JP5952578B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、カバーとランプボディによって形成された灯具筐体の内部に複数の光源が配置された車両用灯具が知られている。このような車両用灯具は、一部の光源がロービームを照射する光源として用いられ、その他の光源がハイビームを照射する光源として用いられるものがある（例えば、特許文献１参照）。ハイビームを照射する光源としては、複数の半導体発光素子、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emtting Diode）が用いられている。

特許文献１に記載された車両用灯具は、ハイビームを照射する光源のうち、例えば、カメラにより撮影された画像を処理することによって検出された対向車および歩行者が存在する領域を照射する光源を消灯し、ハイビーム用配光パターンを変化させるいわゆる可変ハイビーム（ＡＤＢ：Adaptive Driving Beam）の制御が可能な構成である。このような制御を行うことにより、対向車および歩行者に対する眩惑光の発生を防止することができる。

特開２００８−３７２４０号公報

ところで、可変ハイビーム制御のような照射領域が変化する場合、状況によっては運転者が違和感を抱くことがある。特に、照射領域が段階的に変化する場合に違和感を抱きやすい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用灯具による配光パターンが変化する際に運転者等が感じる違和感を抑制する技術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車両用灯具は、光源と、光源から出射された光を車両前方に投影し、配光パターンを形成する投影レンズと、遮光位置において光源から出射した光の少なくとも一部を遮光する遮光部材と、遮光位置と該遮光位置から待避した待避位置との間で、配光パターンの形状が段階的に変化するように遮光部材を段階的に移動させる駆動機構と、を備える。駆動機構は、遮光部材を一段階移動させた際に、光軸と配光パターンの縁部とのなす角の変化が０．０１〜０．５°となるように構成されている。

この態様によると、遮光部材を段階的に移動させたときの配光パターンの形状の変化が運転者等に与える違和感を抑制できる。

光源は、発光面が車両前方を向くように配置された半導体発光素子を有してもよい。半導体発光素子は、投影レンズの焦点近傍に配置されている。

半導体発光素子の下方に配置され、該半導体発光素子から出射した光の一部を投影レンズに向けて反射するリフレクタを更に有してもよい。

遮光部材は、遮光位置において、半導体発光素子から出射してリフレクタに向かう光の少なくとも一部を遮光してもよい。

駆動機構は、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転を減速して遮光部材を移動させる減速機構と、を有してもよい。

本発明によれば、車両用灯具による配光パターンが変化する際に運転者等が感じる違和感を抑制できる。

本実施の形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。 図１に示す灯具ユニットの分解斜視図である。 図１に示す発光モジュールの正面図である。 半導体発光素子近傍の拡大図である。 保持部材の中央部を前方から見た正面図である。 本実施の形態に係る反射部材の正面図である。 本実施の形態に係る反射部材の背面図である。 本実施の形態に係る反射部材を正面方向から見た斜視図である。 本実施の形態に係る反射部材を背面方向から見た斜視図である。 本実施の形態に係る反射部材近傍の概略縦断面図である。 本実施の形態に係る灯具ユニットを正面側から見た斜視図である。 図１１に示す灯具ユニットの要部を右側から見た右側面図である。 図１１に示す灯具ユニットの要部を左側から見た左側面図である。 本実施の形態に係る配光パターンの一例を示す図である。 図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、配光パターンの形状の変化を模式的に示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、本実施の形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。図２は、図１に示す灯具ユニット２０の分解斜視図である。図３は、図１に示す発光モジュール３４の正面図である。図１に示す車両用灯具１０は、車両に用いられる前照灯として機能する。

車両用灯具１０は、車体の前部の左右両端部にそれぞれ配置されている。車両用灯具１０は、図１に示すように、前方が開口したランプボディ１２と、ランプボディ１２の開口した前方部に取り付けられた前面カバー１４と、を備えている。ランプボディ１２と前面カバー１４とで灯具筐体１６が構成され、灯具筐体１６の内部に灯室１８が形成される。

灯室１８には、灯具ユニット２０が配置されている。灯具ユニット２０は、ハイビーム用の配光パターンを形成できるように構成されている。また、灯室１８には、保持部材２２が配置されている。光軸調整機構２４は、保持部材２２を左右方向および前後方向に傾動自在に移動できるように構成されている。保持部材２２は、熱伝導性の高い金属材料によって形成され、前後方向を向くベース部２６を有している。保持部材２２は、ヒートシンクの一部として機能する。

ベース部２６は、その上下両端部に被支持部２８，２８，２８（図１では、２つの被支持部２８，２８のみを示す。）が設けられている。ベース部２６の後面には、後方へ突出するように放熱フィン３０が設けられている。また、放熱フィン３０の後面には放熱ファン３２が取り付けられている。

ベース部２６の前面における中央部から上部にかけては、発光モジュール３４が取り付けられている。

発光モジュール３４は、図３に示すように、回路基板３６と、複数の半導体発光素子３８と、２つの給電コネクタ４０ａ，４０ｂと、を有している。

回路基板３６は、図３に示すように、上側部３６ａと下側部３６ｂとからなる。回路基板３６の左右側部には、上側部３６ａと下側部３６ｂとの間に２箇所ずつ切り欠き部３６ｃが形成されている。

回路基板３６には、上側部３６ａに給電コネクタ４０ａ，４０ｂが配置され、下側部３６ｂに半導体発光素子３８が複数配置されている。

半導体発光素子３８は、光を出射する面状光源として機能し、発光面が車両前方を向く状態で左右方向に並んで設けられている。半導体発光素子３８は、例えば、ＬＥＤ素子、ＬＤ（Laser Diode）素子、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等が好適である。本実施の形態では、横方向に２２個、縦方向に１個の計２２個のＬＥＤアレイとなっている。また、本実施の形態に係る半導体発光素子３８は、ＬＥＤチップの上に蛍光層が形成されており、白色光を出射するように構成されている。

図４は、半導体発光素子近傍の拡大図である。複数の半導体発光素子３８は、その周囲をシリコンからなる枠体３９ａにより囲まれている。枠体３９ａは、その表面に蒸着法などにより金属膜が形成されており、反射面としても機能する。また、隣接する半導体発光素子３８の間には、薄い仕切り枠３９ｂが設けられている。

給電コネクタ４０ａ，４０ｂは、図３に示すように、上側部３６ａの上端に配置され、回路基板３６上に形成されている給電回路４２によって半導体発光素子３８と接続されている。給電回路４２は、各半導体発光素子３８に対応した複数の配線パターンからなる。

給電コネクタ４０ａ，４０ｂには、灯室１８に設けられている制御回路４６に接続された配線コード４８のコネクタ部が接続される。したがって、制御回路４６から配線コード４８、給電コネクタ４０、給電回路４２を介して各半導体発光素子３８に電源が供給される。制御回路４６は、発光モジュール３４が備える複数の半導体発光素子３８の点消灯をグループ毎に制御する。

次に、車両用灯具１０の他の部材について説明する。下側リフレクタ５０は、図１に示すように、発光モジュール３４に搭載されている半導体発光素子３８の下側に配置されており、上側リフレクタ５２は、半導体発光素子３８の上側に配置されている。下側リフレクタ５０は、半導体発光素子３８側に略上方を向く反射面５０ａを有する。反射面５０ａは、例えば、放物面となるように形成されている。また、上側リフレクタ５２は、半導体発光素子３８側に略下方を向く反射面５２ａを有する。反射面５２ａは、例えば、双曲面となるように形成されている。

反射面５０ａおよび反射面５２ａは、各半導体発光素子３８から出射された光を前方に向けて反射する。なお、本実施の形態では、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２は、後述する反射部材として一体化されている。

回路基板３６の下方には、可動シェード５４を駆動するシェード駆動機構５６が配置されている。シェード駆動機構５６は、駆動モータ５８と、ギヤ等の伝達機構５９（図２参照）と、フラットケーブル６０とを有している。

二段ギヤ５９ａは、駆動モータ５８の出力軸の駆動ギヤ（不図示）と噛み合うとともに、二段ギヤ５９ｂとも噛み合っている。駆動モータ５８のコネクタ５７は、フラットケーブル６０によって制御回路４６に接続されている。そして、制御回路４６からフラットケーブル６０を介して駆動モータ５８に電力が供給される。

回路基板３６の下方には、車幅方向に延びる支点軸６１が回動自在に配置されている。支点軸６１の一方の端部は、従動ギヤ５９ｃに連結されている。また、支点軸６１には、可動シェード５４が固定されている。

可動シェード５４は、車幅方向に延びる遮蔽面部５４ａと、遮蔽面部５４ａの左右両端側に支点軸６１と直交するように設けられている被支持面部５４ｂ，５４ｂと、を有する。

駆動モータ５８が回転すると、出力軸の駆動ギヤ（不図示）と噛み合っている二段ギヤ５９ａ、二段ギヤ５９ａの小歯車と噛み合っている二段ギヤ５９ｂ、および二段ギヤ５９ｂの小歯車と噛み合っている従動ギヤ５９ｃを介して支点軸６１が回動され、可動シェード５４が所定の方向に移動する。

具体的には、可動シェード５４は、相対的に後方側の位置であり、下側リフレクタ５０に入射される光を遮蔽する遮蔽位置（遮光位置）Ｃと、相対的に前方側の位置であり、下側リフレクタ５０に対する遮蔽状態を解除する待避位置Ｏとの間で回動する。そして、可動シェード５４の位置に応じて半導体発光素子３８から出射され下側リフレクタ５０に入射される光の入射状態が制御される。

つまり、可動シェード５４が遮蔽位置Ｃにある場合には、遮蔽面部５４ａによって下側リフレクタ５０の反射面５０ａが覆われた状態となる。一方、可動シェード５４が待避位置Ｏにある場合には、半導体発光素子３８から出射された、反射面５０ａに向かう光が遮蔽面部５４ａによって遮蔽されない状態となる。これにより、灯具ユニット２０は、ハイビーム用配光パターンおよびその一部が遮光された部分ハイビーム用配光パターンを形成できる。

ベース部２６の前面には、レンズホルダ６２が取り付けられている。レンズホルダ６２は、前後方向に貫通した円筒部６２ａと、円筒部６２ａの３箇所に形成されている足部６２ｂと、足部６２ｂの先端に形成されている固定部６２ｃと、を有する。レンズホルダ６２は、固定部６２ｃを介してベース部２６に取り付けられている。

レンズホルダ６２の前端部には、投影レンズ６４が取り付けられている。投影レンズ６４は、略半球状に形成されており、凸部が前方に向くように配置されている。投影レンズ６４は、後側焦点を含む焦点面上の像を反転して発光モジュール３４から出射された光を車両前方に照射、投影するための光学部材としての機能を有する。また、投影レンズ６４は、発光モジュール３４とともにランプボディ１２に収容されている。投影レンズ６４の上方および下方には、エクステンションリフレクタ６５ａ，６５ｂが設けられている。

光軸調整機構２４は、２つのエイミングスクリュー６６，６８を有している。エイミングスクリュー６６は、灯室１８の上部後方に配置されており、回転操作部６６ａと、回転操作部６６ａから前方へ向かって延びている軸部６６ｂと、を有する。軸部６６ｂの前方端部には、ねじ溝６６ｃが形成されている。

エイミングスクリュー６６は、回転操作部６６ａがランプボディ１２の後端部に回転自在に支持され、ねじ溝６６ｃが保持部材２２の上部の被支持部２８に螺合されている。回転操作部６６ａが操作され、被支持部２８に連結されているエイミングスクリュー６６が回転すると、その回転方向に応じた方向へ他の被支持部２８を支点として保持部材２２が傾動され、灯具ユニット２０の光軸調整（エイミング調整）が行われる。なお、エイミングスクリュー６８も同様の機能を有する。

次に、灯具ユニット２０を構成する各部品を詳述する。

（保持部材）
図２に示す保持部材の表面形状について説明する。図５は、保持部材の中央部を前方から見た正面図である。図５に示す搭載部７０は、図３に示す回路基板３６が搭載される領域である。搭載部７０には、ベース部２６から突出するように円筒状の４つのスクリュボス７２ａ，７２ａ，７２ｂ，７２ｂ（適宜、「スクリュボス７２」と称することがある）が設けられている。

また、搭載部７０の右側において、短手方向に隣接する２つのスクリュボス７２ａの間には、ベース部から突出するように設けられている一つの位置決めピン７４ａと、一つの穴７６ａとが設けられている。同様に、搭載部７０の左側において、短手方向に隣接する２つのスクリュボス７２ｂの間には、ベース部から突出するように設けられている一つの位置決めピン７４ｂと、一つの穴７６ｂとが設けられている。

（回路基板）
回路基板３６は、図３に示すように、右側部３６ｄおよび左側部３６ｅにそれぞれ２箇所ずつ切り欠き部３６ｃが形成されている。右側部３６ｄに形成された２つの切り欠き部３６ｃの間には、回路基板３６を貫通する２つの丸穴７８ａ，７８ｂが形成されている。また、左側部３６ｅに形成された２つの切り欠き部３６ｃの間には、回路基板３６を貫通する２つの長穴８０ａ，８０ｂが形成されている。

（反射部材）
図６は、本実施の形態に係る反射部材の正面図である。図７は、本実施の形態に係る反射部材の背面図である。図８は、本実施の形態に係る反射部材を正面方向から見た斜視図である。図９は、本実施の形態に係る反射部材を背面方向から見た斜視図である。

反射部材８２は、ハイヒートポリカーボネート（ＰＣ−ＨＴ）などの熱可塑性樹脂を材料として射出成型により一体的に製造された部品である。また、反射部材８２は、基体が透明な材料からなる。基体は、透過率が８０％以上の材料が好ましい。

反射部材８２は、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２が設けられている中央反射部８４と、中央反射部８４の両端部から上方に延伸するように設けられている一対の固定部８６ａ，８６ｂと、を有する。

下側リフレクタ５０は、反射面５０ａを含む少なくとも一部の表面にアルミニウム等の金属反射膜が形成されている。同様に、上側リフレクタ５２は、反射面５２ａを含む少なくとも一部の表面にアルミニウム等の金属反射膜が形成されている。固定部８６ａ，８６ｂは、発光モジュール３４を回路基板３６に対して固定する際に、発光モジュール３４の右側部３６ｄおよび左側部３６ｅを押さえつける。

固定部８６ａには、ベース部２６の２つのスクリュボス７２ａ，７２ａがそれぞれ嵌る２つの穴８８ａと、貫通した丸穴９０ａが形成されている。穴８８ａの正面側の周囲には、６つの凸部８９ａが略等間隔に形成されている。また、図９に示すように、固定部８６ａの背面側には、発光モジュール３４の丸穴７８ａに嵌る位置決めピン９２ａが設けられている。

同様に、固定部８６ｂには、ベース部２６の２つのスクリュボス７２ｂ，７２ｂがそれぞれ嵌る２つの穴８８ｂと、貫通した長穴９０ｂが形成されている。穴８８ｂの正面側の周囲には、６つの凸部８９ｂが略等間隔に形成されている。また、図９に示すように、固定部８６ｂの背面側には、発光モジュール３４の長穴８０ａに嵌る位置決めピン９２ｂが設けられている。

（組立て方法）
次に、灯具ユニット２０の組立て方法について主に図２を参照して説明する。

はじめに、保持部材２２を用意し表面にグリスを塗布する。次に、発光モジュール３４の回路基板３６の４つの切り欠き部３６ｃを、保持部材２２の搭載部７０に設けられている４つのスクリュボス７２の位置に合わせて、発光モジュール３４を保持部材２２上に載置する。その際、ベース部２６の位置決めピン７４ａは、回路基板３６の丸穴７８ｂに嵌る。また、ベース部２６の位置決めピン７４ｂ（図２では不図示）は、回路基板３６の長穴８０ｂに嵌る。これにより、発光モジュール３４は、保持部材２２に対して位置決めされる。

次に、反射部材８２の固定部８６ａの２つの穴８８ａおよび固定部８６ｂの２つの穴８８ｂを、保持部材２２の搭載部７０に設けられている４つのスクリュボス７２ａ，７２ａ，７２ｂ，７２ｂの位置に合わせ、発光モジュール３４を挟んだ状態で反射部材８２を保持部材２２上に載置する。その際、ベース部２６の位置決めピン７４ａは、固定部８６ａの丸穴９０ａに嵌る。また、ベース部２６の位置決めピン７４ｂ（図２では不図示）は、固定部８６ｂの長穴９０ｂに嵌る。

加えて、固定部８６ａの裏面側に設けられている位置決めピン９２ａ（図２では不図示）は、回路基板３６の丸穴７８ａに挿入され、先端がベース部２６に設けられている穴７６ａに嵌る。また、固定部８６ｂの裏面側に設けられている位置決めピン９２ｂは、回路基板３６の長穴８０ａに挿入され、先端がベース部２６に設けられている穴７６ｂに嵌る。これにより、反射部材８２は、発光モジュール３４に対して位置決めされる。

次に、４つのタッピングスクリュ９４を、反射部材８２に形成されている４つの穴８８ａ，８８ｂを通して、保持部材２２の４つのスクリュボス７２ａ，７２ａ，７２ｂ，７２ｂに組み付ける。これにより、反射部材８２および発光モジュール３４は保持部材２２に対して共締めされる。その際、反射部材８２は、固定部８６ａ，８６ｂの裏面側の所定の一部が発光モジュール３４の回路基板３６の基準面に対して当接するように構成されている。これにより、反射部材８２と発光モジュール３４との位置決め精度が向上する。

また、タッピングスクリュ９４は、穴８８ａ（または穴８８ｂ）の正面側の周囲に形成されている凸部８９ａ（または凸部８９ｂ）を鍔の部分で潰しながら、スクリュボス７２ａ（またはスクリュボス７２ｂ）にねじ止めされる。つまり、凸部８９ａ，８９ｂは、潰し代として機能する。これにより、仮に発光モジュール３４の回路基板３６の厚みにバラツキが存在し、保持部材２２に対して反射部材８２の位置が最適位置からずれても、凸部８９ａ，８９ｂが潰れることによって、タッピングスクリュ９４とスクリュボス７２との相対位置の変動が吸収される。

上述のように、保持部材２２に対する発光モジュール３４の位置決め、固定に関して、保持部材２２の表面と平行な面（灯具ユニットとしては鉛直面）内での発光モジュール３４の位置決めは、保持部材２２に形成されている位置決めピン７４ａ，７４ｂと、回路基板３６に形成されている丸穴７８ｂおよび長穴８０ｂとで行われる。また、保持部材２２の表面と垂直な方向（車両前後方向）における発光モジュール３４の位置決め（固定）は、発光モジュール３４が、反射部材８２と保持部材２２との間に挟まれた状態でタッピングスクリュ９４によって共締めされることで行われる。

これにより、丸穴７８ｂおよび長穴８０ｂを精度良く形成すれば、発光モジュール３４の回路基板３６の外周の寸法に高い精度が必要なくなる。そのため、基板のサイズが大きくなっても、丸穴７８ｂおよび長穴８０ｂの形成は特段のコスト上昇を伴わないため、コストの上昇が抑制される。

また、保持部材２２に対する発光モジュール３４の固定を、特別な固定部材を用いずに、反射部材８２自体で行っているため、部品点数を削減できる。また、特別な固定部材（例えばねじ）を用いて発光モジュール３４を保持部材２２に直接固定する場合と比較して、回路基板３６にねじ止め固定のための領域が必要なく、回路基板３６の小型化が可能となる。

また、タッピングスクリュ９４はスクリュボス７２に突き当てているため、クリープによるスクリュ緩みの影響が低減でき、位置精度の耐久信頼性を向上できる。

また、反射部材８２は、所定の接地部が発光モジュール３４の回路基板３６の基準面に対して当接するように構成されているため、反射部材８２と発光モジュール３４との位置決めが直接行われる。その結果、反射部材８２と発光モジュール３４の半導体発光素子３８との位置決め精度が向上する。

次に、給電コネクタ４０ａ，４０ｂにコードを取り付ける。その後、投影レンズ６４が固定されているレンズホルダ６２を保持部材２２に固定する。ベース部２６には、３つのスクリュボス９６と、３つの位置決めピン９８とが形成されている。それぞれの位置決めピン９８は、対応するスクリュボス９６の近傍に形成されている。

レンズホルダ６２の３つの固定部６２ｃには、タッピングスクリュ１００のねじ部が通る大きさの穴６２ｄと、保持部材２２の位置決めピン９８が嵌る丸穴６２ｅが形成されている。穴６２ｄの正面側の周囲には、６つの凸部６２ｆが略等間隔に形成されている。

そして、３つのタッピングスクリュ１００を、各固定部６２ｃに形成されている穴６２ｄを通して、保持部材２２の３つのスクリュボス９６に組み付ける。その際、各位置決めピン９８が対応する固定部６２ｃの丸穴６２ｅに嵌る。これにより、レンズホルダ６２は保持部材２２に対して位置決めされ、固定される。

また、タッピングスクリュ１００は、穴６４ｄの正面側の周囲に形成されている凸部６２ｆを鍔の部分で潰しながら、スクリュボス９６にねじ止めされる。つまり、凸部６２ｆは、潰し代として機能する。

以上の方法によって灯具ユニット２０が組み立てられる。

次に、発光モジュール３４と反射部材８２との位置関係について更に詳述する。図１０は、本実施の形態に係る反射部材近傍の概略縦断面図である。

発光モジュール３４は、窒化アルミニウムからなる回路基板３６上にサブマウント３７
が積層されている。サブマウント３７は、例えば、窒化アルミニウムからなる。半導体発光素子３８は、サブマウント３７に載置されているＬＥＤチップ３８ａと、ＬＥＤチップ３８ａの上に積層されている蛍光層３８ｂと、を有する。蛍光層３８ｂは、ＬＥＤチップ３８ａから出射した光が入射されると、入射した光の少なくとも一部の光を、異なる波長の光に変換して前方に出射する。このような蛍光層３８ｂとしては、例えば、蛍光体をセラミックとして板状に加工したものが挙げられる。また、蛍光層３８ｂは、透明樹脂に蛍光体粉末を分散させたものであってもよい。

半導体発光素子３８は、例えば、ＬＥＤチップ３８ａに青色を発するＬＥＤ、蛍光層３８ｂに青色光を黄色光に変換する蛍光体を採用することで、車両前方に向けて白色光を照射する光源として機能する。

反射部材８２は、下側リフレクタ５０の反射面５０ａおよび上側リフレクタ５２の反射面５２ａにアルミニウムの反射膜が蒸着により形成されており、半導体発光素子３８から出射した光の一部を車両前方に向けて反射する。

下側リフレクタ５０の基体５０ｂおよび上側リフレクタ５２の基体５２ｂは、透明な材料からなる。基体５０ｂ，５２ｂは、透過率が８０％以上の材料が好ましく、本実施の形態では、透過率が８３％程度のハイヒートポリカーボネート（ＰＣ−ＨＴ−１８００（クリア材））を用いている。これにより、基体５０ｂ，５２ｂにおける光の吸収による発熱が抑制される。

基体５０ｂおよび基体５２ｂは、半導体発光素子３８の発光部３８ｃとの距離が５ｍｍ以下の領域を有している。そのため、半導体発光素子３８が発する熱の影響を受けやすい。しかしながら、基体５０ｂ，５２ｂが透明な材料からなっているため、仮に半導体発光素子３８から出射した光の一部が基体５０ｂ，５２ｂに入射しても、その光が吸収されにくく、発熱での溶損、変形が抑制される。なお、対照実験として、透明でないハイヒートポリカーボネート（グレー材）を用いたところ、基体部分が数秒で溶損した。

このように、反射部材８２が透過率の高い基体を有することで、反射部材８２を半導体発光素子３８の発光部３８ｃと近接させることができるため、省スペースな灯具ユニットが実現できる。

本実施の形態では、半導体発光素子３８の発光部３８ｃと、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２の後端面５０ｃ，５２ｃとの隙間ｄは、０．５〜１．０ｍｍ程度である。

また、半導体発光素子３８から出射する光による発熱での反射部材８２の溶損、変形が抑制されるため、出力の高い半導体発光素子３８を採用できる。例えば、半導体発光素子３８として出力１０Ｗ以上の発光ダイオードを有してもよい。これにより、半導体発光素子３８の数を少なくしても所望の明るさを実現できる。

また、前述の領域は、基体５０ｂ，５２ｂの、反射膜が形成されていない後端面５０ｃ，５２ｃの表面から入射した半導体発光素子３８の光が到達する部分である。これにより、基体５０ｂ，５２ｂの表面全体に反射膜を形成しなくても、発熱での溶損、変形が抑制される。なお、より好ましくは、下側リフレクタ５０の後端面５０ｃおよび正面５０ｄ、並びに、上側リフレクタ５２の後端面５２ｃおよび正面５２ｄに金属反射膜を形成するとよい。これにより、半導体発光素子３８から出射された光が基体５０ｂ，５２ｂの内部に侵入しにくくなり、内部における光の吸収による発熱での基体の溶損、変形が抑制される

また、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２は、半導体発光素子３８に近接している端部５０ｅ，５２ｅが半導体発光素子３８から出射した光の一部を遮るように、半導体発光素子３８よりも車両前方側に配置されている。換言すると、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２は、灯具ユニットを正面から見た場合（矢印Ａ方向から見た場合）に、半導体発光素子３８の発光部３８ｃの一部を遮るように配置されている。これにより、照射領域の輪郭を明りょうにすることができる。

（可動シェードの移動）
次に、可動シェード５４の移動について説明する。図１１は、本実施の形態に係る灯具ユニット２０を正面側から見た斜視図である。図１２は、図１１に示す灯具ユニット２０の要部を右側から見た右側面図である。図１３は、図１１に示す灯具ユニット２０の要部を左側から見た左側面図である。なお、図１１乃至図１３では、保持部材２２やレンズホルダ６２、タッピングスクリュ９４，１００等の一部の部材の図示を省略している。

図１０、図１１に示す可動シェード５４は、下側リフレクタ５０に入射される光を遮蔽する遮蔽位置Ｃにある。可動シェード５４は、支点軸６１を介して伝達機構５９の従動ギヤ５９ｃに連結されている。伝達機構５９は、駆動モータ５８の出力軸に固定されている駆動ギヤ（不図示）と従動ギヤ５９ｃとの間に、２つの二段ギヤ５９ａ，５９ｂが設けられている。伝達機構５９は、駆動モータ５８の出力軸の回転を減速して支点軸６１に伝達し、可動シェード５４を移動させる減速機構として機能する。

本実施の形態に係る駆動モータ５８は、ステッピングモータである。また、可動シェード５４は、図１０に示すように、遮蔽位置Ｃにおいて半導体発光素子３８から出射した光の少なくとも一部を遮光する。そしてシェード駆動機構５６は、遮蔽位置Ｃと遮蔽位置から待避した待避位置Ｏとの間で、配光パターンの形状が段階的に変化するように可動シェード５４を段階的に移動させることができる。

（配光制御）
次に、車両用灯具１０による配光制御について説明する。車両本体には、撮像素子、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を有するカメラ（不図示）が設けられており、車両用灯具１０による照射可能領域がカメラによって定期的に撮影される。撮影された領域の画像データは画像処理され、照射可能領域に存在する対向車両や歩行者等の存在が検出される。

この情報に基づいて、制御回路４６は、発光モジュール３４が備える複数の半導体発光素子３８の点消灯をグループ毎に制御したり、可動シェード５４の移動を制御したりする。これにより、車両用灯具１０は、車両前方の状況に応じた適切な配光パターンを形成できる。

各半導体発光素子３８から出射された光は、前方へ向かうか又は反射部材８２の反射面５０ａ，５２ａで反射され、投影レンズ６４の後側焦点を含む焦点面上に集光され、投影レンズ６４および前面カバー１４を透過して、ハイビームの照射光として前方へ照射される。このとき、同時に、上述のカメラによりハイビームの照射領域の撮影が行われる。

図１４は、本実施の形態に係る配光パターンの一例を示す図である。ハイビーム用配光パターンＰＨは、図１４に示すように、各半導体発光素子３８から出射された光のうち、下側リフレクタ５０の反射面５０ａで反射された光が投影レンズ６４を通過することで形成されるパターンＰＨ１と、各半導体発光素子３８から出射された光のうち、上側リフレクタ５２の反射面５２ａで反射された光および半導体発光素子３８から前方へ直接出射した光が投影レンズ６４を通過することで形成されるパターンＰＨ２と、からなる。図１４に示す領域Ｓは、一つの半導体発光素子３８によって照射される領域に対応する。

パターンＰＨ１は、ハイビーム用配光パターンＰＨの上部領域であり、前方に歩行者が存在している場合に歩行者の上半身が照射されるパターンである。パターンＰＨ２は、ハイビーム用配光パターンＰＨの中央領域および下部領域である。

なお、図１４には、本実施の形態に係る灯具ユニット２０とは別の灯具ユニット（不図示）によって形成されたロービーム用配光パターンＰＬ（図１４に示す鎖線で囲まれた領域）も記載されている。

車両用灯具１０によりハイビームが照射されている場合に、上述の画像処理によってハイビームの照射領域に歩行者の存在が検出されないときは、可動シェード５４は待避位置Ｏ（図１０参照）にある。一方、ハイビームの照射領域に歩行者の存在が検出されたときは、可動シェード５４は待避位置Ｏから遮蔽位置Ｃ（図１０参照）に回動され、歩行者の存在が検出されている間は、遮蔽位置Ｃに可動シェード５４が保持される。

可動シェード５４の遮蔽面部５４ａが待避位置Ｏに位置している場合、反射面５０ａが遮蔽面部５４ａによって遮蔽されないため、パターンＰＨ１およびパターンＰＨ２によって構成されるハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。一方、遮蔽面部５４ａが遮蔽位置Ｃに位置している場合、反射面５０ａが遮蔽面部５４ａによって遮蔽されるため、パターンＰＨ１は形成されず、パターンＰＨ２によって構成される部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’が形成される。

つまり、可動シェード５４が待避位置Ｏから遮蔽位置Ｃに移動すると、ハイビーム用配光パターンＰＨの上端Ｙ１は、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’の上端Ｙ２に変化する。したがって、ハイビームの照射領域に歩行者の存在が検出された場合、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’が形成され、歩行者の上部側に光が照射されないため、歩行者が感じるグレアを低減できる。

上述のように、灯具ユニット２０においては、下側リフレクタ５０の反射面５０ａを遮蔽する遮蔽位置Ｃと、反射面５０ａに対する遮蔽状態を解除する待避位置Ｏとの間で移動される可動シェード５４を設けることによって、下側リフレクタ５０に入射される光の入射状態の制御が可能となる。したがって、下側リフレクタ５０に入射される光の入射状態の制御を簡素な構成によって精度良く行える。

また、可動シェード５４が回動されて待避位置Ｏと遮光位置Ｃとの間を移動するため、可動シェード５４の車両前後方向における移動スペースが小さくて済み、車両用灯具１０の小型化を図ることができる。

上述のように構成されているシェード駆動機構５６は、ステッピングモータのように段階的に回転位置を変位させる装置を採用することで、簡単な回路構成で、可動シェード５４の正確な位置決め制御を実現できる。一方、ステッピングモータのように段階的に回転するモータを採用すると、配光パターンの形状も段階的に変化することになる。

図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、配光パターンの形状の変化を模式的に示した図である。

図１５（ａ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、前述のように可動シェード５４が図１０に示す待避位置Ｏに位置している状態で灯具ユニット２０が形成する配光パターンである。この状態からシェード駆動機構５６の駆動モータ５８に駆動パルスが入力されると、駆動パルスの数に比例して駆動モータ５８の出力軸がステップ状に回転し、可動シェード５４が待避位置Ｏから遮蔽位置Ｃに向けて移動し、図１５（ｂ）に示す部分ハイビーム用配光パターンＰＨ”が形成される。更に、駆動モータ５８に駆動パルスが入力されると、最終的に可動シェード５４が遮蔽位置Ｃまで移動し、図１５（ｃ）に示す部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’が形成される。

このように駆動モータ５８に駆動パルスを入力し、ステップ状にモータを回転させると、可動シェード５４が遮蔽位置Ｃと待避位置Ｏとの間を段階的に移動することになる。その結果、車両用灯具１０による照射領域が段階的に変化するため、換言すれば、ハイビーム用配光パターンの形状が段階的に変化するため、それを見た運転者等が違和感を抱く場合がある。ここで、段階的とは、変化が一定ではなく、所定のタイミングでステップ状に変化する場合を含む。

そこで、このような違和感の発生を緩和すべく、発明者が鋭意検討した結果、駆動モータ５８の一パルスあたりの回転量と、その際の回転スピードとを変化させると、配光パターンの形状の変化に対する観察者の違和感の抱き方が異なることを見いだした。

表１では、分解能と可動シェードの移動速度とを変化させたときの違和感の程度を示している。分解能は、駆動モータ５８に１パルスを入力し可動シェード５４が移動したことにより配光パターンの形状が変化した際、光軸とハイビーム用配光パターンの上縁部とのなす角の変化で示しされる。

本実施の形態における測定では、車両用灯具１０の前方（例えば２５ｍ）に仮想鉛直スクリーンを配置し、駆動モータ５８に１パルスを入力させた場合に、図１４や図１５に示すハイビーム用配光パターンＰＨの上端Ｙ１と光軸Ａｘとの角度の変化を分解能としている。例えば、１パルスで１８°回転するステッピングモータの場合、分解能を０．２°にするためには、大きな減速比が得られるように伝達機構５９の各ギヤを選択すればよい。なお、具体的な減速比は、ステッピングモータの仕様や、可動シェード５４の形状および配置、ＬＥＤの位置、等に基づいて適宜設定すればよい。

また、表１に示す移動速度とは、図１０に示すように、可動シェード５４が、待避位置Ｏから遮蔽位置Ｃへ移動するのにかかる時間として定義できる。つまり、移動速度が０．２ｓとは、可動シェード５４が、待避位置Ｏから遮蔽位置Ｃへ０．２ｓで移動する速度ととらえることができる。

このように、分解能と移動速度とを変化させたときの配光パターンの形状変化を観察し、違和感を定性的にランク分けした。表１において、×は違和感をはっきり抱いた場合、△は違和感を少し抱いた場合、○は違和感をほとんど抱かなかった場合を示している。

表１に示すように、分解能が１．５°の場合、可動シェード５４の移動速度が速くても違和感を解消することはできなかった。一方、分解能が０．２°の場合、可動シェード５４の移動速度が遅くても違和感を解消することができた。このことから、分解能が小さいほど、違和感を抑制できることがわかった。

したがって、シェード駆動機構５６は、可動シェード５４を一段階移動させた際に、光軸Ａｘと配光パターンの縁部とのなす角の変化が１°以下となるように構成するとよい。より好ましくは、０．５°以下となるように構成するとよい。一方、分解能を小さくしすぎると、移動速度を大きくしないと配光パターンの形状変化が遅くなる。つまり、モータの回転数を早める必要がある。そのため、分解能は０．０１°以上が好ましく、より好ましくは０．０３°以上であり、更により好ましくは０．１°あるいは０．２°以上であるとよい。なお、上述の説明は、配光パターンの形状変化が上下方向の場合であったが、左右方向であっても適用できる。

このような分解能の範囲となるシェード駆動機構５６を採用することで、可動シェード５４を段階的に移動させたときの配光パターンの形状の変化が運転者等に与える違和感を抑制できる。

なお、本実施の形態に係る車両用灯具１０の構成の一部を列挙すると以下の通りとなる。

発光モジュール３４は、発光面が車両前方を向くように配置された半導体発光素子３８を有している。また、半導体発光素子３８は、投影レンズ６４の焦点近傍に配置されている。

また、反射部材８２は、半導体発光素子３８の下方に配置され、半導体発光素子３８から出射した光の一部を投影レンズ６４に向けて反射する下側リフレクタ５０を有している。

また、可動シェード５４は、遮蔽位置Ｃにおいて、半導体発光素子３８から出射して下側リフレクタ５０に向かう光の少なくとも一部を遮光する。

次に、本実施の形態に係る車両用灯具１０を用いた更なる配光制御について説明する。

前述の表１に示すように、駆動モータ５８へ入力するパルスの間隔（１パルスを入力してから次の１パルスを入力するまでの間隔）、つまり、可動シェードの移動速度によって、配光パターンの変化に対して感じる違和感は異なる。

例えば、前述の図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨが形成されている状態から、上端Ｙ１を徐々に下げる場合には、対向車や歩行者を考慮して素早く可動シェード５４を移動させることが好ましい。したがって、このような環境においては、パルスの入力間隔を０．２〜０．５ｓ程度に設定するとよい。

一方、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’からハイビーム用配光パターンＰＨに戻す場合には、遮光する場合と比較して緊急性が低いため、パルスの入力間隔を０．５〜２．０ｓ程度に設定してもよい。

また、走行中の自車両の前方の歩行者や他車両に注意を促すために、ハイビーム用配光パターンを短時間繰り返し照射する、いわゆるパッシングという操作の場合、短時間で配光パターンの形状を変化させる必要がある。そのため、このような場合には、駆動モータ５８に入力するパルスの間隔を０．５ｓ以下、好ましくは０．２ｓ程度にするとよい。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ 車両用灯具、 ２０ 灯具ユニット、 ３４ 発光モジュール、 ３６ 回路基板、 ３８ 半導体発光素子、 ５０ 下側リフレクタ、 ５４ 可動シェード、 ５６ シェード駆動機構、 ５８ 駆動モータ、 ５９ 伝達機構、 ６４ 投影レンズ、 ８２ 反射部材。

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を車両前方に投影し、配光パターンを形成する投影レンズと、
   遮光位置において前記光源から出射した光の少なくとも一部を遮光する遮光部材と、
   前記遮光位置と該遮光位置から待避した待避位置との間で、前記配光パターンの形状が段階的に変化するように前記遮光部材を段階的に移動させる駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構は、
   入力される駆動パルスの数に比例して出力軸がステップ状に回転するステッピングモータを有し、
   該ステッピングモータに１パルスを入力することにより前記遮光部材を一段階移動するように構成されており、かつ、前記遮光部材を一段階移動させた際に、光軸と前記配光パターンの縁部とのなす角の変化が０．０１°〜０．５°となるように構成されている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光源は、発光面が車両前方を向くように配置された半導体発光素子を有し、
   前記半導体発光素子は、前記投影レンズの焦点近傍に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記半導体発光素子の下方に配置され、該半導体発光素子から出射した光の一部を前記投影レンズに向けて反射するリフレクタを更に有することを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記遮光部材は、前記遮光位置において、前記半導体発光素子から出射して前記リフレクタに向かう光の少なくとも一部を遮光することを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記駆動機構は、前記ステッピングモータの回転を減速して前記遮光部材を移動させる減速機構を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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