JP6872413B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などに用いられる車両用灯具に関する。

車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車、対向車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。

ＡＤＢ機能を実現する方式として、アクチュエータを制御するシャッタ方式、ロータリー方式、ＬＥＤアレイ方式などが提案されている。シャッター方式やロータリー方式は、消灯領域（遮光領域）の幅を連続的に変化させることが可能であるが、消灯領域の数が１個に制限される。ＬＥＤアレイ方式は、消灯領域を複数個、設定することが可能であるが、消灯領域の幅が、ＬＥＤチップの照射幅に制約されるため、離散的となる。

本出願人は、これらの問題点を解決可能なＡＤＢ方式として、スキャン方式を提案している（特許文献２参照）。スキャン方式とは、回転するリフレクタ（ブレード）に光を入射し、リフレクタの回転位置に応じた角度で入射光を反射して反射光を車両前方で走査しつつ、光源の点消灯あるいは光量を、リフレクタの回転位置に応じて変化させることで、車両前方に、所望の配光パターンを形成するものである。

特開２００８−２０５３５７号公報 特開２０１２−２２４３１７号公報 国際公開ＷＯ２０１６／１６７２５０Ａ１号

本発明者らは、高速道路や市街地などの走行シーンに応じて配光モードを切りかえる機能について検討した。

複数の配光モードを切りかえる場合、モードごとに、仮想スクリーン上の同一部分（サブ領域と称する）の照度が大きく異なることとなる。言い換えれば、ＬＥＤチップなどの発光素子の輝度を、配光モードに応じて大きく変化させる必要がある。

発光素子の輝度を広大なミックレンジで制御したい場合、一般的にＰＷＭ調光が用いられる。アレイ方式では、１つの発光素子（ＬＥＤチップ）は、ひとつの領域と対応付けられるため、１つの発光素子をＰＷＭ調光すれば、対応する領域の輝度を変化させることができるため、アレイ方式とＰＷＭ調光との整合性は高いと言える。

一方、スキャン方式では、ＰＷＭ調光の採用が難しい。なぜならスキャン方式においては、発光素子のオン、オフが、リフレクタの周期運動と同期して制御されるところ、これにＰＷＭ調光を併用する場合、リフレクタの周期運動と同期した制御に加えて、ＰＷＭ周期と同期した制御が併存することとなり、制御が複雑化するからである。このような複雑な制御は、安価なマイコンでは難しく、高価なマイコンあるいはＣＰＵが必要となる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数の配光モードを切りかえ可能な車両用灯具の提供にある。

本発明のある態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、複数のチャンネルに分けられる複数の発光ユニットを含み、同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニットは直列に接続されている光源部と、複数の発光ユニットの出射光を受け、所定の周期運動を繰り返すことにより車両前方で走査するスキャン光学系と、複数の発光ユニットを駆動する点灯回路と、を備える。点灯回路は、複数のチャンネルに対応する複数の点灯ユニットと、複数の点灯ユニットを制御するコントローラと、を備える。
各点灯ユニットは、対応するチャンネルに含まれる複数の発光ユニットに駆動電流を供給する定電流ドライバと、それぞれが、対応するチャンネルに含まれる複数の発光ユニットの対応するひとつと並列なバイパス経路を形成可能な複数のバイパススイッチと、を含む。
コントローラは、複数の配光モードが切替え可能であり、複数の点灯ユニットそれぞれについて、配光モードごとに、（i）定電流ドライバそれぞれが生成すべき駆動電流と、（ii）１走査期間において複数のバイパススイッチそれぞれがオンすべき期間と、が規定されている。

この態様によると、複数の配光モードを適切に切りかえることができる。

複数の発光ユニットは、それぞれの出射光が同一時刻において仮想スクリーン上の異なる箇所を照射するように配置されてもよい。

同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニットは、仮想スクリーン上の同一の高さを照射するように配置されてもよい。
同じ高さを照射する発光ユニットを同一の駆動電流量で発光させることにより、定電流ドライバの制御を簡素化できる。

複数の発光ユニットは２段以上に配置され、最下段の発光ユニットの個数が最も多くてもよい。これにより、仮想スクリーン上のＨ線の近傍に、照度の高い領域を形成できる。

最下段の複数の発光ユニットは、３個以上のチャンネルに分けられてもよい。これにより、電子スイブルを実現できる。

複数の発光ユニットはＮ段（Ｎ≧３）に配置されてもよい。下からｉ段目（１≦ｉ≦Ｎ）の発光ユニットに供給される電流量をＩ_ｉとするとき、複数の配光モードそれぞれにおいて、Ｉ_１≧…≧Ｉ_Ｎの関係が成り立ってもよい。これにより、複数の定電流ドライバの設計を簡略化できる。

複数の発光ユニットはＮ段（Ｎ≧３）に配置され、下からｉ段目（１≦ｉ≦Ｎ）の発光ユニットに供給される電流の最大電流をＩ_{ｉ（ＭＡＸ）}とするとき、
Ｉ_{１（ＭＡＸ）}≧…≧Ｉ_{Ｎ（ＭＡＸ）}
の関係が成り立ってもよい。

複数の発光ユニットは、Ｕ字型、逆さのＴ字型、倒れたＥ字型または倒れたＬ字型に配置されてもよい。

コントローラはさらに、各発光ユニットの出射光が遮光領域を通過する間、対応するバイパススイッチによりバイパス経路を形成してもよい。これにより、前方車へのグレアを抑制できる。

車両用灯具は、スキャン光学系の出射光が形成する集光領域と、非スキャン光学系の出射光が形成する拡散領域とを重ね合わせてもよい。拡散領域をスキャン光学系のみで形成しようとすると、スキャン光学系による走査範囲を大きく設計する必要があるところ、非スキャン光学系を組み合わせることにより、スキャン光学系の走査範囲を小さくできる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、スキャン方式の車両用灯具において、さまざまな配光モードを切りかえることができる。

実施の形態に係る車両用灯具の斜視図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、配光パターンの形成を説明する図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具によって実現可能な複数の配光モードの具体例を説明する図である。 車両用灯具の電気系統を示すブロック図である。 車両用灯具の１チャンネル分の構成を示すブロック図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、モータウェイモードにおける配光パターンの形成を説明する図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、遮光領域の形成を説明する図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、電子スイブルを説明する図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、発光ユニットのレイアウトの変形例を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。

実施の形態に係る車両用灯具１００の概要を説明する。
この車両用灯具１００は、スキャン式のＡＤＢヘッドランプであり、複数の配光モードが切りかえ可能となっている。車両用灯具１００は、複数の発光ユニットを備える。複数の発光ユニットは、独立に点消灯が切りかえ可能である。複数の発光ユニットは、それぞれの出射光が仮想スクリーン上に形成する照射スポットの走査の重ね合せにより、所望の配光が形成されるように配置される。複数の発光ユニットは複数のチャンネルに分割されており、同一チャンネルに含まれるすべての少なくともひとつの発光ユニットには、同一のＤＣ電流が供給され、ＤＣ電流は走査期間中、一定に保たれる。
チャンネルごとのＤＣ電流量は、配光モードに応じて設定される。また各発光ユニットは、走査期間中の配光モードに応じて規定される所定のタイミングで、点灯、消灯が切りかえられる。

すなわち、複数の発光ユニットに一定の駆動電流を供給しながら、各発光ユニットを適切なタイミングで点消灯することにより、所望の配光パターンを形成できる。そして、駆動電流の電流量と、発光ユニットの点消灯のタイミングを変化させることにより、配光パターンを変化させることができ、複数の配光モードを実現できる。配光モードは、走行シーンに応じて適応的に切りかえてもよいし、ユーザからの指示に応じて切りかえてもよい。発光ユニットの１走査期間内の点灯期間中において、駆動電流を高速に変化させる必要がないため、駆動電流を生成する定電流ドライバの設計を容易化できるという利点もある。

以下、車両用灯具１００の具体的な構成を説明する。図１は、実施の形態に係る車両用灯具１００の斜視図である。図１の車両用灯具１００はスキャン方式の灯具であり、走行シーンに応じて、複数の配光モードが選択可能である。

車両用灯具１００は、主として、光源部１１０、スキャン光学系１２０、投影光学系１３０および図示しない点灯回路２００を備える。光源部１１０は、複数の発光ユニット１１２を含む。複数の発光ユニット１１２は、コネクタ１１４を介して図示しない点灯回路２００と接続される。発光ユニット１１２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などの半導体光源を含む。ひとつの発光ユニット１１２は、輝度および点消灯の制御の最小単位を構成している。ひとつの発光ユニット１１２は、ひとつのＬＥＤチップ（ＬＤチップ）であってもよいし、直列および／または並列に接続された複数のＬＥＤチップ（ＬＤチップ）を含んでもよい。

スキャン光学系１２０は光源部１１０の出射光Ｌ_１を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光Ｌ_２を車両前方で横方向（図中、Ｈ方向）に走査する。投影光学系１３０は、スキャン光学系１２０の反射光Ｌ_２を車両前方の仮想スクリーン上に投影する。投影光学系１３０は反射光学系、透過光学系、それらの組み合わせで構成することができる。

具体的にはスキャン光学系１２０は、リフレクタ１２２およびモータ１２４を備える。リフレクタ１２２は、モータ１２４のロータに取り付けられており、回転運動を行なう。本実施の形態においてリフレクタ１２２は２枚設けられており、モータ１２４の１回転で、出射光Ｌ_２は２回、走査される。したがって走査周波数は、モータの回転数の２倍となる。なおリフレクタ１２２の枚数は特に限定されない。

ある時刻ｔ_０において光源部１１０の出射光Ｌ_１は、リフレクタ１２２の位置（ロータの回転角）に応じた角度で反射され、そのときの反射光Ｌ_２は、車両前方の仮想スクリーン１上に、ひとつの照射領域２を形成する。図１では説明の簡素化のため、照射領域２を矩形で示すが、後述のように照射領域２は矩形とは限らない。

別の時刻ｔ_１においてリフレクタ１２２の位置が変化すると、反射角が変化し、そのときの反射光Ｌ_２’は、照射領域２’を形成する。さらに別の時刻ｔ_２においてリフレクタ１２２の位置が変化すると反射角が変化し、そのときの反射光Ｌ_２”は、照射領域２”を形成する。

スキャン光学系１２０を高速に回転させることにより、照射領域２が仮想スクリーン１上を走査し、これにより車両前方に配光パターン３が形成される。

図２（ａ）〜（ｄ）は、配光パターン３の形成を説明する図である。図２（ａ）には、光源部１１０における複数の発光ユニット１１２のレイアウトが示される。本実施の形態において複数の発光ユニット１１２の個数は９である。

複数の発光ユニット１１２は高さ方向に２段以上で、この例では３段で配置され、最下段の発光ユニット１１２の個数が最も多くなっている。これにより、仮想スクリーン上のＨ線の近傍に、照度の高い領域を形成できる。

本実施の形態に係る車両用灯具１００は、スキャンによる配光と、非スキャンによる配光の重ね合わせにより、配光パターンを形成する。光源部１１０は、スキャン用の複数の発光ユニット１１２＿１〜１１２＿９に加えて、非走査で車両前方を広く照射するための少なくともひとつの発光ユニット１１３＿１，１１３＿２を備える。発光ユニット１１３＿１，１１３＿２の出射光は、スキャン光学系１２０とは異なる光学系（不図示）を経由して、仮想スクリーン１に照射される。

図２（ｂ）は、リフレクタ１２２が所定の位置にあるときに、各発光ユニット１１２、１１３の出射光が仮想スクリーン１上に形成する照射スポットを示す図である。

スキャン用の発光ユニット１１２が形成する照射スポットを集光スポットＳｃと称する。Ｓｃ_ｉは、ｉ番目（１≦ｉ≦９）の発光ユニット１１２＿ｉが形成する集光スポットを表す。図２（ｂ）の複数の集光スポットＳｃ_１〜Ｓｃ_９の集合が、図１の照射領域２に相当する。

また、拡散用の発光ユニット１１３が仮想スクリーン１上に形成する照射スポットを、拡散スポットＳｄと称する。Ｓｄ_ｉは、ｉ番目の発光ユニット１１３＿ｉが形成する集光スポットを表す。拡散スポットＳｄはリフレクタ１２２の回転とは無関係である。拡散スポットＳｄ_１，Ｓｄ_２の集合を、拡散領域４と称する。

図２（ｂ）には右側灯具による照射スポットＳｃ，Ｓｄのみが示される。右側灯具と左側灯具を左右対称に構成した場合、図２（ｂ）の照射スポットをＶ線で左右反転したものが、左側灯具によって形成される。

図２（ｃ）には、リフレクタ１２２を回転させたときに、各集光スポットＳｃが通過する領域（スキャン領域と称する）ＳＲが示される。ＳＲ_ｉは、ｉ番目の集光スポットＳｃ_ｉが通過する領域を示す。スキャン領域ＳＲ_１〜ＳＲ_９の集合、言い換えれば照射領域２が走査される領域を集光領域５と称する。集光領域５は拡散領域４とオーバーラップしている。

図２（ｄ）には、最下段の発光ユニット１１２＿１〜１１２＿５が形成するＨ線近傍の配光パターンの水平方向の照度分布が示される。

実際に形成される配光パターンは、右側灯具の配光パターンと左側灯具の配光パターンの重ね合わせとなる。この例では、右側灯具の集光領域５と、左側灯具の集光領域５は実質的にオーバーラップしている。また右側灯具の拡散領域４は主としてＶ線より右側を照射し、左側灯具の拡散領域４（不図示）が主としてＶ線より左を照射することとなる。

このように、スキャン用の複数の発光ユニット１１２＿１〜１１２＿９は、それぞれの出射光が仮想スクリーン上で異なる箇所を照射するように配置される。図２（ａ）に示すように、複数の発光ユニット１１２をＵ字型に配置するとよい。Ｕ字型（あるいは図９（ｂ）のＥ字型）に配置することにより、１段目、２段目、３段目の集光領域の右端および左端を揃えることができる。

複数の発光ユニット１１２とチャンネルの対応関係はたとえば以下の通りである。
第１チャンネルＣＨ_１＝発光ユニット１１２＿１，１１２＿２
第２チャンネルＣＨ_２＝発光ユニット１１２＿３
第３チャンネルＣＨ_３＝発光ユニット１１２＿４，１１２＿５
第４チャンネルＣＨ_４＝発光ユニット１１２＿６，１１２＿７
第５チャンネルＣＨ_５＝発光ユニット１１２＿８，１１２＿９

複数の発光ユニット１１２は高さ方向に３段に配置されており、同じ高さを照射する発光ユニット１１２は、同一量の駆動電流が供給されるように、同一チャンネルに分類される。

拡散領域用の発光ユニット１１３＿１、１１３＿２は、第６チャンネルＣＨ_６となる。

以上が車両用灯具１００の基本構成である。続いて動作を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具１００によって実現可能な複数の配光モードの具体例を説明する図である。たとえば複数の配光モードのひとつは図３（ａ）に示すノーマルモードであり、複数の配光モードの別のひとつは図３（ｂ）に示すモータウェイモードであり、複数の配光モードのさらに別のひとつは図３（ｃ）に示すタウンモードである。図３（ａ）〜（ｃ）には、各配光モードにおける仮想スクリーン１上の配光パターンが示されており、左右の両方の灯具の重ね合わせが示される。図３（ａ）〜（ｃ）には、各チャンネルの発光ユニット１１２に供給すべき駆動電流Ｉ_ＤＲＶの電流量が示される。

図３（ａ）を参照すると、ノーマルモードでは、最下段の３チャンネルＣＨ_１、ＣＨ_２，ＣＨ_３の駆動電流の設定値は１．０Ａ、下から２段目のチャンネルＣＨ_４の駆動電流の設定値は０．７Ａ、最上段のチャンネルＣＨ_１の駆動電流の設定値は０．５Ａである。また拡散用のチャンネルＣＨ_６の駆動電流の設定値は１．０Ａである。すべての発光ユニット１１２は走査期間中、点灯状態を維持する。

モータウェイモードは、高速道路や有料道路において選択される。図３（ｂ）を参照すると、モータウェイモードでは、最下段の３チャンネルＣＨ_１、ＣＨ_２，ＣＨ_３の駆動電流の設定値は１．２Ａ、下から２段目のチャンネルＣＨ_４の駆動電流の設定値は１．０Ａ、最上段のチャンネルＣＨ_５の駆動電流の設定値は０．７Ａである。また拡散用のチャンネルＣＨ_６の駆動電流の設定値は０．８Ａであり、拡散領域４はノーマルモードのそれより暗く設定される。

モータウェイモードでは、集光領域５の幅が、ノーマルモードの幅より狭くなるように、発光ユニット１１２のスキャン領域ＳＲの幅が図３（ａ）のノーマルモードよりも狭められており、発光ユニット１１２の輝度を高めることにより中央の照度が集中的に高められている。

タウンモードは、街灯が多いような市街地において選択される。図３（ｃ）を参照すると、タウンモードでは、すべてのチャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_５の駆動電流の設定値は０．２Ａである。また拡散用のチャンネルＣＨ_６の駆動電流の設定値は０．８Ａであり、拡散領域４はノーマルモードのそれより暗く設定される。

モータウェイモードでは、集光領域５の幅が、ノーマルモードの幅と実質的に同等であるが、発光ユニット１１２の輝度を大幅に低下させることにより、照度が低く設定される。すべての発光ユニット１１２は、走査期間中、点灯状態を維持するように、バイパススイッチが制御される。

以上が車両用灯具１００の動作である。
この車両用灯具１００によれば、複数の発光ユニット１１２にチャンネルごとに規定された一定の駆動電流Ｉ_ＤＲＶを供給しながら、各発光ユニット１１２を適切なタイミングで点消灯することにより、所望の配光パターンを形成できる。

そして、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの電流量と、発光ユニット１１２の点消灯のタイミングを変化させることにより配光パターンを変化させることができ、複数の配光モードを実現できる。

配光モードは、走行シーンに応じて適応的に切りかえてもよいし、ユーザからの指示に応じて切りかえてもよい。発光ユニットの１走査期間内の点灯期間中において、駆動電流を高速に変化させる必要がないため、駆動電流を生成する定電流ドライバの設計を容易化できるという利点もある。

本発明は、上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法、システムに及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

続いて車両用灯具１００のさらに具体的な構成例を説明する。図４は、車両用灯具１００の電気系統を示すブロック図である。車両用灯具１００は、光源部１１０および点灯回路２００を備える。上述のように光源部１１０は、スキャン用の複数の発光ユニット１１２と、拡散用の複数の発光ユニット１１３を含む。

上述のようにスキャン用の複数の発光ユニット１１２＿１〜１１２＿９は、複数のチャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_５に分割されている。同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニット１１２は、仮想スクリーン上の同一の高さを照射するように配置される。逆に言えば、仮想スクリーン上の同一の高さを照射するよう配置される複数の発光ユニット１１２は、同一のチャンネルに含まれる。

具体的には図２に示すように仮想スクリーン１上の最下段を照射する複数の発光ユニット１１２＿１，１１２＿２が第１チャンネルＣＨ_１、発光ユニット１１２＿３が第２チャンネルＣＨ_２、発光ユニット１１２＿４，１１２＿５が第３チャンネルＣＨ_３を形成する。また、下から２段目を照射する複数の発光ユニット１１２＿６，１１２＿７が第４チャンネルＣＨ_４を形成する。また下から３段目を照射する複数の発光ユニット１１２＿８，１１２＿９が第５チャンネルＣＨ_５を形成している。同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニットは直列に接続されている。また拡散用の発光ユニット１１３＿１，１１３＿２は、別のチャンネルＣＨ_６を形成する。

点灯回路２００は、ハーネス２０２を介して光源部１１０と接続されており、バッテリ１０からの直流電圧（バッテリ電圧）Ｖ_ＢＡＴを受け、複数の発光ユニット１１２を駆動する。具体的には点灯回路２００は、発光ユニット１１２の輝度を、チャンネル単位で制御可能であり、また発光ユニット１１２ごとに点消灯を制御可能である。

点灯回路２００は、複数のチャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_５（およびＣＨ_６）に対応する複数の点灯ユニット２１０＿１〜２１０＿５（および２１０＿６）、灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５０、モータドライバ２６０を備える。灯具ＥＣＵは単にコントローラとも称される。

灯具ＥＣＵ２５０は、複数の点灯ユニット２１０＿１〜２１０＿６を制御する。灯具ＥＣＵ２５０は、たとえば入力段２５２と、マイコン２５４を含む。入力段２５２は、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴの供給経路に設けられた半導体スイッチ２５３や、ノイズ除去用のフィルタ（不図示）を含む。マイコン２５４は、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）やＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワーク用のバス１４を介して、車両ＥＣＵ１２と接続される。車両ＥＣＵ１２からマイコン２５４には、（i）走行シーンあるいは配光モードを示す情報、（ii）遮光すべき領域を指示する情報などが送信される。マイコン２５４は、車両ＥＣＵ１２からの情報にもとづいて、配光モードを選択し、また遮光領域を形成する。

モータドライバ２６０は、スキャン光学系１２０のモータ１２４を駆動し、その回転数を目標値に安定化する。モータ１２４はたとえばブラシレスＤＣモータであってもよい。モータドライバ２６０の回路構成は特に限定されず、公知のモータドライバを利用すればよい。スキャン光学系１２０は、リフレクタ１２２の回転と同期した周期的な回転信号ＦＧを出力する。ＦＧ信号はホール素子１２６が生成するホール信号にもとづいて生成してもよい。

たとえば図１に示すように、２枚のリフレクタ１２２が設けられる場合、２枚のリフレクタ１２２の隙間（スリット）が基準位置を通過するたびに、回転信号ＦＧがハイレベルに遷移するように、ホール素子を位置決めしてもよい。

ＦＧ信号はコントローラ２５０に入力される。コントローラ２５０は、ＦＧ信号と同期して、点灯ユニット２１０＿１〜２１０＿５を制御する。点灯ユニット２１０＿６については、ＦＧ信号との同期は不要である。

図５は、車両用灯具１００の１チャンネル分の構成を示すブロック図である。各チャンネルは、複数の発光ユニット１１２と、点灯ユニット２１０と、灯具ＥＣＵ２５０のマイコン２５４の一部を含む。ここでは第１チャンネルＣＨ_１を例とする。

点灯ユニット２１０は、定電流ドライバ２１２およびバイパス回路２２０を含む。点灯ユニット２１０のＶＩＮ（入力電圧）ピンには、入力段２５２を介してバッテリ電圧（入力電圧Ｖ_ＩＮ）が供給される。またＧＮＤ（グランド）ピンには、接地電圧Ｖ_ＧＮＤが供給される。ＥＮ（イネーブル）ピンには、定電流ドライバ２１２の動作、停止を指示するイネーブル信号Ｓ_ＥＮが入力され、ＤＣ調光（ＡＤＩＭ）ピンには、定電流ドライバ２１２が生成する駆動電流Ｉ_ＤＲＶの目標値を指示するＤＣ調光信号Ｓ_ＡＤＩＭが入力される。

定電流ドライバ２１２は、対応するチャンネルＣＨ_１に含まれる複数の発光ユニット１１２＿１，１１２＿２に駆動電流Ｉ_ＤＲＶを供給する。たとえば定電流ドライバ２１２は、スイッチングコンバータ２１４およびコンバータコントローラ２１６を含む。スイッチングコンバータ２１４は、降圧、昇圧、あるいは昇降圧コンバータであり、ＶＩＮピンに供給される入力電圧Ｖ_ＩＮ（バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴ）を受ける。スイッチングコンバータ２１４の形式は、駆動対象の発光ユニット１１２の個数に応じて決定される。

本実施の形態のように、ひとつのチャンネルに最大で２個の発光ユニット１１２を割り当てるようにするとスイッチングコンバータ２１４を降圧コンバータに統一することができる。

コンバータコントローラ２１６は、スイッチングコンバータ２１４のスイッチング素子を駆動するための制御パルスＳ_ＣＮＴを生成する。コンバータコントローラ２１６は、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの検出値（フィードバック信号Ｓ_ＦＢ）が、マイコン２５４からのＤＣ調光信号Ｓ_ＡＤＩＭが指示する目標値に近づくように、制御パルスＳ_ＣＮＴのデューティ比、周波数、密度の少なくともひとつを制御する。

コンバータコントローラ２１６の制御方式は特に限定されず、公知の回路を用いればよい。たとえばコンバータコントローラ２１６は、リップル制御のコントローラであってもよく、ヒステリシス制御、ピーク検出オフ時間固定方式、ボトム検出オン時間固定方式などを採用しうる。あるいはコンバータコントローラ２１６は、エラーアンプを用いたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラであってもよいし、ＰＩ制御やＰＩＤ制御を利用したデジタルのコントローラであってもよい。

バイパス回路２２０は、複数のバイパススイッチＳＷ_１，ＳＷ_２を含む。各バイパススイッチＳＷは、対応するチャンネルＣＨ_１に含まれる発光ユニット１１２＿１，１１２＿２の対応するひとつと並列なバイパス経路を形成可能である。バイパススイッチＳＷは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などで構成することができる。バイパススイッチＳＷ_１、ＳＷ_２のオン、オフは、マイコン２５４からのバイパス制御信号ＳＢ_１，ＳＢ_２に応じて制御される。フェイル検出回路２２２は、発光ユニット１１２のオープンあるいはショート異常を検出し、フェイル信号を生成する。

以上が第１チャンネルＣＨ_１の構成である。第２チャンネルＣＨ_２〜第６チャンネルＣＨ_６についても同様に構成される。バイパススイッチＳＷ_ｊ（１≦ｊ≦９）がオフのとき、対応する発光ユニット１１２＿ｊに駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れるため、発光ユニット１１２＿ｊは発光する。バイパススイッチＳＷ_ｊがオンのとき、駆動電流Ｉ_ＤＲＶは発光ユニット１１２＿ｊではなくバイパススイッチＳＷ_ｊ側に流れるため、対応する発光ユニット１１２＿ｊは消灯する。

灯具ＥＣＵ２５０（マイコン２５４）は、複数の配光モードが切替え可能に構成される。マイコン２５４は、複数の点灯ユニット２１０＿１〜２１０＿５それぞれについて配光モードごとに、（i）定電流ドライバ２１２それぞれが生成すべき駆動電流Ｉ_ＤＲＶと、（ii）１走査期間において複数のバイパススイッチＳＷそれぞれがオンすべき期間（オフすべき期間）と、が規定されている。

図６（ａ）、（ｂ）は、モータウェイモードにおける配光パターンの形成を説明する図である。図６（ａ）は、見やすいように、複数のスキャン領域ＳＲ_１〜ＳＲ_５をずらして並べた図である。スキャン領域ＳＲのうち、ハッチングを付した範囲が実際に光の照射される照射領域（Ｂ）を示し、一点鎖線は、光が照射されない非照射領域（Ａ，Ｃ）を示す。Ｓｃ_１〜Ｓｃ_５は同時刻における集光スポットの位置を示す。集光スポットＳｃは図中、左から右に走査するものとし、集光スポットＳｃの右端をリーディングエッジＬＥ、左端をトレイリングエッジＴＥとする。ある時刻ｔ_０に、集光スポットＳｃ_ｉのトレイリングエッジＴＥが、照射領域ＳＲ_ｉの左端に位置しているものとする。

図６（ｂ）は、複数のバイパススイッチＳＷ_１〜ＳＷ_６の状態を示すタイムチャートである。水平方向が同じ位置のバイパススイッチ（ＳＷ_１，ＳＷ_６，ＳＷ_８のセット、もしくはＳＷ_５，ＳＷ_７，ＳＷ_９のセット）は、同じタイミングで制御すればよいから、ここではバイパススイッチＳＷ_１〜ＳＷ_５の制御のみを示す。ｉ番目のバイパススイッチＳＷｉは、対応する集光スポットＳｃ_ｉが照射領域Ｂを通過する期間、オフとなり、非照射領域（Ａ，Ｃ）を通過する期間、オンとなる。Ｔｓは走査周期を表す。

バイパススイッチＳＷのターンオフ（発光ユニット１１２の点灯）のタイミングｔ_Ａは、集光スポットＳｃのトレイリングエッジ（左端）ＴＥが、照射領域の左端を通過したタイミングとしてもよい。一方、バイパススイッチＳＷのターンオン（発光ユニット１１２の消灯）のタイミングｔ_Ｂは、集光スポットＳｃのリーディングエッジ（右端）ＬＥが、照射領域の右端に到達したタイミングとしてもよい。この制御により、非照射領域の照度をゼロとすることができる。

バイパススイッチＳＷの遷移タイミングｔ_Ａ，ｔ_Ｂは、とある基準時刻ｔ_０からの経過時間を、走査周期Ｔｓで正規化した値として規定しておいてもよい。これにより、モータの回転数が変化して走査周期Ｔｓが変動しても、適切なタイミングでバイパススイッチＳＷを制御できる。なお基準時刻ｔ_０は、ＦＧ信号の変化点と一致させてもよい。

続いて、遮光領域の形成を説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、遮光領域の形成を説明する図である。図７（ａ）は、見やすいように、複数のスキャン領域ＳＲ_１〜ＳＲ_５をずらして並べた図である。図７（ｂ）は、複数のバイパススイッチＳＷ_１〜ＳＷ_６の状態を示すタイムチャートである。ここでもモータウェイモードを例とする。遮光領域をＤで示す。ｉ番目のバイパススイッチＳＷｉは、対応する集光スポットＳｃ_ｉが遮光領域Ｄを通過する期間、オンとなるように制御される。

遮光領域Ｄに対応して、バイパススイッチＳＷがターンオン（発光ユニット１１２の消灯）するタイミングｔ_Ｃは、集光スポットＳｃのリーディングエッジ（右端）ＬＥが、遮光領域Ｄの左端に到達するタイミングとしてもよい。一方、バイパススイッチＳＷのターンオフ（発光ユニット１１２の点灯）のタイミングｔ_Ｄは、集光スポットＳｃのトレイリングエッジ（左端）ＴＥが、遮光領域Ｄの右端に達するタイミングとしてもよい。

図２（ｃ）に示したように、最下段の５個の発光ユニット１１２＿１〜１１２＿５は、３チャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_３に分割することとした。これにより以下で説明するように、電子スイブルが可能となる。図８（ａ）〜（ｃ）は、電子スイブルを説明する図である。図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、最下段の発光ユニット１１２が形成する仮想スクリーン上のＨ線近傍の配光パターン（照度分布）を示す。図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ直進時、左カーブ、右カーブに対応する。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
バイパススイッチＳＷの制御に関して、非照射領域に光が照射されることを許容する場合、バイパススイッチＳＷのターンオフ（発光ユニット１１２の点灯）のタイミングｔ_Ａを、集光スポットＳｃのリーディングエッジ（右端）ＬＥが、照射領域の左端を通過したタイミングとしてもよい。

反対に、バイパススイッチＳＷのターンオン（発光ユニット１１２の消灯）のタイミングｔ_Ｂを、集光スポットＳｃのトレイリングエッジ（左端）ＴＥが、照射領域の右端に到達したタイミングとしてもよい。

（変形例２）
実施の形態では、図２（ａ）に示すようにＵ字型に複数の発光ユニット１１２を配置したがその限りでない。図９（ａ）〜（ｃ）は、発光ユニット１１２のレイアウトの変形例を示す図である。図９（ａ）では、逆さのＴ字型に配置される。図９（ｂ）では、倒れたＥ字型に配置される。図９（ｃ）では、倒れたＬ字型に配置される。いずれの配置を選択すべきかは、投影光学系１３０からの出射光の拡散角に応じて規定すればよい。

また実施の形態では、右側灯具と左側灯具それぞれが形成する集光領域５が実質的に同一範囲で重なったがその限りでなく、中央の一部において重なるようにしてもよい。

（変形例３）
図３（ａ）〜（ｃ）の配光モードでは、同じ高さを照射する３つのチャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_３の駆動電流が等しいが、その限りではない。たとえばモータウェイモードにおいて、３つのチャンネルＣＨ_１〜ＣＨ_３の駆動電流が異なっていてもよい。

（変形例４）
実施の形態では、１チャンネル当たりの発光ユニット１１２の個数を１または２としたがその限りではなく、３個以上の発光ユニット１１２を１チャンネルに割り当てて、ひとつの定電流ドライバで駆動してもよい。

（変形例５）
スキャン光学系１２０の構成は、図１のそれには限定されない。たとえばポリゴンミラーやガルバノミラーによって、照射スポットを走査する構成としてもよい。あるいは複数の発光ユニット１１２の出射角をアクチュエータで制御する構造としてもよい。

（変形例６）
実施の形態では、複数の発光ユニット１１２を、図２（ｂ）に示すようにそれらが形成する複数の集光スポットＳｃが仮想スクリーン１上でオーバーラップしないように配置したがその限りでない。２個以上の発光ユニット１１２に対応する集光スポットを仮想スクリーン１上でオーバーラップさせてもよい。

（変形例７）
実施の形態では、非スキャンによる拡散領域とスキャンによる集光領域の重ね合わせによって配光を形成したがその限りでなく、スキャン光学系のみによって、配光パターンを形成してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…仮想スクリーン、２…照射領域、３…配光パターン、４…拡散領域、５…集光領域、１０…バッテリ、１２…車両ＥＣＵ、１４…バス、１００…車両用灯具、１１０…光源部、１１２，１１３…発光ユニット、１１４…コネクタ、１２０…スキャン光学系、１２２…リフレクタ、１２４…モータ、１３０…投影光学系、２００…点灯回路、２１０…点灯ユニット、２１２…定電流ドライバ、２１４…スイッチングコンバータ、２１６…コンバータコントローラ、２２０…バイパス回路、ＳＷ…バイパススイッチ、２５０…灯具ＥＣＵ、２５２…入力段、２５４…マイコン、２６０…モータドライバ。

Claims (11)

1. 複数のチャンネルに分けられる複数の発光ユニットを含み、同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニットは直列に接続されている光源部と、
   前記光源部の出射光を受け、所定の周期運動を繰り返すことにより車両前方で走査するスキャン光学系と、
   前記複数の発光ユニットを駆動する点灯回路と、
   を備え、
   前記点灯回路は、
   前記複数のチャンネルに対応する複数の点灯ユニットと、
   前記複数の点灯ユニットを制御するコントローラと、
   を備え、
   各点灯ユニットは、
   対応するチャンネルに含まれる前記複数の発光ユニットに駆動電流を供給する定電流ドライバと、
   それぞれが、対応するチャンネルに含まれる前記複数の発光ユニットの対応するひとつと並列なバイパス経路を形成可能な複数のバイパススイッチと、
   を含み、
   前記コントローラは、複数の配光モードが切替え可能であり、前記複数の点灯ユニットそれぞれについて配光モードごとに、（i）前記定電流ドライバそれぞれが生成すべき駆動電流と、（ii）１走査期間において前記複数のバイパススイッチそれぞれがオンすべき期間と、が規定されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 同一のチャンネルに含まれる複数の発光ユニットは仮想スクリーン上の同一の高さを照射するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記複数の発光ユニットは高さ方向に２段以上に配置され、最下段の発光ユニットの個数が最も多いことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記最下段の複数の発光ユニットは、３個以上のチャンネルに分けられることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記複数の発光ユニットは、それぞれの出射光が同一時刻において仮想スクリーン上の異なる箇所を照射するように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。
6. 前記複数の発光ユニットはＮ段（Ｎ≧３）に配置され、下から１段目、２段目、…Ｎ段目の発光ユニットに供給される電流量をＩ _１ 、Ｉ _２ 、…Ｉ _Ｎ とするとき、前記複数の配光モードのいずれにおいても、
   Ｉ_１≧Ｉ _２ ≧…≧Ｉ_Ｎ
   の関係が成り立つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用灯具。
7. 前記複数の発光ユニットはＮ段（Ｎ≧３）に配置され、下から１段目、２段目、…Ｎ段目の発光ユニットに供給される電流の最大電流をＩ _{１（ＭＡＸ）} 、Ｉ _{２（ＭＡＸ）} 、…Ｉ _{Ｎ（ＭＡＸ）} するとき、
   Ｉ_{１（ＭＡＸ）} ＞Ｉ _{２（ＭＡＸ）} ＞…＞Ｉ_{Ｎ（ＭＡＸ）}
   の関係が成り立つことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用灯具。
8. 前記複数の発光ユニットは、Ｕ字型、逆さのＴ字型、倒れたＥ字型または倒れたＬ字型で配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用灯具。
9. 前記コントローラはさらに、各発光ユニットの出射光が遮光領域を通過する間、対応するバイパススイッチによりバイパス経路を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両用灯具。
10. 前記車両用灯具は、前記スキャン光学系の出射光が形成する集光領域と、非スキャン光学系の出射光が形成する拡散領域とを重ね合わせることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の車両用灯具。
11. スキャン式の車両用灯具であり、
    独立に点消灯が切りかえ可能な複数の発光ユニットを備え、
    前記複数の発光ユニットは、それぞれの出射光が仮想スクリーン上に形成する照射スポットの走査の重ね合せにより、所望の配光が形成されるように配置され、
    前記複数の発光ユニットは複数のチャンネルに分割されており、同一チャンネルに含まれるすべての少なくともひとつの発光ユニットには、同一の直流の駆動電流が供給され、前記駆動電流は走査期間中、一定に保たれ、
    チャンネルごとの駆動電流の電流量は、配光モードに応じて設定され、また各発光ユニットは、走査期間中の配光モードに応じて規定される所定のタイミングで、点灯、消灯が切りかえられることを特徴とする車両用灯具。

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