JP6683438B2 - 車両用前照灯システム - Google Patents

Description

本発明は、車両前方へ光照射する車両用前照灯システムに関する。

自車両の前方に存在する対向車両や先行車両（以下、「前方車両」という。）に対してグレアを与えないようにしつつ前方視認性を向上させるために、前方車両の存在する領域を選択的に遮光してそれ以外の領域へ光照射を行う技術が知られている。このような選択的な光照射は、例えば、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える光源（例えば特許文献１参照）を用いて、前方車両の存在する領域に対応して各ＬＥＤを選択的に点灯／消灯させて、それらから出射する光を車両前方へ照射することによって実現される。また、別な方法として、半導体レーザー素子を高速に点灯制御し、その出射光をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどを用いて走査することにより、選択的な光照射を実現することもできる（例えば特許文献２参照）。

ところで、複数のＬＥＤをマトリクス状に配列した光源を用いる場合には、前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保するためには非常に多数のＬＥＤとそれらを個別に制御し駆動するための制御ユニット等が必要となる。このため、システムが複雑化し、コストが増大するという不都合が生じる。他方で、半導体レーザー素子とその出射光を走査するＭＥＭＳミラー等を用いる場合には、出射光を走査可能な範囲が比較的狭く（例えば左右±１０°程度）、光照射可能な範囲を広く確保するのが難しいという不都合が生じる。これについて、半導体レーザー素子とＭＥＭＳミラー等を備えるランプユニットを複数用いることも考えられるが、その場合にはやはりシステムが複雑化し、コスト増に繋がるという不都合がある。

特開２０１１−１９８７２０号公報 特開２００９−２２４０３９号公報

本発明に係る具体的態様は、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、（ａ）少なくとも、第１の発光素子と当該第１の発光素子の出射光を走査する走査素子とを有する第１ランプユニットと、（ｂ）少なくとも、配列された複数の第２の発光素子と当該各第２の発光素子からの出射光を投影するレンズとを有する第２ランプユニットと、（ｃ）自車両の前方に存在する前方車両の位置に応じて光照射範囲及び非照射範囲を設定して前記第１及び第２ランプユニットの動作を制御する制御手段と、（ｄ）前記制御手段から与えられる制御信号に基づいて前記第１ランプユニットに駆動信号を供給する第１ユニット駆動部と、（ｅ）前記制御手段から与えられる制御信号に基づいて前記第２ランプユニットに駆動信号を供給する第２ユニット駆動部と、を含み、（ｆ）前記第１ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、前記自車両の前方中央と重なる第１領域において前記光照射範囲及び前記非照射範囲に応じた選択的な光照射を行い、（ｇ）前記第２ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、少なくとも前記第１領域の左側及び右側に配置される各領域を含む第２領域において前記光照射範囲及び前記非照射範囲に応じた選択的な光照射を行い、（ｈ）前記第１領域は、前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称に設定されており、（ｉ）前記制御手段は、前記自車両の走行する道路がカーブ路である場合には当該道路が直線路である場合に比べて前記第１領域の幅を相対的に広く設定するとともに当該第１領域の幅の変動に応じて前記第２領域の幅を可変に設定する、車両用前照灯システムである。

上記構成によれば、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能となる。

上記の車両用前照灯システムにおいて、前記第２領域は、道路脇側（一例として歩道側）の領域を形成する道路脇領域と、対向車線側の領域を形成する対向車線領域と、を含み、前記道路脇領域と、前記対向車線領域と、は前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称の幅に設定される、ことも好ましい。

上記の車両用前照灯システムにおいては、前記道路脇領域が前記対向車線領域よりも幅広であり、かつ前記道路脇領域が前記対向車線領域よりも前記自車両の中央側に位置するように設定されており、前記道路脇領域を形成する各個別の配光領域のうち、前記対向車線領域に最も近い個別の配光領域は、前記対向車線領域に最も遠い個別の配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記対向車線領域を形成する各個別の前記配光領域のうち、前記道路脇領域に最も近い個別の前記配光領域は、前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記道路脇領域のうち前記対向車線領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数は、前記対向車線領域のうち前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数よりも多く設定されることが好ましい。また、前記第２領域は、前記第１領域の上側に配置される領域を更に含む、ことも好ましい。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。 図２は、ＬＤユニットの構成例を示す図である。 図３は、ＬＥＤユニットの構成例を示す図である。 図４は、車両用前照灯システムの動作内容について説明するための図である。 図５は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。 図６は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用前照灯システムは、カメラ１０、画像処理部１１、制御部１２、レーザーダイオード（ＬＤ）ユニット駆動部１３、レーザーダイオード（ＬＤ）ユニット１４、ＬＥＤユニット駆動部１５、ＬＥＤユニット１６を含んで構成されている。なお、制御部１２、ＬＤユニット駆動部１３およびＬＥＤユニット駆動部１５が「制御手段」に対応する。

カメラ１０は、自車両の所定位置（例えばダッシュボード上、フロントガラス上部等）に設置され、自車両の前方空間を撮影する。

画像処理部１１は、カメラ１０によって撮影される車両の前方空間の画像に基づいて自車両の前方に存在する対向車両や先行車両（以下これらを「前方車両」という。）の位置を検出する。

制御部１２は、画像処理部１１によって検出される前方車両の位置に対応して選択的な光照射を行うための制御を行うものである。この制御部１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行することによって構成されるものである。詳細には、制御部１２は、車両用前照灯システムによって光照射可能な全範囲のうち、画像処理部１１によって検出される前方車両の位置を含んだ一定範囲を非照射範囲としてそれ以外の範囲を光の照射範囲として設定し、その光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンを形成させるための制御信号をＬＤユニット駆動部１３およびＬＥＤユニット駆動部１５へ出力する。

ＬＤユニット駆動部１３は、制御部１２から与えられる制御信号に基づいて、ＬＤユニット１４に駆動信号を供給する。ＬＤユニット１４は、レーザーダイオードを含んで構成されており、ＬＤユニット駆動部１３から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

ＬＥＤユニット駆動部１５は、制御部１２から与えられる制御信号に基づいて、ＬＥＤユニット１６に駆動信号を供給する。ＬＥＤユニット１６は、複数のＬＥＤを含んで構成されており、ＬＥＤユニット駆動部１５から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

図２は、ＬＤユニットの構成例を示す図である。図示のＬＤユニット１４は、レーザーダイオード２０、集光レンズ２１、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２２、波長変換部材２３、投影レンズ２４を含んで構成されている。なお、レーザーダイオード２０が「第１の発光素子」に対応し、ＭＥＭＳミラー２２が「走査素子」に対応する。

レーザーダイオード２０は、例えば励起光として青色域（例えば、発光波長４５０ｎｍ）のレーザー光を放出する半導体発光素子である。ＭＥＭＳミラー２２は、ＬＤユニット駆動部１３によって駆動されて、レーザーダイオード２０から入射するレーザー光を二次元方向（水平方向および垂直方向）に走査して波長変換部材２３へ入射させる。

波長変換部材２３は、入射するレーザー光の少なくとも一部を異なる波長に変換する。本実施形態では、波長変換部材２３は、レーザー光によって励起されて黄色光を発する蛍光体を備える。この黄色光と、波長変換部材２３を透過するレーザー光（青色）との混色により擬似的な白色光が得られる。投影レンズ２４は、波長変換部材２３から出射する光を車両前方へ投影する。

このＬＤユニット１４においては、レーザーダイオード２０から放出されるレーザー光が集光レンズ２１によって集光されてＭＥＭＳミラー２２へ入射する。ＭＥＭＳミラー２２は、このレーザー光を二次元スキャンして波長変換部材２３へ入射させる。ＭＥＭＳミラーによるスキャン動作とレーザーダイオード２０の点消灯駆動をＬＤユニット駆動部１３の制御によって同期させることにより、制御部１２によって設定された光照射範囲及び非照射範囲に対応した配光パターンが形成される。この配光パターンが投影レンズ２４によって自車両前方へ投影されることにより、前方車両の位置に応じた選択的な光照射が実現される。

図３は、ＬＥＤユニットの構成例を示す図である。ＬＥＤユニット１６は、ＬＥＤアレイ３０と、投影レンズ３２を含んで構成されている（図３（Ｂ）参照）。ＬＥＤアレイ３０は、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤ３１を有する。各ＬＥＤ３１は、図示のような格子状配列のほか、例えば千鳥状配列されていてもよい。各ＬＥＤ３１は、ＬＥＤユニット駆動部１５によってそれぞれ個別に点灯制御される。なお、各ＬＥＤ３１が「第２の発光素子」に対応する。

ＬＥＤアレイ３０の各ＬＥＤ３１から出射する光は投影レンズ３２によって自車両前方へ投影される。制御部１２によって設定された光照射範囲及び非照射範囲に対応してＬＥＤユニット駆動部１５によって各ＬＥＤ３１が個別に点消灯制御されることにより、所望の配光パターンが形成され、前方車両の位置に応じた選択的な光照射が実現される。

図４は、車両用前照灯システムの動作内容について説明するための図である。同図では自車両の前方の様子と前方車両に対応した配光パターンの制御例が模式的に示されている。図４（Ａ）に示すように、光照射可能な全範囲のうち、自車両の前方の中心付近に第１領域ａ１が設定され、この第１領域ａ１に対してＬＤユニット１４により選択的な光照射が行われる。図示の例では２つの前方車両が存在するので、第１領域ａ１の内部において、これらの前方車両の存在する領域については非照射範囲とし、それ以外の領域については光照射範囲として、ＬＤユニット１４により選択的な光照射が行われる。

図４（Ｂ）は第１領域を拡大して示した図である。図示のように第１領域ａ１は、自車両を基準としてその前方中央に想定される仮想鉛直線ｏと重なる領域として設定される。本実施形態では、第１領域ａ１は、自車両の前方中央の仮想鉛直線ｏを挟んで左右非対称に設定されている。具体的には、図示のように第１領域ａ１は、自車両の前方中央の仮想鉛直線ｏを挟んで右側領域の幅が左側領域の幅よりも広くなるように設定されている。図示の例の第１領域ａ１は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−５°以内、右１０°以内、上３°以内、下−２°以内の範囲で設定されている。

なお、例示した左右非対称な領域の設定は、法規上車両が左側通行とされており自車両を基準にして右側領域に前方車両（対向車両）が存在する場合が多いことを想定したものであり、法規上車両が右側通行とされている場合には逆に設定するとよい。

また、図４（Ａ）に示すように、光照射可能な全範囲のうち、第１領域ａ１の左側、右側、上側にそれぞれ配置される各領域を含んで第２領域ａ２が設定され、この第２領域ａ２に対してＬＥＤユニット１６により選択的な光照射が行われる。図示の例では、第２領域ａ２は、上下左右に配列した複数の分割領域（配光領域）を含んでおり、各分割領域に対してＬＥＤユニット１６により個別に光照射が行われる。第２領域ａ２の上段には６つの分割領域、中段と下段にはそれぞれ８つの分割領域が含まれている。各分割領域は、上段から下段へ向かうにつれて上下方向の長さ（高さ）が小さくなっている。また、各分割領域は、中段と下段では、第１領域ａ１に近いものほど左右方向の幅が小さくなっている。

なお、ＬＥＤユニット１６のＬＥＤアレイ３０には、第２領域ａ２に対応する複数のＬＥＤ３１のほかに、第１領域ａ１を照射可能なＬＥＤ３１を備えるようにしてもよい。それにより、ＬＤユニット１４が故障した場合等においても第１領域ａ１に対して光照射を続けることができる。

上記のように、前方車両は自車両の前方の中央付近に存在する場合が多く、またそれらの前方車両の相対的位置は自車両との距離によって微小に変化する。このため、本実施形態では、自車両の前方中央付近に対応する第１領域ａ１に対しては、より高精細な配光制御が可能なＬＤユニット１４を用いている。また、想定される前方車両の存在位置は自車両の前方中央に対して左右非対称となるので、これに対応して第１領域ａ１を左右非対称に設定している。また、それほどの高精細な配光制御が必要とされない第２領域ａ２に対してはＬＥＤユニット１６を用い、かつ各分割領域を比較的大きい面積とすることで、必要なＬＥＤ数を削減し、ＬＥＤユニット１６の簡素化を図ることができる。

また、図４（Ａ）に示すように本実施形態では、第１領域ａ１だけではなく、第２領域ａ２の領域設定を左右非対称としている。この場合には、第２領域ａ２のうち、道路脇領域ａ２１の方が対向車線領域ａ２２よりも幅広のものとして設定され、かつ自車両の前方中央側に位置するように設定されている。厳密には、道路脇領域ａ２１の各分割領域（配光領域）のうち、外側（自車両の前方中央側と逆側）に配置された分割領域の方が、内側（自車両の前方中央側）に配置された分割領域よりも幅広に設定されている。また、対向車線領域ａ２２に含まれる各分割領域も同様に、外側（自車両の前方中央側と逆側）に配置された分割領域の方が、内側（自車両の前方中央側）に配置された分割領域よりも幅広に設定されている。そして、道路脇領域ａ２１における幅狭の分割領域の数は、対向車線領域ａ２２における幅狭の分割領域の数よりもその数が多く設定されている。これによって、第１領域ａ１を左右非対称に設定した際と同様の効果が得られる。

図５は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、第１領域ａ１の範囲をより狭く設定してもよい。具体的には、図示の例の第１領域ａ１は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−３°以内、右５°以内、上３°以内、下−２°以内の範囲で左右非対称に設定されている。

図６は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、第１領域ａ１の範囲をより広く設定してもよい。具体的には、図示の例の第１領域ａ１は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−７°以内、右１２°以内、上３°以内、下−２°以内の範囲で左右非対称に設定されている。このような広めに設定した第１領域ａ１は、例えば図示のように緩やかなカーブ路において有効である。

なお、図４〜図６に示したように第１領域ａ１の幅は種々に設定することが可能であり、例えば道路状況に応じて可変に設定することもできる。具体的には、図示しないカーナビゲーション装置等から道路種別の情報を取得し、例えば、一般道と高速道、直線路とカーブ路のそれぞれに対応して第１領域ａ１の幅を設定してもよい。あるいは、画像処理部１１において路面の白線等を検出し、その検出結果に応じて制御部１２にて道路状況を判定し、その判定結果に応じて第１領域ａ１の幅を設定してもよい。これらの場合において、第１領域ａ１の幅の変動に応じて、ＬＥＤユニット１６が光照射すべき第２領域ａ２の幅も可変に設定するとよい。

以上のような実施形態によれば、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、ＬＤユニットやＬＥＤユニットの構成は一例であり、これらに限定されるものではない。また、上記では第１の発光素子の一例としてレーザーダイオードを挙げていたが、第１の発光素子はこれに限定されるものではなく、例えばＬＥＤであってもよい。

１０：カメラ
１１：画像処理部
１２：制御部
１３：ＬＤユニット駆動部
１４：ＬＤユニット
１５：ＬＥＤユニット駆動部
１６：ＬＥＤユニット
２０：レーザーダイオード
２１：集光レンズ
２２：ＭＥＭＳミラー
２３：波長変換部材
２４：投影レンズ
３０：ＬＥＤアレイ
３１：ＬＥＤ
３２：投影レンズ
ａ１：第１領域
ａ２：第２領域
ａ２１：道路脇領域
ａ２２：対向車線領域

Claims (4)

1. 少なくとも、第１の発光素子と当該第１の発光素子の出射光を走査する走査素子とを有する第１ランプユニットと、
   少なくとも、配列された複数の第２の発光素子と当該各第２の発光素子からの出射光を投影するレンズとを有する第２ランプユニットと、
   自車両の前方に存在する前方車両の位置に応じて光照射範囲及び非照射範囲を設定して前記第１及び第２ランプユニットの動作を制御する制御手段と、
   前記制御手段から与えられる制御信号に基づいて前記第１ランプユニットに駆動信号を供給する第１ユニット駆動部と、
   前記制御手段から与えられる制御信号に基づいて前記第２ランプユニットに駆動信号を供給する第２ユニット駆動部と、
   を含み、
   前記第１ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、前記自車両の前方中央と重なる第１領域において前記光照射範囲及び前記非照射範囲に応じた選択的な光照射を行い、
   前記第２ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、少なくとも前記第１領域の左側及び右側に配置される各領域を含む第２領域において前記光照射範囲及び前記非照射範囲に応じた選択的な光照射を行い、
   前記第１領域は、前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称に設定されており、
   前記制御手段は、前記自車両の走行する道路がカーブ路である場合には当該道路が直線路である場合に比べて前記第１領域の幅を相対的に広く設定するとともに当該第１領域の幅の変動に応じて前記第２領域の幅を可変に設定する、
   車両用前照灯システム。
2. 前記第２領域は、
   道路脇側の領域を形成する道路脇領域と、対向車線側の領域を形成する対向車線領域と、を含み、
   前記道路脇領域と、前記対向車線領域と、は前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称の幅に設定される、
   請求項１に記載の車両用前照灯システム。
3. 前記道路脇領域が前記対向車線領域よりも幅広であり、かつ前記道路脇領域が前記対向車線領域よりも前記自車両の中央側に位置するように設定されており、
   前記道路脇領域を形成する各個別の配光領域のうち、前記対向車線領域に最も近い個別の配光領域は、前記対向車線領域に最も遠い個別の配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、
   前記対向車線領域を形成する各個別の前記配光領域のうち、前記道路脇領域に最も近い個別の前記配光領域は、前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、
   前記道路脇領域のうち前記対向車線領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数は、前記対向車線領域のうち前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数よりも多く設定された、
   請求項２に記載の車両用前照灯システム。
4. 前記第２領域は、前記第１領域の上側に配置される領域を更に含む、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用前照灯システム。
   

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