JP5887121B2 - 車両用前照灯制御システムおよび車両用前照灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯制御システムおよび車両用前照灯制御装置に関する。

車両用前照灯装置として、アレイを形成する複数個の発光素子（例えば発光ダイオード）を光源として用いたものが知られている。全ての光源から照射される光によって形成される配光パターンとして定義される照射レンジは複数の部分領域に分割され、各部分領域には前記複数個の発光素子の少なくとも一つが割り当てられている。各発光素子を独立して点消灯制御することにより、照射レンジを構成する複数の部分領域の少なくとも一つを選択的に照射状態または非照射状態とすることができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２１８１５５号公報

発光ダイオード等の発光素子は、温度が上昇すると発光効率が低下するという特性を有する。すなわち素子の温度が低下すると、当該素子への供給電流量が同じでも発光効率が上がり照射光の光度が上昇する。

したがって一部の部分領域を非照射状態とするために当該部分領域に対応する発光素子を消灯すると、これに隣接する発光素子の温度が低下して光度が上昇する。結果として光度が上昇した発光素子により照射される部分領域は必要以上に明るく照明されるばかりでなく、本来非照射状態としたい部分領域の照度が十分に低下しないことがある。特に前走車や歩行者に与えるグレアを抑制するために非照射領域を形成しようとする場合、所望の効果が得られないことがある。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、温度により発光効率が変化する発光素子を光源として用いつつも、所望の照射状態または非照射状態を得ることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下に列挙する種々の態様を採り得る。

本発明の第１の態様は、車両用前照灯制御システムであって、車両に配置される前照灯用の複数の光源と、前記複数の光源による光の照射を制御して複数の部分領域を含んでなる照射レンジ内に所定の照射領域を形成する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記照射領域における第１の部分領域を照射する第１光源の光度を低下させるとともに、当該光度の低下量に基づいて前記第１の部分領域に隣接する第２の部分領域を照射する第２光源に供給される電流量を低下させる。

このような構成によれば、第１光源の光度低下に伴って第２光源の光度が上昇することを回避でき、所望の配光パターンを維持することができる。

前記照射レンジ内に被照射物を検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記被照射物が含まれる部分領域を前記第１の部分領域として前記複数の光源を制御する構成としてもよい。この場合、被照射物に与えるグレアを効果的に抑制することができる。

前記制御手段は、前記第１光源を消灯させるように前記複数の光源を制御する構成としてもよい。この場合、所望の非照射状態を確保することができる。

前記第１光源の光度低下量に前記第２光源に供給される電流の低下量を予め関連付けて記憶する記憶手段をさらに備える構成としてもよい。この場合、制御手段の負荷を抑制することができる。

また前記複数の光源は、ハイビーム用の光源として好適に用いられる。

本発明の第２の態様は、車両に配置される前照灯用の複数の光源に供給される駆動電流の量を制御する車両用前照灯制御装置であって、複数の部分領域を含んでなる照射レンジ内に所定の照射領域を形成するように、前記複数の光源の各々に供給される電流の値を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記複数の光源に含まれる第１光源に供給される電流量を低下させるとともに、当該電流の低下量に基づいて、前記複数の光源に含まれ前記第１光源に隣接する第２光源に供給される電流量を低下させる。

このような構成によれば、ある光源の光度低下に伴って隣接する光源の光度が上昇することを回避でき、所望の配光パターンを維持することができる。

本発明によれば、温度により発光効率が変化する発光素子を光源として用いつつも、所望の照射状態または非照射状態を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る前照灯装置が搭載された車両の全体構成を模式的に示す図である。 図１における右前照灯ユニットの構成を示す水平断面図である。 図２における発光素子ユニットの構成を模式的に示す図である。 図１における前照灯装置からの光によって形成される配光パターンを模式的に示す図である。 図１の前照灯制御システムによる調光制御を説明する図である。 図１の前照灯制御システムによる調光制御を説明する図である。

添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１に本発明の一実施形態に係る前照灯制御システム１１が搭載された車両１０の全体構成を模式的に示す。前照灯制御システム１１は、前照灯装置１２、統合制御部１４、車輪速センサ１６、操舵角センサ１７、およびカメラ１８を備えている。

統合制御部１４は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を備え、車両１０における様々な制御を実行する。統合制御部１４は、本発明における制御手段の少なくとも一部として機能する。

車輪速センサ１６は、車両１０に組み付けられる左右の前輪および後輪の４つの車輪の各々に対応して設けられている。車輪速センサ１６の各々は統合制御部１４と通信可能に接続されており、車輪の回転速度に応じた信号を統合制御部１４に出力する。統合制御部１４は、車輪速センサ１６から入力された信号を利用して車両１０の速度を算出する。

操舵角センサ１７は、ステアリングホイールに設けられて統合制御部１４と通信可能に接続されている。操舵角センサ１７は、運転手によるステアリングホイールの操舵回転角に対応した操舵角パルス信号を統合制御部１４に出力する。統合制御部１４は、操舵角センサ１７から入力された信号を利用して車両１０の進行方向を算出する。

カメラ１８は、例えばＣＣＤ（Charged Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子を備え、車両前方を撮影して画像データを生成する。カメラ１８は統合制御部１４と通信可能に接続されており、生成された画像データは統合制御部１４に出力される。

前照灯装置１２は、前照灯制御部２０、記憶部２１、右前照灯ユニット２２Ｒ、および左前照灯ユニット２２Ｌを備えている。以下、右前照灯ユニット２２Ｒと左前照灯ユニット２２Ｌを、必要に応じて前照灯ユニット２２と総称する。前照灯制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等を有し、前照灯ユニット２２による光の照射を制御する。前照灯制御部２０は、本発明における制御手段の少なくとも一部として機能する。

上記の右前照灯ユニット２２Ｒを水平面で切断して上方から見た断面を図２に示す。右前照灯ユニット２２Ｒは、透光カバー３０、ランプボディ３２、エクステンション３４、第１灯具ユニット３６、および第２灯具ユニット３８を備えている。

透光カバー３０は透光性を有する樹脂等によって形成されている。透光カバー３０は、ランプボディ３２に装着されて灯室を区画形成している。第１灯具ユニット３６および第２灯具ユニット３８は灯室内に配置されている。

エクステンション３４は、第１灯具ユニット３６および第２灯具ユニット３８からの照射光を通過させるための開口部を有し、ランプボディ３２に固定されている。第１灯具ユニット３６は第２灯具ユニット３８よりも車両外側に配置されている。

第１灯具ユニット３６は、いわゆるパラボラ型の灯具ユニットであり、後述するロービーム用配光パターンを形成する。第１灯具ユニット３６は、光源４２としてハロゲンランプ等のフィラメントを有する白熱灯や、メタルハライドランプ等のＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプを用いている。第１灯具ユニット３６の構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。

第２灯具ユニット３８は、ホルダ４６、投影レンズ４８、発光素子ユニット４９、基板５０、およびヒートシンク５４を備えている。

投影レンズ４８は、筒状に形成されたホルダ４６の一方の開口部に装着されている。投影レンズ４８は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであり、その後側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。

発光素子ユニット４９は基板５０の前方側表面に設けられており、ヒートシンク５４は基板５０の後方側表面に設けられている。ヒートシンク５４は、アルミニウム等の金属により多数の放熱フィンを有する形状に形成されている。

図３に発光素子ユニット４９を車両前方から見た構成を示す。発光素子ユニット４９は、基板５０上に実装された発光素子アレイ５２を備えている。発光素子アレイ５２は、車両右側から左側に向かって配列された第１発光素子５２−１〜第１３発光素子５２−１３を備えている。

各発光素子は、同一の高さと同一の幅を有する直方体状に形成されている。図示は省略しているが、各発光素子は光源および薄膜を有している。光源は１ｍｍ角程度の発光面を有する白色ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、薄膜はこの発光面を覆うように設けられている。

図３においては各発光素子に番号を記し、第１発光素子５２−１と第１３発光素子５２−１３以外の発光素子については参照番号の表示を省略している。例えば番号７が記された発光素子は、第７発光素子５２−７を意味している。

各発光素子は制御線５３を介して前照灯制御部２０との間に電流回路を形成している。図３においては、第１発光素子５２−１と第１３発光素子５２−１３以外の発光素子については制御線５３の図示を省略している。前照灯制御部２０は、制御線５３を通じて供給される電流の量を調整することにより、各発光素子の点消灯および点灯時における光度を制御することができる。

図２に示すように、基板５０がホルダ４６の他方の開口部に装着されることにより、発光素子ユニット４９がホルダ４６の内部に配置される。発光素子ユニット４９が備える複数の発光素子が各々発光することにより、それぞれの像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影される。複数の発光素子は、本発明における複数の光源として機能する。

左前照灯ユニット２２Ｌは右前照灯ユニット２２Ｒと左右対称に構成されており、詳細な説明は省略する。なお右前照灯ユニット２２Ｒにおいても、第１発光素子５２−１〜第１３発光素子５２−１３は車両右側から車両左側に向かって配列されている。すなわち第２灯具ユニット３８の内部構成に関しては、左前照灯ユニット２２Ｌと右前照灯ユニット２２Ｒは左右対称でない。

図４の（ａ）は、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌから前方に照射される光により、例えば車両前方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る配光パターンを示している。

ロービーム用配光パターンＰＬは、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌの第１灯具ユニット３６からの照射光の合成によって形成される。ロービーム用配光パターンＰＬは左配光のロービーム用配光パターンであり、その上端縁に第１カットオフラインＣＬ１〜第３カットオフラインＣＬ３を有している。第１カットオフラインＣＬ１〜第３カットオフラインＣＬ３は、灯具正面方向の消点を通る鉛直線であるＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延在している。

第１カットオフラインＣＬ１は対向車線カットオフラインとして利用される。第３カットオフラインＣＬ３は、第１カットオフラインＣＬ１の左端部から左上方に向かって斜めに延在している。第２カットオフラインラインＣＬ２は、第３カットオフラインＣＬ３とＨ−Ｈ線との交点から左側においてＨ−Ｈ線上に延在している。すなわち第２カットオフラインＣＬ２は自車線側カットオフラインとして利用される。

ロービーム用配光パターンＰＬにおいて、第１カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。

付加配光パターンＰＡは本発明における照射レンジに対応し、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌの第２灯具ユニット３８が備える全ての発光素子からの照射光によって形成される配光パターンとして定義される。

付加配光パターンＰＡは水平線（Ｈ−Ｈ線）を含み、下端が第１カットオフラインＣＬ１上に位置するよう水平方向に延在する帯状に形成される。よって第２灯具ユニット３８は、ハイビーム用の光源として機能するものであってもよい。

図４の（ｂ）に付加配光パターンＰＡと発光素子アレイ５２の関係を示す。この例では、付加配光パターンＰＡは各々略同一の形状と面積を有する１３個の部分領域に分割されており、部分領域Ｐ１〜Ｐ１３を含んでいる。

部分領域Ｐ１は、右前照灯ユニット２２Ｒの第１発光素子５２−１と左前照灯ユニット２２Ｌの第１発光素子５２−１を光源像とした投影像の合成として形成される。換言すると、部分領域Ｐ１はこれらの発光素子からの照射光の合成によって形成される。他の部分領域についても同様に、左右の前照灯ユニット２２の対応する発光素子からの照射光の合成によって形成される。

例えば部分領域Ｐ９は、左右の第９発光素子５２−９からの照射光の合成によって形成される。各発光素子からの照射光は投影レンズ４８を通過するため、部分領域の配列と図３に示した発光素子の配列とは左右が逆転している。

次に、上記の構成を有する前照灯制御システム１１による調光制御について図５および図６を参照しつつ説明する。本実施形態においては、統合制御部１４からの指令に応じて前照灯制御部２０が付加配光パターンＰＡ内のある部分領域（第１の部分領域）を照射する発光素子の光度を低下させる際に、当該光度の低下量に基づいて当該第１の部分領域に隣接する部分領域（第２の部分領域）を照射する発光素子に供給される電流量を低下させるように構成されている。

図５の（ａ）は、車両１０が通常走行している場合における付加配光パターンＰＡ内の部分領域Ｐ１〜Ｐ１３の照度分布の一例を示す図である。棒グラフが長いほどその部分領域の照度が高い（当該部分領域を照射する光源の光度が高い）ことを意味している。すなわち本例においては、エルボ点Ｅの近傍が最も明るく照射され、当該エルボ点Ｅから水平方向左右に離れるにしたがって照度が低くなるように照射領域が形成されている。

ここで例えば図５の（ｂ）に示すように、部分領域Ｐ６〜Ｐ８を非照射状態とするために対応する発光素子５２−６〜５２−８が前照灯制御部２０により消灯されると、隣接する発光素子５２−５および５２−９の温度が低下する。本実施形態の発光素子は、素子の温度が低下すると発光効率が上昇するという特性を有しているため、発光素子５２−５および５２−９に供給される電流量をそのままとした場合、発光素子５２−５および５２−９の光度が上昇し、部分領域Ｐ５およびＰ９の照度がＬ０からＬ１に上昇してしまう。

そこで本実施形態の前照灯制御部２０は、発光素子５２−６〜５２−８を消灯させる際に、上記斜線部に相当する部分領域Ｐ５およびＰ９の照度上昇を回避するために、図５の（ｃ）に示すように、対応する発光素子５２−５および５２−９に供給される電流量をＩ０からＩ１に低下させる。結果として、発光素子５２−６〜５２−８の消灯により発光素子５２−５および５２−９の温度が低下しても、所望の光度で発光させ続けることができる。

本実施形態の前照灯制御システム１１は、付加配光パターンＰＡ内のある部分領域に前走車や歩行者（被照射物）が検出されると、当該部分領域に対応する光源を消灯することにより当該部分領域を非照射状態とし、当該車両の運転手や歩行者のグレアを抑制するようにしている。上記の調光制御はこのような場合において特に有用である。

被照射物の検出は、統合制御部１４がカメラ１８から入力された画像データを解析することにより行なわれる。すなわち統合制御部１４とカメラ１８は、本発明の検出手段として機能する。例えば図５の（ｃ）に示すように、部分領域Ｐ６〜Ｐ８に前走車が検出された場合、上記に説明したように発光素子５２−６〜５２−８が消灯され、発光素子５２−５および５２−９へ供給される電流量が低下されることにより、非照射領域に位置する前走車に対する所望のグレア抑制効果を得ることができる。

発光素子の温度特性は既知であるため、ある発光素子の光度の低下量から隣接する発光素子の光度の上昇量が導かれ、これを回避するために必要な供給電流の低下量を特定しうる。よって本実施形態では、ある発光素子の光度低下量に当該発光素子に隣接する発光素子に供給される電流の低下量を予め関連付け、関数あるいはテーブルとして記憶部２１に記憶している。すなわち記憶部２１は、本発明における記憶手段として機能する。

前照灯制御部２０は、当該関数あるいはテーブルを参照し、上記隣接する発光素子に供給される電流値の低下量を決定するため、演算速度の向上と制御負荷の抑制を実現できる。記憶部２１は、前照灯制御部２０を構成するメモリの一部として実現されてもよい。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

付加配光パターンＰＡ内のある部分領域に前走車等が検出された場合に、必ずしも当該部分領域に対応する光源を消灯することを要しない。図６の（ａ）に示すように、前走車が検出された部分領域Ｐ７およびＰ８（第１の部分領域）に対応する発光素子５２−７および５２−８の光度を所定値まであるいは所定の比率で低下させるように供給電流量を低下させる調光制御も可能である。

この場合、第１の部分領域に隣接する部分領域Ｐ６およびＰ９（第２の部分領域）を照射する発光素子５２−６および５２−９に供給される電流量を低下させる。電流の低下量は、第１の部分領域を照射する光源の光度（供給電流量）の低下量に対応するように定められる。本例の場合、発光素子５２−７の方が発光素子５２−８よりも光度の低下量が大きいため、発光素子５２−６に供給される電流の低下量を、発光素子５２−９に供給される電流の低下量よりも大きくしている。

また第１の部分領域を照射する光源の光度低下量に基づいて第２の部分領域を照射する光源に供給される電流の低下量を決定するのであれば、必ずしも供給電流量を低下させることを要しない（低下量がゼロの場合を含みうる）。例えば第１の部分領域を照射する光源の光度低下量が所定の閾値以下であれば、隣接する発光素子の発光効率に与える影響は無視できるとみなし、当該隣接する発光素子に供給される電流を低下させないようにすることができる。

例えば図６の（ｂ）に示すように、車両１０の操舵等により前走車の位置が部分領域Ｐ１０およびＰ１１内に位置するように変化した場合、当該部分領域に非照射領域を移動させるように調光制御が行なわれる。ここで部分領域Ｐ１０を照射する発光素子５２−１０の消灯に伴う部分領域Ｐ９の照度上昇を回避するために、対応する発光素子５２−９に供給される電流量は低下される。一方、部分領域Ｐ１１を照射する発光素子５２−１１の消灯に伴う光度低下量が小さいため、部分領域Ｐ１２に対応する発光素子５２−１２に供給される電流量は低下されない。このような構成によれば制御負荷を抑制することができる。

なお非照射領域の移動量は、車輪速センサ１６、操舵角センサ１７、およびカメラ１８から入力された信号に基づいて統合制御部１４により決定される。

なおカメラ１８から入力される画像データに加えてあるいは代えて、図示しないレーザセンサ等の前方センサにより取得される障害物データ等を利用して前走車等の存在を判定してもよい。

付加配光パターンＰＡに含まれる部分領域の数は、上記の構成に限られるものではない。水平方向（図４のＨ−Ｈ線方向）に二つ以上の任意の数を選択することができる。また垂直方向（図４のＶ−Ｖ線方向）に部分領域が複数列並ぶ構成としてもよい。

付加配光パターンＰＡに含まれる部分領域の形状は、上記の構成に限られるものではない。各部分領域の面積と形状の少なくとも一方は互いに相違してもよい。

ある特定の部分領域を照射する光源が右前照灯ユニット２２Ｒと左前照灯ユニット２２Ｌの各々に設けられている必要はない。所望の付加配光パターンＰＡが得られ、所定の部分領域を照射しうるのであれば、各部分領域を照射する少なくとも一つの光源の車両１０における位置は任意である。

隣接する部分領域を照射する光源は、必ずしも発光素子アレイ５２内において隣接配置されていることを要しない。この場合において本発明の調光制御は、部分領域の隣接よりも発光素子の隣接を優先して適用される。すなわち光度の低下量が大きな第１の発光素子に隣接する第２の発光素子に供給される電流量が低下されるが、このとき第１の発光素子と第２の発光素子が照射する部分領域が付加配光パターンＰＡ内で隣接していることを要しない。

ロービーム用配光パターンＰＬを得るための第１灯具ユニット３６を、第２右灯具ユニット３８Ｒおよび第２左灯具ユニット３８ＬのようにＬＥＤアレイで構成してもよい。この場合、ロービーム用配光パターンＰＬを複数の部分領域に分割し、その少なくとも一つを選択的に照射領域または非照射領域とすることができ、本発明の調光制御を適用できる。

前照灯制御部２０は、右前照灯ユニット２２Ｒと左前照灯ユニット２２Ｌの各々について設けられる構成としてもよい。前照灯制御部２０において本発明の調光制御を実現する機能の少なくとも一部は、統合制御部１４により実現されうる。

１０：車両、１１：前照灯制御システム、１２：前照灯装置、１４：統合制御部、１８：カメラ、２０：前照灯制御部、２１：記憶部、２２Ｒ：右前照灯ユニット、２２Ｌ：左前照灯ユニット、５２：発光素子アレイ、ＰＡ：付加配光パターン、Ｐ１〜Ｐ１３：部分領域

Claims (6)

1. 隣接して配置されており、温度により発光効率が変化する第１光源と第２光源を含む複数の光源と、
   前記複数の光源による光の照射を制御して車両の前方に位置する複数の部分領域を含んでなる照射レンジ内に所定の照射領域を形成する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記照射領域における第１の部分領域を照射する第１光源の光度を低下させる場合、前記第１光源の光度の低下に伴う前記第２光源の光度の上昇量に基づいて、前記第２光源に供給される電流の低下量を決定する、車両用前照灯制御システム。
2. 前記照射レンジ内に被照射物を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記被照射物が含まれる部分領域を前記第１の部分領域として前記複数の光源を制御する、請求項１に記載の車両用前照灯制御システム。
3. 前記制御手段は、前記第１光源を消灯させるように前記複数の光源を制御する、請求項１または２に記載の車両用前照灯制御システム。
4. 前記第１光源の光度の低下量に前記第２光源に供給される電流の低下量を予め関連付けて記憶する記憶手段をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用前照灯制御システム。
5. 前記複数の光源は、ハイビーム用の光源である、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用前照灯制御システム。
6. 隣接して配置されており、温度により発光効率が変化する第１光源と第２光源を含む複数の光源に供給される駆動電流の量を制御する車両用前照灯制御装置であって、
   車両の前方に位置する複数の部分領域を含んでなる照射レンジ内に所定の照射領域を形成するように、前記複数の光源の各々に供給される電流量を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記第１光源に供給される電流の量を低下させる場合、前記第１光源の光度の低下に伴う前記第２光源の光度の上昇量に基づいて、前記第２光源に供給される電流の低下量を決定する、車両用前照灯制御装置。

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