JP6340719B2 - 照明装置及び照明装置を備える自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置及び照明装置を備える自動車に関する。
自動車等の車両の前方部分にはヘッドライト等の前照灯が配置されている。前照灯は、ハウジング（筐体）と、ハウジングに取り付けられた照明装置とを備える。
この種の車両用の照明装置は、例えば、基体と、基体に設けられたロービーム用発光素子及びハイビーム用発光素子と、ロービーム用発光素子及びハイビーム用発光素子の前方に配置されたレンズとを備える（特許文献１参照）。
従来、ロービーム用発光素子及びハイビーム用発光素子としては、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプ等が用いられていた。近年、ＨＩＤランプを上回る発光効率及び長寿命が実現可能であるとして、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）をロービーム用発光素子及びハイビーム用発光素子として用いた照明装置が検討されている。
特開２００５−１０８５５４号公報
しかしながら、上記従来の照明装置では、消費電力を低減することができないという課題がある。
例えば、ハイビーム用発光素子を点灯させる場合には、運転者直前のエリアから遠方までの広い範囲を明るく照らす必要がある。広い範囲を明るく照らすためには、ハイビーム用発光素子の照度を極めて高くしなければならず、その結果として電力消費が必要以上に大きくなる。
そこで、本発明は、消費電力を低減することができる照明装置及び自動車を提供する。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る照明装置は、前方に光を出射する車両用の照明装置であって、基体と、前記基体に配置されたロービーム用発光素子を有するロービーム形成部と、前記基体に配置された第１のハイビーム用発光素子を有する第１のハイビーム形成部と、前記基体に配置された第２のハイビーム用発光素子を有する第２のハイビーム形成部と、ハイビーム照射時には、前記ロービーム用発光素子、前記第１のハイビーム用発光素子及び前記第２のハイビーム用発光素子を点灯させる照明制御部とを備え、前記第１のハイビーム形成部及び前記第２のハイビーム形成部のそれぞれの照明中心点は、水平方向に離間している。
本発明によれば、消費電力を低減することができる。
本発明の実施の形態に係る自動車の正面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の正面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の上面図である。 図４のＡ−Ａ線における本発明の実施の形態に係る照明装置の断面図である。 図４のＡ−Ａ線における本発明の実施の形態に係る照明装置の断面図であって、ハイビーム及びロービームが出射するときの光路を示す図である。 本発明の実施の形態に係る自動車が走行する走行車線と対向車線とを示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置によるロービーム照射時の照明エリアを示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置によるハイビーム照射時の照明エリアを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の第１のハイビーム形成部による照明エリアを示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の第２のハイビーム形成部による照明エリアを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る自動車の照明機能に関わる構成を示すブロック図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置及び自動車について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
以降、本明細書において、「前方」とは、照明装置から光が出射する方向（光出射方向）であって、光が取り出される光取り出し方向であり、「後方」とは、「前方」と反対の方向である。また、「前方」は、自動車が前進する際の進行方向とし、自動車が前進する際の右側方（右側）を「右方向」、その反対方向（左側）を「左方向」とし、自動車の天井側を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」としている。また、前後方向をＺ軸方向とし、上下方向（鉛直方向）をＹ軸方向とし、左右方向（水平方向）をＸ軸方向としている。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態に係る自動車１００について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る自動車の正面図である。
図１に示すように、本実施の形態における自動車１００は、四輪自動車等の車両の一例であって、車体１１０と、車体１１０の前方の左右部分に配置された前照灯１２０とを備える。自動車１００は、例えば、ガソリンエンジンで駆動するガソリン自動車又は電気で駆動する電気自動車等である。
前照灯１２０は、灯具であって、本実施の形態では、車両に用いられるヘッドライト（車両用前照灯）である。前照灯１２０は、ハウジング１２１と、前面カバー１２２と、前面カバー１２２の後方に取り付けられた照明装置（不図示）とを備える。
ハウジング１２１は、例えば、金属製の筐体であって、照明装置からの光を出射する開口部を有する。前面カバー１２２は、透光性を有するヘッドランプカバーであり、ハウジング１２１の開口部に設けられる。ハウジング１２１と前面カバー１２２とは、ハウジング１２１の内部に水や塵埃が浸入しないように封止されている。
照明装置は、前面カバー１２２の後方に配置され、ハウジング１２１に取り付けられている。照明装置から出射する光は、前面カバー１２２を透過して外部に出射する。
［照明装置］
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置１について、図２〜図６を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る照明装置の斜視図であり、図３は、同照明装置の正面図であり、図４は、同照明装置の上面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ線における同照明装置の断面図である。図６は、図４のＡ−Ａ線における同照明装置の断面図であって、ハイビーム及びロービームが出射するときの光路を示す図である。
本実施の形態における照明装置１は、例えば車両用前照灯に用いられる車両用の照明装置であって、前方に光を出射する。図２〜図５に示すように、照明装置１は、灯具本体として、基体２と、ハイビーム形成部３と、ロービーム形成部４とを備える。具体的には、照明装置１は、ハイビーム用光源モジュール１０と、ロービーム用光源モジュール１３と、レンズ体２０と、放熱体３０と、シールド体４０とを備える。さらに、照明装置１は、ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３を制御する照明制御部（不図示）を備える。
図５に示すように、ハイビーム用光源モジュール１０は、ハイビーム用発光素子（第１の発光素子）１１と、ハイビーム用基板である基板１２とを備える。また、ロービーム用光源モジュール１３は、ロービーム用発光素子（第２の発光素子）１４と、ロービーム用基板である基板１５とを備える。
図５に示すように、レンズ体２０は、ハイビーム用光源モジュール１０（ハイビーム用発光素子１１）及びロービーム用光源モジュール１３（ロービーム用発光素子１４）の前方に配置される。図４に示すように、レンズ体２０は、ハイビーム用レンズ部２１と、ロービーム用レンズ部２２とを有する。さらに、ハイビーム用レンズ部２１は、３つのコリメートレンズ（第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃ）によって構成されている。
図５に示すように、放熱体３０は、ハイビーム用発光素子１１と熱的に結合された第１のヒートシンク３１とロービーム用発光素子１４と熱的に結合された第２のヒートシンク３２との２つの放熱部材によって構成されている。
本実施の形態では、放熱体３０とシールド体４０とによって基体２が構成されており、ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３は、基体２に配置されている。つまり、ハイビーム用発光素子１１及びロービーム用発光素子１４は、基体２に配置されている。
また、図３に示すように、ハイビーム用光源モジュール１０とハイビーム用レンズ部２１とによってハイビーム形成部３が構成されている。ハイビーム形成部３は、走行ビームであるハイビームを形成するための光学系であり、所望の照射パターンのハイビームを形成する。具体的には、ハイビーム形成部３は、２つの第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂと、第２のハイビーム形成部３ｃとから構成されている。
また、図３に示すように、ロービーム用光源モジュール１３とロービーム用レンズ部２２とによってロービーム形成部４が構成されている。ロービーム形成部４は、すれ違いビームであるロービームを形成するための光学系であり、所望の照射パターンのロービームを形成する。
なお、ハイビーム形成部３及びロービーム形成部４には、その他の光学部品が含まれていてもよい。ハイビーム形成部３及びロービーム形成部４の詳細な構成については、後で説明する。
図３及び図４に示すように、ハイビーム用光源モジュール１０、ロービーム用光源モジュール１３、レンズ体２０、放熱体３０及びシールド体４０は、Ｚ軸方向から見たときに、一定の円形領域内に収まるように構成されている。本実施の形態では、φ７０ｍｍの範囲内に収まるように構成されている。
以下、各構成部材の詳細について説明する。
［光源モジュール］
ハイビーム用光源モジュール１０は、ハイビーム形成用のＬＥＤモジュールであって、前方の遠方を照射させるときに発光する。ロービーム用光源モジュール１３は、ロービーム形成用のＬＥＤモジュールであって、前方手前の路面を照射させるときに発光する。
ハイビーム用光源モジュール１０では、複数のハイビーム用発光素子１１（第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃ）が基板１２に実装されている。本実施の形態において、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃは、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃの各々に対応するように実装されている。具体的には、ハイビーム用発光素子１１は、ハイビーム用レンズ部２１を通過する光を出射する発光素子である。例えば、ハイビーム用発光素子１１は、照明装置１がハイビームを照射するときに発光する。
また、ロービーム用光源モジュール１３では、ロービーム用発光素子１４が基板１５に実装されている。具体的には、ロービーム用発光素子１４は、ロービーム用レンズ部２２を通過する光を出射する発光素子である。例えば、ロービーム用発光素子１４は、照明装置１がロービームを照射するときだけでなく、ハイビームを照射するときにも発光する。
ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３は、一例として白色光源であり、例えば青色光を発する青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とを用いて白色光を出射するＢ−Ｙタイプの白色ＬＥＤ光源である。あるいは、ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３は、各々が青色光、赤色光及び緑色光を発するＬＥＤチップを用いて白色光を出射する白色ＬＥＤ光源等であってもよい。
また、ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３は、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）構造及びＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のいずれであってもよい。
ＳＭＤ構造の場合、ハイビーム用発光素子１１及びロービーム用発光素子１４は、例えば樹脂製の容器内にＬＥＤチップ（ベアチップ）を実装して封止部材（蛍光体含有樹脂）で封入した構成のＳＭＤ型のＬＥＤ素子である。一方、ＣＯＢ構造の場合、ハイビーム用発光素子１１及びロービーム用発光素子１４は、ＬＥＤチップ（ベアチップ）そのものであり、ＬＥＤチップが基板１２又は１５に直接実装された構成である。この場合、基板１２又は１５に実装されたＬＥＤチップは蛍光体含有樹脂等の封止部材によって封止される。
基板１２及び１５は、例えば、アルミナ等のセラミックスからなるセラミックス基板、樹脂からなる樹脂基板、又は、金属をベースとして絶縁被膜されたメタルベース基板等である。また、基板１２及び１５の平面視形状は、基板１２及び１５が載置される放熱体３０の載置面の形状に応じた形状とすることができる。
このように構成されるハイビーム用光源モジュール１０は、放熱体３０の第１のヒートシンク３１に固定されている。具体的には、基板１２が第１のヒートシンク３１の所定の載置面に載置されて固定されている。また、本実施の形態において、ハイビーム用光源モジュール１０は、光が前方側に出射するように基板１２が縦置き（垂直置き）で配置されている。つまり、ハイビーム用光源モジュール１０（ハイビーム用発光素子１１）の光軸はＺ軸と平行である。
一方、ロービーム用光源モジュール１３は、放熱体３０の第２のヒートシンク３２に固定されている。具体的には、基板１５が第２のヒートシンク３２の所定の載置面に載置されて固定されている。また、本実施の形態において、ロービーム用光源モジュール１３は、光が上方側に出射するように基板１５が横置き（水平置き）で配置されている。つまり、ロービーム用光源モジュール１３（ロービーム用発光素子１４）の光軸はＹ軸と平行である。
［レンズ体］
図２〜図５に示すように、レンズ体２０は、ハイビーム用レンズ部２１とロービーム用レンズ部２２とが一体化されたものである。例えば、レンズ体２０は、例えば、アクリル、ポリカーボネート又は環状オレフィン系の樹脂等の透明樹脂を用いた射出成形等により作製することができる。なお、ハイビーム用レンズ部２１とロービーム用レンズ部２２とは一体化されていなくてもよい。
上述のように、ハイビーム用レンズ部２１は、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃの３つのレンズによって構成されており、ハイビーム用光源モジュール１０の前方に配置されている。
図６に示すように、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃの各々から前方に出射した光は、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃによって平行光に変換されて前方に進行する。
具体的には、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃの各々は前方に向かって径が拡大する円錐台形状を有する。そして、その小径部（後方側）にハイビーム用発光素子１１（第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃ）が配置されている。
これにより、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃから出射した光は、円錐台形状の湾曲する外周面によって全反射して平行光となって、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２のコリメートレンズ２１ｃの前方端面（平面）からそれぞれ前方に向かって出射する。
一方、ロービーム用レンズ部２２は、ロービーム用光源モジュール１３の前方に配置されている。また、ロービーム用レンズ部２２は、シールド体４０の前方に配置されている。具体的には、ロービーム用レンズ部２２は、シールド体４０の前方に形成された開口部を覆うように配置されている。
ロービーム用レンズ部２２は、下部分が球体を１／４に切った形状（１／４球）であり、上部分が１／４球をハイビーム用レンズ部２１の３つのレンズの前方部分を除去した形状である。
図６に示すように、ロービーム用発光素子１４から上方に出射した光は、シールド体４０のリフレクタ４１で反射してロービーム用レンズ部２２に入射し、ロービーム用レンズ部２２の光学作用を受けてロービーム用レンズ部２２の前方端面（湾曲面）から前方に向かって出射する。
［放熱体］
放熱体３０は、ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３で発生する熱を外部（大気中）に放熱するための放熱部材である。したがって、放熱体３０は、金属等の熱伝導率の高い材料を用いて形成することが好ましい。放熱体３０は、例えばアルミニウム合金を用いたアルミダイカスト製である。
図５に示すように、放熱体３０は、第１のヒートシンク３１と第２のヒートシンク３２とに２つに分割されている。つまり、放熱体３０は、第１のヒートシンク３１と第２のヒートシンク３２とが組み合わされて一体化されている。第１のヒートシンク３１及び第２のヒートシンク３２の各々には複数の放熱フィンが設けられている。
第１のヒートシンク３１は、主としてハイビーム用光源モジュール１０（ハイビーム用発光素子１１）で発生する熱を放熱するための放熱部品である。第１のヒートシンク３１には、ハイビーム用光源モジュール１０を載置するための載置面（設置面）が設けられている。
第２のヒートシンク３２は、主としてロービーム用光源モジュール１３（ロービーム用発光素子１４）で発生する熱を放熱するための放熱部品である。第２のヒートシンク３２には、ロービーム用光源モジュール１３を載置するための載置面（設置面）が設けられている。
本実施の形態では、第１のヒートシンク３１の前方側端部が第２のヒートシンク３２の前方側端部よりも前方側に位置している。これにより、ハイビーム用光源モジュール１０は、ロービーム用光源モジュール１３よりも前方側に配置されている。
［シールド体］
シールド体４０は、ロービーム用光源モジュール１３から出射する光の一部を遮光することによって所定の明暗境界であるカットオフラインを形成するための構造体である。図５に示すように、シールド体４０は、ロービーム用レンズ部２２と放熱体３０との間の空間領域に配置されている。また、シールド体４０は、例えば耐熱樹脂を用いた樹脂成型によって形成することができる。なお、シールド体４０は樹脂製ではなく金属製であってもよい。
図５に示すように、本実施の形態において、シールド体４０にはリフレクタ４１が設けられている。リフレクタ４１は、ロービーム用光源モジュール１３の上方に配置されており、ロービーム用光源モジュール１３から上方に出射する光を前方斜め下方に反射させてロービーム用レンズ部２２に入射させるような湾曲反射面となっている。リフレクタ４１は、シールド体４０の一部を鏡面化したものである。例えば、シールド体４０（耐熱樹脂）の一部の表面に金属蒸着膜（例えばアルミ蒸着膜）を形成することによって、シールド体４０にリフレクタ４１を設けることができる。
なお、リフレクタ４１とシールド体４０とを一体化せずに別部材によって構成してもよい。
［照明エリア］
続いて、本実施の形態に係る照明装置１による照明エリアについて、図７〜図１１を用いて説明する。
図７は、本実施の形態に係る自動車が走行する走行車線と対向車線とを示す図である。
上述したように、本実施の形態に係る照明装置１は、自動車１００の前照灯として利用される。自動車１００は、例えば、図７に示す走行車線２００を走行する。例えば、図７は、自動車１００の運転席から前方を見たときの様子を示している。
本実施の形態では、図７に示すように、自動車１００の進行方向に対して右側が走行車線２００であり、左側が対向車線２１０である（いわゆる、右側通行）。なお、自動車１００の進行方向に対して左側が走行車線であり、右側が対向車線であってもよい（いわゆる、左側通行）。左側通行の場合、ハイビーム及びロービームによって照射される照明エリア（照射パターン）を、右側通行の場合と左右対称にすればよい。
なお、図７において、照明装置１（ヘッドランプ）の光軸は、水平線２２０と垂直線２２１との交点によって示される。水平線２２０の高さ（鉛直方向の位置）は、例えば、地面から照明装置１までの高さと同じである。垂直線２２１の位置（水平方向の位置）は、例えば、車体１１０の前方（前進方向）の略正面である。言い換えると、垂直線２２１は、照明装置１の光軸を通る垂直面に相当する。
図８は、本実施の形態に係る照明装置１によるロービーム照射時の照明エリアを示す図である。
図８に示すロービーム照明エリア２３０は、照明装置１によるロービーム照射時に形成される照射パターンである。すなわち、ロービーム照明エリア２３０は、ロービーム照射時に照明装置１が照明する領域である。ロービーム照明エリア２３０は、所定の規格に基づいた測定点における光度を満たすように形成される。なお、図８におけるロービーム照明エリア２３０の模様は、中心付近の光度が高く、中心から離れる程、光度が低くなる様子を示している。
具体的には、ロービーム照射時は、照明装置１は、自動車１００の近傍の前方部分を照明する。例えば、照明装置１は、走行車線２００だけでなく、対向車線２１０の路面上を照明する。また、照明装置１は、走行車線２００の前方の遠方の水平線２２０上を照明する。
このとき、照明装置１は、対向車線２１０の光度を低く抑える一方で、走行車線２００の光度を高くする。このため、ロービーム照明エリア２３０は、いわゆるカットオフラインを有する。具体的には、ロービーム照明エリア２３０の上部の段差を形成する明暗境界がいわゆるカットオフラインである。
このように、ロービーム照射時には、走行車線２００については、照明装置１は、直近の前方部分だけでなく、遠方の水平線２２０上も照明する。これにより、より快適な運転を運転者に行わせることができる。一方で、対向車線２１０については、水平線２２０上に照明エリアを形成しない。これにより、対向車の運転者に不用意な眩しさを与えないようにすることができる。
図９は、本実施の形態に係る照明装置１によるハイビーム照射時の照明エリアを示す図である。
図９に示すハイビーム照明エリア２４０は、照明装置１によるハイビーム照射時に形成される照射パターンである。すなわち、ハイビーム照明エリア２４０は、ハイビーム照射時に照明装置１が照明する領域である。ハイビーム照明エリア２４０は、所定の規格に基づいた測定点における光度を満たすように形成される。
ハイビーム照射時は、走行車線２００及び対向車線２１０の双方とも水平線２２０より上方の領域を照明する。これにより、走行車線２００だけでなく、対向車線２１０も含めてより前方までクリアに視界を確認することができ、運転者に運転をより快適に行わせることができる。
図９に示すハイビーム照明エリア２４０は、３つの照明エリアを重ねて形成される。具体的には、３つの照明エリアは、図８に示すロービーム照明エリア２３０と、図１０に示すハイビーム用の第１の照明エリア２４１と、図１１に示すハイビーム用の第２の照明エリア２４２とである。
なお、図１０は、本実施の形態に係る照明装置１の第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂによる照明エリアを示す図である。図１１は、本実施の形態に係る照明装置１の第２のハイビーム形成部３ｃによる照明エリアを示す図である。
以下では、ハイビーム形成部３と、ハイビーム用の第１の照明エリア２４１と、ハイビーム用の第２の照明エリア２４２とについて、図２〜図５を参照しながら図１０及び図１１を用いて説明する。
［第１のハイビーム形成部］
第１のハイビーム形成部３ａは、図３に示すように、第１のハイビーム用発光素子１１ａと第１のコリメートレンズ２１ａとを有する。同様に、第１のハイビーム形成部３ｂは、図３に示すように、第１のハイビーム用発光素子１１ｂと第１のコリメートレンズ２１ｂとを有する。
第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂは、図３に示すように、前方から見たときの形状が略真円である。また、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂの光軸は、照明装置１が自動車１００に取り付けられたときに、自動車１００の進行方向（Ｚ軸正方向）に一致するように設けられている。
第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂが照明する領域が、図１０に示すハイビーム用の第１の照明エリア２４１である。なお、第１のハイビーム形成部３ａと第１のハイビーム形成部３ｂとは、互いに略同一の領域を照明する。つまり、第１のハイビーム形成部３ａと第１のハイビーム形成部３ｂとはともに、ハイビーム用の第１の照明エリア２４１を照明する。
例えば、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂの照明中心点はそれぞれ、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂがそれぞれ照明する領域の中心である。照明中心点は、例えば、照射される光によって形成される照明エリアの面積重心に相当する。具体的には、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂの照明中心点は、ハイビーム用の第１の照明エリア２４１の中心（面積重心）である。
例えば、ハイビーム用の第１の照明エリア２４１の中心は、図１０に示すように、走行車線２００の遠方と水平線２２０との接点近傍に存在する。例えば、ハイビーム用の第１の照明エリア２４１の中心は、水平線２２０と垂直線２２１との交点に存在する。
［第２のハイビーム形成部］
第２のハイビーム形成部３ｃは、図３に示すように、第２のハイビーム用発光素子１１ｃと第２のコリメートレンズ２１ｃとを有する。第２のハイビーム形成部３ｃが照明する領域が、図１１に示すハイビーム用の第２の照明エリア２４２である。図１０と図１１とを比較して分かるように、第１の照明エリア２４１と第２の照明エリア２４２とは、互いに異なっている。
具体的には、第２のコリメートレンズ２１ｃの光軸が、図４に示すように、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂの光軸に対して傾いている。例えば、第２のコリメートレンズ２１ｃの光軸は、第１のコリメートレンズ２１ａの光軸に対して、０度より大きく１０度以下の角度で傾いている。簡単に言い換えると、第２のコリメートレンズ２１ｃは、光軸が対向車線２１０側に傾くように、傾けて配置されている。
これにより、第２のハイビーム形成部３ｃの照明中心点と、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂの照明中心点とを、水平方向に離間させている。つまり、図１０と図１１とを比較して分かるように、第２の照明エリア２４２の中心と、第１の照明エリア２４１の中心とは、水平方向に離間している。
具体的には、ハイビーム用の第２の照明エリア２４２の中心は、対向車線２１０より外側（走行車線２００の反対側）の水平線２２０の近傍に存在する。言い換えると、ハイビーム用の第２の照明エリア２４２の中心は、垂直線２２１と水平線２２０との交点から、対向車線２１０側に所定距離離間した位置に存在する。
また、第２のコリメートレンズ２１ｃは、前方から見たときの形状が略楕円である。このように、第２のコリメートレンズ２１ｃは、第１のコリメートレンズ２１ａと異なる形状を有する。具体的には、第２のコリメートレンズ２１ｃの反射面（すなわち、側面部分）の形状を、第１のコリメートレンズ２１ａと異ならせている。
なお、図３に示すように、第１のコリメートレンズ２１ａ及び第２のコリメートレンズ２１ｃはともに、前方から見たときの形状が略真円であるが、第１のコリメートレンズ２１ａの方が、第２のコリメートレンズ２１ｃよりも真円に近い形状を有する。
これにより、第２の照明エリア２４２の水平方向における幅を、第１の照明エリア２４１の水平方向における幅より大きくしている。具体的には、第２の照明エリア２４２の水平方向における最大幅が、第１の照明エリア２４１の水平方向における最大幅より大きい。図１０及び図１１に示すように、第２の照明エリア２４２は、楕円に近い形状であるのに対して、第１の照明エリア２４１は、真円に近い形状である。
なお、例えば、第１の照明エリア２４１は、第２の照明エリア２４２に含まれていてもよい。言い換えると、第２の照明エリア２４２は、第１の照明エリア２４１より大きくてもよい。また、第１の照明エリア２４１の垂直方向における幅（すなわち、高さ）は、第２の照明エリア２４２の高さより大きくてもよい。
［ハイビーム形成部の配置］
図３及び図４に示すように、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂは、互いに水平方向にずれて配置されている。さらに、図３に示すように、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂは、互いに鉛直方向にずれて配置されている。
具体的には、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂは、互いに水平方向及び垂直方向に離間させて配置される。また、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂは、互いに水平方向及び垂直方向にずれた位置に配置されている。
これにより、例えば、水平方向に並べて配置した場合に比べて、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂが水平方向に占める幅を短くすることができる。したがって、照明装置１を小型化することができる。
また、第１のハイビーム形成部３ｂと第２のハイビーム形成部３ｃとは、互いに水平方向及び鉛直方向にずれて配置されている。具体的には、第１のハイビーム用発光素子１１ｂと第２のハイビーム用発光素子１１ｃとは、互いに水平方向及び垂直方向に離間させて配置される。また、第１のコリメートレンズ２１ｂ及び第２のコリメートレンズ２１ｃは、互いに水平方向及び垂直方向にずれた位置に配置されている。
これにより、照明装置１を小型化することができる。
なお、前方から見た場合に、右から、第１のハイビーム形成部３ａ、３ｂ、第２のハイビーム形成部３ｃの順に配置している。すなわち、対向車線２１０と反対側に第２のハイビーム形成部３ｃを配置しているが、ハイビーム形成部の配置はこれに限らない。中央に第２のハイビーム形成部３ｃを配置してもよく、対向車線２１０側に配置してもよい。
また、照明装置１が備える第１のハイビーム形成部の数は１個でもよく、第２のハイビーム形成部の数は複数でもよい。
［点灯制御］
図１２は、本実施の形態に係る自動車１００の照明機能に関わる構成を示すブロック図である。つまり、図１２は、本実施の形態に係る照明装置１を自動車１００に搭載した状態を示している。
図１２に示すように、自動車１００は、照明装置１と、エンジン制御部１４０と、操作スイッチ１５０とを備える。照明装置１は、灯具本体（ハイビーム用光源モジュール１０及びロービーム用光源モジュール１３）と、照明制御部１３０とを備える。
照明制御部１３０は、ハイビーム照射時には、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、第２のハイビーム用発光素子１１ｃ、並びに、ロービーム用発光素子１４を点灯させる。簡単に言い換えると、照明制御部１３０は、ハイビーム照射時には、全ての発光素子を点灯させる。一方で、照明制御部１３０は、ロービーム照射時には、ロービーム用発光素子１４のみを点灯させる。
エンジン制御部（ＥＣＵ）１４０は、自動車１００のエンジンを制御する。エンジン制御部１４０は、例えば、マイクロコントローラである。エンジン制御部１４０には、照明制御部１３０と操作スイッチ１５０とが接続されている。エンジン制御部１４０は、操作スイッチ１５０から入力される指示を照明制御部１３０に伝える。
操作スイッチ１５０は、照明装置１の点灯及び消灯を切り替えるスイッチである。具体的には、操作スイッチ１５０は、ロービームの点灯及び消灯、並びに、ハイビームの点灯及び消灯を切り替える。より具体的には、操作スイッチ１５０は、ロービーム用発光素子１４、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃのそれぞれの点灯及び消灯を切り替える。
例えば、自動車１００の運転者は、夜間運転時に、対向車が存在する状態では、操作スイッチ１５０を操作することで、照明装置１にロービームを照射させる。具体的には、照明制御部１３０は、ロービーム用発光素子１４のみを点灯させて、図８に示すロービーム照明エリア２３０を照明させる。
また、自動車１００の運転者は、夜間運転時に、対向車が存在しない状態では、操作スイッチ１５０を操作することで、照明装置１にハイビームを照射させる。具体的には、照明制御部１３０は、ロービーム用発光素子１４、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び１１ｂ、並びに、第２のハイビーム用発光素子１１ｃを点灯させて、図９に示すハイビーム照明エリア２４０を照明させる。
［まとめ］
例えば、従来の照明装置では、夜間運転時に対向車が存在する状態では、ロービーム用発光素子を点灯させ、対向車が存在しない状態では、ハイビーム用発光素子を点灯させている。すなわち、ロービーム用発光素子とハイビーム用発光素子とは、対向車の有無により独立して点灯させている。
この場合、ハイビーム用発光素子の照度を極めて高くしなければならず、その結果として消費電力を低減することができない。
例えば、１つの発光素子、又は、同じ領域を照射する複数の発光素子によって、ハイビームの照明エリアを形成する場合には、必要以上に光度を高くしなければならない。例えば、所定の規格に基づいたある測定点Ａにおける光度を満たすように発光素子を点灯した場合、他の測定点Ｂにおける光度は、十分に規格の光度を満たしている場合がある。言い換えると、測定点Ｂにおける光度を低くしても、規格の光度を満たすことができる。すなわち、測定点Ｂには、必要以上の光度の光が照射され、電力消費に無駄が発生している。
これに対して、本実施の形態に係る照明装置１は、前方に光を出射する車両用の照明装置１であって、基体２と、基体２に配置されたロービーム用発光素子１４を有するロービーム形成部４と、基体２に配置された第１のハイビーム用発光素子１１ａを有する第１のハイビーム形成部３ａと、基体２に配置された第２のハイビーム用発光素子１１ｃを有する第２のハイビーム形成部３ｃと、ハイビーム照射時には、ロービーム用発光素子１４、第１のハイビーム用発光素子１１ａ及び第２のハイビーム用発光素子１１ｃを点灯させる照明制御部１３０とを備え、第１のハイビーム形成部３ａ及び第２のハイビーム形成部３ｃのそれぞれの照明中心点は、水平方向に離間している。
これにより、消費電力を低減することができる。
第１のハイビーム形成部３ａの照明中心点と、第２のハイビーム形成部３ｃの照明中心点とが水平方向に離間している。すなわち、第１のハイビーム形成部３ａと、第２のハイビーム形成部３ｃとが互いに異なる領域を補間し合いながら照射する。例えば、測定点Ａを主に含む領域と測定点Ｂを含む領域とを分けて、それぞれに照射することで、各領域に必要な光度を満たすように光を照射する。これにより、照明の光度を保ちつつ、消費電力の無駄を抑制し、電力消費を抑えることができる。つまり、ロービーム用発光素子とハイビーム用発光素子とを独立して点灯させて照明エリアを形成する場合に比べて、各発光素子の発光輝度を低くすることができ、消費電力を低減することができる。
また、例えば、第２のハイビーム形成部３ｃによる照明エリアの水平方向における幅は、第１のハイビーム形成部３ａによる照明エリアの水平方向における幅より大きい。
例えば、図１０に示すように、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂは、走行車線２００の延長上の狭いエリアを照明するので、電力消費を抑えて発光量を低下させたとしても、走行車線２００の前方を十分に明るく照明することができる。
また、図１１に示すように、第２のハイビーム形成部３ｃは、走行車線２００及び対向車線２１０を水平方向に広げた細長いエリア（狭いエリア）を照明するので、電力消費を抑えて発光量を低下させたとしても、走行車線２００に隣接する路肩部分及びその側方、並びに、対向車線２１０に隣接する路肩部分及びその側方を十分に明るくすることができる。
これらに加えて、図９に示すように、ロービーム形成部４は、自動車１００の直近の位置前方の左右の広いエリア（ロービーム照明エリア２３０）を照明する。したがって、ハイビーム照射時には、いずれの領域も十分に明るく照射することができる。
このとき、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂ、第２のハイビーム形成部３ｃ及びロービーム形成部４はそれぞれ、狭い領域を照明するので、消費電力を低減することができる。
また、例えば、第１のハイビーム形成部３ａは、第１のコリメートレンズ２１ａを有し、第２のハイビーム形成部３ｃは、第２のコリメートレンズ２１ｃを有し、第２のコリメートレンズ２１ｃの光軸が、第１のコリメートレンズ２１ａの光軸に対して傾いている。
これにより、レンズの光軸を傾ければよいので、簡易な構成で第２のハイビーム形成部３ｃを形成することができる。
また、例えば、第１のコリメートレンズ２１ａは、前方から見たときの形状が略真円であり、第２のコリメートレンズ２１ｃは、前方から見たときの形状が略楕円である。
これにより、レンズの形状を異ならせればよいので、簡易な構成で第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂ並びに第２のハイビーム形成部３ｃを形成することができる。
また、例えば、照明装置１は、複数の第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂを備え、複数の第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂは、互いに水平方向にずれて配置されている。
これにより、照明装置１を小型化することができる。
また、例えば、複数の第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂは、互いに鉛直方向にずれて配置されている。
これにより、照明装置１を小型化することができる。
また、例えば、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂと第２のハイビーム形成部３ｃとは、互いに鉛直方向にずれて配置されている。
これにより、照明装置１を小型化することができる。
また、例えば、本実施の形態に係る自動車は、照明装置１と、照明装置１が前方に配置された車体１１０と、照明制御部１３０に接続されたエンジン制御部１４０とを備える。
これにより、消費電力を低減することで、燃費を向上させ、例えば、走行距離を延ばすことができる。
（その他）
以上、本発明に係る照明装置及び自動車などについて、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、円錐台形状の第２のコリメートレンズ２１ｃを傾けて配置する例について示したが、これに限らない。例えば、第２のコリメートレンズ２１ｃは、円錐台を斜めに切断した形状を有してもよい。つまり、円錐台の軸に対して前方端面（光出射面）が傾斜していてもよい。
また、例えば、表面加工により光軸を傾けてもよい。具体的には、コリメートレンズの前方端面にマイクロレンズなどを設けて、光の進行方向を変更してもよい。ここで、特に外周淵近傍に表面加工を加えない領域を設けてもよい。これにより、集光性をさらに向上させることができる。
また、例えば、上記実施の形態では、第１の照明エリア２４１の水平方向における幅が、第２の照明エリア２４２の水平方向における幅より大きい例について説明したが、これに限らない。例えば、第１の照明エリア２４１の水平方向における幅が、第２の照明エリア２４２の水平方向における幅より大きくてもよい。具体的には、第２のコリメートレンズ２１ｃが、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂよりも略真円に近い形状を有してもよい。
また、例えば、第１のコリメートレンズ２１ａ及び２１ｂの照明中心点、すなわち、第１の照明エリア２４１の中心が、水平線２２０と垂直線２２１との交点である例について示したが、これに限らない。第１の照明エリア２４１の中心は、当該交点から対向車線２１０側又は路肩側にずれていてもよい。
つまり、第１のハイビーム形成部３ａと第２のハイビーム形成部３ｃとのそれぞれによって形成される照明エリアの形状及びその中心点は、上述した例に限られない。また、照明装置１は、第１の照明エリア２４１及び第２の照明エリア２４２のいずれとも形状が異なる第３の照明エリアを形成する第３のハイビーム形成部を備えてもよい。このとき、第３のハイビーム形成部は、第１のハイビーム形成部３ｂの代わりに備えてもよく、あるいは、第１のハイビーム形成部３ａ及び３ｂと第２のハイビーム形成部３ｃとに追加して備えてもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、ハイビーム用光源モジュール１０とロービーム用光源モジュール１３とが鉛直方向の異なる位置に配置した例について説明したが、これに限らない。例えば、ハイビーム用光源モジュール１０とロービーム用光源モジュール１３とは、水平方向に並んで配置されてもよい。また、１つの基板上に、ハイビーム用発光素子１１とロービーム用発光素子１４とが実装されてもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、車体１１０が２つの照明装置１（前照灯１２０）を備える例について示したが、これに限らない。例えば、車体１１０は、例えば、左右に２つずつの照明装置１など、３つ以上の照明装置１を備えてもよく、あるいは、１つのみの照明装置１を備えてもよい。
例えば、上記実施の形態では、ロービーム及びハイビームを照射する前照灯に適用する例について説明したが、フォグランプ用又はＤＲＬ（Ｄａｙｌｉｇｈｔ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｌａｍｐ／Ｄａｙｔｉｍｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ）用の前照灯に適用してもよい。
また、上記実施の形態において、自動車として四輪自動車を例示したが、二輪自動車等のその他の自動車であってもよい。
また、上記実施の形態では、発光素子としてＬＥＤを例示したが、半導体レーザなどの半導体発光素子、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）又は無機ＥＬ素子などの発光素子を用いてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１ 照明装置
２ 基体
３ ハイビーム形成部
３ａ、３ｂ 第１のハイビーム形成部
３ｃ 第２のハイビーム形成部
４ ロービーム形成部
１１ ハイビーム用発光素子
１１ａ、１１ｂ 第１のハイビーム用発光素子
１１ｃ 第２のハイビーム用発光素子
１４ ロービーム用発光素子
２０ レンズ体
２１ａ、２１ｂ 第１のコリメートレンズ
２１ｃ 第２のコリメートレンズ
２２ ロービーム用レンズ部
４１ リフレクタ
１００ 自動車
１１０ 車体
１３０ 照明制御部
１４０ エンジン制御部

Claims (8)

  1. 前方に光を出射する車両用の照明装置であって、
    基体と、
    前記基体に配置されたロービーム用発光素子を有するロービーム形成部と、
    前記基体に配置された基板と、
    前記基板に配置された第１のハイビーム用発光素子を有する第１のハイビーム形成部と、
    前記基板に配置された第２のハイビーム用発光素子を有する第２のハイビーム形成部と、
    ハイビーム照射時には、前記ロービーム用発光素子、前記第１のハイビーム用発光素子及び前記第２のハイビーム用発光素子を点灯させる照明制御部とを備え、
    前記第１のハイビーム形成部及び前記第２のハイビーム形成部のそれぞれの照明中心点は、水平方向に離間している
    照明装置。
  2. 前記第２のハイビーム形成部による照明エリアの水平方向における幅は、前記第１のハイビーム形成部による照明エリアの水平方向における幅より大きい
    請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記第１のハイビーム形成部は、第１のコリメートレンズを有し、
    前記第２のハイビーム形成部は、第２のコリメートレンズを有し、
    前記第２のコリメートレンズの光軸が、前記第１のコリメートレンズの光軸に対して傾いている
    請求項１又は２に記載の照明装置。
  4. 前記第１のコリメートレンズは、前記前方から見たときの形状が略真円であり、
    前記第２のコリメートレンズは、前記前方から見たときの形状が略楕円である
    請求項３に記載の照明装置。
  5. 前記照明装置は、前記第１のハイビーム形成部を複数備え、
    複数の前記第１のハイビーム形成部は、互いに水平方向にずれて配置されている
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 複数の前記第１のハイビーム形成部は、互いに鉛直方向にずれて配置されている
    請求項５に記載の照明装置。
  7. 前記第１のハイビーム形成部と前記第２のハイビーム形成部とは、互いに鉛直方向にずれて配置されている
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置と、
    前記照明装置が前方に配置された車体と、
    前記照明制御部に接続されたエンジン制御部とを備える
    自動車。
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