JP2015011772A - 発光装置、車両用前照灯システム - Google Patents
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Abstract
【課題】配光エリアが切り替わる際の視覚的な違和感を軽減することが可能な技術を提供する。
【解決手段】光源を含んで構成される車両用灯具であって、この光源は、第1方向に沿って配列されており、各々が発光及び消灯を制御するための制御端子を有する複数の発光部30を備え、複数の発光部は、各々の第1方向の幅が、所定の基準位置に対応する1つの発光部において最も小さく、当該基準位置から第1方向に沿って両側にそれぞれ遠くなるほど大きい。
【選択図】図4
【解決手段】光源を含んで構成される車両用灯具であって、この光源は、第1方向に沿って配列されており、各々が発光及び消灯を制御するための制御端子を有する複数の発光部30を備え、複数の発光部は、各々の第1方向の幅が、所定の基準位置に対応する1つの発光部において最も小さく、当該基準位置から第1方向に沿って両側にそれぞれ遠くなるほど大きい。
【選択図】図4
Description
本発明は、車両の前照灯による照射状態を制御する技術に関する。
夜間に車両を走行させる際に、運転者は、基本的に前照灯によりハイビームを照射させることにより車両の前方を確認し、必要に応じてロービームに切り換えるが、切り替えの煩わしさや道路環境によりロービームを用いる場合も多い。このとき、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車両や先行車両(以下、これらを「前方車両」という。)にグレアを与えるおそれがある。このため近年では、自車両に搭載されたカメラによって前方車両を撮影して得られる画像を用いて前方車両のランプ(テールランプまたはヘッドランプ)の位置を検出し、前方車両の位置が遮光範囲となるようにしてハイビームの照射パターンを制御する配光制御技術が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、前方車両へのグレアを抑制するとともに歩行者の早期発見や遠方視認性の向上を図ることができる。
上記した配光制御は、例えば複数の発光素子(LED)を備えた光源を用いて各発光素子を個別に点灯および消灯させ、この光源から出射する光を投影レンズによって拡大投影することにより実現できる。この構成によれば、各発光素子のうち、遮光範囲としたい配光エリアに対応する発光素子を消灯させて他の発光素子は点灯させる制御を行うことができるので、上記した配光制御を比較的容易に実現することができる。
ところで、従来の光源は、各発光素子のチップサイズが同一であり、かつ各発光素子が等間隔で配列されているため、各発光素子から出射する光を投影して得られる配光エリアの幅も同一幅で等間隔に配列される。この場合に、例えば、制御装置のコスト等の兼ね合いで点灯制御を可能な発光素子の数が少なくなる場合には各配光エリアの幅が比較的に広くなる。このため、前方車両の位置の変化に伴って点灯対象となる配光エリアが切り替わる際に、視覚的には光の移動が滑らかではなく運転者等に違和感を生じさせる場合があった。
本発明に係る具体的態様は、配光エリアが切り替わる際の視覚的な違和感を軽減することが可能な技術を提供することを目的の1つとする。
本発明に係る一態様の車両用灯具は、光源を含んで構成される車両用灯具であって、(a)この光源は、第1方向に沿って配列されており、各々が発光及び消灯を制御するための制御端子を有する複数の発光部、を備え、(b)複数の発光部は、各々の第1方向の幅が、所定の基準位置に対応する1つの発光部において最も小さく、当該基準位置から第1方向に沿って両側にそれぞれ遠くなるほど大きい、ことを特徴とする。
上記構成によれば、複数の発光部の幅が基準位置に近いほど小さく遠いほど大きいので、これら発光部から出射する光がレンズ等によって自車両前方へ投影されるように車両用灯具を車両に取り付けることで、配光制御の際に自車両前方の中央付近においてより幅の狭くなる配光エリアを設定することが可能となる。このため、運転者等による視認頻度が相対的に高い自車両前方の中央付近において配光エリアが切り替わる際の視覚的な光の移動がより小さくなり、運転者等における違和感を軽減することが可能になる。
上記の車両用灯具において、複数の発光部の各々の幅は、等比間隔で基準位置から遠くなるほど大きくなるように設定されていることも好ましい。
上記の車両用灯具において、光源は、共通電極、複数の個別電極、共通電極と複数の個別電極の間に配置される発光層を有しており、複数の個別電極の各々に対応する領域の各々が複数の発光部に相当する、ことも好ましい。
上記の車両用灯具においては、複数の個別電極の各々の幅が複数の発光部の各々の第1方向の幅に対応することも好ましい。
本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記した何れかの車両用灯具と、この車両用灯具を制御する点灯制御装置と、を含んで構成される車両用前照灯システムである。
上記構成によれば、運転者等による視認頻度が相対的に高い自車両前方の中央付近において配光エリアが切り替わる際の視覚的な光の移動がより小さくなり、運転者等における違和感を軽減することが可能になる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。図1に示す車両用前照灯システムは、自車両の前方の空間(対象空間)を撮像して得られる画像に基づいて配光パターンを設定して光照射を行うものであり、カメラ10、車両検出部11、制御部12、一対のランプユニット(車両用灯具)20R、20Lを含んで構成されている。
カメラ10は、自車両の所定位置(例えば室内バックミラー付近)に設置されており、自車両の前方の空間を撮影し、その画像(画像データ)を出力する。
車両検出部11は、カメラ10から出力される画像データを用いて所定の画像処理を行うことにより、前方車両の位置を検出し、その位置情報を制御部12へ出力する。ここでいう「前方車両」とは、先行車両または対向車両である。この車両検出部11は、例えばCPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現される。この車両検出部11は、例えばカメラ10と一体に構成されている。なお、車両検出部11の機能は制御部12において実現されてもよい。
制御部12は、例えばCPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現されるものであり、機能ブロックとしての光照射範囲設定部14および配光制御部15を備える。
光照射範囲設定部14は、車両検出部11によって検出される前方車両の位置に応じた光照射範囲を設定する。具体的には、光照射範囲設定部14は、前方車両の存在する領域を光の非照射範囲としてそれ以外を光の照射範囲として設定する。
配光制御部15は、光照射範囲設定部14によって設定される光の照射範囲および非照射範囲に基づいてその配光パターンに応じた配光制御信号を生成し、各ランプユニット20R、20Lへ出力する。
ランプユニット20Rは、自車両の前方右側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、点灯回路21およびLED光源22を有する。同様に、ランプユニット20Lは、自車両の前方左側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、点灯回路21およびLED光源22を有する。
点灯回路21は、配光制御部15から出力される制御信号に基づいて、LED光源22に含まれる複数のLED(発光ダイオード)に対して駆動信号を供給することにより、各LEDを選択的に点灯させる。
LED光源22は、複数のLEDを備えており、点灯回路21から供給される駆動信号に基づいて複数のLEDが選択的に点灯する。このLED光源22は、複数のLEDをそれぞれ独立に点灯させ、かつその光強度(明るさ)を制御することが可能である。
図2は、ランプユニットの光学的な構成を示す模式図である。図2に示すように、ランプユニット20R(または20L)は、上記したLED光源22とその前面に配置されたレンズ(投影レンズ)23を備えており、LED光源22から出射する光がレンズ23によって前方へ投影されることでハイビーム、ロービーム等や発光エリアの照射領域制御(ADB:Adaptive Driving Beam)の光が形成される。
図3(A)は、LED光源の構造を模式的に示す平面図である。図3(A)に示すように、LED光源22は、x方向(本例では図中の左右方向)に配列された複数の発光部30を備えている。各発光部30は、相互間に隙間を有して互いに分離している。また、各発光部30は、所定の基準位置Mから遠ざかるほどに幅(x方向の長さ)が大きくなっている。本例では、各発光部30の幅は、等比間隔で基準位置Mから遠ざかるほどに大きくなるように設定されている。本例では、各発光部30のy方向(本例では図中の上下方向)の長さは、いずれの発光部30においても同一である。
図3(B)は、LED光源の構造を模式的に示す断面図である。図示のようにLED光源22は、n型GaN層31と、この上側に積層されたInGaN/GaN発光層32と、この上側に積層されたp型GaN層33と、この上側に設けられた複数の個別電極34と、n型GaN層31に接続された共通電極35を備える。本例の各個別電極34は、p型GaN膜をパターニングして構成されている。また、共通電極35は、n型GaN膜をパターニングして構成されている。本例において、各個別電極34の幅(x方向の長さ)は、上記した各発光部30の幅に対応している。各個別電極34の幅は、p型GaN膜をパターニングする際に決めることができる。
図4(A)は、LED光源の発光部の一実施例を示す模式的な平面図である。図4(B)は、LED光源の発光部の他の実施例を示す模式的な平面図である。図4(C)は、LED光源の発光部の比較例を示す模式的な平面図である。
図4(A)に示す実施例(以下「実施例1」)のLED光源22は、9個の発光部30a〜30iを有しており、それらの全体幅Wが4.2mmで長さLが0.8mmである。9個の発光部30a等は、発光部30aの位置を基準位置として、そこから遠ざかるほどに幅が大きくなっている。具体的には、発光部30aの右方向へ配列されている各発光部は、発光部30b、発光部30c、発光部30d、発光部30eの順に幅が大きくなっている。同様に、発光部30aの左方向へ配列されている各発光部は、発光部30f、発光部30g、発光部30h、発光部30iの順に幅が大きくなっている。
この実施例1においても、各発光部30a等の幅は等比間隔で設定されている。実施例1では、最も幅の小さい発光部30aは、その幅が180μmに設定されている。それにより、車両の中央前方に照射/消光域(配光エリア)を設ける際の遠視野視角を0.22°にすることができる。この場合、車両から100m前方における路面の最小照射幅は40cmであり、かつ路面の最小照射調整幅も40cmである。そして、車両の中央前方から側方へ向かって照射あるいは消光する遠視野視角が等比的に増加する。この照射/消光域幅は、最も狭い発光部30aで180μm、最も広い発光部30e、30iのそれぞれで460μmである。本実施例1では照射/消光域の幅と素子分割幅が等しい。
図4(C)に示す比較例のLED光源は、実施例1と同じく9個の発光部130a〜130iを有しているが、各発光部130a等の幅がいずれも同一(等間隔)に設定されている。具体的には、各発光部130a等の幅はすべて460μmに設定されている。この場合、遠視野視角は0.57°が最小値であり、車両から100m前方における路面の最小照射幅は100cm、最小照射調整幅も100cmである。このような比較例との対比では、実施例1のLED光源22は、制御すべき発光部の数、換言すれば制御すべき個別電極の数を増加することなく同数に保ちつつ、基準位置に近いほど配光制御の空間分解能を高めることができる。この基準位置を自車両の中央前方に対応させることにより、自車両の中央前方における配光制御の際に遮光範囲の切り替わり時における違和感を低減できる。
図4(B)に示す実施例(以下「実施例2」)のLED光源22は、31個の発光部30を有しており、それらの全体幅Wは4.2mm、長さLは0.8mmである。この実施例2においても、31個の発光部30は、中央の1つの発光部30の位置を基準位置として、そこから遠ざかるほどに幅が大きくなっている。上記した実施例1との比較では、各発光部30の幅が等比間隔で設定されている点は同じであるが、各発光部30の幅がより小さく設定されている。具体的には、最も幅の小さい発光部30は、その幅が40μmに設定されている。
このLED光源22を点灯制御する際に、例えば、照射/消光域の幅と素子分割幅を一致させずに、照射/消光域の幅を大きく設定したとする。具体的には、上記した実施例1と同様に照射/消光域の幅を180μmに設定したとする。この場合、車両の中央前方に照射/消光域を設ける際の遠視野視角は同様に0.22°となる。そして、車両から100m前方における路面の最小照射幅は40cmである。しかし、各発光部30の幅がより小さくなっているので、路面の最小照射調整幅は8cmとより小さくなる。このため、実施例1と比較して配光制御の空間分解能がさらに高まるので、より細かな点灯制御が可能となる。例えば、消光領域を左から右へ移動させたい場合には、ある時点での消光領域中の最も左側の発光部を点灯させるとともに最も右側の発光部を消灯させるように順次点灯制御する。これにより、比較例あるいは実施例1に比べてもより滑らかな移動効果が得られ、運転者等への違和感をより軽減することができる。
このように、本実施形態によれば、複数の発光部の幅が基準位置に近いほど小さく遠いほど大きいので、これら発光部から出射する光がレンズ等によって自車両前方へ投影されるように車両用灯具を車両に取り付けることで、配光制御の際に自車両前方の中央付近においてより幅の狭くなる配光エリアを設定することが可能となる。このため、運転者等による視認頻度が高い自車両前方の中央付近において配光エリアが切り替わる際の視覚的な光の移動がより小さくなり、運転者等における違和感を軽減することが可能になる。
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態においては歩行者や前方車両の位置情報が角度によって得られていたが、これらの位置情報が二次元座標によって表されていてもよい。また、上記した実施形態ではハイビームを照射するためのLED光源の構成について説明したが、このLED光源はさらにロービームを照射するための構成を備えていてもよい。
10:カメラ
11:車両検出部
12:制御部
14:光照射範囲設定部
15:配光制御部
20R、20L:ランプユニット
21:点灯回路
22:LED光源
23:レンズ
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30i:発光部
31:n型GaN層
32:InGaN/GaN発光層
33:p型GaN層
34:個別電極
35:共通電極
11:車両検出部
12:制御部
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15:配光制御部
20R、20L:ランプユニット
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31:n型GaN層
32:InGaN/GaN発光層
33:p型GaN層
34:個別電極
35:共通電極
Claims (5)
- 光源を含んで構成される車両用灯具であって、
前記光源は、第1方向に沿って配列されており、各々が発光及び消灯を制御するための制御端子を有する複数の発光部、を備え、
前記複数の発光部は、各々の前記第1方向の幅が、所定の基準位置に対応する1つの発光部において最も小さく、当該基準位置から前記第1方向に沿って両側にそれぞれ遠くなるほど大きい、
車両用灯具。 - 前記複数の発光部の各々の前記幅は、等比間隔で前記基準位置から遠くなるほど大きくなるように設定されている、請求項1に記載の車両用灯具。
- 前記光源は、共通電極、複数の個別電極、前記共通電極と前記複数の個別電極の間に配置される発光層を有しており、前記複数の個別電極の各々に対応する領域の各々が前記複数の発光部に相当する、
請求項1又は2に記載の車両用灯具。 - 前記複数の個別電極の各々の幅が前記複数の発光部の各々の前記第1方向の幅に対応する、請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用灯具。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の車両用灯具と、
前記車両用灯具を制御する点灯制御装置と、
を含む、車両用前照灯システム。
Priority Applications (3)
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