JP2010006109A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で半導体光源の光量を高速に切り替え、車両周辺の照度分布を多様に調整できる車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用前照灯１において、ハウジング２の内部にミラー３を駆動する走査用アクチュエータ４と、ＬＥＤを光源とする光源ユニット５と、制御回路６とを設置する。ＬＥＤの光をミラー３で車両前方に反射させ、ミラー３を走査用アクチュエータ４で往復回動し、ミラー３の周期運動により照明領域に配光パターンを形成する。制御回路６に光源制御部を設け、ミラー３の運動周期を分割した複数の調光区間ごとにＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦを制御する。そして、ミラー３の周期運動にＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ制御を組み合わせ、車両前方の照度分布を多様に調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体光源の光量を変化させて、車両周辺の照度分布を調整する車両用灯具に関する。

従来、半導体光源に流す電流を調光回路で制御し、車両周辺の明るさを調整する車両用灯具が知られている。例えば、特許文献１には、ロービーム用光源にＬＥＤを用い、ハイビーム用光源にハロゲンランプを用いた車両用前照灯において、ＬＥＤの電流をハロゲンランプの点灯状態に合わせて三段階に切り替えることで、運転者に違和感のない調光を行う技術が提案されている。
特開２００７−３８７２３号公報

しかし、従来の車両用灯具は、半導体光源の光出力を電流制御によって切り替えているため、複雑な構成の調光回路を使用する必要があるうえ、切替指令に対し調光回路の応答が遅れるという問題点があった。また、照明領域の全体的な照度分布は調整できるが、特定の区間を暗くしたり明るくしたりするなど、照明領域の部分的な調光が困難なため、特に、車両用前照灯において調光パターンがごく少数に限られるという問題点もあった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、簡単な構成で半導体光源の光量を高速に切り替え、照度分布を多様に調整できる車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、半導体光源の光量を変化させ、車両周辺の照度分布を調整する灯具において、半導体光源からの光を反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーの運動周期を分割した複数の調光区間ごとに半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段とを備え、ミラーの周期運動に半導体光源のＯＮ／ＯＦＦ制御を組み合わせ、車両周辺の照度分布を調整することを特徴とする。

また、本発明は、半導体光源のＯＮ／ＯＦＦ制御に関し、次のような制御手段を備えた車両用灯具を提供する。
（１）制御手段が、ミラーの往路と復路において、半導体光源をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させることを特徴とする車両用灯具。
（２）制御手段が、ミラーの連続する少なくとも２つの運動周期において、半導体光源をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させることを特徴とする車両用灯具。
（３）制御手段が、既定の調光プログラムに従って半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする車両用灯具。
（４）制御手段が、車両周辺の撮像データに基づいて半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする車両用灯具。

本発明の車両用灯具によれば、ミラーの運動周期を分割し、複数の調光区間ごとに半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御するので、比較的簡単な構成の制御手段を用いて、半導体光源の光量を高速に切り替えることができる。また、半導体光源のＯＮ／ＯＦＦ制御にミラーの周期運動を組み合わせることで、照明領域の部分的な調光が容易になり、車両周辺の照度分布を多様に調整することができる。

以下、本発明を車両用前照灯に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は車両用前照灯の全体的な構成を示す。図２は前照灯の走査用アクチュエータと光源ユニットを示す。図３は前照灯の制御回路を示す。図４〜図８は前照灯の調光動作を原理的に示す。図９、図１０は前照灯に好適な配光パターンを例示する。図１１は走査用アクチュエータの変更例を示す。

図１、図２に示すように、車両用前照灯１のハウジング２は車体の前部に取り付けられ、ハウジング２の中央部にミラー３を駆動する走査用アクチュエータ４が設置されている。走査用アクチュエータ４の下側には、光源ユニット５と制御回路６とが配設され、光源ユニット５に半導体光源である一つまたは複数のＬＥＤ７と、ＬＥＤ７の光をミラー３に導くレンズや反射鏡等からなる光学系８とが設けられている。

なお、光源ユニット５は、ハウジング２の底壁部のほか側壁部や頂壁部など、ミラー３の周辺適所に設置することができる。半導体光源として指向性の高いレーザー光源を使用する場合は、光学系８を省略して実施することも可能である。ミラー３の前方に投影レンズ９を設け、ミラー３の反射光を平行光に成形して車両前方へ投射するように構成することもできる。

走査用アクチュエータ４の基板１１には、回動体１２が垂直なトーションバー１３で支持されている。回動体１２には、表面にミラー３が設けられ、内部にコイル（図示略）が配線されている。回動体１２の左右両側には永久磁石１４が配設され、トーションバー１３と直交する磁界中でコイル電流の大きさと向きを制御することにより、ミラー３が電磁力で回動体１２と一体に左右に往復回動される。そして、ＬＥＤ７の光をミラー３で反射させ、ミラー３の反射光をアクチュエータ４でスキャンし、車両前方の照明領域に水平方向へ広がる配光パターンＰを形成するようになっている。

図３に示すように、制御回路６には、コイル電流を調整してミラー３の周期運動を制御するミラー制御部１６と、ミラー３の周期運動に同期してＬＥＤ７のＯＮ／ＯＦＦを制御する光源制御部１７と、既定の調光プログラムを格納するメモリ１８と、調光プログラムに従ってミラー制御部１６および光源制御部１７を動作させるＣＰＵ１９とが設けられている。また、ミラー３の現在位置を検出する位置検出器２０が走査用アクチュエータ４に付設され、車載カメラ２１の撮像データを解析する画像処理装置２２が制御回路６に接続されている。

次に、車両用前照灯１の調光動作について説明する。この車両用前照灯１では、車両前方の照度分布を調整するにあたり、制御回路６がＬＥＤ７の点消灯をミラー３の周期運動に合わせて制御する。具体的には、図４〜図６に示すように、光源制御部１７がミラー３の運動周期（Ｔ）を例えば８分割し、配光パターンＰに４つの調光区間１〜４を設定し、各区間ごとにＬＥＤ７のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

ここで、一部の調光区間を消灯する場合は、ミラー３の往路および復路の同じ調光区間でＬＥＤ７をＯＦＦする。例えば、図４に示す配光パターンＰ１において、調光区間２のみを消灯したい場合は、ミラー３が一周期の変位をする間に、往路および復路の同じ調光区間２で、それぞれＬＥＤ７をＯＦＦする。実際には、光源制御部１７がミラー周波数（Ｔ）の８倍の周波数（周期はＴ／８）で、「１」「０」「１」「１」「１」「１」「０」「１」のデジタル調光信号を出力し、ＬＥＤ７のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

また、一部の調光区間を減光する場合は、ミラー３の往路と復路でＬＥＤ７をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させる。例えば、図５に示す配光パターンＰ２において、調光区間２を減光したい場合は、ミラー３が一周期の変位をする間に、往路の調光区間２のみでＬＥＤ７をＯＦＦし、復路のすべての調光区間４〜１でＬＥＤ７をＯＮする。こうすれば、調光区間２に照射される光量を他の区間１，３，４に対して１／２に減少させ、照明領域の照度分布を一部分が相対的に暗くなるように調整することができる。

調光区間ごとに光度を変える場合は、ミラー３の連続する少なくとも２つの周期において、ＬＥＤ７をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させる。例えば、図６に示す配光パターンＰ３において、４つの調光区間１〜４にそれぞれ異なる光度を与えたい場合は、先行する周期（Ｔ１）の３つの調光区間３，４，４でＬＥＤ７をＯＦＦし、後続する周期（Ｔ２）の３つの調光区間２，３，４でＬＥＤ７をＯＦＦする。こうすれば、２周期にわたってＬＥＤ７がＯＮし続ける調光区間１の光度を１とした場合、調光区間２に０．７５、調光区間３に０．５、調光区間４に０．２５と、それぞれ異なる光度比を設定し、照明領域の照度分布を段階的に変化させることができる。

ところで、ミラー３が周期運動するスキャン式前照灯１では、図７（ａ）に示すように、ミラー３の速度が振幅の中央側で高くなり、振幅の両端側で低くなる。このため、図７（ｂ）に示すように、前照灯１の全点灯状態で、ミラー３の反射光が照明領域の左右両端側に偏重し、配光パターンＰ４に両端側ほど明るく中央側ほど暗い配光むらが生じやすい。しかし、本発明の車両用前照灯１によれば、前述したＬＥＤ７のＯＮ／ＯＦＦ制御を逆用して、この種の配光むらを簡単に解消することができる。

例えば、図８（ａ）に示すように、光源制御部１７がミラー３の２周期（Ｔ１，Ｔ２）を制御単位とし、半周期を８分割し、振幅の両端に近い調光区間１，８ほどＬＥＤ７をＯＦＦする回数を増やし、振幅の中央に近い調光区間４，５ほどＬＥＤ７をＯＮする回数を増やす。そして、図８（ｂ）に示すように、全周期を通し、調光区間１，８の光度比を０．２５に、調光区間２，７の光度比を０．５に、調光区間３，６の光度比を０．７５に、調光区間４，５の光度比を１に調整する。こうすれば、ミラー３の周期運動に伴う光量の多寡をＬＥＤ７の点消灯によって補償し、図８（ｃ）に示すように、照度分布が均一な配光パターンＰ５を形成できる。

この車両用前照灯１は、ミラー３の周期運動にＬＥＤ７のＯＮ／ＯＦＦ制御を組み合わせて調光を行うので、多様な配光パターンを容易に形成できる。例えば、図９に示すように、メモリ１８に予め格納された調光プログラムに従って、照明領域の中央部を明るくし、周辺部を暗くし、中央部上縁にカットラインＣＬを設けて、自動車の安全走行に適した配光パターンＰ６を形成できる。図１０に示すよう、車両前方の歩行者Ｍを車載カメラ２１で撮像し、画像処理装置２２の解析データに基づいて歩行者Ｍを含む調光区間を減光し、歩行者Ｍが眩しくないような配光パターＰ７を形成できる。

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、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、車両用灯具の種類や前照灯各部の構成を適宜変更して実施することも可能である。
（１）上記実施例の調光装置をテールランプ、ストップランプ、フォグランプ、ターンシグナルランプなど、自動車や鉄道車両の各種灯具に適用すること。
（２）図１１に示すように、ミラー３を直交２軸の走査用アクチュエータ３１で駆動すること。このアクチュエータ３１は内外二つの回動体３２，３３を互いに直交する方向へ回動可能に備え、内側の回動体３２の表面にミラー３が設けられている。
（３）走査用アクチュエータに静電駆動方式のアクチュエータを使用すること。
（４）前照灯ハウジング２の内部に複数の走査用アクチュエータ４を並設し、複数のミラー３の周期運動を複合させ、より多彩な配光パターンを形成すること。
（５）前照灯１の光源にＬＥＤ等の半導体光源と、白熱電球や放電灯の放電灯とを併用すること。

本発明の一実施例を示す車両用前照灯の断面図である。 前照灯の走査用アクチュエータと光源ユニットを示す斜視図である。 前照灯の制御回路を示すブロック図である。 配光パターンの一部を消灯するときの調光動作を示す模式図である。 配光パターンの一部を減光するときの調光動作を示す模式図である。 配光パターンの光度比を変えるときの調光動作を示す模式図である。 ミラーの周期運動に伴って発生する配光むらの説明図である。 配光むらを解消するための調光動作を示す模式図である。 中央部が明るく周辺部が暗い配光パターンを示す模式図である。 歩行者が眩しくない配光パターンを示す模式図である。 ２軸走査用アクチュエータを示す斜視図である。

符号の説明

１ 車両用前照灯
３ ミラー
４ 走査用アクチュエータ
５ 光源ユニット
６ 制御回路
７ ＬＥＤ
１６ ミラー制御部
１７ 光源制御部
３１ 走査用アクチュエータ

Claims (5)

1. 半導体光源の光量を変化させ、車両周辺の照度分布を調整する車両用灯具において、
   半導体光源からの光を反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーの運動周期を分割した複数の調光区間ごとに半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段とを備え、ミラーの周期運動に半導体光源のＯＮ／ＯＦＦ制御を組み合わせ、前記照度分布を調整することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記制御手段が、ミラーの往路と復路において、半導体光源をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させる請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記制御手段が、ミラーの連続する少なくとも２つの運動周期において、半導体光源をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを相違させる請求項１又は２記載の車両用灯具。
4. 前記制御手段が、既定の調光プログラムに従って半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する請求項１、２又は３記載の車両用灯具。
5. 前記制御手段が、車両周辺の撮像データに基づいて半導体光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具。