JP2018140689A - 照明装置、及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源を含む光源モジュールを備えた照明装置において、弱点灯光源に起因する光度不足、光度むら等を補完する。
【解決手段】照明装置２は、基板上に複数の光源が行列状に実装されてなる光源モジュール２２と、各光源に個別に電力供給する駆動回路３０と、駆動回路３０を介して各光源の点灯状態をそれぞれ制御する制御部６とを備える。制御部６は、複数の光源のうちの他の光源よりも光度が低い弱点灯光源を検出する検出部６ａと、弱点灯光源に隣接する光源を他の光源よりも高光度で発光させる調整部６ｂとを含む。
【選択図】図４

Description

本開示は、照明装置、及び移動体に関する。

従来、特許文献１には、ドットマトリックス状に配置された複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）と、各ＬＥＤをそれぞれ独立に発光可能な駆動手段とを備えたＬＥＤ表示装置が開示されている。このＬＥＤ表示装置では、不点灯や所望外の発光などの異常があるＬＥＤを比較的簡単な構成で特定することが記載されている。

特開２００３−１５８３００号公報

ところで、基板上に複数のＬＥＤを行列状に配置した光源モジュールを照明装置に用いることがある。この場合、或るＬＥＤが不点灯や発光強度が低い状態になると、照明装置による光照射領域において照度むらが生じることになり、視認性が低下することがある。

本開示の目的は、複数の光源を含む光源モジュールを備えた照明装置において、弱点灯光源に起因する照度むらを他の光源で補完して抑制することである。

本開示に係る照明装置は、基板上に複数の光源が行列状に実装されてなる光源モジュールと、前記各光源に個別に電力供給する駆動回路と、前記駆動回路を介して前記各光源の点灯状態をそれぞれ制御する制御部とを備える。そして、前記制御部は、前記複数の光源のうちの他の光源よりも光度が低い弱点灯光源を検出する検出部と、前記弱点灯光源に隣接する光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる調整部とを含む。

ここで、弱点灯光源には、所定光度よりも発光強度が低下した状態の光源と、不点灯光源とが含まれる。

本開示の照明装置及び移動体によれば、弱点灯光源に起因する照度むらを他の光源で補完して抑制することができ、その結果、照射領域における視認性の低下を解消できる。

本開示の一実施形態である照明装置が搭載された自動車を示す正面図である。 図１の照明装置の一部断面図である。 図１の照明装置を分解した際の、光源モジュール、導光部材、及び投影レンズの分解斜視図である。 照明装置を含む機能ブロック図である。 （ａ）は光源モジュールの正面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線上に位置する光源の位置と発光強度を示す図、（ｃ）は（ｂ）の発光強度に対応する照度を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は光源モジュールに弱点灯光源が含まれる場合の、図５（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。 （ａ）〜（ｃ）は弱点灯光源と行方向に隣接する２つの光源を高光度で発光させた場合の、図５（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。 制御部において実行される処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、弱点灯光源に隣接する光源を高発光させる場合の別の類型を示す図である。

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本開示の一実施形態に照明装置２が搭載された自動車１の正面図である。図１に示すように、この自動車１は、照明装置２、バッテリ４、及び制御部６を備える。照明装置２は、自動車１の前端部の幅方向両側に前照灯として配置される。また、バッテリ４は、エンジンコンパートメント内に搭載される。照明装置２は、バッテリ４から供給される電力によって点灯する。

制御部６は、照明装置２に含まれる光源の点灯／消灯等を制御する機能を有する。制御部６は、照明装置２のケース内に設置されてもよいし、或いは、ケース外に設置されてもよい。ケース外に設置される場合、制御部６は、自動車を統括制御する制御部の一部として構成されてもよい。

また、自動車１は、車両進行方向の前方を監視するカメラ３を搭載してもよい。カメラ３は、例えば、車室におけるフロントガラス７とルームミラー（図示せず）との間にフロントガラス７の内側かつ上部に取り付けられる。カメラ３によって取得された画像は、例えば、自動車の制御装置に送信され、自動ブレーキ等の機構に用いることができる。また、上記画像は、照明装置２の制御部６に送信され、照明装置２による照度むらを検出するために用いてもよい。

図２は、照明装置２の一部断面図であり、図３は、照明装置２を分解した際の、光源モジュール２２、プライマリレンズ２３、及び投影レンズ２４の分解斜視図である。以下、図２及び図３を用いて、照明装置２の構造について説明する。

図２に示すように、照明装置２は、光源モジュール２２、導光部材としてのプライマリレンズ２３、及び投影レンズ（またはプロジェクタレンズ）２４をケース２１内に備える。光源モジュール２２は、基板３３と、基板３３の表側（投影レンズ２４側）に間隔をおいて実装された複数の光源６０を有する。光源モジュール２２は、固定手段の例示である締結部材や接着剤等によって基板取付板２５に固定される。基板取付板２５は、例えばケース２１の底部を形成する平板部２１ａに、例えばボルト２７ａ及びナット２７ｂ等によって取り付けられる。

光源モジュール２２の各光源６０は、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）で好適に構成される。光源モジュール２２には、各光源６０に電力を供給するためのケーブル５５が電気的に接続される。ケーブル５５は、例えば基板取付板２５に設けられた貫通孔とケース底部に設けられた貫通孔を通過し、ケース内側からケース外側に引き出されて、後述する駆動回路に接続される。

プライマリレンズ２３は、複数の光源６０の光出射側に配設される。プライマリレンズ２３は、光源６０の数と同一の数の複数の導光部４０を有する。各導光部４０は、光源６０の光出射側に配置される光入射面５１と、光入射面５１とは反対側の端部に配設される光出射面５２を含む。複数の導光部４０は、複数の光源６０に一対一に対応し、各導光部４０は、対応する光源６０からの光を光入射面５１から光出射面５２まで導光する。各導光部４０の光出射面側の端部の周囲部は、隣り合う導光部４０の光出射面側の端部の周囲部と一体に形成されている。その結果、複数の導光部４０が連結され、一体のプライマリレンズ２３が構成される。

プライマリレンズ２３は、例えばプライマリ固定部材２６によってケース側壁部２１ｂに固定される。プライマリ固定部材２６は、プライマリレンズ２３の側方に全周に亘って接触することで当該側方を拘束する環状部３７、ケース側壁部２１ｂの内側面に対応する取付面を有する板状の取付部３８、及び環状部３７と取付部３８を連結する連結部３９を有する。取付部３８が、固定手段の一例であるボルト２８ａ及びナット２８ｂでケース側壁部２１ｂに取り付けられることで、プライマリレンズ２３がケース２１に固定される。

投影レンズ２４は、プライマリレンズ２３の光出射面５２に対して光源６０側とは反対側に配置される。投影レンズ２４の光出射側の面は凸面２４ｂで構成され、投影レンズ２４の入射側の面は平面２４ｃで構成される。ケース２１は、軸方向（底部の底面の法線方向）の一方側が開口し、当該一方側の縁部２４ａが円筒内周面２１ｃを有する。投影レンズ２４は、その縁部２４ａが円筒内周面２１ｃに固定される。

図３に示すように、複数の光源６０は、基板３３の表面に行列状（またはマトリクス状）に配置される。図３では、光源６０が５行９列に配置される例が示される。すなわち、本実施形態では、複数の光源６０がなす行列は、行の数（５行）よりも列の数（９列）が多くなっている。

プライマリレンズ２３は、光源６０の数と同じ数の導光部４０を有する。各光源６０からの光は、その光源６０に対応する導光部４０の光入射面５１に入射し、対応する導光部４０の光出射面５２から出射される。プライマリレンズ２３の複数の光出射面５２は、複数の光源６０の配置に対応するように５行９列にマトリクス状に配置される。

各光源６０から出射された光は、対応する導光部４０を通過して当該導光部４０の光出射面５２から出射される。各導光部４０の光出射面５２から出射された光は、投影レンズ２４の平面２４ｃに入射する。投影レンズ２４は、光源モジュール２２側とは反対側に凸面２４ｂを有する。投影レンズ２４に入射した光は、投影レンズ２４の凸面２４ｂから照明装置２の外部に出射される。

なお、図３に示す例とは異なり、複数の光源及びプライマリレンズの光出射面は、Ｎ行Ｍ列（Ｎ，Ｍは、任意の自然数）に配置されてもよいが、Ｎ＜Ｍであることが好ましい。また、光源は、他の発光素子の例としての半導体レーザ素子によって構成されてもよい。

次に、図４を参照して照明装置２の制御について説明する。図４は、照明装置２を含む機能ブロック図である。

図４に示すように、照明装置２は、光源モジュール２２および制御部６に加えて、駆動回路３０を備える。駆動回路３０は、バッテリ４に電気的に接続されている。駆動回路３０は、例えば、照明装置２に含まれる光源６０に夫々に対応する複数のスイッチング部を有する。各スイッチング部は、制御部６からの信号に基づいて独立してオンオフ制御される。各スイッチング部は、例えば、トランジスタ等で構成される。制御部６にオン制御されたスイッチング部に対応する光源６０は、バッテリ４から電力が供給されて点灯する。このように各光源６０は、駆動回路３０によって個別に電力供給されて、点灯／消灯等の点灯状態が制御される。

また、本実施形態では、駆動回路３０は、各スイッチング部について電流センサ３０ａおよび変圧回路３０ｂを有する。電流センサ３０ａは、スイッチ部を介して光源６０に流れる電流を検出し、その検出信号を制御部６に送信する。変圧回路３０ｂは、制御部６からの信号に基づいて作動し、バッテリ４から印加される電圧を各光源６０毎に複数段階に変更可能になっている。

なお、本実施形態では、各光源６０の点灯状態を検出するために電流センサを用いる例について説明するが、これに限定されるものではなく、各光源６０に印加される電圧を検出する電圧センサを併用して光源６０の点灯状態を検出してもよい。

制御部６は、例えば、マイクロコンピュータによって好適に構成される。制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等の記憶部とを備える。ＣＰＵは、記憶部に予め記憶されたプログラム等を読み出して実行する機能を有する。ＲＡＭは、読み出したプログラムや処理データを一時的に記憶する機能を有する。また、ＲＯＭは、制御プロラムや所定の閾値等を予め記憶する機能を有する。制御部６は、マイクロコンピュータによって実行されるソフトウエアによって実現できるが、その一部がハードウエアによって構成されてもよい。

制御部６は、検出部６ａ及び調整部６ｂを備える。検出部６ａは、複数の光源６０のうち他の光源６０よりも光度が低い弱点灯光源を検出する機能を有する。具体的には、駆動回路３０の電流センサ３０ａから送信される各光源６０の電流に基づいて、各光源６０の点灯状態を検出する。例えば、検出部６ａは、或る光源６０に流れる電流が所定の閾値より小さいとき、当該光源６０を弱点灯光源であると検出する。また、検出部６ａは、第１及び第２閾値との比較で光源６０の点灯状態を判定することができる。この場合、光源６０の電流が第１閾値より小さいとき当該光源６０を弱点灯光源として判定し、光源６０の電流が第２閾値（＜第１閾値）よりも小さいときに当該光源６０を不点灯光源と判定してもよい。

制御部６の調整部６ｂは、検出部６ａによって検出された弱点灯光源に隣接する光源６０を他の光源６０（すなわち通常発光状態の光源６０）よりも高出力で発光させる機能を有する。具体的には、調整部６ｂは、上記隣接する光源６０に対応した駆動回路３０の変圧回路３０ｂに信号を送信して、当該光源６０を印加する電圧を増加させる。これにより、当該隣接するＬＥＤは、変圧前の電圧で発光する通常発状態の他の光源６０よりも高光度で発光する。

次に、図５ないし図７を参照して、本実施形態の照明装置２における制御例について説明する。図５（ａ）は光源モジュールの正面図、同（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線上に位置する光源の位置と発光強度を示す図、同（ｃ）は（ｂ）の発光強度に対応する照度を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は光源モジュールに弱点灯光源が含まれる場合の、図５（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。図７（ａ）〜（ｃ）は弱点灯光源と行方向に隣接する２つの光源を高光度で発光させた場合の、図５（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。

図５（ａ）に示すように、ここでは、基板３３上に光源６０が５行２９列のマトリクス状に配置されている光源モジュール２２を例に説明する。また、ここでは５行のうちの上下方向中央に位置する第３行目（Ｘ−Ｘ線上）に位置する光源６０に着目して説明するが、他の行の光源６０についても同様である。

図５（ａ）に示すＸ−Ｘ線上の光源６０が正常な点灯状態にあると、各光源６０は略等しい強度で発光するため、図５（ｂ）に示すように発光強度のグラフは横軸の光源位置にかかわらず一定となる。この場合、これらの光源６０によって照明される照射面上での照度もまた、図５（ｃ）に示すように略一定となる。

図６（ａ）は、Ｘ−Ｘ線上に位置する光源６０のうち、右から１０番目に位置する光源６０ａが弱点灯状態にあるときの例を示す。この場合、図６（ｂ）に示すように、この光源６０ａに対応する位置６１ａの発光強度が低下し、これに対応して、図６（ｃ）に示すように、凸面２４ｂを有する投射レンズ２４を通過することで投射レンズ２４の中心軸Ｃに関して点対称となる照射面上の位置６２ａで照度むらが生じる。その結果、自動車１の運転手から見た前方領域の視認性が低下することになる。

これに対し、本実施形態の照明装置２では、図７（ａ）に示すように、弱点灯光源６０ａに対して行方向（行に沿った方向をいう、以下に同じ）の両側に隣接する２つの光源６０ｂを通常時よりも他の光源６０よりも高光度で発光させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、弱点灯光源６０ａに対応する低光度位置６１ａの行方向両側で発光強度６１ｂが高くなり、その結果、図７（ｃ）に示すように、照射面上における照度むら箇所６２ｂが補完されてほぼ均一な明るさになる。このように照度むらが解消されることによって、運転者の視認性が向上する。

なお、上記では弱点灯光源６０ａの行方向両側に隣接する２つの光源６０ｂを高光度で発光させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、いずれか一方側の光源６０ｂだけを高光度で発光させてもよい。また、弱点灯光源６０ａが行方向端部に位置する場合、行方向に隣接する光源６０は１つだけとなる。

図８は、本実施形態の照明装置２における制御を示すフローチャートである。制御部６は、例えば、図８に示す処理手順を照明装置２が点灯される度に実行する。

図８に示すように、制御部６は、ステップＳ１０において、光源モジュール２２に含まれる光源６０のうち、弱点灯光源６０ａが存在するか否かを判定する。この判定は、上述した検出部６ａ（図４参照）の機能として実行される。具体的には、駆動回路３０の電流センサ３０ａから入力される電流値が所定の閾値より低いか否かで判定する。このステップＳ１０において否定判定されると（Ｓ１０でＮＯ）、制御部６は、そのまま今回の処理を終了する（エンド処理）。

他方、上記ステップＳ１０で肯定判定されると（Ｓ１０でＹＥＳ）、制御部６は、続くステップＳ１２において、弱点灯光源６０ａの位置を特定する。この処理もまた、検出部６ａによって実行される。

そして、制御部６は、続くステップＳ１４において、弱点灯光源６０ａに行方向に隣接する少なくとも１つの光源６０ｂを高強度で発光させる。この処理は、制御部６の調整部６ｂ（図４参照）の機能として実行される。具体的には、調整部６ｂは、上記隣接する光源６０に印加する電圧を増加させるように、駆動回路３０の変圧回路３０ｂに対して指令を送信する。これにより、上記隣接する光源６０ｂが高光度で発光し、弱点灯光源６０ａによる照度むらが抑制される。

そして、制御部６は、ステップＳ１４を実行した後、処理を終了する（エンド処理）。

上述したように、本実施形態の照明装置２では、基板３３上に複数の光源６０が行列状に実装されてなる光源モジュール２２と、各光源６０に個別に電力供給する駆動回路３０と、駆動回路３０を介して各光源６０の点灯状態をそれぞれ制御する制御部６とを備える。制御部６は、複数の光源６０のうちの他の光源よりも光度が低い弱点灯光源６０ａを検出する検出部６ａと、弱点灯光源６０ａに隣接する光源６０ｂを他の光源６０よりも高光度で発光させる調整部６ｂとを含む。

この構成によれば、弱点灯光源による発光強度不足が隣接する光源によって補完されるため、照明装置２による照度むらが抑制され、その結果、照射領域の視認性が向上する。

この場合、複数の光源６０がなす行列は行の数よりも列の数が多く、制御部６は、行方向で弱点灯光源６０ａに隣接する少なくとも１つの光源６０ｂを他の光源６０よりも高光度で発光させるのが好ましい。これにより、弱点灯光源による発光強度不足を隣接する光源によって効果的に補完することができる。

図９（ａ）〜（ｃ）は、弱点灯光源に隣接する光源を高発光させる場合の別の類型を示す図である。

図９（ａ）は、複数の光源６０がなす行列は行の数（５行）よりも列の数（２９列）が多く、制御部６が、列方向（列に沿った方向、以下に同じ）で弱点灯光源６０ａに隣接する２つの光源６０ｂを他のＬＥＤよりも高光度で発光させる例を示す。この構成によっても、弱点灯光源６０ａによる発光強度不足を隣接する光源６０ｂによって効果的に補完することができる。なお、この場合でも、列方向に隣接するいずれか一方の光源６０ｂだけを高光度に発光させてもよい。

図９（ｂ）は、複数の光源６０がなす行列は行の数（５行）よりも列の数（２９列）が多く、制御部６が、行方向および列方向で弱点灯光源６０ａに隣接する４つの光源６０ｂを他の光源６０よりも高光度で発光させる例を示す。この構成によれば、高光度に発光させる光源６０ｂの数が増えることで、光源６０ｂによる発光強度の増加を抑えながら、弱点灯光源６０ａによる発光強度不足を隣接する光源６０ｂによって効果的に補完することができる。

図９（ｃ）は、複数の光源６０がなす行列は行の数（５行）よりも列の数（２９列）が多く、制御部６が、弱点灯光源６０ａを取り囲んで隣接する８つの光源６０ｂを他の光源６０よりも高光度で発光させる例を示す。この構成によれば、高光度に発光させる光源６０ｂの数が図９（ｂ）に示す場合よりも一層増えることで、光源６０ｂによる発光強度の増加を抑えながら、弱点灯光源６０ａによる発光強度不足を隣接する光源６０ｂによって効果的に補完することができる。

なお、本開示に係る照明装置は、上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項及びその均等な範囲内において、種々の変更や改良が可能である。

例えば、複数の光源６０は複数のグループに区分けされ、制御部６は各グループ毎に所定光度で発光するように制御可能であってもよい。この場合、制御部６は、弱点灯光源６０ａが含まれるグループ全体として所定光度で発光するように当該グループにおける弱点灯光源６０ａ以外の光源６０ｂを高光度で発光させてもよい。具体例としては、図９（ｃ）に示すように、光源モジュール２２を構成する５行２９列の光源６０は、３行３列をなす合計９個の光源６０でグループを構成するように区分けされている。そして、各グループに含まれる光源６０中に弱点灯光源６０ａが検出された場合には、それを取り囲んで隣接する他の８つの光源６０ｂで所定光度を実現するように各光源６０ｂの発光強度を調整してもよい。例えば、弱点灯光源６０ａが不点灯状態にあって光度が０である場合、これを補完するように他の８つの光源６０ｂが通常時の約１．１倍程度の光度でそれぞれ発光することによって、グループ全体としての光度を所定光度に維持するように制御してもよい。

また、上記においては、電流センサ３０ａによって弱点灯または不点灯の光源６０ａを検出するとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、自動車１に搭載されたカメラ３を用いて照射領域の照度むらを検出し、これに基づいて弱点灯光源６０ａを特定し、上記と同様にして隣接する光源６０ｂによって補完するように制御してもよい。

さらに、上記では照明装置２が搭載される移動体が自動車である場合について説明したが、本開示に係る照明装置を備える移動体は、自動車以外の車両、船舶、飛行機、ロボット等であってもよい。

１ 自動車、２ 照明装置、３ カメラ、４ バッテリ、６ 制御部、６ａ 検出部、６ｂ 調整部、７ フロントガラス、２１ ケース、２１ａ 平板部、２１ｂ ケース側壁部、２１ｃ 円筒内周面、２２ 光源モジュール、２３ プライマリレンズ、２４ 投影レンズ、２４ａ 縁部、２４ｂ 凸面、２４ｃ 平面、２５ 基板取付板、２６ プライマリ固定部材、２７ａ，２８ａ ボルト、２７ｂ，２８ｂ ナット、３０ 駆動回路、３０ａ 電流センサ、３０ｂ 変圧回路、３３ 基板、３７ 環状部、３８ 取付部、３９ 連結部、４０ 導光部、５１ 光入射面、５２ 光出射面、５５ ケーブル、６０ 光源。

Claims (7)

1. 基板上に複数の光源が行列状に実装されてなる光源モジュールと、
   前記各光源に個別に電力供給する駆動回路と、
   前記駆動回路を介して前記各光源の点灯状態をそれぞれ制御する制御部と、を備える照明装置であって、
   前記制御部は、前記複数の光源のうちの他の光源よりも光度が低い弱点灯光源を検出する検出部と、前記弱点灯光源に隣接する光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる調整部とを含む、
   照明装置。
2. 前記複数の光源がなす行列は行の数よりも列の数が多く、
   前記制御部は、行方向で前記弱点灯光源に隣接する少なくとも１つの光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の光源がなす行列は行の数よりも列の数が多く、
   前記制御部は、列方向で前記弱点灯光源に隣接する少なくとも１つの光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記複数の光源がなす行列は行の数よりも列の数が多く、
   前記制御部は、行方向および列方向で前記弱点灯光源に隣接する４つの光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記複数の光源がなす行列は行の数よりも列の数が多く、
   前記制御部は、前記弱点灯光源を取り囲んで隣接する８つの光源を前記他の光源よりも高光度で発光させる、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記複数の光源は複数のグループに区分けされ、前記制御部は各グループ毎に所定光度で発光するように制御可能であり、
   前記制御部は、前記弱点灯光源が含まれるグループ全体として所定光度で発光するように当該グループにおける弱点灯光源以外の光源を高光度で発光させる、請求項１に記載の照明装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置を備える、移動体。

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