JP5859631B2 - 投光装置、および当該投光装置を備えた車両用前照灯 - Google Patents
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Description
本発明に係る投光装置の第1の実施形態について、図1〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る投光装置を、自動車(車両)のハイビーム用前照灯であるヘッドランプシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム100の構成について、図1〜図3を参照して説明する。
図3は、図2に示されるヘッドランプシステム100が備える光源ユニット1aの概略構成を示す断面図である。図3に示されるように、光源ユニット1aは、レーザ素子2と、集光レンズ3と、発光部4と、リフレクタ(配光部)5とを備えている。
レーザ素子2は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。レーザ素子2は、1チップに1つの発光点を有するものであってもよく、1チップに複数の発光点を有するものであってもよい。
集光レンズ3は、レーザ素子2から発振されたレーザ光が発光部4に適切に照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節するためのレンズである。集光レンズ3は、リフレクタ5に設けられた窓部6を介して、レーザ光を発光部4に適照射する。
発光部4は、レーザ素子2から発振されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体(蛍光物質)を含んでいる。具体的には、発光部4は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、または蛍光体を固めたものである。
リフレクタ5は、発光部4によって発せられた蛍光を反射して、所定の照明領域11の一部に配光する。このリフレクタ5は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
金属ベース7は、光源ユニット1a〜1eを支持する支持部材であり、金属(例えば、銅や鉄)からなっている。このため、金属ベース7は熱伝導性が高く、金属ベース7上に配置されたレーザ素子2および発光部4において発生した熱を、効率的に放熱することができる。
次に、ヘッドランプシステム100の配光特性について、図4を参照して説明する。自動車用のヘッドランプは、その光度、光軸の向き、および/または配光の分布などを示す配光特性基準が定められている。配光特性基準は、国ごとに異なるので、様々な配光特性基準に対応した配光パターンを形成する必要がある。
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム100は、レーザ光を受けて発光する発光部4と、発光部4に対応して設けられ、発光部4からの光を所定の照明領域11の一部に配光するリフレクタ5と、を有する光源ユニット1a〜1eを備え、光源ユニット1a〜1eのそれぞれは、照明領域11が分割された領域である投光スポット11a〜11eに向けて、各発光部4からの光を投光するものであり、照明領域11は、光源ユニット1a〜1eごとに投光される投光スポット11a〜11eが複数組み合わされることで形成されている。
次に、本実施形態に係るヘッドランプシステム100の変形例について、図5および図6を参照して説明する。
図5(a)〜(c)は、基準平面20においてヘッドランプシステム100が照明する照明領域11の変形例を示す模式図である。
図6(a)および(b)は、ヘッドランプシステム100が備えるリフレクタ5の配置例を示す正面図である。
本発明に係る投光装置の第2の実施形態について、図7〜図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、光源ユニットごとの光量を制御するヘッドランプシステム120について説明する。
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム120の構成について、図7および図8を参照して説明する。
図8は、図7に示されるヘッドランプシステム120が備える光源ユニット21aの概略構成を示す断面図である。図8に示されるように、光源ユニット21aは、レーザ素子2と、集光レンズ3と、発光部4と、リフレクタ(配光部)25とを備えている。
本実施形態では、レーザ素子2は、直径9mmの金属パッケージに実装され、出力2Wで、波長405nm(青紫色)のレーザ光を発振するように調整されている。レーザ素子2は、出力2Wで、波長405nm(青紫色)のレーザ光を発振するように調整されている。
集光レンズ3は、発光部4におけるレーザ光の照射範囲が直径0.6mmになるように、レーザ素子2から発振されたレーザ光を集光する。本実施形態では、集光レンズ3は、リフレクタ25の頂点部に設けられた窓部6を介して、発光部4にレーザ光を集光する。
発光部4は、金属からなる支柱8の一端に固定されて、断面が放物線形状であるリフレクタ25のほぼ焦点の位置に配置されている。支柱8の他端はリフレクタ25を貫通して、熱伝導性が高い放熱部材(図示省略)に接続されている。このため、レーザ光によって発熱する発光部4の熱を、支柱8および放熱部材に伝播し、効率よく放熱することができる。
リフレクタ25は、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって得られる曲面(放物曲面)の少なくとも一部を含んでおり、発光部4によって発せられた蛍光を反射する方向に円形の開口部25Aを有している。
筐体27は、その内部に、各光源ユニット21a〜21eを収容するハウジングである。筐体27からその外部に向けて、光源ユニット21a〜21eが備える各レーザ素子2に接続された配線9が出ており、配線9は、光量調整部40に接続されている。
カメラ30は、照明領域31(図10(a)および(b)を参照)を含む、車両前方の周辺画像を連続的に撮影するものであり、例えば、室内前方のルームミラー近傍に配置される。カメラ30には、テレビフレームレートで動画像を撮影する撮影装置を用いることができる。
光量調整部40は、カメラ30によって撮影された物体の種類に応じて、光源ユニット21a〜21e(図10(a)および(b)を参照)の光量を制御する。光量調整部40は、検出部(検知部)41と、識別部42と、光量制御部43とを備えている。
検出部41は、カメラ30によって撮影された動画像を解析して、投光スポット31a〜31e内の物体を検出する。具体的には、検出部41は、カメラ30から動画像を取得したとき、予め座標情報が設定された、各投光スポット31a〜31eに対応した動画像中の領域である検出領域ごとに物体を検出する。
識別部42は、検出部41から出力された検出信号に示される検出領域内の物体の種類を識別する。具体的には、識別部42は、検出部41から検出信号を取得したとき、検出信号に示される検出領域内の物体の移動速度、形状、位置などの特徴点を抽出し、特徴点を数値化した特徴値を算出する。
光量制御部43は、識別部42から出力された識別信号に示される物体の種類に応じて、検出領域に対応する投光スポット31a〜31eに投光する光量を個別に制御する。具体的には、光量制御部43は、識別部42から出力された識別信号に示される物体の種類が、対向車や先行車などであるとき、当該対向車や先行車などが検出された検出領域に対応する投光スポット31a〜31eに向けて投光する光源ユニット21a〜21eの出力を低下させる。
次に、ヘッドランプシステム120における光源ユニット21a〜21eの光量を個別に制御する処理について、図9および図10を参照して説明する。図9は、ヘッドランプシステム120が備える光源ユニット21a〜21eの光量を個別に制御する処理の流れを示すフローチャートであり、図10(a)および(b)は、図9に示される処理によって光量が制御された光源ユニット21a〜21eの動作状態を示す模式図である。
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム120は、レーザ光を受けて発光する発光部4と、発光部4に対応して設けられ、発光部4からの光を所定の照明領域11の一部に配光するリフレクタ25と、を有する光源ユニット21a〜21eを備え、光源ユニット21a〜21eのそれぞれは、照明領域11が分割された領域である投光スポット31a〜31eに、各発光部4からの光を投光するものであり、照明領域31は、光源ユニット21a〜21eごとに投光される投光スポット31a〜31eが複数組み合わされることで形成されていると共に、光源ユニット21a〜21eの光量を個別に制御する光量制御部43を備えている。
次に、本実施形態に係るヘッドランプシステム120の変形例について、図11〜図14を参照して説明する。
図11(a)および(b)は、ヘッドランプシステム120が備えるリフレクタ25の配置例を示す正面図である。
図12は、ヘッドランプシステム120が備えるリフレクタ25の変形例を示す正面図である。図12に示されるように、リフレクタ35は、一つの大きなパラボラミラーの内部が4つの領域35a〜35dに分割されており、それぞれの領域35a〜35dごとに光量を個別に制御することができる。すなわち、リフレクタ35は、4つに分割された領域35a〜35dごとに発光部4が配置され、それぞれが独立した光源ユニットとして機能する。
本発明に係る投光装置の第3の実施形態について、図13〜図15に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、歩行者などに対して投光される光を点滅させることで、搭載車両の接近を注意喚起するヘッドランプシステム140について説明する。
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム140の構成について、図13を参照して説明する。
光量調整部60は、カメラ30によって撮影された物体の種類に応じて、光源ユニット21a〜21e(図10(a)および(b)を参照)の光量を制御する。光量調整部60は、距離検出部44を備えている点において、実施形態2の光量調整部40と主に異なっている。
距離検出部44は、カメラ30によって撮影された物体と搭載車両との距離を検出する。具体的には、距離検出部44は、物体が歩行者、軽車両、または自動二輪など(以下、歩行者等と称する)であることを示す識別信号が識別部42から出力されたとき、カメラ30によって撮影された動画像を解析して、歩行者等と搭載車両との距離を検出する。そして、距離検出部44は、検出した歩行者等と搭載車両との距離を光量制御部43に出力する。
光量制御部43は、識別部42から出力された識別信号に示される物体の種類に応じて、検出領域に対応する投光スポット31a〜31eに投光する光量を個別に制御する。具体的には、光量制御部43は、識別部42から出力された識別信号に示される物体の種類が、歩行者等であるとき、当該歩行者等が検出された検出領域に対応する投光スポット31a〜31eに向けて投光する光源ユニット21a〜21eを点滅させる。
次に、ヘッドランプシステム140における光源ユニット21a〜21eの光量を制御する処理について、図14および図15を参照して説明する。
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム140は、物体が歩行者P等であると識別部42によって識別されたとき、光量制御部43は、歩行者P等が検知された投光スポット31eに向けて投光する光源ユニット21eを点滅させる。
本発明に係る投光装置の第4の実施形態について、図16〜図21に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、搭載車両の走行状況に応じて、照明する範囲を変更するヘッドランプシステム160について説明する。
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム160の構成について、図16を参照して説明する。
光源ユニット61は、6つの光源ユニット21a〜21fからなり、光源ユニット21a〜21fは、投光方向に対して直行する方向に一列に並んで、筐体27の内部に納められている。
光量調整部80は、ヘッドランプシステム160が搭載される搭載車両の走行状況に応じて、光源ユニット21a〜21fごとの光量を制御する。光量調整部80は、ハンドル操作検知部45と、光量制御部43とを備えている。
ハンドル操作検知部45は、ドライバによるハンドル操作を検知する。具体的には、ハンドル操作検知部45は、ドライバのハンドル操作量(操舵角)を検出し、検出した操作量が所定閾値以上であるか否かを判定する。検出した操作量が所定閾値以上である場合、ハンドル操作検知部45は、ハンドルが切られた方向(左右)を示す検知信号を光量制御部43に出力する。
光量制御部43は、光源ユニット21a〜21fの光量を個別に制御する。光量制御部43は、搭載車両の直進時おいて、光源ユニット21b〜21eを点灯させると共に、ハンドル操作検知部45から出力された検知信号に応じて、光源ユニット21aまたは21fを点灯させる。具体的には、光量制御部43は、ハンドル操作検知部45から検知信号が出力されたとき、検知信号に示されるハンドルが切られた方向側に位置する光源ユニット21aまたは21fを点灯させることで、搭載車両の曲がる方向を照明させる。
次に、ヘッドランプシステム160の点灯制御について、図17〜図19を参照して説明する。
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム160では、光量制御部43は、搭載車両Mが左折または右折するとき、搭載車両Mが曲がる方向側に位置する照明領域31Bまたは31Cに向けて投光する光源ユニット21aまたは21fを点灯させる。
次に、本実施形態に係るヘッドランプシステム160の変形例について、図20および図21を参照して説明する。
本発明の態様1に係る投光装置は、光源と該光源に対応して設けられた配光部と、を有する光源ユニットを複数備え、前記複数の光源ユニットは、他の光源ユニットよりも遠方を照らす第1光源ユニットを含み、前記第1光源ユニットは、レーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を含有し、かつ、輝度200cd/mm2以上で発光する発光部を、前記光源として有していることを特徴としている。
なお、本発明は、以下のように表現することができる。すなわち、本発明に係る投光装置は、レーザで励起された蛍光体を光源とし、投光手段(リフレクタ、レンズ)にて投光する投光装置であり、複数の投光手段を有し、それぞれの投光手段にて異なる領域に投光することにより所望の配光を得ることを特徴としている。
また、本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明に係る投光装置は、励起光を受けて発光する発光部と、前記発光部に対応して設けられ、前記発光部からの光を所定の照明領域の一部に配光する配光部と、を有する光源ユニットを複数備え、前記光源ユニットのそれぞれは、前記照明領域が分割された領域である投光領域に向けて、前記発光部からの光を投光するものであり、前記照明領域は、前記光源ユニットごとに投光される前記投光領域が複数組み合わされることで形成されていることを特徴としている。
1a〜1e 光源ユニット
5 リフレクタ(配光部)
5a〜5i リフレクタ(配光部)
11〜14 照明領域
11a〜11i 投光スポット(投光領域)
21a〜21f 光源ユニット
25 リフレクタ(配光部)
25a〜25i リフレクタ(配光部)
31 照明領域
31A 照明領域(第1の照明領域)
31B 照明領域(第2の照明領域)
31C 照明領域(第2の照明領域)
31a〜31f 投光スポット(投光領域)
35 リフレクタ(配光部)
41 検出部(検知部)
42 識別部
43 光量制御部
44 距離検出部
45 ハンドル操作検知部(操作検知部)
100 ヘッドランプシステム(投光装置/車両用前照灯)
120 ヘッドランプシステム(投光装置/車両用前照灯)
140 ヘッドランプシステム(投光装置/車両用前照灯)
160 ヘッドランプシステム(投光装置/車両用前照灯)
F 対向車(物体)
P 歩行者(物体)
M 搭載車両(車両)
Claims (4)
- 光源と該光源に対応して設けられた配光部と、を有する光源ユニットを複数備える投光装置であって、
前記複数の光源ユニットは、他の光源ユニットよりも遠方を照らす第1光源ユニットを含み、
前記第1光源ユニットは、レーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を含有し、かつ、輝度200cd/mm2以上で発光する発光部を、前記光源として有しており、
前記第1光源ユニットは、前記投光装置によって照らされる照明領域のうちの一部の領域を照らすものであり、
前記第1光源ユニットは、前記照明領域を含む範囲を撮影するカメラによって撮影された物体を照らし、かつ、当該物体を照らす光を1Hz以上、10Hz以下の点滅周波数で点滅させることを特徴とする投光装置。 - 前記物体は、歩行者、軽車両、または自動二輪であることを特徴とする請求項1に記載の投光装置。
- 前記第1光源ユニットは、前記投光装置に対する前記物体の距離が小さくなるにつれて、前記物体を照らす光の点滅周波数を上げることを特徴とする請求項1または2に記載の投光装置。
- 請求項1から3の何れか1項に記載の投光装置を備えることを特徴とする車両用前照灯。
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