JP2013131372A - 車両用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品コストや制御負荷の上昇を伴うことなく、ロービーム配光パターン内におけるカットオフライン近傍をより明るく照射することを可能とする。
【解決手段】第１の光源４０は、ロービーム配光パターンのカットオフラインの下側を含む第１の領域を投射レンズ３２を通じて照射する。第２の光源５０は、カットオフラインの上側を含む第２の領域を投射レンズ３２を通じて照射する。シェード６１は移動可能とされており、第２の光源５０から出射された光の一部を遮蔽して第２の領域に形成される遮光領域の下端縁を規定する。制御手段は、遮光領域の下端縁が第２の領域内で上下方向に移動するようにシェード６１の位置を制御する。所定の位置Ｐ１に配置されたシェード６１により規定される遮光領域の下端縁が、第１の領域と第２の領域が重なる領域においてカットオフラインを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用の前照灯装置に関する。

この種の装置として、ロービーム照射用の光源とハイビーム照射用の光源を一つの灯具ユニット内に配置し、共通の投射レンズを通じて照射させる構成としたものが知られている（例えば特許文献１参照）。ロービーム照射用光源から出射された光は、前方に配置されたシェードを通過することにより一部が遮られ、カットオフラインを有するロービーム配光パターンが形成される。ハイビーム照射用の光源はシェードの近傍に配置されており、点灯されることによりカットオフラインから上方のみを照射するように構成されている。ハイビーム配光パターンは、ロービーム配光パターンにハイビーム照射用の光源により照射される領域が付加されたものとなる。

特開２００７−２２７２２８号公報

ロービーム照射用の光源としては単一の光源が用いられることが多く、ロービーム配光パターン内は一様に照射されることとなる。しかしながら前走車のグレアを防止しつつ前方視認性をより高めるために、ロービーム配光パターン内のカットオフライン近傍（直下）をより明るく照射したいという要望がある。

上記の要望に対する方策としては、ロービーム配光パターンを形成するために点灯している光源に加え、カットオフライン近傍のみを選択的に照射する光源を付加することが考えられる。またはロービームの照射レンジ内をマトリクス状に分割して得られる複数の部分領域をそれぞれ照射可能な複数の発光素子（例えば発光ダイオードアレイ）で光源を構成し、カットオフライン近傍のみの照度を高めるように対応する発光素子を調光制御することが考えられる。しかしながらいずれの方策も部品コストや制御負荷の上昇を避けることができない。

よって本発明は、部品コストや制御負荷の上昇を伴うことなく、ロービーム配光パターン内におけるカットオフライン近傍をより明るく照射することを可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明が採りうる一態様は、車両用前照灯装置であって、
投射レンズと、
ロービーム配光パターンのカットオフラインの下側を含む第１の領域を前記投射レンズを通じて照射する第１の光源と、
前記カットオフラインの上側を含む第２の領域を前記投射レンズを通じて照射する第２の光源と、
前記第２の光源から出射された光の一部を遮蔽して前記第２の領域に形成される遮光領域の下端縁を規定するとともに、移動可能とされたシェードと、
前記遮光領域の下端縁が前記第２の領域内で上下方向に移動するように前記シェードの位置を制御する制御手段とを備え、
所定の位置に配置された前記シェードにより規定される前記遮光領域の前記下端縁が、前記第１の領域と前記第２の領域が重なる領域において前記カットオフラインを形成する。

このような構成によれば、遮光領域の下端縁すなわちカットオフラインの下方の一部を第１の光源と第２の光源とで照射できる。そのためロービーム配光パターン内のカットオフライン近傍をより明るく照射することができ、前方視認性が向上する。一方でハイビーム照射領域における照射不要部分はシェードにより遮光領域とされるため、第２の光源の発光が前走車や歩行者にグレアを与えることはない。

前記第２の光源は、それぞれが前記第２の領域に含まれる複数の部分領域の一つを照射する複数の発光素子を備えており、前記制御手段は、前記複数の発光素子による光の照射を制御して前記第２の領域内に所定の照射領域を形成する構成としてもよい。

このような構成によれば、遮光領域に含まれる部分領域に対応する発光素子を消灯させることにより、消費電力を最小限に抑えることができる。またカットオフラインの下方でロービームと重複して照射する領域を選択したり移動したりすることができる。

前記第１の光源を少なくとも１つの発光素子とすれば、前照灯装置の小型化・軽量化や省電力化が可能となる。

本発明によれば、部品コストや制御負荷の上昇を伴うことなく、ロービーム配光パターン内におけるカットオフライン近傍をより明るく照射することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る前照灯装置の構成を示す部分断面図である。 図１の前照灯装置における灯具ユニットを構成する要素間の位置関係を模式的に示す図である。 図２の灯具ユニットにおける第２光源ユニットの構成を模式的に示す図である。 図１の前照灯装置より照射される光によって形成される配光パターンを模式的に示す図である。 図１の前照灯装置による調光制御を説明するための図である。

添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本発明の一実施形態に係る前照灯装置１２の一部を垂直面で切断して左側方から見た構成を図１に示す。前照灯装置１２は、車両の前部右寄りに配置される右前照灯ユニットの一部を構成し、ランプボディ２３、透光カバー２４、および灯具ユニット３０を備えている。

透光カバー２４は透光性を有する樹脂等によって形成されている。透光カバー２４は、ランプボディ２３の前端に装着されて灯具ユニット３０が収容される灯室を形成している。

灯具ユニット３０は、投射レンズ３２、ホルダ３６、姿勢調節機構３７、第１光源ユニット４０、第２光源ユニット５０、シェード機構６０、および制御部７０を備えている。

灯具ユニット３０は、いわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットであり、第１光源ユニット４０と第２光源ユニット５０のそれぞれから出射された光を共通の投射レンズ３２を通じて車両の前方へ投射するものである。

ホルダ３６は熱伝導性の高い金属等の材料から成り、上面３６ａに第１光源ユニット４０を、前面３６ｂに第２光源ユニット５０を支持している。ホルダ３６の前面３６ｂからはアーム３６ｃが前方に延在しており、その前端部に投射レンズ３２が支持されている。

ホルダ３６の後部にはフランジ３６ｄが形成されており、その後方には放熱フィン３６ｅが設けられている。放熱フィン３６ｅは、第１光源ユニット４０および第２光源ユニット５０から発生する熱を効率よく逃がすための適宜の形状および配置とされている。

灯具ユニット３０は、姿勢調節機構３７を介してランプボディ２３に固定されている。姿勢調節機構３７はボルト部材３７ａとナット部材３７ｂを備えており、ボルト部材３７ａの後端部はランプボディ２３にねじ止め固定されている。ボルト部材３７ａの前端部はナット部材３７ａを介してホルダ３６のフランジ３６ｄに固定されている。複数箇所に設けられた姿勢調節機構３７においてナット部材３７ｂのボルト部材３７ａに対する螺合位置を調節することにより、灯具ユニット３０の灯室内における姿勢を調整することができる。

シェード機構６０は、シェード６１、支持部材６２、および駆動機構６３を備えている。シェード６１は、支持部材６２を介して駆動機構６３が備える回動軸６３ａに支持されている。

制御部７０は、制御線４３、５３、および７３を介して、それぞれ第１光源ユニット４０、第２光源ユニット５０、およびシェード機構６０と通信可能に接続されている。

また制御部７０は、車両が備える統合制御部と通信可能に接続されている。統合制御部は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を備え、車両における様々な制御を実行するものである。

制御部７０は本発明における制御手段の少なくとも一部として機能するものであり、その少なくとも一部は、コンピュータのプロセッサやメモリをはじめとする素子や機械装置、電気回路といったハードウェアで構成され、またはコンピュータプログラム等のソフトウェアで構成される。制御部７０がハードウェアとソフトウェアの組合せにより構成されうることは勿論である。

図２の（ａ）は、灯具ユニット３０を構成する各要素間の位置関係を模式的に示す図である。符号Ａｘは、車両の前後方向に延びる灯具ユニット３０の光軸を示している。

第１光源ユニット４０は、基板４１上に実装された光源４２、およびリフレクタ４４を備えている。本実施形態においては、光源４１として発光素子としての白色ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。

リフレクタ４４は、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状の反射面を有している。光源４２は反射面の鉛直断面を構成する楕円の第１焦点に配置されており、これにより光源４２からの光が上記楕円の第２焦点Ｆに収束するようになっている。

投射レンズ３２は前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであり、光軸Ａｘ上に配置されている。投射レンズ３２は、後側焦点がリフレクタ４４の反射面の第２焦点Ｆに一致するように配置されており、後側焦点上の像を鉛直仮想スクリーン上に反転像として投射するように構成されている。

光源４２は制御線４３を介して制御部７０との間に電流回路を形成している。制御部７０は、制御線４３を通じて光源４２への電流を供給し、または遮断することによって、光源４２の点消灯を制御する。

第２光源ユニット５０は、基板５１上に実装された下側発光素子アレイ５２Ｌおよび上側発光素子アレイ５２Ｕを備えている。第２光源ユニット５０を車両前方から見た構成を図３に模式的に示す。

下側発光素子アレイ５２Ｌは、車両右側から左側に向かって配列された第１下側発光素子５２Ｌ−１〜第１３下側発光素子５２Ｌ−１３を備えている。上側発光素子アレイ５２Ｕは、車両右側から左側に向かって配列された第１上側発光素子５２Ｕ−１〜第１３上側発光素子５２Ｕ−１３を備えている。以降の説明においては、第１下側発光素子５２Ｌ−１〜第１３下側発光素子５２Ｌ−１３および第１上側発光素子５２Ｕ−１〜第１３上側発光素子５２Ｕ−１３を、必要に応じて「発光素子５２」と総称する。

各発光素子は、同一の高さと同一の幅を有する直方体状に形成されている。図示は省略しているが、各発光素子は光源および薄膜を有している。光源は１ｍｍ角程度の発光面を有する白色ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、薄膜はこの発光面を覆うように設けられている。

図３においては各発光素子に番号を記し、第１下側発光素子５２Ｌ−１、第１３下側発光素子５２Ｌ−１３、第１上側発光素子５２Ｕ−１、第１３上側発光素子５２Ｕ−１３以外の発光素子については参照番号の表示を省略している。例えば下側発光素子アレイ５２Ｌにおいて番号７が記された発光素子は、第７下側発光素子５２Ｌ−７を意味し、上側発光素子アレイ５２Ｕにおいて番号１２が記された発光素子は、第１２上側発光素子５２Ｕ−１２を意味している。

各発光素子は制御線５３を介して制御部７０との間に電流回路を形成している。図３においては、第１下側発光素子５２Ｌ−１、第１３下側発光素子５２Ｌ−１３、第１上側発光素子５２Ｕ−１、第１３上側発光素子５２Ｕ−１３以外の発光素子については制御線５３の図示を省略している。制御部７０は、制御線５３を通じて供給される電流の量を調整することにより、各発光素子の点消灯および点灯時における光度を制御することができる。

シェード機構６０のシェード６１は、第２光源ユニット５０の前方に配置されている。制御部７０が制御線７３を通じて駆動機構６３の動作を制御することにより、図２の（ａ）に実線で示す上端位置Ｐ１と二点鎖線で示す下端位置Ｐ２との間で移動可能とされている。

シェード６１が上端位置Ｐ１に位置する場合、第２光源ユニット５０から出射された光の一部のみが前方に通過可能とされる。シェード６１が下端位置Ｐ２に位置する場合、第２光源ユニット５０から出射された光は全て投射レンズ３２への通過を許容される。

図２の（ｂ）は、シェード６１の上端部を車両の前方から見た構成を示す図である。シェード６１は、第１水平上端面６１ａ、第２水平上端面６１ｂ、および傾斜上端面６１ｃを備えている。第１水平上端面６１ａは、鉛直線Ｖ−Ｖの車幅方向右側（図の左側）において水平線Ｈ−Ｈに沿って延在している。第２水平上端面６１ｂは、鉛直線Ｖ−Ｖの車幅方向左側（図の右側）において水平線Ｈ−Ｈのやや上方において水平に延在している。傾斜上端面６１ｃは、第１水平上端面６１ａと第２水平上端面６１ｂを接続するように傾斜して延在している。傾斜上端部６１ｃの傾斜角は、例えば４５度である。

車両前部の左寄りに配置される左前照灯ユニットは、右前照灯ユニットと左右対称に構成されており、詳細な説明は省略する。なお灯具ユニット３０におけるシェード６１の形状、および第２光源ユニット５０における下側発光素子アレイ５２Ｌと上側発光素子アレイ５２Ｕの配列は左右対称でなく、左右の前照灯ユニットで同一の構成となる。

シェード６１が上端位置Ｐ１に位置する場合、第１光源ユニット４０の光源４２から出射された光の一部はシェード６１の上端部により遮光され、図４の（ａ）に符号ＰＬで示すロービーム配光パターンを車両前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成する。

ロービーム配光パターンＰＬは、左右の前照灯ユニットの第１光源ユニット４０からの照射光の合成によって形成される。ロービーム配光パターンＰＬは左側配光パターン（車両が左車線を走行することを義務付けられている地域において使用）であり、その上端縁に第１カットオフラインＣＬ１、第２カットオフラインＣＬ２、および第３カットオフラインＣＬ３を有している。第１カットオフラインＣＬ１と第２カットオフラインＣＬ２は、鉛直線Ｖ−Ｖを境にして左右段違いで水平方向に延在している。以降の説明においては、必要に応じて第１〜３カットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を「カットオフラインＣＬ」と総称する。

第１カットオフラインＣＬ１は、シェード６１の第１水平上端面６１ａにより形成されて水平線Ｈ−Ｈに沿って延在しており、自車線側カットオフラインとして利用される。第２カットオフラインＣＬ２は、シェード６１の第２水平上端面６１ｂにより形成されて水平線Ｈ−Ｈのやや下方において水平に延在しており、対向車線側カットオフラインとして利用される。第３カットオフラインＣＬ３は、シェード６１の傾斜上端面６１ｃにより形成される。第１カットオフラインＣＬ１の右端部から右下方に向かって斜めに延在し、第２カットオフラインＣＬ２の左端部に接続している。

シェード６１が下端位置Ｐ２に位置する場合、第２光源ユニット５０から出射される光はシェード６１により遮られることがないため、図４の（ａ）に符号ＰＡで示される付加配光パターンが、ロービーム配光パターンＰＬに加えて形成される。

付加配光パターンＰＡは、左右の前照灯ユニットの第２光源ユニット５０が備える全ての発光素子５２からの照射光によって形成される配光パターンとして定義される。付加配光パターンＰＡは水平線（Ｈ−Ｈ線）を含み、下端が第１カットオフラインＣＬ１上に位置するよう水平方向に延在する帯状に形成される。

図４の（ｂ）に付加配光パターンＰＡと、下側発光素子アレイ５２Ｌおよび上側発光素子アレイ５２Ｕの関係を示す。この例では、付加配光パターンＰＡは各々略同一の形状と面積を有する２６個の部分領域に分割されており、上側部分領域Ｕ１〜Ｕ１３と下側部分領域Ｌ１〜Ｌ１３とを含んでいる。下側部分領域Ｌ１〜Ｌ１３はＨ−Ｈ線近傍に位置し、上側部分領域Ｕ１〜Ｕ１３はその上方に位置している。

下側部分領域Ｌ１は、右前照灯ユニットの第１下側発光素子５２Ｌ−１および左前照灯ユニットの第１下側発光素子５２Ｌ−１を光源像とした投影像の合成として形成される。換言すると、これらの発光素子からの照射光の合成によって形成される。他の部分領域についても同様に、左右の前照灯ユニットの対応する発光素子からの照射光の合成によって形成される。

例えば下側部分領域Ｌ９は、左右の第９下側発光素子５２Ｌ−９からの照射光の合成によって形成される。また上側部分領域Ｕ１１は、左右の第１１上側発光素子５２Ｕ−１１からの照射光の合成によって形成される。各発光素子からの照射光は投影レンズ３２を通過するため、部分領域の配列と図３に示した発光素子の配列とは上下左右が逆転している。

制御部７０は、各発光素子５２への電流供給・遮断を選択的に行なうことにより、各部分領域を選択的に照射領域または非照射領域とすることができる。例えば付加配光パターンＰＡ内に前走車が検出された場合など、当該前走車が位置する部分領域を選択的に非照射領域とすることにより、前方視認性を確保しつつ前走車に与えるグレアを抑制することができる。

すなわち第１光源ユニット４０の光源４２は、本発明の第１の光源として機能し、ロービーム配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬの下側を含む第１の領域を投射レンズ３２を通じて照射する。また第２光源ユニット５０の発光素子５２は、本発明の第２の光源として機能し、カットオフラインＣＬの上側を含む第２の領域を投射レンズ３２を通じて照射する。

図５の（ａ）は、シェード６１と上側発光素子アレイ５２Ｕおよび下側発光素子アレイ５２Ｌの位置関係を車両前方から見た図である。

車両の統合制御部よりハイビーム照射を指示する信号が入力されると、制御部７０はシェード機構６０の駆動機構６３を制御し、シェード６１を図２の（ａ）に示す下端位置Ｐ２に移動させる。これにより図５の（ａ）に示すように、上側発光素子アレイ５２Ｕおよび下側発光素子アレイ５２Ｌに対する遮光状態が解除される。一方制御部７０は、第２光源ユニット５０が備える複数の発光素子５２による光の照射を制御し、付加配光パターンＰＡに含まれる複数の部分領域Ｕ１〜Ｕ１３、Ｌ１〜Ｌ１３の少なくとも一つを選択的に照射領域とする。

車両の統合制御部よりロービーム照射を指示する信号が入力されると、制御部７０はシェード機構６０の駆動機構６３を制御し、シェード６１を図２の（ａ）に示す上端位置Ｐ１に移動させる。このとき図５の（ａ）に示すように、上側発光素子アレイ５２Ｕは完全にシェード６１により覆われる。下側発光素子アレイ５２Ｌについては、第８下側発光素子５２−８〜第１３下側発光素子５２−１３がシェード６１により完全に覆われる。第１下側発光素子５２−１〜第７下側発光素子５２−７は、シェード６１の第１水平上端面６１ａおよび傾斜上端面６１ｃによりそれらの一部のみが覆われる。

この結果、図５の（ｂ）に示すように、付加配光パターンＰＡの一部を覆うように遮光領域Ｓが形成される。上側部分領域Ｕ１〜Ｕ１３および下側部分領域Ｕ８〜Ｕ１３は完全に遮光領域Ｓに含まれる。下側部分領域Ｕ１〜Ｕ７については、第１水平上端面６１ａおよび傾斜上端面６１ｃにより形成される第１カットオフラインＣＬ１および第３カットオフラインＣＬ３の上方に位置する部分のみが遮光領域Ｓに含まれる。

すなわちシェード６１は、発光素子５２から出射された光の一部を遮蔽して付加配光パターンＰＡ内に形成される遮光領域Ｓの下端縁を規定している。制御部７０は、シェード６１の位置を制御することにより、付加配光パターンＰＡ内で遮光領域の下端縁を上下方向に移動させている。

図４の（ａ）に示すように、本実施形態においては、第１光源ユニット４０の光源４２により照射される領域と、第２光源ユニット５０の発光素子５２により照射される領域の一部が重なるように構成されている。そしてシェード６１が所定の位置としての上端位置Ｐ１に配置されたとき、シェード６１により形成される遮光領域Ｓの下端縁が、当該重なる領域においてカットオフラインＣＬを形成するように構成されている。

したがって下側部分領域Ｌ１〜Ｌ７の一部は、第１カットオフラインＣＬ１および第３カットオフラインＣＬ３の下方にてロービーム配光パターンＰＬと重なる照射領域となる。これによりロービーム配光パターンＰＬ内において自車線側のカットオフラインＣＬ近傍をより明るく照射することができ、当該領域の前方視認性が向上する。一方、ハイビーム照射領域における不要な部分はシェード６１により遮光領域Ｓとされているため、第２光源ユニット５０の発光素子５２の発光が前走車や歩行者にグレアを与えることはない。

また第２光源ユニット５０を構成する複数の発光素子５２は選択的な点消灯が可能であるため、遮光領域Ｓに含まれる部分領域（図５の（ｂ）の例では、上側部分領域Ｕ１〜Ｕ１３と下側部分領域Ｌ８〜Ｌ１３）に対応する発光素子５２を消灯させることにより、消費電力を最小限に抑えることができる。

ロービーム配光パターンＰＬ内に含まれている付加配光パターンＰＡの部分領域に対応する発光素子５２を選択的に点消灯することにより、第１カットオフラインＣＬ１および第３カットオフラインＣＬ３の下方において照射領域の位置をさらに選択したり移動したりすることもできる。

ロービーム照射状態とハイビーム照射状態の切替は、制御部７０によるシェード６１の上端位置Ｐ１と下端位置Ｐ２間の位置移動のみによりなされうるため、制御負荷の上昇を最小限に抑えることができる。またロービーム照射用の光源４２には従来の汎用品を用いることができるため、部品コストの上昇も最小限に抑えることができる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

シェード６１の第２水平上端面６１ｂは、必ずしも対向する下側発光素子アレイ５２Ｌの発光素子を完全に覆うことを要しない。第１水平上端面６１ａおよび傾斜上端面６１ｃのように、対向する下側発光素子アレイ５２Ｌの発光素子の一部を覆う構成とすることにより、ロービーム配光パターンＰＬ内における対向車線側のカットオフラインＣＬ２の下方もより明るく照射することができる。

第１光源ユニット４０の光源４２には、白熱ランプ、ハロゲンランプ、放電ランプ等のランプ光源を用いてもよい。同様に、第２光源ユニット５０を構成する複数の発光素子５２には、少なくとも一つのランプ光源を用いてもよい。

付加配光パターンＰＡに含まれる部分領域の数は、上記の構成に限られるものではない。水平方向（図４（ａ）におけるＨ−Ｈ線方向）に二つ以上の任意の数を選択することができる。また垂直方向（図４の（ａ）におけるＶ−Ｖ線方向）に部分領域が一列のみ並ぶ構成としてもよい。

付加配光パターンＰＡに含まれる部分領域の形状は、上記の構成に限られるものではない。各部分領域の面積と形状の少なくとも一方は互いに相違してもよい。

３２：投射レンズ、４２：光源、５２Ｕ：上側発光素子アレイ、５２Ｌ：下側発光素子アレイ、６１：シェード、７０：制御部、ＣＬ：カットオフライン、ＰＡ：付加配光パターン、ＰＬ：ロービーム配光パターン、Ｓ：遮光領域、ＳＢ：下端縁

Claims (3)

1. 投射レンズと、
   ロービーム配光パターンのカットオフラインの下側を含む第１の領域を前記投射レンズを通じて照射する第１の光源と、
   前記カットオフラインの上側を含む第２の領域を前記投射レンズを通じて照射する第２の光源と、
   前記第２の光源から出射された光の一部を遮蔽して前記第２の領域に形成される遮光領域の下端縁を規定するとともに、移動可能とされたシェードと、
   前記遮光領域の下端縁が前記第２の領域内で上下方向に移動するように前記シェードの位置を制御する制御手段とを備え、
   所定の位置に配置された前記シェードにより規定される前記遮光領域の前記下端縁が、前記第１の領域と前記第２の領域が重なる領域において前記カットオフラインを形成する、車両用前照灯装置。
2. 前記第２の光源は、それぞれが前記第２の領域に含まれる複数の部分領域の一つを照射する複数の発光素子を備えており、
   前記制御手段は、前記複数の発光素子による光の照射を制御して前記第２の領域内に所定の照射領域を形成する、請求項１に記載の車両用前照灯装置。
3. 前記第１の光源は、少なくとも１つの発光素子である、請求項１または２に記載の車両用前照灯装置。

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