JPH1166911A - 車両用可変配光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光利用率の低下を招くことなく、配光パターン
の変更自由度が高く、装置の小型軽量化により車両前面
の美観低下を回避でき、更にその上、狭小領域に光を照
射する場合にはその照度向上が容易であるという各種利
点を有する車両用可変配光装置を提供すること。 【解決手段】光源となるバルブ１０１から放射された光
は導光手段１０２及びレンズ系１０４、Ｊ、１０５を通
じて車両前方へ照射される。本発明では特に、レンズ系
が液体封入式可変焦点レンズＪを含む点をその特徴とし
ている。この液体封入式可変焦点レンズＪは、内部に充
填された作動流体の圧力に応じてその焦点距離を変え、
これによりバルブ１０１から放射され、導光手段１０２
で導光された光の照射パターンすなわち配光パターンが
変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドライトの配
光を変化させる車両用可変配光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用可変配光装置の従来技術として、
本出願人の出願になる特開平５ー２６６７０１号公報
は、機械式シャッタを有する光学系により構成された配
光装置を用いた車両用前照灯装置（以下、機械シャッタ
式車両用可変配光装置ともいう）を提案している。この
機械シャッタ式車両用可変配光装置は、光路を遮断可能
なシェードと集光レンズとを有する集中光源方式を採用
するとともに、走行状態によりシェードで調節して車両
前照灯の配光を調節する。

【０００３】この種類の車両用可変配光装置の別の従来
技術として、日経メカニカル、１９９７．４．１０、Ｎ
ｏ．５０４，ｐｐ．２７に、複数のバルブを切り替える
ことにより、配光パターンを可変にするマルチバルブ型
ヘッドランプ装置（以下、バルブ切替式車両用可変配光
装置ともいう）が記載されている。このバルブ切替式車
両用可変配光装置では１つのヘッドランプユニットが複
数のバルブ及びミラーのセットを内蔵しており、車両の
走行状態に応じて点灯させるべきバルブが切り替えられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
機械シャッタ式車両用可変配光装置では、シェードの変
位により遮光する機械式シャッタによりただ非照射領域
へ向かう光を遮断するだけであるので、車両前方の照射
領域を狭小化する場合において狭小化した照射領域に光
を集中してその視認性を向上することができなかった。
更に説明すると、たとえば歩行者やワインディングロー
ドなどのように広い視野を必要とするような走行状況下
で広い領域に光を分散させる以外に、雨や霧といった走
行状況下で視認重要度の高い領域に光を集中してその視
認性をできるだけ向上させたりする。

【０００５】また、原理的に照射領域狭小化時の光利用
率が低く、その分、シェードで反射された光はヘッドラ
ンプユニット内で反射を繰り返してその大部分が熱に転
換し、ヘッドランプユニットの冷却負担が大きくなると
いう問題、バッテリーの利用効率も低下するという問題
もあった。一方、後者のマルチバルブ型車両用可変配光
装置では、バルブの点灯パターンを制御することにより
配光を可変にする方式を採用するため、配光パターンを
増やすにはヘッドランプユニット内に多数のバルブや反
射鏡や配線やソケットなどを内蔵させねばならず、ヘッ
ドランプユニットが通常のものより格段に大形化してし
まい、経済性の低下の他、車両前面の美観を低下させる
という問題があった。

【０００６】また、機械シャッタ式車両用可変配光装置
の場合と同じく原理的に、狭小化した照射領域に光を集
中してその視認性を向上するということができないとい
う不具合があった。本発明は、上記問題点に鑑みなされ
たものであり、光利用率の低下を招くことなく、配光パ
ターンの変更自由度が高く、装置の小型軽量化により車
両前面の美観低下を回避でき、更にその上、狭小領域に
光を照射する場合にはその照度向上が容易であるという
各種利点を有する車両用可変配光装置を提供すること
を、その解決すべき課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明
した。本発明の第１の構成によれば、光源となるバルブ
から放射された光は導光手段及びレンズ系を通じてヘッ
ドランプユニットから車両前方へ照射される。本発明で
は特に、レンズ系が液体封入式可変焦点レンズを含む点
をその特徴としている。この液体封入式可変焦点レンズ
は、内部に充填された作動流体の圧力に応じてその焦点
距離を変え、これによりバルブから放射され、導光手段
で導光された光の照射パターンすなわち配光パターンが
変更される。

【０００８】本構成によれば、上述した従来の車両用可
変配光装置に比べて、光利用率が高く、配光パターンを
所定範囲で無段階に調節でき、装置の体格増大を必要と
しないので車両前面の美観低下を回避でき、更にその
上、狭小領域に光を照射する場合にはその照度向上が容
易であるという優れた利点をもつ車両用可変配光装置を
実現することができる。

【０００９】更に詳しく説明すると、本構成の装置で
は、配光パターン言い換えれば照射領域は可変焦点レン
ズの焦点距離の変更により調節され、具体的には液体封
入式可変焦点レンズの液圧制御により調節される。たと
えば液圧を増大すれば、そのレンズ面の曲率が縮小して
焦点距離が短くなり、逆に液圧を減少すれば、そのレン
ズ面の曲率が増加して焦点距離が長くなり、これらの制
御により光は広い照射領域に拡散したり、狭小な照射領
域に集中したりする。したがって、雨や霧といった特定
の走行条件下で視認重要度の高い領域に光を集中してそ
の最低限の視認性をなんとか確保するといったことが可
能となる。

【００１０】また液圧制御により可変焦点レンズの厚
さ、曲率、焦点距離を自由に制御できるため配光パター
ンを大きく変更することができる。請求項２記載の構成
によれば請求項１記載の構成において更に、検出した車
速に応じて圧力を制御し、可変焦点レンズの焦点距離を
変え、配光パターンすなわち照射領域を変更する。

【００１１】このようにすれば、車速に応じてその最適
な照射領域を照射できるので、都合がよい。たとえば、
高速走行時には運転者の視野は狭小かつ遠方となってい
るので、その部分に光を集中して視認領域の視認性を向
上し、低速走行時には運転者の視野は広くかつ近くなっ
ているので、その部分に光を広く拡散して視認領域の視
認性を向上する。

【００１２】このようにすれば、車速に応じて最適な配
光パターンを得ることができる。本発明の第３の構成に
よれば、請求項１記載の車両用可変配光装置において更
に、径方向中央部に貫通孔が形成されたリング状の圧電
変形素子（バイモルフまたはユニモルフ）が積層され、
外周連結材によりそれらの外周部が、内周連結部材によ
りそれらの内周部が互いに連結されて貫通孔付きの積層
型圧電アクチュエータが形成される。このようにすれ
ば、貫通孔により中央部に円筒状の光路用空間が確保で
きるので、単一の積層型圧電アクチュエータで可変焦点
レンズを駆動することができる。また、外周連結部材お
よび内周連結部材により、発生力は各圧電変形素子の総
和になるので、発生力の必要に応じて圧電変形素子を積
層すれば、十分な発生力が得られる。また、積層型圧電
アクチュエータをレンズと同軸に配設することができる
ので、可変焦点レンズ全体をコンパクトに軽量にまとめ
ることができる。また、単一の積層型圧電アクチュエー
タであるので、部品点数も少なくて済み、信頼性が向上
する上にコストダウンにもなる。更に、積層された圧電
変形素子のうちの一枚に不具合があっても、積層型圧電
アクチュエータ全体の発生力は少し減少するだけで非対
称性は生じないので、レンズにゆがみが生じることがな
い。

【００１３】したがって、本構成の貫通孔付きの積層型
圧電アクチュエータにより可変焦点レンズを駆動する構
成を採用すれば、小型化、高信頼性化および低廉化する
ことができ、小型軽量の可変焦点レンズ装置を実現する
ことができる。請求項４記載の構成によれば請求項第３
記載の車両用可変配光装置において更に、外周連結部材
または内周連結部材が導電性の材料からなり、各圧電変
形素子の圧電板の電極に給電する構成が採用される。こ
の直接接続構成によればその分だけリ−ド線などによる
配線を省略できるので、配線工数の低減の他、断線など
による導通不良の発生確率を低減できるので信頼性が向
上する。

【００１４】請求項５記載の構成によれば請求項３記載
の車両用可変配光装置において更に、以下の構成を採用
する。透明封止部材は円盤状の透明板で、積層型圧電ア
クチュエータのパイプ状の内周連結部材に接合されてお
り、内周連結部材を介して積層型圧電アクチュエータに
よりその軸方向へ駆動される。容器は、外周部が外周連
結部材に接合され、円形のレンズ孔が中央を軸方向に貫
通しているリング部材と、可撓性を有してこのリング部
材と透明板とを油密に接続しているリング状の可撓性部
材とを有している。そして、透明弾性膜は、レンズ孔の
周囲のリング部分に全周にわたって接合されている。な
お、透明封止部材を構成する透明板は、好ましくは透明
弾性膜よりも大きな剛性をもつことが好ましいが、透明
封止部材を上述した透明弾性膜と同じ構造の透明弾性膜
で構成することも可能である。

【００１５】積層型圧電アクチュエータが内周連結部材
を介して透明封止部材すなわち透明板を軸方向に駆動す
ると、透明板とともにその周囲の可撓性部材も変位して
作動流体に圧力変動が生じ、この作動流体の圧力変動に
より透明弾性膜は押し引きされてその曲率が変化する。
その結果、透明板と透明弾性膜とこれら両者の間に介在
している作動流体とによって形成されるレンズの焦点位
置が変化する。すなわち、本構成では、積層型圧電アク
チュエータにより駆動されるのは透明弾性膜よりも頑丈
に形成できる透明板であり、この透明板はその曲率変化
を必要としないので破損しにくい。一方、透明弾性膜
は、静止しているリング部材に全周囲が接合されている
ので、積層型圧電アクチュエータからの衝撃や加速度が
直接かかることがなく、ただ作動流体の圧力に応じて変
形するだけであるから、破損しにくい。したがって、本
構成によれば頑丈で信頼性に富む可変焦点レンズ装置を
実現することができる。

【００１６】請求項６記載の構成によれば請求項５記載
の車両用可変配光装置において更に、可変焦点レンズの
透明弾性膜に石英ガラスを含むガラス材料を用いる点を
その特徴とする。このようにすれば、透明弾性膜を形成
している材料は石英ガラス（ＳｉＯ2 ）を含む無機ガラ
スであるので、合成樹脂などを用いるのに比べて、本構
成の透明弾性膜は、傷がつきにくく、光透過率に優れ、
かつ、化学的、機械的に安定であり、更に熱及び湿度に
対しても安定とすることができる。更に、封入液体の圧
力に応じて曲率が変化する重要な構成要素であるこの透
明弾性膜は、長期ストレスにより塑性変形しやすい樹脂
材ではなく、長期ストレスに対して塑性変形しにくい無
機ガラスで構成したので、装置特性の経時変化を減らす
こともできる。

【００１７】請求項７記載の構成によれば請求項５記載
の車両用可変配光装置において更に、作動流体としてシ
リコ−ンオイルを採用している。このようにすれば、光
透過性、化学的安定性に優れ、粘性などの特性の経年変
化も少なく温度などの環境による変化も比較的少なくす
ることができる。また、透明弾性膜および透明封止材が
ガラス製であるとすると、シリコ−ンオイルの屈折率が
ガラスの屈折率に近いので、境界面での反射が少なくな
り、より良い光学特性が得られる。さらにシリコ−ンオ
イルの成分を選定することにより、適正な粘性を作動流
体に持たせることができる。

【００１８】請求項８記載の構成によれば請求項５記載
の車両用可変配光装置において更に、透明板及び透明弾
性膜の非作動流体側表面に透光性の樹脂を貼付した点を
その特徴としている。更に説明すると、本構成では透明
板および透明弾性膜の表面に樹脂を張り合わせているの
で、走行中の振動により万が一、該透明板、透明弾性膜
が破損しても、その破損片の飛散、および作動流体の漏
洩を防止できる。また、樹脂は透明板、および、透明弾
性膜の表面のうち、作動流体に触れない側の表面に張り
合わせているので、作動流体が樹脂にとけ込むことを防
止することができる。

【００１９】したがって、本手段によれば、走行中の振
動などにより透明板、透明弾性膜が破損しても、その破
損片の飛散防止、および作動流体の漏洩防止が可能な可
変焦点レンズ装置を提供できるという効果がある。請求
項９記載の構成によれば請求項５記載の車両用可変配光
装置において更に、透明板及び透明弾性膜の非作動流体
側表面に透光性の樹脂をコーティングした点をその特徴
としている。更に説明すると、本構成では透明板および
透明弾性膜の表面に樹脂をコーティングしているので、
上述した請求項８記載の構成と同じく、走行中の振動に
より万が一、透明板、透明弾性膜が破損しても、その破
損片の飛散、および作動流体の漏洩を防止できる。ま
た、樹脂は透明板、および、透明弾性膜の表面のうち、
作動流体に触れない側の表面にコーティングしているの
で、作動流体が樹脂にとけ込むことを防止することがで
きる。

【００２０】したがって、本構成によれば、前述の第７
手段と同様に、走行中の振動などにより透明板、透明弾
性膜が破損しても、その破損片の飛散防止、および作動
流体の漏洩防止が可能な可変焦点レンズ装置を実現する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の可変焦点レンズを用いた
車両用配光装置について、以下の実施例により更に詳細
に説明する。 （実施例１） （構成）この実施例の車両用可変配光装置の透視俯瞰図
を図１に示す。

【００２２】この車両用可変配光装置は、放電灯などか
らなる集中光源１０１、光ケーブル（本発明でいう導光
手段）１０２、入射レンズ、可変焦点レンズ装置、出射
レンズなどから構成されるレンズ系装置（本発明でいう
レンズ系）１０３及びコントロ−ラ（制御手段）１０４
から構成される。コントロ−ラ（制御手段）１０４は、
マイコン構成を有し、入力指令に応じて後述する積層型
圧電アクチュエータＡに印加する電圧を制御する。

【００２３】レンズ系装置１０３の横断面図を図２に示
す。光ケーブル１０２の前方には、光ケーブル１０２か
らの出射光の光軸と同軸上に配設された入射レンズ１０
４が配置されている。入射レンズ１０４の前方には、入
射レンズ１０４の出射光の光軸と同軸上に配設された可
変焦点レンズ装置Ｊが配置されている。可変焦点レンズ
装置Ｊの焦点Ｆ１よりも更に前方に位置して、可変焦点
レンズ装置Ｊからの出射光の光軸と同軸上に配設され
た、コリメータレンズなどからなる出射レンズ１０５が
配設されている。

【００２４】可変焦点レンズ装置Ｊの詳細を図３に示
す。可変焦点レンズ装置Ｊは、積層型圧電アクチュエー
タＡと、その一端に接合されている可変焦点レンズＬと
から構成されている。積層型圧電アクチュエータＡは、
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、４枚の積層された圧
電バイモルフ（本発明でいう圧電変形素子）１と、各圧
電バイモルフ１の外周部および内周をそれぞれ互いに連
結している外周連結部材２および内周連結部材３とから
構成されている。

【００２５】すなわち、それぞれ中央部に貫通孔１０を
有する４枚のバイモルフ１がそれぞれ径方向に延設され
た姿勢で軸方向に一定間隙を隔てて配列されており、そ
れらの各貫通孔１０に面する内周には内周接続部材５を
介してパイプ状の内周連結部材３が接合されている。ま
た、６本の棒状の外周連結部材２が各圧電バイモルフ１
の外周に隣接しつつ互いに６０度ずつ離れて軸方向へ延
設され、外周連結部材４を介して各圧電バイモルフ１の
外周部に接合されている。

【００２６】各圧電バイモルフ１は、図５に示すよう
に、中央部に貫通孔１０を有するリング状の弾性板１１
と、弾性板１１の表裏両方の表面にそれぞれ接合されて
いるリング状の圧電板１２、１３とからなる。弾性板１
１は、ばね弾性を有するステンレス薄板から形成されて
おり、圧電板１２、１３の共通電極を兼ねている。圧電
板１２、１３は圧電材料ＰＺＴからなる薄板であり、分
極方向Ｐは軸方向とされている。圧電板１２、１３の表
面には、銀の微細粉末を主成分とする導電ペーストが印
刷された後、焼成されて形成された膜状の表面電極１
４、１５が形成されている。

【００２７】外周連結部材２は、図４（ａ）、（ｂ）に
示すように、ステンレス鋼からなる細い棒状部材であ
る。外周連結部材２は、ステンレス鋼製のクリップ状の
外周接続部材４を介して圧電バイモルフ１の弾性板１１
の外周部に銀鑞づけまたはレーザー溶接で接合され、そ
の結果、外周連結部材２は弾性板１１に電気的に導通し
ている。

【００２８】内周連結部材３は、ステンレス鋼製の薄板
からなるパイプ材であり、図６に示すように、内周接続
部材５を介して圧電バイモルフ１の内周部に接合されて
いる。更に説明すると、内周連結部材３の外周面は、各
絶縁リング５２を介して各圧電バイモルフ１の内周面に
当接しており、圧電バイモルフ１の弾性板１と内周連結
部材３とは互いに絶縁されている。キャップ型の導電ス
ペーサ部材５１が圧電バイモルフ１の内周近傍部位の表
裏両側に個別に当接しており、各圧電バイモルフ１の内
周部はそれぞれ２つの対向する導電スペーサ部材５１に
よって挟持されている。導電スペーサ部材５１の内周面
は内周連結部材３の外周面に銀鑞付けまたはレーザー溶
接で接合されている。導電スペーサ部材５１は、それぞ
れ各圧電バイモルフ１の表面電極１４、１５に導通可能
に当接している。それゆえ、内周連結部材３は、導電ス
ペーサ部材５１を通じて各圧電バイモルフ１の表面電極
１４、１５に給電可能となっている。

【００２９】可変焦点レンズＬは、図３に示すように、
その径方向中央部の軸方向一方側に配設されて径方向へ
延在している円盤状の透明板（透明封止部材）６と、そ
の径方向中央部の軸方向他方側に配設されて径方向へ延
在している透明弾性膜７と、両者６、７とともに密閉さ
れた内部空間を形成する容器８と、この内部空間に隙間
なく封入されているシリコ−ンオイルからなる作動流体
９とから構成されている。容器８は、中空円筒状の外周
部分を有し、中央にレンズ孔８０が形成されているリン
グ部材８１と、可撓性を有してリング部材８１と透明板
６をそれぞれ油密に全周接続しているリング状の弾性膜
（本発明でいう可撓性部材）８２と、リング状の接合部
材８３から構成されている。

【００３０】接合部材８３は、弾性膜８２の内周部表面
に全周にわたって接着されており、積層型圧電アクチュ
エータＡの内周連結部材３の一端と整合して連動する。
透明板６は本発明でいう透明封止部材であって、その外
周部はリング状の弾性膜８２の内周部の裏側に全周にわ
たって接着されており、弾性膜８２を介して接合部材８
３と接合している。

【００３１】積層型圧電アクチュエータＡの貫通孔１０
と、可変焦点レンズＬの透明板６、透明弾性膜７、およ
び容器８のレンズ孔８０とは、いずれも互いに同軸に配
設されている。透明板６および透明弾性膜７と、両者
６、７の間に介在する透明な作動流体９とで、焦点距離
が調節可能な光学レンズすなわち可変焦点レンズが構成
されている。透明板６および透明弾性膜７はいずれも石
英ガラス製であり、作動流体９は所定の成分のシリコ−
ンオイルであって、上記三者６、７、９の屈折率はほぼ
同一である。

【００３２】容器８の外形は回転対称形をしており、容
器８のリング部材８１の外周部には６０度毎に小さな貫
通孔が６ケ所で形成されている。この貫通孔には、積層
型圧電アクチュエータＡの一端に突出している外周連結
部材２の端部が挿入されていて接着固定されている。す
なわち、可変焦点レンズＬの外周側の部分をなす容器８
のリング部材８１の外周部には、積層型圧電アクチュエ
ータＡの外周連結部材２が接合されている。一方、可変
焦点レンズＬの内周側の部分をなす透明板６には、容器
８の弾性膜８２および接合部材８３を介して、積層型圧
電アクチュエータＡの内周連結部材３の一端が接合され
ている。 （作動）以上のように構成されたこの実施例の車両用可
変配光装置の動作を説明する。

【００３３】容器８を固定して積層型圧電アクチュエー
タＡに印加電圧を加えると、各圧電バイモルフ１の外周
に対してその内周が軸方向に変位することにより透明板
６が内周連結部材３と連動して、積層型圧電アクチュエ
ータＡの軸方向へ変位される。すると、透明板６、透明
弾性膜７及び容器８で形成されている密閉空間の容積が
変化するため、この密閉空間に封入されている作動流体
９の圧力が変動し、この圧力変動によって透明弾性膜７
の曲率が変化する。透明弾性膜７、透明板６および作動
流体９は光学レンズを形成しているので、この透明弾性
膜７が突出したり陥没したりするたびに、同レンズが形
成する焦点位置は変動する。すなわち、本実施例の可変
焦点レンズ装置によれば、積層型圧電アクチュエータＡ
への印加電圧の制御により、レンズの焦点位置が任意に
調整される。

【００３４】その結果、可変焦点レンズ装置Ｊからの出
射光は、出射レンズ１０５を通して前方に照射される。
そのため、車速あるいは走行状態などに応じて積層型圧
電アクチュエータＡの印加電圧を制御して可変焦点レン
ズＬの焦点位置を調整することにより、車両ヘッドラン
プからの出射光の配光パターンを調整できる。 （作用効果）この実施例の車両用可変配光装置の作用効
果を説明する。

【００３５】第１に、作動流体９が透明液体であるため
レンズを通過する光の損失が低い。また、装置を従来よ
り格段に小型軽量化でき、バッテリーの利用効率も高く
できる。更に液圧制御により可変焦点レンズＬの厚さ、
曲率、焦点距離を自由に制御できるため配光パターンを
無段階かつ大きく変更することができる。第２に、従来
装置に比べて相対的に体格増大が格段に少ないので車両
前面の美観低下を回避することができる。

【００３６】第３に、狭小領域に光を照射する場合には
その照度向上を実現することができ、このため、雨や霧
といった特定の走行条件下で視認重要度の高い領域に光
を集中してその視認性を向上するといった重要な効果を
奏する。第４に、図２に示すように出射レンズ１０が可
変焦点レンズＬの焦点よりも遠い位置に配置されている
ので、可変焦点レンズＬを通過する光ケーブル１０２か
らの出射光は、焦点位置Ｆ１で一度絞られ、出射レンズ
１０５を介して焦点位置Ｆ１の光像が出射される。その
ため、可変焦点レンズＬの焦点位置Ｆ１を積層型圧電ア
クチュエータＬの印加電圧制御を通して制御することに
より、前述の効果に加えて、さらに多様な配光パターン
を作ることができる。すなわち、本実施例のレンズ系装
置を用いることにより多様な配光パターンを作成するこ
とができる。

【００３７】第５に、可変焦点レンズＬの透明弾性膜７
を形成している材料は石英ガラスであるので、合成樹脂
などにくらべて比較的硬度が高く、光学的な特性も良好
なうえ、化学的により安定であり、弾性率などの特性の
経年変化などの環境による変化も少ない。また、石英ガ
ラスは、優れた透明度（光線の透過性）と、適度な弾性
係数を、良好な加工性を備えているので、透明弾性膜の
材料として好適である。すなわち、本実施例の可変焦点
レンズ装置を用いることにより、光損失が低く、かつ良
好な光学特性を持つ車両用可変配光装置を実現すること
ができる。

【００３８】第６に、可変焦点レンズＬの作動流体９が
シリコ−ンオイルであるので、作動流体９の透明度が高
く、また化学的により安定であり、粘性などの特性の経
年変化も少なく、温度などの環境により変化も比較的少
ない。また、透明板６および透明弾性膜７が石英ガラス
製であり、シリコ−ンオイルの屈折率がガラスの屈折率
に近いので、両者６、７と作動流体９との各界面での反
射が少なくなり、より良好な光学特性が得られる。すな
わち、本実施例の可変焦点レンズ装置を用いることによ
り、前述の第５の効果に加えて、より光損失が少なく、
より良好な光学特性を持つ車両用可変配光装置を実現す
ることができる。

【００３９】第７に、貫通孔１０が光路をなす単一の積
層型圧電アクチュエータＡを可変焦点レンズＬと一体化
しているので可変焦点レンズ装置全体の小型化が可能に
なると同時に、信頼性の向上、コストダウンも可能にな
る。第８に、単一の積層型圧電アクチュエータＡを可変
焦点レンズＬと同軸に配設しているので、可変焦点レン
ズ装置全体をコンパクトにまとめることができる。これ
により圧電バイモルフ１と同程度の直径に可変焦点レン
ズ装置をまとめることができ、一層の小型化を実現する
ことができる。

【００４０】第９に、単一の積層型圧電アクチュエータ
Ａだけで可変焦点レンズＬを駆動できるので部品点数も
少なくて済み、信頼性が向上するうえに、コストダウン
にもなる。また、積層された圧電変形素子のうち一枚に
不具合であっても、積層型圧電アクチュエータ全体の発
生力は少し減少するだけで非対称は生じないので、レン
ズに歪が生じることなく、使用し続けることができる。
それゆえ、本実施例の積層型圧電アクチュエータＡによ
れば、信頼性に優れる車両用可変配光装置を実現するこ
とができる。

【００４１】第１０に、積層型圧電アクチュエータＡの
内周連結部材３はパイプ材で構成されているので、最も
単純な鋼製で部品点数が少なく組立が容易であり、破損
しにくい。また、圧電バイモルフ１上に埃などが溜まり
にくい。すなわち、本実施例の積層型圧電アクチュエー
タＡによれば、組立が容易で工数が少なく低価格である
うえ、頑丈で歪にくく、埃も溜まりにくい光路をもつ車
両用可変配光装置を実現することができる。

【００４２】以上をまとめると、本実施例によれば、小
型軽量、高信頼性、かつ、低光損失で多様な配光パター
ンを持つ車両用可変配光装置を実現することができる。 （実施例２）他の実施例を図８を参照して説明する。こ
の実施例は、上述した実施例１の車両用可変配光装置に
おいて、可変焦点レンズ装置Ｊの焦点Ｆ１よりも近い位
置に可変焦点レンズ装置Ｊからの出射光の光軸と同軸に
コリメータレンズなどからなる出射レンズ１０５を配設
したものである。

【００４３】この実施例では、出射レンズ１０５が可変
焦点レンズＬの焦点Ｆ１よりも近い位置に配置されてい
るので、可変焦点レンズＬを通過する光ケーブル１０２
からの出射光は、焦点Ｆ１で絞られる前に、出射レンズ
１０５を通過する。これにより、出射レンズ１０５と可
変焦点レンズＬとの距離を実施例１より短くすることが
でき、体格を小型化することができる。 （実施例３）他の実施例を図９を参照して説明する。

【００４４】この実施例は、上述した実施例１の車両用
可変配光装置において、透明板６及び透明弾性膜７の表
面のうちシリコ−ンオイル９に接しない側の表面にそれ
ぞれ樹脂フィルム１６、樹脂フィルム１７を貼付したも
のである。この実施例によれば、透明板６及び透明弾性
膜７の耐振性を向上してそれらが走行中の振動などによ
り破損するのを防止できるとともに、それらが破損して
も破損片が飛散したり、透明作動流体が漏洩したりする
のを防止することができる。

【００４５】なお、透明板６及び透明弾性膜７の表面の
うち、シリコ−ンオイル９に接しない側の表面に樹脂層
をコーティングしても同様の効果を奏する。 （実施例４）他の実施例を図１０を参照して説明する。
この実施例は、上述した実施例１の車両用可変配光装置
において、車速センサ１０５を追加し、この車速センサ
１０５から出力される車速信号をコントロ−ラ（制御手
段）１０４に入力し、コントロ−ラ１０４が車速信号に
応じて圧電バイモルフ１へ印加する電圧を変更する構成
を採用したものである。

【００４６】コントロ−ラ１０４の制御動作の一例を図
１１のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、運転
者からの配光パターン手動選択信号が入力されているか
どうかを調べ（Ｓ１００）、入力されていればそれに応
じて配光パターンを選択し、選択された配光パターンに
対応する電圧を圧電バイモルフ１に印加する（Ｓ１０
１）。配光パターン手動選択信号が入力されていなけれ
ば、車速Ｖを読み込み（Ｓ１０２）、車速Ｖとしきい値
Ｖ１、Ｖ２とを比較する（Ｓ１０３、Ｓ１０５）。車速
Ｖが所定値Ｖ１未満であれば圧電バイモルフ１への印加
電圧Ｖｏを最低電圧ＶＬとし（Ｓ１０４）、車速Ｖが所
定値Ｖ１〜Ｖ２であれば圧電バイモルフ１への印加電圧
Ｖｏを中間電圧ＶＭとし（Ｓ１０６）、車速Ｖが所定値
Ｖ２以上であれば圧電バイモルフ１への印加電圧Ｖｏを
最高電圧ＶＨとする（Ｓ１０７）。

【００４７】このようにすれば、車速に応じて、最適な
配光パターンを実現することができる。たとえば、本実
施例の可変焦点レンズ装置によれば、走行状態に応じ
て、図７（ａ）に示すように低速、中速、高速に対して
出射光の配光パターン（Ｐ低：低速パターン、Ｐ中：中
速パターン、Ｐ高：高速パターン）を調整することがで
きる。なお、中速時の配光パターン「Ｐ中」は、図７
（ｂ）に示すようにレンズの曲率を全く変化させない状
態で得られる。このときの焦点位置を「Ｆ中」とする。
次に、低速時の配光パターン「Ｐ低」は、作動流体の圧
力を中速時よりも低下させ、図７（ｃ）のようにレンズ
の曲率を凹状態にし、焦点位置を「Ｆ中」よりも出射レ
ンズよりに設定することにより得られる。また、高速時
の配光パターン「Ｐ高」は、作動流体の圧力を中速時よ
りも高くし、図７（ｄ）のようにレンズの曲率を凸状態
にし、焦点位置を「Ｆ中」よりも可変焦点レンズよりに
設定することで得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての車両用可変配光装置を示す透
視斜視図である。

【図２】一実施例としてのレンズ系装置１０３の構成を
示す水平横断面図である。

【図３】一実施例としての可変焦点レンズ装置Ｊの構成
を示す分解斜視図である。

【図４】一実施例としての積層型圧電アクチュエータＡ
の構成を示す組図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はその断面図（ｂ−ｂ断面）である。

【図５】本実施例の圧電バイモルフ１の断面斜視図であ
る。

【図６】本実施例の内周連結部材の周囲の接合部の構成
を示す断面図である。

【図７】（ａ）は実施例４の装置による車速に応じた配
光パターン制御例を示す配光パターン図であり、（ｂ）
はレンズの曲率を全く変化させない状態時の配光パター
ン図、（ｃ）は低速時の配光パターン図、（ｄ）は高速
時の配光パターン図である。

【図８】実施例２の車両用可変配光装置のレンズ系装置
の構成を示す水平横断面図である。

【図９】実施例３の車両用可変配光装置の可変焦点レン
ズの構成を示す水平横断面図である。

【図１０】実施例４の車両用可変配光装置の制御系の構
成を示すブロック図である。

【図１１】図１０のコントロ−ラ１０４の制御動作を示
すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１：圧電バイモルフ ２：外周連結部材
３：内周連結部材 ４：外周接合部材 ５：内周接合部
６：透明板 ７：透明弾性膜 ８：容器
９：シリコ−ンオイ ル １０：貫通孔 １１：弾性板
１２…圧電板 １３：圧電板 １４…表面電極 １
５：表面電極 １６：樹脂フィルム １７：樹脂フィルム ５１：導電スペーサ部材 ５２：絶縁リング ８０：レンズ孔 ８１：リング部材 ８
２：弾性膜 ８３：接合部材 １０１：集中光源 １０２：光ケーブル １０
３：レンズ系装置 １０４：入射レンズ １０５：出射レンズ Ａ：積層型圧電アクチュエータ Ｆ１：焦点面 Ｊ：可変焦点レンズ装置 Ｌ：可変焦点レ
ンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 岳史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 奥地 弘章 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源となるバルブと、 前記バルブの光を車両前部に配設されたヘッドランプユ
   ニットまで伝送する導光手段と、 内部に充填された光透過性液体の圧力により変形して焦
   点距離が変化する可変焦点レンズを有して前記導光手段
   と前記ヘッドランプユニットとの間又は前記ヘッドラン
   プユニット内部に配設されるレンズ系と、 入力信号に応じて前記可変焦点レンズに印加する圧力を
   制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする車両用可変配光装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用可変配光装置におい
   て、 車速を検出する車速検出手段を備え、 前記制御手段は、検出された前記車速に応じて前記圧力
   を制御することを特徴とする車両用可変配光装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記可変焦点レンズは、 弾性を有する輪板状の弾性板の表面に輪板状の圧電板を
   接合してそれぞれ構成されるとともに互いに軸方向に所
   定間隙を隔てて配列される複数の圧電変形素子と、各前
   記圧電変形素子の外周部を連結する外周連結部材と、各
   前記圧電変形素子の内周部を連結する内周連結部材と、
   中央部に形成されて光路をなす貫通孔とを有する積層型
   圧電アクチュエータと、 透光性及び弾性を有するとともに外周部が前記内周連結
   部材及び外周連結部材の一方に直接または間接に接合さ
   れて略径方向に延在する円盤状の透明弾性膜と、 透光性を有するとともに前記内周結部材及び外周連結部
   材の他方に直接または間接に接合されて前記透明弾性膜
   に対面する透明封止部材と、 前記透明弾性膜および透明封止部材とともに密閉空間を
   形成する容器と、 前記密閉空間に封入される透光性の作動流体と、 を有することを特徴とする車両用可変配光装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記外周連結部材および内周連結部材のうち少なくとも
   一方は前記各圧電変形素子の圧電板の電極に接続される
   導電部材からなることを特徴とする車両用可変配光装置
5. 【請求項５】前記請求項３記載の車両用可変配光装置に
   おいて、 前記透明封止部材は、前記内周連結部材に接合されて前
   記積層型圧電アクチュエータの軸方向へ駆動される円盤
   状の透明板からなり、 前記容器は、外周部が前記外周連結部材に接合されレン
   ズ孔が中央に形成されるリング部材と、可撓性を有して
   前記透明板及び前記リング部材を油密に接続する可撓性
   部材とを有し、 前記透明弾性膜は、前記レンズ孔を覆って前記リング部
   材に接合されていることを特徴とする車両用可変配光装
   置
6. 【請求項６】請求項５記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記透明弾性膜は、石英ガラスを含むガラス材料により
   形成されることを特徴とする車両用可変配光装置
7. 【請求項７】請求項５記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記作動流体はシリコンオイルからなることを特徴とす
   る車両用可変配光装置
8. 【請求項８】請求項５記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記透明板及び透明弾性膜の非作動流体側表面に透光性
   の樹脂が貼付されていることを特徴とする車両用可変配
   光装置
9. 【請求項９】請求項５記載の車両用可変配光装置におい
   て、 前記透明板及び透明弾性膜の非作動流体側表面は樹脂コ
   ーティングされていることを特徴とする車両用可変配光
   装置