JP2014022352A - 照明器具および車両用灯具システム - Google Patents

Abstract

【課題】照射対象物に応じて適切にスポット照射することができる照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具２０は、光源２１と、光源２１から照射される光を反射する少なくとも１つの反射ミラー２２，２３と、反射ミラー２２，２３の一端を支持し、少なくとも２つの回転軸２６，２８で反射ミラー２２，２３を所定の角度に回転させる駆動手段２４，２５と、を備える。駆動手段２４，２５を駆動させることにより、反射ミラー２２，２３により反射される反射光が所定の照射位置に向けてスポット照射されるとともに、反射ミラー２２，２３または駆動手段２４，２５を周波数駆動させることにより反射光の照射範囲が調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物をスポット照射する照明器具およびそれを備える車両用灯具システムに関する。

近年、夜間運転時の視認性向上と安全性向上を目的として、様々な照明システムが開発されている。
たとえば、通常はロービームを点灯させ、先行車や対向車が検出された場合には、先行車や対向車に直接ハイビームを当てないように前方への照射光を部分的に遮光する、Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ（ＡＤＢ）システムが知られている（特許文献１参照）。
また、その他のシステムとしては、車両前方の領域を分割し、分割数に応じた複数の半導体発光素子を配置することで対象物に応じた配光パターンを形成するＬＥＤアレイシステムが知られている（特許文献２参照）。

特開２０１１−００１０４３号公報 特開２００４−３１１１０１号公報

しかし、これらのシステムにおいては、運転時の視認性向上が主目的であるため、歩行者や横断車に対する眩惑を防止することは想定されていない。また、ＡＤＢシステムにおいては、障害物をスポット照射して運転者に障害物を確実に認識させることが困難な場合がある。さらに、ＬＥＤアレイシステムにおいては、照射領域の分割数を細かくして障害物の照射精度を向上させるためには、多くのＬＥＤ光源が必要となる。

そこで、本発明は、照射対象物に応じて適切にスポット照射することができる照明器具、および当該照明器具を備えた車両用灯具システムを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明の照明器具は、
光源と、
前記光源から照射される光を反射する少なくとも１つの反射ミラーと、
前記反射ミラーの一端を支持し、少なくとも２つの回転軸で前記反射ミラーを所定の角度に回転させる駆動手段と、
を備え、
前記駆動手段を駆動させることにより、前記反射ミラーにより反射される反射光が所定の照射位置に向けてスポット照射されるとともに、前記反射ミラーまたは前記駆動手段を周波数駆動させることにより前記反射光の照射範囲が調整される。

（２）本発明によれば、前記駆動手段はガルバノモータを有し、
前記ガルバノモータにより前記反射ミラーを回転させて前記反射光の照射位置が位置決めされるとともに、前記ガルバノモータを前記反射ミラーの共振状態に周波数駆動させることにより前記照射範囲が調整されてもよい。

（３）本発明によれば、前記駆動手段はガルバノモータを有し、
前記反射ミラーにＭＥＭＳミラーが設けられ、
前記ガルバノモータにより前記反射ミラーを回転させて前記反射光の照射位置が位置決めされるとともに、前記ＭＥＭＳミラーを共振状態で周波数駆動させることにより前記照射範囲が調整されてもよい。

（４）本発明によれば、前記ＭＥＭＳミラーは、前記少なくとも１つの反射ミラーのうち最終反射部である反射ミラーに設けられ、２軸回りに共振状態で周波数駆動可能とされていてもよい。

（５）本発明によれば、前記反射ミラーは、前記光源から照射される光を反射する第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラーにより反射される光を前記照射位置に向けて反射する第２の反射ミラーと、を備え、
前記ＭＥＭＳミラーは、前記第１の反射ミラーに設けられる第１のＭＥＭＳミラーと、前記第２の反射ミラーに設けられる第２のＭＥＭＳミラーと、を有し、
前記第１のＭＥＭＳミラーと前記第２のＭＥＭＳミラーは、互いに異なる１軸回りに共振状態で周波数駆動可能とされていてもよい。

（６）上記目的を達成するために、本発明の車両用灯具システムは、上記（１）から（５）のいずれかに記載の照明器具を備えている。

（７）本発明によれば、車両用灯具システムは、車両前方の対象物を検知する検知手段を備え、
検知された前記対象物に向けて前記反射光がスポット照射されてもよい。

本発明に係る照明器具によれば、反射ミラーまたは駆動手段の周波数駆動により照射範囲が調整可能なため、照射対象物に応じて適切にスポット照射することができる。
また、本発明に係る車両用灯具システムによれば、通常のハイビームやロービームの配光パターンを形成する光源とは別に照明器具を設け、運転者が車両前方の障害物を確認しやすいように、当該障害物を適切にスポット照射することができるとともに、対向車や歩行者へのグレアを抑制することができる。

本発明の実施形態の一例に係る車両用灯具システムの構成を示す図である。 第１の実施形態に係るスポット照射機構を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係るスポット照射機構を模式的に示す図である。 第２の実施形態の変形例に係るスポット照射機構を模式的に示す図である。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態の例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。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る車両用灯具システムの構成を示す図であり、前照灯ユニットについては水平面で切断して上方から見た断面図を示している。車両用灯具システム１００は、前照灯ユニット１、制御部２、カメラセンサ３（検知手段の一例）を備えている。

前照灯ユニット１は、透光カバー１０、ランプボディ１２、エクステンション１４、第１灯具ユニット１６、第２灯具ユニット１８、およびスポット照射機構２０（照明器具の一例）を備えている。

透光カバー１０は透光性を有する樹脂等によって形成され、ランプボディ１２に装着されて灯室を区画形成している。灯室内には、第１灯具ユニット１６、第２灯具ユニット１８およびスポット照射機構２０が配置されている。

第１灯具ユニット１６は、いわゆるパラボラ型の灯具ユニットであり、ロービーム用配光パターンを形成する。第２灯具ユニット１８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とするいわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットであり、第１灯具ユニット１６とともにハイビーム用配光パターンを形成する。第１灯具ユニット１６および第２灯具ユニット１８は、周知の構成であるため詳細な説明は省略する。

スポット照射機構２０は、ボックス型の筺体として構成されており、たとえば第１灯具ユニット１６、第２灯具ユニット１８との間に配置されたエクステンション１４に設けられている。
スポット照射機構２０は、前照灯ユニット１の外側に設けられる制御部２と制御線を介して通信可能に電気的に接続されている。また、制御部２は、画像処理部４を介して、カメラセンサ３と通信可能に電気的に接続されている。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係るスポット照射機構２０の内部構成を模式的に示す図である。
スポット照射機構２０は、光源２１と、第１の反射ミラー２２と、第２の反射ミラー２３と、第１および第２の反射ミラー２２，２３をそれぞれ支持する第１および第２のガルバノモータ２４，２５（駆動手段の一例）と、を備えている。なお、第１の反射ミラー２２と第１のガルバノモータ２４とにより、あるいは第２の反射ミラー２３と第２のガルバノモータ２５とにより、いわゆるガルバノミラーがそれぞれ構成されている。

光源２１は、たとえばＬＥＤから構成され、第１の反射ミラー２２へ向けて光を照射する。

第１の反射ミラー２２は、光源２１と対向可能な位置に設けられ、光源２１から照射される光を集束して第２の反射ミラー２３へ向けて反射する。第２の反射ミラー２３は、第１の反射ミラー２２と対向可能な位置に設けられ、第１の反射ミラー２２から反射された光を集束して、所定の照射対象に向けて反射光を照射する。

第１のガルバノモータ２４は、第１の反射ミラー２２の一端を支持する回転軸２６と、回転軸２６の軸心を中心に第１の反射ミラー２２を回転および揺動させるアクチュエータ部２７とを備えている。図示は省略するが、アクチュエータ部２７は、コイルと永久磁石からなる電磁アクチュエータと、回転角度検出器と、を備えている。アクチュエータ部２７は、回転角度検出器によって検出された回転角度信号に基づき、電磁アクチュエータを駆動させて回転軸２６を回転させることにより、第１の反射ミラー２２をＸ軸回りに所定の角度で位置決めすることができる。

同様に、第２のガルバノモータ２５は、第２の反射ミラー２３の一端を支持する回転軸２８と、回転軸２８の軸心を中心に第２の反射ミラー２３を回転および揺動させるアクチュエータ部２９とを備えている。アクチュエータ部２９の構成は、第１のガルバノモータ２４のアクチュエータ部２７と同一である。アクチュエータ部２９は、回転角度検出器によって検出された回転角度信号に基づき、電磁アクチュエータを駆動させて回転軸２８を回転させることにより、第２の反射ミラー２３をＸ軸と直交するＹ軸回りに所定の角度で位置決めすることができる。

第１および第２のガルバノモータ２４，２５により第１および第２の反射ミラー２２，２３の位置出しが行われ照射位置が調整された後、電磁アクチュエータにより第１および第２のガルバノモータ２４，２５が周波数駆動される。それに伴い、第１および第２のガルバノモータ２４，２５にそれぞれ支持された第１および第２の反射ミラー２２，２３も周波数駆動されることにより、位置出しされた照射位置において適切な範囲を照射できるよう照射範囲を調整することができる。

次に、本実施形態の車両用灯具システム１００において、照射位置と照射範囲とを調整する場合のフローについて以下説明する。

まず、第１および第２の反射ミラー２２，２３を位置決めするため、カメラセンサ３により車両前方の領域を撮像し、画像処理部４により画像認識を行って、歩行者、二輪車、横断車等の存在を検出する。その後、検出された歩行者、二輪車、横断車等に向けて第１および第２の反射ミラー２２，２３により反射される反射光が適切にスポット照射されるよう、第１および第２の反射ミラー２２，２３のＸ軸およびＹ軸方向の位置出しが行われる。

次に、電磁アクチュエータにより第１のガルバノモータ２４および第２のガルバノモータ２５をそれぞれ周波数駆動させて、第１および第２の反射ミラー２２，２３を周波数駆動させ、照射位置における照射範囲が調整される。
このとき、画像認識システムを利用することにより、歩行者や、二輪車、横断車等の運転者の顔を外した位置に反射光が照射されるよう照射位置および照射範囲を調整することができる。また、このときの駆動周波数は、運転者にちらつき等の違和感を与えないようにするため、４０Ｈｚ以上とすることが好ましい。

第１および第２の反射ミラー２２，２３を周波数駆動させる際には、第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５とを異なる周波数にて駆動させる場合と、同じ周波数にて駆動させる場合がある。第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５とを異なる周波数で駆動させる場合は、Ｘ軸とＹ軸とで光の軌跡がずれるため、照射範囲を万遍なく照射することができる。

第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５とを同じ周波数にて駆動させる場合は、第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５との位相を１／２周期分ずらす、すなわち、第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５との周波数駆動の開始タイミングを１／２周期分ずらすことが好ましい。Ｘ軸で回転駆動する第１のガルバノモータ２４とＹ軸で回転駆動する第２のガルバノモータ２５とを同じ周波数および同じ位相で駆動させた場合、光がＸＹ平面上で斜めの線状の軌跡となり照射範囲が狭まってしまうが、第１のガルバノモータ２４と第２のガルバノモータ２５との位相を１／２周期分ずらすことで、照射範囲の形状が略菱型形状となり、照射範囲の面積を拡げることが可能となる。

また、車両前方に複数の照射対象物が存在する場合には、第１および第２のガルバノモータ２４，２５の照射位置を高速移動させることにより、複数の照射位置を順次照射することができる。
さらに、照射対象物が遠距離に存在する場合には、第１および第２のガルバノモータ２４，２５の振り角度を小さくして光源からの照射光をさらに集束した状態で照射することで、光量を落とすことなく通常の配光では届かない遠距離の箇所を照射することができる。逆に、近距離の大きな障害物を照射する場合には、第１および第２のガルバノモータ２４，２５の振り角度を大きくすることで、照射範囲を大きくすることができる。

なお、第１および第２のガルバノモータ２４，２５にレゾナント（共振）機構を追加することにより、第１および第２の反射ミラー２２，２３を共振状態で周波数駆動させて、第１および第２の反射ミラー２２，２３による反射光の照射範囲を制御することもできる。レゾナントタイプのガルバノモータにおいては、照射範囲を決定する共振幅が駆動電圧で制御されるため、非レゾナントタイプのガルバノモータを周波数駆動させるよりも制御が容易である。また、レゾナントタイプのガルバノモータは非レゾナントタイプのガルバノモータよりも駆動周波数が高いため、ちらつきをより確実に防止することができる。

また、本実施形態の車両用灯具システム１００において、スポット照射機構２０への電源の供給は、電線による給電のほか、非接触給電や、光発電による給電を採用してもよい。
光発電の場合は、スポット照射機構２０の光源２１の光経路内に可視光を透過する光発電部を設けたり、第１の反射ミラー２２あるいは第２の反射ミラー２３のミラー部に光発電部を設けることができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具システムに１００よれば、第１および第２のガルバノモータ２４，２５によって第１および第２の反射ミラー２２，２３を周波数駆動させることにより照射位置および照射範囲が調整可能なため、照射対象物に応じて適切にスポット照射することができる。そのため、従来よりも運転者が歩行者等の障害物を認識しやすくなり、交通事故の発生を未然に防ぐことができる。
さらに、本実施形態の車両用灯具システム１００をＡＤＢシステム等の従来システムと組み合わせることで、事故防止のための付加価値の高いランプシステムを提供することができる。

また、通常のハイビームやロービームの配光パターンを形成する第１灯具ユニット１６および第２灯具ユニット１８とは別にスポット照射機構２０を設けているため、歩行者や、二輪車または横断車等の運転者の顔を外した位置に光が照射されるよう照射位置を制御することができ、歩行者等へのグレアを抑制することができる。なお、本発明のスポット照射機構２０は、歩行者等の照射対象物をピンポイントで照射するものであり、照射対象物に対向車を含んでいないため、対向車の運転者へのグレアが発生することはない。

また、ＬＥＤアレイ方式のように、スポット照射のために複数の光源を設置する必要がないため、低コストでスポット照射機構２０を実現することができる。

また、ガルバノモータ２４，２５を用いることで、車両前方の複数の照射位置を順次照射することができるとともに、複数の照射対象物の大きさや自車両からの距離が異なっていても、照射対象物に応じて個別に照射位置や照射範囲を調整することができる。

さらに、ガルバノモータ２４，２５にレゾナント機構を追加してガルバノモータ２４，２５を共振状態で周波数駆動させることにより、より容易に照射範囲の調整を行うことができるとともに、ちらつきをより確実に防止することができる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るスポット照射機構２０ａを模式的に示す図である。
図３に示すように、最終反射部である第２の反射ミラー２３ａにはＭＥＭＳミラー３０が設けられている。ＭＥＭＳミラー３０は、ミラーを有する可動体３１と、この可動体３１を揺動可能に支持する支持部材３２と、可動体３１の周縁部に形成される不図示の駆動コイルとで構成され、電気信号の印加によって駆動コイルから発生するローレンツ力により可動体３１を揺動させるものである。なお、ＭＥＭＳミラー３０の具体的な構成は周知であるため、その記載は省略する。

本実施形態におけるＭＥＭＳミラー３０は、２軸回りに回動可能であり、入射光を第１の反射ミラー２２と第２の反射ミラー２３ａの傾斜角に応じた所望の方向に反射させることができる。

本実施形態のスポット照射機構２０ａによれば、第１の実施形態と同様にガルバノモータ２４，２５により第１および第２の反射ミラー２２，２３ａを回転させて反射光の照射位置が位置決めされるとともに、ＭＥＭＳミラー３０を共振状態で周波数駆動させて２軸回りに回動させることにより照射範囲を調整することができる。そのため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係るスポット照射機構２０ｂを模式的に示す図である。
図４に示すように、本実施形態においては、第１の反射ミラー２２ｂに第１のＭＥＭＳミラー３５が設けられ、第２の反射ミラー２３ｂに第２のＭＥＭＳミラー３６が設けられている。第１のＭＥＭＳミラー３５は、１軸回りに共振状態で周波数駆動可能に構成されている。また、第２のＭＥＭＳミラー３６は、第１のＭＥＭＳミラー３５の回転軸とは異なる１軸回りに共振状態で周波数駆動可能に構成されている。

本実施形態のスポット照射機構２０ｂによれば、第１の実施形態と同様にガルバノモータ２４，２５により第１および第２の反射ミラー２２ｂ，２３ｂを回転させて反射光の照射位置が位置決めされるとともに、第１のＭＥＭＳミラー３５と第２のＭＥＭＳミラー３６とを互いに異なる１軸回りに共振させることにより、照射対象物に応じて照射範囲を調整することができる。そのため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１から第３の実施形態におけるスポット照射機構２０，２０ａ，２０ｂは車両に搭載されることを前提としているため、過酷な温度環境下での使用が想定される。そのため、制御部２に温度特性トリミング回路を設けることが好ましい。スポット照射機構２０，２０ａ，２０ｂに備わるガルバノミラーやＭＥＭＳミラーは温度特性を有しているが、温度特性トリミング回路を設けることで、過酷な温度環境下でも安定した制御が可能となる。

以上において本発明の実施形態の例を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することが可能である。

本発明のスポット照射機構２０，２０ａ，２０ｂは、車両に搭載されて障害物を検知するための車両用灯具システム１００として利用されるものに限られず、コンサート会場やイベント会場にて用いられる照明装置の代替機構としても利用が可能である。本発明のスポット照射機構２０，２０ａ，２０ｂは、コンサート会場等にて従来使用されている照明装置と比較して小型で安価であるため、省スペース化や低コスト化を実現することができる。

また、駐車場やマンション等の街灯としても応用可能である。たとえば、歩行者等の対象物をカメラセンサにより検出して検出対象物をスポット照射機構２０，２０ａ，２０ｂによりピンポイントで照射することにより、周囲全体を照射することによる近隣住民の煩わしさを防止することができる。

さらに、船舶等に本発明の照明器具を搭載して、他の船舶位置をレーダ検知した後の目視確認用の配光としても利用可能である。

１：前照灯ユニット、２：制御部、３：カメラセンサ、１６：第１灯具ユニット、１８：第２灯具ユニット、２０：スポット照射機構、２１：光源、２２：第１の反射ミラー、２３：第２の反射ミラー、２４：第１のガルバノモータ、２５：第２のガルバノモータ、３０：ＭＥＭＳミラー、１００：車両用灯具システム

Claims (7)

1. 光源と、
   少なくとも１つの反射ミラーと、
   前記反射ミラーの一端を支持し、少なくとも２つの回転軸で前記反射ミラーを所定の角度に回転させる駆動手段と、
   を備え、
   前記駆動手段を駆動させることにより、前記反射ミラーにより反射される反射光が所定の照射位置に向けてスポット照射されるとともに、前記反射ミラーまたは前記駆動手段を周波数駆動させることにより前記反射光の照射範囲が調整される、照明器具。
2. 前記駆動手段はガルバノモータを有し、
   前記ガルバノモータにより前記反射ミラーを回転させて前記反射光の照射位置が位置決めされるとともに、前記ガルバノモータを前記反射ミラーの共振状態に周波数駆動させることにより前記照射範囲が調整される、請求項１に記載の照明器具。
3. 前記駆動手段はガルバノモータを有し、
   前記反射ミラーにＭＥＭＳミラーが設けられ、
   前記ガルバノモータにより前記反射ミラーを回転させて前記反射光の照射位置が位置決めされるとともに、前記ＭＥＭＳミラーを共振状態で周波数駆動させることにより前記照射範囲が調整される、請求項１に記載の照明器具。
4. 前記ＭＥＭＳミラーは、前記少なくとも１つの反射ミラーのうち最終反射部である反射ミラーに設けられ、２軸回りに共振状態で周波数駆動可能とされている、請求項３に記載の照明器具。
5. 前記反射ミラーは、前記光源から照射される光を反射する第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラーにより反射される光を前記照射位置に向けて反射する第２の反射ミラーと、を備え、
   前記ＭＥＭＳミラーは、前記第１の反射ミラーに設けられる第１のＭＥＭＳミラーと、前記第２の反射ミラーに設けられる第２のＭＥＭＳミラーと、を有し、
   前記第１のＭＥＭＳミラーと前記第２のＭＥＭＳミラーは、互いに異なる１軸回りに共振状態で周波数駆動可能とされている、請求項３に記載の照明器具。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の照明器具を備える、車両用灯具システム。
7. さらに、車両前方の対象物を検知する検知手段を備え、
   検知された前記対象物に向けて前記反射光がスポット照射される、請求項６に記載の車両用灯具システム。

Images