JP6707610B2 - 車両用灯具システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具システムに関する。
対向車へのグレアを抑制しつつ運転者の視認性を向上させるために、ロービームに加えてスポットビームを照射可能な車両用灯具が知られている（例えば特許文献１参照）。
このような車両用灯具には、液晶シェードを用いたスポットビーム照射用灯具ユニットが搭載されている。このスポットビーム照射用灯具ユニットは、車両の右側および左側に配置されている。右側および左側に配置されたスポットビーム照射用灯具ユニットから投影される光学像を重ね合わせることにより、所望のスポット配光パターンが形成される。
日本国特開2013-73691号公報
しかしこのような車両用灯具においては、右側および左側に配置されたスポットビーム照射用灯具ユニットから投影される光学像を重ね合わせるためには、該スポットビーム照射用灯具ユニットに精密な軸合わせが要求される。あるいは、車両が旋回するときに、互いの光学像を重ね合わせることが難しかった。このため、スポット配光パターンなどの各種の配光パターンを正確に形成することが困難であった。
そこで本発明は、配光パターンを簡単かつ正確に形成可能な車両用灯具システムを提供することを目的とする。
本発明によれば、
それぞれの照射可能領域を複数の要素に分解して任意の前記要素を変更することによって任意の光学像を形成する、少なくとも一対の二次元画像形成装置を有し、
少なくとも１つの前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域は、他の前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域とは異なる、車両用灯具システムが提供される。
上記本発明において、１つの前記二次元画像形成装置が形成する前記光学像は、他の前記二次元画像形成装置が形成する前記光学像とは異なる用途に用いられてもよい。
上記本発明において、一対の前記二次元画像形成装置はそれぞれ、車両の左側と右側に設けられていてもよい。
上記本発明において、一方の前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域は、他方の前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域よりも上方に位置してもよい。
上記本発明において、一方の前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域は、他方の前記二次元画像形成装置の前記照射可能領域よりも広くてもよい。
上記本発明に係る車両用灯具システムによれば、配光パターンを簡単かつ正確に形成できる。
本実施形態に係る車両用灯具システムの概略図である。 左側灯具の側断面図である。 液晶画像形成部を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 車両用灯具システムが形成する配光パターンの模式図である。 歩行者照射パターンを説明する図である。 レーン形成パターンを説明する図である。 左側画像形成装置の照射可能領域、および、右側画像形成装置の照射可能領域を、車両の側方から見た模式図である。 変形例に係る車両用灯具システムの図４に対応する図である。
＜全体構成＞
以下、本発明の一実施形態に係る車両用灯具システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用灯具システム１の概略図である。車両用灯具システム１は、車両２の周囲に光学像を形成して、運転者（ユーザ）の視認性を高めたり、ユーザの利便性を高めるように用いられる。
図１に示したように、車両用灯具システム１は、車両前部の左側に設けられた左側灯具ＬＬと、車両前部の右側に設けられた右側灯具ＲＬと、これら灯具ＬＬ，ＲＬを制御するＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）３とを備えている。
左側灯具ＬＬは、その灯室の内部に、左側画像形成装置１０Ｌ（一方の二次元画像形成装置の一例）、左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌ、左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌを備えている。
右側灯具ＲＬは、その灯室の内部に、右側画像形成装置１０Ｒ（他方の二次元画像形成装置の一例）、右側ロービーム照射用ランプ２０Ｒ、右側ハイビーム照射用ランプ３０Ｒを備えている。
図２は、左側灯具ＬＬの側断面図である。図２を用いて、左側灯具ＬＬの構造を説明する。なお、右側灯具ＲＬの構造は左側灯具ＬＬと同様であるため、その説明を省略する。
図２に示すように、左側灯具ＬＬは、前方に開口するハウジング４１と、ハウジング４１の開口を覆うアウタレンズ４２とを備えている。アウタレンズ４２は、素通し状の透明部材であり、ハウジング４１との間に灯室Ｓを形成する。
灯室Ｓの内部には、左側画像形成装置１０Ｌ、左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌ、左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌが設けられている。
（ロービーム照射用ランプ）
左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌは、夜間における車両のすれ違い時に点灯させて、自車両の近傍の領域を照らす、いわゆるロービーム配光パターンを照射可能なランプである。
左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌには、公知の灯具ユニットを用いることができる。具体的には、左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌは、光源２１と、リフレクタ２２と、シェード２３と、投影レンズ２４を備える。
リフレクタ２２は、光源２１から出射した光を前方に反射させて投影レンズ２４に入射させ、投影レンズ２４はこの光を車両２の前方に投影する。シェード２３は、投影レンズ２４に入射する光の一部を遮ることによりカットオフラインを形成する。これにより、左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌは、カットオフラインより上方側に光が照射されない、すれ違い時に適したロービーム配光パターンを形成する。
（ハイビーム照射用ランプ）
左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌは、夜間における車両の通常走行時に点灯させて、自車両の遠方の領域を照らす、いわゆるハイビーム配光パターンを照射可能なランプである。
左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌには、公知の灯具ユニットを用いることができる。具体的には、左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌは、光源３１と、リフレクタ３２と、投影レンズ３３を備える。リフレクタ３２は、光源３１から照射された光を前方に反射させ、投影レンズ３３に入射させる。投影レンズ３３は、この光を灯具前方の上方側に向けて照射する。これにより、左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌは、夜間の通常走行時に適した視認性の高いハイビーム配光パターンを形成する。
（画像形成装置）
左側画像形成装置１０Ｌは、光源１１と、光源１１の後方側に設けられたリフレクタ１２と、リフレクタ１２よりも前方に設けられた画像形成部１３と、画像形成部１３よりも前方に設けられた投影レンズ１４と、を備えている。左側画像形成装置１０Ｌは、画像形成部１３で形成される任意の画像を投影レンズ１４によって車両前方に投影する。
リフレクタ１２は、光源１１から出射した光を画像形成部１３に向けて反射させる。投影レンズ１４は、画像形成部１３を透過した光を車両の前方に向けて照射する。
投影レンズ１４は、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１４は、その後方焦点を含む後方焦点面上に形成される像を、反転像として灯具前方に投影する。
図３は画像形成部１３を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。
図３の（ａ）に示すように、画像形成部１３は、一対のガラス板５１を備えている。このガラス板５１は、その法線が投影レンズ１４の光軸と一致するように設けられている。一対のガラス板５１の間には、複数の液晶素子５２が封入されている。ガラス板５１の外周側は、フレーム５３により支持されている。
図３の（ｂ）に示すように、複数の液晶素子５２はマトリクス状に配列されており、複数の液晶素子５２によって画像形成面５４が形成されている。個々の液晶素子５２は独立に制御可能とされており、液晶素子５２はそれぞれ後方から前方に光を通す状態（ＯＮ状態）と光を通さない状態（ＯＦＦ状態）をとることができる。特定の液晶素子５２のみをＯＮ状態とすることにより、画像形成面５４に任意の画像を形成することができる。
投影レンズ１４の後方側焦点はこれらの液晶素子５２がなす画像形成面５４近傍に位置されている。画像形成面５４に形成された画像が、投影レンズ１４によって反転され、灯具の前方に光源像として投影される。
＜車両が形成する配光パターン＞
図４は、上述のように構成される車両用灯具システム１が形成する配光パターンの模式図である。図４は、車両前方に形成された配光パターンを運転者から見た図である。
本実施形態に係る車両用灯具システム１は、図４に示すように、ロービーム配光パターンＬｏ、ハイビーム配光パターンＨｉ、歩行者を照らす歩行者照射パターンＬ１、路面に走行レーンを描くレーン形成パターンＬ２が灯具の前方に照射される。
ロービーム配光パターンＬｏは、水平方向に延びるカットオフラインを備えている。ロービーム配光パターンＬｏは、左側ロービーム照射用ランプ２０Ｌが形成する光学像と、右側ロービーム照射用ランプ２０Ｒが形成する光学像を、灯具前方で重ね合わせることにより形成される。
ハイビーム配光パターンＨｉは、ロービーム配光パターンＬｏの上方に形成される。ハイビーム配光パターンＨｉは、左側ハイビーム照射用ランプ３０Ｌが形成する光学像と、右側ハイビーム照射用ランプ３０Ｒが形成する光学像を、灯具前方で重ね合わせることにより形成される。
（歩行者照射パターン）
次に、歩行者照射パターンＬ１について、図５を用いて説明する。図５の（ａ）は、図４から歩行者照射パターンＬ１のみを抜き出した図である。
歩行者照射パターンＬ１は、歩行者に向けて照射される配光パターンである。この歩行者照射パターンＬ１は、左側画像形成装置１０Ｌにより形成される。例えば、歩行者検出センサからの情報をＥＣＵ３が受け取ったときに、ＥＣＵ３は、当該歩行者の位置に向けて光が照射されるように、左側画像形成装置１０Ｌに指令を送信する。
図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示した歩行者照射パターンＬ１を照射するときの、左側画像形成装置１０Ｌの画像形成面５４を示す正面図である。
左側画像形成装置１０Ｌは、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬを複数の要素ｅに分解し、特定の液晶素子５２をＯＮ状態とすることにより照射可能領域ＡＬをなす特定の要素ｅを照射可能としている。図５の（ａ）には、仮想的に照射領域ＡＬおよび個々の要素ｅを示している。なお、照射可能領域ＡＬは、実際には図示した例よりも多数の要素ｅに分解される。
左側画像形成装置１０Ｌの画像形成部１３の液晶素子５２を透過した光はそれぞれ、個々の要素ｅを照射する。個々の液晶素子５２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を切り替えることにより、個々の要素ｅの状態を変更することができる。これにより、任意の形状の歩行者照射パターンＬ１（光学像）を、照射可能領域ＡＬ内の任意の場所に形成することができる。
図５の（ｂ）において、ハッチングをしていない領域Ａに属する液晶素子５２をＯＦＦ状態とし、ハッチングした領域Ｂに属する液晶素子をＯＮ状態とすることにより、図５の（ａ）に示した歩行者照射パターンＬ１を形成することができる。なお、左側画像形成装置１０Ｌの全ての液晶素子５２をＯＮ状態とすれば、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬの全域に光を照射することができる。
（レーン形成パターン）
次に、レーン形成パターンＬ２について、図６を用いて説明する。図６の（ａ）は、図４からレーン形成パターンＬ２のみを抜き出した図である。
レーン形成パターンＬ２は、運転者の走行を支援するために、路面に自車の走行レーンを描く。このレーン形成パターンＬ２は、右側画像形成装置１０Ｒにより形成される。
ＥＣＵ３は、路面の状態に応じて、あるいは、ナビゲーションシステムから取得した車両の進行方向が直線路であるか曲路であるかに応じて、状況に応じた走行レーンを描くように、右側画像形成装置１０Ｒに指令を送信する。
図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示したレーン形成パターンＬ２を照射するときの、右側画像形成装置１０Ｒの画像形成面５４を示す正面図である。
右側画像形成装置１０Ｒも、左側画像形成装置１０Ｌと同様に、右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲを複数の要素ｅに分解し、特定の液晶素子５２をＯＮ状態とすることにより照射可能領域ＡＲをなす特定の要素ｅを照射可能としている。図６の（ａ）には、仮想的に照射領域ＡＲおよび個々の要素ｅを示している。なお、照射可能領域ＡＲは、実際には図示した例よりも多数の要素ｅに分解される。
右側画像形成装置１０Ｒの画像形成部１３の液晶素子５２を透過した光はそれぞれ、個々の要素ｅを照射する。個々の液晶素子５２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を切り替えることにより、個々の要素ｅの状態を変更することができる。これにより、任意の形状のレーン形成パターンＬ２（光学像）を、照射可能領域ＡＲ内の任意の場所に形成することができる。
図６の（ｂ）において、ハッチングをしていない領域Ｃに属する液晶素子５２をＯＦＦ状態とし、ハッチングした領域Ｂに属する液晶素子をＯＮ状態とすることにより、図６の（ａ）に示したレーン形成パターンＬ２を形成することができる。なお、右側画像形成装置１０Ｒの全ての液晶素子５２をＯＮ状態とすれば、右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲの全域に光を照射することができる。
図７は、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬ、および、右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲが灯具前方側に向かって拡がる様子を、車両２の側方から見た模式図である。
歩行者照射パターンＬ１は、運転者が視認しやすいように、運転者の視線に近い上方側に形成する（図４参照）。このため、左側画像形成装置１０Ｌの投影レンズ１４の光軸Ａ１は、灯具前方側が水平線よりも上方に位置するように設定されている。これにより、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬは上方側に位置し、歩行者照射パターンＬ１が上方側に形成される。
一方で、レーン形成パターンＬ２は、走行レーンを路面に描く（図４参照）。このため、右側画像形成装置１０Ｒの投影レンズ１４の光軸Ａ２は、灯具前方側が水平線よりも下方に位置するように設定されている。これにより、右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲは、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬよりも下方に位置し、右側画像形成装置１０Ｒは車両に近い位置の路面に光を照射する。
＜効果＞
本実施形態に係る車両用灯具システム１によれば、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬと右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲが互いに異なっている。
本実施形態とは異なり、左側画像形成装置が形成する光学像と右側画像形成装置が形成する光学像の両方を重ね合わせて、歩行者照射パターンを形成する場合を考える。この場合、車両が旋回する場合における、左側画像形成装置と歩行者との相対位置の変化と、右側画像形成装置と歩行者との相対位置の変化は、互いに異なる。このため、ＥＣＵは専用の演算処理をして、左側画像形成装置が形成する光学像と、右側画像形成装置が形成する光学像とをそれぞれ独自に変化させて、両方の光学像を灯具前方で一致させることが求められる。このため、ＥＣＵには高い負荷が作用する。また、左側画像形成装置と右側画像形成装置の互いの光軸を厳密に位置合わせしておくことが求められる。
特に、上述した実施形態のように、複数の要素のうちの任意の要素を変更することによって任意の光学像を形成可能な画像形成装置を用いた場合には、灯具前方に複雑な形状の配光パターンを形成することができる。しかし、複雑な形状の配光パターンを、左右の画像形成装置の光学像を重ね合わせて形成しようとする場合には、左右のそれぞれの画像形成装置が形成する光学像を一致させることが難しい。
これに対して本実施形態に係る車両用灯具システム１によれば、車両が旋回する場合であっても、ＥＣＵ３は左側画像形成装置１０Ｌで形成する歩行者照射パターンＬ１のみを制御すればよく、ＥＣＵ３に過大な負荷が作用しない。つまり、左右の画像形成装置１０Ｌ，１０Ｒで形成する光学像（歩行者照射パターンＬ１およびレーン形成パターンＬ２）を重ね合わせる必要がないので、簡単かつ正確に光学像Ｌ１，Ｌ２を形成することができる。
また、左側画像形成装置１０Ｌが形成する歩行者照射パターンＬ１と右側画像形成装置１０Ｒが形成するレーン形成パターンＬ２は、それぞれのパターンを形成するための用途が異なっている。つまり、左側画像形成装置１０Ｌは、運転者が歩行者を見つけやすくするという用途のために歩行者照射パターンＬ１を形成する。一方で、右側画像形成装置１０Ｒは、運転者の走行を支援するために、走行レーンを描画するレーン形成パターンＬ２を形成する。そのため、それぞれの画像形成装置１０Ｌ，１０Ｒは、互いに形成する光学像Ｌ１，Ｌ２が一致するように重ね合わせる必要がない。
＜変形例＞
なお、本発明の車両用灯具システムは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、上述の実施形態では、左側画像形成装置１０Ｌが歩行者照射パターンＬ１を形成し、右側画像形成装置１０Ｒがレーン形成パターンＬ２を形成する例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、左側画像形成装置１０Ｌがレーン形成パターンを形成し、右側画像形成装置１０Ｒが歩行者照射パターンを形成してもよい。
また、画像形成装置が形成する配光パターンは上述した歩行者用の歩行者照射パターンや走行レーンを描画するレーン形成パターンに限られない。
図８は、変形例に係る車両用灯具システムの図４に対応する図である。例えば、図８に示したように、車両用灯具システム１が、ＡＤＢ配光パターンＡＤＢと、方向表示配光パターンＴＬとを形成するように構成してもよい。左側画像形成装置１０ＬがＡＤＢ配光パターンＡＤＢを形成し、右側画像形成装置１０Ｒが方向表示配光パターンＴＬを形成する。
ＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）配光パターンＡＤＢとは、ハイビーム配光パターンのうち前走車や対向車の領域にのみ光を投影しない配光パターンであり、前走車および対向車の有無や位置によって、遮光する領域を変化させることが求められる配光パターンである。ＡＤＢ配光パターンＡＤＢは、前走車や対向車グレアを与えずに運転者の視認性を高めることができる。
方向表示配光パターンＴＬは、路面に矢印などを描くことにより、車両の進行方向を表示する配光パターンである。方向表示配光パターンＴＬを方向指示器と併用することにより、車両の周囲に明確に自車両の進行方向を示すことができる。
これらの例の他にも、画像形成装置によって、ナビゲーションシステムの地図を路面に表示させたり、速度計などのメータパネルの表示を路面に表示させたり、路面の上方に位置する標識（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｓｉｇｎ）を照らすＯＨＳ配光パターンを形成したり、映画などを表示させたりしてもよい。このほかに、画像形成装置によって、赤外線を照射する赤外線センサの一部として機能させてもよい。
ところで、地平線より上方の空間は、運転者の視認性を高めるために、上述した歩行者照射パターンＬ１や、ＡＤＢ配光パターンＡＤＢやＯＨＳ配光パターンなどのように広い範囲を照射したい場合が多い。これに対して地平線より下方の空間は、上述した走行レーンを描画するレーン形成パターンＬ２や、地図や速度計の描画など、特定の領域に複雑な図形を描画したい場合が多い。
このように、上下方向に関して異なる位置に形成する配光パターンには、異なる特性が要求されることが多い。このため、本実施形態に係る車両用灯具システム１のように、左側画像形成装置１０Ｌの照射可能領域ＡＬが、右側画像形成装置１０Ｒの照射可能領域ＡＲの上方に位置していることが好ましい。また、上方に位置する照射可能領域ＡＬが下方に位置する照射可能領域ＡＲよりも広くされていることが好ましい。
車両用灯具システムが２つの画像形成装置を備えた例を説明したが、車両用灯具システムが３つ以上の画像形成装置を備えていてもよい。
上述した実施形態では、画像形成装置として液晶素子を用いた装置を例に説明したが、本発明はこれに限られない。画像形成装置として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や、ガルバノミラーを用いた走査型画像形成装置を用いてもよい。
ＤＭＤは、それぞれ独立して向きを変更可能な複数の反射面を備えた装置である。このＤＭＤを、上記実施形態の画像形成部１３の代わりに用いることができる。反射面が特定の方向を向き、反射面からの光が灯具前方に出射される状態をＯＮ状態、反射面がそれ以外の方向を向き、反射面からの光が灯具前方に出射されない状態をＯＦＦ状態とし、個々の反射面のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御することにより、任意の光学像を形成することができる。つまり、ＤＭＤの個々の反射面が投影する像が、画像形成装置の照射可能な領域をなす個々の要素に該当する。
ガルバノミラーを用いた走査型画像形成装置は、指向性の高い光源からの光を、回転可能なガルバノミラーで反射させるものである。ガルバノミラーを回転させながら光を反射させることにより、反射光を特定の方向に走査させる。走査線を順次ずらして灯具前方に照射することにより、灯具前方に任意の形状の配光パターンを形成することができる。特定方向に延びる走査線のそれぞれが、画像形成装置の照射可能領域をなす要素に該当する。
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
また、本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2013年9月3日出願の日本特許出願（特願2013-182444）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１：車両用灯具システム
２：車両
３：ＥＣＵ
４１：ハウジング
４２：アウタレンズ
Ｓ：灯室
ＬＬ：左側灯具
ＲＬ：右側灯具
１０Ｌ：左側画像形成装置
１０Ｒ：右側画像形成装置
１１：光源
１２：リフレクタ
１３：画像形成部
１４：投影レンズ
５１：ガラス板
５２：液晶素子
５３：フレーム
５４：画像形成面
２０Ｌ：左側ロービーム照射用ランプ
２０Ｒ：右側ロービーム照射用ランプ
２１：光源
２２：リフレクタ
２３：シェード
２４：投影レンズ
３０Ｌ：左側ハイビーム照射用ランプ
３０Ｒ：右側ハイビーム照射用ランプ
３１：光源
３２：リフレクタ
３３：投影レンズ
Ｈｉ：ハイビーム配光パターン
Ｌｏ：ロービーム配光パターン
Ｌ１：歩行者照射パターン
Ｌ２：レーン形成パターン
ＡＬ，ＡＲ：照射可能領域
ｅ：要素

Claims (2)

  1. それぞれの照射可能領域を複数の要素に分解して任意の前記要素を変更することによって任意の光学像を形成する、少なくとも一対の二次元画像形成装置を有し、
    一対の前記二次元画像形成装置は、車両の左側と右側に設けられており、
    一対の前記二次元画像形成装置のうち、一方は歩行者を照射し、他方は路面に図形を表示する、車両用灯具。
  2. それぞれの照射可能領域を複数の要素に分解して任意の前記要素を変更することによって任意の光学像を形成する、少なくとも一対の二次元画像形成装置を有し、
    一対の前記二次元画像形成装置は、車両の左側と右側に設けられており、
    一対の前記二次元画像形成装置のうち、一方はＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）配光パターンを照射し、他方は路面に図形を表示する、車両用灯具。
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