JP6124695B2

JP6124695B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP6124695B2
Application number: JP2013122929A
Authority: JP
Inventors: 松本　昭則; 昭則松本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: JP2014241218A

Description

本発明は、車両用灯具に関するものである。

従来、車両の走行状況や走行環境に応じて配光パターンを変化させることが可能な車両用灯具が提案されている。

例えば、下記特許文献１には、車速に応じて配光パターンを変化させるための技術として、ソレノイドにより可動シェードを上下動させる機構を有する車両用灯具が開示されている。また、この車両用灯具は、市街路走行時に路肩周辺を集中的に照射するための技術として、灯具本体の下面に、灯具本体を略水平面内で回動可能なスイブルユニットが取り付けられている。

特開２００５−２２８５５３号公報

しかしながら、特許文献１の車両用灯具のようにスイブルユニットを設ける構成では、灯室内に灯具本体がスイブルするためのスペースを確保したり、灯具本体にスイブルユニットを取り付けるためのスペースを確保しなければならず、車両用灯具が大型化してしまう。

本発明の目的は、車両用灯具の大型化を抑制しつつ、車両の走行状況や走行環境に応じて配光パターンを変化させることが可能な車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の車両用灯具は、
光源と、
前記光源から発せられた光を投影することで灯具前方に配光パターンを形成する投影レンズと、
前記光源から発せられた光の一部を遮蔽可能であり、その縁部に前記配光パターンのカットオフラインを形成するカットオフライン形成部が設けられている可動シェードと、を備え、
前記可動シェードは、灯具前後方向に沿う回転軸を中心として回転可能であり、
前記回転軸は、前記投影レンズの焦点を通る灯具前後方向の光学中心軸に対して直交する第１の軸線と、前記光学中心軸及び前記第１の軸線に対して直交する第２の軸線とに対してずれた位置に配置され、
前記カットオフライン形成部は、前記第１の軸線に交差するように配置可能であり、前記可動シェードの回転に伴って、前記カットオフライン形成部と前記第１の軸線とが交差する交差位置が前記第１の軸線の軸線方向に変位されることを特徴とする。

上記構成の車両用灯具によれば、カットオフライン形成部を有する可動シェードを回転軸で回転させることで、スイブル機構を設けることなく、カットオフラインを第１の軸線の軸線方向に移動させることができる。この構成では、灯室内に灯具本体がスイブルするためのスペースを確保したり、灯具本体にスイブルユニットを取り付けるためのスペースを確保する必要がないため、車両用灯具の大型化を抑制することができる。

本発明の車両用灯具において、前記可動シェードの回転に伴って、前記カットオフライン形成部と前記第１の軸線とが略同じ角度で交差した状態を維持しつつ、前記交差位置が前記第１の軸線の前記軸線方向に変位されることが好ましい。上記構成の車両用灯具によれば、可動シェードの回転に伴って、カットオフライン形成部と第１の軸線とが略同じ角度で交差した状態を維持しつつ、交差位置が第１の軸線の軸線方向に移動する。このため、可動シェードの回転角度に関わらず、カットオフラインと対象物との間に所定距離を確保し易く、前方視認性とグレアの抑制とを両立することが容易となる。

本発明の車両用灯具において、前記カットオフライン形成部は、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側に向けて曲率半径が大きくなる曲線状に形成されていることが好ましい。上記構成によれば、可動シェードが回転する際に、カットオフライン形成部と第１の軸線とが略同じ角度で交差する状態を維持させるための構成を容易に実現することができる。

本発明の車両用灯具において、前記第１の軸線は、前記光学中心軸に対して直交する水平線であり、前記第２の軸線は、前記第１の軸線及び前記光学中心軸に対して直交する鉛直線であり、前記カットオフライン形成部は、前記配光パターンの縦カットオフラインを形成するとともに、前記可動シェードの回転に伴って、前記交差位置が灯具左右方向に変位されることが好ましい。上記構成の車両用灯具によれば、可動シェードの回転角度に関係なく、縦カットオフラインと対象物との間に所定距離を確保し易く、前方視認性とグレアの抑制とを両立することが容易となる。

本発明によれば、車両用灯具の大型化を抑制しつつ、車両の走行状況や走行環境に応じて配光パターンを変化させることが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具が搭載された車両の全体構成を模式的に示す図である。右前照灯ユニットおよび左前照灯ユニットに設けられた第１の灯具ユニットの断面図である。第１の灯具ユニットを説明する図であって、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は可動シェードの正面図である。（ａ）から（ｄ）は、それぞれ可動シェードの状態と配光パターンを示す模式図である。

添付の図面を参照しつつ本発明に係る実施形態の例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。また以降の説明に用いる「右」および「左」は、運転席から見た左右の方向を示している。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具が搭載された車両の全体構成を模式的に示す。
車両用灯具１２は、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とともに前照灯制御システム１１を構成している。

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。

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、ステアリングシャフト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シャフトの操舵回転角に対応した信号を統合制御部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。

車両用灯具１２は、車両１０の前部右寄りに配置される右前照灯ユニット２２Ｒ、および車両１０の前部左寄りに配置される左前照灯ユニット２２Ｌを備えている。右前照灯ユニット２２Ｒにおいては、ランプボディ２３Ｒに透光カバー２４Ｒが装着されて灯室２５Ｒを区画形成している。同様に、左前照灯ユニット２２Ｌにおいては、ランプボディ２３Ｌに透光カバー２４Ｌが装着されて灯室２５Ｌを区画形成している。これらの右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌは、左右対称でほぼ同一構造を有している。

右前照灯ユニット２２Ｒは、灯室２５Ｒ内に、第１の灯具ユニット３０Ａおよび第２の灯具ユニット３０Ｂを有している。同様に、左前照灯ユニット２２Ｌは、灯室２５Ｌ内に、第１の灯具ユニット３０Ａおよび第２の灯具ユニット３０Ｂを有している。これらの第１の灯具ユニット３０Ａおよび第２の灯具ユニット３０Ｂは、ＰＥＳ（Poly-Ellipsoid-System）型の灯具からなるもので、灯具左右方向に並列に配置されている。

第２の灯具ユニット３０Ｂは、ロービーム光およびハイビーム光を照射する際に点灯される灯具ユニットであり、第１の灯具ユニット３０Ａは、第２の灯具ユニット３０Ｂとともにハイビーム光を照射する際に点灯される灯具ユニットである。

図２は、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌに設けられた第１の灯具ユニットの断面図である。図３は、第１の灯具ユニット３０Ａを説明する図であって、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は可動シェードの正面図である。
図２に示すように、第１の灯具ユニット３０Ａは、光源３１、ヒートシンク３２、リフレクタ３３、投影レンズ３４、レンズホルダ３５、および可動シェード３６を備えている。

光源３１は、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ素子などの半導体発光素子である。光源３１は、ヒートシンク３２に形成された支持板部３２ａの上面に固定されている。ヒートシンク３２は、光源３１から発する熱を放熱させるのに適した材質および形状とされている。光源３１から出射された光は、リフレクタ３３によって反射され前方に向かう。その光の少なくとも一部は、リフレクタ３３の前方に配置された投影レンズ３４を通過して灯具前方へ照射される。

リフレクタ３３は、車両１０の前後方向に延びる光学中心軸Ａｘを中心軸とする略楕円面を基調とする反射面を有している。光源３１は、反射面の鉛直断面を構成する楕円の第１焦点に配置されている。これにより、光源３１から出射された光が楕円の第２焦点に収束するように構成されている。

投影レンズ３４は、例えば、樹脂製であり、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る。投影レンズ３４は、後方焦点がリフレクタ３３の反射面の第２焦点に略一致するように配置されており、後方焦点上の像を車両１０の前方に反転像として投影するように構成されている。投影レンズ３４の周縁部はレンズホルダ３５により保持され、ヒートシンク３２に対して固定されている。

図３の（ａ）に示すように、可動シェード３６は、投影レンズ３４の後方に配置されている。可動シェード３６は、支持部材３７に支持されており、灯具前後方向に沿う回転軸Ａ１を中心として回動可能とされている。この可動シェード３６には、駆動部（図示略）が設けられており、この駆動部によって回転軸Ａ１を中心として回動される。駆動部は、総合制御部１４によって駆動が制御される。

可動シェード３６は、光源３１から出射された光の一部を遮蔽可能なものであり、回転軸Ａ１を中心として回転することで、光源３１から出射された光の遮蔽状態を変更する。可動シェード３６は、光源３１から発せられた光の一部を遮蔽することで、遮光ハイビーム配光パターンに縦カットオフラインを形成する。

図３の（ｂ）に示すように、可動シェード３６の回転軸Ａ１は、投影レンズ３４の後方焦点Ｆを通る灯具前後方向の光学中心軸Ａｘに対して後方焦点Ｆの位置で直交する第１の軸線αと、光学中心軸Ａｘ及び第１の軸線αに対して直交する第２の軸線βとに対してずれた位置に配置されている。図３では、第１の軸線αと第２の軸線βの交点が、後方焦点Ｆの位置である。

具体的には、第１の軸線αは、光学中心軸Ａｘに対して後方焦点Ｆの位置で直交する水平線であり、第２の軸線βは、第１の軸線α及び光学中心軸Ａｘに対して直交する鉛直線である。そして、回転軸Ａ１は、水平線である第１の軸線αに対して下方にずらされ、さらに、鉛直線である第２の軸線βに対して一側方にずらされている。

可動シェード３６は、板状に形成されたもので、その端部が回転軸Ａ１で支持されている。この可動シェード３６は、一側部側が凹状に形成されており、この凹状部分の縁部が配光パターンの縦カットオフラインを形成するカットオフライン形成部３８とされている。

このカットライン形成部３８は、回転軸Ａ１側から回転軸Ａ１とは反対側に向けて曲率半径が大きくなる曲線状に形成されている。また、このカットオフライン形成部３８は、第１の軸線αに交差するように配置可能とされている。そして、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが交差する交差位置Ｃは、回転軸Ａ１を中心とした可動シェード３６の回転に伴って、第１の軸線αの軸線方向である灯具左右方向に変位される。

また、可動シェード３６の回転に伴ってカットオフライン形成部３８と第１の軸線αとの交差位置Ｃが変位する際に、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが略同じ角度で交差した状態が維持されるように、カットライン形成部３８の曲率半径は、回転軸Ａ１側から回転軸Ａ１とは反対側に向けて大きくなるように設定されている。

第２の灯具ユニット３０Ｂは、可動シェード３６を備えていない以外は、第１の灯具ユニット３０Ａと同一構造を有している。つまり、第２の灯具ユニット３０Ｂは、光源３１、ヒートシンク３２、リフレクタ３３、投影レンズ３４、レンズホルダ３５及びカットオフラインを形成するためのビームシェイパを備えている。この第２の灯具ユニット３０Ｂでは、光源３１から出射された光は、リフレクタ３３によって反射され前方に向かう。その光の少なくとも一部は、リフレクタ３３の前方に配置された投影レンズ３４を通過して灯具前方へ照射される。

次に、上記構成の車両用灯具の作用について説明する。
図４の（ａ）から（ｄ）は、それぞれ可動シェード３６の状態と配光パターンを示す模式図である。なお、図４の（ｂ）から（ｄ）では、第２の灯具ユニット３０Ｂの照射光を省略している。

車両前方へ光を照射してロービーム配光パターンを形成する場合は、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌの第２の灯具ユニット３０Ｂの光源３１のみを点灯させる。すると、光源３１の光がリフレクタ３３によって反射されて投影レンズ３４で集光されて灯具前方へ向けて照射される。これにより、車両前方は、グレアを与えないように近距離前方を照明するロービーム配光パターンＬＰ（図４の（ａ）参照）が形成される。

車両前方へ光を照射してハイビーム配光パターンを形成する場合は、右前照灯ユニット２２Ｒおよび左前照灯ユニット２２Ｌの第１の灯具ユニット３０Ａ、第２の灯具ユニット３０Ｂを点灯させる。すると、それぞれの光源３１の光がリフレクタ３３によって反射されて投影レンズ３４で集光されて灯具前方へ向けて照射される。

これにより、図４の（ａ）に示すように、車両前方は、第２の灯具ユニット３０Ｂの光とともに第１の灯具ユニット３０Ａからの光が合わせられたハイビーム配光パターンＨＰで遠方の広範囲が照明される。

このハイビーム配光パターンＨＰで灯具前方を照射する時は、第１の灯具ユニット３０Ａの可動シェード３６が、第１の軸線αから下方側に外れた退避位置に配置されている。これにより、第１の灯具ユニット３０Ａの光源３１からの光は、可動シェード３６によって遮蔽されることなく、灯具前方へ導かれる。

また、車両用灯具システム１２では、ハイビーム配光パターンで灯具前方を照射する際に、カメラ１８によって前方に検出された車両や歩行者等の対象物を検出すると、その対象物の存在する領域を非照射領域とすることにより、グレア抑制と前方視認性の確保を両立した遮光ハイビーム配光パターンに切り替えて灯具前方を照射する。

なお、図４の（ｂ）〜（ｄ）では説明の便宜上、ロービーム配光パターンＬＰを図示せずに、第１の灯具ユニット３０Ａが形成する配光パターンのみを示す。具体的には、カメラ１８からの信号に基づいて、統合制御部１４が可動シェード３６の駆動部を制御し、可動シェード３６を回転させる。すると、図４の（ｂ）に示すように、退避位置に配置されていた可動シェード３６が回転軸Ａ１を中心として回動する。これにより、可動シェード３６が、第１の灯具ユニット３０Ａの光源３１からの光の一部を遮蔽する位置に配置され、この可動シェード３６のカットオフライン形成部３８が第１の軸線αと交差する位置に配置される。

これにより、第１の灯具ユニット３０Ａの配光パターンは、第１の灯具ユニット３０Ａから照射される光の一部が可動シェード３６で遮蔽されることで、対象物Ｔの周囲が非照射領域とされ、対象物Ｔから所定距離Ｍだけ側方へ離れた位置に縦カットオフラインＴＣＬが形成された遮光配光パターンＳＰとされる。

この状態から、車両１０の走行等に伴って、車両１０に対する対象物Ｔの位置が側方へ移動すると、統合制御部１４は、カメラ１８からの信号に基づいて、駆動部を制御して可動シェード３６をさらに回動させる。すると、図４の（ｃ）に示すように、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが交差する交差位置Ｃが、回転軸Ａ１を中心とした可動シェード３６の回転に伴って、第１の軸線αの軸線方向である側方へ変位される。

これにより、遮光配光パターンＳＰは、縦カットオフラインＴＣＬの位置が対象物Ｔの相対的な位置変化に追従されて対象物Ｔからの距離が所定距離Ｍに維持されつつ照射領域の大きさが変化される。また、カットライン形成部３８の曲率半径が、上述のように回転軸Ａ１側から回転軸Ａ１とは反対側に向けて大きくなる曲線状とされている。したがって、可動シェード３６の回転に伴ってカットオフライン形成部３８と第１の軸線αとの交差位置Ｃが変位する際に、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが、略同じ角度で交差した状態が維持される。

この状態から、車両１０の走行等に伴って、車両１０に対する対象物Ｔの位置がさらに側方へ移動すると、統合制御部１４は、カメラ１８からの信号に基づいて、駆動部を制御して可動シェード３６をさらに回動させる。すると、図４の（ｄ）に示すように、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが交差する交差位置Ｃが、回転軸Ａ１を中心とした可動シェード３６の回転に伴って、第１の軸線αの軸線方向である側方へさらに変位される。

これにより、遮光配光パターンＳＰは、縦カットオフラインＴＣＬの位置が対象物Ｔの相対的な位置変化に追従されて対象物Ｔからの距離が所定距離Ｍに維持されつつ照射領域の大きさがさらに変化される。また、可動シェード３６の回転に伴ってカットオフライン形成部３８と第１の軸線αとの交差位置Ｃが変位する際に、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが、略同じ角度で交差した状態が維持される。

このように、上記実施形態に係る車両用灯具によれば、カットオフライン形成部３８を有する可動シェード３６を回転軸Ａ１で回転させることで、スイブル機構を設けることなく、縦カットオフラインＴＣＬを第１の軸線αの軸線方向に移動させることができる。この構成では、灯室２５Ｒ，２５Ｌ内に灯具本体がスイブルするためのスペースを確保したり、灯具本体にスイブルユニットを取り付けるためのスペースを確保する必要がないため、車両用灯具１２の大型化を抑制することができる。

また、シェードを駆動する駆動機構とスイブル機構とをそれぞれ設ける構成と比較して、部品点数を減らすことができる。このため、部品コストを低下させるとともに、組立工程を簡略化し、駆動機構の故障頻度を低下させることができる。また、灯室２５Ｒ，２５Ｌ内に灯具本体がスイブルするためのスペースを確保する必要がないため、灯室２５Ｒ，２５Ｌ内における部品配置の設計自由度を高めることができる。

ここで、シャッターを水平移動させる水平移動式シャッターを有する構成と比較すると、この従来構成では、シャッターを直線運動させるためにシャッターをガイドするレールや、モータの回転をシャッターに伝達させるギヤ等の伝達機構が必要となる。このような水平移動式シャッターを有する構成は、部品点数の増大となり、また、消耗品が増えるため、故障頻度が高くなりやすいといった不具合が生じる。

これに対して、本実施形態では、可動シェード３６を回転させる構成であるので、直線運動させるための機構は不要であり、水平移動式シャッターでの不具合は生じない。

また、ロータリーシェードを備えた構成と比較すると、本実施形態では可動シェード３６が板状であるため、縦カットオフラインＴＣＬ近傍での明暗差を明確にすることができる。

ところで、縦カットオフラインを含む遮光ハイビーム配光パターンなどの配光パターンの形状を設計する際、例えば、運転者の前方視認性や対向車や歩行者等の対象物へのグレアを抑制することを考慮して、カットオフラインと対象物との間に所定距離が確保されるようにカットオフラインの位置を設計することが好ましい。

しかしながら、レンズの後方焦点を含む水平線上や鉛直線上に回転軸を有する扇状の板からなるシェードを回転させる従来構成では、可動シェードの回動に伴ってカットオフライン形成部と水平線とが交差する角度が変化するため、カットオフラインと対象物との間に所定距離を確保することが困難となる。

これに対して、本実施形態の車両用灯具によれば、可動シェード３６の回転に伴って、カットオフライン形成部３８と第１の軸線αとが略同じ角度で交差した状態を維持しつつ、交差位置Ｃが第１の軸線αの軸線方向に移動する。このため、可動シェード３６の姿勢（回転角度）や、遮光配光パターンＳＰなどの配光パターンの形状に関係なく、縦カットオフラインＣＴＬと対象物Ｔとの間に所定距離Ｍを確保し易く、前方視認性とグレアの抑制とを両立することが容易となる。

また、回転軸Ａ１とは反対側に向けて曲率半径が大きくなる曲線状のカットオフライン形成部３８によって、曲率半径が変化する曲線状の縦カットオフラインＴＣＬを容易に形成できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、曲率半径が連続的に変化するカットオフライン形成部３８を有する場合を例示したが、カットオフライン形成部３８は、連続的に変化する形状に限らず、段階的に変化する形状でも良い。

また、上記実施形態では、ＰＥＳ型の灯具ユニットを備えた場合を例示して説明したが、車両用灯具システム１２としては、パラボラ型または直射型の灯具ユニットを備えたものであっても良い。

また、上記実施形態では、縦カットオフラインを含む遮光配光パターンを例示したがこの例に限られない。例えば、横カットオフラインを含む遮光配光パターンを形成するように可動シェード３６を配置しても良い。

１２：車両用灯具、３１：光源、３４：投影レンズ、３６：可動シェード、３８：カットオフライン形成部、Ａ１：回転軸、Ａｘ：光学中心軸、Ｃ：交差位置、ＳＰ：遮光配光パターン、ＴＣＬ：縦カットオフライン、α：第１の軸線、β：第２の軸線

Claims

光源と、
前記光源から発せられた光を投影することで灯具前方に配光パターンを形成する投影レンズと、
前記光源から発せられた光の一部を遮蔽可能であり、その縁部に前記配光パターンのカットオフラインを形成するカットオフライン形成部が設けられている可動シェードと、を備え、
前記可動シェードは、灯具前後方向に沿う回転軸を中心として回転可能であり、
前記回転軸は、前記投影レンズの焦点を通る灯具前後方向の光学中心軸に対して直交する第１の軸線と、前記光学中心軸及び前記第１の軸線に対して直交する第２の軸線とに対してずれた位置に配置され、
前記カットオフライン形成部は、前記第１の軸線に交差するように配置可能であり、前記可動シェードの回転に伴って、前記カットオフライン形成部と前記第１の軸線とが交差する交差位置が前記第１の軸線の軸線方向に変位されることを特徴とする車両用灯具。
前記可動シェードの回転に伴って、前記カットオフライン形成部と前記第１の軸線とが略同じ角度で交差した状態を維持しつつ、前記交差位置が前記第１の軸線の前記軸線方向に変位されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記カットオフライン形成部は、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側に向けて曲率半径が大きくなる曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
前記第１の軸線は、前記光学中心軸に対して直交する水平線であり、
前記第２の軸線は、前記第１の軸線及び前記光学中心軸に対して直交する鉛直線であり、
前記カットオフライン形成部は、前記配光パターンの縦カットオフラインを形成するとともに、前記可動シェードの回転に伴って、前記交差位置が灯具左右方向に変位されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用灯具。