JP6340206B2

JP6340206B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP6340206B2
Application number: JP2014031366A
Authority: JP
Inventors: 治久保山
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP2015155270A

Description

本願発明は、車両用灯具に関し、特に、レーザ光を用いて車両周辺に描画する描画用装置を備えた車両用灯具に関する。

一般に、車両用灯具は、白熱球、ハロゲンバルブ、放電球、または発光ダイオード（ＬＥＤ）等を光源として、走行用ビーム（ハイビーム）やすれ違いビーム（ロービーム）等の所定の配光パターンを車両周辺に照射する。一方で、近年、車両進行方向にレーザ光を走査し、道路標識等を喚起するマークを路面に描画する手段を備えた車両用の描画用装置も知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−４５８７０号公報

しかし、一般の車両用灯具の照射光は、照射範囲を明るくするが、運転者には、路肩の側溝などの路面凹凸、或いはトンネルや道幅の狭さ等の情報までは判りにくいという問題があった。

本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ光を用いて、路面、障害物又は道幅等の情報を、運転者に容易に認識させる車両用灯具を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係る車両用灯具では、レーザ光を走査する描画用装置を有し、前記描画用装置は、車両周辺にレーザ光を格子状に照射することを特徴とする。

好ましくは、前記描画用装置は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子のレーザ光を走査して車両周辺に照射する光学機構と、制御装置と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、車両周辺にレーザ光による格子が描画される。路面に対してこの格子描画を行えば、路面に側溝や陥没穴、落下物等の障害物があった場合には、これらの箇所で格子に歪みが生じるので、運転者はこれらの路面の凹凸情報を容易に認識することができる。或いは、車両進行方向に対して格子描画を行えば、狭いトンネルの通過や狭い道で他車両とすれ違いが生じる際に、格子の間隔でトンネル幅や道幅の間隔等が把握できるので、運転者は自車両と障害物との間隔が判りやすくなる。

本発明によれば、路面、障害物又は道幅等の情報を、運転者に容易に認識させる車両用灯具を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の正面図同灯具の縦断面図格子描画を路面に対して行った図格子描画を進行方向遠方に対して行った図格子描画を進行方向に対して行った図本発明の他の実施形態に係る車両用灯具の縦断面図

次に、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具の正面図、図２は同灯具の縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。

本実施例に係る車両用灯具１は、車両用前照灯であり、車両前部の左右にそれぞれ設けられる。以下の構成は左右に共通である。車両用灯具１は、開口部を有する箱状のランプボディ２と、前記開口部に取り付けられた透光性のある樹脂又はガラス等で形成された前面カバー４と、で画成された灯室内に、灯具ユニット１０を有する。図中、矢印Ｆ方向が灯具前方、矢印Ｂ方向が灯具後方、矢印Ｌ方向が灯具左方、矢印Ｒ方向が灯具右方である。符号のない矢印は、光線の様子を示している。図１では、描画用装置６と光源ユニット７，８以外の構成の図示を適宜省略している。

灯具ユニット１０は、描画用装置６と、ロービーム用光源ユニット７と、ハイビーム用光源ユニット８と、これらの支持部材となるブラケット１１と、を有する。灯具ユニット１０の灯室内前方には、描画用装置６及び光源ユニット７，８から出射された光の灯具前方への進行を許容する開口部１２ａを有する、目隠し材のエクステンション１２が設けられている。

ブラケット１１は、コーナー部のうち３か所がエイミングスクリュ１６によってランプボディ２に固定されている。車両用灯具１は、エイミングスクリュ１６を回転させて灯具ユニット１０の姿勢を調節することで、灯具ユニット１０の光軸を上下左右に調整可能である。ブラケット１１の前面には、上方に描画用装置６が、下方左側にハイビーム用光源ユニット８が、下方右側にロービーム用光源ユニット７が固定されている。ブラケット１１は、各光源が発する熱を効率よく放熱するよう、アルミニウムなどの熱伝導率が高い金属で形成されている。

ロービーム用光源ユニット７は、いわゆるプロジェクタ型の光源ユニットであり、光源モジュール７１と、リフレクタ７２と、シェード７３と、投影レンズ７４と、を有する。光源モジュール７１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光軸は灯具上方に向けられている。リフレクタ７２は、略半ドーム形状で、回転楕円面を基本形状として形成された反射面を有する光学部材であり、反射面には、第１焦点と、第１焦点よりも灯具前方側に位置する第２焦点とを有する。リフレクタ７２は、光源モジュール７１の上方に配置され、かつ、第１焦点が光源モジュール７１の発光部と略一致するように配置され、シェード７３の基端部に固定されている。シェード７３は、ブラケット１１の前面に固定されている。シェード７３は、平面部と、平面部よりも灯具前方側に、下方に湾曲した湾曲部とを有し、平面部は光源モジュール７１を支持し、湾曲部の先端は投影レンズ７４を支持する。また、平面部と湾曲部とが成す稜線がリフレクタ７２の第２焦点と略一致するように配置されている。投影レンズ７４は、光源ユニット７の光軸上に、かつ後方焦点がリフレクタ７２の第２焦点と略一致する位置に配置され、シェード７３の先端に固定されている。光源モジュール７１から出射した光は、リフレクタ７２で反射され、投影レンズ７４に入射し、投影レンズ７４から略平行な光として車両前方に照射され、また、光源光の一部がシェード７３の上記稜線によって選択的にカットされ、斜め及び水平のカットオフラインを有するロービーム用配光パターンＰＬが形成される。

ハイビーム用光源ユニット８も、プロジェクタ型であり、光源モジュール８１と、リフレクタ８２と、支持部８３（図示せず）と、投影レンズ８４と、を有する。ハイビーム用光源ユニット８の支持部８３は、カットオフラインを形成する構成を備えていないが、それ以外の構成についてはロービーム用光源ユニット７と同様である。ハイビーム用光源ユニット８からは、ロービーム用配光パターンＰＬよりも広範かつ遠方を照射するハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。ロービーム用配光パターンＰＬ、ハイビーム用配光パターンＰＨについては周知であるので、説明を省略する。

なお、光源ユニット７，８に用いられる光源は、白熱球、ハロゲンバルブ、放電球等であってもよい。また、以降、ロービーム用配光パターンＰＬ、ハイビーム用配光パターンＰＨのことを、ヘッドランプ配光パターンとも称する。

描画用装置６は、複数の半導体レーザ素子を備えるレーザ光源ユニット６１と、半導体レーザ素子の出射光を車両周辺に走査する光学機構６２と、これらレーザ光源ユニット６１及び光学機構６２を制御する制御装置６３と、を有する。

レーザ光源ユニット６１は、いわゆるＲＧＢレーザユニットであり、赤レーザ光を出射するレーザダイオード６１０Ｒ、緑レーザ光を出射するレーザダイオード６１０Ｇ、青レーザ光を出射するレーザダイオード６１０Ｂと、これらの支持台６１４と、各レーザダイオードの出射光を平行光にして各ダイクロイックミラー６１２Ｒ，６１２Ｇ，６１２Ｂへ集光する集光レンズ６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂと、集光レンズ６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂからの光を、レーザ光源ユニット６１の筐体に設けられた集光レンズ６１３方向に反射させるダイクロイックミラー６１２Ｒ，６１２Ｇ，６１２Ｂと、各ダイクロイックミラー６１２Ｒ，６１２Ｇ，６１２Ｂからの反射光を集合して、出射させる集光レンズ６１３と、を有する。なお、図２では、レーザ光源ユニット６１の内部を透視して示している。レーザ光源ユニット６１は、この他に、レーザダイオード６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂの出力を制御する監視装置６１５を有しており、各レーザ光の照射強度、及び集合光の照射強度を監視する。レーザ光源ユニット６１は、筐体の下方に集光レンズ６１３が位置するようにブラケット１１に固定される。

光学機構６２は、多数の微細なミラー角度を電気信号によって個別に制御することができる、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーであり、第１回動体６２０ａと、第２回動体６２０ｂと、ベース部６２１と、端子部６２２等を有する。

ベース部６２１は、レーザ光源ユニット６１の下方に、灯具前方下側から灯具後方上側に向けて傾斜した状態で、ブラケット１１に垂直に固定された保持プレート１１ｕ，１１ｄにより固定される。

ベース部６２１は、中央に矩形の開口部を有する枠体であり、該開口部には、電磁コイルが配線されたトーションバーを介して、第１回動体６２０ａが回動可能に支持されている。第１回動体６２０ａの中央開口部には、電磁コイルが配線されたトーションバーを介して、第２回動体６２０ｂが回動可能に支持されている。第２回動体６２０ｂの表面は、反射処理がなされ、ミラーとなっている。ベース部６２１の開口部には、各辺に一対の図示しない永久磁石が設けられており、電気信号の印加により発生するローレンツ力で、第１回動体６２０ａは左右方向（車幅方向）、第２回動体６２０ｂは上下方向（鉛直方向）に回動可能である。ベース部６２１には、所定位置に端子部６２２が設けられる。前記の電磁コイルは、端子部６２２を介して制御装置６３に接続されており、第１回動体６２０ａ，第２回動体６２０ｂは、制御装置６３からの信号に応じて、独立に回動を制御される。

制御装置６３は、描画用装置６を制御するもので、例えばランプボディ２に固定される。制御装置６３は、各種演算処理を実行するＣＰＵと、各種制御プログラムを格納するＲＯＭと、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（全て図示せず）を有する。制御装置６３は、光学機構６２の第１回動体６２０ａ，第２回動体６２０ｂの回動を制御し、レーザ光源ユニット６１から出射されたレーザ光を車両前方に走査する。また、制御装置６３は、レーザ光源ユニット６１のレーザダイオード６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂの照射強度を、ゼロから所定照射強度まで増大させることを、それぞれ独立に制御する。また、監視装置６１５と連携して、レーザダイオード６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂの照射強度に異常がないかも監視する。

なお、上記のレーザ光源ユニット６１は一例であって、光源に利用されるレーザは、半導体レーザ以外のレーザであってもよいし、単数であってもよい。

なお、光学機構６２は、例えば、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等の他のスキャンデバイスであってもよい。

以上の構成による描画用装置６により、レーザ光源ユニット６１は、白色光、或いはＲＧＢ色のいずれか一色、或いはＲＧＢ色を選択的混色したレーザ光を任意に出射可能であり、レーザ光源ユニット６１から出射されたレーザ光は、光学機構６２で灯具前方に反射される。光学機構６２は、第２回動体６２０ｂの上下左右方向への往復回動により、レーザ光を二次元走査して、車両前方に任意の図形を描くことが可能である。

このとき、本実施例の車両用灯具１では、描画用装置６は、レーザ光を格子状に照射し、レーザ光で路面又は車両進行方向に格子を描く。以降、このグリッドパターンを格子描画ＰＧと称する。

例えば格子描画ＰＧは、車両に設けられたライトスイッチが運転者に操作されることで開始される。

格子描画ＰＧの格子は、正方形を基本とする。例えば、基本は１ｍ四方の正方形とし、運転シーンに応じてこの間隔を変えるようなプログラムを制御装置６３に格納してもよい。なお、格子は、遠方に向けて格子描画ＰＧを行う際には、車両進行方向を長辺とした長方形としてもよい。これにより、進行方向への格子間隔が伸び、格子が不要に多く描かれるのを回避できる。

格子描画ＰＧは、白色に限定するものではなく、運転者にとって視認性の高い色を選択可能としておくのが好ましい。すなわち、ＲＧＢのうちの青、又は緑色のレーザ光や、或いはＲＧＢを適宜混色したレーザ光で描画されてもよい。これは、運転シーンに応じたプログラムを制御装置６３に格納してもよいし、運転者に選択させるのもよい。

格子描画ＰＧは、ヘッドランプ点灯時の運転者の認識向上を目的に、照射範囲をヘッドランプ配光パターンに合わせ、ロービーム用光源ユニット７点灯時にはロービーム用配光パターンＰＬの照射範囲内に、ハイビーム用光源ユニット８点灯時にはハイビーム用配光パターンＰＨの照射範囲内に行われるよう制御されてもよい。但し、格子描画ＰＧは、光源ユニット７，８の非点灯時にも行われてよい。また、格子描画ＰＧは、ヘッドランプ配光パターンよりも照射範囲が拡張されてもよいし、或いは任意の必要箇所への点消灯（いわゆるスプリット照射等）が行われてもよい。

格子描画ＰＧは、格子の視認性を確保するために、ロービーム用光源ユニット７点灯時には、ロービーム用配光輝度よりも高い輝度に、ハイビーム用光源ユニット８点灯時には、ハイビーム用配光輝度よりも高い輝度になるよう制御されるのが好ましい。また、後述の実施例２で詳述する、暗線部ＰＤが形成されるのも好ましい。

格子描画ＰＧは、運転者に障害物との間隔をより認識させるために、一部エリアに対して、基本色とは異ならせた色のレーザ光を走査させ、例えば自車幅内と自車幅外とで色彩を変えるよう制御されてもよい。

以下、格子描画ＰＧの例を、図を参照しながら説明する。

図３は、格子描画ＰＧを路面に対して行った図である。図３は、ロービーム用配光パターンＰＬの照射範囲内において、ロービーム光よりも輝度を高めた白色レーザ光を走査して格子が描画されたものである。これにより、側溝Ｂ１、陥没穴Ｂ２、落下物Ｂ３のそれぞれの箇所で、格子に歪みが生じ、路面の凹凸が浮き上がるので、運転者はこれらの障害物を容易に認識することができる。

図４は、格子描画ＰＧを進行方向遠方に対して行った図である。図４は、ハイビーム用配光パターンＰＨの照射範囲内において、ハイビーム光よりも輝度を高めた白色レーザ光を走査して格子が描画されたものである。これにより、進行方向のトンネル前壁Ｂ４に格子が映り、格子の間隔又は格子の切れ目によって、トンネル入口幅の間隔が把握できる。

図５は、格子描画ＰＧを進行方向に対して行った図である。図５は、狭い道で障害物とすれ違うシチュエーションで、進行方向に対し、自車幅内に例えば緑色（太線で図示）、自車幅外に例えば赤色（細線で図示）のレーザ光を走査して格子が描画されたものである。これにより、運転者は格子によって、自車両と、他車両Ｂ５及び障害壁Ｂ６との間隔が判りやすくなり、かつ色彩の別で自車両が通行可能かが容易に認識できる。

図６は本発明の他の実施形態に係る車両用灯具の縦断面図である。

実施例２に係る車両用灯具１は、実施例１のヘッドランプ用光源ユニット７，８が配置されず、描画用装置６のみが配置されて、描画用装置６が、ヘッドランプ配光パターンも形成し、ヘッドランプ機能を兼用するものである。すなわち、実施例２の灯具ユニット１０は、レーザ光源ユニット６１と、光学機構６２と、制御装置６３とを有する描画用装置６の一灯で構成されている。実施例１と同一の構成については、同一の符号を用いて、その説明は適宜省略する。

実施例２の灯具ユニット１０では、描画用装置６により、ロービーム用配光パターンＰＬ、ハイビーム用配光パターンＰＨ及び格子描画ＰＧが形成される。すなわち、描画用装置６は、ロービーム用配光パターンＰＬ、或いはハイビーム用配光パターンＰＨの照射箇所には白色レーザ光を走査し、同時に、格子描画ＰＧが形成される箇所では、前記の白色よりも照射強度の高い白色レーザ光、或いは白色以外の視認性の高い色のレーザ光を走査するよう制御される。これにより、この構成においても、実施例１と同様の効果が得られ、かつ灯具の小型化が図れる。

なお、実施例２において、ヘッドランプ配光パターンと格子描画ＰＧを同時に照射する際には、格子描画ＰＧの格子線の周囲に暗線部ＰＤを形成し、暗線部ＰＤの中に格子描画ＰＧが描画されるように照射するのも好ましい。

具体的に、例えば赤色で格子描画ＰＧを行いたい場合は、ヘッドランプ配光パターンの照射箇所に対応する時間では、レーザダイオード６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂの照射強度を同一にして走査するが、格子を描きたい箇所に対応する時間では、赤色レーザダイオード６１０Ｒの出力を他色よりも強め、他色レーザダイオード６１０Ｇ，６１０Ｂの出力は、その前後時間は出力を停止或いは輝度を減光するよう制御する。なお、暗線部ＰＤの時間域では、赤色レーザダイオード６１０Ｒの出力も停止してよい。これにより、格子が暗線部ＰＤで縁取りされ、格子描画ＰＧがより際立つため、運転者の認識をより高めることができる。

なお、実施例１、２では、車両用灯具１は前照灯として説明したが、車両後部に設けられる標識灯において格子描画ＰＧを行う構成としてもよい。

また、実施例１において、ヘッドランプ用光源ユニット７，８は、単数のＬＥＤ光源７１，８１で構成された例で説明したが、光源を複数で構成してもよい。或いは、実施例１、２において、車両用灯具１には、例えば複数の光源をライン状に配置して構成されたＤＲＬ（Daytime Running Lamps）用光源ユニットを配置してもよい。このように、車両用灯具１に複数の光源を有する光源ユニットが配置された場合には、描画用装置６の発光部（第２回動体６２０ｂ）は、この光源ユニットに複数ある光源と光源の間に配置するのがよい。これにより、描画用装置６からレーザ光を出射しても、描画用装置６のレーザ光は、多光源を有する光源ユニットの大光量でかき消され、対向車／前方車の運転者、及び歩行者にはロービーム光のみが見え、安全であるとともに、赤色のレーザ光を発しても前方車からは視認されないという効果が得られる。

１…車両用灯具、６…描画用装置、７…ロービーム用光源ユニット、８…ハイビーム用光源ユニット、６１…半導体レーザ素子を備えるレーザ光源ユニット、６２…光学機構、６３…制御装置、ＰＧ…格子描画

Claims

レーザ光を走査する描画用装置を有し、ロービーム用配光及びハイビーム用配光を照射できるよう構成された車両用灯具において、
前記描画用装置は、車両周辺に可視レーザ光を格子状に照射し、
前記格子状に照射される可視レーザ光は、前記ロービーム用配光及びハイビーム用配光より輝度が高いことを特徴とする車両用灯具。
前記描画用装置は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子のレーザ光を走査して車両周辺に照射する光学機構と、制御装置と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
自車幅内と自車幅外とで走査する前記可視レーザ光の色を変化させる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。