JP2016107880A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロービーム等を自車前方に照射した場合でも、運転者の視認性を確保するとともに、車両前方の歩行者等に対して自車の存在を注意喚起できる車両用前照灯を提供する。【解決手段】車両用前照灯は、複数のランプモジュール１０と、各ランプモジュール１０の点灯制御を行う制御部２０とを備える。制御部２０は、点灯するランプモジュールによる点灯パターンを変化させるとともに、少なくとも１つのランプモジュールを点灯したとき、照射された光により運転者の視認性を確保する配光分布を形成するようにランプモジュール１０の点灯制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。
従来より、車両周囲の歩行者等に車両の存在を知覚させるために、ＤＲＬ（Daytime Running Lights）、ターンシグナルランプ、ストラップランプ等の灯具が使用されている。
ＤＲＬ等の前照灯以外の灯具として、直灯内で直線状に配置された複数の発光素子と、点灯した発光素子からの光を導光する導光体層とを備え、点灯した発光素子からの光を導光体層を介して蛍光体に照射することにより、複数の発光素子を１つずつ順次点灯させるシーケンシャル点灯を行った場合でも、面積が拡大した蛍光体表面での明るさを均一化する灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−１４６７５０号公報
しかしながら、特許文献１の灯具は、蛍光体表面での明るさを均一化するので、車両前方を走行する前方車両の運転者に対する防眩のためのカットオフラインを含む所定の配光分布を形成するロービーム、ハイビーム等を照射することが困難である。
本発明は、前方車両の運転者に対するグレアの発生を抑制するための所定の配光分布を形成することが要求されるロービーム、ハイビーム、フォグランプの光等を自車前方に照射した場合でも、運転者の視認性を確保するとともに、車両前方の歩行者等に対して自車の存在を注意喚起できる車両用前照灯を提供することを目的とする。
本発明は、自車前方に光を照射する複数のランプモジュールと、前記複数のランプモジュールの点灯制御を行う制御部とを備える車両用前照灯であって、前記制御部は、点灯するランプモジュールによる点灯パターンを変化させるとともに、前記複数のランプモジュールのうちの少なくとも１つのランプモジュールを点灯したとき、照射された光により運転者の視認性を確保する所定の配光分布を形成するように前記ランプモジュールの点灯制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、制御部が、点灯するランプモジュールによる点灯パターンを変化させた場合でも、ランプモジュールは運転者の視認性を確保する配光分布を形成するように点灯制御される。従って、前方車両の運転者に対するグレアの発生を抑制する配光分布を形成することが要求されるロービーム、ハイビームを照射するランプモジュールであっても、運転者の視認性を確保することができる。
また、制御部が点灯するランプモジュールによる点灯パターンを変化させるので、所定の配光分布を形成して運転者の視認性を確保することに加えて、車両前方の歩行者等に対して自車の存在を注意喚起できる。
さらに、車両用前照灯は、複数のランプモジュールを備えることにより、所定の配光分布が得られる点灯パターンを複数形成するので、複数のランプモジュールのうちのいずれかのランプモジュールが故障した場合でも、所定の配光分布で形成するようにランプモジュールの点灯制御を行うことができる。
尚、複数のランプモジュールは、運転者の視認性を確保するために所定の配光分布が要求される、すれ違いビームを照射するランプモジュールと、走行ビームを照射するランプモジュールとを備えることが好ましい。
本発明において、前記制御部は、前記車両の走行速度に応じて、前記点灯パターンを変化させることが好ましい。
これによれば、制御部が車両の走行速度に応じて点灯パターンを変化させるので、車両前方の歩行者等に注意喚起を行い、歩行者等の安全性を向上させることができる。
本発明において、ランプモジュールは、光源と、光源からの光を配光制御する光学部材と、光源からの光を光学部材に導光し、光源と光学部材を離間するライトガイドとを備えることが好ましい。
これによれば、光源と光学部材がライトガイドにより離間するので、ランプモジュールの光学部材を設置空間が制限されるランプモジュール内に配置する自由度が大きくなり、ランプモジュールのデザインの自由度を大きくできる。
本発明において、前記制御部は、前記車両の走行速度が所定の速度閾値未満のとき、前記点灯パターンとして、前記複数のランプモジュール全てを点灯する全点灯パターンを形成し、前記車両の走行速度が所定の速度閾値以上のとき、前記点灯パターンとして、点灯時間経過に応じて、点灯するランプモジュールの個数を変化させ、又は、点灯するランプモジュールの個数を一定にして、点灯するランプモジュールの位置を変化させて点灯する変化点灯パターンを形成することが好ましい。
これによれば、走行速度が所定の速度閾値以上の高速走行状態において、点灯時間経過に応じて変化する点灯パターンにより、車両前方の歩行者等に強く注意喚起を行い、歩行者等の安全性をより向上させることができる。
また、車両の走行速度が所定の速度閾値未満の低速走行状態又は車両停止状態において、光源により発生した熱によりランプモジュール内が温度上昇する場合でも、所定の配光分布を形成しながらランプモジュール全てを点灯させるので、各光源における熱発生量を低減し、光源の高熱化を抑制し、光源の長寿命化を図ることができる。
また、本発明において、光源が半導体レーザ光源であることが好ましい。これによれば、レーザ光源からの光を配光制御する光学部材を小型化することができるので、設置空間が制限されるランプモジュール内に光学部材を配置する自由度が大きくなり、ランプモジュールのデザインの自由度をより大きくできる。
本実施形態の車両用前照灯１の説明図。 車両用前照灯のランプモジュールの概略端面図。 ランプモジュールの光学部材の拡大断面図。 車両停止状態から低速走行状態に移行した場合の点灯パターンの説明図。 低速走行状態から高速走行状態に移行した場合の点灯パターンの説明図。 低速走行状態から高速走行状態に移行した場合の他の点灯パターンの説明図。 車両用前照灯内のランプモジュールの他の配置態様の説明図。
本実施形態の車両用前照灯１を、図１〜図３を用いて説明する。図１Ａは車両用前照灯１が適用される車両（例：乗用車）の概略正面図であり、図１Ｂは車両用前照灯１内のランプモジュールの配置態様の説明図である。
本実施形態の車両用前照灯が適用される車両には、図１Ａに示されるように、車両Ｃの前方部分の左右両側に車両用前照灯１ａ，１ｂ（以下、車両用前照灯１という。）が配置される。
また、車両用前照灯１は、図１Ｂに示されるように、２つのハイビームを形成するランプモジュールから構成されるハイビームランプモジュール２と、６つのロービームを形成するランプモジュールから構成されるロービームランプモジュール３と、図示しないフォグランプモジュールとを備える。
ハイビームランプモジュール２は、ロービームランプモジュール３の使用頻度と比較して低いので、ハイビームランプモジュール２を構成するランプモジュールの個数を２個に設定したが、用途及び設置空間を考慮して、１個又は３個以上に設定することができる。
ロービームランプモジュール３は、所定の位置を高照度で照射するための車両用前照灯のスポット用配光分布を形成するスポット用ランプモジュールＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、対向車の運転者に対して眩惑を与えないために、所定の水平カットライン及び所定の斜めカットラインを有する車両用前照灯のすれ違い用配光分布を形成するミドル用ランプモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３とを、交互に直線状に備える。尚、本明細書において、ロービームランプモジュール３の配光により形成される配光分布、すなわち、スポット用配光分布等から構成され、後述する所定の配光要件を満たす配光分布を「所定の配光分布」という。
ロービームランプモジュール３を構成するランプモジュールの個数について、スポット用ランプモジュールを３個に、ミドル用ランプモジュールを３個に設定したが、用途及び設置空間を考慮して、２個又は４個以上に設定することができる。また、ロービームランプモジュール３は、前遠方を照射するための自動車用前照灯の走行用配光分布を形成するワイド用ランプモジュールをさらに備えるように構成してもよい。
ハイビームランプモジュール２、ロービームランプモジュール３、及び、フォグランプに要求される配光要件は、運転者の視認性を確保する観点から、ＤＲＬ、ターンシグナルランプ、ストラップランプとは異なる。
例えば、ＤＲＬの中心光度が４００〜１２００［ｃｄ］に設定される配光分布であるのに対して、ハイビームランプモジュール２の中心光度が４０５００［ｃｄ］以上、ロービームランプモジュール３において光度最小値が規定されている部分の光度が１０１００［ｃｄ］以上で、フォグランプにおいて光度最小値が規定されている部分の光度が２７００［ｃｄ］以上で、前方車両の運転者に対する防眩を目的としたカットオフラインを含む配光分布に形成する。尚、車両用前照灯１として、例えば、最大光度は２１５０００［ｃｄ］に規定される。
本実施形態のランプモジュールの構成を、図２及び図３を参照して、スポット用ランプモジュールＳ１を用いて説明する。図２は図１ＢのＩＩ−ＩＩ線端面図であり、図３はランプモジュールＳ１の光学部材の拡大断面図である。
車両用前照灯１は、ハウジング４と、車両前面側に開口するハウジング４の開口部分に取り付けられたアウターレンズ５と、ハウジング４内に設置される複数のランプモジュール１０と、複数のランプモジュール１０の点灯制御を行う制御部２０とを備える。アウターレンズ５はポリカーボネート等の光透過性（透光性）を有する材料からなり、光を素通りするカバーであってもよいし、レンズ作用を有するものでもよい。
ランプモジュール１０は、制御部２０に接続された光源３０と、光源３０からの光を配光制御する光学部材４０と、光源３０からの光を光学部材４０に導光し、光源３０と光学部材４０を離間するライトガイド６０とを備える。本実施形態の車両用前照灯１は、例えば、光源３０で発光した青色光を、ライトガイド６０を介して光学部材４０に導光し、光学部材４０より青色光から白色光に変換し、車両前方に白色光を照射する。
光源３０は、半導体レーザ光源であり、半導体発光素子３２と、ハウジング４の開口部に嵌め込まれ、半導体発光素子３２を支持する基部３４とを備える。半導体発光素子３２として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の半導体発光素子が挙げられる。
尚、半導体発光素子３２として、ＬＤを用いることが好ましい。ＬＤはＬＥＤと比較して、駆動電流に対する応答性が優れるので、点灯させるランプモジュールを切り替えた場合でも、車両用前照灯１から照射される光に関して、安定した所定の光度に維持することができる。
光学部材４０は、光軸調整機構６２，６２によって光学部材４０を支持するようにハウジング４に固定された高熱伝導性の金属、例えば、アルミニウム、銅等から形成される躯体４２と、躯体４２の中央部の開口に取り付けられた筒状のフェルール４４と、フェルール４４に装着される、コア４６ｂとコア４６ｂの周囲を囲むクラッド４６ａとからなる光ファイバ４６と、躯体４２に固定されたフランジ４８とを備える。また、光学部材４０は、光軸調整機構６２，６２と、ハウジング４から延びるエックステンション６４，６４とによって、車両用前照灯１内部に固定される。
また、光学部材４０は、フランジ４８の中央部に固定された導光体である拡散部材５０と、拡散部材５０上に設けられ、光を特定の波長の光に変換するための蛍光体である波長変換部材５２と、配光制御を行うためのレンズ５４とを備える。光ファイバ４６中を伝播した光は、拡散部材５０により拡散され、波長変換部材５２に照射され、所望の波長の光に変換され、レンズ５４を介して車両前方に変換された光を照射する。
制御部２０は、複数のランプモジュール１０それぞれに接続され、制御部２０から光源３０に送信される駆動信号に基づいて、各ランプモジュール１０の光源３０を駆動する。制御部２０は、電子制御ユニット（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、並びにＩ／Ｏ回路及びＡ／Ｄ回路等の電子回路等）により構成される。ＣＰＵにより制御プログラムがメモリから読み出され、読み出されたプログラムにしたがって後述する種々の処理が実行される。
制御部２０は、スポット用ランプモジュールＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びミドル用ランプモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３から構成されるロービームランプモジュール３に対して、点灯するランプモジュールから構成される点灯パターンを変化させるように、各ランプモジュール１０を点灯制御する。
また、任意の点灯パターンにおいて、照射された光により運転者の視認性を確保できるように、所定の配光分布を維持するように各ランプモジュール１０の点灯制御を行う。
具体的には、制御部２０は、スポット用ランプモジュールＳ１，Ｓ２，Ｓ３のうちの１つを点灯させた場合、照射された光により運転者の視認性を確保するために、要求される所定の光度としてＸ［ｃｄ］の光が必要であり、任意の点灯パターンで点灯した場合でも、所定の光度を維持するように各ランプモジュールＳ１，Ｓ２，Ｓ３を点灯制御する。同様に、制御部２０は、ミドル用ランプモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３についても、任意の点灯パターンで点灯した場合でも、所定の光度を維持するように各ランプモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３を点灯制御する。
次に、本実施形態の車両用前照灯１の点灯制御について、図４〜図６を用いて説明する。
［車両停止状態及び低速走行状態における点灯制御］
図４を用いて、車両が停止した車両停止状態、及び、走行速度が所定の速度閾値、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］未満である低速走行状態における車両用前照灯１の点灯制御を説明する。図４Ａは、車両停止状態から低速走行状態に移行した場合のロービームランプモジュール３の点灯制御を示した図である。図４Ｂは、車両停止状態及び低速走行状態におけるロービームランプモジュール３の点灯パターンを示す図である。
図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、本実施形態の車両用前照灯１は、車両停止状態及び低速走行状態において、運転者がロービームランプモジュール３の点灯操作を行った場合、制御部２０により、ロービームランプモジュール３を構成する全てのランプモジュール１０、すなわち、スポット用ランプモジュールＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びミドル用ランプモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３それぞれに対応する光源３０全てを点灯する。
図４Ａに示されるように、制御部２０は、点灯開始前の車両停止状態では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３，Ｍ１〜Ｍ３は消灯しているが、点灯開始後の車両停止状態では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３，Ｍ１〜Ｍ３が全てＸ／３［ｃｄ］の光度で点灯する点灯パターンを形成するように点灯制御を行う。尚、図４Ａでは、低速走行状態において、運転者がロービームランプモジュール３を点灯操作した場合を例として用いたが、車両停止状態において、運転者がロービームランプモジュール３の点灯操作を行った場合も同様に点灯制御を行う。
［低速走行状態から高速走行状態に移行した場合の点灯制御］
図５を用いて、点灯開始後の低速走行状態から、走行速度が所定の速度閾値、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］以上である高速走行状態における車両用前照灯１の点灯制御を説明する。図５Ａは、点灯開始後の低速車両停止状態から高速走行状態に移行した場合のロービームランプモジュール３の点灯制御を示した図である。図５Ｂは、図５Ａに示した低速走行状態及び高速走行状態におけるロービームランプモジュール３の点灯パターンを示す図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、本実施形態の車両用前照灯１は、点灯開始後の低速車両停止状態から高速走行状態に移行した場合において、制御部２０により、スポット用ランプモジュールＳ１〜Ｓ３のうちの１つのランプモジュール、及び、ミドル用ランプモジュールＭ１〜Ｍ３のうちで点灯したスポット用ランプモジュールに隣接する１つのランプモジュールが点灯するように、点灯させるランプモジュールに対応する光源３０を点灯する。
その際、制御部２０は、１つのスポット用ランプモジュールと隣接する１つのミドル用ランプモジュールの組合せからなる点灯パターンが、経過時間に応じて、車両中央部側から車両縁部側に移動するように、点灯パターンを変化させる点灯制御を行う。
図５Ａに示されるように、制御部２０は、点灯開始後の低速走行状態では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３，Ｍ１〜Ｍ３が全てＸ／３［ｃｄ］の光度で点灯する点灯パターンを形成するように点灯制御を行う。
そして、点灯開始後の低速車両停止状態から移行した高速走行状態において、単位時間Ｔｉ（ｉ＝１〜６）毎に、点灯パターンを構成する隣接するスポット用ランプモジュールとミドル用ランプモジュールの組合せを車両中央部側から車両縁部側に移動するように、点灯パターンを変化させる点灯制御を行う。
具体的には、図５Ｂに示されるように、制御部２０は、低速車両停止状態から移行した高速走行状態の単位時間Ｔ１ではランプモジュールＳ１及びＭ１をそれぞれＸ［ｃｄ］で点灯する。単位時間Ｔ２ではランプモジュールＭ１及びＳ２をそれぞれＸ［ｃｄ］で、単位時間Ｔ３ではランプモジュールＳ２及びＭ２をそれぞれＸ［ｃｄ］で、単位時間Ｔ４ではランプモジュールＭ２及びＳ３をそれぞれＸ［ｃｄ］で、単位時間Ｔ５ではランプモジュールＳ３及びＭ３をそれぞれＸ［ｃｄ］で、順々に点灯する。
そして、単位時間Ｔ６ではランプモジュールＳ１及びＭ１をそれぞれＸ［ｃｄ］で再度点灯する。その後の高速走行状態においては、同様の点灯制御を繰り返す。この結果、車両の走行速度に応じて点灯パターンを変化させるので、車両前方の歩行者等に注意喚起を行い、歩行者等の安全性を向上させることができる。
また、車両の走行速度に応じて点灯パターンを変化させる制御部２０は、図５に示される点灯制御に限られず、種々の点灯制御を行うことができる。図６に他の点灯制御を示す。図６Ａは、点灯開始後の低速車両停止状態から高速走行状態に移行した場合のロービームランプモジュール３の他の点灯制御を示した図である。図６Ｂは、図６Ａに示した低速走行状態及び高速走行状態におけるロービームランプモジュール３の他の点灯パターンを示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、他の実施形態の車両用前照灯１は、点灯開始後の低速車両停止状態から高速走行状態に移行した場合において、制御部２０により、スポット用ランプモジュールＳ１〜Ｓ３のうちの少なくとも１つのランプモジュール、及び、ミドル用ランプモジュールＭ１〜Ｍ３のうちで点灯したスポット用ランプモジュールに隣接する少なくとも１つのランプモジュールが点灯するように、点灯させるランプモジュールに対応する光源３０を点灯する。
その際、制御部２０は、隣接する少なくとも１つのスポット用ランプモジュールと少なくとも１つのミドル用ランプモジュールの組合せからなる点灯パターンが、経過時間に応じて、車両中央部側から車両縁部側に次第に広がるように、点灯パターンを変化させる点灯制御を行う。
図６Ａに示されるように、制御部２０は、点灯開始後の低速走行状態では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３，Ｍ１〜Ｍ３が全てＸ／３［ｃｄ］の光度で点灯する点灯パターンを形成するように点灯制御を行う。
そして、点灯開始後の低速車両停止状態から移行した高速走行状態において、単位時間Ｔｉ（ｉ＝１〜６）毎に、点灯パターンを構成する隣接するスポット用ランプモジュールとミドル用ランプモジュールの組合せを車両中央部側から車両縁部側に次第に広がるように、点灯パターンを変化させる点灯制御を行う。
具体的には、図６Ｂに示されるように、制御部２０は、低速車両停止状態から移行した高速走行状態の単位時間Ｔ１ではランプモジュールＳ１及びＭ１を共にＸ［ｃｄ］で点灯する。単位時間Ｔ２ではランプモジュールＳ１及びＳ２を共にＸ／２［ｃｄ］で、ランプモジュールＭ１をＸ［ｃｄ］で点灯する。
単位時間Ｔ３では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ２及びＭ１〜Ｍ２をそれぞれＸ／２［ｃｄ］で点灯し、単位時間Ｔ４では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３をそれぞれＸ／３［ｃｄ］で、Ｍ１〜Ｍ２をそれぞれＸ／２［ｃｄ］で点灯する。
単位時間Ｔ５では、ランプモジュールＳ１〜Ｓ３及びＭ１〜Ｍ３をそれぞれＸ／３［ｃｄ］で点灯する。そして、単位時間Ｔ６ではランプモジュールＳ１及びＭ１をそれぞれＸ［ｃｄ］で再度点灯する。その後の高速走行状態においては、同様の点灯制御を繰り返す。この結果、車両の走行速度に応じて点灯パターンを変化させるので、車両前方の歩行者等に強く注意喚起を行い、歩行者等の安全性を向上させることができる。
尚、車両用前照灯１内のハイビームランプモジュール２及びロービームランプモジュール３の配置態様は、図１Ｂの態様に限定されず、各ランプモジュール間に空間を設けた態様等の種々の態様を採用することができる。例えば、図７に示されるように、スポット用ランプモジュールＳ１〜Ｓ３を離間するように設け、スポット用ランプモジュールＳ１〜Ｓ３上にミドル用ランプモジュールＭ１〜Ｍ３を離間するように設ける態様に形成することも可能である。
波長変換部材５２では所望の光に波長変換した場合、熱が発生し、光学部材４０における光への変換効率が低下する可能性がある。図７に示した車両用前照灯１によれば、スポット用ランプモジュールＳ１〜Ｓ３、そして、ミドル用ランプモジュールＭ１〜Ｍ３を離間するように設けたので、放熱し易くなり、光の変換効率の低下を防止することができる。
１，１’，１ａ，１ｂ…車両用前照灯、２…ハイビームランプモジュール、３…ロービームランプモジュール、４…ハウジング、５…アウターレンズ、１０，Ｓ１〜Ｓ３，Ｍ１〜Ｍ３…ランプモジュール、２０…制御部、３０…光源、３２…半導体発光素子、３４…基部、４０…光学部材、４２…躯体、４４…フェルール、４６…光ファイバ、４８…フランジ、５０…拡散部材、５２…波長変換部材、５４…レンズ、６０…ライトガイド、６２…光軸調整機構、６４…エックステンション。

Claims (6)

  1. 自車前方に光を照射する複数のランプモジュールと、前記複数のランプモジュールの点灯制御を行う制御部とを備える車両用前照灯であって、
    前記制御部は、点灯するランプモジュールによる点灯パターンを変化させるとともに、前記複数のランプモジュールのうちの少なくとも１つのランプモジュールを点灯したとき、照射された光により運転者の視認性を確保する所定の配光分布を形成するように前記ランプモジュールの点灯制御を行うことを特徴とする車両用前照灯。
  2. 請求項１記載の車両用前照灯であって、
    前記制御部は、前記車両の走行速度に応じて、前記点灯パターンを変化させることを特徴とする車両用前照灯。
  3. 請求項２記載の車両用前照灯であって、
    前記ランプモジュールは、光源と、前記光源からの光を配光制御する光学部材と、前記光源からの光を前記光学部材に導光し、前記光源と前記光学部材を離間するライトガイドとを備えることを特徴とする車両用前照灯。
  4. 請求項３記載の車両用前照灯であって、
    前記制御部は、
    前記車両の走行速度が所定の速度閾値未満のとき、前記点灯パターンとして、前記複数のランプモジュール全てを点灯する全点灯パターンを形成し、
    前記車両の走行速度が所定の速度閾値以上のとき、前記点灯パターンとして、点灯時間経過に応じて、点灯するランプモジュールの個数を変化させ、又は、点灯するランプモジュールの個数を一定にして、点灯するランプモジュールの位置を変化させて点灯する変化点灯パターンを形成することを特徴とする車両用前照灯。
  5. 請求項４記載の車両用前照灯であって、
    前記光源は、半導体レーザ光源であることを特徴とする車両用前照灯。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用前照灯であって、
    前記複数のランプモジュールは、すれ違いビームを照射するランプモジュールと、走行ビームを照射するランプモジュールとを備えることを特徴とする車両用前照灯。
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