JP6806438B2 - 車両用ベンディングライト装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用ベンディングライト装置に係り、より詳しくは光源から放出される光を回折させて所望の方向及び角度に偏向させる車両用ベンディングライト装置に関する。

一般に、前照灯は車両の前部に位置し、車両の夜間走行時に効率よく前方を照らして運転者が安全運行することができるように補助する装置で、ヘッドランプとも言う。
従来のヘッドランプは通常ランプハウジングに固定されて車両の中心ラインと一致する方向にだけ照射する。よって、曲線道路を走行する場合、車両の現在姿勢で前方のみを照らすことになるので、運転者は進行しようとする走行方向の道路状況に対する情報を視覚的に認知しにくくなる。

このような問題を解決するために、近年、車両の左右回転状態によって光照射角が左右方向に自動で調節されるベンディングライト装置をヘッドランプに適用する比率が高くなっている。これに関連した技術をＡＦＬＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と言う。これは運転台の回転方向などを認識して前照灯を左右に旋回させることで車両の進行方向に光を照らして夜間視認性を向上させる。

一方、図１は従来のベンディングライト装置を示した正面図、図２は図１のＡ−Ａ線についての断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線についての断面図である。

図１〜図３に示す通り、従来のベンディングライト装置は、アクチュエーターのモーター５の駆動によって光学モジュール１が回転軸６を中心に左右に旋回する構造となっており、光学モジュール１が一方に旋回した状態で光源２の光が光反射部３で反射されてプロジェクションレンズ４を透過し、車両の進行方向に光を照射するようになっている。

ところが、このような従来のベンディングライト装置は、光学モジュール１がモーター５によって回転軸６を中心に回転するので、機械的欠陷による誤作動及び慣性の影響による光揺れが発生し、細密な光コントロールが難しい問題点がある。

例えば、従来のベンディングライト装置は、モーターによる光学モジュールの回転によって内部ワイヤなどの周辺部品との干渉問題が発生することになり、振動及び衝撃の発生後、回転軸（駆動軸）の損傷による光学モジュールの回転誤作動が発生することになる。

大韓民国特許公開第１０−２００９−００１４５４７号公報 特開２０１３−１１０１１１号公報

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、光学モジュールの光源から放出される光を超音波ビームによって回折させて所望の方向に偏向させる車両用ベンディングライト装置を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するために、本発明は、入射光に超音波ビームを発振して、入射光を選択されたいずれか一方向に回折させる超音波光偏向器、光源から放出された光を前記超音波光偏向器側に反射させる光反射部、及び前記超音波光偏向器を通過して入射した光を透過させて外部に発散するプロジェクションレンズを含むことを特徴とする。

前記超音波光偏向器とプロジェクションレンズの間に配置され、前記超音波光偏向器を通過した光をプロジェクションレンズに収斂させる複レンズを含むことを特徴とする。

前記超音波光偏向器は、入射光を左右の一方向に回折させることができる第１光偏向部及び入射光を左右の他方向に回折させることができる第２光偏向部を含んでなり、入射光を左右両方向の中で選択されたいずれか一方向に偏向させることができることを特徴とする。。

前記超音波光偏向器に入射する光を回折させようとする角度に基づいて、前記超音波光偏向器から発振される超音波ビームの周波数を制御するヘッドランプ制御部を含むことを特徴とする。

前記超音波光偏向器に入射する光を回折させようとする方向によって第１光偏向部及び第２光偏向部のいずれか一つを選択的に作動させるヘッドランプ制御部を含み、前記ヘッドランプ制御部は、超音波光偏向器に入射する光を回折させようとする角度に基づいて選択された光偏向部から発振される超音波ビームの周波数を制御することを特徴とする。

前記超音波光偏向器に入射する光の回折角度である偏向角を決定してヘッドランプ制御部に伝送するベンディングライト制御部を含み、前記ヘッドランプ制御部は、伝送された偏向角情報に基づいて生成した音響変調信号を超音波光偏向器に伝送して、超音波光偏向器から所定周波数の超音波ビームを発振させるようにすることを特徴とする。

本発明による車両用ベンディングライト装置は次のような利点を有する。

１．超音波光偏向器から発振される超音波ビームの波長変化によって超音波光偏向器に入射する光が偏向角を持つことになり、初期（超音波光偏向器に入射する前）の入射角から回折して左右の一側に偏向したパターンで発散する。

２．従来のベンディングライト装置に比べ、モーターなどを省略した簡単な構造に最適化して構成されることにより、機械的な作動による騷音及び誤作動のおそれを無くすことができ、重量及びコストの節減が可能である。

３．超音波光偏向器を用いて電気的音響による偏向調整で応答性が向上した作動が可能であり、音響波長の小単位調整が可能であって微細な偏向調整が可能である。

従来のベンディングライト装置は、モーターの駆動によって光パターンを左右に調整して偏向させるので、慣性による回転誤差などが発生するが、本発明によるベンディングライト装置は音響波長のマイクロ単位調整が可能であって纎細な光パターンの調整が可能である。

従来のベンディングライト装置を示した正面図である。 図１のＡ−Ａ線についての断面図である。 図１のＢ−Ｂ線についての断面図である。 本発明の実施例による車両用ベンディングライト装置を示した正面図である。 図４のＣ−Ｃ線についての断面図である。 図４のＤ−Ｄ線についての断面図である。 複レンズの機能を説明するための概略図である。 本発明の実施例による超音波光偏向器を示した概略構成図である。 本発明の実施例によるベンディングライト装置の作動状態を説明するための例示図である。 本発明の実施例によるベンディングライト装置の作動によって車両の前方に形成される配光領域を示した例示図である。 本発明によるベンディングライト装置の動作制御方法を概略的に示したフローチャートである。 本発明によるベンディングライト装置の動作制御のための構成を示したブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

本発明は超音波光偏向器を用いてベンディングライト（あるいは回折光）を具現するベンディングライト装置に関するもので、光源から放出されて超音波光偏向器に入射する光を超音波ビームによって所望の方向に回折させて偏向させることで、基本的に夜間走行時に安全に走行することができる視認性を向上させるのはもちろんのこと、従来の機構的な欠陷による誤作動及び慣性による光揺れを防止し、電気的音響による偏向角の調整によって応答性を向上させることができる。

図４〜図６に示す通り、本発明によるベンディングライト装置はヘッドランプ（前照灯）を構成する光学モジュール１０の光源１２の前方に配置される形でヘッドランプ内に構成され、光源１２の前方に配置される超音波光偏向器１１０、複レンズ１２０、プロジェクションレンズ１３０などを含んでなる。

通常ヘッドランプの光学モジュール１０は、光源１２から放出される光をプロジェクションレンズ１３０に通過させて光学モジュール１０の外部の道路などに照射する。

ここで、超音波光偏向器１１０、複レンズ１２０、プロジェクションレンズ１３０などは光学モジュール１０の光源１２と光反射部１４などが設置されたベース１６上に固定支持される。

超音波光偏向器１１０は音響光学効果を用いて光ビームを偏向させる装置で、光源１２の前方に配置され、光源１２から放出された光が光反射部１４で反射されて入射すれば、要求される偏向条件による超音波ビームを入射光（超音波光偏向器に入射する光）に対して垂直方向に発振させて入射光を回折させることで、所望の方向に偏向させる。

このような超音波光偏向器１１０は、発振される超音波ビームの波長変化によって超音波光偏向器１１０に入射する光が偏向角で投射され、初期（超音波光偏向器に入射する前）の入射角から回折して左右の一側に偏向したパターンで発散されるようにする。

ここで、光源１２は光反射部１４側に光を放出するように配設され、光反射部１４は光源１２の後方に配設され、光源１２から放出された光を反射させて超音波光偏向器１１０側に発散させる。

複レンズ１２０は超音波光偏向器１１０とプロジェクションレンズ１３０の間に配置され、超音波光偏向器１１０を通過した光の位相を制御するもので、超音波光偏向器１１０によって回折した光の位相を調整及び制御してプロジェクションレンズ１３０に収斂させ、これにより、超音波光偏向器１１０によって意図しない方向に回折する光をプロジェクションレンズ１３０に収斂させる。

このような複レンズ１２０は代表的な複数の焦点に入射した光を外部の一地点に収斂するように中央に集める一種の多焦点凸レンズタイプに形成され、図７に示すように、超音波光偏向器１１０によって回折して上下方向に偏向される光を中央に集めてプロジェクションレンズ１３０に入射させることができ、これにより、意図しない上下方向への回折による光の位相差を調整して配光領域の照度差を調整することができる。

プロジェクションレンズ１３０は、超音波光偏向器１１０及び複レンズ１２０を通過して入射した光を進行方向及びパターンをそのまま維持させながら透過させて外部に発散する役目をし、このようなプロジェクションレンズ１３０を通じて外部に発散された光は車両の前方を照射する。

一方、超音波光偏向器１１０は、車両の前方に照射されるヘッドランプの光を左右の一側に選択的に偏向させるために、左右の両方向の中で選択されたいずれか一方向に超音波ビームを発振させることができるように構成される。

周知のように、一般的な超音波光偏向装置（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）は音響光学効果を用いて光ビームを偏向させる装置で、超音波ビームを発振する電気音響トランスデューサーとこのトランスデューサーから発振された超音波ビームを受信する音響的アブソーバー（ａｂｓｏｒｂｅｒ）を含み、一側に配置されたトランスデューサーから発振された超音波ビームが超音波光偏向装置に入射する光を回折させて偏向させ、入射光を回折させた超音波ビームはその後に他側に配置された音響的アブソーバーに吸収される。

添付の図８は本発明の実施例による超音波光偏向器１１０を示した概略構成図である。
図８に示したように、超音波光偏向器１１０は、両方向発振を可能にするために、入射光を左右の一方向に回折させることができる第１光偏向部１１１と、入射光を左右の他方向に回折させることができる第２光偏向部１１２とからなり、入射光を左右の両方向の中で選択された一方向に偏向させることができる。

この際、第１光偏向部１１１と第２光偏向部１１２は隣り合って平行に積層（配列）された形態に配置される。

第１光偏向部１１１は、光反射部１４で反射された光が入射して通過する第１光入射部１１３、第１光入射部１１３の左右両側に備えられる第１光発信部１１４ａ、及び第１光受信部１１４ｂを含む。第２光偏向部は、光反射部１４で反射された光が入射して通過する第２光入射部１１５、第２光入射部１１５の左右両側に備えられる第２光発信部１１６ａ、及び第２光受信部１１６ｂを含む。

各光発信部１１４ａ、１１６ａは光偏向条件による所定周波数の超音波ビームを発振し、各光受信部１１４ｂ、１１６ｂは光発信部１１４ａ、１１６ａから発振された超音波ビームを受信する。

この際、第１光発信部１１４ａと第１光受信部１１４ｂは第１光入射部１１３の左右両側に向かい合って配置され、第２光発信部１１６ａと第２光受信部１１６ｂは第２光入射部１１２の左右両側に向かい合って配置され、第１光発信部１１４ａと第２光受信部１１６ｂは超音波光偏向器１１０の左右の一側に同一線上に配置され、第２光発信部１１６ａと第１光受信部１１４ｂは超音波光偏向器１１０の左右の他側に同一線上に配置される。

このような超音波光偏向器１１０は、ヘッドランプ制御部（図１２の１４０参照）から入力される発振信号に応じて所定周波数の超音波ビームを発振させて入射光を回折させることになる。

ヘッドランプ制御部は、超音波光偏向器１１０に入射する光を回折させようとする方向によって第１光偏向部１１１と第２光偏向部１１２のいずれか一方に変調信号を入力して選択的に作動させる。この際、超音波光偏向器１１０に入射する光を回折させようとする角度（偏向角）によって超音波光偏向器１１０（具体的には、第１光偏向部と第２光偏向部の中で選択された光偏向部の光発信部）から発振される超音波ビームの周波数を制御する。

ここで、超音波光偏向器１１０は、一般的な超音波光偏向装置が並列に配置されたが、本発明がこれに限定されるものではなく、超音波ビームを左右両方向に発振させて入射光を左右両方向の中で選択されたいずれか一方向に偏向させることができる構造であれば適用可能である。

このようなベンディングライト装置は、図９に示したように、ヘッドランプに内蔵された超音波光偏向器１１０から発振される超音波ビームにより、直進走行時には光入射部１１３、１１５に入射する光（入射光）をそのまま通過させ、左折の際にはヘッドランプから車両の前方に照射される光を左側に偏向させ、右折の際にはヘッドランプから車両の前方に照射される光を右側に偏向させる。

その結果、図１０に示すように、左折又は右折走行の際、道路のカーブ区間に位置する障害物がヘッドランプの配光領域に含まれ、左折又は右折の走行の際にも車両の前方及び車両の前方に位置する障害物に対する視野の確保が円滑であるので、安全走行できる。図１０に点線で表示した領域はヘッドランプから照射される光を偏向させる前の配光領域であり、実線で表示した領域はヘッドランプから照射される光を偏向させた状態の配光領域である。

また、超音波光偏向器１１０は、ヘッドランプ制御部（図１２の１４０参照）から入力される音響変調信号に応じて所定周波数の超音波ビームを発振する。超音波ビームは超音波光偏向器１１０に入射する光（入射光）を偏向させようとする角度（偏向角）によって所定周波数及び所定波長を持って光発信部１１４ａ又は１１６ａから発振される。

ヘッドランプ制御部１４０は、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ、図１２の１５０参照）から偏向角情報が入力されれば、入力された偏向角情報に基づいて音響変調信号を発生して光発信部１１４ａ又は１１６ａに伝達する。この際、光発信部１１４ａ又は１１６ａは、入力される音響変調信号に応じて超音波ビームの周波数及び波長を制御してビームを発振する。

また、ヘッドランプ制御部１４０は、入射光を回折させようとする方向によって選択された光発信部（第１光発信部１１４ａ又は第２光発信部１１６ａ）に音響変調信号を入力し、超音波光偏向器１１０は、音響変調信号が入力された光発信部（第１光発信部１１４ａ又は第２光発信部１１６ａ）から超音波ビームを発振することになる。
したがって、超音波光偏向器１１０は、音響変調信号が入力されれば、光偏向条件による所定周波数の超音波ビームを光入射部（第１光入射部１１３又は第２光入射部１１５）の内側に発振させて、光入射部１１３又は１１５に入射する光を所要の方向及び角度に偏向させる。

ここで、前述した構成を基にする本発明の車両用ベンディングライト装置の制御方法を添付の図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１及び図１２に示す通り、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、ベンディングライト装置の動作条件、つまり超音波光偏向器１１０の動作条件が入力されれば、光入射部１１３又は１１５に入射する光を回折させるための偏向角を決定する。

ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、超音波光偏向器１１０の動作条件によって、超音波光偏向器１１０の作動有無（つまり、超音波ビーム発振有無）及び光入射部１１３又は１１５に入射する光の回折方向を決定してヘッドランプ制御部１４０に伝送し、また光入射部１１３又は１１５に入射する光を回折させるための偏向角を決定してヘッドランプ制御部１４０に伝送する。

ここで、超音波光偏向器１１０の動作条件には、ステアリングホイールの操向角度と車両速度などがある。

そして、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、操向角度、車両速度、加速度及び制動状態などを考慮して偏向角を決定し、前記決定された偏向角の分だけ超音波光偏向器１１０によって光が回折して車両の走行予想区間を照らすことができるようにする。

次いで、ヘッドランプ制御部１４０は、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０から受けた偏向角情報に基づいて、超音波光偏向器１１０を制御して光入射部１１３又は１１５に入射する光（入射光）をそのまま通過させ、あるいは左右両方向の中で選択されたいずれか一方向に入射光を回折させて投射させ、決定された偏向角による音響変調信号を発生して超音波光偏向器１１０の光発信部１１４ａ又は１１６ａに入力させる。

前述したように、ヘッドランプ制御部１４０は、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）から偏向角情報が入力されれば、入力された偏向角情報に基づいて音響変調信号を発生して光発信部１１４ａ又は１１６ａに伝達する。この際、光発信部１１４ａ又は１１６ａは入力される音響変調信号に応じて超音波ビームの周波数及び波長を制御してビームを発振する。

この際、ヘッドランプ制御部１４０は、超音波光偏向器１１０に入射する光（入射光）の回折方向によって選択された光発信部１１４ａ又は１１６ａに音響変調信号を入力する。

第１光発信部１１４ａから発振された超音波ビームは入射光を左右のいずれか一方向に偏向させ、第２光発信部１１６ａから発振された超音波ビームは入射光を左右の他方向に偏向させることになる。

音響変調信号を受信した光発信部１１４ａ又は１１６ａは、入射光を偏向させようとする角度による所定周波数の超音波ビームを入射光の垂直方向に発振して入射光を所定の角度及び方向に回折させる。

このように作動する超音波光偏向器１１０の誤動作有無を判断するために、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、プロジェクションレンズホルダー（図５の１３２参照）の内側上端の左右両側に設置されたフォトセンサー１１８に入射する光の量をサンプリングして数値として計測する。

参考のため、プロジェクションレンズホルダー１３２は非球面レンズタイプのプロジェクションレンズ１３０をベース１６の先端に固定的に支持する機能をする。

ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、フォトセンサー１１８で検出して計測した光の量に基づいて超音波光偏向器１１０の偏向角の具現有無を判断する。判断結果、超音波光偏向器１１０が偏向不足又は過多の状態に誤動作したと判断される場合、誤差値（偏向角不足量又は過多量）に基づいて偏向角補正値を算出し、先に決定された偏向角情報を補正し、このように補正した偏向角情報をヘッドランプ制御部１４０に伝送する。

すると、ヘッドランプ制御部１４０は、補正した偏向角情報に基づいて音響変調信号を再発生させて超音波光偏向器１１０に伝送することにより、超音波光偏向器１１０が補正された周波数の超音波ビームを発振するようにする。

言い換えれば、ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）１５０は、フォトセンサー１１８で検出して計測した光の量に基づき、プロジェクションレンズ１３０に収斂せずにプロジェクションレンズ１３０の外側に発散される光を検出することになり、これにより超音波光偏向器１１０の誤動作有無を判断することになる。

以上で本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ 光学モジュール
１２ 光源
１４ 光反射部
１１０ 超音波光偏向器
１１１ 第１光偏向部
１１２ 第２光偏向部
１１３ 第１光入射部
１１４ａ 第１光発信部
１１４ｂ 第１光受信部
１１５ 第２光入射部
１１６ａ 第２光発信部
１１６ｂ 第２光受信部
１１８ フォトセンサー
１２０ 複レンズ
１３０ プロジェクションレンズ
１４０ ヘッドランプ制御部
１５０ ベンディングライト制御部（ＡＦＬＳ ＥＣＵ）

Claims (3)

1. 入射光に超音波ビームを発振して、入射光を選択されたいずれか一方向に回折させる超音波光偏向器と、
   光源から放出された光を前記超音波光偏向器側に反射させる光反射部と、
   前記超音波光偏向器を通過して入射した光を透過させて外部に発散するプロジェクションレンズと、を含み、
   前記超音波光偏向器は、
   入射光を左右の一方向に回折させる第１光偏向部と、
   入射光を左右の他方向に回折させて、入射光を左右両方向の中で選択されたいずれか一方向に偏向させる第２光偏向部と、を含んでなり、
   前記第１光偏向部と前記第２光偏向部とは隣り合って平行に積層された形態に配置され、
   前記超音波光偏向器に入射する光を回折させようとする方向によって前記第１光偏向部及び前記第２光偏向部のいずれか一つを選択的に作動させるヘッドランプ制御部をさらに含み、
   前記ヘッドランプ制御部は、前記超音波光偏向器に入射する光を回折させようとする角度に基づいて選択された光偏向部から発振される超音波ビームの周波数を制御することを特徴とする車両用ベンディングライト装置。
2. 前記超音波光偏向器と前記プロジェクションレンズとの間に配置され、前記超音波光偏向器を通過した光を前記プロジェクションレンズに収斂させる複レンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用ベンディングライト装置。
3. 前記超音波光偏向器に入射する光の回折角度である偏向角を決定してヘッドランプ制御部に伝送するベンディングライト制御部を含み、
   前記ヘッドランプ制御部は、伝送された偏向角情報に基づいて生成した音響変調信号を前記超音波光偏向器に伝送して、前記超音波光偏向器から所定周波数の超音波ビームを発振させるようにすることを特徴とする請求項１に記載の車両用ベンディングライト装置。
   

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