JP2009218114A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミラーの反射光により車両前方をスキャンする車両用前照灯において、電気制御系への依存度を下げ、配光設計の自由度を高め、消費電力を節減する。
【解決手段】 ミラーユニット４のベース５に、小形ミラー１３と大形ミラー１４とを設ける。反射面積を相違させることで、小形ミラー１３に相対的に小さな慣性モーメントを設定し、大形ミラー１４に相対的に大きな慣性モーメントを設定する。第一走査用アクチュエータ１７は小形ミラー１３を往復回動し、小形ミラー１３の反射光で照明領域の全体を水平方向にスキャンする。第二走査用アクチュエータ１８は大形ミラー１４を往復回動し、大形ミラー１４の反射光で照明領域の一部を水平方向にスキャンする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走査用アクチュエータでミラーを往復回動し、ミラーの反射光により車両前方の照明領域を水平方向にスキャンする車両用前照灯に関する。

従来、車両用前照灯において、複数のミラーを用いて、配光分布を形成する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、図８に示すように、光源５２の周辺に同じ形状のミラー５３を縦横に配列した車両用前照灯５１が記載されている。
特開２００６−２６０９９８号公報

ところが、従来技術によると、ミラーの振れ角を変える手段が電気的な制御に限られているため、前照灯の電気制御系が複雑化し、配光設計の自由度が制限されるという不都合があった。また、車両前方の広い範囲を照明しようとすると、ミラーの振れ角を大きくするために、多数のアクチュエータにそれぞれ大きな駆動電流を流す必要があり、前照灯の消費電力が増加するという問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、電気制御系への依存度を低下させ、配光設計の自由度を高めることができるとともに、消費電力を節減できる車両用前照灯を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の車両用前照灯は、光源からの可視光を反射するミラーと、ミラーを往復回動しミラーの反射光により車両前方の照明領域を水平方向にスキャンする少なくとも二つの走査用アクチュエータとを備え、該走査用アクチュエータが、慣性モーメントの異なるミラーを別々に往復回動し、慣性モーメントが小さいミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、慣性モーメントが大きいミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンすることを特徴とする。

ここで、走査用アクチュエータとしては、比較的小さな消費電力で大きな振れ角が得られる点で、ミラーをローレンツ力で高速回動する電磁駆動方式のアクチュエータを好ましく使用できる。ミラーは、所定の質量と形状を備えた回動体と、その表面に形成した反射膜とで構成できる。ミラーの慣性モーメントは、回動体の質量、形状、回転軸の位置等によって変化するため、そのうちの一つまたは複数を変えることで、ミラーごとに異なる慣性モーメントを設定できる。特に、配光分布を容易に設計できる点で、異なる形状のミラーを設けるのが有利である。具体的には、次のような車両用前照灯を提供できる。

（ａ）少なくとも二つの走査用アクチュエータが、反射面積の異なるミラーを別々に往復回動し、反射面積が小さいミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、反射面積が大きいミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンする車両用前照灯。

（ｂ）少なくとも二つの走査用アクチュエータが、縦横比の異なるミラーを別々に往復回動し、縦長ミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、横長ミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンする車両用前照灯。

（ｃ）上記縦長ミラーに向けて可視光を照射する縦長の光源と、横長ミラーに向けて可視光を照射する横長の光源とを備えた車両用前照灯。

本発明の車両用前照灯によれば、少なくとも二つの走査用アクチュエータが慣性モーメントの異なるミラーを別々に往復回動するので、慣性モーメントの大小によりミラーの振れ角を制御し、電気制御系への依存度を低下させ、配光設計の自由度を高めることができる。また、慣性モーメントの小さいミラーが照明領域の全体をスキャンし、慣性モーメントの大きいミラーが照明領域の一部をスキャンするため、複数の走査用アクチュエータを共に小さな電流値で駆動し、車両用前照灯の消費電力を節減することもできる。

特に、上記（ａ）〜（ｃ）の車両用前照灯によれば、次のような効果が得られる。
（ａ）ミラーの反射面積を変化させることで、慣性モーメントをより簡単に調整でき、配光設計の自由度がさらに高まる。
（ｂ）ミラーの縦横比を変化させることで、慣性モーメントをより簡単に調整でき、配光設計の自由度がさらに高まる。
（ｃ）縦長ミラーと縦長光源の組み合わせにより、照明領域の全体を垂直方向に拡張でき、横長ミラーと横長光源の組み合わせにより、照明領域の一部をさらに明るく照明できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施例１の車両用前照灯の全体を示し、図２は前照灯のミラーユニットを示し、図３は前照灯の動作を示す。図４は実施例２の車両用前照灯のミラーユニットを示し、図５は前照灯の動作を示す。図６は実施例３の車両用前照灯のミラーユニットを示し、図７は前照灯の動作を示す。各図において、同一の符号は同等の機能を備えた部材を示す。

図１に示すように、実施例１の車両用前照灯１は車体の前部に設置されるハウジング２を備えている。ハウジング２の前面は透光カバー３で覆われ、ハウジング２の内側にミラーユニット４のベース５がブラケット６により取り付けられている。ミラーユニット４の前方にはエクステンション８が配設され、ミラーユニット４の側方に光源９と制御ユニット１０とが設置されている。光源９には、ＬＥＤやＦＥＤ等の発光体と、発光体の光を集めてミラーユニット４に向けて照射するレンズや反射鏡等の成形または集光用の光学系（図示略）とが設けられている。そして、制御ユニット１０にミラーユニット４および光源９を制御する電気制御回路が設けられている。

図２に示すように、ミラーユニット４のベース５には一対の開口部１１，１２が形成され、上側の開口部１１に反射面積の小さい小形ミラー１３が設けられ、下側の開口部１２に反射面積の大きい大形ミラー１４が設けられている。ミラー１３，１４は四角形の回動体１３ａ，１４ａの表面に反射膜１３ｂ，１４ｂを備え、小形ミラー１３の回動体１３ａおよび反射膜１３ｂが大形ミラー１４のそれよりも小さな面積でかつ幅狭に形成されている。これにより、小形ミラー１３に相対的に小さい慣性モーメントが設定され、大形ミラー１４に相対的に大きい慣性モーメントが設定されている。回動体１３ａ，１４ａは垂直なトーションバー１５でベース５に左右へ回動可能に支持され、反射膜１３ｂ，１４ｂが光源９からの可視光を車両前方に向けて反射する。

ベース５には小形ミラー１３を駆動する第一走査用アクチュエータ１７と、大形ミラー１４を駆動する第二走査用アクチュエータ１８とが上下に並設されている。各アクチュエータ１７，１８は、トーションバー１５と直交する方向の磁界を形成する左右一対の永久磁石１９と、ミラー１３，１４に駆動電流を流すコイル２０とを備えている。コイル２０は端子部２１を介して制御ユニット１０に接続され、制御ユニット１０が駆動電流の大きさと向きを制御する。そして、前照灯１に電源が投入されたときに、アクチュエータ１７，１８がミラー１３，１４にローレンツ力による回転トルクを作用させ、ミラー１３，１４をトーションバー１５の復元力に抗して往復回動し、ミラー１３，１４の反射光により車両前方の照明領域を水平方向に高速スキャンする。

このとき、二つのミラー１３，１４に異なる慣性モーメントが設定されているので、第一および第二走査用アクチュエータ１７，１８は対応するミラー１３，１４をそれぞれ異なる振れ角で別々に駆動する。すなわち、第一走査用アクチュエータ１７は、図３（ａ）に示すように、慣性モーメントの小さい小形ミラー１３を相対的に大きな振れ角（θ１）で往復回動し、小形ミラー１３の反射光により照明領域の全体をスキャンする。一方、第二走査用アクチュエータ１８は、図３（ｂ）に示すように、慣性モーメントが大きい大形ミラー１４を相対的に小さな振れ角（θ２）で往復回動し、大形ミラー１４の反射光により照明領域の一部（本実施例では中央部）をスキャンする。

これにより、車両前方には、図３（ｃ）に示すような配光パターンＰ１が形成される。この配光パターンＰ１において、照明領域の中央部は、二つのミラー１３，１４のスキャン光が重なり合うため、左右の周辺部よりも明るく照明される。照明領域の中心線（Ｖ−Ｖ線）付近は、スキャン光の通過頻度が最大となるため、中央部のうちで最も明るく照明される。したがって、ミラー１３，１４の振れ角を相違させて、二種類のスキャン光を車両前方で組み合わせることにより、水平方向（Ｈ−Ｈ線）の中央部側ほど明るい配光分布が得られ、車両の安全走行に適した配光パターンＰ１を形成することができる。

特に、ミラー１３，１４の振れ角を慣性モーメントの大小により相違させているので、従来と比較し、電気制御系への依存度が低下する。このため、比較的簡単な電気制御回路を用いて、配光設計の自由度を高めることができる。また、ミラー１３，１４の慣性モーメントを反射面積の大小により相違させているので、複雑な配光パターンを容易に設計することが可能となる。しかも、小形ミラー１３に相対的に大きな振れ角（θ１）を設定し、大形ミラー１４に相対的に小さな振れ角（θ２）を設定したので、例えば、二つのアクチュエータ１７，１８を同じ駆動電流値で動作させることも可能で、車両用前照灯１の消費電力を節減することができる。

図４、図５に示すように、実施例２の車両用前照灯は、ミラー２３，２４の形状において実施例１と相違する。すなわち、ミラーユニット４のベース５には、上部に縦長ミラー２３が設けられ、下部に横長ミラー２４が設けられている。各ミラー２３，２４は四角形の回動体２３ａ，２４ａと反射膜２３ｂ，２４ｂとを備え、縦長ミラー２３の回動体２３ａが相対的に幅狭となる縦横比で形成され、横長ミラー２４の回動体２４ａが相対的に幅広となる縦横比で形成されている。回動体２３ａ，２４ａの慣性モーメントは幅の２乗値に比例して大きくなるため、幅狭の縦長ミラー２３には相対的に小さな慣性モーメントが設定され、幅広の横長ミラー２４に相対的に大きな慣性モーメントが設定されている。

この車両用前照灯に電源が投入されると、第一および第二走査用アクチュエータ１７，１８は対応するミラー２３，２４をそれぞれ異なる振れ角で別々に駆動する。第一走査用アクチュエータ１７は、図５（ａ）に示すように、慣性モーメントの小さい縦長ミラー２３を相対的に大きな振れ角（θ３）で往復回動し、縦長ミラー２３の反射光により照明領域の全体をスキャンする。第二走査用アクチュエータ１８は、図５（ｂ）に示すように、慣性モーメントが大きい横長ミラー２４を相対的に小さな振れ角（θ４）で往復回動し、横長ミラー２３の反射光により照明領域の一部（本実施例では中央部）をスキャンする。

これにより、車両前方には、図５（ｃ）に示すような配光パターンＰ２が形成される。この配光パターンＰ２において、照明領域の中央部は、実施例１と同様、左右の周辺部よりも明るく照明される。周辺部を含む照明領域の全体は、縦長ミラー２３により垂直方向（Ｖ−Ｖ線）に広く照明される。したがって、実施例２の車両用前照灯によれば、特に、ミラー２３，２４の縦横比を変化させることで、慣性モーメントをより簡単に調整でき、配光設計の自由度をさらに高めることができる。また、照明領域の全体をカットラインＣＬの手前側に拡張し、カットラインＣＬ近くを明るく照明し、車両前方の視認性を高めることができる。その他の作用効果は実施例１と同様である。

図６、図７に示すように、実施例３の車両用前照灯では、実施例２と同じ形状のミラー２３，２４に別々の光源２６，２７が組み合わされている。すなわち、縦長ミラー２３には縦長の光源２６が組み合わされ、横長ミラー２４に横長の光源２７が組み合わされている。縦長の光源２６は可視光を縦長ミラー２３に向けて照射し、縦長ミラー２３が車両前方に縦長スポット光（静止パターン）Ｓ１を形成する。横長の光源２７は可視光を横長ミラー２４に向けて照射し、横長ミラー２４が車両前方に横長スポット光（静止パターン）Ｓ２を形成する。

そして、第一走査用アクチュエータ１７が、図７（ａ）に示すように、慣性モーメントの小さい縦長ミラー２３を相対的に大きな振れ角（θ５）で往復回動し、縦長スポット光Ｓ１によって照明領域の全体を水平方向にスキャンする。第二走査用アクチュエータ１８は、図７（ｂ）に示すように、慣性モーメントが大きい横長ミラー２４を相対的に小さな振れ角（θ６）で往復回動し、横長スポット光Ｓ２によって照明領域の一部（本実施例では中央部）を水平方向にスキャンする。

これにより、車両前方には、図７（ｃ）に示すような配光パターンＰ３が形成される。この配光パターンＰ３では、照明領域の全体が縦長スポット光Ｓ１によりカットラインＣＬの手前側でさらに広く照明される。照明領域の中央部は、横長スポット光Ｓ２の重なりが増加するので、同じ明るさの円形スポット光でスキャンする場合と比較し、より明るく照明される。したがって、実施例３の車両用前照灯１によれば、特に、縦長ミラー２３と縦長光源２６の組み合わせにより、照明領域の全体を垂直方向（Ｖ−Ｖ線）に拡張でき、横長ミラー２４と横長光源２７の組み合わせにより、照明領域の一部をより明るく照明できる。その他の作用効果は実施例１、２と同様である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成や形状を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）ミラーの質量を変えることで、ミラーの慣性モーメントを相違させること。
（２）慣性モーメントの大きいミラーをミラーユニットの上部に設け、慣性モーメントの小さいミラーをミラーユニットの下部に設けること。
（３）ミラーを三枚、四枚またはそれ以上に増設すること。
（４）複数のミラーを水平方向に配列すること。

本発明による実施例１の車両用前照灯を示す断面図である。 実施例１の車両用前照灯のミラーユニットを示す斜視図である。 実施例１の車両用前照灯の動作説明図である。 実施例２の車両用前照灯のミラーユニットを示す斜視図である。 実施例２の車両用前照灯の動作説明図である。 実施例３の車両用前照灯のミラーユニットを示す斜視図である。 実施例３の車両用前照灯の動作説明図である。 従来の車両用前照灯を示す斜視図である。

符号の説明

１ 車両用前照灯
４ ミラーユニット
９ 光源
１３ 小形ミラー
１４ 大形ミラー
１７ 第一走査用アクチュエータ
１８ 第二走査用アクチュエータ
２３ 縦長ミラー
２４ 横長ミラー
２６ 縦長の光源
２７ 横長の光源

Claims (4)

1. 光源からの可視光を反射するミラーと、ミラーを往復回動しミラーの反射光により車両前方の照明領域を水平方向にスキャンする少なくとも二つの走査用アクチュエータとを備えた車両用前照灯において、
   前記走査用アクチュエータが、慣性モーメントの異なるミラーを別々に往復回動し、慣性モーメントが小さいミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、慣性モーメントが大きいミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンすることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記走査用アクチュエータが、反射面積の異なるミラーを別々に往復回動し、反射面積が小さいミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、反射面積が大きいミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンする請求項１記載の車両用前照灯。
3. 前記走査用アクチュエータが、縦横比の異なるミラーを別々に往復回動し、縦長ミラーの反射光により照明領域の全体をスキャンし、横長ミラーの反射光により照明領域の一部をスキャンする請求項１または２記載の車両用前照灯。
4. 前記縦長ミラーに向けて可視光を照射する縦長の光源と、前記横長ミラーに向けて可視光を照射する横長の光源とを備えた請求項３記載の車両用前照灯。

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