JP2013084530A - Vehicular headlamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両前方の照射領域に光を照射する車両用前照灯に関する。 The present invention relates to a vehicle headlamp that irradiates light to an irradiation area in front of a vehicle.
従来、車両前方の照射領域をスポット光で走査することで照射領域を照らす車両用前照灯が知られている。例えば、特許文献1に記載された走査型車両用前照灯は、光源と、光源からの入射光を反射した反射光を車両前方へ出射する反射部と、車両前方の照射領域を反射光により上下方向及び左右方向にそれぞれ走査するように反射部をそれぞれ第1及び第2の軸線回りに回動させるアクチュエータとを備える(特許文献1の図12及び図13)。 Conventionally, a vehicular headlamp that illuminates an irradiation area by scanning the irradiation area in front of the vehicle with spot light is known. For example, a scanning vehicle headlamp described in Patent Literature 1 includes a light source, a reflection unit that emits reflected light reflected from incident light from the light source, and an irradiation area in front of the vehicle by reflected light. And an actuator that rotates the reflecting portion around the first and second axes so as to scan in the vertical direction and the horizontal direction, respectively (FIGS. 12 and 13 of Patent Document 1).
上記の車両用前照灯は、主走査方向(走査周波数が大となる走査方向)及び副走査方向(走査周波数が小となる走査方向)をそれぞれ左右方向及び上下方向に設定している(特許文献1:図13の横縞線)。 In the above-mentioned vehicle headlamp, the main scanning direction (scanning direction in which the scanning frequency is increased) and the sub-scanning direction (scanning direction in which the scanning frequency is decreased) are set to the left and right directions and the up and down direction, respectively (patent) Reference 1: Horizontal stripes in FIG.
特許文献1に示された従来の走査式車両用前照灯では、走査光の主走査方向、すなわちアクチュエータが高速で反射部を操作しなければならない作動方向が、反射部の回動角度範囲の大きい左右方向に設定されているため、アクチュエータの負担が増大し、その結果、アクチュエータの耐久性が低下するという問題がある。 In the conventional scanning vehicle headlamp disclosed in Patent Document 1, the main scanning direction of the scanning light, that is, the operating direction in which the actuator must operate the reflecting portion at a high speed, is the rotation angle range of the reflecting portion. Since it is set in a large left-right direction, the load on the actuator increases, and as a result, there is a problem in that the durability of the actuator decreases.
本発明の目的は、反射部を駆動するアクチュエータの負担を軽減するとともに、アクチュエータの耐久性を向上させた車両用前照灯を提供することである。 The objective of this invention is providing the vehicle headlamp which improved the durability of an actuator while reducing the burden of the actuator which drives a reflection part.
本発明は、光源と、前記光源からの入射光を反射した反射光を車両前方へ出射する反射部と、車両前方の照射領域を前記反射光により上下方向及び左右方向にそれぞれ走査するように前記反射部をそれぞれ第1及び第2の軸線回りに回動させるアクチュエータと、前記反射光の上下方向の走査周波数が左右方向の走査周波数より大となるように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備えることを特徴とする。 The present invention provides a light source, a reflection unit that emits reflected light reflected from incident light from the light source to the front of the vehicle, and an irradiation area in front of the vehicle that scans the reflected light in the vertical and horizontal directions, respectively. An actuator for rotating the reflecting portions around the first and second axes, respectively, and an actuator control portion for controlling the actuator so that the vertical scanning frequency of the reflected light is higher than the horizontal scanning frequency. It is characterized by providing.
本発明によれば、反射光の上下方向の走査周波数が左右方向の走査周波数より大きくなるようにアクチュエータを制御することにより、反射光の主走査方向は上下方向となる。これにより、アクチュエータは反射部の回動角度範囲の小さい上下方向に高速で作動すればよいので、アクチュエータの負担が軽減され、アクチュエータの耐久性が向上する。 According to the present invention, the main scanning direction of the reflected light becomes the vertical direction by controlling the actuator so that the vertical scanning frequency of the reflected light is higher than the horizontal scanning frequency. As a result, the actuator only needs to operate at a high speed in the vertical direction in which the rotation angle range of the reflecting portion is small, so the burden on the actuator is reduced and the durability of the actuator is improved.
ところで、水平な照射領域においては、遠方ほど、上下回動用軸線回りの反射部の単位回動角当たりの反射光の照射面積が増大するので、そのような照射領域における照度を均一化するためには、反射光が照射領域の遠方部分を照射している時ほど、上下回動用軸線回りの反射部の回動速度を減少させる必要がある。しかしながら、そのために反射部の機械的な回動速度を高精度で制御することは難しい。 By the way, in the horizontal irradiation area, the farther away, the irradiation area of the reflected light per unit rotation angle of the reflection part around the vertical rotation axis increases, so that the illuminance in such an irradiation area is made uniform. It is necessary to reduce the rotation speed of the reflecting portion around the vertical rotation axis as the reflected light irradiates the far part of the irradiation region. However, it is difficult to control the mechanical rotation speed of the reflecting portion with high accuracy.
そこで、光源の光量制御により遠方部分の照射量を増大するならば、機械的運動の回動速度を増減することなく照射先の照度を制御することができるので、制御が簡単となる。しかしながら、従来のように走査光の主走査方向が左右方向である場合には、走査光が遠方部分に留まる時間が相対的に長くなるので、光源を大光量に維持する時間が長くなる。このため、光源の発熱量が増大して、光源の発光効率を低下させる。これを補償するために光源の通電量を増大すると、光源の発熱量がさらに増大して発光効率が低下するという悪循環につながり易い。 Therefore, if the irradiation amount in the distant part is increased by controlling the light amount of the light source, the illuminance at the irradiation destination can be controlled without increasing or decreasing the rotational speed of the mechanical movement, so that the control becomes simple. However, when the main scanning direction of the scanning light is the left-right direction as in the prior art, the time during which the scanning light stays in the distant portion is relatively long, so the time for maintaining the light source at a large amount of light becomes long. For this reason, the emitted-heat amount of a light source increases and the light emission efficiency of a light source is reduced. Increasing the energization amount of the light source to compensate for this tends to lead to a vicious circle in which the heat generation amount of the light source further increases and the light emission efficiency decreases.
この問題点は、本発明の車両用前照灯によれば、反射光による上下方向走査の周期において、前記照射領域の上側範囲の走査期間では前記照射領域の下側範囲の走査期間よりも反射光の光量が増大するように制御することで解決される。 This problem is that according to the vehicle headlamp of the present invention, in the scanning period of the vertical direction by reflected light, the scanning period in the upper area of the irradiation area is more reflective than the scanning period in the lower area of the irradiation area. It is solved by controlling so that the amount of light increases.
すなわち、本発明の車両用前照灯は、前記反射光による上下方向走査周期において、照射領域の上側範囲の走査期間では照射領域の下側範囲の走査期間よりも前記反射光の光量が増大するように光源の光量を制御する光量制御部を備えることが好ましい。これによれば、反射光の照射方向に応じて第1軸線回りの反射部の回動速度を増減する制御を行わなくても、照射領域の遠方領域部分の照度を増大させて照射領域の照度を均一化することができる。 That is, in the vehicle headlamp according to the present invention, in the vertical scanning period by the reflected light, the amount of the reflected light increases in the scanning period in the upper range of the irradiation area than in the scanning period in the lower range of the irradiation area. It is preferable to include a light amount control unit that controls the light amount of the light source. According to this, the illuminance of the irradiation region can be increased by increasing the illuminance of the far region portion of the irradiation region without performing control to increase or decrease the rotation speed of the reflecting portion around the first axis according to the irradiation direction of the reflected light. Can be made uniform.
また、反射光の主走査方向を上下方向とすることにより、反射光が照射領域の遠方部分を照射する期間として光源の光量を大きくする期間と、反射光が照射領域の近傍部分の照射する期間として光源の光量を小さくする期間との切替周波数が増大するので、光源を連続的に大光量にする各期間は短縮される。この結果、光源の発熱が低減するので、発光効率の低下が回避される。こうして、発光効率低下を回避しつつ、照射領域の遠方部分の照度増大を図ることができる。 In addition, by setting the main scanning direction of the reflected light in the vertical direction, the period in which the amount of light from the light source is increased as the period in which the reflected light illuminates the distant part of the irradiation area, and the period in which the reflected light irradiates in the vicinity of the irradiation area Since the switching frequency with the period in which the light quantity of the light source is reduced increases, each period in which the light source is continuously increased in light quantity is shortened. As a result, the heat generation of the light source is reduced, so that a decrease in light emission efficiency is avoided. In this way, it is possible to increase the illuminance in the far part of the irradiation region while avoiding the decrease in light emission efficiency.
本発明において、前記アクチュエータ制御部は、上下方向走査の上側折り返し点が前記照射領域のカットラインより上となるように前記アクチュエータを制御し、前記光量制御部は、各上下方向走査周期において前記照射領域のカットラインより上の範囲の上下方向走査期間では前記光源を消灯することが好ましい。 In the present invention, the actuator control unit controls the actuator so that the upper turning point of the vertical scanning is above the cut line of the irradiation area, and the light amount control unit performs the irradiation in each vertical scanning cycle. It is preferable to turn off the light source in the vertical scanning period in the range above the cut line of the region.
ここで、カットラインは、左右方向位置に関係なく一律の高さに設定されず、左右方向位置に応じて高さが変化するように設定されることがある。また、カットラインは、アクチュエータによる反射部の上側の折り返し回動角の制御によらず、第1の軸線回りの回動角に応動して光源の点灯と消灯とを切替えることによって生成される。これにより、第1の軸線回りの反射部の回動角度範囲は固定して、アクチュエータの制御を単純化しつつ、任意のカットラインを生成することができる。 Here, the cut line may not be set to a uniform height regardless of the position in the left-right direction, and may be set so that the height changes according to the position in the left-right direction. The cut line is generated by switching the light source on and off in response to the rotation angle around the first axis, regardless of the control of the upper turning angle of the reflecting portion by the actuator. Thereby, it is possible to generate an arbitrary cut line while fixing the rotation angle range of the reflecting portion around the first axis and simplifying the control of the actuator.
本発明において、前記光量制御部は、前記光源への連続通電における電流値の増減又は前記光源の不連続通電パルスのパルス幅の増減に基づいて、前記光源の光量を制御することができる。これにより、光源の光量を円滑に制御することができる。 In the present invention, the light amount control unit can control the light amount of the light source based on an increase or decrease of a current value in continuous energization to the light source or an increase or decrease of a pulse width of a discontinuous energization pulse of the light source. Thereby, the light quantity of a light source can be controlled smoothly.
図1において、車両用前照灯10の主要構成について説明する。車両用前照灯10は、車両(図示せず)の前方へ向けて、該車両の前部の左右にそれぞれ配備される。これは、光偏向器1と、光偏向器1の反射部2へレーザ光を出射するレーザ光源11と、レーザ光源11の光量を制御する光量制御部及び反射部2の回動角を制御するアクチュエータ制御部としての制御部12とを備えている。
In FIG. 1, the main configuration of the
反射部2は、後述するように、相互に直角のX軸及びY軸の回りに回動し、レーザ光源11からの入射光を反射した反射光の向きを車両の前方の照射領域に対し所定の周期で上下左右に変化させる。なお、X軸及びY軸はそれぞれ本発明の第2及び第1軸線に相当する。
As will be described later, the reflecting
図2において、車両用前照灯10から出射されるスポット光の走査角について説明する。車両用前照灯10からのスポット光は、レーザ光源11から出射される指向性の強い光であって光偏向器1の反射部2において反射した反射光であるので、以下、これを反射光という。
In FIG. 2, the scanning angle of the spot light emitted from the
図2(a)は、車両用前照灯10を上方から見て、反射光の左右方向の走査角度範囲を示している。左右角αは、車両用前照灯10内の入射光の反射点を通る鉛直線の回りの角度として定義され、車両用前照灯10の真左をα=0°として、αの正方向を時計方向としている。この場合、車両用前照灯10のまっすぐ前方はα=90°、車両用前照灯10の真右はα=180°となる。αL,αRは、反射光がそれぞれ最も左側及び右側に向けられた時の左右角αである。反射光の左右方向の走査角度範囲は、αL(=65°)〜αR(=115°)に設定され、α=90°を中心とする50°になる。
FIG. 2A shows the scanning angle range of the reflected light in the left-right direction when the
図2(b)は、車両用前照灯10を側方から見て、反射光の上下方向の走査角度範囲を示している。図2(b)の右方が車両の前方になる。上下角βは、車両用前照灯10内の入射光の反射点を通る左右水平線の回りの角度として定義され、垂直方向真下をβ=0°として、βの正方向を反時計方向としている。この場合、車両用前照灯10のまっすぐ前方はβ=90°となる。βL,βUは、反射光がそれぞれ最も下側及び上側に向けられた時の上下角βである。反射光の上下方向走査角度範囲は、βL(=80°)〜βU(=90°)の10°となる。
FIG. 2B shows the scanning angle range of the reflected light in the vertical direction when the
このように、車両用前照灯10からの前方の照射領域に向けて出射される反射光の走査角は、左右方向が50°であるのに対し、上下方向は10°となり、上下方向が左右方向に比べて格段に小さい。
Thus, the scanning angle of the reflected light emitted from the
なお、αL,αR,βL,βUは、レーザ光源11が通電状態になっていて、反射光が実際に車両の前方へ出射するときの照射領域の左右及び上下の境界線を規定する角度となっている。αL〜αR及びβL〜βUは、反射部2の通常の回動制御(例:後述の図4の走査を実施する回動制御)では、反射部2の回動角度範囲の左右及び上下の回動角度範囲に対応付けられる角度範囲になるが、レーザ光源11のオン、オフ制御を伴う反射部2の回動制御(例:後述の図6の走査を実施する回動制御)では、反射部2の回動角度範囲の左右及び上下の回動角度範囲に対応付けられる角度範囲より狭くなる。
Α L , α R , β L , and β U define the left and right and upper and lower boundaries of the irradiation area when the laser light source 11 is energized and the reflected light is actually emitted forward of the vehicle. It is an angle to do. α L to α R and β L to β U are the left and right of the rotation angle range of the
図3を参照して、光偏向器1の具体的な構成について説明する。なお、図3では、光偏向器1は横長で図示しているが、すなわち、X軸が左右方向、また、Y軸が上下方向に図示されているが、車両用前照灯10内における光偏向器1の実際の配備では、図1に示すように、縦長で配備される。すなわち、光偏向器1の実際の配備では、Y軸がおおむね左右水平方向となり、また、X軸がおおむね上下方向になる。
A specific configuration of the optical deflector 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the optical deflector 1 is illustrated in a horizontally long shape, that is, although the X axis is illustrated in the horizontal direction and the Y axis is illustrated in the vertical direction, the light in the
光偏向器1は、ミラーとしての反射部2と、1対の内側圧電アクチュエータ31,32と、内側支持部4と、1対の外側圧電アクチュエータ51,52と、外側支持部6とを備える。
The optical deflector 1 includes a
反射部2は、入射した光を反射する矩形の反射面2aと、反射面2aを支持する矩形の反射面支持体2bとを備える。反射面2aは、反射面支持体2b上の金属薄膜を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工して形成されている。
The
金属薄膜の厚みは、例えば100〜500nm程度とする。金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。反射面支持体2bは、シリコン基板で構成される。
The thickness of the metal thin film is, for example, about 100 to 500 nm. The metal thin film is formed by, for example, a sputtering method or an electron beam evaporation method. The
反射部2は、後で詳細に説明する支持構造により、反射部2の中心に交点を有して相互に直交しかつ反射部2の面方向に延在するX軸及びY軸の回りに回動するようになっている。光偏向器1は、図1に示したように、縦長で配置されるので、反射部2がX軸回りに往復回動することにより反射光の左右角αが増減し、また、反射部2がY軸回りに往復回動することにより反射光の上下角βが増減する。
The reflecting
内側圧電アクチュエータ31,32は、反射部2を挟んで対向して配置されている。内側圧電アクチュエータ31,32は、それらの先端部が、反射部2の1対の対向する辺にそれぞれ連結されている。この連結されている反射部2の辺は、Y軸に直交する辺である。
The inner
内側支持部4は、矩形の枠形状に形成されており、反射部2と内側圧電アクチュエータ31,32とを囲むように設けられている。内側支持部4は、内側圧電アクチュエータ31,32の反射部2が接続されていない側のそれぞれの端部(基端部)が連結されており、内側圧電アクチュエータ31,32を介して反射部2を支持している。
The
外側圧電アクチュエータ51,52は、内側支持部4を挟んで対向して配置されている。外側圧電アクチュエータ51,52は、それらの先端部が、内側支持部4のY軸と平行な方向の1対の対向する辺にそれぞれ連結されている。
The outer
外側支持部6は、矩形の枠形状に形成されており、内側支持部4と外側圧電アクチュエータ51,52とを囲むように設けられている。外側支持部6には、外側圧電アクチュエータ51,52の、内側支持部4と連結されていない側の1対の他端がそれぞれ連結されている。これにより、外側支持部6は、外側圧電アクチュエータ51,52を介して内側支持部4を支持している。
The outer support portion 6 is formed in a rectangular frame shape, and is provided so as to surround the
内側圧電アクチュエータ31,32について説明する。内側圧電アクチュエータ31,32は、反射部2に対して上下(図3の上下)方向へ相互に反対側に上下(図3の上下)対称に配置されるだけであり、構造は同一であるので、内側圧電アクチュエータ31についてのみ説明する。なお、内側圧電アクチュエータ32の内側圧電カンチレバー32A〜32Dは、内側圧電アクチュエータ31の内側圧電カンチレバー31A〜31Dにそれぞれ対応している。
The inner
内側圧電カンチレバー31A〜31Dは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うとともに、反射部2をY軸回りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、内側圧電カンチレバー31A〜31Dは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。
The inner
このように、内側圧電アクチュエータ31は、それを形成する内側圧電カンチレバー31A〜31Dが、所謂ミアンダ形状に形成されている。
As described above, the inner
内側圧電カンチレバー31A〜31Dの内の反射部2側に配置されている内側圧電カンチレバー(以下、「1番目の内側圧電カンチレバー」という)31Aは、その隣り合う内側圧電カンチレバー(以下、「2番目の内側圧電カンチレバー」という)31Bと連結されていない側の一端が反射部2の外周部に連結されている。
An inner piezoelectric cantilever (hereinafter referred to as a “first inner piezoelectric cantilever”) 31A disposed on the reflecting
同様に、内側圧電カンチレバー31A〜31Dの内の内側支持部4側に配置されている内側圧電カンチレバー(以下、「4番目の内側圧電カンチレバー」という)31Dは、その隣り合う内側圧電カンチレバー(以下、「3番目の内側圧電カンチレバー」という)31Cと連結されていない側の一端が内側支持部4の内周部に連結されている。
Similarly, an inner
これにより、反射部2は、内側圧電アクチュエータ31,32を構成する内側圧電カンチレバー31A〜31D,32A〜32Dの屈曲変形によって、内側支持部4に対してY軸回りに揺動可能となっている。
Thereby, the reflecting
次に、外側圧電アクチュエータ51,52について説明する。外側圧電アクチュエータ51,52は、反射部2に対して左右(図3の左右)方向へ相互に反対側に左右(図3の左右)対称に配置されるだけであり、構造は同一であるので、外側圧電アクチュエータ51についてのみ説明する。なお、外側圧電アクチュエータ52の外側圧電カンチレバー52A〜52Dは、外側圧電アクチュエータ51の外側圧電カンチレバー51A〜51Dにそれぞれ対応している。
Next, the outer
外側圧電カンチレバー51A〜51Dは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うとともに、反射部2をX軸回りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、外側圧電カンチレバー51A〜51Dは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。
The outer
このように、外側圧電アクチュエータ51は、それを形成する外側圧電カンチレバー51A〜51Dが、所謂ミアンダ形状に形成されている。
As described above, the outer
外側圧電カンチレバー51A〜51Dの内の反射部2側(内側支持部4側)に配置されているカンチレバー(以下、「1番目の外側圧電カンチレバー」という)51Aは、その隣り合う外側圧電カンチレバー(以下、「2番目の外側圧電カンチレバー」という)51Bと連結されていない側の一端が内側支持部4の外周部に連結されている。
A cantilever (hereinafter referred to as a “first outer piezoelectric cantilever”) 51A disposed on the reflecting
同様に、外側圧電カンチレバー51A〜51Dの内の外側支持部6側に配置されている圧電カンチレバー(以下、「4番目の外側圧電カンチレバー」という)51Dは、その隣り合う外側圧電カンチレバー(以下、「3番目の外側圧電カンチレバー」という)51Cと連結されていない側の一端が外側支持部6の内周部に連結されている。
Similarly, a piezoelectric cantilever (hereinafter referred to as a “fourth outer piezoelectric cantilever”) 51D disposed on the outer support portion 6 side of the outer
これにより、内側支持部4は、外側圧電アクチュエータ51,52を構成する外側圧電カンチレバー51A〜51D,52A〜52Dの屈曲変形によって、外側支持部6に対してX軸回りに揺動可能となっている。
Accordingly, the
なお、本実施形態の光偏向器1は、内側圧電アクチュエータ31,32及び外側圧電アクチュエータ51,52を、それぞれ4つの圧電カンチレバーで構成しているが、圧電カンチレバーの数はこれに限られるものではない。
In the optical deflector 1 of the present embodiment, the inner
複数の電極パッド61,62は、外側支持部6の下辺の左側部分及び右側部分にそれぞれ配設されている。電極パッド61は、内側圧電カンチレバー31A〜31D及び外側圧電カンチレバー51A〜51Dの各電極部位に通電するものになっている。電極パッド62は、内側圧電カンチレバー32A〜32D及び外側圧電カンチレバー52A〜52Dの各電極部位に通電するものになっている。
The plurality of
各圧電カンチレバーは、起歪体(カンチレバー本体)としての支持体の層上に、下部電極、圧電体及び上部電極を積層した構造を有する。各圧電カンチレバーに対応付けられた駆動電圧が、電極パッド61,62を介して、各圧電カンチレバーに対応付けられた上部電極と下部電極との間に、印加されると、この印加された上部電極と下部電極との間に積層されて各圧電カンチレバーに対応付けられた圧電体が圧電駆動により屈曲変形する。こうして、屈曲変形した圧電体に応じた支持体(圧電カンチレバー)が屈曲変形する。
Each piezoelectric cantilever has a structure in which a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode are laminated on a support layer as a strain generating body (cantilever main body). When the drive voltage associated with each piezoelectric cantilever is applied between the upper electrode and the lower electrode associated with each piezoelectric cantilever via the
次に、光偏向器1の作動について説明する。まず、内側圧電アクチュエータ31,32により、反射部2を内側支持部4に対してY軸回りに揺動させる場合について説明する。
Next, the operation of the optical deflector 1 will be described. First, the case where the reflecting
この場合、制御部12は、光偏向器1の電極パッド61,62を介して内側圧電アクチュエータ31,32に駆動電圧が印加される。具体的には、制御部12は、一方の内側圧電アクチュエータ31では、奇数番目の内側圧電カンチレバー31A,31Cを、その対応電極に第1電圧Vy1を印加して、駆動させる。制御部12は、これと共に、一方の内側圧電アクチュエータ31では、偶数番目の内側圧電カンチレバー31B,31Dを、その対応電極に第2電圧Vy2を印加して、駆動させる。
In this case, the
さらに、制御部12は、他方の内側圧電アクチュエータ32では、奇数番目の内側圧電カンチレバー32A,32Cを、その対応電極に第1電圧Vy1を印加して、駆動する。これと共に、制御部12は、他方の内側圧電アクチュエータ32では、偶数番目の内側圧電カンチレバー32B,32Dを、その対応電極に第2電圧Vy2を印加して、駆動する。
Further, in the other inner
ここで、第1電圧Vy1と第2電圧Vy2は、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧(例えば正弦波、鋸波等)である。このとき、第1電圧Vy1及び第2電圧Vy2の揺動用の電圧成分は、内側圧電アクチュエータ31,32の垂直方向(図3の上方向U及びその反対の方向である下方向)について、奇数番目の内側圧電カンチレバー31A,31C,32A,32Cと偶数番目の内側圧電カンチレバー31B,31D,32B,32Dとの角度変位が、逆方向に発生するように設定される。
Here, the first voltage Vy1 and the second voltage Vy2 are alternating voltages (for example, a sine wave, a sawtooth wave, etc.) that have opposite phases or shifted phases. At this time, the oscillation voltage components of the first voltage Vy1 and the second voltage Vy2 are odd-numbered in the vertical direction of the inner
例えば、Y軸回りに揺動するとき、内側圧電アクチュエータ31,32の先端部を上方向(図3に示す方向U)に変位させる場合には、奇数番目の内側圧電カンチレバー31A,31C,32A,32Cを上方向に変位させ、偶数番目の内側圧電カンチレバー31B,31D,32B,32Dを下方向に変位させる。内側圧電アクチュエータ31,32の先端部を下方向に変位させるには、奇数番目の内側圧電カンチレバー31A,31C,32A,32Cを下方向に変位させ、偶数番目の内側圧電カンチレバー31B,31D,32B,32Dを上方向に変位させる。
For example, when the tips of the inner
これにより、奇数番目の内側圧電カンチレバー31A,31C,32A,32Cと、偶数番目の内側圧電カンチレバー31B,31D,32B,32Dとが、互いに逆方向に屈曲変形する。
As a result, the odd-numbered inner
外側圧電アクチュエータ51,52により、反射部2を外側支持部6に対してX軸回りに揺動させる場合は、制御部12は、光偏向器1の電極パッド61,62を介して外側圧電アクチュエータ51,52に駆動電圧を印加する。具体的には、制御部12は、一方の外側圧電アクチュエータ51では、奇数番目の外側圧電カンチレバー51A,51Cを、その対応電極に第3電圧Vx1を印加して、駆動する。制御部12は、これと共に、一方の外側圧電アクチュエータ51では、偶数番目の外側圧電カンチレバー51B,51Dを、その対応電極に第4電圧Vx2を印加して、駆動する。
When the reflecting
以上のように、光偏向器1は、反射部2をY軸回りに揺動すると共に内側支持部4をX軸回りに揺動することで、反射部2を様々な角度に駆動させることができ、反射面2aに入射した光を様々な角度に出射することができる。
As described above, the optical deflector 1 can drive the reflecting
なお、内側圧電アクチュエータ31,32及び外側圧電アクチュエータ51,52は、圧電体を含む圧電カンチレバー32A〜32D及び圧電カンチレバー51A〜51Dを構成要素として装備しているので、内側圧電アクチュエータ31,32及び外側圧電アクチュエータ51,52は、反射部2をY軸回り及びX軸回りに回動させるアクチュエータとしての役割と共に、反射部2をY軸回り及びX軸回りに回動可能に内側支持部4及び外側支持部6に連結する可動連結部としての役割を持つものとなっている。したがって、内側圧電アクチュエータ31,32及び外側圧電アクチュエータ51,52の負担軽減及び耐久性向上は重要課題となる。
The inner
図4は、反射部2からの反射光が、車両用前照灯10からのスポット光として車両前方の照射領域を走査する走査パターンを示している。車両用前照灯10の反射光による走査パターンを分かり易くするために、車両用前照灯10の前方の所定距離に、α=90°の軸線とβ=90°の軸線との両方に対して垂直に立てた仮想スクリーンを想定し、車両用前照灯10からの反射光が該仮想スクリーン上に生成する走査パターンを示している。
FIG. 4 shows a scanning pattern in which the reflected light from the reflecting
図4(a)は反射光の左右方向走査周期の往路期間における反射光の走査パターンであり、図4(b)は反射光の左右方向走査周期の復路期間における反射光の走査パターンとなっている。 FIG. 4A shows a reflected light scanning pattern in the forward pass period of the reflected light in the left-right direction scanning cycle, and FIG. 4B shows a reflected light scanning pattern in the returned pass period of the reflected light in the left-right direction scanning cycle. Yes.
図4に示すように、光偏向器1からの反射光は仮想スクリーンに光スポット80を生成する。図4の走査パターンは、カットライン81の下側で光スポット80の走査軌跡として示されており、走査軌跡における矢の向きは光スポット80の移動方向を示している。
As shown in FIG. 4, the reflected light from the optical deflector 1 generates a
図4において、反射光による上下方向走査の1周期は、仮想スクリーン上で光スポット80が下側折り返し点82又は上側折り返し点83を出発し、次の下側折り返し点82又は上側折り返し点83に戻るまでの期間である。また、反射光による左右方向走査の1周期は、仮想スクリーン上で光スポット80が左側折り返し点84又は右側折り返し点85を出発し、再び同一の左側折り返し点84又は右側折り返し点85に戻るまでの期間である。
In FIG. 4, one cycle of the vertical scanning by the reflected light is such that the
したがって、反射光の上下方向走査周波数は、上下方向走査周期の逆数となる。また、反射光の左右方向走査周波数は、左右方向走査周期の逆数となる。 Therefore, the vertical scanning frequency of the reflected light is the reciprocal of the vertical scanning period. The horizontal scanning frequency of the reflected light is the reciprocal of the horizontal scanning period.
前述したように、車両用前照灯10では、反射光の主走査方向及び副走査方向がそれぞれ上下方向及び左右方向に設定されるので、反射光の上下方向走査周波数は左右方向走査周波数より大きく設定される。光スポット80の左右方向走査周期の往路期間では、図4(a)に示されるように、光スポット80の上下方向走査周期における左右方向照射部分が照射領域において左から右へ1ピッチずつ移動する。復路期間では、図4(b)に示されるように、光スポット80の上下方向走査周期における左右方向照射部分が照射領域において右から左へ1ピッチずつ移動する。
As described above, in the
図4では、カットライン81が、水平に設定されており、すなわち左右方向位置に関係なく、等しい高さに設定されている。また、レーザ光源11は常時点灯状態になっている。光スポット80の上下方向走査周期の上側走査折り返し点83は、光スポット80の高さに揃えられている。
In FIG. 4, the
光偏向器1において、内側圧電アクチュエータ31,32は反射部2の高周波数の往復回動用に用いられ、外側圧電アクチュエータ51,52は反射部2の低周波数の往復回動用に用いられる。
In the optical deflector 1, the inner
したがって、反射光の主走査方向及び副走査方向をそれぞれ左右方向及び上下方向に設定する従来の車両用前照灯では、光偏向器1は、図3のように、横長の状態で車両用前照灯のケーシング内に配備される。すなわち、従来の車両用前照灯では、光偏向器1は、相互に直交するX軸及びY軸が、それぞれ概ね水平方向及び概ね上下方向になるように、配設されていた。 Therefore, in the conventional vehicle headlamp in which the main scanning direction and the sub-scanning direction of the reflected light are set to the left and right directions and the vertical direction, respectively, the light deflector 1 is in a horizontally long state as shown in FIG. Deployed in the casing of the lighting. That is, in the conventional vehicular headlamp, the optical deflector 1 is disposed so that the X axis and the Y axis orthogonal to each other are approximately in the horizontal direction and approximately in the vertical direction, respectively.
これに対し、反射光の主走査方向及び副走査方向をそれぞれ上下方向及び左右方向に設定する車両用前照灯10では、光偏向器1は、図1のように、縦長の状態で車両用前照灯のケーシング内に配備される。すなわち、光偏向器1は、相互に直交するX軸及びY軸が、それぞれ概ね上下方向及び概ね水平方向になるように、配設される。
On the other hand, in the
従来の車両用前照灯も、本発明の実施例の車両用前照灯10も、内側圧電アクチュエータ31,32が、反射光を高速の主走査方向に振らせている。しかしながら、従来の車両用前照灯では、主走査方向が反射光の走査角度範囲の大きい左右方向になるので(図2(a)の50°)、内側圧電アクチュエータ31,32は、大きな回動範囲を高速で作動する必要があり、このため、負担が増大するとともに、耐久性が低下する。
In both the conventional vehicle headlamp and the
これに対し、本発明の実施例の車両用前照灯10では、主走査方向が反射光の走査角度範囲の小さい上下方向になって、内側圧電アクチュエータ31,32は、回動範囲を高速で作動する必要があるものの、回動範囲が大幅に縮小し(図2(b)の10°)する。この結果、内側圧電アクチュエータ31,32の負担が大幅に減少するとともに、耐久性が向上する。
On the other hand, in the
図5は、車両用前照灯10におけるレーザ光源11の光量と反射光の上下角βとの関係を示している。レーザ光源11の光量は、βに応じて2段階に切替えられる。すなわち、βMを、レーザ光源11の光量を大及び小に切り替える上下角βと定義し、βL≦β<βMでは小光量とされ、βM≦β≦βUでは大光量とされる。
FIG. 5 shows the relationship between the light amount of the laser light source 11 and the vertical angle β of the reflected light in the
レーザ光源11の光量の制御は、具体的には、制御部12がレーザ光源11の通電量を制御することにより行われる。レーザ光源11は、通電量を大きくされるほど、発光量を増大させる。制御部12によるレーザ光源11の通電量の制御の具体的な仕方としては、(a)レーザ光源11は連続通電とし、その連続通電電流値を増減することや、(b)レーザ光源11へ所定周波数で不連続通電パルスを供給し、該不連続通電パルスのパルス幅(デューティ比)を増減することが挙げられる。
Specifically, the control of the light amount of the laser light source 11 is performed by the
βL≦β<βMは、反射光が、その上下方向走査周期において、照射領域の車両近辺部分を走査している期間の上下角βに相当し、βM≦β≦βUは遠方部分を走査している期間の上下角βに相当する。外側圧電アクチュエータ51,52によるX軸回りの反射部2の回動が等速であるときは、水平の照射領域における光スポット80の遠近方向走査速度は車両から遠方の地点ほど高速かつ大直径になるので、もしレーザ光源11の光量が一定であれば、水平の照射領域において遠方の地点ほど、照度が低下してしまう。
β L ≦ β <β M corresponds to the vertical angle β of the period during which the reflected light scans the vehicle vicinity portion of the irradiation region in the vertical scanning period, and β M ≦ β ≦ β U is the far portion Corresponds to the vertical angle β during the period of scanning. When the rotation of the reflecting
これに対処するために、外側圧電アクチュエータ51,52によるY軸回りの反射部2の回動速度を、反射光が遠方部分を照射しているときほど、低速とする制御が考えられる。しかし、これだと、反射部2の機械的な高速回動を、所定の精度の速度増減により制御しなければならないので、外側圧電アクチュエータ51,52の制御が難しくなる。
In order to cope with this, it is conceivable to control the rotation speed of the reflecting
これに対し、車両用前照灯10では、図5のように、レーザ光源11の光量制御を実施することにより、照射領域の遠方部分を照射している期間は、光スポット80を明るくすることにより、照射領域の照度を均一化する。レーザ光源11の光量制御は、外側圧電アクチュエータ51,52の制御のように、機械的制御とならず、レーザ光源11への通電量を制御するだけで達成できるので、制御が簡単となるとともに、照射領域における照度の均一化の精度が向上する。
On the other hand, in the
さらに、従来のように走査光の主走査方向が左右方向である場合には、走査光が遠方部分に留まる時間が相対的に長くなるので、レーザ光源11を大光量に維持する時間が長くなる。このため、レーザ光源11の発熱量が増大して、レーザ光源11の発光効率を低下させる。これを補償するために、従来技術では、レーザ光源11の通電量を増大すると、レーザ光源11の発熱量がさらに増大して発光効率が低下するという悪循環につながり易い。 Furthermore, when the main scanning direction of the scanning light is the left-right direction as in the prior art, the time for which the scanning light stays in the distant portion is relatively long, so the time for maintaining the laser light source 11 at a large amount of light becomes long. . For this reason, the calorific value of the laser light source 11 increases, and the light emission efficiency of the laser light source 11 is reduced. In order to compensate for this, in the related art, when the energization amount of the laser light source 11 is increased, the heat generation amount of the laser light source 11 is further increased, and the light emission efficiency is likely to be reduced.
これに対し、車両用前照灯10では、走査光の主走査方向が上下方向とされる結果、反射光が照射領域の遠方部分を照射する期間としてレーザ光源11の光量を大きくする期間と、反射光が照射領域の近傍部分の照射する期間としてレーザ光源11の光量を小さくする期間との切替周波数(頻度)が増大するので、レーザ光源11を連続的に大光量にする各期間は短縮される。これにより、レーザ光源11の発熱が適当な間隔で低減するので、発光効率の低下が回避される。
On the other hand, in the
図5では、レーザ光源11の光量は、上下方向走査周期における上下角βの変化に対して2段切替になっているが、βが増大するにつれてレーザ光源11の光量を増大させるのであれば、3段以上の切替や無段階制御にすることもできる。 In FIG. 5, the light amount of the laser light source 11 is switched in two steps with respect to the change in the vertical angle β in the vertical scanning period. However, if the light amount of the laser light source 11 is increased as β increases, Three or more stages of switching and stepless control can be performed.
図6は、任意のカットライン81をレーザ光源11のON(オン:点灯)・OFF(オフ:消灯)制御より生成する制御についての説明図である。図6では、車両用前照灯10を装備する車両は、道路の左側レーンを走行しており、走行レーンの右隣りのレーンは対向車が走行するレーンであると想定している。カットライン81の右側部分は、対向車側の照射領域に相当し、対向車の運転手が車両用前照灯10の反射光により眩惑しないように、対向車の運転手の目の高さより低くなるように、左側部分に対して低く設定される。
FIG. 6 is an explanatory diagram of control for generating an
図6における光スポット80の軌跡は、反射部2の回動を説明する便宜上、レーザ光源11を常時通電状態に保持した場合の軌跡となっている。実際には、後述するように、反射部2を回動しつつ、所定の回動角度範囲では、レーザ光源11をオフにするので、反射部2の回動運動は維持されるが、光スポット80の軌跡は生じず、空軌跡(目に見えない軌跡)となる。
The trajectory of the
前述の図4では、左右方向走査周期における光スポット80の往路期間の軌跡と復路期間の軌跡とは(a)及び(b)に別々に示したが、図6では、1つの図にまとめて示している。図6の場合も、往路期間と復路期間では、軌跡における光スポット80の進行方向が逆になる。
In FIG. 4 described above, the trajectory of the forward pass period and the trajectory of the return pass period of the
制御部12は、上側折り返し点83がカットライン81より上となるように、かつ上側折り返し点83が光スポット80の左右方向走査位置に関係なく固定されるように、内側圧電アクチュエータ31,32を介してY軸回りの反射部2の回動角を制御する。Y軸回りの反射部2の回動角の上側折り返し点を固定して任意のカットライン81を生成することは、制御部12による内側圧電アクチュエータ31,32の制御を簡単化する。
The
制御部12は、また、もしレーザ光源11をオンにしていたならば、光スポット80がカットライン81より上を走査する期間において、レーザ光源11をオフに維持する。具体的には、制御部12は、反射部2のX軸回り及びY軸回りの回動角から走査位置を検出して、反射光がカットライン81を下から上へ越える走査位置が検出されたら、レーザ光源11をオンからオフへ切り替え、また、反射光がカットライン81を上から下へ越える走査位置が検出されたら、レーザ光源11をオフからオンへ切り替える。
The
これにより、反射部2は、内側圧電アクチュエータ31,32により反射光をカットライン81より上の範囲へ向けるように制御されるものの、反射光はカットライン81より上の範囲では照射されず、該上の範囲は闇状態になる。
Thereby, although the
図6では、レーザ光源11をオン、オフさせることしか示していないが、図6のオン・オフ制御と合わせて、図4のレーザ光源11の光量制御を実施することもできる。この場合、レーザ光源11は、各上下方向走査周期のオフ期間において冷却されるので、照射領域の遠方部に対するレーザ光源11の光量増大にもかかわらず、レーザ光源11の発光効率の低下が防止される。 Although FIG. 6 only shows that the laser light source 11 is turned on and off, the light amount control of the laser light source 11 of FIG. 4 can be performed in combination with the on / off control of FIG. In this case, since the laser light source 11 is cooled in the off period of each vertical scanning cycle, the light emission efficiency of the laser light source 11 is prevented from being lowered despite the increase in the light amount of the laser light source 11 with respect to the far part of the irradiation region. The
以上のとおり実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、光源としては、レーザ光源11に限定されず、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を使用することもできる。また、コリメータレンズを光源と反射部との間に配置して、光源として、HID(High Intensity Discharge lamp)又はハロゲンランプを使用することもできる。 Although the embodiment has been described as described above, the present invention is not limited to this. For example, the light source is not limited to the laser light source 11, and a light emitting diode (LED) can also be used. Moreover, a collimator lens can be arrange | positioned between a light source and a reflection part, and a HID (High Intensity Discharge lamp) or a halogen lamp can also be used as a light source.
2・・・反射部、10・・・車両用前照灯、11・・・レーザ光源(光源)、12・・・制御部(光量制御部)、31,32・・・内側圧電アクチュエータ、51,52・・・外側圧電アクチュエータ、80・・・光スポット、81・・・カットライン、82・・・下側折り返し点、83・・・上側折り返し点。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光源からの入射光を反射した反射光を車両前方へ出射する反射部と、
車両前方の照射領域を前記反射光により上下方向及び左右方向にそれぞれ走査するように前記反射部をそれぞれ第1及び第2の軸線回りに回動させるアクチュエータと、
前記反射光の上下方向の走査周波数が左右方向の走査周波数より大となるように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備えることを特徴とする車両用前照灯。 A light source;
A reflection part that emits reflected light reflected from incident light from the light source to the front of the vehicle;
An actuator for rotating the reflecting portion around first and second axes so as to scan an irradiation area in front of the vehicle in the vertical and horizontal directions with the reflected light, respectively;
An automotive headlamp, comprising: an actuator control unit that controls the actuator so that a vertical scanning frequency of the reflected light is higher than a horizontal scanning frequency.
前記反射光での上下方向走査周期において、前記照射領域の上側範囲の走査期間では前記照射領域の下側範囲の走査期間よりも前記反射光の光量が増大するように前記光源の光量を制御する光量制御部を備えることを特徴とする車両用前照灯。 The vehicle headlamp according to claim 1,
In the vertical scanning period with the reflected light, the light amount of the light source is controlled so that the light amount of the reflected light is increased in the scanning period in the upper range of the irradiation area compared to the scanning period in the lower range of the irradiation area. A vehicle headlamp comprising a light amount control unit.
前記アクチュエータ制御部は、上下方向走査の上側折り返し点が前記照射領域のカットラインより上となるように前記アクチュエータを制御し、
前記光量制御部は、各上下方向走査周期において前記照射領域のカットラインより上の範囲の上下方向走査期間では前記光源を消灯することを特徴とする車両用前照灯。 In the vehicle headlamp according to claim 2,
The actuator control unit controls the actuator so that the upper turning point of the vertical scanning is above the cut line of the irradiation area,
The vehicular headlamp, wherein the light amount control unit turns off the light source in a vertical scanning period in a range above the cut line of the irradiation area in each vertical scanning cycle.
前記光量制御部は、前記光源の光量を、前記光源への連続通電における電流値の増減又は前記光源の不連続通電パルスのパルス幅の増減に基づいて、制御することを特徴とする車両用前照灯。 The vehicle headlamp according to claim 2 or 3,
The vehicle light amount control unit controls the light amount of the light source based on increase / decrease of a current value in continuous energization of the light source or increase / decrease of a pulse width of a discontinuous energization pulse of the light source. Lighting.
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