JP2015230768A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用灯具の視認性を向上する技術を提供する。【解決手段】ある態様の車両用灯具２００は、ＬＥＤ光源１８と、輝度がＬＥＤ光源１８より高く、照射領域がＬＥＤ光源より狭いレーザ光源と、ＬＥＤ光源１８およびレーザ光源から出射した光により配光パターンを形成する光学系と、を有する。ＬＥＤ光源１８および光学系は、すれ違いビーム用の配光パターンを形成するように構成されていてもよい。レーザ光源および光学系は、配光パターンの中央部近傍であってカットオフラインを有する高輝度領域を形成するように構成されていてもよい。【選択図】図１０

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた車両用前照灯が知られている（特許文献１参照）。この車両用前照灯は、第１の光源モジュールと、第１の光源モジュールよりも輝度の高い光を発する第２の光源モジュールとを備えている。また、輝度の高い光源モジュールとしてレーザ光源を用いたものが考案されている（特許文献２、３参照）。

特開２００５−２９４１６６号公報 特開２０１０−２３２０４４号公報 特開２０１２−２４３７２７号公報

ところで、種類の異なる光源を併せて用いる場合、視認性や照射領域を考慮する必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用灯具の視認性を向上する技術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、ＬＥＤ光源と、輝度がＬＥＤ光源より高く、照射領域がＬＥＤ光源より狭いレーザ光源と、ＬＥＤ光源およびレーザ光源から出射した光により配光パターンを形成する光学系と、を有する。

この態様によると、例えば、遠方の照射領域にレーザ光源を用いることで、遠方視認性を向上できる。

ＬＥＤ光源および光学系は、すれ違いビーム用の配光パターンを形成するように構成されていてもよい。レーザ光源および光学系は、配光パターンの中央部近傍であってカットオフラインを有する高輝度領域を形成するように構成されていてもよい。これにより、カットオフラインをレーザ光源および光学系で形成できるため、ＬＥＤ光源や、光学系のうちＬＥＤ光源に対応した部分の構成を簡素化できる。

レーザ光源および光学系は、ハイビーム用の配光パターンを形成するように構成されていてもよい。レーザ光源および光学系は、配光パターンの中央部近傍に高輝度領域を形成するように構成されており、かつ、高輝度領域の最大光度位置が配光パターンのＶ−Ｖ線よりも水平方向にずれた位置となるように構成されていてもよい。水平方向のずれた位置とは、例えば、対向車線側にずれた位置であってもよい。これにより、車両が直線やカーブを走行中の対向車線側の視認性を向上できる。

レーザ光源による照射方向を変えることができる移動機構と、移動機構の動きを制御する制御装置と、を更に備えてもよい。制御装置は、車両が走行する環境に応じて移動機構を制御し、レーザ光源による照射方向を変化させてもよい。これにより、車両の走行状態や走行環境に適した配光を実現できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、車両用灯具の視認性を向上できる。

第１の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 図３（ａ）は、図１に示すＬＥＤ光源の拡大図、図３（ｂ）は、図２に示すレーザ光源の拡大図である。 図４（ａ）は、第１の実施の形態に係る車両用灯具による車両前方の配光パターンの一例を示す図、図４（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用灯具において、第２の灯具ユニットの照射方向をずらした場合の配光パターンを示した図である。 第２の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る第１の灯具ユニットによるロービーム用配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、第２の実施の形態に係る車両用灯具によるハイビーム用配光を示す図である。 第２の実施の形態に係る車両用灯具を用いた配光制御の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る車両用灯具を含む車両の概略構成を示すブロック図である。 配光制御の一例を示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。 第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニットによる拡散配光パターンＰＬ１を示す図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットによるロービーム用配光パターンＰＬ２を示す図、図１３（ｃ）は、第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットによるハイビーム用配光パターンＰＨ２を示す図である。 第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニットおよび第２の灯具ユニットにより形成されたロービーム用配光パターンＰＬを示す図である。 第２の灯具ユニットの変形例による配光パターンを説明するための図である。 第４の実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。 第４の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第４の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第４の実施の形態に係る第１の灯具ユニットにより形成されるロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンを示す図である。 第４の実施の形態に係る車両用灯具により形成されるハイビーム用配光パターンを示す図である。 第４の実施の形態に係る車両用灯具により実現可能な部分ハイビーム用配光パターンの一例を示す図である。 第５の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。 第６の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第６の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。 第７の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 第７の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。 ＬＥＤ光源で形成されたロービーム用配光パターンと、レーザ光源で形成されたハイビーム用配光パターンとを示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。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合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（ＬＥＤ光源およびレーザ光源）
以下では、種類の異なる光源としてＬＥＤ光源とレーザ光源とを用いた車両用灯具を例に説明する。ＬＥＤ光源は、各種の車両用灯具に適した明るさ、色を実現できればその構成は特に限定されない。例えば、発光色の異なる複数種のＬＥＤを用いて所望の発光色を実現する構成や、ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせて所望の発光色を実現する構成であってもよい。

具体的には、（１）赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの組合せでＬＥＤ光源を実現する構成、（２）青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組合せでＬＥＤ光源を実現する構成、（３）近紫外光または短波長可視光を発するＬＥＤと、青色蛍光体および黄色蛍光体との組合せでＬＥＤ光源を実現する構成、（４）紫外光を発するＬＥＤと、赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体との組合せでＬＥＤ光源を実現する構成、が挙げられる。

ＬＥＤ光源に用いられるＬＥＤチップは、発光面の一辺が０．８〜１．４ｍｍ程度、好ましくは０．９〜１．２ｍｍ程度の矩形である。そして、このようなＬＥＤチップを１〜８個並べて、ある発光色のＬＥＤが構成されている。ＬＥＤ光源の輝度は、４０×１０^６〜１２０×１０^６［ｃｄ／ｍ^２］、好ましくは７０×１０^６〜１２０×１０^６［ｃｄ／ｍ^２］である。また、ＬＥＤ光源の光束は、７００〜３０００ｌｍ、好ましくは１０００〜２０００ｌｍの範囲である。また、ＬＥＤ光源の色度（ｘ、ｙ）は、ｘが０．３１〜０．４０、ｙが０．３２〜０．３９、好ましくはｘが０．３２〜０．３６、ｙが０．３３〜０．３７である。また、ＬＥＤ光源の色温度は、３５００〜７０００Ｋ、好ましくは４０００〜６５００Ｋの範囲である。

レーザ光源については、各色のＬＥＤチップの代わりにレーザチップを用いることで、ＬＥＤ光源と同様の発光色を実現できる。また、レーザ光源は、発光面が小さく、集光することで輝度を高めることができるため、遠方をより明るく照射する用途に好適である。そのため、以下の各実施の形態では、レーザ光源の照射領域がＬＥＤ光源の照射領域より狭い場合が多い。

レーザ光源に用いられるレーザチップは、光出射部の一辺または直径が０．３〜１．０ｍｍ程度、好ましくは０．５〜０．８ｍｍ程度のものである。そして、このようなレーザチップを１〜４個並べて、ある発光色のレーザが構成されている。レーザ光源の輝度は、１５０×１０^６〜６００×１０^６［ｃｄ／ｍ^２］、好ましくは２００×１０^６〜６００×１０^６［ｃｄ／ｍ^２］である。また、レーザ光源の光束は、１００〜８００ｌｍ、好ましくは３００〜８００ｌｍの範囲である。また、レーザ光源の色度（ｘ、ｙ）は、ｘが０．３１〜０．４０、ｙが０．３２〜０．３９、好ましくはｘが０．３２〜０．３６、ｙが０．３３〜０．３７である。また、レーザ光源の色温度は、３５００〜７０００Ｋ、好ましくは４０００〜６５００Ｋの範囲である。

以下の各実施の形態では、車両用灯具として車両用前照灯を例に説明する。また、車両用灯具は、ＬＥＤ光源を用いた第１の灯具ユニットとレーザ光源を用いた第２の灯具ユニットとを有する。また、第１の灯具ユニットは、ロービーム用（すれ違いビーム用）配光パターンおよびハイビーム用配光パターンの少なくともいずれか一方を形成できるように構成されている。同様に、第２の灯具ユニットも、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンの少なくともいずれか一方を形成できるように構成されている。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。図２は、第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。第１の実施の形態に係る車両用灯具は、第１の灯具ユニットおよび第２の灯具ユニットで構成されている。

図１に示す第１の灯具ユニット１０は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されている。第１の灯具ユニット１０は、透光性のあるカバー１２と、ランプボディ１４と、投影レンズ１６と、ＬＥＤ光源１８と、ＬＥＤ光源１８が載置されているベース部２０と、ＬＥＤ光源１８から出射した光を投影レンズ１６に向けて反射する楕円反射面２２ａを有するリフレクタ２２と、ＬＥＤ光源１８が発する熱をベース部２０を介して外部へ放熱する放熱フィン２４と、ベース部２０をランプボディ１４に固定するエイミングスクリュー２６と、を備える。

ベース部２０は、リフレクタ２２で反射されて投影レンズ１６に向かう光の一部を遮蔽するとともに、ロービーム用配光パターンのカットオフラインを形成するためのカットオフライン形成部２０ａを有する。エイミングスクリュー２６は、第１の灯具ユニット１０の光軸や第１の灯具ユニット１０により形成される配光パターンを上下方向に調整するためのものである。

図２に示す第２の灯具ユニット３０は、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成されている。第１の灯具ユニット１０と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。第２の灯具ユニット３０は、カバー１２と、ランプボディ１４と、投影レンズ１６と、レーザ光源３２と、レーザ光源３２が載置されているベース部３４と、放熱フィン２４と、スイブルアクチュエータ３６と、レベリングアクチュエータ３８と、を備える。

ベース部３４は、水平方向にスイブルできるようにスイブルアクチュエータ３６によって支持されている。また、ベース部３４の上部は、スクリュー３９等を介してランプボディ１４と連結されている。スイブルアクチュエータ３６は、レベリングアクチュエータ３８と接続されている。レベリングアクチュエータ３８は、スクリュー４０を回転させることで、連結部材４２を移動させ、ベース部３４の上下方向の傾きを変えることができる。このように、レベリングアクチュエータ３８は、第２の灯具ユニット３０の光軸や第２の灯具ユニット３０により形成される配光パターンを上下方向に変化させるためのものである。

図３（ａ）は、図１に示すＬＥＤ光源１８の拡大図、図３（ｂ）は、図２に示すレーザ光源３２の拡大図である。

図３（ａ）に示すＬＥＤ光源１８は、基板４４と、基板４４に実装されているＬＥＤチップ４６と、ＬＥＤチップ４６の光出射面側に設けられている蛍光層４８と、を備える。ＬＥＤチップ４６は、例えば、一つまたは複数の青色ＬＥＤを並べたものである。また、蛍光層４８は、例えば、黄色蛍光体を透明な封止部材に分散させたものや、板状の黄色蛍光体セラミック等の光波長変換部材が用いられる。ＬＥＤ光源１８においては、蛍光層４８の上面が発光部５０となる。

図３（ｂ）に示すレーザ光源３２は、ベース部３４と、ベース部３４に載置されているレーザチップ５２と、レーザチップ５２から出射した光を集光する集光レンズ５４と、レーザチップ５２および集光レンズ５４を収容する筐体５６と、筐体５６の上部に形成された貫通部に設けられている光波長変換部５８と、を備える。レーザチップ５２は、例えば、一つまたは複数の青色ＬＤを並べたものである。また、光波長変換部５８は、例えば、黄色蛍光体を透明な封止部材に分散させたものや、板状の黄色蛍光体セラミック等が用いられる。レーザ光源３２においては、光波長変換部５８の上面が発光部６０となる。

レーザ光源３２は、レーザチップ５２から出射した光を集光レンズ５４で集光できるため、光波長変換部５８を小さくすることができる。そのため、レーザ光源３２は、ＬＥＤ光源１８より輝度を高くできる。また、レーザ光源３２の照射領域は、ＬＥＤ光源１８の照射領域より狭くできる。このような特性を有するレーザ光源３２を用いた第２の灯具ユニット３０を、主として遠方を照射するためのハイビーム用の灯具として利用することで、遠方視認性を向上できる。

本実施の形態に係る第１の灯具ユニット１０や第２の灯具ユニット３０は、後述する各種配光パターンを形成する光学系として、投影レンズ１６、ベース部２０、リフレクタ２２、ベース部３４、スイブルアクチュエータ３６、レベリングアクチュエータ３８等を有する。

図４（ａ）は、第１の実施の形態に係る車両用灯具による車両前方の配光パターンの一例を示す図、図４（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用灯具において、第２の灯具ユニット３０の照射方向をずらした場合の配光パターンを示した図である。

図４（ａ）に示すロービーム用配光パターンＰＬは、対向車線側（右側）のカットオフラインＣＬ１がＨ−Ｈ線より下方であり、自車線側（左側）のカットオフラインＣＬ２の一部がＨ−Ｈ線より上方になっている。このような場合、Ｖ−Ｖ線より右側の領域は、左側の領域よりも光量が少ないため、遠方視認性に改善の余地がある。また、図４（ａ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨのように、Ｖ−Ｖ線上にホットゾーンＨＺがあると、前方の道路がカーブしているような環境では、カーブした道路を十分照射しているとは言い難い。

本実施の形態に係るレーザ光源３２および光学系は、図４（ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように構成されている。そして、レーザ光源３２および光学系は、配光パターン（ＰＨ＋ＰＬ）の中央部近傍に高輝度領域（ホットゾーンＨＺ）を形成するように構成されており、かつ、ホットゾーンＨＺの最大光度位置がＶ−Ｖ線よりも水平方向にずれた位置となるように構成されている。ホットゾーンＨＺは、水平方向に伸びた横長形状である。水平方向のずれた位置とは、例えば、対向車線側（図４（ｂ）の右側）にずれた位置である。これにより、車両が直線やカーブを走行中の対向車線側の視認性を向上できる。レーザ光源３２による照射方向を水平方向にずらすためには、最初から所定の方向を向くようにベース部３４を固定してもよいし、スイブルアクチュエータ３６を用いてベース部３４を回動させてもよい。

なお、本実施の形態を含め以下の各実施の形態では、左側走行を前提とした車両用灯具の構成について説明しているが、右側走行を前提とした車両用灯具であっても適用できる技術であることはもちろんである。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る車両用灯具は、ＬＥＤ光源を用いた第１の灯具ユニットがハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンの両方を形成できるように構成されている点が、第１の実施の形態に係る車両用灯具との主な相違点である。また、第２の実施の形態に係る車両用灯具は、第１の実施の形態と同様の第２の灯具ユニット３０を備えている。第２の灯具ユニットの構成については説明を省略する

図５は、第２の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。図５に示す第１の灯具ユニット１１０は、ベース部２０に可動シェード６２が設けられている。可動シェード６２は、リフレクタ２２で反射されて投影レンズ１６に向かう光の一部を遮蔽する遮蔽位置Ｐ１と、光を遮蔽しない退避位置Ｐ２との間で移動可能に構成されている。

図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る第１の灯具ユニットによるロービーム用配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、第２の実施の形態に係る車両用灯具によるハイビーム用配光を示す図である。

図６（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１８および光学系は、ロービーム用配光パターンＰＬを形成するように構成されている。また、第２の実施の形態に係る車両用灯具は、図６（ｂ）に示すように、第１の灯具ユニット１０により拡散されたハイビーム用配光パターンＰＨ１を形成し、第２の灯具ユニット３０により集光されたハイビーム用配光パターンＰＨ２を形成する。これにより、広い範囲を照射しつつ遠方視認性も良好な車両用灯具を実現できる。

図７は、第２の実施の形態に係る車両用灯具を用いた配光制御の一例を示す図である。図８は、第２の実施の形態に係る車両用灯具を含む車両の概略構成を示すブロック図である。図９は、配光制御の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、車両がハイビーム用配光パターンを形成しながら走行している際にカーブに差し掛かると、カーブの入り口より先の領域が余り照射されないという状況がある。そこで、本実施の形態に係る配光制御装置１５０は、車速センサ６４、舵角センサ６６、カメラ６８等で得た情報に基づいて車両ＥＣＵ７０で道路形状や対向車等を検出し、その検出結果に基づいて算出された制御内容を車両用灯具１００のランプＥＣＵ７２に出力する。ランプＥＣＵ７２は、車両ＥＣＵ７０から出力された制御内容に基づいて、第２の灯具ユニット３０や第１の灯具ユニット１１０の各部の状態や動きを制御する。

具体的な配光制御フローについて図９を参照に説明する。はじめに、配光制御装置１５０は、撮像手段であるカメラ６８により車両前方の画像を取得する（Ｓ１０）。車両ＥＣＵ７０は、取得した画像に基づいて、前方に存在する車両の有無や位置、道路形状等を検出する（Ｓ１２）。道路形状の検出は、例えば、路肩レーンマークの認識により行われる。レーンマークがない場合は、道路両側の建物、街路灯、街路樹、デリニエータ等を参照してもよい。

そして、道路形状がカーブであると判別されると、その情報に基づいてランプＥＣＵ７２は、レーザランプである第２の灯具ユニット３０を制御する（Ｓ１４）。つまり、第２の灯具ユニット３０のスイブルアクチュエータ３６を制御することでレーザ光源３２による照射方向を変え、図７に示すように、高輝度領域であるホットゾーンを含むハイビーム用配光パターンＰＨ２を右方に移動させる。例えば、撮像画像におけるカーブの路肩レーンマークの中央よりの端部Ｃ１にホットゾーンＨＺが重なるようにハイビーム用配光パターンＰＨ２を移動させるとよい。これにより、遠方のカーブ入り口を高輝度のレーザ光源により照射できるため、直線路でなくても遠方視認性を改善できる。

このように、配光制御装置１５０は、車両が走行する環境に応じてスイブルアクチュエータ３６やレベリングアクチュエータ３８を制御し、レーザ光源３２による照射方向を変化させることができる。これにより、車両の走行状態や走行環境に適した配光を実現できる。また、舵角センサ６６によりカーブを判別する場合、カーブに進入しハンドルを回転させない限り上述のように配光を切り換えることはできない。しかしながら、本実施の形態に係る配光制御であれば、カーブの入り口をより早く照射することができる。

次に、車両の走行状況に応じたレーザ光源３２の点灯出力あるいは点灯時間について説明する。表１は、車速とハンドルの舵角とに応じたレーザ光源の点灯状態のテーブルについて示したものである。

車速が速いほど、周囲に歩行者がいない、あるいは、歩行者が車両の前に存在しない状況が想定される。また、ハンドルの舵角が小さいほど、車両用灯具が道路以外の領域を照射する可能性が低い。そこで、表１に示すように、車速が１００ｋｍ／ｈを超えており、舵角が０°の場合は、レーザ光源を点灯しても問題ない状況（例えば直線的な高速道路を走行している状況）と考えられるため、レーザ光源３２の点灯出力は１００％に設定されている。一方、車速が１００ｋｍ／ｈを超えている状況で、ハンドル舵角が大きくなると、徐々に道路以外の領域を照射し、歩行者にレーザ光が照射される可能性が高くなる。

そこで、そのような場合には、レーザ光源３２の出力をそれまでよりも小さくすることでレーザ光の影響を低減できる。レーザ光源３２の出力を変化させるには、レーザ光源３２を駆動する際の電流量や駆動時間を調整することで実現される。また、エアバッグが作動するなど、事故や故障により車両が正常な状況にないと判断される場合には、レーザ光源３２による点灯が停止される。このように、表１に示すようなテーブルに基づいてレーザ光源３２の点灯を制御することで、レーザに対する安全性を確保しつつ、輝度の高いレーザ光源による視認性の向上を実現できる。

上述のように、本実施の形態に係る車両用灯具１００は、ＬＥＤ光源１８と、ＬＥＤ光源１８よりも輝度の高いレーザ光源３２と、ＬＥＤ光源１８およびレーザ光源３２から出射した光により配光パターンを形成する光学系（投影レンズ１６やリフレクタ２２）と、レーザ光源３２の点灯状態を制御するランプＥＣＵ７２と、を備える。ランプＥＣＵ７２は、車両ＥＣＵ７０から取得した車両状態の情報または、カメラ等で取得した道路形状や視対象との距離等の車両周辺環境の情報に基づいてある基準角度を設け、基準角度より小さい緩やかなカーブ（例えば、左右最大±１０°の範囲）の場合は光軸をスイブルさせ、基準角度以上のカーブの場合は減光または消灯させることができる。

例えば、ランプＥＣＵ７２が、車速センサ６４等の検出結果に基づいて車両が低速走行または停止している状態を示す情報を取得した場合、レーザ光源３２を消灯または減光することで、レーザ光源３２による照射光が人に与える影響を緩和できる。この際、ＬＥＤ光源１８を有する第１の灯具ユニットは、単独で所望の配光を満たせるように構成されている。

また、雨天時は、路面の冠水などによりレーザ光が鏡面反射し、想定外の方向へ照射される可能性がある。そこで、雨天であることが想定される情報を取得した場合、レーザ光源３２を消灯または減光するようにしてもよい。雨天であることが想定される情報としては、ワイパーの作動情報が挙げられる。

（第３の実施の形態）
図１０は、第３の実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。図１１は、第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。図１２は、第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。

第３の実施の形態に係る車両用灯具２００は、ＬＥＤ光源を用いた第１の灯具ユニット２１０がロービーム用配光パターンの少なくとも一部を形成できるように構成されており、レーザ光源を用いた第２の灯具ユニット２３０がロービーム用配光パターンの少なくとも一部、またはハイビーム用配光パターンを形成できるように構成されている。

図１０、図１１に示すように、第１の灯具ユニット２１０は、側方から見た断面形状がＴ字状のベース部７４を有する。ベース部７４のうち車両前後方向に伸びた突出部７４ａの下面には、発光面が下方を向くようにＬＥＤ光源１８が搭載されている。また、ベース部７４には、ＬＥＤ光源１８から出射された光を車両前方へ反射するリフレクタ７６が固定されている。リフレクタ７６は、複数の領域に分割された複合反射面を有しており、全体として放物反射面７６ａとなっている。他の構成要素については、第１の実施の形態に係る第１の灯具ユニット１０とほぼ同様である。

また、図１０、図１２に示すように、第２の灯具ユニット２３０は、第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニット３０と比較して可動シェード６２が設けられている点が異なる。可動シェード６２の機能は図５で示した第１の灯具ユニット１１０と同様である。また、他の構成要素については、第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニット３０とほぼ同様である。

図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニットによる拡散配光パターンＰＬ１を示す図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットによるロービーム用配光パターンＰＬ２を示す図、図１３（ｃ）は、第３の実施の形態に係る第２の灯具ユニットによるハイビーム用配光パターンＰＨ２を示す図である。

図１３（ａ）に示すように、第１の灯具ユニット２１０は、Ｈ−Ｈ線より下方の広い領域を照射する拡散配光パターンＰＬ１を形成する。拡散配光パターンＰＬ１は、上端におおよそ水平な境界が形成されている。具体的には、拡散配光パターンＰＬ１は、上縁部での輝度勾配が０．１３以下であり、この境界はロービーム用配光パターンのカットオフラインとしては機能しない。

その代わりに、本実施の形態に係る車両用灯具では、図１３（ｂ）に示した第２の灯具ユニット２３０によるロービーム用配光パターンＰＬ２の上端がカットオフラインＣＬとして機能する。そのため、第１の灯具ユニット２１０は、拡散配光パターンＰＬ１の上端におおよそ水平な明暗境界を形成できるような光学系を備えていればよく、光学系を簡素化できる。また、第１の灯具ユニット２１０は、搭載される車両の使用環境が左側走行か右側走行かに関わらず仕様や設計を共通化できる。

図１４は、第３の実施の形態に係る第１の灯具ユニット２１０および第２の灯具ユニット２３０により形成されたロービーム用配光パターンＰＬを示す図である。

第３の実施の形態に係る車両用灯具２００は、図１４に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬのうちカットオフラインＣＬを含む領域を、レーザ光源を有する第２の灯具ユニット２３０で照射している。そのため、カットオフラインＣＬを鮮明にできる。また、Ｈ−Ｖ点近傍のＺ型のカットオフラインＣＬを含むホットゾーンＨＺについても、輝度の高いレーザ光源を有する第２の灯具ユニット２３０で照射されているため、遠方視認性が向上する。

このように、レーザ光源３２やレーザ光源３２に対応する光学系を含む第２の灯具ユニット２３０は、配光パターンの中央部近傍であってカットオフラインＣＬを有するホットゾーンを形成するように構成されている。これにより、カットオフラインＣＬをレーザ光源および光学系で形成できるため、ＬＥＤ光源１８やＬＥＤ光源１８に対応する光学系を含む第１の灯具ユニット２１０の構成を簡素化できる。

加えて、第２の灯具ユニット２３０は、レベリングアクチュエータ３８やスイブルアクチュエータ３６を有するため、図１４に示すロービーム用配光パターンＰＬ２を上下に移動させるレベリング機能や、水平に移動させるスイブル機能を実現できる。その結果、第１の灯具ユニット２１０は、レベリング機能やスイブル機能を省略できるため、部材を動かす駆動構造が不要であり、軽量化、省電力化、低コスト化が可能となる。

図１５は、第２の灯具ユニット２３０の変形例による配光パターンを説明するための図である。図１５では、第２の灯具ユニット２３０により形成されるロービーム用配光パターンＰＬ２’が台形である。そのため、第２の灯具ユニット２３０のスイブルアクチュエータ３６によりロービーム用配光パターンＰＬ２’を水平移動することで、左側走行時の配光と右側走行時の配光とを簡便に切り換えられる。

また、車両用灯具２００は、前述のカメラ６８で撮影した画像情報に基づいて先行車や対向車の有無と位置を判別し、第２の灯具ユニット２３０のレーザ光源３２をスイブルすることで、先行車や対向車にグレアを与えないようなＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）を実現できる。また、必要に応じて舵角センサ６６の情報を加えることで、更に精度の高い配光制御が可能となる。

（第４の実施の形態）
図１６は、第４の実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。図１７は、第４の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。図１８は、第４の実施の形態に係る第２の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。

第４の実施の形態に係る車両用灯具３００は、ＬＥＤ光源を用いた第１の灯具ユニット３１０がロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンを形成できるように構成されており、レーザ光源を用いた第２の灯具ユニット３３０がハイビーム用配光パターンを形成できるように構成されている。

図１６、図１７に示すように、第１の灯具ユニット３１０は、ベース部２０のうち投影レンズ１６と対向する側面２０ｂに、発光面が前方（投影レンズ１６側）を向くようにＬＥＤアレイ光源７８が設けられている。他の構成要素については、第１の実施の形態に係る第１の灯具ユニット１０とほぼ同様である。

また、図１６、図１８に示すように、第２の灯具ユニット３３０は、第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニット３０と比較して、スキャンデバイス８０によってレーザ光源３２から出射した光を前方へ向けて反射させる点が大きく異なる。スキャンデバイス８０は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが挙げられる。ＭＥＭＳミラーは、マトリックス状に配置された微小なミラーの反射面の位置を制御することで、レーザ光源３２の光を所定方向に反射したり反射しなかったりできる。あるいは、レーザ光源３２から出射された光の反射方向を連続的に変化させることで、反射光をスキャンビームとして利用することもできる。

第２の灯具ユニット３３０は、スキャンデバイス８０のミラーの反射位置やレーザ光源３２の点灯状態（点灯タイミングや点灯時の出力）を制御する制御ユニット８２を更に備えている。また、カバー１２とスキャンデバイス８０との間の領域には、エクステンションリフレクタ８４が配置されている。他の構成要素については、第１の実施の形態に係る第２の灯具ユニット３０とほぼ同様である。

図１９は、第４の実施の形態に係る第１の灯具ユニットにより形成されるロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンを示す図である。図２０は、第４の実施の形態に係る車両用灯具３００により形成されるハイビーム用配光パターンを示す図である。

図１９に示すように、第１の灯具ユニット３１０は、ＬＥＤ光源１８およびリフレクタ２２を用いることでロービーム用配光パターンＰＬを形成できる。また、第１の灯具ユニット３１０は、ＬＥＤアレイ光源７８を用いることでハイビーム用配光パターンＰＨ１を形成できる。ここで、ＬＥＤアレイ光源７８の複数のＬＥＤチップ（本実施の形態では８個）を個別またはグループ毎に点消灯できるように構成することで、一部の領域が照射されない部分ハイビーム用配光パターンを形成することもできる。

一方、図２０に示すように、第２の灯具ユニット３３０は、レーザ光源３２から出射したレーザ光で前方を走査することでハイビーム用配光パターンＰＨ２を形成できる。その結果、第４の実施の形態に係る車両用灯具３００は、ハイビーム用配光パターンＰＨのうち、第１の灯具ユニット３１０によるハイビーム用配光パターンＰＨ１により大まかな範囲での配光を実現しつつ、第２の灯具ユニット３３０によるハイビーム用配光パターンＰＨ２により、Ｈ−Ｖ点近傍のホットゾーンＨＺを含む狭い範囲の配光を精度良く実現できる。

本実施の形態に係る第１の灯具ユニット３１０および第２の灯具ユニット３３０は、ハイビーム用配光パターンＰＨ１，ＰＨ２の一部を非照射状態にすることができる。図２１は、第４の実施の形態に係る車両用灯具３００により実現可能な部分ハイビーム用配光パターンの一例を示す図である。

図２１に示す部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’は、第１の灯具ユニット３１０のＬＥＤアレイ光源７８の中央２つのＬＥＤチップを消灯することで形成された部分ハイビーム用配光パターンＰＨ１’と、第２の灯具ユニット３３０におけるレーザ光源３２の点消灯のタイミング、またはスキャンデバイス８０の一部のミラーの反射位置を制御することで形成された部分ハイビーム用配光パターンＰＨ２’とが重なったものである。

このハイビーム用配光パターンＰＨ’は、ハイビーム用配光パターンＰＨ１’の明暗境界Ｌを含む領域を、輝度の高いレーザ光源３２を用いて形成されたハイビーム用配光パターンＰＨ２’で照射しているため、明暗境界Ｌ近傍が鮮明となり、視認性が向上する。

なお、第２の灯具ユニットとして、スキャンデバイス８０ではなく、ローターリーシェードとスイブルアクチュエーター、およびそれに適した光学系とを組み合わせて、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ２’を形成するように構成したものであってもよい。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る車両用灯具は、第２の実施の形態で説明した第１の灯具ユニット１１０と、第３の実施の形態で説明した第２の灯具ユニット２３０とを組み合わせたものである。図２２は、第５の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。図２２に示すように、第１の灯具ユニット１１０により、ロービーム用配光パターンＰＬ１またはハイビーム用配光パターンＰＨ１が形成される。また、第２の灯具ユニット２３０により、ロービーム用配光パターンＰＬ１より照射領域が狭いが明るいロービーム用配光パターンＰＬ２が形成される。同様に、第２の灯具ユニット２３０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１より照射領域が狭いが明るいハイビーム用配光パターンＰＨ２が形成される。

（第６の実施の形態）
図２３は、第６の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。第６の実施の形態に係る車両用灯具は、図２３に示すハイビーム用配光パターンを形成する第１の灯具ユニット４１０と、第３の実施の形態で説明した第２の灯具ユニット２３０とを組み合わせたものである。第１の灯具ユニット４１０は、第２の実施の形態で説明した第１の灯具ユニット１１０と比較して、可動シェード６２が設けられていない点が異なる。他の構成要素については、第１の灯具ユニット１１０とほぼ同様である。

図２４は、第６の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。図２４に示すように、第１の灯具ユニット４１０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１が形成される。また、第２の灯具ユニット２３０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１より照射領域が狭いが明るいロービーム用配光パターンＰＬ２が形成される。同様に、第２の灯具ユニット２３０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１より照射領域が狭いが明るいハイビーム用配光パターンＰＨ２が形成される。

（第７の実施の形態）
図２５は、第７の実施の形態に係る第１の灯具ユニットの概略構成を示す縦断面図である。第７の実施の形態に係る車両用灯具は、図２５に示すハイビーム用配光パターンを形成する第１の灯具ユニット５１０と、第４の実施の形態で説明した第２の灯具ユニット３３０とを組み合わせたものである。第１の灯具ユニット５１０は、第２の灯具ユニット３３０と比較して、レーザ光源の代わりにＬＥＤ光源を用いた点が異なる。他の構成要素については、第２の灯具ユニット３３０とほぼ同様である。

図２６は、第７の実施の形態に係る車両用灯具による配光パターンを説明するための図である。図２６に示すように、第１の灯具ユニット５１０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１が形成される。また、第２の灯具ユニット３３０により、ハイビーム用配光パターンＰＨ１より照射領域が狭いが明るいハイビーム用配光パターンＰＨ２が形成される。なお、本実施の形態に係る車両用灯具では、ハイビーム用配光パターンＰＨ１，ＰＨ２の一部を非照射とすることで、ロービーム用配光パターンも形成できる。つまり、第１の灯具ユニット５１０および第２の灯具ユニット３３０は、ロービーム用配光パターンを形成するユニットを兼用している。

上述のように、各実施の形態に係る車両用灯具では、互いに種類の異なる光源を用いて形成された複数の配光パターンを重畳させる状況が発生する。このよう場合、重畳領域の境界を見た乗員に違和感を与えることがある。そこで、本発明者らは更なる検討をすることで、違和感の解消に寄与する技術に想到した。

上述の各実施の形態に係る車両用灯具は、ＬＥＤ光源１８と、レーザ光源３２と、ＬＥＤ光源１８から出射された光により第１の配光パターンを形成し、レーザ光源３２から出射した光により第２の配光パターンを形成できるように構成された光学系と、を備える。

図２７は、ＬＥＤ光源で形成されたロービーム用配光パターンと、レーザ光源で形成されたハイビーム用配光パターンとを示す図である。ＬＥＤ光源１８、レーザ光源３２および光学系は、以下の条件を満たすように構成するとよい。

（１）第１の配光パターンまたは第２の配光パターンのいずれか一方により形成されたすれ違いビーム用の配光パターンにおける最大光度をＡ１［ｃｄ］、第１の配光パターンおよび第２の配光パターンにより形成されたハイビーム用配光パターンにおける該第１の配光パターンと該第２の配光パターンとの重複領域（図２７の領域Ｒ１）における最小光度をＡ２［ｃｄ］とすると、Ａ２＞Ａ１×０．８であるとよい。より好ましくは、Ａ２＞Ａ１である。これにより、領域Ｒ１の境界近傍において、明るさの変動が抑えられる。

（２）ＬＥＤ光源から出射した光の色度を（ｘ１，ｙ１）、レーザ光源から出射した光の色度を（ｘ２、ｙ２）とすると、色度差｜ｘ１−ｘ２｜、｜ｙ１−ｙ２｜がいずれも０．０１５以下であるとよい。より好ましくは、色度差｜ｘ１−ｘ２｜、｜ｙ１−ｙ２｜がいずれも０．００５以下であるとよい。これにより、領域Ｒ１の境界近傍において、色の変動が抑えられる。

（３）第１の配光パターンの照射領域が第２の配光パターンの照射領域よりも大きいとよい。より好ましくは、第１の配光パターンの照射領域が第２の配光パターンの照射領域の３倍よりも大きいとよい。レーザ光源３２は、ＬＥＤ光源と比較して輝度が高く、より遠方を照射するのに適しているため、照射領域の狭い第２の配光パターンを形成することに適している。

これら条件を満たすように各構成要素を設定することで、互いに異なる種類の光源を用いて形成された第１の配光パターンと第２の配光パターンとが重なった領域の境界において、車両の乗員に与える違和感を低減できる。

また、ＬＥＤ光源１８および光学系は、第１の配光パターンとしてすれ違いビーム用の配光パターンを形成するように構成されており、レーザ光源３２および光学系は、第２の配光パターンの中央部近傍であってカットオフラインを有する高輝度領域を形成するように構成されていてもよい。一般的に、レーザ光源はＬＥＤ光源と比較して輝度が高く照射光の広がりも少ない。そのため、特段の集光部材を用いなくても、前方の照射領域の中央であって比較的高い輝度が求められる領域を適切に照射できる。

レーザ光源３２は、第１の配光パターンおよび第２の配光パターンが形成されている状態で、ＬＥＤ光源１８が点灯している時間よりも点灯時間が短くなるように点消灯が制御されていてもよい。より好ましくは、ＬＥＤ光源１８が点灯している時間の１／３よりも点灯時間が短くなるように点消灯が制御されていてもよい。これにより、輝度の高いレーザ光源に対するフェールセーフを実現し易くなる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の光学系は、各光源に対応した独立した複数のユニットで構成されていてもよく、あるいは、一部が共用されていてもよい。

１０ 第１の灯具ユニット、 １８ ＬＥＤ光源、 ２０ ベース部、 ２２ リフレクタ、 ３０ 第２の灯具ユニット、 ３２ レーザ光源、 ３６ スイブルアクチュエータ、 ３８ レベリングアクチュエータ、 ４４ 基板、 ４６ ＬＥＤチップ、 ４８ 蛍光層、 ５０ 発光部、 ５２ レーザチップ、 ５４ 集光レンズ、 ５８ 光波長変換部、 ６０ 発光部、 ６２ 可動シェード、 ６４ 車速センサ、 ６６ 舵角センサ、 ６８ カメラ、 ７０ 車両ＥＣＵ、 ７２ ランプＥＣＵ、 ７８ ＬＥＤアレイ光源、 ８０ スキャンデバイス、 ８２ 制御ユニット、 １００ 車両用灯具、 １５０ 配光制御装置。

Claims (4)

1. ＬＥＤ光源と、
   輝度が前記ＬＥＤ光源より高く、照射領域が前記ＬＥＤ光源より狭いレーザ光源と、
   前記ＬＥＤ光源および前記レーザ光源から出射した光により配光パターンを形成する光学系と、
   を有する車両用灯具。
2. 前記ＬＥＤ光源および前記光学系は、すれ違いビーム用の前記配光パターンを形成するように構成されており、
   前記レーザ光源および前記光学系は、前記配光パターンの中央部近傍であってカットオフラインを有する高輝度領域を形成するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記レーザ光源および前記光学系は、ハイビーム用の前記配光パターンを形成するように構成されており、
   前記レーザ光源および前記光学系は、
   前記配光パターンの中央部近傍に高輝度領域を形成するように構成されており、かつ、前記高輝度領域の最大光度位置が前記配光パターンのＶ−Ｖ線よりも水平方向にずれた位置となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
4. 前記レーザ光源による照射方向を変えることができる移動機構と、
   前記移動機構の動きを制御する制御装置と、を更に備え、
   前記制御装置は、車両が走行する環境に応じて前記移動機構を制御し、前記レーザ光源による照射方向を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

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