JP6245903B2 - Vehicle lighting - Google Patents
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Description
本発明は、車両用灯具に関し、特にMEMS(micro electro mechanical systems)ミラーアレイ等の光学素子アレイを用いた車両用灯具に関する。 The present invention relates to a vehicular lamp, and more particularly to a vehicular lamp using an optical element array such as a MEMS (micro electro mechanical systems) mirror array.
特許文献1には、光源と、光源からの光を反射することによって配光を制御するMEMSミラーアレイと、集光レンズとを備えた配光可変ライトが開示されている。この配光可変ライトは、MEMSミラーアレイが備える複数のマイクロミラーのそれぞれをオン/オフ制御することで、所望の配光パターンを形成している。
MEMSミラーアレイを備える従来の車両用灯具では、マイクロミラーアレイに略均一な明るさの光を照射し、オン状態のマイクロミラーが光を灯具前方に向けて反射し、オフ状態のマイクロミラーが光を光吸収材に向けて反射することで、灯具前方に所望の配光パターンを形成していた。この技術によれば、配光パターンの形成自由度を高めることができるが、車両用灯具における光利用率の向上という観点からは改善の余地があった。 In a conventional vehicular lamp having a MEMS mirror array, the micromirror array is irradiated with light of substantially uniform brightness, the on-state micromirror reflects light toward the front of the lamp, and the off-state micromirror emits light. Is reflected toward the light absorbing material to form a desired light distribution pattern in front of the lamp. According to this technique, the degree of freedom in forming the light distribution pattern can be increased, but there is room for improvement from the viewpoint of improving the light utilization rate in the vehicular lamp.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子アレイを用いた車両用灯具において光利用率の向上を図ることにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the light utilization rate in a vehicular lamp using an optical element array.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、光源と、光源からの光を第1出射方向に出射する第1状態と、光源からの光を第1出射方向とは異なる第2出射方向に出射する第2状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイと、第1状態にある光学素子からの光を所定の配光パターンを形成するために灯具前方に投影する第1光学部材と、第2状態にある光学素子からの光を灯具外部から視認可能とするために灯具周囲に照射する第2光学部材とを備える。 In order to solve the above problems, a vehicular lamp according to an aspect of the present invention includes a light source, a first state in which light from the light source is emitted in a first emission direction, and light from the light source in a first emission direction. An optical element array in which a plurality of optical elements that can be switched individually between different second emission directions are arranged, and a predetermined light distribution pattern is formed from the light from the optical elements in the first state In order to do so, a first optical member that projects forward of the lamp and a second optical member that irradiates around the lamp in order to make the light from the optical element in the second state visible from the outside of the lamp.
第2光学部材は、第2状態にある光学素子からの光を減衰させて灯具周囲に照射するよう構成されてもよい。 The second optical member may be configured to attenuate the light from the optical element in the second state and irradiate around the lamp.
第2光学部材は、外部からの光を反射するとともに、第2状態にある光学素子からの光を透過するよう構成されてもよい。 The second optical member may be configured to reflect light from the outside and to transmit light from the optical element in the second state.
第1光学部材から投影された光は、ハイビーム配光パターンを形成してもよい。 The light projected from the first optical member may form a high beam light distribution pattern.
本発明によれば、光学素子アレイを用いた車両用灯具において、光利用率の向上を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the improvement of a light utilization factor can be aimed at in the vehicle lamp using an optical element array.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, a vehicular lamp according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
図1は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施形態に係る車両用灯具1は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図1には車両用灯具1として一方の前照灯ユニットの構造を示す。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a schematic structure of a vehicular lamp according to an embodiment of the present invention. The
車両用灯具1は、車両前方側に開口部を有するランプボディ2と、ランプボディ2の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー4とを備える。透光カバー4は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ2と透光カバー4とにより形成される灯室3内には、光源10と、リフレクタ20と、光学素子アレイ30と、意匠性部材40と、投影レンズ50とが収容される。各部は、図示しない支持機構によりランプボディ2に取り付けられる。
The
本実施形態の光源10は、LED、半導体レーザ、バルブなどであってよい。光源10は、リフレクタ20に向けて光を照射する。リフレクタ20は、曲面状の反射面20aを有する。リフレクタ20は、光源10からの光を光学素子アレイ30に向けて反射する。
The
光学素子アレイ30は、複数のマイクロミラーがアレイ状に配列されたMEMSミラーアレイである。MEMSミラーアレイは公知であるので、本明細書ではその詳細な構造については説明を省略する。
The
本実施形態において、光学素子アレイ30の各マイクロミラーは、その傾斜角度を変えることにより、リフレクタ20からの光を灯具前方に反射する状態(以下「オン状態」と呼ぶ)と、リフレクタ20からの光を灯具斜め上方に反射する状態(以下「オフ状態」と呼ぶ)とを個別に切り替え可能である。マイクロミラーがオン状態とオフ状態とでは、光の反射方向が異なる。例えば図1において、マイクロミラー30aはオン状態にあり、マイクロミラー30bはオフ状態にある。オン状態にあるマイクロミラー30aにより灯具前方に反射した光は、光学素子アレイ30の灯具前方側に配置された投影レンズ50に入射する。一方、オフ状態にあるマイクロミラー30bにより灯具斜め上方に反射した光は、光学素子アレイ30の灯具斜め上方側に配置された意匠性部材40に入射する。各マイクロミラーの傾斜角度の切替は、制御部300によってなされる。
In the present embodiment, each micromirror of the
投影レンズ50は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなり、投影レンズ50の後方焦点を含む後方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。投影レンズ50は、その後方焦点が車両用灯具1の光軸上、且つ光学素子アレイ30の光出射面(すなわち、MEMSミラーアレイの反射面)の近傍に位置するように配置される。従って、投影レンズ50は、光学素子アレイ30のオン状態にあるマイクロミラーからの光を、所定の配光パターンを形成するために灯具前方に投影する。本実施形態では、投影レンズ50から投影された光は、種々のハイビーム用配光パターンを形成可能である。投影されるハイビーム配光パターンについては後述する。
The
意匠性部材40は、光学素子アレイ30のオフ状態にあるマイクロミラーからの光を、灯具外部から視認可能とするために灯具周囲に照射する。本実施形態において、意匠性部材40は、出射面40aが透光カバー4の方向を向き、入射面40bが光学素子アレイ30の方向を向くようにして、投影レンズ50の上方に配置されている。
The
光源10の出射強度調節および光学素子アレイ30の各マイクロミラーの傾斜角度の制御は、制御部300により実行される。制御部300は、ハードウェア構成としてはコンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部300は、図1では灯室3外に設けられているが、灯室3内に設けられてもよい。制御部300は、撮像装置312に接続された画像処理装置310、図示しないライトスイッチ等からの信号を受信する。そして、制御部300は、受信した信号に応じて、光源10および光学素子アレイ30に各種の制御信号を送信する。
The
続いて、車両用灯具1による配光パターンの形成方法と形成される配光パターンの形状について説明する。図2〜図4は、本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。図2〜図4では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方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た配光パターンを示している。
Then, the formation method of the light distribution pattern by the
光学素子アレイ30上の略楕円状領域内に位置するマイクロミラーがオン状態とされ、該略楕円状領域外に位置するマイクロミラーがオフ状態とされると、オン状態のマイクロミラーで反射した光が投影レンズ50を介して灯具前方に照射される。これにより、図2に示すように、略楕円形状のハイビーム用配光パターンPHが形成される。
When the micromirror located in the substantially elliptical region on the
また、車両用灯具1は、略楕円状領域内に位置するマイクロミラーの一部をオン状態とし、残部をオフ状態とすることで、所望の形状の配光パターンを形成することができる。例えば、図3に示すように、水平線Hより上方且つ左側に光照射領域を有し、右側に遮光領域が形成された、いわゆる左片ハイ用配光パターンPHLを形成することができる。また、左片ハイ用配光パターンPHLに限らず、右片ハイ用配光パターンや、水平線Hより上方の中央部に遮光領域を有し、この遮光領域の水平方向両側に光照射領域を有するいわゆるスプリット配光パターン等も形成することができる。
The
また、図4に示すように、車両用灯具1は、ハイビーム用配光パターンPHにおける他車両や歩行者と重なる領域に、遮光領域Sを形成することができる。これにより、他車両や歩行者にグレアを与えるおそれの低減と、運転者の視認性の向上との両立を図ることができる。図4では、対向車と重なる位置に遮光領域Sが形成されたハイビーム用配光パターンPHを図示している。遮光領域Sは、例えば次のようにして形成することができる。
As shown in FIG. 4, the
すなわち、画像処理装置310は、カメラ等の撮像装置312で撮像された画像データを取得し、画像処理を施す。これにより、画像処理装置310は、画像データ中に含まれる車両や歩行者を特定し、これらの位置を検出する。車両や歩行者を特定する技術や位置を検出する技術は公知であるため説明を省略する。検出された車両や歩行者の位置情報は制御部300に送られる。制御部300は、車両や歩行者の位置情報を用いて、ハイビーム用配光パターンPHにおける車両や歩行者の存在位置に遮光領域Sを形成するよう、光学素子アレイ30を制御する。制御部300は、光学素子アレイ30上の略楕円状領域外に位置するマイクロミラーと、略楕円状領域内に位置するマイクロミラーのうち遮光領域Sに対応するマイクロミラーとをオフ状態とし、該略楕円状領域内に位置する他のマイクロミラーをオン状態とする。これにより、ハイビーム用配光パターンPH中に遮光領域Sが形成される。
That is, the
図2〜図4で説明したような配光パターンは、光学素子アレイ30のオン状態に制御されたマイクロミラーで反射した光によって形成され、オフ状態に制御されたマイクロミラーで反射した光は、灯具前方には照射されない。このようなオフ状態のマイクロミラーで反射した光は、従来、反射方向に配置された光吸収材により吸収されており、有効利用されていない場合があった。従って、従来のMEMSミラーアレイを用いた車両用灯具では、光利用率の向上という観点からは改善の余地があった。
The light distribution pattern as described with reference to FIGS. 2 to 4 is formed by the light reflected by the micromirror controlled to the on state of the
そこで、本実施形態に係る光源10においては、光学素子アレイ30のオフ状態にあるマイクロミラーからの光を意匠性部材40に入射させ、意匠性部材40から灯具周囲に照射させるよう構成した。これにより、灯具外部から意匠性部材40が発光している様子が視認できるので、車両用灯具1の意匠性を高めることができる。このように、本実施形態に係る光源10によれば、配光パターンの照射に利用されない光を意匠性を高めるのに利用できるので、光利用率を向上できる。
Therefore, the
ハイビーム用配光パターンを照射する場合、光源10からは非常に高い強度の光が出射される。従って、外部から意匠性部材40を見たときに眩しくないように、意匠性部材40は入射した光を減衰させて照射するよう構成されることが好ましい。このような意匠性部材40としては、例えば半透明加工部品を用いることができる。半透明加工部品には、光を拡散させるためのステップが形成されていてもよい。あるいは、意匠性部材40は、灯具外部からの光を反射するとともに、オフ状態にあるマイクロミラーからの光を透過するよう構成されてもよい。このような意匠性部材40としては、例えばハーフ蒸着加工部品を用いることができる。ハーフ蒸着加工部品には、光を拡散させるためのステップが形成されてもよい。
When irradiating the light distribution pattern for high beam, the
図5(a)〜(c)は、意匠性部材40および投影レンズ50の概略正面図を示す。図5(a)〜(c)に示すように、意匠性部材40は様々な形状および配置をとることができる。図5(a)に示す実施例では、意匠性部材40は、投影レンズ50の上方に設けられた円弧状部材とされており、投影レンズ50の上方部が発光する意匠を提示できる。図5(b)に示す実施例では、意匠性部材40は、投影レンズ50の周囲を囲う略矩形状部材とされており、投影レンズ50の周囲が矩形状に発光する意匠を提示できる。図5(c)に示す実施例では、意匠性部材40は、投影レンズ50の周囲を囲う環状部材とされており、投影レンズ50の周囲が環状に発光する意匠を提示できる。図5(a)〜(c)に示す実施例においては、意匠性部材40として、一端から入射した光を内部で導光しながら延出方向に沿った出射面から出射する導光体が用いられてもよい。
5A to 5C are schematic front views of the
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. It should be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、光学素子アレイとして複数のマイクロミラーを備えるMEMSミラーアレイを例示したが、光学素子アレイはMEMSミラーアレイに限定されず、例えば複数の可動リボンを備える回折型MEMSアレイであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the MEMS mirror array including a plurality of micromirrors is exemplified as the optical element array. However, the optical element array is not limited to the MEMS mirror array. There may be.
また、上述の実施形態では、光学素子アレイからの反射光を灯具前方に投影する光学部材として投影レンズ50を例示したが、投影レンズ50は例えばリフレクタであってもよい。
In the above-described embodiment, the
1 車両用灯具、 4 透光カバー、 10 光源、 20 リフレクタ、 30 光学素子アレイ、 30a,30b マイクロミラー、 40 意匠性部材、 50 投影レンズ、 300 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光源からの光を第1出射方向に出射する第1状態と、前記光源からの光を前記第1出射方向とは異なる第2出射方向に出射する第2状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイと、
第1状態にある前記光学素子からの光を所定の配光パターンを形成するために灯具前方に投影する第1光学部材と、
第2状態にある前記光学素子からの光を灯具外部から視認可能とするために灯具周囲に照射する第2光学部材と、
を備え、
前記第1光学部材は、第1状態にある前記光学素子からの光を集光するよう形成され、
前記第2光学部材は、第2状態にある前記光学素子からの光を拡散するよう形成されることを特徴とする車両用灯具。 A light source;
A plurality of states capable of individually switching between a first state in which light from the light source is emitted in a first emission direction and a second state in which light from the light source is emitted in a second emission direction different from the first emission direction. An optical element array in which the optical elements are arranged;
A first optical member that projects light from the optical element in the first state to the front of the lamp in order to form a predetermined light distribution pattern;
A second optical member for irradiating around the lamp in order to make the light from the optical element in the second state visible from outside the lamp;
Equipped with a,
The first optical member is formed to collect light from the optical element in a first state;
The vehicular lamp, wherein the second optical member is formed so as to diffuse light from the optical element in the second state .
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