WO2016021154A1 - 照明装置と、それを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

　照明装置は、レーザー光を出射するよう構成されたレーザー素子と、レーザー光を反射するように構成された配光ミラーと、反射されたレーザー光により励起されて蛍光を発するように構成された蛍光体と、蛍光を配光するように構成された配光レンズと、配光レンズを駆動する駆動部とを備える。

Description

照明装置と、それを搭載した自動車

　本発明は、例えば、自動車のヘッドライトとして活用される照明装置と、それを搭載した自動車に関する。

　特許文献１は自動車のヘッドライトとして活用される従来の照明装置として、レーザー素子などの光源から蛍光体に光を照射し、白色光を発生させる照明装置を開示している。

　その従来の照明装置は、レーザー素子と、このレーザー素子からのレーザー光出射側に順次配置された配光ミラー、蛍光体、投影レンズと、レーザー素子と配光ミラーに接続された制御部とを備える。

特開２０１１－２２２２３８号公報

　照明装置は、レーザー光を出射するよう構成されたレーザー素子と、レーザー光を反射するように構成された配光ミラーと、反射されたレーザー光により励起されて蛍光を発するように構成された蛍光体と、蛍光を配光するように構成された配光レンズと、配光レンズを駆動する駆動部とを備える。

　この照明装置は小型化することができる。

図１は実施の形態の照明装置を搭載した自動車の正面図である。 図２は実施の形態の照明装置の平面図である。 図３は実施の形態の照明装置の側面図である。 図４は実施の形態の照明装置の制御ブロック図である。 図５は実施の形態の照明装置の動作を示す図である。 図６は実施の形態の照明装置の動作を示す図である。 図７は実施の形態の照明装置の動作を示す図である。 図８は実施の形態の照明装置の動作を示す図である。 図９は実施の形態の照明装置の動作のフローチャートである。 図１０は実施の形態の照明装置の他の動作を示す図である。 図１１は実施の形態の照明装置の他の動作を示す図である。 図１２は実施の形態の照明装置のさらに他の動作を示す図である。 図１３は実施の形態の照明装置のさらに他の動作を示す図である。 図１４は実施の形態の照明装置のさらにまた他の動作を示す図である。 図１５は実施の形態の照明装置のさらにまた他の動作を示す図である。

　図１は実施の形態の照明装置３を搭載した自動車１の正面図である。自動車１の本体ボディ２の前方両側には、ヘッドライトとして機能する照明装置３が配置されている。

　また、自動車１の室内４の前部には、自動車１の前方の運転環境を確認するための検知部５が配置されている。実施の形態では検知部５はカメラである。

　照明装置３によって自動車１の前方の照明エリアの照明を行うようにしている。カメラである検知部５で自動車１の前方の運転環境を検出し、照明装置３による照明を遮断または減光するよう制御する。

　図２と図３はそれぞれ照明装置３の平面図と側面図である。図４は照明装置３の制御ブロック図である。照明装置３は、レーザー素子６と、配光ミラー７、蛍光体８、配光レンズ９、駆動部７ａ、制御部１０を備えている。レーザー素子６は例えば４０５ｎｍの波長の青紫色のレーザー光を出射する。配光ミラー７、蛍光体８、配光レンズ９は、レーザー素子６が出射したレーザー光に沿ってレーザー素子６からこの順で配置されている。駆動部７ａは配光ミラー７を駆動する。制御部１０は駆動部７ａに接続されている。実施の形態における照明装置３は、配光レンズ９を駆動する駆動部９ａをさらに備える。駆動部９ａは制御部１０に接続されている。

　詳細に説明すると、駆動部９ａは、配光レンズ９によるレーザー光の配光方向Ｄｙが、配光ミラー７によるレーザー光の配光方向Ｄｘとは直交するように配光レンズ９を駆動する。

　具体的には、配光ミラー７によるレーザー光の配光方向ＤｘをＸ軸方向（自動車１の前方の左右方向すなわち水平方向）とし、配光レンズ９によるレーザー光（実態は蛍光体８によって白色光である蛍光である）の配光方向ＤｙをＹ軸方向（自動車１の前方の上下方向すなわち垂直方向）としている。

　詳細には、照明装置３は以下のように構成されている。レーザー素子６はレーザー光Ｌ１を出射するよう構成されている。配光ミラー７はレーザー光Ｌ１を反射してレーザー光Ｌ２を出射するように構成されている。蛍光体８は、反射されたレーザー光Ｌ２により励起されて蛍光Ｌ３を発するように構成されている。配光レンズ９は蛍光Ｌ３を配光して光Ｌ４を出射するように構成されている。実施の形態では蛍光Ｌ３、Ｌ４は白色光である。

　照明装置３の動作を以下に説明する。図５から図８は照明装置３の動作を示し、図１に示す自動車１の照明装置３で照明される照明エリアＡ１の状態を示す。図５において照明装置３では、配光ミラー７と配光レンズ９は蛍光Ｌ４を配光可能領域Ｒ１に配光することができる。配光可能領域Ｒ１は照明装置３の前方である前方領域Ｒ２を含む。実施の形態では、前方領域Ｒ２は配光可能領域Ｒ１の中央に位置する。制御部１０は、配光ミラー７と配光レンズ９が配光可能領域Ｒ１を走査している状態でレーザー素子６の駆動をＯＮ、ＯＦＦすることにより、蛍光Ｌ４で照明される照明エリアＡ１と、照明されない遮光エリアＡ２とを配光可能領域Ｒ１内に形成する。図５と図６に示すように、レーザー素子６から出射されたレーザー光Ｌ１は、配光ミラー７が回転方向Ｄ７に揺動することによりＸ軸方向（自動車１の前方の左右方向すなわち水平方向）である配光方向Ｄｘに配光されてレーザー光Ｌ２として出射される。配光レンズ９は直線方向Ｄ９に揺動することによりＹ軸方向（自動車１の前方の上下方向すなわち垂直方向）である配光方向Ｄｙに光を配光する。すなわち、配光ミラー７と配光レンズ９は、配光レンズ９から出射される白色光である蛍光Ｌ４を配光方向Ｄｘと配光方向Ｄｙにそれぞれ走査して照明エリアＡ１を照らす。走査のスピードは大きいので、人の目には蛍光Ｌ４で一度に照明エリアＡ１が照らされていると認識される。

　図５に示す動作では、自動車１の前方の照明エリアＡ１は部分Ａ１１～Ａ１４に区分けされている。照明エリアＡ１ではレーザー素子６が駆動され、照明がなされている。部分Ａ１２ではレーザー素子６の出力が比較して高く、部分Ａ１１、Ａ１３、Ａ１４ではレーザー素子６の出力が部分Ａ１２に比べて低い。

　図５と図６は、自動車１の運転中において、前方に対向車等の運転注意対象物が存在していない状態での照明エリアＡ１を示している。したがって、図６に示すように、自動車１の前方の長い距離Ｇ１（例えば１７０ｍ）までの広い範囲にわたって遠方まで照明されている。

　図７、図８は、検知部５で対向車である対象物１３が存在することを検出した場合の照明エリアＢ１と遮光エリアＢ２を示している。実施の形態では、照明エリアＢ１は前方領域Ｒ２と一致している。照明エリアＢ１は部分Ｂ１１～Ｂ１４に区分けされている。照明エリアＢ１ではレーザー素子６が駆動され、照明がなされている。部分Ｂ１３ではレーザー素子６の出力が比較して高く、部分Ｂ１２、Ｂ１４ではレーザー素子６の出力が部分Ｂ１３に比べて低く、部分Ｂ１１ではレーザー素子６の出力が部分Ｂ１２、Ｂ１４に比べて低い。

　図８の下方は、日本国（自動車１は左側走行）において、対向車である対象物１３が存在する場所（対向車線）の照明エリアＡ１を示している。この対向車線では減光されている。

　具体的には、対象物１３が存在する場合には、自動車１の照明エリアＢ１は、自動車１の走行車線の前方（図８の上方）も、図６に示す距離Ｇ１よりも短い距離Ｇ２（例えば９０ｍ）まで照明され、対向車である対象物１３が走行する対向車線（前方の右側）は、走行車線での距離Ｇ２よりもさらに短い距離Ｇ３（例えば４９ｍ）まで照明される。その結果として、対向車である対象物１３に眩しさを感じさせる程度を抑制することができる。ようにしているのである。

　また、図７、図５の比較から明らかなように、自動車１の走行車線の前方（図８の上方）は、レーザー素子６の出力を上げて、走行車線の自動車１近傍が、より明るくなるようにしている。

　上記の従来の照明装置では、先ず、レーザー素子からのレーザー光を配光ミラーによってＸ軸方向、Ｙ軸方向に配光させ、次に、配光されたレーザー光から蛍光体で白色光を形成し、その後、投影レンズを介して前方に出射させる。

　しかしながら、このような構成で、自動車の照明装置として求められる広い範囲の照明エリアを形成しようとした場合には、蛍光体や投影レンズが大きくなり、その結果としてこの従来の照明装置は大型化する。

　実施の形態における照明装置３では、配光ミラー７から出射されるレーザー光Ｌ２の配光方向ＤｘはＸ軸方向（自動車１の前方の左右方向すなわち水平方向）だけである。したがって、図２と図３に示すように、蛍光体８の配光方向Ｄｘの幅Ｗ１は配光方向Ｄｙの幅Ｗ２よりも長く、蛍光体８は小さな形状を有する。これにより照明装置３を小型化することができる。

　図４に示す操作部１１は、図４に示す各部を動作させる。図４に示すメモリ１２は動作プログラムや各種のデータを記憶する。そのデータは、例えば、検知部５で撮影した自動車１前方の映像から対象物１３（例えば、対向車、歩行者、道路状況等）の存在や種類を特定するためのデータである。

　図９は照明装置３の動作のフローチャートである。操作部１１によってライトＯＮ操作をすると（ステップＳ１）、制御部１０はレーザー素子６、配光ミラー７の駆動部７ａ、配光レンズ９の駆動部９ａを起動し（ステップＳ２）、図５と図６に示すように自動車１の前方の照明を行う。

　検知部５で対向車等の対象物１３を検出（撮影）した場合には（ステップＳ３）、制御部１０は、撮影されたデータをメモリ１２に格納したデータと比較し、対象物１３の種類を判定し、さらに照明エリアＡ１のうち対象物１３が存在する部分を判定し、蛍光Ｌ４を配光している部分が蛍光Ｌ４をＯＦＦするもしくは減光する部分であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

　例えば、対向車である対象物１３が存在すると制御部１０が判断してステップＳ４で蛍光Ｌ４を配光している部分が蛍光Ｌ４を減光する部分であると判定した場合には（ステップＳ４の「Ｙｅｓ」）、図７と図８に示すように、制御部１０は照明エリアＡ１のうちの対象物１３が含まれる部分（対向車線）の照明を制御する、すなわち、レーザー素子６の出力を遮断または減光することで、対象物１３（対向車）への運転配慮を行う（ステップＳ５）。

　これに対して、対象物１３を検出したが、遮光、または減光すべき場所が無い、すなわち、ステップＳ４で蛍光Ｌ４を配光している部分が蛍光Ｌ４を減光する部分ではないと判定した場合には（ステップＳ４の「Ｎｏ」）、制御部１０はレーザー素子６の出力を制御しない（ステップＳ６）。

　その後、操作部１１によってライトＯＦＦ操作をすると（ステップＳ７の「Ｙｅｓ」）、制御部１０はレーザー素子６、配光ミラー７の駆動部７ａ、配光レンズ９の駆動部９ａ停止し、照明をＯＦＦ状態とする（ステップＳ８）。ステップ８においてライトＯＦＦ操作を行わない間は（ステップＳ７の「Ｎｏ」）、検知部５で対向車等の対象物１３の検出（撮影）を継続する。

　以上のように実施の形態の照明装置３は、レーザー素子６と、レーザー素子６からのレーザー光の出射側に順次配置された配光ミラー７、蛍光体８、配光レンズ９と、レーザー素子６と配光ミラー７に接続された制御部１０とを備える。配光レンズ９を駆動する駆動部９ａを設けるとともに、駆動部９ａを制御部１０に接続したので、照明装置３の小型化を図ることができる。

　すなわち、照明装置３では、配光ミラー７はレーザー素子６からのレーザー光Ｌ１を配光方向Ｄｘ（例えばＸ軸方向）にだけ配光すれば良いので、配光されたレーザー光Ｌ２が照射される蛍光体８を小さくすることができる。また、配光レンズ９を駆動することで蛍光体８からの蛍光Ｌ３を、配光レンズ９で配光方向Ｄｙ（例えばＹ軸方向）に広く配光することができるので、配光レンズ９も小さくすることができ、これらの結果から、照明装置３の小型化が図れる。

　図１０と図１１は照明装置３の他の動作を示す。つまり、検知部５で撮影した映像により、自動車１の前方の運転環境が、例えば左カーブであると制御部１０が判断した場合には、配光ミラー７と配光レンズ９による配光方向Ｄｘ、Ｄｙの配光可能領域Ｒ１のうち左側に蛍光Ｌ４が配光されるタイミングで、レーザー素子６の出力をＯＮ状態とし、右側に蛍光Ｌ４が配光されるタイミングでレーザー素子６の出力をＯＦＦ状態としている。したがって、直線運転時に比べて、図５～図８との比較から理解されるように、左側に照明エリアＢ１が移動するので、運転者は、この左カーブで容易に自動車１を運転することができる。

　図１２と図１３は照明装置３のさらに他の動作を示し、前方に向けて上りの状態における照明動作を示している。

　この場合も、検知部５で撮影した映像により、前方の運転環境が、上り道路であると制御部１０が判断した場合には、配光ミラー７と配光レンズ９による配光方向Ｄｘ、Ｄｙの配光範囲上方に蛍光Ｌ４が配光されるタイミングでレーザー素子６の出力をＯＮ状態とし、下方に蛍光Ｌ４が配光されるタイミングではレーザー素子６の出力をＯＦＦ状態としている。

　したがって、直線運転時に比べて、図５～図８との比較から理解されるように、上方にも照明エリアＢ１が拡大するので、運転者は、自動車１を容易に上り運転することができる。

　さらに、自動車１が加速あるいは減速したとき、あるいは搭乗人数や積載荷物重量が変化することで照明装置３の高さが変動する場合においても、配光ミラー７と配光レンズ９による配光方向Ｄｘ、Ｄｙの範囲で、運転が楽になるように蛍光Ｌ４の高さを一定に保つことができる。

　図１４、図１５は照明装置３のさらに他の動作を示し、自動車１の前方に対向車である対象物１３が存在する場合の照明動作を示している。

　この場合も、検知部５で撮影した映像により、前方の対向車線に対向車である対象物１３が存在すると制御部１０が判断した場合には、配光ミラー７と配光レンズ９による配光方向Ｄｘ、Ｄｙの配光可能領域Ｒ１内で、対象物１３が存在するエリアだけ、レーザー素子６の出力をＯＦＦ状態とする。これにより、制御部１０は、配光ミラー７と配光レンズ９が配光可能領域Ｒ１を走査している状態でレーザー素子６の駆動をＯＮ、ＯＦＦすることにより、蛍光Ｌ４で照明される照明エリアＥ１と、照明されない遮光エリアＥ２とを配光可能領域Ｒ１内に形成する。したがって、対象物１３が存在しないエリアではレーザー素子６の出力をＯＮ状態として照明エリアＥ１を照らすことができる。したがって、対向車である対象物１３は眩しさを感じることが少なくなる。

　本発明による照明装置は小型化を図ることができ、自動車用の照明装置として有用である。

１　　自動車
２　　本体ボディ
３　　照明装置
４　　室内
５　　検知部
６　　レーザー素子
７　　配光ミラー
７ａ　　駆動部
８　　蛍光体
９　　配光レンズ
９ａ　　駆動部
１０　　制御部
１１　　操作部
１３　　対象物

Claims (8)

1. レーザー光を出射するよう構成されたレーザー素子と、
   前記レーザー光を反射するように構成された配光ミラーと、
   前記反射されたレーザー光により励起されて蛍光を発するように構成された蛍光体と、
   前記蛍光を配光するように構成された配光レンズと、
   前記配光レンズを駆動する駆動部と、
   前記レーザー素子と前記配光ミラーと前記駆動部とに接続された制御部と、
   を備えた照明装置。
2. 前記配光レンズは前記蛍光を第１の配光方向に配光するように構成されており、
   前記駆動部は、前記配光ミラーが前記レーザー光を前記第１の配光方向と直角の第２の配光方向に配光するように前記配光ミラーを駆動するように構成されている、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２の配光方向は水平方向であり、前記第１の配光方向は鉛直方向である、請求項２に記載の照明装置。
4. 前記蛍光体の前記第２の配光方向における幅は、前記蛍光体の前記第１の配光方向における幅よりも長い、請求項３に記載の照明装置。
5. 前記制御部に接続された操作部をさらに備えた、請求項１から４のいずれか一つに記載の照明装置。
6. 前記制御部に接続されて、前記配光された蛍光が向かう方向の運転環境を検出する検出部をさらに備えた、請求項１から５のいずれか一つに記載の照明装置。
7. 前記検出部はカメラで構成されている、請求項６に記載の照明装置。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の照明装置と、
   前記照明装置が配置された本体ボディと、
   を備えた自動車。

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