JP5321048B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

この発明は、半導体型光源を光源とし、カットオフラインを有する配光パターン（ロービーム用配光パターン、すれ違い用配光パターン）とハイビーム用配光パターン（走行用配光パターン）とを切り替えて車両の前方に照射するプロジェクタタイプの車両用前照灯に関するものである。

この種の車両用前照灯は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、従来の車両用前照灯について説明する。従来の車両用前照灯は、ロービーム用配光パターンを形成する第１光源ユニットと、ハイビーム用配光パターンを形成する第２光源ユニットと、から構成されているものである。第１光源ユニットは、プロジェクタタイプのランプユニットであって、光源（発光ダイオード）と、楕円系（収束系）のリフレクタと、シェードと、投影レンズと、を備えるものである。また、第２光源ユニットは、プロジェクタタイプのランプユニットであって、光源（発光ダイオード）と、楕円系（収束系）のリフレクタと、投影レンズと、を備えるものである。以下、従来の車両用前照灯の作用について説明する。第１光源ユニットの光源を点灯すると、光源からの光がリフレクタで反射し、反射光の一部がシェードでカットオフされて、斜めカットオフラインおよび水平カットフラインを有する配光パターンすなわちロービーム用配光パターンが形成され、ロービーム用配光パターンが投影レンズから上下左右反転して車両の前方に照射（投影）される。また、第２光源ユニットの光源を点灯すると、光源からの光がリフレクタで反射し、反射光がハイビーム用配光パターンとして投影レンズから上下左右反転して車両の前方に照射（投影）される。

ところが、従来の車両用前照灯は、光源とリフレクタとシェードと投影レンズとを備える第１光源ユニットと、光源とリフレクタと投影レンズとを備える第２光源ユニットと、から構成されているものである。このために、従来の車両用前照灯は、部品点数が多く、かつ、ハイビーム用配光パターン用の第２光源ユニットを必要とし、その分、小型化、軽量化、省電力化、コスト軽減化に課題がある。

ここで、光源として放電バルブ、ハロゲン電球、メタルハライドランプ、光源バルブを使用するこの種のプロジェクタタイプの車両用前照灯は、従来からある（たとえば、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。しかしながら、この従来の車両用前照灯は、光源として放電バルブ、ハロゲン電球、メタルハライドランプ、光源バルブを使用するので、光源からの光が基準軸（光軸、反射面軸、レンズ軸）に対して３６０°の方向に放射される。このために、この従来の車両用前照灯は、光源からの放射光を反射させる反射面（リフレクタ）を基準軸に対して３６０°の方向に設けるので、構成部品のスペースが大きくなり、前記の従来の車両用前照灯と同様に小型化に課題がある。

特開２００７−１０９４９３号公報 特開２００２−３２４４１３号公報 特開２０００−２１５７１７号公報 実開昭６３−１１１７０４号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用前照灯では、ハイビーム用配光パターン用の第２光源ユニットを必要とするので、小型化、軽量化、省電力化、コスト軽減化に課題があるという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、楕円面を基調とする収束型反射面を有する主リフレクタと、発光チップが前記収束型反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置するように配置されている前記半導体型光源と、レンズ焦点が前記収束型反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、前記主リフレクタと前記投影レンズとの間に配置されている補助リフレクタと、前記補助リフレクタに設けられていて、焦点が前記収束型反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置し、前記収束型反射面では配光対象外となる前記半導体型光源からの放射光を、前記投影レンズを通さずに前記ハイビーム用配光パターンのスポット配光として反射させる放物面を基調とするパラボラ型反射面と、前記半導体型光源と前記投影レンズとの間であって、第１位置と第２位置との間を移動可能に配置されていて、前記第１位置に位置するときに、前記半導体型光源から放射されて前記収束型反射面で反射された反射光の一部をカットオフして前記カットオフラインを有する配光パターンを形成し、前記第２位置に位置するときに、前記半導体型光源から放射されて前記収束型反射面で反射された反射光で前記ハイビーム用配光パターンの基本配光を形成するシェードと、前記半導体型光源と前記補助リフレクタとの間であって、第１位置と第２位置との間を移動可能に配置されていて、前記第１位置に位置するときに、前記パラボラ型反射面に入射しようとする前記半導体型光源からの放射光を遮蔽し、前記第２位置に位置するときに、前記半導体型光源からの放射光を直射光として前記パラボラ型反射面に入射させる遮光部材と、前記シェードと前記遮光部材とを前記第１位置と前記第２位置とに切り替えて、前記カットオフラインを有する配光パターンと前記スポット配光を有する前記ハイビーム用配光パターンとに切り替える切替装置と、を備える、ことを特徴とする。

また、この発明（請求項２にかかる発明）は、半導体型光源が、発光チップの中心を通る法線が基準軸に対して直交するように、配置されていて、主リフレクタが、発光チップからの半球方向の放射光が収束型反射面に入射するように、配置されていて、切替装置が、半導体型光源を挟んで主リフレクタと反対側に配置されていている、ことを特徴とする。

さらに、この発明（請求項３にかかる発明）は、シェードと遮光部材とが、一体構造をなし、発光チップの中心を通る法線および基準軸に対して直交する軸と平行であり、かつ、収束型反射面の第２焦点から収束型反射面の第１焦点寄りに位置する軸回りに、第１位置と第２位置との間を回転移動可能に配置されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、切替装置でシェードと遮光部材とを第１位置に切替位置させた状態のときに、発光チップからの放射光が収束型反射面で反射されて収束型反射面の第２焦点（投影レンズの焦点）付近に収束し、その反射収束光の一部がシェードでカットオフされ、そして残りの反射収束光がカットオフラインを有する配光パターンとして投影レンズから車両の前方に照射される。このとき、収束型反射面では配光対象外となる半導体型光源からの放射光が、遮光部材で遮蔽されて補助リフレクタのパラボラ型反射面に入射しない。また、切替装置でシェードと遮光部材とを第２位置に切替位置させた状態のときに、発光チップからの放射光であって収束型反射面で反射されて収束型反射面の第２焦点（投影レンズの焦点）付近に収束する反射収束光がシェードでカットオフされずにそのままハイビーム用配光パターンの基本配光として投影レンズから車両の前方に照射される。このとき、収束型反射面では配光対象外となる半導体型光源からの放射光が、直射光として遮光部材で遮蔽されずに補助リフレクタのパラボラ型反射面に入射して反射してハイビーム用配光パターンのスポット配光として投影レンズを通らずに車両の前方に照射される。このように、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、半導体型光源を光源とし、カットオフラインを有する配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替えて車両の前方に照射することができる。しかも、ハイビーム用配光パターンは、十分の光量が得られる。

その上、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、収束型反射面を有する主リフレクタと半導体型光源と投影レンズとパラボラ型反射面を有する補助リフレクタとシェードと遮光部材と切替装置とからなるので、従来の車両用前照灯と比較して、ハイビーム用配光パターン用の第２光源ユニットを必要とせず、部品点数が少なくて済み、その分、小型化、軽量化、コスト軽減化を図ることができる。

しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、シェードでカットオフしていた反射収束光を利用してハイビーム用配光パターンの基本配光を形成し、かつ、収束型反射面では配光対象外となる半導体型光源からの放射光を補助リフレクタのパラボラ型反射面で有効利用してハイビーム用配光パターンのスポット配光を形成する。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、遠方の視認性に優れたハイビーム用配光パターンを得ることができ、かつ、カットオフラインを有する配光パターンとハイビーム用配光パターンとの切替において節度感が得られる。

また、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、半導体型光源を挟んで主リフレクタと反対側の部分は、不要な部分で部品が存在しない部分であり、この部分に切替装置を配置することにより、配光パターンを切り替えるバイファンクション型の車両用前照灯にも拘らず、さらに、車両用前照灯全体を小型化することができる。

さらに、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、シェードと遮光部材とを一体構造とすることにより、さらに、部品点数を軽減することができ、しかも、シェードと遮光部材とを切り替える切替装置が兼用できるので、さらに、部品点数を軽減することができ、その分、小型化、軽量化、省電力化、コスト軽減化を図ることができる。

しかも、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、一体構造のシェードと遮光部材とを、収束型反射面の第２焦点（投影レンズのレンズ焦点）から収束型反射面の第１焦点寄りの位置において第１位置と第２位置との間を回転移動可能に配置するので、一体構造のシェードと遮光部材との回転角度が小さくても、シェードの収束型反射面の第２焦点（投影レンズのレンズ焦点）側の部分の回転移動量が大きくなる。この結果、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、シェードを小さい回転角度で回転させても、反射収束光を確実にカットオフしたりあるいはカットオフせずに投影レンズ側に通したりすることができる。これにより、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、一体構造のシェードと遮光部材とを回転させる切替装置を、小型で安価な装置にすることができ、その分、小型化、コスト軽減化が図られる。

以下、この発明にかかる車両用前照灯の実施例のうちの１例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。図面において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。なお、この明細書および特許請求の範囲において、「上、下、前、後、左、右」とは、この発明にかかる車両用前照灯を車両（自動車）に取り付けた際の車両の「上、下、前、後、左、右」である。

以下、この実施例における車両用前照灯の構成について説明する。図中、符号１は、この実施例における車両用前照灯（自動車用前照灯）ある。前記車両用前照灯１は、左側走行車線用の車両用前照灯である。なお、右側走行車線用の車両用前照灯は、左側走行車線用の前記車両用前照灯１の構成などにおいて、左右が逆となる。また、図２において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、直交座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系）を構成する。Ｘ軸は、左右方向の水平軸であって、走行車線側、すなわち、この実施例において、左側Ｌが＋方向であり、右側Ｒが−方向である。また、Ｙ軸は、上下方向の鉛直軸であって、この実施例において、上側Ｕが＋方向であり、下側Ｄが−方向である。さらに、Ｚ軸（基準軸）は、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交する前後方向の軸であって、この実施例において、前側Ｆが＋方向であり、後側Ｂが−方向である。

前記車両用前照灯１は、図８に示すカットオフラインを有する配光パターンと、図９に示すハイビーム用配光パターン（走行用配光パターン）ＨＰと、を車両（図示せず）の前方に照射するものである。図８に示すカットオフラインを有する配光パターンは、エルボー点Ｅから走行車線側（左側）にかけて上り勾配の斜めカットオフラインＣＬ１と、斜めカットオフラインＣＬ１から走行車線側にかけて水平な上水平カットオフラインＣＬ２と、エルボー点Ｅから対向車線側（右側）にかけて水平な下水平カットオフラインＣＬ３と、からなるカットオフライン（Ｚカットオフライン）を有する配光パターンたとえばロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）ＬＰである。なお、前記斜めカットオフラインＣＬ１とスクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲとのなす角度は、約１５°〜３５°である。また、前記エルボー点Ｅは、上下垂直線ＶＵ−ＶＤ上であって、左右水平線ＨＬ−ＨＲよりも下方のであり、前記斜めカットオフラインＣＬ１と前記下水平カットオフラインＣＬ３との交点である。

前記車両用前照灯１は、主リフレクタ２と、半導体型光源３と、投影レンズ４と、補助リフレクタ５と、シェード６と、遮光部材７と、切替装置８と、ヒートシンク部材９と、図示しないランプハウジングおよびランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、から構成されている。

前記主リフレクタ２および前記半導体型光源３および前記投影レンズ４および前記補助リフレクタ５および前記シェード６および前記遮光部材７および前記切替装置８および前記ヒートシンク部材９は、ランプユニットを構成する。前記ランプユニット３、４、５、６、７、８、９は、前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して水平軸回りに上下にかつ垂直軸回りに左右に光軸調整可能に配置されている。なお、前記灯室内には、前記ランプユニット２、３、４、５、６、７、８、９以外に、フォグランプ、コーナリングランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプなどの他のランプユニットが配置されている場合がある。

前記ヒートシンク部材９は、上面に固定面を有する前部１０と、上部がフィン形状の後部１１と、から構成されている。前記ヒートシンク部材９は、たとえば、熱伝導率が高い樹脂部材もしくは金属部材から構成されている。

前記主リフレクタ２は、光不透過性でかつ熱伝導率が高い樹脂部材もしくは金属部材などから構成されていて、前記ヒートシンク部材９の前記前部１０に固定されている。前記主リフレクタ２は、楕円面形状の４分の１の形状をなす。すなわち、前記主リフレクタ２の前方部分と下方部分とは、開口し、一方、前記主リフレクタ２の上方部分と後方部分と左右両方部分は、閉塞している。

前記主リフレクタ２の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて収束型反射面１２が設けられている。前記収束型反射面１２は、楕円面を基調とした反射面、たとえば、回転楕円面や楕円を基本とした自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）などの反射面（図４、図５の垂直断面が楕円面をなし、かつ、図示しない水平断面が放物面ないし変形放物面をなす反射面）からなる。このために、前記収束型反射面１２は、第１焦点（主リフレクタ基本焦点）Ｆ１と第２焦点（水平断面上の焦線、すなわち、上（平面）から見て両端が前記投影レンズ４側に位置し中央が前記半導体型光源３側に位置するような湾曲した焦線）Ｆ２と、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸と、を有する。前記収束型反射面１２の前記光軸は、前記Ｚ軸と一致（ほぼ一致も含む）する。

前記半導体型光源３は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源３は、熱伝導性絶縁基板（たとえば、セラミック）の基板１３と、前記基板１３の一面（上面）に設けられている微小な矩形形状（正方形形状もしくは長方形形状）のＬＥＤチップの発光チップ１４と、前記発光チップ１４を覆うほぼ半球形状（ドーム形状）の光透過部材（レンズ、封止樹脂部材）１５と、からなるものである。

前記半導体型光源３の前記基板１３は、前記ヒートシンク部材９の前記前部１０の固定面（上面）に固定されている。前記半導体型光源３の前記発光チップ１４の中心Ｏは、前記収束型反射面１２の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記Ｘ軸および前記Ｙ軸および前記Ｚ軸は、前記発光チップ１４の中心Ｏを原点とする直交座標軸である。

前記発光チップ１４の中心Ｏを通る法線は、前記Ｙ軸と一致（ほぼ一致も含む）する。前記法線のＹ軸は、前記Ｚ軸（基準軸） に対して直交する。前記半導体型光源３は、前記発光チップ１４の中心Ｏを通る法線が前記Ｚ軸（基準軸） に対して直交するように、配置されている。これにより、前記発光チップ１４の発光面は、前記Ｙ軸の上方向であって、前記主リフレクタ２の前記収束型反射面１２に向いている。また、前記発光チップ１４が長方形形状の場合において、前記発光チップ１４の長辺は、前記Ｘ軸と平行あるいは前記Ｘ軸に対して若干傾斜している。

一方、前記主リフレクタ２は、前記発光チップ１４からの半球方向、この例では、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面よりも上方方向の放射光Ｌ１が前記収束型反射面１２に入射するように、配置されている。

前記投影レンズ４は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ４の前方側（外部側）は、曲率が大きい（曲率半径が小さい）凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ４の後方側（前記半導体型光源３側）は、平非球面（平面）をなすものである。なお、前記投影レンズ４の後方側は、曲率が小さい（曲率半径が大きい）凸非球面をなすものであってもよい。このような投影レンズ４を使用することにより、前記投影レンズ４の焦点距離が小さくなるので、その分、この実施例における車両用灯具１の前記投影レンズ４の光軸（前記Ｚ軸方向）の寸法がコンパクトとなる。

前記投影レンズ４は、前側焦点（前記半導体型光源３側の焦点）および後側焦点（外部側の焦点）と、前記前側焦点と前記後側焦点とを結ぶ光軸とを有する。前記投影レンズ４の光軸は、前記収束型反射面１２の光軸および前記Ｚ軸と一致（ほぼ一致も含む）する。前記投影レンズ４の前側焦点は、レンズ焦点（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面、投影レンズ基本焦点）ＦＬである。前記投影レンズ４の前記レンズ焦点ＦＬは、前記収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２もしくはその近傍に位置する。

前記投影レンズ４は、図７に示すように、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面よりも下方の部分において、図示しないホルダやフレームなど（以下、単に「ホルダ」と称する）に固定されている。前記ホルダは、前記ヒートシンク部材９に固定されている。

前記半導体型光源３から放射される光Ｌ１は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ４として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ４は、この例ではアクリルを使用する。前記投影レンズ４は、前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰおよび前記ハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ１、ＷＰ２を車両の前方に照射（投影）するものである。

前記補助リフレクタ５は、前記主リフレクタ２と同様に、光不透過性でかつ熱伝導率が高い樹脂部材もしくは金属部材などから構成されている。前記補助リフレクタ５は、前記主リフレクタ２と前記投影レンズ４との間に配置されていて、前記主リフレクタ２もしくは前記ヒートシンク部材９に固定されている。前記補助リフレクタ５は、放物面形状の一部の形状をなす。すなわち、前記補助リフレクタ５の前方部分と下方部分と後方部分とは、開口し、一方、前記補助リフレクタ５の上方部分と左右両方部分は、閉塞している。

前記補助リフレクタ５の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていてパラボラ型反射面１６が設けられている。前記パラボラ型反射面１６は、放物面を基調とした反射面、たとえば、回転放物面を基本とした自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）などの反射面からなる。このために、前記パラボラ型反射面１６は、焦点（補助リフレクタ基本焦点）Ｆ３と、前記焦点Ｆ３を通る光軸と、を有する。

前記パラボラ型反射面１６の前記焦点Ｆ３は、前記収束型反射面１２の第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。また、前記パラボラ型反射面１６の前記光軸は、前記Ｚ軸に一致（ほぼ一致も含む）する。前記パラボラ型反射面１６は、前記収束型反射面１２では配光対象外となる前記半導体型光源３からの放射光Ｌ２を、前記投影レンズ４を通さずに前記ハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰとして反射させる反射面である。

前記収束型反射面１２では配光対象外となる前記半導体型光源３からの放射光Ｌ２とは、前記放射光Ｌ２が前記収束型反射面１２に入射して反射しても前記投影レンズ４には入射せず、配光に寄与もしくは配光に使用されていない前記半導体型光源３からの放射光をいう。また、前記パラボラ型反射面１６からの反射光Ｌ３は、図５、図７に示すように、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面より上方における前記投影レンズ４と前記補助リフレクタ５との間から車両の前方に照射される。

前記シェード６は、光不透過性の部材からなり、平板形状をなす。なお、所望のカットオフラインが得られるのであれば、平板形状でなくとも良い。前記シェード６には、前記エルボー点Ｅ、前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を形成するエッジ１７が設けられている。

前記遮光部材７は、前記シェード６と同様に、光不透過性の部材からなる。前記遮光部材７は、前記収束型反射面１２からの反射光Ｌ４が前記投影レンズ４に入射するのを妨げないようにリング形状をなす。

前記シェード６と前記遮光部材７とは、一体構造をなす。前記シェード６は、前記半導体型光源３と前記投影レンズ４との間であって、第１位置（図１、図２、図４に示す状態の位置）と第２位置（図３、図５に示す状態の位置）との間を移動可能に配置されている。一方、前記遮光部材７は、前記半導体型光源３と前記補助リフレクタ５との間であって、第１位置（図１、図２、図４に示す状態の位置）と第２位置（図３、図５に示す状態の位置）との間を移動可能に配置されている。

一体構造をなす前記シェード６と前記遮光部材７とは、Ｘ軸（前記発光チップ１４の中心Ｏを通る法線（Ｙ軸）および基準軸（Ｚ軸）に対して直交する軸）と平行であり、かつ、前記収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２からＺ軸に対して後方向（前記収束型反射面１２の第１焦点Ｆ１寄り）の位置に位置する軸１８回りに、前記第１位置と前記第２位置との間を回転移動可能に配置されている。

すなわち、前記シェード６と一体構造の前記遮光部材７の左右両側壁部には、軸部材１９が固定されている。前記軸部材１９が前記ホルダに回転可能に保持されている。前記軸部材１９の軸心が前記軸１８と一致する。

前記シェード６は、前記第１位置に位置するときには、前記半導体型光源３から放射されて前記収束型反射面１２で反射された反射光Ｌ４の一部Ｌ５をカットオフして前記エッジ１７により前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰを形成するものである。また、前記シェード６は、前記第２位置に位置するときには、前記半導体型光源３から放射されて前記収束型反射面１２で反射された反射光Ｌ４、Ｌ５で前記ハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ１、ＷＰ２を形成するものである。

前記遮光部材７は、前記第１位置に位置するときには、前記パラボラ型反射面１６に入射しようとする前記収束型反射面１２では配光対象外となる前記半導体型光源３からの放射光Ｌ２を遮蔽するものである。また、前記遮光部材７は、前記第２位置に位置するときには、前記収束型反射面１２では配光対象外となる前記半導体型光源３からの放射光Ｌ２を前記パラボラ型反射面１６に入射させるものである。

前記切替装置８は、一体構造の前記シェード６と前記遮光部材７とを前記第１位置と前記第２位置とに切り替えて、前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰと前記スポット配光ＳＰを有する前記ハイビーム用配光パターンＨＰとに切り替えるものである。前記切替装置８は、前記半導体型光源３を挟んで前記主リフレクタ２と反対側に配置されている。

前記切替装置８は、図６に示すように、モータ２０と、第１ギア２１と、第２ギア２２と、フェールセーフ用（復帰用）のスプリング２３と、を備えるものである。前記モータ２０は、前記ホルダもしくは前記ヒートシンク部材９に固定されている。

前記第１ギア２１は、前記モータ２０の回転軸（駆動軸）に固定されている。前記第２ギア２２は、前記軸部材１９に固定されている。前記第１ギア２１と前記第２ギア２２とは、噛み合っている。前記第１ギア２１の回転径は、前記第２ギア２２の回転径よりも小さい。これにより、減速されている。

前記スプリング２３は、この例ではコイルスプリングである。前記スプリング２３は、前記軸部材１９に外から嵌合している。前記スプリング２３の一端は、前記ホルダもしくは前記ヒートシンク部材９などの固定側部材に係合している。また、前記スプリング２３の他端は、前記遮光部材７などの回転側部材に係合されている。なお、前記スプリング３０は、コイルスプリング以外のスプリングでも良い。

前記ホルダもしくは前記ヒートシンク部材９などの固定側部材と、前記遮光部材７などの回転側部材とには、一体構造をなす前記シェード６と前記遮光部材７とを前記第１位置と前記第２位置とにそれぞれ位置させるためのストッパ（図示せず）がそれぞれ設けられている。

この実施例における車両用前照灯１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

モータ２０に通電していない状態においては、切替装置８のスプリング２３のスプリング力により、図１、図２、図４に示すように、ストッパが作用して、一体構造のシェード６と遮光部材７とは、第１位置に位置している。

この状態において、車両用前照灯１の半導体型光源３の発光チップ１４を点灯発光させる。すると、半導体型光源３の発光チップ１４から光Ｌ１、Ｌ２が放射される。この放射光の一部Ｌ１は、収束型反射面１２に入射してこの収束型反射面１２で反射され、この反射光Ｌ４、Ｌ５が収束型反射面８の第２焦点Ｆ２付近に収束（集中）する。第２焦点Ｆ２付近に収束（集中）する反射光の一部Ｌ５は、遮光部材７と一体構造であって第１位置に位置するシェード６によりカットオフされ、かつ、シェード６のエッジ１７によりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３が形成される。一方、シェード６でカットオフされなかった反射光Ｌ４は、そのまま投影レンズ４側に進む。

そして、投影レンズ４側に進んだ反射光Ｌ４は、投影レンズ４を透過して、投影レンズ４のレンズ焦点ＦＬにおける光の像を上下左右に反転させた光の像、すなわち、図８に示すカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰとして車両の前方に投影されて路面などを照明する。

このとき、収束型反射面１２では配光対象外となる半導体型光源３からの放射光Ｌ２は、シェード６と一体構造であって第１位置に位置する遮光部材７で遮蔽されて補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６に入射しない。この結果、図８に示すカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰに、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰが照射されることはない。

つぎに、切替装置８のモータ２０に通電する。すると、モータ２０が駆動して第１ギア２１、第２ギア２２がそれぞれ回転する。それに伴って、第２ギア２２に固定されている軸部材１９がスプリング２３のスプリング力に抗して回転する。この軸部材１９の回転により、この軸部材１９に固定されている一体構造のシェード６と遮光部材７とが図１、図２、図４に示す第１位置から図３、図５に示す第２位置に回転する（図３中の実線矢印を参照）。ストッパが作用して、一体構造のシェード６と遮光部材７とは、第１位置から第２位置に切り替わって位置する。

シェード６が第２位置に位置すると、今まで、シェード６にカットオフされていた収束型反射面１２からの反射光Ｌ５がカットオフされなかった反射光Ｌ４と共にそのまま投影レンズ４側に進む。

そして、投影レンズ４側に進んだ反射光Ｌ４、Ｌ５は、投影レンズ４を透過して、投影レンズ４のレンズ焦点ＦＬにおける光の像を上下左右に反転させた光の像、すなわち、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ１、ＷＰ２として車両の前方に投影されて路面などを照明する。この図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ１は、図９中の点線より下方の部分の配光であって、今までシェード６でカットオフされなかった反射光Ｌ４により形成される配光であって、図８に示すロービーム用配光パターンＬＰそのままを利用する。一方、この図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ２は、図９中の点線より上方の部分の配光であって、今までシェード６でカットオフされていた反射光Ｌ５を利用して形成される配光であって、基本配光パターンＷＰ２すなわち図８に示すロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の上に配光されるものである。

このとき、シェード６と一体構造の遮光部材７も第２位置に位置するので、今まで、遮光部材７で遮蔽されていた収束型反射面１２では配光対象外となる半導体型光源３からの放射光Ｌ２が補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６に入射してこのパラボラ型反射面１６で反射する。この反射光Ｌ３は、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰとして投影レンズ４を通らずにこの投影レンズ４と補助リフレクタ５との間から車両の前方に照射される。このように、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰは、図８に示すロービーム用配光パターンＬＰのとき利用していなかった反射光Ｌ５と放射光（すなわち直射光）Ｌ２とを利用するので、十分の光量が得られる。

図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰの中央には、主光軸ＳＺが存在する。この主光軸ＳＺは、図８に示すロービーム用配光パターンＬＰのエルボー点Ｅよりも上側でスクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲと上下垂直線ＶＵ−ＶＤとの交点もしくはその近傍に位置する。この主光軸ＳＺを含むスポット配光ＳＰは、ヒートシンク部材９に固定されている半導体型光源３と、主リフレクタ２もしくはヒートシンク部材９に固定されている補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６と、により形成されるものであるから、主光軸ＳＺを含むスポット配光ＳＰの位置は、ずれることなく固定されている。この結果、ハイビーム用配光パターンＨＰの主光軸ＳＺを含むスポット配光ＳＰの部分すなわち重要な部分（ポイント）が変化しないので、狙った配光特性が配光設計通りに得られる。

ここで、切替装置８のモータ２０への通電を遮断する。すると、スプリング２３のスプリング力により、第１ギア２１、第２ギア２２がそれぞれ逆回転する。それに伴って、第２ギア２２に固定されている軸部材１９が逆回転する。この軸部材１９の逆回転により、この軸部材１９に固定されている一体構造のシェード６と遮光部材７が図３、図５に示す第２位置から図１、図２、図４に示す第１位置に回転する。ストッパが作用して、一体構造のシェード６と遮光部材７とは、第２位置から第１位置に切り替わって位置する。

また、一体構造のシェード６と遮光部材７とが第２位置に位置している状態または第１位置から第２位置に回転移動中のとき、切替装置８のモータ２０への通電が遮断されると（電力供給が断たれると）、スプリング２３のスプリング力により、一体構造のシェード６と遮光部材７が第１位置に復帰する。このために、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰから図８に示すロービーム用配光パターンＬＰに切り替えることができる。これにより、フェールセーフ機能が作用することとなる。

以上のようにして、図８に示すロービーム用配光パターンＬＰと図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰとが車両の前方に照射される。

この実施例における車両用前照灯１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例における車両用前照灯１は、切替装置８でシェード６と遮光部材７とを第１位置に切替位置させた状態のときに、半導体型光源３の発光チップ１４からの放射光Ｌ１が収束型反射面１２で反射されて収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２（投影レンズ４の焦点ＦＬ）付近に収束し、その反射収束光の一部Ｌ５が第１位置に位置するシェード６でカットオフされ、そして残りの反射収束光Ｌ４がカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰとして投影レンズ４から車両の前方に照射される。このとき、収束型反射面１２では配光対象外となる半導体型光源３からの放射光Ｌ２が、第１位置に位置する遮光部材７で遮蔽されて補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６に入射しない。この結果、図８に示すカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰに、図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰが照射されることはない。

また、切替装置８でシェード６と遮光部材７とを第２位置に切替位置させた状態のときに、半導体型光源３の発光チップ１４からの放射光Ｌ１であって収束型反射面１２で反射されて収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２（投影レンズ４の焦点ＦＬ）付近に収束する反射収束光Ｌ４、Ｌ５が第２位置に位置するシェード６でカットオフされずにそのままハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ１、ＷＰ２として投影レンズ４から車両の前方に照射される。このとき、収束型反射面１２では配光対象外となる半導体型光源３からの放射光Ｌ２が、第２位置に位置する遮光部材７で遮蔽されずに補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６に入射して反射してハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰとして投影レンズ４を通らず投影レンズ４と補助リフレクタ５との間から車両の前方に照射される。

このように、この実施例における車両用前照灯１は、半導体型光源３を光源とし、図８に示すロービーム用配光パターンＬＰと図９に示すハイビーム用配光パターンＨＰとを切り替えて車両の前方に照射することができる。

その上、この実施例における車両用前照灯１は、収束型反射面１２を有する主リフレクタ２と半導体型光源３と投影レンズ４とパラボラ型反射面１６を有する補助リフレクタ５とシェード６と遮光部材７と切替装置８とからなるので、従来の車両用前照灯と比較して、ハイビーム用配光パターン用の第２光源ユニットを必要とせず、部品点数が少なくて済み、その分、小型化、軽量化、コスト軽減化を図ることができる。

しかも、この実施例における車両用前照灯１は、シェード６でカットオフしていた反射収束光Ｌ５を利用してハイビーム用配光パターンＨＰの基本配光ＷＰ２を形成し、かつ、収束型反射面１２では配光対象外となる半導体型光源３からの放射光Ｌ２を補助リフレクタ５のパラボラ型反射面１６で有効利用してハイビーム用配光パターンＨＰのスポット配光ＳＰを形成する。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、遠方の視認性に優れたハイビーム用配光パターンＨＰを得ることができ、かつ、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有するロービーム用配光パターンＬＰとハイビーム用配光パターンＨＰとの切替において節度感が得られる。

また、この実施例における車両用前照灯１は、光源として光放射方向が半球方向の半導体型光源３を使用するので、この半導体型光源３からの半球方向の放射光を入射するように主リフレクタ２を配置すれば、半導体型光源３の放射光の半球方向と反対側の半球方向側の部分は、不要な部分で部品が存在しない部分である。このために、この実施例における車両用前照灯１は、半導体型光源３を挟んで主リフレクタ２と反対側の部分に切替装置８を配置することにより、配光パターンを切り替えるバイファンクション型の車両用前照灯にも拘らず、さらに、車両用前照灯全体を小型化することができる。

さらに、この実施例における車両用前照灯１は、シェード６と遮光部材７とを一体構造とすることにより、さらに、部品点数を軽減することができ、しかも、シェード６と遮光部材７とを切り替える切替装置８が兼用できるので、さらに、部品点数を軽減することができ、その分、小型化、軽量化、省電力化、コスト軽減化を図ることができる。

しかも、この実施例における車両用前照灯１は、一体構造のシェード６と遮光部材７とを、収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２（投影レンズ４のレンズ焦点ＦＬ）からＺ軸方向に対して後側の位置（収束型反射面１２の第１焦Ｆ１点寄りの位置）において第１位置と第２位置との間を回転移動可能に配置するので、一体構造のシェード６と遮光部材７との回転角度が小さくても、シェード６の収束型反射面１２の第２焦点Ｆ２（投影レンズ４のレンズ焦点ＦＬ）側の部分、すなわち、ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を形成するエッジ１７の部分の回転移動量が大きくなる。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、シェード６を小さい回転角度で回転させても、反射収束光Ｌ５を確実にカットオフしたりあるいはカットオフせずに投影レンズ４側に通したりすることができる。これにより、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用前照灯は、一体構造のシェード６と遮光部材７とを回転させる切替装置８を、小型で安価な装置にすることができ、その分、小型化、コスト軽減化が図られる。

なお、前記の実施例においては、ロービーム用配光パターンＬＰとハイビーム用配光パターンＨＰとを切り替えて車両の前方に照射するものである。ところが、この発明おいては、切り替える配光パターンを、ロービーム用配光パターンＬＰとハイビーム用配光パターンＨＰとの２切替のほかに、他の配光パターンを１個もしくは複数個加えて、３個以上の配光パターンを切り替えるようにしても良い。また、切り替える配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＬＰとハイビーム用配光パターンＨＰと以外の配光パターン、たとえば、ミッドビーム用配光パターン、高速道路用配光パターン、フォグランプ用配光パターンなど配光パターンであっても良い。

また、前記の実施例においては、ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインが斜めカットオフラインＣＬ１と、上水平カットオフラインＣＬ２と、下水平カットオフラインＣＬ３とからなるＺカットオフラインである。ところが、この発明においては、カットオフラインとして、Ｚカットオフライン以外のカットオフライン、たとえば、単に水平なカットオフライン、あるいは、エルボー点を境に、走行車線側の斜めカットオフラインと、対向車線側の水平カットオフラインとからなるカットオフラインでも良い。

さらに、前記の実施例においては、左側走行車線用の車両用前照灯１について説明する。ところが、この発明においては、右側走行車線用の車両用前照灯についても適用することができる。

さらにまた、前記の実施例においては、半導体型光源３の発光チップ１４の中心Ｏを通る法線がＹ軸と一致（ほぼ一致も含む）し、かつ、半導体型光源３の発光チップ１４の発光面がＹ軸の上方向に向くように、半導体型光源３が配置されていて、一方、主リフレクタ２が半導体型光源３からの半球方向の放射光を入射するようにＸ軸およびＺ軸を含む平面に対して上方に配置されているものである。ところが、この発明においては、半導体型光源３の発光チップ１４の発光面の向きをＹ軸の上方向以外の方向、たとえば、下方向や右方向や肥大方向や斜め方向に変えても良い。この場合、主リフレクタ２の配置方向も半導体型光源３の発光チップ１４の発光面の向きに合わせて変える必要がある。すなわち、主リフレクタ２を、半導体型光源３からの半球方向の放射光を入射するように、配置する必要がある。

この発明にかかる車両用前照灯の実施例を示す要部の斜視図である。 同じく、一体構造のシェードと遮光部材とが第１位置に位置するときの状態を示す一部断面斜視図である。 同じく、一体構造のシェードと遮光部材とが第２位置に位置するときの状態を示す一部断面斜視図である。 同じく、一体構造のシェードと遮光部材とが第１位置に位置するときの光路を示す縦断面図（垂直断面図）である。 同じく、一体構造のシェードと遮光部材とが第２位置に位置するときの光路を示す縦断面図（垂直断面図）である。 同じく、一体構造のシェードと遮光部材と切替装置を示す斜視図である。 同じく、パラボラ型反射面からの反射光の光路を示す投影レンズと補助リフレクタとの正面図である。 同じく、ロービーム用配光パターンを示す説明図である。 同じく、ハイビーム用配光パターンを示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用前照灯
２ 主リフレクタ
３ 半導体型光源
５ 補助リフレクタ
６ シェード
７ 遮光部材
８ 切替装置
９ ヒートシンク部材
１０ 前部
１１ 後部
１２ 収束型反射面
１３ 基板
１４ 発光チップ
１５ 光透過部材
１６ パラボラ型反射面
１７ エッジ
１８ 軸
１９ 軸部材
２０ モータ
２１ 第１ギア
２２ 第２ギア
２３ スプリング
ＶＵ−ＶＤ スクリーンの上下の垂直線
ＨＬ−ＨＲ スクリーンの左右の水平線
Ｘ Ｘ軸（水平軸）
Ｙ Ｙ軸（鉛直軸）
Ｚ Ｚ軸（基準軸）
Ｒ 右側
Ｌ 左側
Ｕ 上側
Ｄ 下側
Ｆ 前側
Ｂ 後側
Ｅ エルボー点
ＣＬ１ 斜めカットオフライン
ＣＬ２ 上水平カットオフライン
ＣＬ３ 下水平カットオフライン
ＬＰ ロービーム用配光パターン
ＨＰ ハイビーム用配光パターン
ＳＰ スポット配光
ＷＰ１、ＷＰ２ 基本配光
Ｏ 発光チップの中心
Ｆ１ 収束型反射面の第１焦点
Ｆ２ 収束型反射面の第２焦点
Ｆ３ パラボラ型反射面の焦点
ＦＬ レンズの基準焦点
Ｌ１ 半導体型光源からの放射光
Ｌ２ 収束型反射面では配光対象外となる半導体型光源からの放射光
Ｌ３ パラボラ型反射面からの反射光
Ｌ４ シェードにカットオフされない収束型反射面からの反射光
Ｌ５ 第１位置に位置するシェードにカットオフされかつ第２位置に位置するシェードにカットオフされない収束型反射面からの反射光

Claims (3)

1. 半導体型光源を光源とし、カットオフラインを有する配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替えて車両の前方に照射するプロジェクタタイプの車両用前照灯において、
   楕円面を基調とする収束型反射面を有する主リフレクタと、
   発光チップが前記収束型反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置するように配置されている前記半導体型光源と、
   レンズ焦点が前記収束型反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、
   前記主リフレクタと前記投影レンズとの間に配置されている補助リフレクタと、
   前記補助リフレクタに設けられていて、焦点が前記収束型反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置し、前記収束型反射面では配光対象外となる前記半導体型光源からの放射光を、前記投影レンズを通さずに前記ハイビーム用配光パターンのスポット配光として反射させる放物面を基調とするパラボラ型反射面と、
   前記半導体型光源と前記投影レンズとの間であって、第１位置と第２位置との間を移動可能に配置されていて、前記第１位置に位置するときに、前記半導体型光源から放射されて前記収束型反射面で反射された反射光の一部をカットオフして前記カットオフラインを有する配光パターンを形成し、前記第２位置に位置するときに、前記半導体型光源から放射されて前記収束型反射面で反射された反射光で前記ハイビーム用配光パターンの基本配光を形成するシェードと、
   前記半導体型光源と前記補助リフレクタとの間であって、第１位置と第２位置との間を移動可能に配置されていて、前記第１位置に位置するときに、前記パラボラ型反射面に入射しようとする前記半導体型光源からの放射光を遮蔽し、前記第２位置に位置するときに、前記半導体型光源からの放射光を直射光として前記パラボラ型反射面に入射させる遮光部材と、
   前記シェードと前記遮光部材とを前記第１位置と前記第２位置とに切り替えて、前記カットオフラインを有する配光パターンと前記スポット配光を有する前記ハイビーム用配光パターンとに切り替える切替装置と、
   を備える、ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記半導体型光源は、前記発光チップの中心を通る法線が基準軸に対して直交するように、配置されていて、
   前記主リフレクタは、前記発光チップからの半球方向の放射光が前記収束型反射面に入射するように、配置されていて、
   前記切替装置は、前記半導体型光源を挟んで前記主リフレクタと反対側に配置されていている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記シェードと前記遮光部材とは、一体構造をなし、前記発光チップの中心を通る法線および基準軸に対して直交する軸と平行であり、かつ、前記収束型反射面の第２焦点から前記収束型反射面の第１焦点寄りに位置する軸回りに、前記第１位置と前記第２位置との間を回転移動可能に配置されている、
   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。

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