JP2014038701A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】二つ以上のランプユニットによる照射を組み合わせて特定の配光機能を実現する多灯式の車両用前照灯において、光軸調整を簡素化する。
【解決手段】多灯式の車両用前照灯20は、第1ランプユニット20Fによる照射と第2ランプユニット20A1、20A2、20C、20Dによる照射とを組み合わせてロービーム配光機能およびハイビーム配光機能を実現するように構成される。第1ランプユニット20Fのみに光軸調整構造が設けられる。
【選択図】図5

Description

本発明は、光軸を調整する構造を備える車両用前照灯に関する。
透明のアウターカバーとランプボディとで区画形成された灯室内に灯具ユニットを有し、この灯具ユニットの取付位置及び取付角度を微調整して光軸を調整するための光軸調整構造を備える車両用灯具が知られている(例えば特許文献1)。
特開2012−38609号公報
それぞれが固有の配光特性を有する複数のランプユニットを備え、複数のランプを選択して点灯し、点灯した各ランプの照明光を一体化することで、種々の車両走行状況に合わせた配光パターンを形成するように構成された多灯式の車両用前照灯が知られている(例えば特開2004−95480号公報)。このような多灯式の車両用前照灯において光軸調整を行うために、複数のランプユニットの全てに光軸調整構造を持たせると、コストが増大するとともに調整の手間も大きくなる。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二つ以上のランプユニットによる照射を組み合わせて特定の配光機能を実現する多灯式の車両用前照灯において、光軸調整を簡素化する技術を提供することにある。
本発明のある態様の車両用前照灯は、第1ランプユニットによる照射と第2ランプユニットによる照射とを組み合わせてロービーム配光機能およびハイビーム配光機能を実現するように構成された車両用前照灯であって、第1ランプユニットのみに光軸調整構造が設けられる。
第1ランプユニットによる照射領域が、第2ランプユニットによる照射領域よりも高光度であるか、車両前方に配置される仮想鉛直スクリーンの中央近傍を含んでもよい。これによると、配光法規に影響が大きい中央近傍を照射する第1ランプユニットのみに光軸調整構造が設けられるので、光軸調整が容易になる。また、第2ランプユニットに光軸調整構造を設けないことで、第2ランプユニットのコストダウン、サイズダウンが可能になる。
第2ランプユニットが車両用前照灯のランプボディに直接取り付けられ、該第2ランプユニットの光源のヒートシンクがランプボディ外に配置されてもよい。
第1ランプユニットは、少なくともロービーム用配光パターンのカットオフラインの位置を連続的に変更可能に構成され、第2ランプユニットは、照射領域を段階的に変更可能に構成されてもよい。
第1ランプユニットによる照射領域が、ハイビーム配光機能の実現時に照射すべき領域とロービーム配光機能の実現時に照射すべき領域の両方を含んでもよい。
本発明によれば、二つ以上のランプユニットによる照射を組み合わせて特定の配光機能を実現する多灯式の車両用前照灯において、光軸調整を簡素化することができる。
本発明の一実施形態に係る多灯式車両用前照灯の概略正面図である。 図1中の線a−aで切断したときのハイビーム拡散ユニットの平面断面図である。 図1中の線d−dで切断したときのロービーム拡散ユニットの側面断面図である。 図1中の線f−fで切断したときのメカ切替式集光ユニットの概略縦断面図である。 多灯式前照灯と、多灯式前照灯における配光パターンを決定する制御装置とを含む、車両用前照灯システムの構成図である。 (a)〜(f)は、本発明の一実施形態に係る多灯式前照灯により仮想鉛直スクリーン上に形成される合成配光パターンを示す図である。 メカ切替式集光ユニットで形成される配光パターンが満足すべき法規ポイントの一例を示す図である。 (a)は、従来の点消灯方式の多灯式前照灯の概略正面図であり、(b)は、従来のスイブル方式の多灯式前照灯の概略正面図であり、(c)は、従来の回転シェード方式の多灯式前照灯の概略正面図である。 ADB制御実行時に、点消灯方式の多灯式前照灯、スイブル方式の多灯式前照灯、回転シェード方式の多灯式前照灯、および本発明の一本実施形態に係る多灯式前照灯でそれぞれ形成される合成配光パターンを比較した図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る多灯式の車両用前照灯20の概略正面図である。多灯式前照灯20は、ハイビーム拡散ユニット20Aと、ロービーム大拡散ユニット20Cと、ロービーム拡散ユニット20Dと、メカ切替式の集光ユニット20Fと、を含む。多灯式前照灯20は、各灯具ユニットで形成される個別配光パターンを組み合わせて種々の合成配光パターンを形成し、多様な車両走行環境において最適な配光を実現するように構成されている。
なお、多灯式前照灯20は、車体前部の左右両側にそれぞれ配置されるが、ここでは、車両前方から見て左側に位置する多灯式前照灯20について主に説明する。右側の多灯式前照灯は、左右対称になる点を除き、基本的に左側の多灯式前照灯と同様の構成を有する。左右の多灯式前照灯を区別する必要がある場合は、参照符号の最後にLまたはRを付す。
ハイビーム拡散ユニット20A1、20A2は二台一組で設けられる。ハイビーム拡散ユニット20Aは、ハイビーム合成パターンの形成時に、メカ切替式集光ユニット20Fで形成される個別配光パターンの左右両側で拡散光を照射するように構成されている(図6参照)。
ロービーム拡散ユニット20Dは、ハイビーム合成パターンまたはロービーム合成パターンの形成時に、メカ切替式集光ユニット20Fで形成される配光パターンの下側を水平方向の拡散光を照射するように構成されている(図6参照)。
ロービーム大拡散ユニット20Cは、ロービーム拡散ユニット20Dで照射される拡散光のさらに左側(多灯式前照灯20が右側にある場合は、右側)を照射するように構成される。ロービーム大拡散ユニット20Cによる照射光は、クリアランスランプとして利用されてもよい。
メカ切替式集光ユニット20Fは、車両前方に配置される仮想鉛直スクリーンの中央近傍を照射する。メカ切替式集光ユニット20Fは、少なくともロービーム用個別配光パターンとハイビーム用個別配光パターンとを含む複数の個別配光パターンを機械的に切替可能に構成される。メカ切替式集光ユニット20Fの詳細な構造は、図4を参照して後述する。
本実施形態では、車両用前照灯の配光に対する各国の法規に大きく影響する範囲、すなわち仮想鉛直スクリーンの中央近傍をメカ切替式集光ユニット20Fで照射し、これ以外の範囲を残りの灯具ユニット20A1、20A2、20C、20Dで照射するように構成される。メカ切替式集光ユニット20Fが満足すべき法規の例は、図8を参照して後述する。
多灯式前照灯20を構成する各灯具ユニットのうち、メカ切替式集光ユニット20Fにのみ、光軸調整用のエイミング機構が設けられている。図1では、エイミング支点M1〜M3が模式的に示されている。これら三つのエイミング支点のうち少なくとも二つの支点を設けることで、集光ユニット20Fの上下/左右方向のエイミング調整が可能になる。エイミング機構の構造は図4を参照して後述する。
図2は、図1中の線a−aを含み車両の前後方向に延びる平面で切断したときのハイビーム拡散ユニット20A1の平面断面図である。ハイビーム拡散ユニット20A1は、光源としての半導体発光素子(例えば発光ダイオード)52Aと、シェード54Aとを備える。
半導体発光素子52Aは、発光チップ52Aaを光軸Ax上において灯具前方へ向けるように配置した状態で、基板58を介して支持部材56に固定されている。
シェード54Aは、半導体発光素子52Aの前方近傍において光軸Axと直交する鉛直面に沿って延びる板状部材であって、その上端縁54Aaが光軸Axを水平方向に通るようにして支持部材56に固定されている。
ハイビーム拡散ユニット20A1の集光レンズ44A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構成されている。この集光レンズ44Aは、その後方側焦点F4をシェード54Aの上端縁54Aaと光軸Axとの交点に位置させるようにして光軸Ax上に配置されている。
ハイビーム拡散ユニット20A1では、半導体発光素子52Aからの出射光を集光レンズ44Aによって僅かに光軸Ax寄りに収束する略平行光にして前方へ反転照射するとともに、半導体発光素子52Aからの出射光のうち光軸Axよりも下方へ向かう光をシェード54Aにより遮蔽して、灯具前方へ上方光が照射されないように構成されている。
図3は、図1中の線d−dを含み車両の前後方向に延びる平面で切断したときのロービーム拡散ユニット20Dの側面断面図である。ロービーム拡散ユニット20Dは、光源としての半導体発光素子72と、リフレクタ74とを備える。
半導体発光素子72は、光軸Ax上において鉛直方向上方へ向けて配置されており、この状態で基板78を介して支持部材76に固定されている。
リフレクタ74は、半導体発光素子72の上方に設けられ、反射面74aを有している。この反射面74aは、光軸Axを中心軸とするとともに光軸Axにおける半導体発光素子72よりも僅かに後方の位置を焦点F5とする略回転放物面に、複数の拡散反射素子74sが縦縞状に形成されている。これらの拡散反射素子74sは、その左右拡散反射角が互いに異なる値に設定されている。リフレクタ74は、その下端部において支持部材76に固定されている。
ロービーム拡散ユニット20Dは、半導体発光素子72からの出射光をリフレクタ74によりやや下向きの左右拡散光として前方へ反射させ、透光プレート64を介してそのまま灯具前方へ照射するように構成されている。
なお、ロービーム大拡散ユニット20Cも基本的にロービーム拡散ユニット20Dと同様の構成を有するので、詳細な説明を省略する。
図4は、メカ切替式集光ユニット20Fを、図1中の線f−fを含み車両の前後方向に延びる平面で切断したときの概略縦断面図である。
図4に示すように、集光ユニット20Fは、透明のアウターカバー22と、多灯式前照灯20のランプボディ23とで区画形成された灯室24内に、灯具ユニット25を有している。灯具ユニット25は、エイミングスクリュー26aおよびエイミングナット26bで構成されるエイミング機構26、26’を介して、ランプボディ23に支持されている。エイミング機構26は、エイミングナット26bによる締め付けを調整することで灯具ユニット25の取付位置および取付角度を微調整するための機構である。エイミング調整により、灯具ユニット25の光軸Axは、車両前後方向または車両左右方向に対して変更される。なお、上側のエイミング機構26は図1中のエイミング支点M1、M2に対応し、下側のエイミング機構26’は図1中のエイミング支点M3に対応する。
灯具ユニット25は、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置された投影レンズ28と、投影レンズ28の後方側焦点Fよりも後方に配置された半導体発光素子30と、各半導体発光素子30からの光を前方に向けて光軸Ax寄りに反射するリフレクタ33と、投影レンズ28と半導体発光素子30との間に配置されてリフレクタ33からの反射光の一部および半導体発光素子30からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェード機構35と、を備えている。
投影レンズ28は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズからなり、その後方側焦点Fを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
半導体発光素子30は、発光部30aを有する白色ダイオードである。半導体発光素子30は、その照射軸Lxが灯具ユニット25の照射方向(図1中左方向)と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態でLED支持部材29に固定されている。
リフレクタ33は光軸Axを中心とする反射面33aを有して一体化された反射部材である。これら反射面33aは、アルミニウム合金や樹脂等からなるリフレクタ本体27の一部にアルミニウム蒸着等で形成された略楕円球面状の反射面である。
反射面33aは、断面形状が発光部30aの中心位置を第1焦点(F1)とすると共に投影レンズ8の後方側焦点F近傍を第2焦点とする略楕円形に設定されており、半導体発光素子30とそれぞれ向かい合うように配置されている。したがって、反射面33aは、発光部30aからの光を前方へ向けて光軸Ax寄りに集光反射させるようになっている。また、反射面33aの離心率は、鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。
リフレクタ本体27の上面にはLED支持部材29が取付固定されると共に、後面には支持フレーム31が固定されている。この支持フレーム31がエイミング機構26を介して多灯式前照灯20のランプボディ23に直接取り付けられている。支持フレーム31の後面には、ランプボディ23の背面に形成された開口部23aを通して、ヒートシンク38が突設されており、ランプボディの外部に排熱することができる。
シェード機構35は、光軸Axの下方近傍において車体幅方向に延びる水平軸線に沿って配置されると共に該水平軸線回りに回動し得るように構成された略円筒形状の部材からなる回転シェード40と、回転シェード40を回動させるアクチュエータとしての回転モータ50と、を備える。
回転シェード40の一部には切欠部42が形成されるとともに、切欠部42以外の部分は、円筒の中心を通る面で切断したときの稜線部の形状が連続的に変化するように円筒表面が形成されている。したがって、回転モータ50が回転シェード40を回転させて、投影レンズ28の後方焦点面に切欠部42またはシェードプレート上の任意の位置を移動させることで、それぞれの稜線部の形状にしたがった配光パターンが仮想鉛直スクリーン上に形成される(図6参照)。
なお、回転シェード上に、対応する配光パターン毎に異なる稜線形状を有するシェードプレートを配置してもよい。また、灯具ユニット25は、回転シェードの代わりに、モータまたはソレノイド等のアクチュエータを用いて、シェードプレートを焦点近傍の進出位置と退避位置との間で移動させる構成を備えていてもよい。
図5は、上述のように構成された多灯式前照灯20と、多灯式前照灯20における配光パターンを決定する制御装置110とを含む、車両用前照灯システム100の構成図である。
図5において、制御装置110内に示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子で実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによって様々なかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
車両検出部102は、ステレオカメラなどのカメラ108で撮影された画像フレームに対象物認識処理などの所定の画像処理を施し、自車両の前方の車両や歩行者を検出したり、走行中の道路の曲率を検出したりする。
パターン決定部104は、車両検出部102で検出された車両または歩行者の位置、または道路の曲率に基づき、最適な配光パターンを決定し、灯具制御部120に対してその配光パターンの形成を指示する。例えば、自車の前方に先行車や対向車が検出された場合には、グレアを防止するべきであると判定し、ロービーム用配光パターンやスプリット配光パターンの形成を指示する。また、自車の前方に前走車等が存在しないことが検出された場合には、運転者の視認性を向上させるべきであると判定してハイビーム用配光パターンの形成を指示する。このような制御自体は、ADB(Adaptive Driving Beam)システムとして周知であるので、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
灯具制御部120は、パターン決定部104からの指示にしたがってい、各灯具ユニットの点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する。灯具制御部120は、点消灯部122およびシェード駆動部126を含む。
点消灯部122は、ハイビーム拡散ユニット20Aの半導体発光素子52A、ロービーム大拡散ユニット20Cの光源(図示せず)、ロービーム拡散ユニット20Dの半導体発光素子72、およびメカ切替式集光ユニット20Fの半導体発光素子30を、指示された配光パターンにしたがって個別に点消灯する。
シェード駆動部126は、メカ切替式集光ユニット20F内の回転モータ50を駆動して、指示された配光パターンに対応する位置まで回転シェード40を回転させる。
車両用前照灯システム100は、自車両が走行する種々の環境において、各灯具ユニットでそれぞれ形成される配光パターンを重畳させて、最適な合成配光パターンを形成することができる。このような合成配光パターンの例について、図6を参照して説明する。なお、図6は、多灯式前照灯20の前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示している。なお、図6では、各灯具ユニットで形成される個別配光パターンに、灯具ユニットと同じ参照符号を付している。
図6(a)は、ロービーム合成配光パターンを示す。メカ切替式集光ユニット20Fでロービーム用個別配光パターン20F1を形成するとともに、ロービーム拡散ユニット20Dおよびロービーム大拡散ユニット20Cを点灯する。これにより、水平線Hの下方を広範囲で照射することができる。
図6(b)は、モーターウェイモード用合成配光パターンを示す。メカ切替式集光ユニット20Fでモーターウェイモード用合成配光パターン20F4を形成するとともに、ロービーム拡散ユニット20Dおよびロービーム大拡散ユニット20Cを点灯する。
図6(c)は、ハイビーム合成配光パターンを示す。メカ切替式集光ユニット20Fでハイビーム個別配光パターン20F2を形成するとともに、二つのハイビーム拡散ユニット20A1、20A2、ロービーム拡散ユニット20Dおよびロービーム大拡散ユニット20Cを点灯する。これにより、水平線Hの上方および下方を広範囲で照射することができる。
図6(d)は、ADB制御の実行時に、対向車が遠方に位置するときに形成されるスプリット合成配光パターンを示す。車両左側のメカ切替式集光ユニット20Fで片ハイ個別配光パターン20F3Lを、車両右側のメカ切替式集光ユニット20Fで片ハイ個別配光パターン20F3Rを形成する。さらに、二つのハイビーム拡散ユニット20A1、20A2、ロービーム拡散ユニット20Dを点灯する。これにより、対向車の両側に傾斜カットオフラインを有するスプリット合成配光パターンができ、対向車のドライバーにグレアを与えずに対向車以外の領域を広範囲で照射することができる。
図6(e)は、ADB制御の実行時に、対向車が図6(d)よりも近づいたときに形成されるスプリット合成配光パターンを示す。車両左側のメカ切替式集光ユニット20Fで片ハイ個別配光パターン20F3Lを形成し、車両右側のメカ切替式集光ユニット20Fは消灯する。さらに、二つのハイビーム拡散ユニット20A1、20A2と、ロービーム拡散ユニット20Dを点灯する。これにより、対向車の左側に傾斜カットオフラインを有し、対向車の右側はハイビーム拡散ユニット20A2でカバーするスプリット合成配光パターンが形成される。
図6(f)は、ADB制御の実行時に、対向車が図6(e)よりもさらに近づいたときに形成されるスプリット合成配光パターンを示す。車両左側のメカ切替式集光ユニット20Fで片ハイ個別配光パターン20F3Lを形成し、車両右側のメカ切替式集光ユニット20Fは消灯する。さらに、ハイビーム拡散ユニット20A1とロービーム拡散ユニット20Dとを点灯し、ハイビーム拡散ユニット20A2は消灯する。これにより対向車の左側のみに傾斜カットオフラインを有する片ハイ合成配光パターンが形成される。
図6に示したように、メカ切替式集光ユニット20Fの回転シェード40は、ロービーム用配光パターン、モーターウェイモード用配光パターン、スプリット配光パターンおよび片ハイ配光パターン内に、水平方向、垂直方向、または傾斜方向のカットオフラインを形成するように構成されている。また、上述したように、回転シェード40はその稜線部の形状が連続的に変化するような円筒表面を有するので、仮想鉛直スクリーンの中央近傍でカットオフラインの位置を連続的に変更することができる。言い換えると、メカ切替式集光ユニット20Fは、仮想鉛直スクリーンの中央近傍で高い分解能を有している。
一方、仮想鉛直スクリーンの中央近傍以外では、ハイビーム拡散ユニット20A、ロービーム大拡散ユニット20C、およびロービーム拡散ユニット20Dの点消灯により、その照射領域が変更される。言い換えると、これらの灯具ユニットの分解能は、メカ切替式集光ユニット20Fよりも低い。
図7は、メカ切替式集光ユニット20Fで形成される個別配光パターンが満足すべき法規ポイントの一例を示す。図7(a)は、メカ切替式集光ユニット20Fで形成するロービーム用個別配光パターンに関する法規ポイントであり、図7(b)は、メカ切替式集光ユニット20Fで形成するハイビーム用個別配光パターンに関する法規ポイントである。なお、以下で角度について述べる場合は、仮想鉛直スクリーン上の一点と車両前部の中点とを結ぶ線が車両の中心軸との間になす角度のことを言う。
図7(a)において、ポイントP1は、水平線より4度下方かつ垂直線より20度左方(4D−20L)の位置にあり、照度の下限値が定められている。同様に、ポイントP1は、水平線より4度下方かつ垂直線より20度右方(4D−20R)の位置にあり、照度の下限値が定められている。
ポイントP2は、水平線より1.72度下方かつ垂直線より16度左方の位置(1.72D−16L)にあり、照度の下限値が定められている。ポイントP4は、水平線より1.72度下方かつ垂直線より11度右方の位置(1,72D−11R)にあり、照度の下限値が定められている。
ポイントP3は、水平線より0.86度下方の位置(0.86D)にあり、照度の下限値が定められている。
ゾーンZは、ロービーム形成時に対向車および前走車に対してのグレアを規制するための領域であり、照度の上限値(例えば1ルクス)が定められるとともに、オーバーヘッドサインを照射するために、照度の下限値(例えば0.1ルクス)も定められている。
図7(b)において、ポイントP6は、水平線上かつ垂直線より12度左方の位置(12L)にあり、照度の下限値が定められている。同様に、ポイントP8は、水平線上かつ垂直線より12度右方の位置(12R)にあり、照度の下限値が定められている。ポイントP7は、水平線と垂直線の交点にあり、同じく照度の下限値が定められている。ポイントP9は、水平線より2.5度下方かつ垂直線より12度左方の位置(2.5D−12L)にあり、照度の下限値が定められている。同様に、ポイントP10は、水平線より2.5度下方かつ垂直線より12度右方の位置(2.5D−12R)にあり、照度の下限値が定められている。
上記の法規の全てまたは大半をメカ切替式集光ユニット20Fのみで満たすように構成することで、メカ切替式集光ユニット20F以外の灯具ユニットの照射範囲や照度に対する制限が少なくなるので、これらの形状、サイズ、および前照灯内での配置の自由度が高まる。
続いて、ADB制御時の、従来の多灯式前照灯と本実施形態に係る多灯式前照灯における合成配光パターンの変化について説明する。
図8(a)は、従来の点消灯方式の多灯式前照灯200の概略正面図である。多灯式前照灯200は、ハイビーム拡散ユニット210A1、210A2と、ハイビーム集光ユニット210Bと、ロービーム大拡散ユニット210Cと、ロービーム拡散ユニット210Dと、ロービーム集光ユニット210Eと、を含む。
図8(b)は、多灯式前照灯200の各灯具ユニットで形成される配光パターンの一例を示す図である。なお、以下の図では、各灯具ユニットとその照射範囲に同一の参照符号を付している。
図示するように、多灯式前照灯200では、ハイビーム集光ユニット210Bがハイビームの中心領域を照射し、ロービーム集光ユニット210Eがロービームの中心領域を照射するように構成される。ハイビーム拡散ユニット210A1、210A2、ロービーム大拡散ユニット210C、ロービーム拡散ユニット210Dは、図1で説明したものと同様である。
図8(c)は、従来のスイブル方式の多灯式前照灯300の概略正面図である。多灯式前照灯300は、ハイビーム拡散ユニット310A1、310A2と、スイブル切替ユニット310Bと、ロービーム大拡散ユニット310Cと、ロービーム拡散ユニット310Dと、ロービーム集光ユニット310Eと、を含む。スイブル切替ユニット310Bは、左右方向に光軸をスイブル可能に構成されている。
図8(d)は、多灯式前照灯300の各灯具ユニットで形成される配光パターンの一例を示す図である。図示するように、多灯式前照灯300では、スイブル切替ユニット310Bがハイビームの中心領域を照射し、ロービーム集光ユニット310Eがロービームの中心領域を照射するように構成される。ハイビーム拡散ユニット310A1、310A2は、ハイビーム領域を広範囲に照射する。ロービーム大拡散ユニット310C、ロービーム拡散ユニット310Dは、図1で説明したものと同様である。
図8(e)は、従来の回転シェード方式の多灯式前照灯400の概略正面図である。多灯式前照灯400は、ハイビーム拡散ユニット410A1、410A2と、ハイビーム集光ユニット410Bと、ロービーム大拡散ユニット410Cと、ロービーム拡散ユニット410Dと、回転シェード切替ユニット410Eと、を含む。回転シェード切替ユニット410Eは、複数枚のシェードを切り替えて配光パターンを変更可能に構成されている。
図8(f)は、多灯式前照灯400の各灯具ユニットで形成される配光パターンの一例を示す図である。図示するように、多灯式前照灯400では、ハイビーム集光ユニット410Bがハイビームの中心領域を照射し、回転シェード切替ユニット410Eがロービームの中心領域を照射するように構成される。ハイビーム拡散ユニット410A1、410A2は、ハイビーム領域を広範囲に照射する。ロービーム大拡散ユニット410C、ロービーム拡散ユニット410Dは、図1で説明したものと同様である。
図9は、ADB制御実行時に、(a)点消灯方式の多灯式前照灯200、(b)スイブル方式の多灯式前照灯300、(c)回転シェード方式の多灯式前照灯400、および(d)本実施形態に係る多灯式前照灯20でそれぞれ形成される合成配光パターンを比較した図である。なお、図9における多灯式前照灯20の合成配光パターンは、図6(d)〜(f)に示したものと同じである。
まず、図9(a1)〜(a3)を参照して、点消灯方式の多灯式前照灯200では、各灯具ユニットの点消灯のみで前走車または対向車の位置変化に対応しなければならない。そのため、例えば対向車が遠方にある場合(a1)は、ハイビーム拡散ユニット210A1,210A2を点灯し、ハイビーム集光ユニット210Bを消灯することで対向車へのグレアを防止する。対向車が中距離にある場合(a2)も同様である。対向車が近距離にまで来ると、さらにハイビーム拡散ユニット210A2を消灯することで対向車へのグレアを防止する。
図9(a1)〜(a3)から分かるように、点消灯方式の多灯式前照灯200でADB制御を行うと、水平方向の分解能(すなわち水平方向の照射範囲面積の変化の幅)が非常に粗くなってしまう。分解能を上げるためには、ハイビーム拡散ユニットの数を増加させる必要があるが、これにつれてコストも増大する。
続いて、図9(b1)〜(b3)を参照して、スイブル方式の多灯式前照灯300では、左側および右側の多灯式前照灯のスイブル切替ユニット310Bが照射領域左右方向にスイブルさせて前走車または対向車の位置変化に対応する。例えば、対向車が遠方から近距離に近づくにつれて、左右のスイブル切替ユニットの照射領域310BL、310BRが右方向にスイブルされる。このとき、スイブルの速度が対向車の接近速度に追いつけずスイブルが遅れると、図9(b3)に示すように、対向車のドライバーにグレアを与えてしまう。また、スイブル切替ユニット310B内にスイブル用モータを設ける必要があるので、意匠上の制約が大きいという問題もある。
最後に、図9(c1)〜(c3)を参照して、回転シェード方式の多灯式前照灯400では、左側および右側の多灯式前照灯の回転シェード切替ユニット410Eがシェードの形状を切り替えることで、前走車または対向車の位置変化に対応する。図9(c1)に示すように、対向車が遠距離にある場合には、左右の回転シェード切替ユニット410EL、410ERでスプリット配光パターンを形成し、対向車が近距離にある場合には、図9(c3)に示すように、左右の回転シェード切替ユニット410EL、410ERで片ハイ配光パターンを形成する。このとき、回転シェードの切替速度が対向車の接近速度に追いつけないと、図9(c2)に示すように、対向車のドライバーにグレアを与えてしまうおそれがある。また、回転シェード方式では、左右方向の前走車の移動に追従可能な範囲が限定される(例えば、左右それぞれ5度程度)という問題もある。
これらに対し、本実施形態に係る多灯式前照灯20では、図9(d1)に示すように、対向車が遠距離にある場合には、車両左側および右側のメカ切替式集光ユニット20FL、20FRでスプリット合成配光パターンを形成するが、対向車が中距離にある場合には、図9(d2)に示すように、車両左側のメカ切替式集光ユニット20FLと、ハイビーム拡散ユニット20A2とで合成配光パターンを形成する。対向車が近づいてきたら、ハイビーム拡散ユニット20A2を消灯することで、片ハイ合成配光パターンを形成することができる。図9(d2)から(d3)への切替がハイビーム拡散ユニット20A2の消灯のみで実現できるので、スイブル方式や回転シェード方式のように追従が遅れるおそれが非常に少ない。また、左右方向の追従可能な範囲も広くなる。
以上説明したように、本実施形態に係る多灯式前照灯では、配光パターン内のカットオフラインの位置を細かく切り替えることができる(すなわち分解能が高い)メカ切替式の集光ユニットによって、高光度が要求される仮想鉛直スクリーンの中央付近を照射し、点消灯により迅速に照射領域を切替可能な灯具ユニットによって周辺領域を照射するようにした。この構成により、周辺領域では、ADB制御の実行時に迅速な照射領域の変更に対応する一方で、中央付近では、前走車位置の変化に対して細かく照射領域を追従させることが可能になる。
また、メカ切替式の集光ユニットに、各国の法規で様々な規制がある仮想鉛直スクリーンの中央近傍をメカ切替式の集光ユニットで照射するようにすることで、これ以外の各灯具ユニットの照射範囲や照度に対する制限を少なくすることができる。したがって、メカ切替式集光ユニット以外の灯具ユニットのコストダウンが可能になり、形状、サイズ、前照灯内での配置の自由度が高まる。
また、本実施形態によると、多灯式前照灯を構成する灯具ユニットのうち、配光法規に影響が大きい照射領域(すなわちロービーム/ハイビームで照射される領域)を一灯でカバーするメカ切替式集光ユニットを設け、このメカ切替式集光ユニットのみに上下方向または左右方向の光軸調整を可能にするエイミング構造を設けるようにした。これにより、ロービーム/ハイビームの光軸調整をする際に、メカ切替式集光ユニットのみを調整すればよいので、調整が容易になる。また、これ以外の各灯具ユニットに光軸調整機能を設けなくてよいため、各灯具ユニットのコストダウン、サイズダウンが可能になり、形状および前照灯内での配置の自由度が高まる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わせされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
実施の形態では、分解能が高い第1灯具ユニットとして、回転シェードを利用するメカ切替式集光ユニットについて説明したが、投影レンズの焦点近傍の進出位置と退避位置との間でシェードプレートを移動させる構成の灯具ユニットを使用してもよいし、MEMSや液晶シャッターで照射領域を変化させる構成の灯具ユニットを使用してもよい。
実施の形態では、メカ切替式集光ユニットにのみ、光軸調整用のエイミング機構を設けることを説明したが、エイミング機構の代わりに、周知のレベリング機構またはスイブル機構をメカ切替式集光ユニットにのみ設けて光軸調整を行うようにしてもよい。
20 多灯式前照灯、 20A ハイビーム拡散ユニット、 20C ロービーム大拡散ユニット、 20D ロービーム拡散ユニット、 20F メカ切替式集光ユニット、 26 エイミング機構、 26a エイミングスクリュー、 26b エイミングナット、 40 回転シェード、 100 車両用前照灯システム、 102 車両検出部、 104 パターン決定部、 120 灯具制御部、 122 点消灯部、 126 シェード駆動部。

Claims (5)

  1. 第1ランプユニットによる照射と第2ランプユニットによる照射とを組み合わせてロービーム配光機能およびハイビーム配光機能を実現するように構成された車両用前照灯であって、
    前記第1ランプユニットのみに光軸調整構造が設けられる
    ことを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記第1ランプユニットによる照射領域が、前記第2ランプユニットによる照射領域よりも高光度であるか、車両前方に配置される仮想鉛直スクリーンの中央近傍を含むことを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。
  3. 前記第2ランプユニットが車両用前照灯のランプボディに直接取り付けられ、該第2ランプユニットの光源のヒートシンクがランプボディ外に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用前照灯。
  4. 前記第1ランプユニットは、少なくともロービーム用配光パターンのカットオフラインの位置を連続的に変更可能に構成され、
    前記第2ランプユニットは、照射領域を段階的に変更可能に構成される
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車両用前照灯。
  5. 前記第1ランプユニットによる照射領域が、ハイビーム配光機能の実現時に照射すべき領域とロービーム配光機能の実現時に照射すべき領域の両方を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用前照灯。
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