JP6966335B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

光を照射する光源と、マトリックス状に配置された複数のミラー素子によって形成された集合反射面により、光源から照射された光を反射するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと、そのＭＥＭＳミラーによって反射された光を車両の前方側へ照射する投影レンズと、を備えた車両用ヘッドランプは、従来に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１０７６９１号公報

ところで、光源から照射された光をＭＥＭＳミラーで反射して投影する構成であると、その光の投影領域（照射範囲）が比較的狭くなる。この対策としては、光の投影領域を車幅方向に移動させるスイブルアクチュエーターを設けたり、ＭＥＭＳミラーのサイズを拡大させたりすることが考えられる。しかしながら、スイブルアクチュエーターを設けたり、ＭＥＭＳミラーのサイズを拡大させたりすると、ヘッドランプ（灯具）自体が大型化してしまう。

そこで、本発明は、灯具自体を大型化することなく、ＭＥＭＳミラーで反射した光の投影領域を拡大できる車両用灯具を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用灯具は、光を出射する光源と、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、周辺状況検知装置によって検知された道路状況の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する。
また、本発明に係る請求項２に記載の車両用灯具は、光を出射する光源と、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、ステアリングホイールの操舵角度を検知し、その検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する。
また、本発明に係る請求項３に記載の車両用灯具は、光を出射する光源と、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、ナビゲーションシステムによって検知された道路状況の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する。
また、本発明に係る請求項４に記載の車両用灯具は、光を出射する光源と、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、カメラによって検知された道路上の白線の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する。
また、本発明に係る請求項５に記載の車両用灯具は、光を出射する光源と、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、車内カメラによって検知された人の目線の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する。

請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成されたＭＥＭＳミラーで反射された光が、軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが軸部の周方向に配置されて構成され、かつ軸部を中心に回転する回転ミラーで反射される。

ここで、回転ミラーは、複数の傾斜ミラーの回転角度を変更する（例えば９０度ずつ回転させる）ことで、光の投影領域を車幅方向に移動させることが可能である。したがって、この回転ミラー（複数の傾斜ミラー）を所定の速度以上で回転させると、光の投影領域が車幅方向に連続して往復移動するため、人の目には、車幅方向に拡大したように見える。つまり、本発明によれば、灯具自体を大型化することなく、ＭＥＭＳミラーで反射した光の投影領域が拡大される。

以上のように、本発明によれば、灯具自体を大型化することなく、ＭＥＭＳミラーで反射した光の投影領域を拡大させることができる。

本実施形態に係る車両用灯具を備えた車両を示す正面図である。 本実施形態に係る車両用灯具を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両用灯具の構成を示す平面図である。 本実施形態に係る車両用灯具の構成とハイビーム配光エリア及び遮光エリアを模式的に示す説明図である。 本実施形態に係る回転ミラーが停止しているときのハイビーム配光エリアを示す説明図である。 （Ａ）本実施形態に係る回転ミラーが停止した状態でカーブを走行しているときのハイビーム配光エリアを示す説明図である。（Ｂ）本実施形態に係る回転ミラーが９０度回転した状態でカーブを走行しているときのハイビーム配光エリアを示す説明図である。 本実施形態に係る回転ミラーが連続して回転しているときのハイビーム配光エリアを示す説明図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車両上方向、矢印ＦＲを車両前方向、矢印ＬＨを車両左方向とする。したがって、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車両上下方向の上下、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図１に示されるように、車両１２には、車両１２の前方側の視界を確保するための左右一対のヘッドランプユニット１４が備えられている。すなわち、車両１２の右側前端部には、ヘッドランプユニット１４Ｒが配置され、車両１２の左側前端部には、ヘッドランプユニット１４Ｌが配置されている。そして、ヘッドランプユニット１４Ｒ、１４Ｌは、車幅方向において左右対称に構成されている。

したがって、本実施形態では、左側のヘッドランプユニット１４Ｌを例に採って説明する。ヘッドランプユニット１４Ｌは、車幅方向外側に配置されたロービームユニット１６と、車幅方向内側に配置されたハイビームユニット１８と、を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る車両用灯具１０は、ハイビームユニット１８に適用される。

ロービームユニット１６は、車両１２の前方側の車道（路面）におけるロービーム配光エリアＬａ（図６参照）に、投影レンズ（図示省略）を透過した可視光を照射するようになっている。そして、ハイビームユニット１８は、ロービームユニット１６によって照射されるロービーム配光エリアＬａよりも上方側で、かつ前方側となる投影領域（照射範囲）としてのハイビーム配光エリアＨａ（図６参照）に、後述する投影レンズ２６を透過した可視光を照射するようになっている。

図２〜図４に示されるように、ハイビームユニット１８は、可視光を出射する光源２０と、光源２０から出射された可視光を反射するＭＥＭＳミラー２２と、ＭＥＭＳミラー２２によって反射した可視光を反射する回転ミラー３０と、回転ミラー３０によって反射した可視光を透過させて車両の前方側（外部）へ照射（投影）する投影レンズ２６と、を有している。

光源２０は、一例として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、ハロゲンランプ又はディスチャージランプとされており、高輝度光源とされている。なお、本実施形態における光源２０は、ＭＥＭＳミラー２２の下方側に配置されているが（図２参照）、光源２０の位置は、図示の位置に限定されるものではない。

ＭＥＭＳミラー２２は、２次元状（マトリックス状）に配列された複数のマイクロミラー２４によって構成されており、各マイクロミラー２４は、半導体プロセスにより半導体基板（図示省略）上に角度変更可能に設けられている。つまり、このＭＥＭＳミラー２２は、各マイクロミラー２４の角度を適宜調整して反射させることにより、その反射光の周縁部においてコントラストの低減が抑制されるようになっており、高精細な反射光を照射可能になっている。

なお、ＭＥＭＳミラー２２は、制御装置（図示省略）と電気的に接続されており、制御装置の制御によって各マイクロミラー２４が駆動する（各マイクロミラー２４の角度が変更される）ように構成されている。また、光源２０も、制御装置と電気的に接続されており、運転者のスイッチ操作だけではなく、制御装置の制御により、点灯及び消灯が実行される構成になっている。

更に、本実施形態では、例えば図４に示されるように、制御装置の制御によって駆動されない（非通電とされて角度が変更されない）状態のときの各マイクロミラー２４の角度が、回転ミラー３０へ可視光を反射する反射角度とされている。つまり、マイクロミラー２４が、その反射角度を採ったときには、マイクロミラー２４に反射された可視光は、回転ミラー３０に向けて反射されるようになっている。

そして、制御装置の制御によって駆動された（通電されて角度が変更された）一部のマイクロミラー２４の角度が遮蔽角度とされている。つまり、マイクロミラー２４が、その遮蔽角度を採ったときには、マイクロミラー２４によって反射された可視光は、回転ミラー３０へ照射されない方向へ反射されるようになっている。これにより、対向車や先行車に眩しさを与えないようにするための遮光エリアＳａ（図６参照）が形成されるようになっている。

投影レンズ２６は、車両前方側が半球状に突出し、車両後方側が平坦面とされたレンズとされている。そして、回転ミラー３０で反射されて投影レンズ２６の後面から入射された可視光は、その投影レンズ２６を透過し、投影レンズ２６の前面から車両前方側へ出射（照射）されるようになっている。

回転ミラー３０は、軸部２８（図２参照）の軸方向に対して、所定の角度で（例えば４５度の角度で）傾斜した複数枚（例えば２枚）の傾斜ミラー３２が、その軸部２８の周方向に等間隔に配置されて構成されている。そして、回転ミラー３０は、軸部２８を中心に一方向に回転可能に構成されている。つまり、この回転ミラー３０は、扇風機のような構造とされている。

また、この回転ミラー３０は、所定の位置で停止している傾斜ミラー３２で反射したときのハイビーム配光エリアＨａが車幅方向中央に位置するように構成されている（図５参照）。そして、この回転ミラー３０は、その停止位置から、例えば９０度回転した状態の傾斜ミラー３２で反射したときのハイビーム配光エリアＨａが車幅方向一端部側に位置する（移動する）ように構成されている（図６（Ｂ）参照）。

また、この回転ミラー３０は、そこから更に９０度（上記停止位置から１８０度）回転した状態の傾斜ミラー３２で反射したときのハイビーム配光エリアＨａが車幅方向中央に位置する（戻る）ように構成されている。そして、この回転ミラー３０は、そこから更に９０度（上記停止位置から２７０度）回転した状態の傾斜ミラー３２で反射したときのハイビーム配光エリアＨａが車幅方向他端部側に位置する（移動する）ように構成されている。

なお、言うまでもなく、この回転ミラー３０は、そこから更に９０度（上記停止位置から３６０度）回転した状態の傾斜ミラー３２で反射したときのハイビーム配光エリアＨａが車幅方向中央に位置する（戻る）ように構成されている。つまり、この回転ミラー３０は、１回転する間に、傾斜ミラー３２で反射する反射光の光軸を車幅方向（左右方向）に変化させられるようになっており、それによって、ハイビーム配光エリアＨａを車幅方向に移動させられるようになっている。

したがって、この回転ミラー３０を所定の速度以上で連続して回転させると、ハイビーム配光エリアＨａが車幅方向（左右方向）に連続して往復移動（揺動）することになるため、人の目には、ハイビーム配光エリアＨａが車幅方向に拡大したように見える（図７参照）。つまり、回転ミラー３０は、その連続回転により、ハイビーム配光エリアＨａを車幅方向外側へ拡大させられるようになっている。

なお、この回転ミラー３０の軸部２８を回転駆動させるモーター（図示省略）は、制御装置に電気的に接続されている。つまり、回転ミラー３０は、制御装置の制御により、例えば９０度毎又は連続して回転する構成になっており、回転ミラー３０で反射した反射光（可視光）によるハイビーム配光エリアＨａが車幅方向（左右方向）に移動又は拡大されるようになっている。

以上のような構成とされた本実施形態に係る車両用灯具１０において、次にその作用について説明する。

車両１２の夜間等の走行時には、必要に応じてハイビームを点灯させる。すなわち、運転者のスイッチ操作により、光源２０を点灯させるか、又は車両１２に設けられたセンサー等の周辺状況検知装置（図示省略）で検知した情報に基づいて制御装置が光源２０を点灯させる。すると、その光源２０から照射された可視光は、ＭＥＭＳミラー２２に照射される。

ＭＥＭＳミラー２２では、制御装置の制御によって一部のマイクロミラー２４の角度が変更される。すなわち、ＭＥＭＳミラー２２に通電することで一部のマイクロミラー２４の角度を変更し、そのマイクロミラー２４によって、車両前方側へ可視光を照射しない領域を作成する。これにより、ハイビーム配光エリアＨａを形成する反射光の周縁部において、コントラストの低減が抑制される。

ＭＥＭＳミラー２２（一部のマイクロミラー２４を除く各マイクロミラー２４）に照射された反射された可視光は、回転ミラー３０に照射されて反射され、投影レンズ２６を透過して車両前方側へ照射される。つまり、ロービーム配光エリアＬａよりも上方側で、かつ前方側に高精細なハイビーム配光エリアＨａが形成される。

ここで、回転ミラー３０は、車両１２の直進走行時には、図５に示されるように、車幅方向中央にハイビーム配光エリアＨａが位置するように、その回転が停止されている。そして、例えば図６（Ａ）に示されるように、右カーブに沿って走行するときには、その状況が周辺状況検知装置で検知され、その検知結果に基づく制御装置の制御により、回転ミラー３０の傾斜ミラー３２が軸部２８を中心に９０度回転する。

これにより、図６（Ｂ）に示されるように、回転ミラー３０で反射された反射光が、右側へ移動し、右カーブの先にハイビーム配光エリアＨａを位置させることができる。つまり、右カーブの先の視認性を向上させることができる。なお、このとき、図示のような先行車が存在する場合には、先行車の運転者に眩しさを与えないようにするための遮光エリアＳａを、制御装置によるＭＥＭＳミラー２２の制御によって、そのハイビーム配光エリアＨａ内に形成することが好ましい。

また、車両１２の直進走行状態から左カーブに沿って走行するときには、その状況が周辺状況検知装置で検知され、その検知結果に基づく制御装置の制御により、回転ミラー３０の傾斜ミラー３２が軸部２８を中心に２７０度回転する。これにより、回転ミラー３０で反射された反射光が、左側へ移動し、左カーブの先にハイビーム配光エリアＨａを位置させることができる。つまり、左カーブの先の視認性を向上させることができる。

また、周辺状況検知装置の検知結果に基づいて、制御装置がハイビーム配光エリアＨａを車幅方向（左右方向）に拡大させる必要があると判断したときには、その制御装置の制御により、回転ミラー３０の傾斜ミラー３２が軸部２８を中心に所定の速度以上で連続して回転する。

これにより、ハイビーム配光エリアＨａが車幅方向（左右方向）に連続して往復移動（揺動）することになるため、人の目には、図７に示されるように、ハイビーム配光エリアＨａが車幅方向に拡大したように見える。つまり、回転ミラー３０の連続回転により、ハイビーム配光エリアＨａが車幅方向外側へ拡大される。

このように、制御装置の制御により、必要に応じて回転ミラー３０の傾斜ミラー３２を例えば９０度毎又は連続して回転させることにより、高精細なハイビーム配光エリアＨａを車幅方向の一方側又は他方側へ移動させたり、車幅方向外側へ拡げたりすることができる。したがって、車両１２の運転者において、その車両前方側の状況に対する視認性を高めることができる。

また、その高精細なハイビーム配光エリアＨａを車幅方向の一方側又は他方側へ移動させたり、車幅方向外側へ拡げたりすることが、ハイビームユニット１８自体を大型化することなく（スイブルアクチュエーターを設けたり、ＭＥＭＳミラー２２のサイズを拡大させたりすることなく）実現可能となる。したがって、ハイビームユニット１８の省スペース化を図ることができる。

なお、回転ミラー３０の回転駆動と、ステアリングホイール（図示省略）の操舵角度とを連動させるように構成してもよい。すなわち、ステアリングホイールの操舵角度を制御装置によって検知し、その検知結果に基づいて、制御装置が回転ミラー３０の回転を制御する構成にしてもよい。これによれば、上記と同様に、視認したいカーブの先の領域に、自動的に高精細なハイビーム配光エリアＨａを移動させることが可能となる。

また、回転ミラー３０の回転駆動と、ナビゲーションシステム（図示省略）とを連動させるように構成してもよい。すなわち、ナビゲーションシステムによって道路状況を検知し、その検知結果に基づいて、制御装置が回転ミラー３０の回転を制御する構成にしてもよい。これによれば、上記と同様に、視認したいカーブなどの先の領域に、自動的に高精細なハイビーム配光エリアＨａを移動させることが可能となる。

また、回転ミラー３０の回転駆動と、車両１２の周辺状況を検知するカメラ（図示省略）とを連動させるように構成してもよい。すなわち、そのカメラによって道路上の白線を検知し、その検知結果に基づいて、制御装置が回転ミラー３０の回転を制御する構成にしてもよい。これによれば、道路上における中央線と路肩との真中に、自動的に高精細なハイビーム配光エリアＨａを移動させることが可能になる。

また、回転ミラー３０の回転駆動と、人の目線とを連動させるように構成してもよい。すなわち、人の目線を車内カメラ等の検知手段（図示省略）で検知し、その検知結果に基づいて、制御装置が回転ミラー３０の回転を制御する構成にしてもよい。これによれば、常に視界の中心に、自動的に高精細なハイビーム配光エリアＨａを移動させることが可能になる。

また、ステアリングホイールの操舵角度、ナビゲーションシステム又は車両１２の周辺状況を検知するカメラと、人の目線を検知する検知手段とを組み合わせて、高精細なハイビーム配光エリアＨａ（先行車の運転者などに対する遮光エリアＳａを含む）が自動的に所望とする位置に移動されるように構成してもよい。

以上、本実施形態に係る車両用灯具１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両用灯具１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、傾斜ミラー３２の枚数は、図示の２枚に限定されるものではない。

また、ハイビーム配光エリアＨａの移動は、回転ミラー３０の９０度毎の回転によるものに限定されるものではない。すなわち、ハイビーム配光エリアＨａを移動させる回転ミラー３０の回転角度は、傾斜ミラー３２の枚数や軸部２８に対する傾斜角度に応じて適宜設定される。また、制御装置の制御ではなく、乗員（運転者）のスイッチ操作によって回転ミラー３０が所定の角度毎又は連続して回転するように構成されていてもよい。

更に、本実施形態に係る車両用灯具１０は、ハイビームユニット１８に適用される構成に限定されるものではない。本実施形態に係る車両用灯具１０は、例えばハイビームユニット１８やロービームユニット１６とは別にヘッドランプユニット１４に設けられる構成とされていてもよい。

１０ 車両用灯具
２０ 光源
２２ ＭＥＭＳミラー
２４ マイクロミラー
２６ 投影レンズ
２８ 軸部
３０ 回転ミラー
３２ 傾斜ミラー

Claims (5)

1. 光を出射する光源と、
   角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、
   軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、
   前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、
   前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   周辺状況検知装置によって検知された道路状況の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する車両用灯具。
2. 光を出射する光源と、
   角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、
   軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、
   前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、
   前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   ステアリングホイールの操舵角度を検知し、その検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する車両用灯具。
3. 光を出射する光源と、
   角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、
   軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、
   前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、
   前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   ナビゲーションシステムによって検知された道路状況の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する車両用灯具。
4. 光を出射する光源と、
   角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、
   軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、
   前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、
   前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   カメラによって検知された道路上の白線の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する車両用灯具。
5. 光を出射する光源と、
   角度が変更可能な複数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成され、前記光源から出射された光を反射するＭＥＭＳミラーと、
   軸部の軸方向に対して傾斜した複数の傾斜ミラーが前記軸部の周方向に配置されて構成されるとともに前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記ＭＥＭＳミラーによって反射された光を反射する回転ミラーと、
   前記回転ミラーで反射された光を透過させて外部へ投影する投影レンズと、
   前記回転ミラーの回転駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   車内カメラによって検知された人の目線の検知結果に基づいて前記回転ミラーの回転駆動を制御する車両用灯具。

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