JP2015064963A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光エネルギーを利用可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具１は、光源１０と、入射した光を灯具前方に投影する投影レンズ５０と、光源１０からの光源光を投影レンズ５０に向けて反射するオン状態と、光源光を投影レンズ５０外に向けて反射するオフ状態とを個別に切り替え可能な複数のマイクロミラーが配列されてなる光学素子アレイ３０と、投影レンズ５０を通過してオフにあるマイクロミラーで反射した太陽光を受光する太陽電池６０とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特にＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)ミラーアレイ等の光学素子アレイを用いた車両用灯具に関する。

特許文献１には、光源と、光源からの光を反射することによって配光を制御するＭＥＭＳミラーアレイと、集光レンズとを備えた配光可変ライトが開示されている。この配光可変ライトは、ＭＥＭＳミラーアレイが備える複数のマイクロミラーのそれぞれをオン／オフ制御することで、所望の配光パターンを形成している。

特開２０１１−８１９７５号公報

ところで、近年、例えば車体のルーフにソーラーパネルを設けるなど、太陽光エネルギーの利用が進んできている。しかしながら、車両用灯具における太陽光エネルギーの利用に関しては依然として改善の余地がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽光エネルギーを利用可能な車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、光源と、入射した光を灯具前方に投影する投影光学部材と、光源からの光源光を投影光学部材に向けて反射する第１状態と、光源光を投影光学部材外に向けて反射する第２状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイと、投影光学部材を通過して第２状態にある光学素子で反射した太陽光を受光する太陽光受光部材とを備える。

太陽光受光部材は、太陽光を電力に変換する太陽電池であってもよい。

当該車両用灯具が灯具前方に光を照射しないとき、光学素子アレイの少なくとも一部の光学素子は、第２状態に維持されてもよい。

光学素子アレイの各光学素子は、給電時に第１状態となり、非給電時に第２状態となってもよい。

太陽光受光部材は、光源から離間した位置に配置されてもよい。

本発明によれば、太陽光エネルギーを利用可能な車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用灯具における太陽光の受光を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、光源１０と、第１リフレクタ２０と、第２リフレクタ２２と、光学素子アレイ３０と、光吸収部材４０と、投影レンズ５０と、太陽電池６０とが収容される。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。

光源１０は、ＬＥＤ、半導体レーザ、バルブなどであってよい。光源１０は、第１リフレクタ２０に向けて光（以下「光源光」と呼ぶ）を照射するよう配置される。第１リフレクタ２０は、曲面状の反射面２０ａを有する。第１リフレクタ２０は、光源１０からの光源光を光学素子アレイ３０に向けて反射する。図１に示すように、光源１０および第１リフレクタ２０は、灯室３内の高さ方向略中央に配置された投影レンズ５０の下方に設けられている。

本実施形態の光学素子アレイ３０は、複数のマイクロミラーがアレイ状に配列されたＭＥＭＳミラーアレイである。各マイクロミラーは、制御部３００からの給電の有無に応じて２種類の傾斜角度を切り替えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは公知であるので、本明細書ではその詳細な構造については説明を省略する。

本実施形態において、光学素子アレイ３０の各マイクロミラーは、第１リフレクタ２０からの光源光を投影レンズ５０に向けて反射する傾斜角度の状態（以下「オン状態」と呼ぶ）と、第１リフレクタ２０からの光源光を投影レンズ５０外に向けて反射する傾斜角度の状態（以下「オフ状態」と呼ぶ）とを個別に切り替え可能である。オン状態とオフ状態とでは、マイクロミラーの傾斜角度が異なり、従って光源光の反射方向が異なる。

図１には、一例として、光学素子アレイ３０が有する２つのマイクロミラー（第１マイクロミラー３０ａおよび第２マイクロミラー３０ｂ）が図示されている。図１において、第１マイクロミラー３０ａはオン状態にあり、第２マイクロミラー３０ｂはオフ状態にある。

第１リフレクタ２０から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、オン状態にある第１マイクロミラー３０ａで反射した光源光ＶＬ１は、光学素子アレイ３０の灯具前方側に配置された投影レンズ５０の入射面５０ａに入射する。一方、第１リフレクタ２０から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、オフ状態にある第２マイクロミラー３０ｂで反射した光源光ＶＬ２は、投影レンズ５０の入射面５０ａには入射せず、投影レンズ５０から外れた位置に配置された光吸収部材４０により吸収される。光吸収部材４０は、灯室３内で光源光が不要に乱反射するのを防止するための設けられる。光吸収部材４０は、光吸収性樹脂を用いて形成されてよい。

投影レンズ５０は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなり、投影レンズ５０の後方焦点を含む後方焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ５０は、その後方焦点が車両用灯具１の光軸上、且つ光学素子アレイ３０の光出射面（すなわち、ＭＥＭＳミラーアレイの反射面）の近傍に位置するように配置される。従って、投影レンズ５０は、その入射面５０ａに入射した光学素子アレイ３０からの光を、所定の配光パターンを形成するために灯具前方に投影する。本実施形態では、投影レンズ５０から投影された光は、種々のハイビーム用配光パターンを形成可能である。投影されるハイビーム配光パターンについては後述する。

本実施形態に係る車両用灯具１において、第２リフレクタ２２および太陽光受光部材としての太陽電池６０は、太陽光エネルギーを利用するために設けられている。図１に示すように、第２リフレクタ２２および太陽電池６０は、投影レンズ５０の上方に設けられている。第２リフレクタ２２は、曲面状の反射面２２ａを有する。第２リフレクタ２２および太陽電池６０については後述する。

光源１０の出射強度調節および光学素子アレイ３０の各マイクロミラーの傾斜角度の制御は、制御部３００により実行される。制御部３００は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部３００は、図１では灯室３外に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部３００は、撮像装置３１２に接続された画像処理装置３１０、図示しないライトスイッチ等からの信号を受信する。そして、制御部３００は、受信した信号に応じて、光源１０および光学素子アレイ３０に各種の制御信号を送信する。

図２〜図４は、本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。図２〜図４では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方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た配光パターンを示している。

光学素子アレイ３０上の略楕円状領域内に位置するマイクロミラーがオン状態とされ、該略楕円状領域外に位置するマイクロミラーがオフ状態とされると、オン状態のマイクロミラーで反射した光が投影レンズ５０を介して灯具前方に照射される。これにより、図２に示すように、略楕円形状のハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。

また、車両用灯具１は、略楕円状領域内に位置するマイクロミラーの一部をオン状態とし、残部をオフ状態とすることで、所望の形状の配光パターンを形成することができる。例えば、図３に示すように、水平線Ｈより上方且つ左側に光照射領域を有し、右側に遮光領域が形成された、いわゆる左片ハイ用配光パターンＰＨＬを形成することができる。また、左片ハイ用配光パターンＰＨＬに限らず、右片ハイ用配光パターンや、水平線Ｈより上方の中央部に遮光領域を有し、この遮光領域の水平方向両側に光照射領域を有するいわゆるスプリット配光パターン等も形成することができる。

また、図４に示すように、車両用灯具１は、ハイビーム用配光パターンＰＨにおける他車両や歩行者と重なる領域に、遮光領域Ｓを形成することができる。これにより、他車両や歩行者にグレアを与えるおそれの低減と、運転者の視認性の向上との両立を図ることができる。図４では、対向車と重なる位置に遮光領域Ｓが形成されたハイビーム用配光パターンＰＨを図示している。遮光領域Ｓは、例えば次のようにして形成することができる。

すなわち、画像処理装置３１０は、カメラ等の撮像装置３１２で撮像された画像データを取得し、画像処理を施す。これにより、画像処理装置３１０は、画像データ中に含まれる車両や歩行者を特定し、これらの位置を検出する。車両や歩行者を特定する技術や位置を検出する技術は公知であるため説明を省略する。検出された車両や歩行者の位置情報は制御部３００に送られる。制御部３００は、車両や歩行者の位置情報を用いて、ハイビーム用配光パターンＰＨにおける車両や歩行者の存在位置に遮光領域Ｓを形成するよう、光学素子アレイ３０を制御する。制御部３００は、光学素子アレイ３０上の略楕円状領域外に位置するマイクロミラーと、略楕円状領域内に位置するマイクロミラーのうち遮光領域Ｓに対応するマイクロミラーとをオフ状態とし、該略楕円状領域内に位置する他のマイクロミラーをオン状態とする。これにより、ハイビーム用配光パターンＰＨ中に遮光領域Ｓが形成される。

図５は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１における太陽光の受光を説明するための図である。本実施形態では、車両用灯具１が灯具前方に光を照射しないとき（例えば昼間時等）、光学素子アレイ３０の全てのマイクロミラーは、オフ状態に維持される。図５には、第１マイクロミラー３０ａおよび第２マイクロミラー３０ｂがオフ状態に維持された様子が図示されている。光学素子アレイ３０におけるオフ状態のマイクロミラーは、灯室３内に入射して投影レンズ５０を通過した後、光学素子アレイ３０に入射した太陽光ＳＬを、第２リフレクタ２２に向けて反射する。第２リフレクタ２２は、光学素子アレイ３０からの太陽光を、太陽電池６０に向けて反射する。太陽電池６０は、光学素子アレイ３０で反射した太陽光を受光し、太陽光を電力に変換する。太陽電池６０にて発生した電力は、蓄電装置（図示せず）に蓄えられ、車両に搭載された種々の電子機器に利用される。この蓄電装置は、灯室３内に設けられてもよいし、灯室３外に設けられてもよい。このように、本実施形態に係る車両用灯具１においては、オフ状態のマイクロミラーを利用して太陽光を太陽電池６０に導くことで、太陽光エネルギーを利用することができる。

光学素子アレイ３０の各マイクロミラーは、制御部３００から給電されたときにオン状態となり、制御部３００から給電されないときにオフ状態となるように構成されることが好ましい。例えば、マイクロミラーをオフ状態の傾斜角度に付勢する付勢手段と、制御部３００から供給された電力を用いて、付勢力に抗してマイクロミラーをオン状態の傾斜角度に動かす駆動手段とを各マイクロミラーに対し設けてもよい。このような構成とすることで、光学素子アレイ３０のマイクロミラーをオフ状態に維持するための電力が不要となるので、省電力化を図ることができる。

本実施形態では、光源１０は投影レンズ５０よりも下方に設けられ、太陽電池６０は投影レンズ５０よりも上方に設けられている。すなわち、光源１０と太陽電池６０は、互いに離間した位置に配置されている。このように光源１０と太陽電池６０とが離間している場合、光学素子アレイ３０のオフ状態のマイクロミラーで反射した太陽光が光源１０に当たるのを防ぐことができるので、光源１０を保護することができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施形態では、車両用灯具が灯具前方に光を照射しないとき、光学素子アレイの全てのマイクロミラーがオフ状態に維持されるが、光学素子アレイの一部のマイクロミラーがオフ状態に維持されてもよい。この場合も、オフ状態のマイクロミラーを利用して太陽光を太陽電池に導くことができる。

また、上述の実施形態では、太陽光受光部材として太陽電池を例示したが、太陽光受光部材は太陽電池に限定されず、例えば、太陽光を集光し、その熱で蒸気発電する太陽熱発電装置であってもよい。

また、上述の実施形態では、光学素子アレイからの反射光を灯具前方に投影する投影光学部材として投影レンズを例示したが、投影光学部材は投影レンズに限られず、例えばリフレクタであってもよい。

また、上述の実施形態では、第２リフレクタを用いて光学素子アレイからの太陽光を太陽電池に反射する構成としたが、第２リフレクタの位置に太陽電池を配置し、光学素子アレイからの太陽光を直接太陽電池が受光するように構成してもよい。

１ 車両用灯具、 ３ 灯室、 ４ 透光カバー、 １０ 光源、 ２０ 第１リフレクタ、 ２２ 第２リフレクタ、 ３０ 光学素子アレイ、 ４０ 光吸収部材、 ５０ 投影レンズ、 ６０ 太陽電池、 ３００ 制御部。

Claims (5)

1. 光源と、
   入射した光を灯具前方に投影する投影光学部材と、
   前記光源からの光源光を前記投影光学部材に向けて反射する第１状態と、前記光源光を前記投影光学部材外に向けて反射する第２状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイと、
   前記投影光学部材を通過して前記第２状態にある前記光学素子で反射した太陽光を受光する太陽光受光部材と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記太陽光受光部材は、太陽光を電力に変換する太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 当該車両用灯具が灯具前方に光を照射しないとき、前記光学素子アレイの少なくとも一部の光学素子は、前記第２状態に維持されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記光学素子アレイの各光学素子は、給電時に前記第１状態となり、非給電時に前記第２状態となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記太陽光受光部材は、前記光源から離間した位置に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。

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