる水平カットオフラインＣＬ１を形成している。

斜めカット部Ｌｏ２は、Ｖ−Ｖ線よりも左側でＨ−Ｈ線の下方から左斜め上方へ延びる矩形状のロービーム用部分パターンである。斜めカット部Ｌｏ２は、その一辺が、水平カットオフラインＣＬ１（あるいはその延長線）とＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ１５°の傾斜角で延びる斜めカットオフラインＣＬ２を形成している。

拡散部Ｌｏ３は、Ｈ−Ｈ線より下方で水平カット部Ｌｏ１および斜めカット部Ｌｏ２よりも水平方向外側にまで拡散した矩形状のロービーム用部分パターンである。

ロービーム用配光パターンＬｏは、水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３が合成されて形成される配光パターンである。ロービーム用配光パターンＬｏは、Ｖ−Ｖ線よりも右側（対向車線側）に水平カットオフラインＣＬ１が位置し、Ｖ−Ｖ線よりも左側（自車線側）に斜めカットオフラインＣＬ２が位置するように構成されている。したがって、このロービーム用配光パターンＬｏは、交通法規が左側通行の地域において、前方車両や歩行者にグレアを与えないように配慮された、左通行ロービーム用配光パターンである。なお、第１領域１８ａによってＶ−Ｖ線よりも左側に水平カット部を形成し、第２領域１８ｂによってＶ−Ｖ線よりも右側に右斜め上方へ延びる斜めカット部を形成することで、交通法規が右側通行である地域で利用する、いわゆる「ドーバーロービーム」と称される右通行ロービーム用配光パターンを形成することもできる。

なお、第２リフレクタ１８における第１領域１８ａ〜第３領域１８ｃを設ける位置は特に限定されず、各部分パターンの形状や照度に応じて適宜設定することができる。例えば、２つの第２リフレクタ１８は、水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３のうちの一つを一方の第２リフレクタ１８が形成し、残りの二つを他方の第２リフレクタ１８が形成するようにそれぞれ構成することができる。

第１リフレクタ１６は、ハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成されている。本実施形態では、第１リフレクタ１６は、図３（Ｂ）に示すハイビーム用配光パターンＨｉを形成するように構成されている。ハイビーム用配光パターンＨｉは、車両前方の中央領域においてＨ−Ｈ線の下方およびＨ−Ｈ線の上方で水平方向に拡がる矩形状の配光パターンである。上述のように、第１リフレクタ１６が半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘと交わるように配置され、第１リフレクタ１６の反射光が集光レンズ２６によって集光されて車両前方に照射されるため、ハイビーム用配光パターンＨｉは、ロービーム用配光パターンＬｏと比べて照度の高い配光パターンとなる。

図１に戻って、シェード部材２４は、板状の部材であり、第１リフレクタ１６の第２焦点Ｆ２近傍に設けられている。シェード部材２４は、第１リフレクタ１６で反射された光を遮蔽して光学ユニット１０をロービーム形成状態とする位置（以下、この位置を遮光位置という場合がある）と、第１リフレクタ１６で反射された光の車両前方への照射を許容して光学ユニット１０をハイビーム形成状態とする位置（以下、この位置を非遮光位置という場合がある）とに変位可能に構成されている。図１では、シェード部材２４が遮光位置にある状態を破線で示し、シェード部材２４が非遮光位置にある状態を実線で示している。なお、非遮光位置には、第１リフレクタ１６の反射光の一部を遮蔽する位置も含まれる。シェード部材２４を遮光位置に変位させて、光学ユニット１０をロービーム形成状態とした場合、図３（Ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンＬｏのみが形成される。一方、シェード部材２４を非遮光位置に変位させて、光学ユニット１０をハイビーム形成状態とした場合、図３（Ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＬｏとハイビーム用配光パターンＨｉとを合成した配光パターンが形成される。

シェード部材２４には、シェード部材２４を遮光位置と非遮光位置とに変位させるためのシェード駆動部２５に連結されている。本実施形態では、シェード駆動部２５はソレノイドからなる。そして、シェード部材２４に略Ｌ字形状の連結部材２７の一端が回動可能に連結され、シェード駆動部２５のロッド２５ａに連結部材２７の他端が回動可能に連結されている。これにより、シェード部材２４とシェード駆動部２５とが連結されている。このような構成において、シェード駆動部２５のロッド２５ａが引き込み位置から進出位置に移動すると、シェード部材２４が回転軸２４ａを中心に回転して非遮光位置に変位する。また、シェード駆動部２５のロッド２５ａが進出位置から引き込み位置に移動すると、シェード部材２４が回転軸２４ａを中心に回転して遮光位置に変位する。なお、シェード駆動部２５は、非制御時にロッド２５ａが引き込み位置に移動する構成であることが望ましい。この場合、シェード駆動部２５を非制御状態にするだけで、シェード部材２４を遮光位置に移動させることができる。シェード部材２４が遮光位置に移動することにより、光学ユニット１０をロービーム形成状態にすることができるため、対向車や歩行者にグレアを与え難い配光パターンにできる。つまり、フェールセーフ機能を実現できる。

図４は、上述のように構成された車両用前照灯装置の照射制御部と車両側の車両制御部との動作連携を説明する機能ブロック図である。車両用前照灯装置１００は、車両の左前方部分に設けられたＬ側前照灯ユニット２１０Ｌと、車両の右前方部分に設けられたＲ側前照灯ユニット２１０Ｒとを有する。なお、上述のようにＬ側前照灯ユニット２１０ＬおよびＲ側前照灯ユニット２１０Ｒは左右対称であって、その構成は基本的に同一であるため、Ｒ側前照灯ユニット２１０Ｒのみの説明を行いＬ側前照灯ユニット２１０Ｌ側の説明は省略する。

Ｒ側前照灯ユニット２１０Ｒは、光源モジュール１２の点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する照射制御部２２８Ｒを有する。照射制御部２２８Ｒは、シェード駆動部２５の制御を実行する。なお、図４では、Ｌ側前照灯ユニット２１０Ｌが専用の照射制御部２２８Ｌを有した構成が示されているが、照射制御部２２８ＲがＲ側前照灯ユニット２１０ＲおよびＬ側前照灯ユニット２１０Ｌの制御を一括して実行するようにしてもよい。以下、照射制御部２２８Ｌおよび照射制御部２２８Ｒを総称して照射制御部２２８という場合がある。

照射制御部２２８Ｒは、車両３００に搭載された車両制御部３０２から得られた情報に基づいて電源回路２３０の制御を行い、光源モジュール１２の点消灯制御を実行する。また、照射制御部２２８Ｒは、ライトスイッチ３０４から送信された信号を車両制御部３０２を介して受信し、ライトスイッチ３０４の操作内容に応じて光学ユニット１０のシェード駆動部２５を制御する。これにより、ライトスイッチ３０４の操作内容に応じて、光学ユニット１０による配光パターンの形成状態を切り替え可能である。

続いて、このように構成された車両用前照灯装置１００の動作について説明する。上述のように、本実施形態に係る光学ユニット１０を備えた車両用前照灯装置１００では、運転者によるライトスイッチ３０４の操作に応じて、配光パターンの形成状態を切り替え可能である。この場合、ライトスイッチ３０４の操作に応じて、照射制御部２２８がシェード駆動部２５を駆動させて、シェード部材２４を適切な位置に変位させる。

例えば、運転者がロービーム形成状態となるように指示した場合、光源モジュール１２が点灯するとともに、シェード駆動部２５がシェード部材２４を遮光位置に変位させる。これにより、シェード部材２４によって第１リフレクタ１６からの反射光が遮断される。その結果、第２リフレクタ１８からの反射光のみが車両前方に照射されて、図３（Ａ）に示すロービーム用配光パターンＬｏが形成され、光学ユニット１０はロービーム形成状態となる。

また、運転者がハイビーム形成状態となるように指示した場合、光源モジュール１２が点灯した状態で、シェード駆動部２５がシェード部材２４を非遮光位置に変位させる。これにより、第１リフレクタ１６および第２リフレクタ１８からの反射光が車両前方に照射されて、図３（Ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＬｏとハイビーム用配光パターンＨｉとが合成された配光パターンが形成され、光学ユニット１０はハイビーム形成状態となる。

以上説明したように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘと交わり、ハイビーム用配光パターンＨｉを形成する第１リフレクタ１６と、第１リフレクタ１６と隣接し、ロービーム用配光パターンＬｏを形成する第２リフレクタ１８とを備える。また、光学ユニット１０は、第１リフレクタ１６の反射光を遮蔽する位置と第１リフレクタ１６の反射光の車両前方への照射を許容する位置とに変位可能なシェード部材２４と、シェード部材２４を変位させるためのシェード駆動部２５を備える。そのため、光学ユニット１０によれば、１つの半導体発光素子１２ａの照射光でロービーム形成状態とハイビーム形成状態とを作り出すことができる。したがって、従来の構成と比べて、より簡単な構成でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができ、そのため、車両用前照灯装置１００の部品点数の削減と構造の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態の光学ユニット１０では、第２リフレクタ１８が、複数のロービーム用部分パターン、すなわち水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３を形成し、それらを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成されている。そのため、ロービーム用配光パターンＬｏの照度を部分的に高めることや、ロービーム用配光パターンＬｏのパターン形状を自由に設定することが可能となる。その結果、運転者の視認性をより高めることが可能なロービーム用配光パターンＬｏを形成することができる。

また、第１リフレクタ１６は、略楕円面形状の反射面を有し、第１焦点Ｆ１近傍に半導体発光素子１２ａが位置し、第２焦点Ｆ２近傍に集光レンズ２６の後方焦点Ｆが位置するように設けられている。また、第２リフレクタ１８は、略放物面形状の反射面を有し、焦点近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように設けられている。そのため、半導体発光素子１２ａの照射光を無駄なく車両前方に照射することができ、半導体発光素子１２ａの照射光の利用率を高めることができる。

さらに、半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘと交わり、反射光が集光レンズ２６を介して照射されるように第１リフレクタ１６が設けられ、第１リフレクタ１６に隣接して第２リフレクタ１８が設けられている。そのため、光学ユニット１０に斬新な意匠的特徴を付与することができる。

（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１に係る光学ユニットを複数備えた車両用前照灯装置に係るものである。以下、本実施形態について説明する。なお、車両用前照灯装置の主な構成や、形成可能な配光パターンの形状等は実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。

図５は、実施形態２に係る車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。図６は、実施形態２に係る車両用前照灯装置の概略正面図である。なお、図５では、シェード駆動部２５の図示を省略している。

図５、図６に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯装置１００は、灯室２１６内に複数の光学ユニット１０を備えている。具体的には、２つの光学ユニット１０が鉛直方向に並ぶように配置されて、それぞれブラケット５０に連結されている。ブラケット５０には、２つの光学ユニット１０に対応して２つの光源搭載部５２が設けられている。各光源搭載部５２には光源モジュール１２が搭載されている。

２つの光学ユニット１０は、それぞれの第２リフレクタ１８が水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３を形成可能に構成されている。そのため、各光学ユニット１０によりロービーム用配光パターンＬｏを形成することができる。また、各光学ユニット１０によりハイビーム用配光パターンＨｉを形成することができる。したがって、車両用前照灯装置１００がロービーム形成状態にあるときは、各光学ユニット１０が形成したロービーム用配光パターンＬｏが重畳される。また、車両用前照灯装置１００がハイビーム形成状態にあるときは、各光学ユニット１０が形成したロービーム用配光パターンＬｏおよびハイビーム用配光パターンＨｉが重畳される。これにより、車両用前照灯装置１００が形成する配光パターンの照度を増大させることができ、運転者の視認性を向上させることができる。

なお、２つの光学ユニット１０は、それぞれが形成したロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成されていてもよい。例えば、一方の光学ユニット１０が有する２つの第２リフレクタ１８のうち、一方の第２リフレクタ１８に第１領域１８ａが設けられ、他方の第２リフレクタ１８に第２領域１８ｂが設けられる。また、他方の光学ユニット１０が有する２つの第２リフレクタ１８のうち、一方の第２リフレクタ１８に第３領域１８ｃが設けられ、他方の第２リフレクタ１８に第１領域１８ａ〜第３領域１８ｃのいずれかが設けられる。そして、一方の光学ユニット１０により水平カット部Ｌｏ１と斜めカット部Ｌｏ２が形成され、他方の光学ユニット１０により拡散部Ｌｏ３と、水平カット部Ｌｏ１〜拡散部Ｌｏ３のいずれかが形成されて、それらが合成されてロービーム用配光パターンＬｏが形成される。この場合にも、１つの光学ユニット１０でロービーム用配光パターンＬｏを形成する場合と比べて、ロービーム用配光パターンＬｏの照度を高めることができる。

また、２つの光学ユニット１０が形成したロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成する構成の場合には、２つの光学ユニット１０が有する４つの第２リフレクタ１８のうち、３つの第２リフレクタ１８で水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３を形成し、残りの１つの第２リフレクタ１８で第４のロービーム用部分パターンを形成するようにしてもよい。この場合には、ロービーム用配光パターンＬｏの部分的な照度増大や、ロービーム用配光パターンＬｏのパターン形状設定の自由度を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用前照灯装置１００は、複数の光学ユニット１０を備えている。そのため、上述の実施形態１の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、本実施形態に係る車両用前照灯装置１００によれば、車両用前照灯装置１００によって形成される配光パターンの照度を高めることができ、その結果、運転者の視認性をより向上させることができる。また、複数の光学ユニット１０のそれぞれでロービーム用部分パターンを形成し、それらを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成することで、形成可能なロービーム用部分パターンの種類あるいは数を増やすことができるため、ロービーム用配光パターンＬｏの部分的な照度増大や、ロービーム用配光パターンＬｏのパターン形状設定の自由度をより高めることができる。

（実施形態３）
実施形態３に係る光学ユニットは、第３リフレクタをさらに備え、シェード部材に反射面が設けられている。以下、本実施形態について説明する。なお、車両用前照灯装置の主な構成や、形成可能な配光パターンの形状等は実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。

図７は、実施形態３に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。図８は、実施形態３に係る車両用前照灯装置の概略正面図である。なお、図７では、シェード駆動部２５の図示を省略している。

図７、図８に示すように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第１リフレクタ１６および／または第２リフレクタ１８に隣接するように設けられた第３リフレクタ２８をさらに備えている。第３リフレクタ２８は、例えば、第１リフレクタ１６および／または第２リフレクタ１８と半導体発光素子１２ａの照射軸Ｘ方向に並ぶように配置される。また、シェード部材２４は、第１リフレクタ１６からの光を第３リフレクタ２８に向けて反射するように構成された反射面２４ｂを有する。そして、第３リフレクタ２８は、少なくとも一部がシェード部材２４の反射面２４ｂで反射された光を反射して車両前方に照射し、ロービーム用配光パターンＬｏの少なくとも一部を形成するように構成されている。

本実施形態では、第３リフレクタ２８は、第１リフレクタ１６および２つの第２リフレクタ１８の鉛直方向下方で水平方向に延びるように設けられている。第３リフレクタ２８は、その上端部が第１リフレクタ１６および２つの第２リフレクタ１８の下端部に連結されている。第３リフレクタ２８は、第１リフレクタ１６の鉛直方向下方に第１領域２８ａを有し、一方の第２リフレクタ１８の鉛直方向下方に第２領域２８ｂを有し、他方の第２リフレクタ１８の鉛直方向下方に第３領域２８ｃを有する。第１領域２８ａの反射面は、第１リフレクタ１６と同様に略楕円面形状であり、第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃの反射面は、第２リフレクタ１８と同様に略放物面形状である。

シェード部材２４の反射面２４ｂは略楕円面形状である。そして、シェード部材２４は、遮光位置にある状態で、反射面２４ｂの第１焦点Ｆ３近傍に第１リフレクタ１６の第２焦点Ｆ２が位置し、反射面２４ｂの第２焦点Ｆ４近傍に第１領域２８ａの反射面の第１焦点Ｆ５が位置するように構成されている。第１領域２８ａの反射面の第２焦点Ｆ６近傍には、固定シェード３０が設けられている。固定シェード３０によって、第１領域２８ａで反射された光のうちロービーム用配光パターンＬｏの水平カットオフラインＣＬ１および斜めカットオフラインＣＬ２よりも上方に照射される光が遮断される。第１領域２８ａの車両前方側には、集光レンズ２６が設けられている。また、第３リフレクタ２８は、第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃの反射面の焦点近傍に半導体発光素子１２ａが位置するように構成されている。

このような構成において、シェード部材２４が遮光位置にある状態（図７において実線で示す位置にある状態）で半導体発光素子１２ａから光が照射されると、半導体発光素子１２ａの光が２つの第２リフレクタ１８で反射されて車両前方に照射され、水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３が形成される。そして、これらが合成されてロービーム用配光パターンＬｏが形成される。また、半導体発光素子１２ａから照射された光は、第３リフレクタ２８の第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃでも反射される。第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃは、ロービーム用配光パターンＬｏの少なくとも一部を形成可能に構成されており、第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃで反射された光によって、水平カット部Ｌｏ１〜拡散部Ｌｏ３の全部または一部が形成される。

また、半導体発光素子１２ａから照射されて第１リフレクタ１６で反射された光は、シェード部材２４の反射面２４ｂで反射されて、第３リフレクタ２８の第１領域２８ａに到達する。そして、第１領域２８ａに到達した光は、第１領域２８ａの反射面で反射されて車両前方に照射される。第１領域２８ａは、ロービーム用配光パターンＬｏの少なくとも一部を形成可能に構成されており、第１領域２８ａで反射された光によって例えば拡散部Ｌｏ３が形成される。第３リフレクタ２８の第１領域２８ａ〜第３領域２８ｃによって形成されたロービーム用部分パターンは、第２リフレクタ１８によって形成されたロービーム用配光パターンＬｏに重畳される。このように、シェード部材２４で遮断された光を第３リフレクタ２８によって車両前方に照射することで、ロービーム形成状態における半導体発光素子１２ａから照射された光の利用率を高めることができ、ロービーム用配光パターンＬｏの照度を高めることができる。

また、シェード部材２４が非遮光位置にある状態（図７において破線で示す位置にある状態）で半導体発光素子１２ａから光が照射されると、半導体発光素子１２ａの光が２つの第２リフレクタ１８で反射されてロービーム用配光パターンＬｏが形成される。また、半導体発光素子１２ａの光は第３リフレクタ２８の第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃでも反射されてロービーム用配光パターンＬｏの少なくとも一部が形成される。また、半導体発光素子１２ａの光は第１リフレクタ１６で反射されて、車両前方に照射されてハイビーム用配光パターンＨｉが形成される。

なお、第２リフレクタ１８および第３リフレクタ２８は、それぞれが形成したロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成されていてもよい。例えば、２つの第２リフレクタ１８のうち、一方の第２リフレクタ１８で水平カット部Ｌｏ１が形成され、他方の第２リフレクタ１８で斜めカット部Ｌｏ２が形成される。また、第３リフレクタ２８の第１領域２８ａ〜第３領域２８ｃで拡散部Ｌｏ３が形成される。そして、それらが合成されて、ロービーム用配光パターンＬｏが形成される。この場合にも、ロービーム形成状態における光利用率を高めて、ロービーム用配光パターンＬｏの照度を高めることができる。

また、第２リフレクタ１８および第３リフレクタ２８で形成したロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成する構成の場合には、例えば２つの第２リフレクタ１８および第３リフレクタ２８の第１領域２８ａ〜第３領域２８ｃのうち、いずれか３つで水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３を形成し、残りで第４、および第５のロービーム用部分パターンを形成するようにしてもよい。この場合には、ロービーム用配光パターンＬｏの部分的な照度増大や、ロービーム用配光パターンＬｏのパターン形状設定の自由度をさらに高めることができる。

また、第３リフレクタ２８の第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃは、シェード部材２４の反射面２４ｂによって反射された光を車両前方に反射するように構成されていてもよい。この場合、第２領域２８ｂおよび第３領域２８ｃの反射面の焦点は、シェード部材２４の反射面２４ｂの第２焦点Ｆ４近傍に配置される。

また、第３リフレクタ２８の第１領域２８ａの反射面は、略放物面形状であってもよい。この場合には、固定シェード３０の設置を省くことができる。なお、第１領域２８ａの反射面が略放物面形状である場合、その焦点は反射面２４ｂの第２焦点Ｆ４近傍に配置される。また、第１領域２８ａの車両前方側には集光レンズ２６が設けられていなくてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る光学ユニット１０は、第３リフレクタ２８を備え、また、シェード部材２４に反射面２４ｂが設けられている。そして、光学ユニット１０は、シェード部材２４が遮光位置にある状態で、第１リフレクタ１６で反射された光を反射面２４ｂおよび第３リフレクタ２８によって車両前方に照射して、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成している。そのため、上述の実施形態１の効果に加えて、ロービーム形成状態における半導体発光素子１２ａから照射された光の利用率を高めることができ、ロービーム用配光パターンＬｏの照度を増大させることができるという効果が得られる。

また、第２リフレクタ１８および第３リフレクタ２８のそれぞれでロービーム用部分パターンを形成し、それらを合成してロービーム用配光パターンＬｏを形成するように構成することで、形成可能なロービーム用部分パターンの種類や数を増やすことができる。そのため、ロービーム用配光パターンＬｏの部分的な照度増大や、ロービーム用配光パターンＬｏのパターン形状設定の自由度を高めることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

例えば、第１リフレクタ１６の車両前方側に集光レンズ２６を設けず、第１リフレクタ１６で反射された光を用いてフォグランプ用配光パターンを形成するようにしてもよい。この場合には、１つの半導体発光素子１２ａでロービーム用配光パターンＬｏとフォグランプ用配光パターンとを作り出すことができる。そのため、より簡単な構成でロービーム用配光パターンＬｏとフォグランプ用配光パターンとを形成可能な光学ユニットが得られる。

Ｈｉ ハイビーム用配光パターン、 Ｌｏ ロービーム用配光パターン、 Ｘ 照射軸、 １０ 光学ユニット、 １２ａ 半導体発光素子、 １６ 第１リフレクタ、 １８ 第２リフレクタ、 ２４ シェード部材、 ２４ｂ 反射面、 ２５ シェード駆動部、 ２６ 集光レンズ、 ２８ 第３リフレクタ、 １００ 車両用前照灯装置、 ３００ 車両。

Claims (5)

1. 半導体発光素子の光を車両前方に照射する車両用前照灯装置に用いられる光学ユニットであって、
   半導体発光素子の照射軸と交わり、半導体発光素子から照射された光を反射して集光レンズを介して車両前方に照射し、ハイビーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第１リフレクタと、
   前記第１リフレクタに隣接し、前記半導体発光素子から照射された光を反射して車両前方に照射し、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された第２リフレクタと、
   前記第１リフレクタで反射された光を遮蔽してロービーム形成状態とする位置と、前記第１リフレクタで反射された光の車両前方への照射を許容してハイビーム形成状態とする位置とに変位可能に構成されたシェード部材と、
   前記シェード部材を変位させるためのシェード駆動部と、
   を備えたことを特徴とする光学ユニット。
2. 第１リフレクタおよび／または第２リフレクタに隣接するように設けられた第３リフレクタをさらに備え、
   前記シェード部材は、前記第１リフレクタからの光を前記第３リフレクタに向けて反射するように構成された反射面を有し、
   前記第３リフレクタは、少なくとも一部が前記反射面で反射された光を反射して車両前方に照射し、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成するように構成された請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記第２リフレクタは、複数のロービーム用部分パターンを形成するとともに、それらを合成してロービーム用配光パターンを形成するように構成された請求項１または２に記載の光学ユニット。
4. 前記第２リフレクタおよび前記第３リフレクタは、それぞれが形成したロービーム用部分パターンを合成してロービーム用配光パターンを形成するように構成された請求項２に記載の光学ユニット。
5. 前記第１リフレクタは、略楕円面形状の反射面を有し、
   前記第２リフレクタは、略放物面形状の反射面を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学ユニット。

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