JP2015011772A - 発光装置、車両用前照灯システム - Google Patents

発光装置、車両用前照灯システム Download PDF

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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

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。
特許第４６２４２５７号公報
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。
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３（Ａ）は、ＬＥＤ光源の構造を模式的に示す平面図である。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。
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

Claims (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
JP2013134076A 2013-06-26 2013-06-26 発光装置、車両用前照灯システム Pending JP2015011772A (ja)

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