【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用灯火装置及び蛍光管光源にかかり、特に、ヘッドランプ等に代表される自動車用灯火装置及び蛍光管光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、夜間や暗闇等を走行する際の前方の視認性を向上させるために、ヘッドランプが配設されている。一般にヘッドランプは、車両の先端かつ左右に配設されており、車両前方の比較的広範囲を照射するようになっている。
【０００３】
また、車両のヘッドランプ等の灯火装置に使用する光源は種々の光源が使用され、例えば、高温になったフィラメントの熱放射により発光する白熱電球、タングステンとハロゲンの化合・分解サイクルにより発光するハロゲンランプ、水銀アーク内で金属原子と沃素原子に解離し、金属原子が励起することによって発光するＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプなどが使用されている。
【０００４】
しかしながら、ヘッドランプは、固定されており、その配光も固定されており、車両の運転状態、例えば、車両が旋回する時や右左折する際には、配光範囲外である暗部を継続して目視する必要があり、旋回方向や右左折方向の視認性が低い。
【０００５】
これを解決するために、ステアリングの操舵角度（以下、舵角という）や車速に応じて、ヘッドランプの配光を制御するヘッドランプの配光制御装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、操舵角度と車速に応じてヘッドランプの配光を制御することが記載されている。特許文献１に記載の技術では、車両の停止、微速走行時には、ステアリング操作方向に偏寄させると共に下向きとしている。これによって、微速走行時に必要となる近距離の視認性を向上することができる。
【０００６】
また、ヘッドランプ等の灯火装置の配光を可変する技術に類似して、加速減速時及び荷物の積載等による車両姿勢の変化に拘わらず、ヘッドランプの光軸の向き（照射範囲）を自動的に一定に保つ、レベリング機構なども提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３４３８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のヘッドランプの配光制御装置や上述のレベリング機構では、灯火装置の配光や照射範囲等を変更するために、モータ等のアクチュエータを使用しているため、応答時間が比較的長いと共に、アクチュエータの作動音が発生する、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、自動車用灯火装置の配光を変更する際の応答性及び静粛性を向上することができる自動車用灯火装置及び蛍光管光源を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、蛍光物質を電子線により励起して発光する蛍光管光源と、前記蛍光管光源の電子線に直交する方向に磁界を発生する磁界発生手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、蛍光管光源では、電子線を蛍光物質に射出することにより、蛍光物質が励起されて可視光が発生される。ここで、蛍光管光源より発生される光の光軸は、電子線の方向となる。また、電子線は、磁界によって曲げられるので、磁界を電子線に加えることによって、光軸を変更することが可能である。
【００１２】
そこで、請求項１に記載の発明では、磁界発生手段によって蛍光管光源の電子線に直交する方向に磁界が発生される。これによって、灯火装置の光軸、すなわち、配光を変更することができる。そして、磁界によってリニアに電子線を曲げることができるので、応答性を向上することができる。また、このとき、アクチュエータを用いずに、磁界を発生するだけで、配光を変更することができるので、静粛性も向上することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記蛍光管光源は、自動車の進行方向に電子線を射出し、前記磁界発生手段は、自動車の車幅方向及び自動車の上下方向の少なくとも一方に磁界を発生することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、蛍光管光源が、自動車の進行方向に電子線を射出することによって、蛍光管光源の光軸が車両の進行方向前方となり、ヘッドランプに当該蛍光管光源を適用することができる。
【００１５】
そして、磁界発生手段が、自動車の車幅方向及び自動車の上下方向の少なくとも一方に磁界を発生することによって、蛍光管光源の光軸を自動車の上下方向及び自動車の車幅方向の少なくとも一方に変更することが可能となる。すなわち、磁界を自動車の車幅方向に発生した場合には、蛍光管光源の光軸を自動車の上下方向に曲げることが可能となり、磁界を自動車の上下方向に発生した場合には、蛍光管光源の光軸を自動車の車幅方向に曲げることが可能となる。
【００１６】
なお、磁界発生手段は、請求項３に記載の発明のように、少なくとも一対の電磁石を用いて磁界を発生することが可能であり、また、同様に、請求項４に記載の発明のように、少なくとも一対の永久磁石を用いて磁界を発生することも可能である。また、２対の電磁石又は永久磁石を用いた場合には、蛍光管光源の光軸を３次元的に曲げることが可能となる。さらに、請求項５に記載の発明のように、一対の電磁石を移動手段によって移動可能とすることによっても３次元的に蛍光管光源の光軸を曲げることができる。例えば、電子線の周りを一対の電磁石が対向して回るように移動することによって、蛍光管光源の光軸を３次元的に曲げることが可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、前記磁界発生手段によって発生する磁界の強度及び磁界の方向の少なくとも一方を制御する制御手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、磁界の強度及び磁界の方向の少なくとも一方を制御する制御手段をさらに備えることによって、蛍光管光源の光軸の方向を制御することができる。すなわち、磁界の強度を制御することによって、蛍光管光源の光軸の曲がる角度を変更することが可能であり、磁界の方向を制御することによって、蛍光管光源の光軸の曲がる方向を制御することができるので、蛍光管光源の光軸を所望の方向に制御することができる。
【００１９】
このとき、請求項７に記載の発明のように、制御手段が、自動車の車両姿勢変化に基づいて磁界を制御することによって、車両姿勢変化や荷物の積載等によるヘッドランプの光軸変化を抑制するレベリング装置に適用することが可能である。また、請求項８に記載の発明のように、制御手段が、自動車の旋回に基づいて磁界を制御することによって、右左折時等にヘッドランプの配光を変更する配光制御装置に適用することも可能である。
【００２０】
なお、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の発明における、蛍光管光源は、請求項９に記載の発明にように、カーボンナノチューブが敷設された陰極と、所定の電圧を印加するための制御電極と、陰極と制御電極間で発生する電子を加速して電子線を生成する陽極と、電子線により励起されて発光する蛍光体と、を有する高輝度光源、すなわち、カーボンナノチューブを用いて電子線を発生する高輝度光源を適用することが可能である。また、カーボンナノチューブの代わりにモリブデンを用いて電子線を発生する高輝度光源を適用することも可能である。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、カーボンナノチューブが敷設された陰極と、所定の電圧を印加するための制御電極と、前記陰極と前記制御電極間で発生する電子を加速して電子線を生成する陽極と、前記電子線により励起されて発光する蛍光体と、を有する蛍光管光源であって、前記陽極を異なる方向に複数配置することを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の発明によれば、カーボンナノチューブを用いて電子線を発生する蛍光管光源の陽極を、異なる方向に複数配置することによって、各陽極毎に電子線の加速方向が異なる方向となる。すなわち、陽極を選択的に使用することによって、蛍光管光源の光軸を変更することが可能となる。
【００２３】
従って、使用する陽極を選択するだけで、蛍光管光源の光軸を変更可能であるので、応答性を向上することができる。また、このとき、アクチュエータを用いずに、使用する陽極を選択するだけなので、静粛性も向上することができる。
【００２４】
また、複数の陽極を使用して発光する場合には、蛍光管光源の照射範囲を広げることも可能となる。
【００２５】
なお、請求項１１に記載の発明のように、通電制御手段をさらに備えることによって、複数の陽極のうち、使用する陽極を選択することが可能となり、これによって、蛍光管光源の光軸や照射範囲等を制御することができる。また、請求項１２に記載の発明のようにに、請求項１１又は請求項１２に記載の蛍光管光源を自動車用灯火装置に適用するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、車両の加減速時のピッチングや荷物積載時の車両姿勢変化等によるヘッドランプの光軸の変化を一定に保つオートレベリング装置に本発明を適用したものである。
【００２７】
図１に示すように、車両１０は、車両１０のフロントボディー１０Ａの上面部には、エンジンフード１２が配置されており、このエンジンフード１２は、後端部に設けられたヒンジによってボディーフレームに揺動可能に取り付けられている。フロントボディー１０Ａの前端部の車幅方向両端部には、フロントバンパ１６が固定されている。このフロントバンパ１６の上部、かつフロントボディー１０Ａの下部には、左右一対（車幅方向両端部）のヘッドランプ２０が配設されている。なお、ヘッドランプ２０はプロジェクタタイプが適用されるが、これに限るものではない。
【００２８】
また、インストルメントパネル２３には、スピードメータ２４が配設されており、スピードメータ２４には、車両１０の走行速度（以下、車速という）ｖを検出する車速センサ４６（図５参照）が取り付けられている。車速センサ４６は、例えば、車輪１４Ａ、１４Ｂ１０Ｂの回転を検出するタイプのものや、トランスミッションのアウトプットシャフトの回転を検出するタイプのものを適用することが可能である。
【００２９】
さらに、フロント車輪１４Ａ及びリヤ車輪１４Ｂには、車高を検出するためのハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂ（図５参照）が設けられている。
【００３０】
ここで、本実施の形態に係わるオートレベリング装置で用いるヘッドランプ２０の光源２２について説明する。なお、本実施の形態では、カーボンナノチューブを用いた蛍光管光源を用いる。
【００３１】
図２に示すように、本発明の実施の形態に係わるヘッドランプ２０に用いる光源２２は、陽極２６、陰極２８の一対の電極を有している。一対の電極間の陰極２８上には、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）３０が敷設されている。なお、カーボンナノチューブ３０の代わりにモリブデンを陰極２８上に敷設するようにしてもよい。
【００３２】
一対の電極間には、制御電極３２が設けられている。また、陽極２６の陰極２８とは反対側の面には、蛍光体３４が設けられている。
【００３３】
光源２２は、上述の陽極２６、カーボンナノチューブ３０が敷設された陰極２８、制御電極３２、及び蛍光体３４がガラス３６によって真空密閉されている。
【００３４】
このように構成された光源２２は、陰極２８をグランド（０ｖ印加）し、制御電極３２に所定の電圧を印加して、陽極２６に０〜１２ｖ程度の電圧を印加することによってカーボンナノチューブ３０の先端部から陽極２６に向かって電子線Ａが発生する。そして、該電子線によって蛍光体３４が励起されることによって、可視光が発生するようになっている。
【００３５】
ところで、このような電子線を放出する光源２２は、図３に示すように、電子線に対して直交する方向に磁界を発生することによって、電子線が磁界によって曲げられる。そこで、本実施の形態に係わるヘッドランプ２０のオートレベリング装置は、この現象を利用して、ヘッドランプ２０の配光を制御するようになっている。
【００３６】
すなわち、ヘッドランプ２０には、図４に示すように、光源２２から放出される電子線Ａに対して直交する方向の車幅方向に対向するように一対の電磁石３８Ａ、３８Ｂが設けられている。電磁石３８Ａ、３８Ｂは陽極２６と陰極２８間に設けられ、該電磁石３８Ａ、３８Ｂの作用によって光源２２の光軸が制御されるようになっている。なお、電磁石３８Ａは、Ｎ極の磁石として作用し、電磁石３８Ｂは、Ｓ極の磁石として作用する。
【００３７】
このように、本実施の形態では、光源２２に電磁石３８Ａ、３８Ｂを車幅方向に対向するように配置することによって、車両１０上下方向にヘッドランプ１０の光軸を移動することができる。
【００３８】
続いて、ヘッドランプ２０のオートレベリング装置について図５を参照して説明する。図５には、ヘッドランプ２０のオートレベリング装置４０の概略構成が示されている。
【００３９】
図５に示すように、オートレベリング装置４０は、ヘッドランプレベリングコンピュータ４２によって、ヘッドランプ２０の配光が制御される。ヘッドランプレベリングコンピュータ４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含んだマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭには、ヘッドランプ２０の配光を制御するためのプログラム等が記憶されている。
【００４０】
ヘッドランプレベリングコンピュータ４２には、ハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂ、車速センサ４６、及びヘッドランプスイッチ４８が接続されており、ハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂによって検出された車高の高低、車速センサ４６によって検出された車両の走行速度、車内に設けられたヘッドランプ２０を点灯するためのヘッドランプスイッチ４８の操作信号が入力されるようになっている。
【００４１】
また、ヘッドランプレベリングコンピュータ４２には、ヘッドランプ２０の配光を制御するための電磁石３８Ａ、３８Ｂ（右側ヘッドランプ用）、３９Ａ、３９Ｂ（左側ヘッドランプ用）が接続されており、ヘッドランプスイッチ４８によってヘッドランプ２０の点灯が指示されると、ヘッドランプレベリングコンピュータ４２によって、電磁石３８Ａ、３８Ｂ、３９Ａ、３９Ｂへの通電が制御されることによって、ヘッドランプ０２の配光が制御されるようになっている。
【００４２】
ヘッドランプレベリングコンピュータ４２は、車速センサ４６から入力される車速信号と、ハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂから入力される車高変化検出信号に基づいて、車両姿勢のピッチ角変化を算出し、該変化量に応じて電磁石３８Ａ、３８Ｂ、３９Ａ、３９Ｂへの通電を制御することによって、ヘッドランプ２０の配光をピッチ角と同じ角度分逆方向に制御するようになっている。
【００４３】
続いて、上述のように構成されたヘッドランプ２０のオートレベリング装置４０の作用を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
ヘッドランプスイッチ４８によってヘッドランプ２０の点灯が指示されると、ステップ１００では、ヘッドランプ２０が点灯される。すなわち、陰極２８に０ｖ、制御電極３２に所定電圧（例えば４００〜５００Ｖ）、陽極に０〜１２ｖをそれぞれ印加することによって、カーボンナノチューブ３０の先端部から陽極２６に向かって電子線が放出される。そして、この電子線によって蛍光体３４が励起されて、可視光が発生することによって、ヘッドランプ２０が点灯される。
【００４５】
次にステップ１０２では、ヘッドランプレベリングコンピュータ４２によって、車速センサ４６から車速信号が取得され、ステップ１０４へ移行して、同様に、ハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂから車高変化検出信号が取得される。
【００４６】
続いて、ステップ１０６では、取得された車速信号及び車高変化検出信号に基づいて、車両姿勢のピッチ角変化が算出される。例えば、図７（Ａ）に示すように、車速の変化に応じて車高が基準位置に対して変化するので、車速に応じた車高の変化をピッチ角として算出する。
【００４７】
次に、ステップ１０８では、ヘッドランプ２０の配光（光軸）が、算出されたピッチ角分、逆方向に移動するように、電磁石３８Ａ、３８Ｂ、３９Ａ、３９Ｂに電流が印加される。
【００４８】
すなわち、光源２２の陰極２８から射出される電子線Ａは、図４に示すように、陽極２６と陰極２８間に設けられた電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）により発生する磁界によって図４矢印Ｂ方向に曲げられる。これによってヘッドランプ２０の光軸が変化する。このとき、ピッチ角に応じて電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）に印加する電流の大きさを変えることによって、電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）によって発生する磁界の大きさが変わるので、磁界によって曲げられる電子線の角度を制御することができ、ヘッドランプ２０の配光制御を行うことができる。例えば、図７（Ａ）に示す光軸の変化に対して逆方向に光軸が変化するように、電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）による磁界を発生させることによって、図７（Ｂ）に示すように、光軸の変化を略一定に保つように制御することができる。
【００４９】
そして、ステップ１１０では、ヘッドランプスイッチ４８がオフされたか否か判定され、該判定が否定された場合には、上述のステップ１０２に戻って、ステップ１１０の判定が肯定されるまで、上述の処理が繰り返される。
【００５０】
このように、本実施の形態では、アクチュエータを使用することになく、ヘッドランプ２０の配光を制御することができるので、アクチュエータの作動音等がなく静粛性を向上することができる。
【００５１】
また、電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）に印加する電流値を制御して磁界の大きさを制御することによって、ヘッドランプ２０の配光をリニアに制御することができ、アクチュエータによるヘッドランプ２０の配光制御に比べて応答性を向上することができる。
【００５２】
なお、上記の実施の形態では、車両１０の上下方向にヘッドランプ２０の光軸を移動するように配光を制御するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、ステアリング等に設けられた操舵角を検出する舵角センサをさらに備え、車速と舵角に応じてヘッドランプ２０の光軸を車幅方向に移動するように配光を制御する配光制御装置にも適用可能である。この場合には、電磁石３８Ａ、３８Ｂ（３９Ａ、３９Ｂ）を車両１０の上下方向に対向するように配置することによって、ヘッドランプ２０の光軸を車幅方向に変化させることが可能である。
【００５３】
続いて、上記の実施の形態の変形例について説明する。
【００５４】
上記の実施の形態では、車両１０の上下方向に光軸を移動して配光を制御するようにしたが、変形例では、さらに車幅方向にも光軸を移動可能としたものである。
【００５５】
すなわち、変形例では、図８に示すように、上記の実施の形態に係わる光源２２のように、光源２２の陰極２８から射出される電子線に直交する方向の車幅方向に対向するように一対の電磁石３８Ａ、３８Ｂが設けられていると共に、光源２２の陰極２８から射出される電子線Ａに直交する方向の車両１０上下方向に一対の電磁石３７Ａ、３７Ｂが設けられている。すなわち、２対の電磁石３８Ａ、３８Ｂ、３７Ａ、３７Ｂによってヘッドランプ２０の光軸を車幅方向及び車両１０上下方向の少なくとも一方向に移動可能となり、３次元的にヘッドランプ２０の光軸を移動することが可能となる。
【００５６】
例えば、車速センサ４６から得られる車速信号と、ハイトコントロールセンサ４４Ａ、４４Ｂから得られる車高変化検出信号に基づいて、上述のように車両姿勢のピッチ角変化を算出し、該変化量に応じて電磁石３８Ａ、３８Ｂへの通電を制御すると共に、車速センサ４６から得られる車速信号と、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサから得られる舵角に基づいて、ヘッドランプ２０の光軸を車両１０車幅方向に移動する移動量を算出し、該移動量に応じて電磁石３７Ａ、３７Ｂへの通電を制御する。これによって、電磁石３８Ａ、３８Ｂ及び電磁石３７Ａ、３７Ｂで発生するそれぞれの磁界は、ベクトル和となり、光源２２の陰極２８より射出される電子線は、２対の電磁石３８Ａ、３８Ｂ、３７Ａ、３７Ｂによって発生する磁界のベクトル和によって曲げられ、ヘッドランプ２０の配光を３次元的に制御することができる。
【００５７】
また、このように３次元的に光軸を移動する他の方法としては、図９に示すように、一対の電磁石３８Ａ、３８Ｂを電子線に直交するように配置して、アクチュエータ６０によって光源の周りを回るようにしてもよい。すなわち、アクチュエータ６０によって一対の電磁石３８Ａ、３８Ｂを回転することによって、磁界の方向が変化し、これによって、電子線の曲がる方向も変化する。従って、このように構成しても、ヘッドランプ２０の配光を３次元的に制御することができる。なお、この場合には、アクチュエータ６０を用いるので、上記の変形例よりは静粛性は劣るが、車幅方向にヘッドランプ２０の光軸を移動するアクチュエータと、車両１０上下方向にヘッドランプ２０の光軸を移動するアクチュエータの２つのアクチュエータを用いる場合に比べると、静粛性を向上することができる。
【００５８】
なお、上記の実施の形態及び変形例では、電磁石を用いて磁界を発生するようにしたが、一対の永久磁石を用いることも可能である。この場合には、磁界強度を変化させるためには、アクチュエータ等を用いて一対の永久磁石間の距離を可変する必要がある。
【００５９】
また、上記の実施の形態及び変形例では、光源の電子線に直交する方向に磁界を発生することによって、光源の光軸を変更するようにしたが、光源の陽極を複数異なる方向に設けるようにしてもよい。すなわち、図１０に示すように、カーボンナノチューブ３０が敷設された陰極２８と制御電極３２に対して、異なる方向に複数の陽極２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを配置し、同様に、複数の陽極２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに対応して蛍光体３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを設ける。このように光源を構成することによって、電子を加速する陽極２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを発光制御手段６２によって選択すれば、電子線の方向が陽極毎に異なるので、光軸を変更することが可能である。なお、発光制御手段６２が全ての陽極又は複数の陽極を選択した場合には、照射範囲を変更することも可能である。
【００６０】
なお、上記の実施の形態及び変形例では、ヘッドランプ２０を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば、自動車の補助等やその他の灯火装置に適用することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蛍光物質を電子線により励起して発光する蛍光管光源の電子線に直交する方向に磁界を発生することによって、当該磁界によって、電子線を曲げことができ、アクチュエータを用いることなく、自動車の灯火装置の光軸を変更することができるので、自動車用灯火装置の配光を変更する際の応答性及び静粛性を向上することができる、という効果がある。
【００６２】
また、カーボンナノチューブが敷設された陰極と、所定の電圧を印加するための制御電極と、陰極と制御電極間で発生する電子を加速して電子線を生成する陽極と、電子線により励起されて発光する蛍光体と、を有する蛍光管光源において、陽極を異なる方向に複数配置し、陽極を選択的に使用することによって、アクチュエータを用いることなく、自動車の灯火装置の光軸を変更することが可能となるので、自動車用灯火装置の配光を変更する際の応答性及び静粛性を向上することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる車両を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプに使用する光源の基本構成を示す図である。
【図３】電子線が磁界によって曲がることを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプに使用する光源の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプのオートレベリング装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプのオートレベリング装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】オートレベリング装置の制御を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプの光源における変形例の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプの光源におけるその他の変形例の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係わるヘッドランプの光源におけるその他の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 車両
２０ ヘッドランプ
２２ 光源
２６ 陽極
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 陽極
２８ 陰極
３０ カーボンナノチューブ
３２ 制御電極
３６ ガラス
３８Ａ、３８Ｂ、３９Ａ、３９Ｂ 電磁石
４２ ヘッドランプレベリングコンピュータ
４４Ａ、４４Ｂ ハイトコントロールセンサ
４６ 車速センサ
６０ アクチュエータ
６２ 発光制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automotive lighting device and a fluorescent tube light source, and more particularly to an automotive lighting device represented by a headlamp and the like and a fluorescent tube light source.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A vehicle is provided with a headlamp in order to improve the visibility ahead of the vehicle when traveling at night or in the dark. In general, the headlamp is disposed at the tip of the vehicle and on the left and right, and irradiates a relatively wide area in front of the vehicle.
[0003]
In addition, various light sources are used as a light source for a lighting device such as a headlamp of a vehicle. Examples of the light source include an incandescent lamp that emits light by heat radiation of a heated filament, and a halogen that emits light by a combination and decomposition cycle of tungsten and halogen. HID (High Intensity Discharge) lamps that dissociate into metal atoms and iodine atoms in a mercury arc and emit light when the metal atoms are excited are used.
[0004]
However, the headlamp is fixed, and its light distribution is also fixed, and the driving state of the vehicle, for example, when the vehicle turns or turns right or left, continues the dark area outside the light distribution range. And the visibility in the turning direction and the right / left turn direction is low.
[0005]
In order to solve this, a headlamp light distribution control device that controls the light distribution of the headlamp according to a steering angle (hereinafter, referred to as a steering angle) of the steering and a vehicle speed has been proposed. For example, in the technology described in Patent Document 1, it is described that the light distribution of a headlamp is controlled according to a steering angle and a vehicle speed. In the technology described in Patent Document 1, when the vehicle is stopped or running at a very low speed, the vehicle is deviated in the steering operation direction and downward. This makes it possible to improve the visibility at a short distance, which is required when traveling at a very low speed.
[0006]
In addition, similar to the technology of varying the light distribution of a lighting device such as a headlamp, the direction (irradiation range) of the optical axis of the headlamp is automatically determined regardless of changes in the vehicle attitude due to acceleration / deceleration and loading of luggage. A leveling mechanism that keeps the temperature constant has also been proposed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-234383 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the headlamp light distribution control device and the leveling mechanism described in Patent Document 1 use an actuator such as a motor in order to change the light distribution and irradiation range of the lighting device. Are relatively long, and there is a problem that an operation sound of the actuator is generated.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides an automotive lighting device and a fluorescent tube light source that can improve responsiveness and quietness when changing the light distribution of the automotive lighting device. The purpose is to:
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 provides a fluorescent tube light source that emits light by exciting a fluorescent substance with an electron beam, and a magnetic field generation that generates a magnetic field in a direction orthogonal to the electron beam of the fluorescent tube light source. Means.
[0011]
According to the first aspect of the invention, in the fluorescent tube light source, the fluorescent substance is excited by emitting an electron beam to the fluorescent substance to generate visible light. Here, the optical axis of the light generated from the fluorescent tube light source is in the direction of the electron beam. Further, since the electron beam is bent by the magnetic field, it is possible to change the optical axis by applying a magnetic field to the electron beam.
[0012]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, a magnetic field is generated by the magnetic field generating means in a direction orthogonal to the electron beam of the fluorescent tube light source. Thereby, the optical axis of the lighting device, that is, the light distribution can be changed. Since the electron beam can be bent linearly by the magnetic field, the responsiveness can be improved. Also, at this time, the light distribution can be changed only by generating a magnetic field without using an actuator, so that silence can be improved.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the fluorescent tube light source emits an electron beam in a traveling direction of the vehicle, and the magnetic field generating means includes a vehicle width direction and a vertical direction of the vehicle. A magnetic field is generated in at least one of the directions.
[0014]
According to the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, the fluorescent tube light source emits an electron beam in the traveling direction of the automobile, so that the optical axis of the fluorescent tube light source is forward in the traveling direction of the vehicle. Thus, the fluorescent tube light source can be applied to a headlamp.
[0015]
The magnetic field generating means changes the optical axis of the fluorescent light source to at least one of the vertical direction of the vehicle and the width direction of the vehicle by generating a magnetic field in at least one of the vehicle width direction and the vehicle vertical direction. It is possible to do. That is, when the magnetic field is generated in the width direction of the vehicle, the optical axis of the fluorescent tube light source can be bent in the vertical direction of the vehicle, and when the magnetic field is generated in the vertical direction of the vehicle, the fluorescent tube light source can be bent. Can be bent in the vehicle width direction of the vehicle.
[0016]
The magnetic field generating means can generate a magnetic field using at least a pair of electromagnets as in the invention described in claim 3, and similarly, as in the invention described in claim 4, It is also possible to generate a magnetic field using at least a pair of permanent magnets. When two pairs of electromagnets or permanent magnets are used, the optical axis of the fluorescent tube light source can be bent three-dimensionally. Further, the optical axis of the fluorescent tube light source can be bent three-dimensionally by making the pair of electromagnets movable by the moving means. For example, by moving a pair of electromagnets around an electron beam so as to face each other, the optical axis of the fluorescent tube light source can be bent three-dimensionally.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control means for controlling at least one of the intensity of the magnetic field generated by the magnetic field generating means and the direction of the magnetic field is provided. It is further characterized by being provided.
[0018]
According to the invention described in claim 6, in the invention described in any one of claims 1 to 5, by further comprising control means for controlling at least one of the strength of the magnetic field and the direction of the magnetic field, The direction of the optical axis of the fluorescent tube light source can be controlled. That is, by controlling the intensity of the magnetic field, it is possible to change the bending angle of the optical axis of the fluorescent tube light source, and by controlling the direction of the magnetic field, to control the bending direction of the optical axis of the fluorescent tube light source. Therefore, the optical axis of the fluorescent tube light source can be controlled in a desired direction.
[0019]
At this time, the control means controls the magnetic field based on the change in the vehicle attitude of the automobile, thereby suppressing the change in the optical axis of the headlamp due to the change in the vehicle attitude or the loading of luggage. It is possible to apply to the leveling device which performs. Further, the present invention is applied to a light distribution control device that changes the light distribution of a headlamp when turning right or left by controlling a magnetic field based on the turning of an automobile. It is also possible.
[0020]
In the invention according to any one of claims 1 to 8, the fluorescent tube light source is, as in the invention according to claim 9, a cathode on which carbon nanotubes are laid and a predetermined voltage applied. A high-intensity light source having a control electrode for generating an electron beam by accelerating electrons generated between the cathode and the control electrode to generate an electron beam, and a phosphor excited by the electron beam to emit light. It is possible to apply a high-intensity light source that generates an electron beam by using. It is also possible to apply a high-luminance light source that generates an electron beam using molybdenum instead of carbon nanotubes.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, a cathode on which carbon nanotubes are laid, a control electrode for applying a predetermined voltage, and an electron generated between the cathode and the control electrode are accelerated to generate an electron beam. A fluorescent tube light source having an anode and a phosphor that emits light when excited by the electron beam, wherein a plurality of the anodes are arranged in different directions.
[0022]
According to the invention as set forth in claim 10, by arranging a plurality of anodes of a fluorescent tube light source for generating an electron beam using carbon nanotubes in different directions, the acceleration direction of the electron beam is different for each anode. Become. That is, by selectively using the anode, the optical axis of the fluorescent tube light source can be changed.
[0023]
Therefore, the responsiveness can be improved because the optical axis of the fluorescent tube light source can be changed only by selecting the anode to be used. Also, at this time, since only the anode to be used is selected without using the actuator, the quietness can be improved.
[0024]
When light is emitted using a plurality of anodes, the irradiation range of the fluorescent tube light source can be expanded.
[0025]
It should be noted that, by further providing the power supply control means as in the invention according to claim 11, it is possible to select an anode to be used from among a plurality of anodes. The range and the like can be controlled. Further, as in the twelfth aspect, the fluorescent tube light source according to the eleventh or twelfth aspect may be applied to an automobile lighting device.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an auto-leveling device that keeps a constant change in the optical axis of a headlamp due to pitching during acceleration / deceleration of a vehicle, a change in vehicle attitude when loading luggage, and the like.
[0027]
As shown in FIG. 1, the vehicle 10 has an engine hood 12 disposed on an upper surface of a front body 10A of the vehicle 10, and the engine hood 12 is attached to a body frame by a hinge provided at a rear end. It is mounted swingably. Front bumpers 16 are fixed to both ends of the front end of the front body 10A in the vehicle width direction. A pair of left and right headlamps 20 (both ends in the vehicle width direction) are disposed above the front bumper 16 and below the front body 10A. The headlamp 20 is of a projector type, but is not limited thereto.
[0028]
The instrument panel 23 is provided with a speedometer 24, and the speedometer 24 is provided with a vehicle speed sensor 46 (refer to FIG. 5) for detecting a traveling speed (hereinafter, referred to as a vehicle speed) v of the vehicle 10. Have been. As the vehicle speed sensor 46, for example, a type that detects rotation of the wheels 14A and 14B10B and a type that detects rotation of an output shaft of a transmission can be applied.
[0029]
Further, height control sensors 44A and 44B (see FIG. 5) for detecting the vehicle height are provided on the front wheels 14A and the rear wheels 14B.
[0030]
Here, the light source 22 of the headlamp 20 used in the automatic leveling device according to the present embodiment will be described. In this embodiment, a fluorescent tube light source using carbon nanotubes is used.
[0031]
As shown in FIG. 2, the light source 22 used for the headlamp 20 according to the embodiment of the present invention has a pair of electrodes, an anode 26 and a cathode 28. A carbon nanotube (CNT) 30 is laid on the cathode 28 between the pair of electrodes. Note that molybdenum may be laid on the cathode 28 instead of the carbon nanotube 30.
[0032]
A control electrode 32 is provided between the pair of electrodes. Further, a phosphor 34 is provided on the surface of the anode 26 opposite to the cathode 28.
[0033]
In the light source 22, the anode 26, the cathode 28 on which the carbon nanotubes 30 are laid, the control electrode 32, and the phosphor 34 are vacuum-sealed by glass 36.
[0034]
The light source 22 configured as described above grounds the cathode 28 (0 V is applied), applies a predetermined voltage to the control electrode 32, and applies a voltage of about 0 to 12 V to the anode 26, so that the carbon nanotube 30 An electron beam A is generated from the tip toward the anode 26. When the phosphor 34 is excited by the electron beam, visible light is generated.
[0035]
By the way, as shown in FIG. 3, the light source 22 that emits such an electron beam generates a magnetic field in a direction orthogonal to the electron beam, so that the electron beam is bent by the magnetic field. Therefore, the automatic leveling device for the headlamp 20 according to the present embodiment controls the light distribution of the headlamp 20 by utilizing this phenomenon.
[0036]
That is, as shown in FIG. 4, the headlamp 20 is provided with a pair of electromagnets 38A and 38B so as to face in the vehicle width direction orthogonal to the electron beam A emitted from the light source 22. . The electromagnets 38A and 38B are provided between the anode 26 and the cathode 28, and the optical axis of the light source 22 is controlled by the action of the electromagnets 38A and 38B. The electromagnet 38A acts as an N-pole magnet, and the electromagnet 38B acts as an S-pole magnet.
[0037]
As described above, in the present embodiment, by arranging the electromagnets 38A and 38B on the light source 22 so as to face the vehicle width direction, the optical axis of the headlamp 10 can be moved in the vertical direction of the vehicle 10.
[0038]
Next, an automatic leveling device for the headlamp 20 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a schematic configuration of the automatic leveling device 40 of the headlamp 20.
[0039]
As shown in FIG. 5, in the automatic leveling device 40, the light distribution of the headlamp 20 is controlled by a headlamp leveling computer 42. The headlamp leveling computer 42 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and the ROM stores a program for controlling the light distribution of the headlamp 20 and the like.
[0040]
The headlamp leveling computer 42 is connected to height control sensors 44A and 44B, a vehicle speed sensor 46, and a headlamp switch 48. The height of the vehicle detected by the height control sensors 44A and 44B is detected by the vehicle speed sensor 46. The operation signal of the head lamp switch 48 for lighting the running speed of the vehicle and the head lamp 20 provided in the vehicle is input.
[0041]
The headlamp leveling computer 42 is connected to electromagnets 38A and 38B (for right headlamp) and 39A and 39B (for left headlamp) for controlling the light distribution of the headlamp 20. When the lighting of the headlamp 20 is instructed by 48, the light distribution of the headlamp 02 is controlled by controlling the energization of the electromagnets 38A, 38B, 39A and 39B by the headlamp leveling computer 42. Has become.
[0042]
The headlamp leveling computer 42 calculates a change in the pitch angle of the vehicle attitude based on the vehicle speed signal input from the vehicle speed sensor 46 and the vehicle height change detection signal input from the height control sensors 44A and 44B. By controlling the energization of the electromagnets 38A, 38B, 39A, 39B according to the above, the light distribution of the headlamp 20 is controlled in the opposite direction by the same angle as the pitch angle.
[0043]
Next, the operation of the auto-leveling device 40 of the headlamp 20 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0044]
When the headlamp switch 48 gives an instruction to turn on the headlamp 20, in step 100, the headlamp 20 is turned on. That is, by applying 0 V to the cathode 28, a predetermined voltage (for example, 400 to 500 V) to the control electrode 32, and 0 to 12 V to the anode, an electron beam is emitted from the tip of the carbon nanotube 30 toward the anode 26. . Then, the phosphor 34 is excited by this electron beam to generate visible light, and the headlamp 20 is turned on.
[0045]
Next, in step 102, the vehicle speed signal is obtained from the vehicle speed sensor 46 by the headlamp leveling computer 42, and the process proceeds to step 104, where the vehicle height change detection signal is similarly obtained from the height control sensors 44A and 44B.
[0046]
Subsequently, in step 106, a change in the pitch angle of the vehicle attitude is calculated based on the obtained vehicle speed signal and vehicle height change detection signal. For example, as shown in FIG. 7A, since the vehicle height changes with respect to the reference position according to the change in the vehicle speed, the change in the vehicle height according to the vehicle speed is calculated as the pitch angle.
[0047]
Next, in step 108, current is applied to the electromagnets 38A, 38B, 39A, 39B so that the light distribution (optical axis) of the headlamp 20 moves in the opposite direction by the calculated pitch angle.
[0048]
That is, as shown in FIG. 4, the electron beam A emitted from the cathode 28 of the light source 22 is caused by a magnetic field generated by electromagnets 38A, 38B (39A, 39B) provided between the anode 26 and the cathode 28, as shown in FIG. It is bent in the B direction. As a result, the optical axis of the headlamp 20 changes. At this time, by changing the magnitude of the current applied to the electromagnets 38A, 38B (39A, 39B) according to the pitch angle, the magnitude of the magnetic field generated by the electromagnets 38A, 38B (39A, 39B) changes. Thus, the angle of the electron beam bent can be controlled, and the light distribution of the headlamp 20 can be controlled. For example, by generating a magnetic field by the electromagnets 38A and 38B (39A and 39B) so that the optical axis changes in the opposite direction to the change of the optical axis shown in FIG. As shown, the control can be performed so that the change in the optical axis is kept substantially constant.
[0049]
In step 110, it is determined whether or not the headlamp switch 48 has been turned off. If the determination is negative, the process returns to step 102, and the above-described processing is performed until the determination in step 110 is affirmed. Is repeated.
[0050]
As described above, in the present embodiment, the light distribution of the headlamp 20 can be controlled without using an actuator, so that there is no operation noise or the like of the actuator, and the quietness can be improved.
[0051]
Further, by controlling the current value applied to the electromagnets 38A, 38B (39A, 39B) to control the magnitude of the magnetic field, the light distribution of the headlamp 20 can be linearly controlled, and the headlamp 20 can be controlled by an actuator. The responsiveness can be improved as compared with the light distribution control of the above.
[0052]
In the above embodiment, the light distribution is controlled so as to move the optical axis of the headlamp 20 in the vertical direction of the vehicle 10. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a light distribution control device that further includes a steering angle sensor that detects a steering angle, and controls light distribution so that the optical axis of the headlamp 20 moves in the vehicle width direction according to the vehicle speed and the steering angle. . In this case, by arranging the electromagnets 38A and 38B (39A and 39B) so as to oppose the vehicle 10 in the vertical direction, the optical axis of the headlamp 20 can be changed in the vehicle width direction.
[0053]
Subsequently, a modified example of the above embodiment will be described.
[0054]
In the above embodiment, the light distribution is controlled by moving the optical axis in the vertical direction of the vehicle 10, but in a modified example, the optical axis can be further moved in the vehicle width direction.
[0055]
That is, in the modified example, as shown in FIG. 8, like the light source 22 according to the above embodiment, the light source 22 is opposed to the vehicle width direction orthogonal to the electron beam emitted from the cathode 28 of the light source 22. A pair of electromagnets 38A and 38B are provided, and a pair of electromagnets 37A and 37B are provided in the vertical direction of the vehicle 10 in a direction orthogonal to the electron beam A emitted from the cathode 28 of the light source 22. That is, the two axes of the electromagnets 38A, 38B, 37A, and 37B allow the optical axis of the headlamp 20 to move in at least one of the vehicle width direction and the vehicle 10 up and down direction, thereby moving the optical axis of the headlamp 20 three-dimensionally. It is possible to do.
[0056]
For example, based on the vehicle speed signal obtained from the vehicle speed sensor 46 and the vehicle height change detection signals obtained from the height control sensors 44A and 44B, the pitch angle change of the vehicle attitude is calculated as described above, and according to the amount of change. In addition to controlling the energization of the electromagnets 38A and 38B, the optical axis of the headlamp 20 is adjusted based on the vehicle speed signal obtained from the vehicle speed sensor 46 and the steering angle obtained from the steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering. The amount of movement in the vehicle width direction is calculated, and energization of the electromagnets 37A and 37B is controlled according to the amount of movement. Thus, the respective magnetic fields generated by the electromagnets 38A, 38B and the electromagnets 37A, 37B become vector sums, and the electron beam emitted from the cathode 28 of the light source 22 is generated by the two pairs of electromagnets 38A, 38B, 37A, 37B. The light distribution of the headlamp 20 can be controlled three-dimensionally.
[0057]
As another method of moving the optical axis three-dimensionally as described above, a pair of electromagnets 38A and 38B are arranged so as to be orthogonal to the electron beam as shown in FIG. You may go around. That is, by rotating the pair of electromagnets 38A and 38B by the actuator 60, the direction of the magnetic field changes, and accordingly, the bending direction of the electron beam also changes. Therefore, even with this configuration, the light distribution of the headlamp 20 can be controlled three-dimensionally. In this case, since the actuator 60 is used, the quietness is inferior to the above-described modified example. Quietness can be improved as compared with the case where two actuators for moving the optical axis are used.
[0058]
In the above embodiment and the modification, the magnetic field is generated by using the electromagnet. However, a pair of permanent magnets can be used. In this case, in order to change the magnetic field strength, it is necessary to change the distance between the pair of permanent magnets using an actuator or the like.
[0059]
In the above-described embodiments and the modifications, the optical axis of the light source is changed by generating a magnetic field in a direction perpendicular to the electron beam of the light source. It may be. That is, as shown in FIG. 10, a plurality of anodes 26A, 26B, 26C are arranged in different directions with respect to a cathode 28 on which carbon nanotubes 30 are laid and a control electrode 32, and similarly, a plurality of anodes 26A, 26B , 26C are provided with phosphors 34A, 34B, 34C. By configuring the light source in this manner, if the anodes 26A, 26B, and 26C for accelerating electrons are selected by the light emission control means 62, the direction of the electron beam differs for each anode, so that the optical axis can be changed. is there. When the light emission control means 62 selects all anodes or a plurality of anodes, the irradiation range can be changed.
[0060]
In the above-described embodiment and modified examples, the headlamp 20 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to apply the invention to, for example, auxiliary vehicles and other lighting devices. .
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a magnetic field is generated in a direction perpendicular to the electron beam of a fluorescent tube light source that emits light by exciting a fluorescent substance with an electron beam, whereby the electron beam can be bent by the magnetic field. It is possible to change the optical axis of the lighting device of an automobile without using an actuator, so that it is possible to improve responsiveness and quietness when changing the light distribution of the lighting device for an automobile. is there.
[0062]
Further, a cathode on which carbon nanotubes are laid, a control electrode for applying a predetermined voltage, an anode for accelerating electrons generated between the cathode and the control electrode to generate an electron beam, and being excited by the electron beam In a fluorescent tube light source having a phosphor that emits light, by arranging a plurality of anodes in different directions and selectively using the anodes, it is possible to change the optical axis of the lighting device of the automobile without using an actuator. As a result, it is possible to improve the responsiveness and quietness when changing the light distribution of the vehicle lighting device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a light source used for a headlamp according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing that an electron beam is bent by a magnetic field.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a light source used for a headlamp according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a headlamp auto-leveling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the headlamp auto-leveling device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining control of an auto-leveling device.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a modification of the light source of the headlamp according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of another modification of the light source of the headlamp according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of another modification of the light source of the headlamp according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 vehicle 20 headlamp 22 light source 26 anode 26A, 26B, 26C anode 28 cathode 30 carbon nanotube 32 control electrode 36 glass 38A, 38B, 39A, 39B electromagnet 42 headlamp leveling computer 44A, 44B height control sensor 46 vehicle speed sensor 60 actuator 62 Light emission control means
